Tratamento de Água e Efluentes Industriais

A contaminação das águas superficiais e subterrâneas por descargas de efluentes domésticos não é justificável, não só por questões de ética ambiental, mas também pela diversidade de tecnologias disponíveis para o tratamento destas águas.

• Calcula-se que 74% da superfície terrestre sejam constituídos de água. Por mais abundantes que pareçam os recursos hídricos na superfície da terra, a água disponível para consumo humano se restringe a 0,8% do total existente no planeta, incluindo não somente as águas superficiais, mas também as subterrâneas, que podem estar a uma profundidade de até 4.000 metros. O restante da água se encontra nos oceanos e nas geleiras.

A perspectiva é de que muitas disputas e guerras sejam deflagradas nos próximos anos devido à escassez de água. Alguns países do oriente médio já se encontram em situação crítica e até mesmo no Brasil, a cidade de São Paulo entre outras cidades já começam a enfrentar situações de racionamento de água.

• As águas superficiais possuem múltiplos usos, servindo para o abastecimento público, processos industriais e agricultura. São diretamente utilizadas como receptoras de despejos industriais e domésticos. Indiretamente, são influenciadas por fontes difusas de poluição como agrotóxicos ou resíduos sólidos. As cargas atmosféricas também atingem as águas pelas chuvas ou mesmo diretamente através da queda de partículas em suspensão.

Para garantir a qualidade das águas e seus múltiplos usos são necessárias medidas de proteção e controle. O controle através das análises físico-químicas normalmente não é suficiente porque as condições analíticas são limitadas, considerando-se a existência de milhões de diferentes substâncias químicas no ambiente, que interagem continuamente originando novas substâncias.

Desenvolvimento Sustentável:

• Em 1987 foi publicado o “Relatório Brundland” ou o “Nosso Futuro Comum” que apresentou a proposta do “Desenvolvimento Sustentável”, sendo então definido como o “desenvolvimento que satisfaz as necessidades do presente sem comprometer a capacidade das futuras gerações satisfazerem as suas próprias necessidades”(BRÜSEKE, 1995, p.33).

Em 1992 foi realizada a Conferência Mundial sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento no Rio de Janeiro conhecida como a ECO-92 que tratou da crise ambiental e suas repercussões nos diferentes âmbitos. Este encontro resultou na elaboração de um plano de ações necessárias à transição para um modelo “sustentável” de relação com o ambiente, a AGENDA 21.

• O “desenvolvimento sustentável” como uma solução para os problemas ambientais vem sendo discutida por diferentes segmentos da sociedade. Caso não ocorra uma profunda alteração da atual filosofia econômica, a contribuição mais otimista da sustentabilidade seria a de um adiamento da exaustão dos recursos.

Quando se fala de desenvolvimento sustentável, tem que se considerar não só os aspectos materiais e econômicos, mas o conjunto multifacetado que compõe o fenômeno do desenvolvimento: aspecto político, social, cultural e físico, os quais repousam sobre parâmetros qualitativos tais como: harmonia social, cidadania, valores da sociedade (ético, moral) e o nível entrópico do sistema.

Processos de Tratamento de Água e Efluentes:

• Um dos principais problemas que qualquer cidade enfrenta é o da coleta e tratamento dos resíduos por ela gerados. Quanto maior o número de pessoas que vivem em uma determinada cidade, maior será a sua geração de resíduos. Cada resíduo possui características específicas, que levam à necessidade de diferentes formas de coleta, tratamento e disposição. Na maioria dos casos, o volume de resíduos gerados supera, em muito, a capacidade natural da assimilação do meio que circunda esses centros urbanos. O resultado é uma crescente deterioração nas condições ambientais com o aumento visível dos níveis de poluição.

Com relação aos resíduos provenientes de esgotos sanitários, durante muito tempo os investimentos foram realizados apenas para a construção dos sistemas de coleta. Em geral, ainda hoje, a maioria dos sistemas de esgotos existentes nas cidades brasileiras limita-se a despejar os resíduos brutos nos corpos de água, sendo responsáveis pelo agravamento dos problemas de poluição.

• Essa crescente quantidade de esgoto urbano, gerado pelos grandes centros e depois lançados nas águas dos rios, representa um grande desafio para os pesquisadores e as autoridades no sentido de proporem alternativas seguras, socialmente aceitáveis e economicamente viáveis para o tratamento e a destinação final dos produtos gerados a partir dos esgotos sanitários.

Água residuárias ou esgoto: 

• É o líquido conduzido pelas canalizações de esgotamento das comunidades. Possui características variáveis, em função de sua origem, da hora de produção ou amostragem, da extensão da rede coletora e do estado de conservação da mesma.

O esgoto industrial é proveniente de processos industriais. A composição e função de tecnologia e do produto podendo variar de orgânico a mineral, geralmente é composto de sólidos dissolvidos.

Características físicas:

• Teor de matéria sólida,
• Odor,
• Cor,
• Turbidez,
• Variação de vazão.

Matéria sedimentável: sedimenta em um período razoável de tempo (entre 1 e 2 horas). Matéria não sedimentável: não sedimenta no tempo arbitrário de 2 horas, só será removida por processos de oxidação biológica e de coagulação, seguida de sedimentação.

• Os odores característicos dos esgotos são causados pelos gases formados no processo de decomposição, a cor e a turbidez indicam o estado de decomposição do esgoto, as características químicas são de origem de matéria orgânica e inorgânica.

A forma mais utilizada para se medir a quantidade de matéria orgânica presente é através da determinação da Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), que indica o grau de poluição de uma água residual. Quanto maior o grau de poluição orgânica, maior a DBO do corpo d'água. A variação da vazão dependerá do tipo de rede, dos despejos admitidos, qualidade do material empregado e principalmente da natureza da indústria.

Coagulação e precipitação química: 

• É a operação pela qual as substâncias químicas formadoras de flocos - coagulantes - são adicionadas a água com a finalidade de se juntar ou combinar com a matéria em suspensão decantável e com a matéria não decantável e com a matéria coloidal, com isso se formam os agregados às partículas em suspensão, os flocos. Os coagulantes se precipitam depois de reagir com outras substâncias. Na precipitação, as substâncias dissolvidas são retiradas da solução, as substâncias químicas adicionadas são solúveis e reagem com as substâncias químicas do esgoto, por exemplo, a adição de cal em esgotos contendo ferro, produz flocos que sedimentam.

Remoção dos sólidos grosseiros em suspensão: 

• É feita através de crivos, grades, desintegradores, os sólidos sedimentáveis são feitos com caixa de areia e centrifugadores, a remoção de óleos e graxas são feitos em tanques de retenção de gorduras, tanques de flotação, decantadores com removedores de escuma.

Remoção do odor e controle de doenças: 

• Deve ser feita cloração, utilização de reagentes químicos e instalações biológicas.

Eficiência da unidade:

• O tratamento preliminar é a remoção de sólidos grosseiros, remoção de gordura, remoção de areia.

Tratamento primário: 

• Decantação, flotação (substâncias mais leves que a água), geralmente bolhas de ar ou compostos químicos, digestão e secagem do lodo e sistemas compactos (decantação e digestão).

A separação sólido-líquido por decantação centrífuga é semelhante a sedimentação por gravidade, as partículas são aceleradas por uma força centrífuga, maior que a aceleração da gravidade.

Tratamento secundário: 

• É feito através de filtração biológica, processo de lodos ativados, decantação intermediária, lagoas de estabilização.

Tratamento terciário: 

• São as chamadas lagoas de maturação, cloração para desinfecção, ozonização para desinfecção, remoção de nutrientes, remoção de complexos orgânicos, eletrodiálise, osmose reversa, troca iônica, remoção de nutrientes.

Tratamento do lodo: 

• Espeçamento, digestão anaeróbia, centrifugação,filtração a vácuo, filtração por prensagem, condicionamento químico, condicionamento térmico, incineração, oxidação úmida.

O grau de tratamento necessário será sempre em função do corpo receptor e das características do uso da água, condicionada ao uso da água a jusante do ponto de lançamento.

• A característica da vida de um rio é expressa pela quantidade de oxigênio dissolvido no seu meio e por sua capacidade de reduzir a poluição orgânica através de processos naturais, físicos e bioquímicos, os microorganismos, em particular, as bactérias que necessitam de oxigênio dissolvido da água para sua sobrevivência (decomposição biológica) chamada autodepuração.

Lagoas de estabilização: 

• Onde a matéria orgânica é estabilizada pela ação das bactérias que produzem ácidos orgânicos sob condições anaeróbias, ou CO2 e água sob condições aeróbias.

Lagoas anaeróbias: 

• Ocorrem sem a presença do oxigênio, são os fenômenos de digestão ácida; lagoas facultativas, a remoção da matéria orgânica se dá através dos fenômenos de fermentação anaeróbia

O lançamento de despejos industriais com características adversas ao equilíbrio biológico das lagoas de estabilização deverá ser submetido a um tratamento prévio antes de seu lançamento a rede de esgoto ou no corpo receptor.

Objetivos do Tratamento dos Efluentes Industriais:

• As condições locais de uma instalação industrial mostram as necessidades do tratamento, se a mesma está localizada às margens de um grande rio ou de um rio de pequena vazão, o tratamento poderá ser dispendioso dependendo do tratamento, os processos e a experiência dos profissionais.

Dependendo da atividade industrial o rio será considerado poluído (sujo) ou contaminado (que transmite doenças). Toda água contaminada é água poluída, portanto, o objetivo do tratamento é evitar a poluição.

Indicação - Tipo de processo - Sistema de controle de poluição - observação

• Efluentes que contém sólidos flutuantes de grandes dimensões
• Processos físicos 
• Grades, peneiras, caixa de areia, caixa de gordura
• Quando predominam compostos orgânicos o lodo decantado deve ser removido e disposto adequadamente
• Efluentes que contém óleo mineral
• Processos físicos 
• Caixas separadoras água/óleo
• Se o óleo estiver emulsionado, é necessária a redução do pH.
• Efluentes que contém material coloidal, cor, turbidez, ácidos, álcalis,
• Processos químicos e físico-químicos
• Tanques de neutralização, trocador iônico, tanque de formação do precipitado
• A neutralização pode ser necessária como pré-tratamento
• Efluentes que contém metais pesados
• Processos químicos e físico-químicos
• Elevação do pH, sedimento de filtração dos compostos insolúveis
• Efluentes que contém cianeto
• Processos químicos Oxidação química
• Efluentes que contém matéria orgânica
• Processos biológicos
• Lodo ativado, filtro biológico, lagoas aeradas, lagoa de estabilização
• Resíduo biodegradável DQO < ou = 3,0 DBO
• Efluentes sanitários 
• Processos biológicos
• Fossa séptica,
• Efluentes domésticos
• Processos biológicos
• Lagoas de estabilização aeróbias ou facultativas.

Sistema de Canalização Sanitária: 

• O esgoto bruto recebe este tratamento, antes de ser depositado em fonte de águas naturais, seja rio, lago ou mar. O componente principal do esgoto, além da água é a matéria orgânica de origem biológica. Ocorre na forma de partículas, que vão desde o tamanho macroscópico, até as de tamanho microscópico e que se encontram na água em suspensão na forma de colóides,

Tratamento primário (ou mecânico) de águas residuais: 

• São removidas as partículas maiores, incluindo areia e lodo, o que permite o fluxo lento através de telas e ao longo de uma lagoa. No fundo da lagoa, forma-se um lodo de partículas insolúveis, enquanto que, na parte superior, forma-se uma camada superficial de um líquido oleoso (produtos formados pela reação do sabão com os íons de cálcio e magnésio) menos denso do que a água, que é retirada da superfície. Cerca de 30% da DBO da água residual é removida no processo do tratamento primário, mesmo sendo essa fase do procedimento de natureza totalmente mecânica.

O lodo das fases primária e secundária do tratamento está constituído principalmente por água e matéria orgânica e da remoção de água sobrenadante, o qual, na maioria das vezes é incinerado ou enviado para aterro sanitário, no entanto, este lodo mesmo sendo rico em nutrientes para as plantas, pode conter metais pesados e outras substâncias tóxicas.

• Após a passagem do lodo através do tratamento primário convencional, a água do esgoto torna-se mais clarificada, porém, apresenta ainda uma DBO muito alta (centenas de miligramas por litro) e é prejudicial para a biota. A alta DBO deve-se principalmente à presença de partículas orgânicas coloidais. Na fase de tratamento secundário ou biológico, grande parte do material orgânico em suspensão, como aquele dissolvido na água, é biologicamente oxidado por microorganismos até dióxido de carbono e água, ou convertido em lodo adicional que pode ser removido com facilidade. Com o objetivo de possibilitar as reações conduzidas pelos microorganismos, a água é aspergida sobre um leito de areia e pedregulho ou sobre um plástico coberto por bactérias anaeróbias, ou é bem agitada em um reator de aeração (processo de lodo ativado). O sistema é mantido bem aerado para acelerar a oxidação. Em essência, mantendo-se de forma deliberada no sistema uma alta concentração de organismos aeróbios, especialmente bactérias, é possível que sejam rapidamente efetuados ou mesmo processos de degradação biológica que requeriam semanas para ocorrer em águas abertas.

As reações de oxidação biológica do tratamento secundário reduzem a DBO da água poluída a menos de 100 mg/L, o que constitui cerca de 10% da concentração original do esgoto não tratado. Em alguma extensão, ocorre também nitrificação, na qual os compostos nitrogenados orgânicos convertem-se em íons nitratos e dióxido de carbono. Em resumo, o tratamento secundário das águas residuais envolve reações bioquímicas que oxidam grande parte do material orgânico que não havia sido removido na primeira fase. Após a diluição da água tratada com uma grande quantidade de água natural, a vida aquática pode ser mantida.

Cloração ou irradiação com luz UV: 

• Em alguns casos, a água produzida pelo tratamento secundário é desinfetada antes de ser bombeada para um curso de água local. Pesquisas recentes efetuadas no Japão têm mostrado que a cloração do efluente antes de sua emissão produz alguns compostos mutagênicos, presumivelmente por interação das substâncias que contém cloro com a matéria orgânica que permanece na água.

Procedimentos que aplicam o tratamento terciário (avançado ou químico) de águas residuais. Na fase terciária, são removidos produtos químicos específicos das águas parcialmente purificadas, antes de sua desinfeção final. Dependendo do local, o tratamento terciário pode incluir alguns ou todos os seguintes processos:

• Redução da DBO por remoção da maior parte do material coloidal remanescente, usando sais de alumínio, em um processo no qual se forma Al(OH)3 e que opera da mesma maneira descrita anteriormente para purificação da água potável.
• Remoção de compostos orgânicos dissolvidos (incluindo o clorofórmio) e de alguns metais pesados, mediante sua adsorsão ao carvão ativado, sobre o qual a água flui.
• Remoção de fosfatos, normalmente por meio de sua precipitação como o sal de cálcio Ca5(PO4)3OH, produzido pela adição de cal, Ca(OH)2. Parte do fósforo é removido na fase de tratamento secundário, visto que os microorganismos o incorporam como nutriente para o seu crescimento.
• Remoção de metais pesados pela adição de íons hidróxido ou sulfeto para formar hidróxidos ou sulfetos metálicos insolúveis.
• Remoção de ferro por aeração efetuada a um pH elevado, com o objetivo de promover sua oxidação para seu estado insolúvel de Fe+3, possivelmente em combinação com o uso de um forte agente oxidante , cuja função é destruir os ligantes orgânicos quelantes do íon Fe+3, que poderão impedir sua oxidação.

Demanda Química de Oxigênio:

• É uma grandeza que diz respeito à quantidade de oxigênio consumido por materiais e por substâncias orgânicas e minerais que se oxidam sob condições experimentais definidas. No caso de águas, a grandeza caracteriza-se como um parâmetro particular importante para estimar o potencial poluidor (no caso, consumidor de oxigênio) de efluentes domésticos e industriais, assim como o impacto dos mesmos sobre os ecossistemas aquáticos.

Como a medida direta desse oxigênio é uma impossibilidade prática, o mesmo é convencionalmente substituídos por substâncias oxidantes que, tendo sua quantidade medida antes e depois do contato com as amostras, permite avaliar o poder redutor ou consumidor de oxigênio das mesmas.

• Dessas substâncias, o dicromato tem sido o oxidante mais empregado na determinação da DQO em águas e efluentes, com cujos redutores reage, na presença de íons Ag+ como catalizador e em meio fortemente acidificado com ácido sulfúrico.

Uma aplicação muito importante do dicromato de potássio é a titulação por excesso que visa a determinação ambiental da quantidade de oxigênio necessária para oxidar todo o material orgânico, numa amostra de água impura, como por exemplo no efluente de esgoto. Muitos tipos de matéria orgânica são oxidados por uma mistura fervente de ácidos crômico e sulfúrico. Uma amostra é refluxada em uma solução fortemente ácida com um conhecido excesso de dicromato de potássio. 

• Após a digestão, o dicromato de potássio restante não reduzido é titulado com sulfato ferroso amoniacal para determinar a quantidade de dicromato de potássio consumida e a matéria oxidável é calculada em termos de oxigênio equivalente. O tempo padrão de refluxo de 2 horas pode ser reduzido se, em menor período de rendimento, o mesmo resultado for mostrado. Algumas amostras com baixíssima demanda de oxigênio ou com teor de sólidos altamente heterogêneos podem necessitar ser analisadas em replicata para produzir o maior dado de confiança.

Interferentes:

• A oxidação da maioria dos compostos orgânicos é de 95 a 100 % do valor teórico. Piridina e compostos relacionados de resistente oxidação e compostos orgânicos voláteis reagirão na proporção de seu contato com o oxidante. Compostos alifáticos de cadeia reta são oxidados mais efetivamente na presença de um catalisador sulfato de prata.

O interferente mais comum é o íon Cl¯ . Cloreto reage com o íon Ag+² para precipitar cloreto de prata, e desta maneira inibe a atividade catalítica da prata. Brometo, iodeto e qualquer outro reagente que inativar o íon Ag+² pode interferir similarmente. Tais interferências tendem restringir a ação de oxidação do íon Cr2O7 por si mesmo. Entretanto, são os rigorosos procedimentos de digestão para análise de demanda química de oxigênio que cloreto, brometo ou iodeto podem reagir com dicromato para produzir a forma elementar do halogênio e o íon Cr+³. As dificuldades causadas pela presença de cloreto podem ser superadas grandemente, embora não completamente, pela complexação com sulfato de mercúrio antes do procedimento refluxante. Apesar de que 1 g de sulfato de mercúrio ser especificado para 50 mL de amostra, uma quantidade mais baixa pode ser usada quando a concentração de cloreto é conhecida para menos do que 2000 mg/L. Não usar o teste para amostras contendo mais do que 2000 mg/L de Cl /L.

• A interferência de haleto pode ser removida pela precipitação com íon Ag+² e filtração antes de digestão. Esta aproximação pode introduzir erros substanciais para a oclusão e arraste de substâncias de demanda química de oxigênio para amostras heterogêneas.

A prata, o cromo hexavalente e sais de mercúrio usados nas determinações de demanda química de oxigênio e criam resíduos nocivos. O maior problema está no uso do mercúrio. Se a contribuição de cloreto para a demanda de oxigênio é desprezível, o sulfato de prata pode ser omitido. Quantidades menores de amostras reduzem o resíduo.

Reativos utilizados:

• Dicromato de potássio (K2Cr2O7): é o agente oxidante que vai reduzir a matéria orgânica.
• Reagente de ácido sulfúrico/sulfato de prata: A reação ocorre em meio ácido.
• Sulfato de prata (Ag2SO4) e sulfato de mercúrio (Hg) são os catalizadores da reação.
• Ácido sulfâmico (H3NO3S): Requerido somente se a interferência de nitritos está para ser eliminada.
• Padrão de hidrogenoftalato de potássio: é utilizado como padrão (determinação da curva).

Porque são utilizados estes reativos:

• Dicromato age como o oxidante, reagindo com os redutores na presença de íons Ag+ e como catalizador em meio fortemente acidificado com ácido sulfúrico.

Resíduos gerados: 

• Resíduos de prata, resíduos de mercúrio, resíduos de cromo e ferro, Acidez: É neutralizada quando da remoção do cromo e do ferro.A decomposição de substâncias orgânicas e biológicas durante a fase secundária do tratamento de águas residuais resulta usualmente na produção de sais inorgânicos, muitos dos quais permanecem na água mesmo após a aplicação das técnicas já citadas.

A água também pode se tornar salobra devido ao seu uso,em irrigação, ou porque as unidades utilizadas para reduzir sua dureza tenham sido recarregadas e sua descarga descartada como esgoto. Os íons inorgânicos podem ser removidos da água (dessalinização) por meio das técnicas listadas a seguir:

Osmose reversa: 

• A água tem sua passagem forçada sob pressão através de uma membrana que os íons não podem atravessar. Uma membrana semipermeável composta de um material orgânico polimérico, como acetato de celulose ou triacetato de celulose, sobre a qual aplica-se alta pressão é colocada no caminho da água contaminada. A camada superficial da membrana tem cerca de 2 μm de espessura e é relativamente pouco porosa, quando comparada com o restante da estrutura. Dado que através dos poros pode passar apenas água, o líquido que atravessa a membrana é água pura. Por outro lado, a solução contaminada torna-se com o tempo cada vez mais concentrada em sal, sendo finalmente descartada. 

Esta técnica é usada em Israel e em outras regiões para produzir água potável a partir de água salgada, e é uma técnica útil em hospitais e unidades de tratamento renais para produzir água livre de íons. Em águas poluídas, é especialmente indicada para remover íons de metais alcalinos e alcalinos terrosos, assim como sais de metais pesados.

Eletrodiálise: 

• Nesta técnica, são colocadas verticalmente e de forma alternada no interior de uma célula elétrica uma série de membranas permeáveis somente a pequenos cátions ou pequenos ânions inorgânicos. Aplica-se uma corrente elétrica diretamente através da água, de modo que os cátions migram para o cátodo e os ânions para o ânodo. O líquido torna-se, em zonas alternadas, mais concentradas (enriquecido) ou menos concentrado (purificado) em íons. Finalmente, a água concentrada em íons pode ser descartada como salmoura e a água purificada pode ser liberada para o meio ambiente. Esta tecnologia também é empregada com o propósito de dessalinização e potabilização de água do mar. Em uma extensão interessante da eletrodiálise, obtém-se hidróxido de sódio eletrolíticamente a partir do sulfato de sódio residual. 

O Na2SO4 aquoso e concentrado entra no compartimento central de uma célula. Os íons sódio passam através da membrana permeável aos cátions e junto com os íons hidróxido produzido pela decomposição da água formam hidróxido de sódio. Os íons sulfato migram através da membrana permeável aos ânions, e em combinação com os íons hidrogênio da decomposição da água, formam ácido sulfúrico.

Troca iônica: 

• Alguns sólidos poliméricos contêm sítios que podem reter íons de maneira relativamente fraca, o que torna possível que um tipo de íon, quando em contato com este sólido, possa ser trocado por um outro da mesma carga. As resinas de troca iônica podem ser formuladas para possuir tantos sítios catiônicos como aniônicos que funcionam da maneira já descrita anteriormente. Os sítios de troca de uma resina catiônica encontram-se inicialmente ocupados por íons H+, e os sítios de troca das resinas de troca aniônica estão ocupados por íons OH -. Quando a água poluída por íons M+ e X- substituídos por M+ e, a seguir, os íons OH- da segunda resina são substituídos por X-. Assim, a água que deixa a coluna de resina contém íons H+ e naturalmente, esses dois íons combinam-se imediatamente para formar mais moléculas de água. Portanto, a troca iônica pode ser usada para remover sais, inclusive os metais pesados presentes nas águas residuais.

Em alguns casos, a água produzida no tratamento terciário é de uma qualidade suficientemente boa para ser usada como água potável. Alternativamente, a água do rio no qual foram despejados os efluentes das plantas de tratamento de esgoto é utilizada como água a ser potabilizada. A reutilização da água após sua purificação é particularmente comum na Europa, onde a densidade populacional consumidora é elevada os suprimentos de água corrente são menos disponíveis do que na América do Norte e América do Sul.

• Uma alternativa ao processamento de esgoto através de uma planta de tratamento convencional é o tratamento biológico em um pântano artificial (construído por alagamento de terra) que contém plantas como juncos, bambus e amentos. A descontaminação da água é processada por bactérias e outros microorganismos que vivem entre as raízes e os rizomas das plantas. 

Essas absorvem os metais através de seus sistemas de raízes e concentram os contaminantes no interior de suas células. Normalmente, nas instalações construídas para processar o esgoto, o tratamento primário destinado a filtrar e retirar sólidos e outros poluentes de uma lagoa é efetuado antes que as águas residuais sejam bombeadas até o pântano, no qual ocorre o equivalente aos tratamentos secundário e terciário. As plantas, no seu desenvolvimento, usam os poluentes, e aumentam o pH, o que serve para destruir certos microorganismos prejudiciais.

Remoção de óleos e graxas: 

• É feita através de tanques de retenção de gorduras, tanques de flotação, decantadores com removedores de escuma.

Absorção em carvão ativado: 

• O processo de adsorsão em carvão ativado pode ser usado para remover uma ampla variedade de contaminantes, orgânicos e inorgânicos. O sistema é eficiente e operacionalmente simples, com a vantagem adicional de poder reutilizar a fase sorbente após tratamento conveniente.

Processos biológicos: 

• Os processos biológicos são os mais econômicos dentre os utilizáveis na remoção de matéria orgânica. Por esse motivo, são amplamente utilizados no tratamento de efluentes líquidos.Além da remoção de matéria orgânica, os processos biológicos podem ser aplicados para a oxidação de compostos reduzidos como nitrogênio amoniacal e sulfetos, bem como na redução de nitratos (desnitrificação) e de sulfatos.

Tratamento de Cianeto e Metais em águas residuais:

• Os metais de transição poluentes podem ser removidos da água pelo uso de técnicas tanto de precipitação como de redução, para formar sólidos insolúveis. A precipitação de sulfetos ou hidróxidos foi mencionada, quando os hidróxidos são precipitados, o lodo volumoso produzido deve ser descartado de maneira adequada.

A redução eletrolítica de metais leva a sua deposição no cátodo. Se em lugar do metal em estado elementar deseja-se uma solução aquosa concentrada do mesmo, o metal depositado pode ser reoxidado por via química, mediante a adição de peróxido de hidrogênio ou por via eletrolítica, invertendo-se a polaridade da célula.

• Os poluentes químicos dissolvidos em água São em geral compostos organoclorados, fenóis, cianetos e metais pesados.

Projetos para Sistemas de tratamento de Esgotos:

• Em estudos ou projetos deve-se definir com clareza os objetivos do tratamento dos esgotos, e a que nível deve ser o mesmo processado. Quando os projetos são realizados sem um estudo cuidadoso as conseqüências são concepções superestimadas, subestimadas, ou desvinculadas de outros importantes aspectos que não apenas a remoção de DBO.

Para dimensionar o sistema de tratamento ideal, os seguintes aspectos são de fundamental importância:

• Objetivos do tratamento;
• Nível do tratamento;
• Estudos de impacto ambiental no corpo receptor.

Para maior detalhamentos do projeto são necessários o conhecimento do volume de efluentes, procedência desses efluentes, área disponível para implantação do sistema e recursos a serem investidos para implementação e para manutenção do sistema.

Nível de Tratamento:

• A remoção dos poluentes no tratamento, de forma a adequar o lançamento a uma qualidade desejada ou ao padrão de qualidade vigente esta associada aos conceitos nível de tratamento e eficiência do tratamento.

O tratamento de esgotos é usualmente classificado através dos níveis de tratamento: preliminar, primário, secundário e terciário.

Tratamento preliminar: 

• Objetiva apenas a remoção de sólidos grosseiros, gordura e sólidos sedimentáveis (areia), enquanto que o tratamento primário visa à remoção de sólidos sedimentáveis e parte da matéria orgânica. Em ambos predominam os mecanismos físicos de remoção de poluentes. A tendência continua sendo os decantadores primários e os floculadores.

Deve-se lembrar que esta fase é de fundamental importância, pois, além de apresentar baixo custo, reduz bastante as impurezas contidas nos esgotos.

Tratamento secundário: 

• Predominam mecanismos biológicos, o objetivo é principalmente a remoção de matéria orgânica e eventualmente nutriente (nitrogênio e fósforo).

Tratamento terciário: 

• Objetiva a remoção de poluentes específicos (usualmente tóxicos ou não biodegradáveis) ou ainda, a remoção complementar de poluentes não suficientemente removidos no tratamento secundário.

A eficiência do tratamento está relacionada com a porcentagem de remoção de determinados poluentes no tratamento ou em uma de suas etapas. Depende de vários fatores, diretamente relacionados às operações e processos, que nelas devem ocorrer.

• Por exemplo, a eficiência de remoção de partículas em decantadores depende da relação entre a velocidade de sedimentação dessas partículas e a taxa de escoamento superficial do líquido. A eficiência de unidades onde ocorrem processos químicos depende, dentre outros fatores, das propriedades químicas dos reagentes, das características físico-químicas do fluído a ser tratado, do tempo de reação e das características dos produtos formados. 

A eficiência de processos biológicos depende similarmente, da natureza e composição dos substratos presentes no afluente, das características e concentração da biomassa presente nos reatores, das condições ambientais tais como pH, temperatura, presença de nutrientes, tempo de contato entre substrato e biomassa e dos fenômenos que governam o transporte de substrato às células.

Unidade de tratamento de água,Refinaria de Paulínia (REPLAN),

São Paulo, 1974,  água, tratamento de água,

Operações, Processos e Sistemas de Tratamento:

• Abaixo apresenta-se um resumo dos principais sistemas de tratamento de esgotos sanitários domésticos, feitos em geral, a nível secundário. Cabe ressaltar que no Brasil o tratamento terciário para esgotos domésticos é bastante raro. Operações, processos e sistemas de tratamentos frequentemente utilizados para a remoção de poluentes de esgotos domésticos

Poluente Nível de tratamento Operação, processo ou sistema de tratamento

• Sólidos em suspensão
• Preliminar Gradeamento, Remoção de areia,
• Sedimentação, Disposição no solo.
• Matéria orgânica biodegradável
• Secundário
• Primário (remoção parcial)
• Lagoas de estabilizações e variações, lodos ativados e variações, filtro biológico e variações, tratamento anaeróbico, disposição no solo. Patogênicos Terciário (principal)
• Secundário
• Lagoas de maturação, disposição no solo, desinfecção com produtos químicos, desinfeção com radiação ultravioleta.
• Nitrogênio 
• Secundário
• Terciário
• nitrificação e desnitrificação biológica, disposição no solo, processos físico-químicos.
• Fósforo Secundário
• Terciário
• Remoção biológica, Processos físico-químicos.

Tratamento Preliminar:

• O tratamento preliminar objetiva apenas a remoção de sólidos grosseiros como medida de proteção dos dispositivos de transporte de esgotos (bombas e tubulações) e das unidades de tratamento subsequentes. A remoção de areia é feita através de unidades especiais denominadas desareanadores.

Tratamento Primário:

• O tratamento primário destina-se a remoção de sólidos sedimentáveis e sólidos flutuantes. Empregam-se tanques de decantação e fossas sépticas.

Tratamento Secundário:

• O principal objetivo do tratamento secundário é a remoção da matéria orgânica a qual pode estar nas seguintes formas:

Matéria orgânica dissolvida (DBO solúvel), a qual não é removida por processos meramente físicos.

Matéria orgânica em suspensão (DBO suspensa ou particulada), a qual é em grande parte removida no tratamento primário, cabendo ao tratamento secundário a remoção dos sólidos de decantabilidade mais lenta que persistem na massa líquida.

• A essência do tratamento secundário para esgotos domésticos é a inclusão de uma etapa biológica, onde a remoção de matéria orgânica é efetuada por reações bioquímicas, realizadas por microorganismos. Uma grande variedade de microorganismos toma parte no processo: bactérias, protozoários e fungos.

A base do processo biológico é o contato efetivo entre esses microorganismos e o material orgânico contido nos esgotos, possibilitando que a matéria orgânica seja utilizada como alimento pelos microorganismos. Essa decomposição biológica do material orgânico requer a presença de oxigênio como componente fundamental dos processos aeróbicos, além da manutenção de outras condições ambientais favoráveis, como temperatura, pH, tempo de contato.

• O tratamento secundário geralmente inclui unidades para o tratamento preliminar, mas nem sempre inclui unidades para o tratamento primário. Existe uma grande variedade de métodos de tratamento a nível secundário, sendo que os mais comuns são:

Lagoas de Estabilização e Variantes:

Lagoa facultativa

• O uso de lagoa facultativa é uma solução simples e de baixo custo, isto quando se dispõe de área com topografia adequada e custo acessível. Esta técnica exige o uso de tratamento preliminar, provido de grade e desarenador.

Esta é uma alternativa simples para a construção, e que exige operação mínima, sem qualquer necessidade de se contratar operador especializado.

Sistema Australiano de Lagoas:

• Consiste numa lagoa anaeróbia, seguida de uma lagoa facultativa. É uma das melhores soluções técnicas, mas esbarra no problema de necessitar de uma grande área para sua implantação.

Na lagoa anaeróbia ocorre à retenção e a digestão anaeróbia do material sedimentável e na facultativa ocorre predominantemente a degradação dos contaminantes solúveis e contidos em partículas suspensas muito pequenas.

• O lodo retido e digerido na primeira lagoa tem de ser removido em intervalos que geralmente variam de 2 a 5 anos. Na primeira, predomina o processo anaeróbio e na segunda o aeróbio, onde se atribui às algas, a função da produção do oxigênio a ser consumido pelas bactérias.

Lagoa Aerada Facultativa:

• Esta diminui a necessidade de grande área, mas em consequência da utilização de aeradores, aumenta o seu custo de operação. Quando o sistema incluir um decantador primário, a lagoa aerada pode ter o tempo de detenção (ou retenção) menor, porém, quando somente se usa grade e caixa de areia, normalmente é empregado um tempo de detenção maior. Na aeração há produção de lodo biológico, que tem de ser removido antes do lançamento dos efluentes no corpo receptor. Por este motivo emprega-se uma segunda lagoa que tem como função a retenção e digestão desse resíduo.

Devido à introdução da mecanização, as lagoas aeradas são menos simples em termos de manutenção e operação, comparadas com as lagoas facultativas convencionais. A redução dos requisitos de área é conseguida empregando certa elevação no nível de operação, além do consumo de energia elétrica.

Sistemas de Lagoas Aeradas de Mistura Completa:

(Lagoas de Decantação)

• Uma forma de se reduzir ainda mais o volume da lagoa aerada é o de se aumentar o nível de aeração, fazendo com que haja uma turbulência tal que, além de garantir a oxigenação, permita ainda que todos os sólidos sejam mantidos em suspensão no meio líquido. O tempo de detenção típico da lagoa aerada é da ordem de 2 a 4 dias.

A operação deste tipo de lagoa são mais complicados devido ao fato de se ter um menor período de armazenagem na lagoa, comparado com os outros sistemas. Caso a remoção de lodo seja periódica, tal ocorrerá numa frequência aproximada em torno de 3 a 5 anos. A remoção do lodo é uma tarefa trabalhosa e cara.

Sistemas de Lodos Ativados e Variantes:

Lodos ativados convencional

• Lodos ativados baseiam-se em processo biológico aeróbio e parte do princípio que deve ser evitada a fuga descontrolada de bactéria ativa, produzida no sistema e que, deve-se recircular de modo a se manter a maior concentração possível de microrganismos ativos no reator aerado. Os microrganismos produzem flocos que podem ser removidos facilmente por sedimentação em decantador secundário (ou flotador por ar dissolvido). Parte do lodo secundário é descartada para tratamento e destino final.

Nos sistemas de lodos ativados os tanques são tipicamente de concreto, diferentemente das lagoas de estabilização. Para garantir economia em termos de energia no processo de aeração, parte da matéria orgânica (em suspensão, sedimentável) dos esgotos é retirada antes do tanque de aeração, através do decantador primário. Assim este tipo de tratamento tem como parte integrante também o tratamento primário.

• O sistema de lodos ativados convencional ocupa áreas bastante inferiores às dos sistemas de lagoas. Exige uma capacitação para sua operação, e consumo de energia superior aos das lagoas aeradas.

Dentre as variantes do processo de lodos ativados, temos aeração prolongada e o emprego de fluxo intermitente (Batelada). O fluxograma do processo é grandemente simplificado, devido à eliminação de diversas unidades, comparado aos sistemas de lodo ativado de fluxo contínuo. No sistema de aeração prolongada por batelada, as únicas unidades de todo o processo de tratamento (líquido e lodo) são: grades, desarenadores, reatores, adensamento do lodo (opcional) e desidratação do lodo.

Sistemas aeróbicos com biofilme:

Filtros Biológicos de Baixa Carga

• O processo de filtros biológicos consiste num conceito totalmente diferente dos processos anteriores. Ao invés da biomassa crescer dispersa em um tanque ou lagoa, ela cresce aderida a um meio suporte. O filtro biológico configura-se em um reator denominado de leito fixo e filme fixo, ou seja, os microrganismos são mantidos aderidos a um material suporte, que constitui o recheio da unidade.

Basicamente, o filtro biológico aeróbio é composto por um leito de pedras ou de materiais inertes, com forma, tamanho e interstícios adequados, que permitam a livre circulação natural de ar, sobre o qual, dispositivos de distribuição lançam os esgotos sanitários que percolam por entre as peças que constituem o referido recheio.

• Enquanto o líquido percola através do leito, ocorre o contato entre os materiais a serem degradados. É obrigatório, o uso de decantador primário e secundário. Em certos casos promove-se a recirculação do efluente do decantador secundário.

Nos filtros de baixa carga, a quantidade de DBO aplicada é menor. Com isso a disponibilidade de alimentos é menor, o que resulta numa estabilização parcial do lodo (autoconsumo da matéria orgânica celular) e numa maior eficiência do sistema na remoção da DBO, de forma análoga ao sistema de aeração prolongada nos lodos ativados.

Filtros Biológicos de Alta Carga:

• Os filtros biológicos de alta carga são conceitualmente similares aos de baixa carga. No entanto, por receberem uma maior carga de DBO por unidade de volume de leito, o requisito de área é menor. Em paralelo, tem-se também uma ligeira redução na eficiência de remoção de matéria orgânica, e a ausência de estabilização do lodo no filtro.

Diferentemente do sistema de lodos ativados, a recirculação nos filtros de alta carga é do efluente, e não do lodo sedimentado. A eficiência dos filtros biológicos é através da utilização de dois ou mais filtros em série.

Biodiscos:

• O processo de biodiscos consiste de uma série de discos ligeiramente espaçados, montados num eixo horizontal. Os discos giram vagarosamente, e mantém, em cada instante, cerca de metade da área superficial imersa no esgoto, e o restante exposto ao ar.

Os discos têm usualmente menos de 3,6 metros de diâmetro, sendo geralmente construídos de plásticos leves. Quando o sistema é colocado em operação, os microorganismos do esgoto começam a aderir às superfícies rotativas, ali crescem até que toda a superfície do disco esteja coberta por uma fina camada biológica, com poucos milímetros de espessura. À medida que os discos giram, a parte exposta ao ar traz um película de esgotos, permitindo a absorção de oxigênio através do gotejamento e percolação junto às superfícies de cada disco. Quando a camada biológica atinge uma espessura excessiva, ela se desgarra dos discos. Esses organismos que se degradam são mantidos em suspensão no meio líquido devido à leve turbulência provocada pelo movimento dos discos, o que aumenta a eficiência do sistema.

• Os sistemas de biodiscos são empregados principalmente para o tratamento dos esgotos de pequenas comunidades. Devido à limitação no diâmetro dos discos, será necessário um grande número de discos, o que torna difícil sua aplicação para o tratamento de grandes vazões.

Tratamento Anaeróbio:

Sistema Fossa Séptica ( Filtro Anaeróbio):

• As fossas sépticas são unidades de escoamento horizontal e contínua, que realiza a separação de sólidos, decompondo-os anaerobiamente. A fossa séptica não é um simples decantador ou digestor, mas sim, uma unidade que realiza simultaneamente várias funções como: decantação e digestão de sólidos em suspensão, que irá formar o lodo, sendo este acumulado na parte inferior, ocorrerá a flotação e uma retenção de materiais mais leves e flotáveis como: óleos e graxas,que formarão uma espuma na parte superior. Os microrganismos existentes serão anaeróbios e ocorrerá a digestão do lodo, com produção de gases.

O sistema de fossas sépticas seguidas de filtros anaeróbicos tem sido amplamente utilizado em nosso meio rural e em comunidades de pequeno porte. A fossa séptica (usualmente do tipo Tanque Imhoff) remove a maior parte dos sólidos em suspensão, os quais sedimentam, e sofrem o processo de digestão anaeróbica no fundo do tanque. A matéria orgânica efluente da fossa séptica é conduzida ao filtro anaeróbio, onde ocorre sua remoção, também em condições anaeróbias.

• O filtro anaeróbio é constituído essencialmente por um tanque com recheios de pedras, peças cerâmicas de material sintético ou de outros materiais que servem de suporte para microrganismos. Nos interstícios do leito do reator também evoluem flocos ou grânulos, que possuem elevada participação de microrganismos que atuam na degradação dos contaminantes da água residuária.

A eficiência do sistema fossa-filtro é usualmente inferior à dos processos anaeróbios, no entanto, o sistema é viável economicamente e apresenta-se como uma boa opção para pequenas quantidades de efluentes. A produção de lodo nos sistemas anaeróbios é baixa e o lodo já sai estabilizado, podendo ser dirigido diretamente para um leito de secagem.

• Os sistemas anaeróbios apresentam o risco de geração de maus odores, especialmente quando não são operados adequadamente.

Reator Anaeróbico de Manta de Lodo:

• Frequentemente denominados de Reatores Aeróbios de fluxo Ascendente (RAFA), nestes reatores, a biomassa cresce e se dispersa no meio. A biomassa ao crescer pode formar pequenos grânulos, correspondentes à aglutinação de diversas bactérias. Esses pequenos grânulos, por sua vez, tendem a servir de meio suporte para outras bactérias. A granulação auxilia no aumento da eficiência do sistema, mas não é fundamental para o funcionamento do reator. A concentração de biomassa no reator é bastante elevada o que exige pequeno volume para os reatores anaeróbios, em comparação com todos os outros sistemas de tratamento. Reator anaeróbio de manta de lodo é uma unidade de fluxo ascendente, que possibilita o transporte das águas residuárias através de uma região que apresenta elevada concentração de microrganismos anaeróbios.

O Reator deve ter seu afluente criteriosamente distribuído junto ao fundo, de maneira que ocorra o contato adequado entre os microrganismos e o substrato. O reator oferece condições para que grande quantidade de lodo biológico fique retida no interior do mesmo em decorrência das características hidráulicas do escoamento e também da natureza desse material que apresenta boas características de sedimentação, sendo esta a conseqüência dos fatores físicos e bioquímicos que estimulam a floculação e a granulação.

• Na parte superior do reator existe um dispositivo destinado à sedimentação de sólidos e à separação das fases sólidas - líquidas - gasosas. Esse dispositivo é de fundamental importância, pois é responsável pelo retorno do lodo e consequentemente, pela garantia do alto tempo de detenção celular do processo. Diferentemente dos filtros anaeróbios, não há necessidade de decantação primária, o que simplifica mais ainda o fluxograma da estação de tratamento.

Os riscos da geração e/ou liberação de maus odores pode ser bastante minimizado com um projeto bem elaborado e operação adequada do reator. O texto abaixo exemplifica o funcionamento de uma estação de tratamento de esgoto (tratamentos preliminares, primários e secundários).

• A princípio, uma Estação de Tratamento de Esgoto - ETE, deve estar situada nas proximidades de um corpo receptor, que pode ser um lago, uma represa, ou um curso d'água qualquer. Em geral, o corpo receptor é um rio.

O esgoto que chega na estação é chamado "esgoto bruto" e escoa por um tubo de grandes dimensões chamado "interceptor". A seqüência de tubulações desde a saída do esgoto das residências até a entrada na ETE é:

• Tubulação primária: Recebe as águas residuárias residenciais;
• Tubulação secundária: Recebe contribuições das tubulações primárias e outras de águas residuárias das residências;
• Coletor tronco: Além de receber as águas dos coletores secundários, pode receber eventualmente algumas contribuições isoladas residencial, sendo esta medida não aconselhável;
• Interceptor: Este conduz o esgoto até a ETE e não pode receber nenhuma contribuição individual no caminho.

Na entrada da ETE, geralmente existe uma Estação Elevatória que bombeia o esgoto para cima até o nível superficial onde começa o tratamento. O primeiro procedimento consiste em deter os materiais maiores tais como galhos de árvores, objetos conduzidos e arrastados pelo caminho, etc., os quais ficam presos nos sistemas de gradeamento que possui malhas com espaçamentos diferentes em vários níveis.

• A seguir, o esgoto passa pelos desarenadores ou caixas de areia para a retirada dos materiais sólidos granulares. A próxima etapa ocorre nos decantadores primários onde as partículas sólidas sedimentam no fundo do tanque.

Entretanto, algumas partículas são muito pequenas e não possuem peso suficiente para precipitarem. Por isso, geralmente na entrada da ETE, é adicionada uma substância coagulante a fim de unir essas partículas formando outras maiores e mais densas que consigam sedimentar com seu peso próprio no decantador.

• O tempo necessário para que haja a precipitação é chamado tempo de detenção e é calculado levando em conta diversos fatores. No decantador o movimento da água não deve ter turbulência para facilitar a sedimentação. Os sedimentos acumulados no fundo do decantador são denominados "lodos" e são retirados pelo fundo do tanque, encaminhados para adensadores de gravidade e digestores anaeróbios.

Nestes digestores as bactérias e microorganismos aeróbios consomem a maior parte da matéria orgânica constituinte do lodo. O material excretado é consumido no fundo do tanque pelos microrganismos anaeróbios. Assim ocorre uma diminuição do volume do lodo que pode ser encaminhado para filtros prensa e câmaras de desidratação onde ocorre uma diminuição ainda maior de seu volume e daí são encaminhados para aterros sanitários ou como esterco para agricultura.

• Nos digestores, durante o processo de oxidação da matéria orgânica ocorre uma liberação de gás que geralmente é reaproveitado como combustível, muitas vezes para abastecer equipamentos da própria estação de tratamento como, por exemplo, os secadores térmicos.

Em estações onde o tratamento primário é considerado suficiente o processo termina nesta etapa. No caso da necessidade do tratamento secundário, o esgoto é levado do decantador primário para tanques de aeração onde ocorre o tratamento por "lodos ativados" que nada mais é do que a recirculação do lodo acumulado no decantador secundário.

• No decantador secundário há novamente a sedimentação e, a seguir, a água já tratada é despejada no corpo receptor, que, em geral, é um rio ou lago. O escoamento até o corpo receptor é feito por uma tubulação denominada emissário.

Esta água pode também ser tratada numa pequena estação de tratamento de água construída nas dependências da própria ETE, e ser reaproveitada para lavagem das dependências físicas da estação e seu abastecimento geral.

Tratamento Terciário:

• O tratamento terciário visa remoção de nutrientes, patogênicos, compostos não biodegradáveis, metais pesados, sólidos inorgânicos dissolvidos e sólidos em suspensão remanescentes. São exemplos de tratamentos terciários:

Cloração:

• Apesar de somente em 1880 ter sido demonstrado, que determinadas bactérias eram a causa de doenças específicas, desde 1832 dispõe-se de informações sobre a utilização de soluções de cloro na desinfecção de hospitais e também ampla utilização durante a grande epidemia de cólera, ocorrida na Europa em 1831. Na Inglaterra, em 1879, Wilian Soper usou óxido de cloro para o tratamento de fezes de pacientes portadores de febre tifoide, antes da disposição no esgoto.

Em escala de projeto, a primeira utilização do cloro como agente desinfetante de esgotos sanitários foi realizada em Hamburgo (Alemanha), em 1893. Desde então, o uso do cloro em águas residuárias teve um crescimento vertiginoso, em decorrência do desenvolvimento de técnicas apropriadas. Em 1958, nos Estados Unidos, servindo a uma população de mais de 38 milhões, empregaram esse método de desinfecção (Campos, 1990)

• O cloro pode ser usado no tratamento de águas residuárias para uma série de outras finalidades além da desinfecção, dentre os quais, o controle do odor, remoção de DBO, controle de proliferação de moscas, destruição de cianeto e fenóis e remoção de nitrogênio. O uso do cloro tem como problema, a produção de compostos de cloro que podem provocar danos à vida aquática.

Radiação Ultravioleta:

• A radiação ultravioleta é gerada a partir de lâmpadas de baixa pressão de vapor de mercúrio, que emitem a maior parte de sua energia (85 a 90 %) no comprimento de onda de 253,7 nm, que é efetiva na inativação de microrganismos. O esgoto é exposto à radiação ultravioleta, pelo intervalo de tempo de 1 minuto, obtendo-se com isso, eficiência elevada na remoção de microrganismos patogênicos.

As dosagens de radiação ultravioleta normalmente empregadas na inativação de microrganismos em esgotos sanitários são tão pequenas, podendo-se dizer que seus efeitos sobre as substâncias químicas presentes no efluente é insignificante, em relação a formação de novas substâncias, através de reações fotoquímicas. O uso da radiação ultravioleta tem sido muito estudado nos países desenvolvidos. No Brasil, sabe-se que a Escola de Engenharia de São Carlos tem uma linha de pesquisa, com resultados estimulantes.

Osmose Reversa:

• Neste processo empregam-se membranas sintéticas porosas com tamanhos de poros tão pequenos que filtram os sais (íons) dissolvidos na água. Para que a água passe pelas membranas, é necessário pressurizar a água com pressões acima de 10 kgf/cm2. Os fabricantes de membranas estão realizando constante esforço no sentido de desenvolver novos produtos que proporcionem maior eficiência na filtração.

Atualmente a osmose reversa é largamente empregada para melhoria de qualidade de água que participará de processo. Exemplificando: indústrias de alimentos e bebidas.

Ozonização:

• O interesse no uso do ozônio para tratamento de efluentes deve-se ao seu alto potencial de oxidação (somente excedido pelo flúor e radicais hidroxila), aliado a outras características interessantes para esta aplicação, como o fato de sua pressão parcial ser bastante inferior à do gás oxigênio, sendo facilmente absorvido pela água numa interface de bolhas (50 vezes mais rápido que o gás oxigênio).

Seu uso em instalações de tratamento de efluentes visa principalmente a oxidação de compostos orgânicos não biodegradáveis. Como efeito da utilização do ozônio no tratamento de efluentes, são destruídos compostos por desassociações oxidante (quebra de cadeias); reduz metais às suas formas insolúveis (normalização); solidifica (mineraliza) compostos orgânicos dissolvidos, causando a sua precipitação; eleva o potencial redox da água, causando microfloculação dos patogênicos e pirogênicos destruídos, que podem ser removidos por filtração.

• Uma das dificuldades de utilizar ozônio é o fato dele ser altamente reativo e instável. Estas características impossibilitam seu transporte e armazenamento, ou seja, exige que seja produzido no local de sua aplicação. Sua utilização é bastante difundida em países como França, Itália e Espanha e mais recentemente vem ganhando forte aceitação nos Estados Unidos.

As altas concentrações e quantidade de ozônio produzido requerem monitoramento cuidadoso e constante, bem como a eliminação do O3 residual no ar por catálise, irradiação UV ou passagem por carvão ativado.

• As principais vantagens em relação a outros métodos residem no menor consumo operacional, na não formação de resíduos sólidos e na sua adaptação em sistemas integrados.

Tratamento Eletrolítico:

• Essa alternativa explora os fenômenos físicos e químicos que ocorrem em cubas eletrolíticas, possibilitando a ocorrência várias reações de oxi-redução, além de liberação de gases, da migração de íons, da flotação, da corrosão dos eletrodos, e das reações secundárias. O conjunto dessas ações leva a formação de lodo, sendo este separado do líquido, através da flotação ou decantação.

Troca Iônica:

• Resinas heterodispersas (granulometria entre 0,3 mm até 1,2 mm) estão sendo substituídas pelas monodispersas (granulometria uniforme entre 0,6 e 0,7 mm), de modo a minimizar problemas como o de entupimento dos coletores dos trocadores iônicos.

Sistemas Integrados de Tratamento:

• São amplas as possibilidades do emprego da associação de dois ou mais sistemas de tratamento com o objetivo de somar suas vantagens em benefício de devolver a natureza um efluente mais adequado.

Exemplo: Ozônio e Ultra Violeta:

Disposição de Efluentes Líquidos:

• As formas mais comuns de disposição final de efluentes líquidos tratados são os cursos de água e o mar. No entanto, a disposição no solo é também um processo aplicado em diversos locais do mundo.

A aplicação no solo pode ser considerada uma forma de disposição final, de tratamento (primário, secundário ou terciário). Os esgotos aplicados no solo apresentam, basicamente, três possíveis destinos: retenção na matriz do solo; retenção pelas plantas e aparecimento na água subterrânea. Sabe-se que vários mecanismos de ordem física, química e biológica atuam na remoção dos poluentes do solo, a questão é a toxicidade associada a esse efluente. Até que ponto pode-se afirmar que a degradação desses efluentes ocorra antes que eles atinjam as águas subterrâneas.

Disposição do lodo (Fase sólida):

• De uma maneira geral, o lodo de esgoto pode ser caracterizado como um material bastante rico em matéria orgânica, com alto teor de umidade e com concentração relativamente elevada de nitrogênio e outros minerais. Quanto ao pH o lodo pode ser considerado praticamente neutro, valores em torno de 6 e 7.

Quando bem conduzido, o tratamento de esgoto sanitário, produz um lodo que não apresenta características desagradáveis, seja de aspecto ou de odor.

Alternativas de disposição final para o lodo de esgoto:

• Dentre as diversas alternativas de disposição final de lodo de esgoto, podem ser citadas: Aterros Sanitários, áreas de recuperação do solo, disposição no mar, incineração, aplicação em áreas agrícolas e/ ou florestais. A reciclagem dos lodos em sistemas de produção agrícola é frequentemente citado com uma das melhores alternativas. Mas, para que esta alternativa venha a ser implementada é necessária a adoção de processos que estabilizem os biossólidos, tornando-os seguros para a aplicação proposta.

Atualmente alguns processos de estabilização de lodos de esgotos urbanos tem sido sugerido e testado, entre eles está a compostagem, o tratamento químico alcalino com cal e a Estabilização Alcalina Avançada com Secagem Acelerada, também conhecida na literatura como Processo N-Viro.

Definições de Termos:

• “Lodo de esgoto”: denominação genérica para o resíduo sólido gerado pelos sistemas de tratamento de águas residuárias (SANEPAR, 1997). Trata-se de um material heterogêneo cuja composição depende do tipo de tratamento empregado para tratamento do esgoto e das características das fontes geradoras (população e indústrias).
• Lodo não tratado: lodo passado apenas pela caixa de areia ou por gradeamento.
• Lodo digerido: lodo proveniente de digestor secundário.
• Lodo ativado: lodo proveniente do decantador secundário.

Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO):

• A DBO retrata a quantidade de oxigênio, requerida para estabilizar, através de processos bioquímicos, a matéria orgânica carbonácea, tratando-se, portanto, de uma indicação indireta do carbono orgânico biodegradável.

A estabilização completa da matéria orgânica leva cerca de 20 dias, correspondendo assim, à Demanda Última de Oxigênio (DBO5). Entretanto, para evitar que o teste de laboratório fosse sujeito a grande demora, e permitir uma comparação entre diversos resultados, foram efetuadas algumas padronizações: Convencionou-se, proceder à análise da DBO no 5º dia, devido ao tempo de detenção hidráulico dos rios Europeus. Para esgotos domésticos típicos, esse consumo do quinto dia pode ser correlacionado, com o consumo total final (DBOu).

• Determinou-se, que o teste fosse efetuado à temperatura de 20ºC, já, que temperaturas diferentes interferem no metabolismo bacteriano, alterando as relações entre a DBO5 e a DBOu. Teste da DBO no dia da coleta determina-se a concentração de oxigênio dissolvido (OD) da amostra.

Cinco dias após, com a amostra mantida em um frasco fechado e incubado a 20ºC, determina-se a nova concentração, já reduzida, devido ao consumo de oxigênio durante o período. A diferença entre teor de OD no dia zero e no dia cinco representa o oxigênio consumido, para a oxidação da matéria orgânica, sendo, portanto, a DBO.

Demanda Química de Oxigênio:

• A Demanda Química de Oxigênio (DQO) indica a quantidade de oxigênio que é consumida quimicamente, por diversos compostos orgânicos, sem a intervenção de microrganismos; fornecendo na forma de oxigênio consumido, a quantidade de matéria orgânica oxidável presente na água residuária. A DQO é utilizada como uma medida do equivalente em oxigênio da matéria orgânica, contida em uma amostra, sendo esta, susceptível à oxidação, por um agente oxidante forte. Para amostras de uma fonte específica bem conhecida, a DQO pode ser associada empiricamente, à

Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), carbono orgânico ou quantidade de matéria orgânica. O teste da DQO será útil para monitoramento e controle depois de estabelecida a correlação com a DBO.

Os dois principais exemplos de tratamento de água nos Estados Unidos são o Texas e a Califórnia.