Capitulo 3 final by GEORGE DIAMANDIS

ELEARNI NG FOR THE OPERATORS OFWASTEWATER TREATMENT

Capi t ul o3

CONTROLO DE ODORES

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CAPITULO 3

Capítulo 3 – CONTROLO DE ODORES

Conteúdos 3.1. O problema da gestão dos odores 3.1.1 O que é um odor? 3.1.2 Tipos e composição dos odores 3.2 Formação dos Odores 3.3 Fontes Odoríficas 3.4 Medição dos Odores 3.5. Tópicos específicos para o local de trabalho e habitantes da área circundante

3.6. Alternativas de tratamento 3.6.1 Estratégias para a Gestão dos Odores

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3. CONTROLO DE ODORES (problema relevante existente entre os operadores e as Autoridades da Água) 3.1. O problema da gestão dos odores a

A possível libertação de odores é uma preocupação de saúde pública no processo de implementação de alterações nas estações de

tratamento de águas residuais já existentes ou no processo de construção de novas estações. Sendo assim, o controlo de odores tornou-se um aspeto essencial a ter em conta na conceção e no funcionamento das instalações de recolha, tratamento e descarga das águas residuais, especialmente no que envolve a aceitação pública destas estruturas. Existem diversos casos em que os projetos foram rejeitados com base na possibilidade de existência de emissão de odores. Tendo em conta a importância dos odores no campo da gestão das águas residuais, é necessário discutir os seguintes aspetos: (1) os tipos de odores, (2) a(s) fonte(s) odoríficas, (3) o movimento dos gases odoríficos, (4) as estratégias de controlo dos odores, (5) os métodos a utilizar para controlar os odores e (6) o projeto das instalações de controlo de odores. a

Wastewater Engineering, treatment and Reuse, Metcalf & Eddy,4 th edition, 2003

3.1.1 O que é um odor? Um odor é composto por moléculas, cada uma com uma forma e tamanhos específicos. Cada uma destas moléculas tem um recetor correspondente, em forma e tamanho, no nariz humano. Quando um recetor específico recebe a molécula, envia um sinal ao cérebro e o cérebro identifica o cheiro associado àquela molécula específica. Um odor é um composto químico volátil, geralmente com uma concentração muito baixa, que os humanos ou outros animais têm capacidade para apreender através do olfato. Os odores são também denominados de “cheiros”, incluindo os odores agradáveis e os desagradáveis. O odor de uma substância resulta da evaporação dos compostos orgânicos dessa substância que, uma vez transportados pelo ar, se dispersam por outros locais e, sendo odores desagradáveis, não diluídos, podem provocar alguma perturbação nas pessoas que vivem ou se encontrem nessas áreas.

NECESSIDADE DE CONTROLO DOS ODORES O controlo de odores nos sistemas de recolha e nas estações de tratamento de águas residuais é muito importante. Com a crescente exigência a nível de habitações, os sistemas de recolha estão a ser expandidos para áreas cada vez mais distantes das estações de tratamento. A construção de sistemas de recolha mais extensos implica que os percursos dos fluxos das águas residuais sejam mais longos e, consequentemente, que estejam mais tempo nas tubagens até chegarem à estação de tratamento. O aumento do tempo de percurso faz com que a água se torne sética, o que conduz a problemas de aparecimento de odores e corrosão nos sistemas de recolha e nas estações de tratamento. Para complicar ainda mais esta questão, as grandes áreas que serviam de fronteira e de amortecimento em torno das estações de tratamento de águas residuais praticamente desapareceram. O valor dos terrenos e o crescimento da população fazem com que seja praticamente impossível manter grandes áreas fronteiriças, de amortecimento, em torno das estações de tratamento. Assim, como áreas habitacionais e empresas passaram a ser vizinhas das instalações de tratamento existentes, aquilo que era um problema de odores menor, passou a ser um grande problema para o qual é necessário encontrar-se solução, pois não pode sequer permitir-se a existência do mais ligeiro odor advindo das estações que possa conduzir a reclamações por parte de quem vive nestas áreas. Por isso, evitar a emissão de odores tornou-se um aspeto primordial a ter-se em conta na operacionalização das instalações.

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mais informação… Os termos fragância, perfume, aroma são utilizados primordialmente pelas indústrias de alimentação e de cosméticos para descrever odores agradáveis. No entanto, termos como fétido, fedor e feder são utilizados especificamente para descrever cheiros desagradáveis. O estudo dos odores é um campo de estudo deveras difícil, em crescimento e algo complexo. O sistema olfativo humano é capaz de detetar muitos milhares de cheiros com base apenas em concentrações muito pequenas de uma substância química. O olfato de muitos animais é ainda mais apurado. Algumas fragâncias de flores libertam leves odores que, transportados pelo vento, são detetados pelas abelhas a mais de um quilómetro de distância. O estudo dos odores torna-se difícil também devido à complexidade da atividade química que tem lugar no momento da sensação provocada pelo cheiro. Por exemplo, considera-se que os objetos de ferro emitem um odor quando tocados, embora a pressão do gás libertado pelo ferro seja desprezada. De acordo com um estudo de 2006, esse tipo de cheiro resulta da libertação de aldeídos e cetonas da pele do ser humano que, em contacto com os iões de ferro, inicia através do suor o processo de corrosão desse metal. Os mesmos químicos estão associados ao cheiro do sangue, uma vez que os iões de ferro do sangue na pele produzem a mesma reação.

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3.1.2 Tipos e composição dos odores Para os seres humanos, a importância da concentração de odores em pequenas quantidades está mais relacionada com aspetos psicológicos provocados pelos cheiros, do que propriamente com o mal que podem fazer em termos de saúde física. Os principais tipos de odores encontrados nas instalações de tratamento de águas residuais estão referidos na Tabela 3.1a. Com algumas exceções, os compostos dos odores contêm habitualmente enxofre ou nitrogénio (azoto). O odor característico de compostos orgânicos que contêm enxofre é o de matéria orgânica em decomposição. Dos compostos de odor incluídos na Tabela 3.1a, o odor do sulfureto de hidrogénio, o cheiro a ovos podres, é o que se encontra com mais frequência nas instalações de gestão de águas residuais. Tabela 3.1a. Características dos Odoresa Substância

Observações

Alil mercaptano

Muito desagradável, tipo alho Amónia Irritante, acre Benzil mercaptano Desagradável Cloro Acre, provoca irritação Clorofenol Medicinal Crotil mercaptano A doninha Sulfureto de dimetilo Vegetais em decomposição Sulfureto de difenilo Desagradável Mercaptano etílico Repolho, couves em decomposição Sulfureto etílico Provoca náuseas Sulfureto de Ovo podre hidrogénio Methil mercaptano Repolho, couves em decomposição Sulfureto de metilo Vegetais em decomposição Priridina Desagradável, provoca irritação Escatol Fecal, provoca náuseas Dióxido de enxofre Acre, provoca irritação Tiocresol Rançoso, tipo fedor Tiofenol Putrefacto, tipo alho

Limites de Odores Comunsb, ppm (partes por milhão) 0,00005 0,037 0,00019 0,010 0,00018 0,000029 0,0001 0,000048 0,00019 0,00025 0,00047 0,0011 0,0011 0,0037 0,0012 0,009 0,0001 0,000062

MOR 11. Chapter 27, "Odor Control," Water Pollution Control Federation, Washington, DC, 1976. b

Os limites de concentração de odor variam ligeiramente dependendo da referência utilizada.

3.2 Formação dos Odores Para que seja possível proceder a um controlo eficiente dos odores, é necessário compreender-se como se formam. Compreender o problema e as suas causas permitirá encontrar-se uma solução mais eficiente. a) Formação Biológica dos Odores A principal fonte de formação de odores é a produção de gases por microrganismos nos processos de recolha e de tratamento, oriundos de matéria inorgânica (nenhum ou um átomo de carbono na fórmula, H 2S) e orgânica (mais do que um átomo de carbono na fórmula, C8H7N). Os odores também podem ser produzidos quando as matérias que têm, ou geram, odores são descarregadas num sistema de recolha por entidades fabris ou empresas. As principais preocupações dos operadores são os gases inorgânicos: sulfureto de hidrogénio (H 2S) e amónia (NH3). Estes dois gases libertam os odores mais agressivos e mais desagradáveis. Um mínimo de 0.5 ppb (partes de gás por um bilião de partes de ar) de sulfureto de hidrogénio são detetáveis pelo olfato humano e, por isso, causa provável de reclamações. O sulfureto de hidrogénio tem um cheiro extremamente agressivo e desagradável como o cheiro produzido por ovos podres. A amónia tem um cheiro muito forte e acre que também é muito agressivo. Outros gases inorgânicos presentes em estações de tratamento de águas residuais são: o dióxido de carbono (CO2), o metano (CH4), o nitrogénio (N2), o oxigénio (O2) e o hidrogénio (H2). Estes gases, normalmente presentes na natureza, fazem parte do processo natural de respiração e da atividade biológica das plantas e dos animais e não têm odor.

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Normalmente, os gases orgânicos formam-se nos sistemas de recolha e nas estações de tratamento através da decomposição anaeróbica do nitrogénio e dos compostos de enxofre. Os gases orgânicos também podem adquirir o seu odor de fontes industriais. Exemplos de gases orgânicos que se podem encontrar nas imediações das estações de tratamento são: MERCAPTANOS1 INDOLE2 e ESCATOLE3. Estes compostos odoríficos contêm nitrogénio ou compostos orgânicos com enxofre. Na oxidação biológica normal da matéria orgânica, os microrganismos removem os átomos de hidrogénio dos compostos orgânicos. No processo, os microrganismos utilizam as fontes de ligação do oxigénio para ganharem energia. Os átomos de hidrogénio são depois transferidos através de uma série de reações, às vezes denominadas de “transferência do hidrogénio” ou “desidrogenação”. 1

Mercaptanos (mer-CAP-tans). Compostos que contêm enxofre cujo odor é extremamente agressivo como o odor que a doninha larga. Às vezes também é comparado ao cheiro de cebolas ou alhos. 2 Indole (IN-dole). Composto orgânico (C8H7N) que contém nitrogénio, com odor a amónia 3 Escatole(SKAY-tole). Composto orgânico (C9H9N) que contém nitrogénio, com odor a fezes. mais informação…

REAÇÕES QUÍMICAS QUE DESCREVEM A PRODUÇÃO DE ODORES As reações seguintes ilustram o papel do átomo de hidrogénio na formação quer dos compostos odoríficos e sem odor, quer dos produtos finais. REAÇÃO AERÓBICA O2 (g) + 4 H+(aq) +4 e-  2 H2O (l) Oxigénio Água Molecular (sem cheiro) REAÇÃO ANÓXICA 2 N03- (aq) + 12 H+(aq) +10 e-  N2 (g) + 6 Η2Ο (l) Nitrato Nitrogénio (sem cheiro) REAÇÃO AΝAERÓBICA CO2 (g) + 8H+(aq) +8 e-  CH4 (g) + 2 Η2Ο (l) Dióxido de Metano Carbono (relativamente sem cheiro) SO4 2- (aq) + 10 H+ (aq) +8 e-  H2S (g) + 4 Η2Ο (l) Sulfato Sulfureto de hidrogénio (com odor) Orgânicos Oxidados

+ nH+  Orgânicos Baixos (com odor)

Tabela 3.1b Limites de odor de compostos com cheiro e suas características (informação mais detalhada) Composto Odorífico Amónia Cloro Clorofenol

Fórmula química

Peso Limites Característica do molecular de odor, odor (gmol-1) ppmvb

NH3 17.0

46.8

Agressivo, provoca irritação

71.0

0.314

Agressivo, sufocante

Cl2 ClC6H4OH

Crotilo mercaptano Sulfureto dimetilo

de CH3—CH=CH— CH2—SH de CH3—S —CH3

Sulfureto difenilo

de (C6H5)2S

128.56

0.00018 Odor medicinal

90.19

0.000029 Tipo-doninha Couve em decomposição

0.0001

186

0.0047 Desagradável

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Mercaptano etílico

CH3CH2—SH

Sulfureto etílico

(C2H5)2SH

Sulfureto hidrogénio Indol

de H2S

0.00019

Couve em decomposição

90.21

0.000025

Odor que provoca náuseas

0.00047 Ovos podres

117

0.0001

A fezes, provoca náuseas

21.0

Putrefacto, cheiro a peixe

0.0021

Couve em decomposição

131

0.019

A fezes, provoca náuseas

64.07

0.009

Agressivo, provoca irritação

124

0.000062

0.0004

C8H6NH

Metilamina

CH3NH2

Metilmercaptano CH3SH Escatol

C9H9N

Dióxido enxofre

de SO2

Tiocresol

CH3—C6H4—SH

Trimetil amina

CH3)3N

Tipo-doninha, rançoso

(

Agressivo, cheiro a peixe

"Adaptado, em parte, de Patterson et al. (1984), U.S. EPA (1985), e de WEF (1998). b Partes por milhão por volume.

Tabela 3.2. Formas do sulfureto relativas à Figura 3.1 pH menos do que 5

pH neutro de pH de 9 a pH de 14 7 11

Gás de Sulfureto de hidrogénio

H2S, 50%

(H2S), 100%

HS-, 50%

Ião de HS-, Ião de S2- ,

100%

90%

Figura 3.1. Efeito do pH no Sulfureto de Hidrogénio – Equilíbrio de sulfureto

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3.3 Fontes Odoríficas (nos sistemas de gestão de águas residuais) A informação sobre as principais fontes odoríficas nas instalações de gestão de águas residuais e o seu potencial para libertação de cheiros está incluída na αTabela 3.3. A função principal do gestor de odores é controlar e minimizar a libertação de cheiros destas fontes. Sistemas de Recolha de Águas Residuais: A possibilidade de um sistema de recolha libertar cheiros é bastante elevada. As principais fontes de compostos com cheiro nos sistemas de recolha são (1) a conversão biológica, sob condições anaeróbicas, da matéria orgânica que contém nitrogénio e enxofre e (2) a descarga de águas residuais industriais que possam conter compostos com cheiro ou compostos cuja reação com os compostos presentes nas águas residuais deem origem a compostos odoríficos. Os gases odoríficos libertados numa atmosfera de esgoto podem acumular-se e serem posteriormente libertados nas válvulas de descarga, saídas de varejamento e pontos de acesso (por exemplo, câmaras de visita). Instalações de Tratamento de Águas Residuais: Considerando o potencial para produção e emissão de odores de uma estação de tratamento, é prática comum as instalações de processamento de sólidos e as de líquidos estarem separadas. As operações de tratamento preliminar e os trabalhos iniciais são os que têm mais propensão para libertar cheiros, especialmente nas estações de tratamento com sistemas de recolha extensos, onde podem criar-se condições anaeróbicas (ver Figura 3.7. As descargas de fluxos laterais, incluindo os fluxos de retorno da lavagem de filtros e das instalações de processamento das lamas e dos bio sólidos, são frequentemente uma grande fonte de odores, especialmente nos locais onde é permitido que estes fluxos sejam descarregados em estruturas de controlo ou câmaras de mistura. Instalações de processamento de lamas e bio sólidos: Normalmente, as fontes odoríficas mais significativas numa estação de tratamento de águas residuais são as instalações de espessamento de lamas, as de processamento anaeróbico e as instalações de descarga de lamas. A maior probabilidade de emissão de odores ocorre ao lidar-se com as lamas que ainda não estão estabilizadas (por exemplo, que se tenha entornado, espalhado ou armazenado). α

Tabela 3.3. Fontes odoríficas nos sistemas de gestão de águas residuais

Localização

Fonte/causa

Potencial odor

Válvulas de saída de ar

Acumulação de gases odoríficos emitidos das águas residuais

Elevado

Saídas

Acumulação de gases odoríficos emitidos das águas residuais

Elevado

Poços de visita

Acumulação de gases odoríficos emitidos das águas residuais

Elevado

Descargas de águas residuais industriais

Os compostos odoríficos podem ser descarregados para sistemas de recolha de águas residuais

Variável

Estação de bombagem de águas industriais em bruto

Depósitos de águas residuais séticas em bruto, sólidos e espuma

Elevado

Entradas de acesso

Emitem gases odoríficos produzidos nos sistemas de recolha de águas residuais devido a turbulência nos canais hidráulicos e pontos de transferência.

Elevado

Instalações de triagem

Matéria perecível removida na triagem

Elevado

Pré-arejamento

Emissão de compostos odoríficos produzidos no sistema de recolha de águas residuais

Elevado

Remoção de areia

Matéria orgânica removida com areia

Elevado

Bacias de equalização de fluxo/caudal

Superfícies das bacias/ condições séticas devido à acumulação de lodos e depósitos de sólidos

Elevado

Instalações de recolha (receção) e manuseamento de material sético

Os compostos odoríficos podem ser emitidos das estações recetoras de material sético, especialmente quando este material está a ser transferido

Elevado

Retornos lateraisb

Caudais de retorno de instalações de tratamento de bio sólidos

Elevado

Clarificadores primários

Açudes e calhas de efluentes/ turbulência que emite gases. Escória (espuma) – quer flutuantes quer acumulados em açudes e defletores / matéria perecível. Lodo flutuante / condições séticas

Elevado/ moderado

Processos de tela fixa (filtros biológicos ou

Tela biológica/ seticidade devido a oxigénio insuficiente, elevado carregamento de material orgânico, ou

Moderado/ elevado

Sistema de recolha de águas residuais

Instalações de tratamento de águas residuais

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RBCs)

entupimento do filtro biológico; turbulência que provoca libertação de material odorífico

Mistura líquida/ retorno de lodo sético, fluxos laterais odoríficos, elevado carregamento orgânico, mistura pobre, OD inadequado, depósito de sólidos

Baixo/ moderado

Sólidos em flutuação/ retenção exagerada de sólidos

Baixo/ moderado

Tanques de espessantes e sólidos

Sólidos flutuantes, açudes e calhas/ espuma e sólidos séticos devido a períodos de retenção longos, depósitos de sólidos e aumentos de temperatura; libertação de odores em períodos de turbulência

Elevado/ moderado

Digestão aeróbica

Mistura incompleta no reator

Baixo/ elevado

Digestão anaeróbica

Vazamento de gás de sulfureto de hidrogénio/ condições adversas, conteúdo elevado de sulfato nos sólidos

Moderado/ elevado

Bacias de arejamento Clarificadores secundários Instalações de lodos e bio sólidos

Bacias de Falta de mistura, formação de uma camada de espuma armazenamento de lodos

Moderado/ elevado

Extração de água por meios mecânicos com prensa de correia de filtro, prensa de placa de filtro ou centrifugadora

Bolo de sólidos/ matéria perecível; adição química, libertação de amoníaco

Moderado/ elevado

Estações de despojamento de lodos

Emissão de odores no período da transferência dos bio sólidos das instalações de armazenamento para as de transferência

Elevado

Instalações de compostagem

Sólidos em compostagem/ produção de amoníaco resultante da reação com a cal

Baixo

Leitos de secagem de lodo

Sólidos em secagem/ excesso de matéria perecível devido a estabilização insuficiente

Moderado/ elevado

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3.4. Medição dos Odores Para controlar os odores eficientemente, o operador deve ter conhecimento sobre as suas origens e causas. A deteção de odores no passado não era feita por processos científicos – baseava-se no olfato humano. Apesar de os nossos narizes serem mais sensíveis do que a maioria dos instrumentos ou aparelhos de deteção, cada pessoa tem um nível de tolerância diferente dependendo dos odores. Às vezes, o que não cheira bem para uma pessoa pode cheirar bem para outra. Atualmente, existem diversos métodos que são utilizados para detetar, medir e identificar os odores. Os aparelhos de deteção de gases podem ser utilizados para detetar a presença de gases específicos que libertam odores. Hoje em dia, os odores podem ser medidos com um OLFATÓMETRO (um aparelho utilizado para medir os odores num campo, através da diluição do odor com ar livre de qualquer odor), um PAINEL DE ODOR (um grupo de pessoas – assessores – que é utilizado para medir os cheiros), ou possivelmente através de testes analíticos. Como referido, um olfatómetro mede os odores de um determinado campo através da diluição dos odores com ar livre de cheiros. O número de diluições necessárias para reduzir um odor ao valor Mínimo de Concentração de LIMITE de ODOR Detetável (MCLOD) fornece uma medida quantitativa da concentração ou força de um odor. A concentração do odor corresponde à relação entre o número de diluições e o MCLOD. Os resultados são reproduzíveis dentro de níveis razoáveis, mas existe a possibilidade de uma interpretação individual. O MCLOD é o odor mínimo de um gás ou amostra de água que pode ser detetado apenas após diluições sucessivas com gás ou água sem odor. É também denominado de LIMITE DE ODOR. O método utilizado habitualmente para avaliar as nuances de odor é o painel de odor. Este método envolve um grupo de pessoas (normalmente oito ou mais) na avaliação dos odores. Os membros do painel recebem amostras de gases com odor diluído e, de seguida, é-lhes pedido que indiquem se conseguem ou não detetar um odor em várias diluições. As diluições onde for encontrado o gás podem ser utilizadas para avaliar a sua força ou o limite de concentração de odor. O teste analítico para identificar os componentes relativos de uma amostra de gás também é uma opção no processo de identificação de odores. A cromatografia do gás (GC) e a espectrometria de massa (MS) têm sido utilizadas com este propósito. No entanto, esta análise quantitativa pode ser difícil de interpretar porque os limites de concentração de alguns valores estão abaixo do nível de deteção da GC/MS. Alguns tipos de odor têm um efeito significativo nas pessoas e nos animais de um modo geral. Estes odores têm um impacto significativo a nível económico e de saúde naqueles que são afetados, o que torna muito importante a identificação desses odores. Assim que o odor tiver sido identificado, podem ser estudadas soluções. Estes são alguns factos que podem ajudar na classificação dos odores: 1. Quase todos os indivíduos têm o sentido do olfato.

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2. Cada indivíduo reage de modo diferente ao mesmo odor. 3. Alguns odores são rejeitados e outros são agradáveis. 4. Os odores movimentam-se por grandes distâncias ao sabor da direção do vento. 5. Mesmo pequenas concentrações de odor podem ser nefastas. 6. Compostos semelhantes não têm o mesmo odor. 7. O nariz humano cansa-se facilmente, ficando insensível aos odores. O melhor que a maioria dos operadores consegue fazer quando registam odores é classificá-los de um modo minimamente razoável. Às vezes, é necessário recorrer-se a alguém que não trabalha numa estação para se identificarem os odores porque o nariz de um operador pode, com a habituação, tornar-se insensível aos odores. Normalmente, os odores nefastos são classificados nos seguintes grupos:

(1) Amónia, (2) Couves em decomposição, (3) Cadáver em decomposição, (4) A fezes, (5) A peixe, (6) A alho, (7) Medicinal, (8) Ovo podre, (9) De doninha (fedorento) (As características dos odores podem também combinar alguns dos grupos referidos).

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mais informação.....

CONCENTRAÇÃO DOS ODORES A medida da concentração de odores é o método mais abrangente de quantificação de odores. Este método baseia-se na diluição de uma amostra de odor em relação com o limite de odores (o ponto em que o odor é apenas percetível em 50% pelo painel de teste). O valor numérico da concentração de odor é igual ao do fator de diluição necessário para se atingir o limite. A sua unidade é o UOE, a Unidade de Odor Europeia de Referência. Sendo assim, a concentração de odor num limite odorífico é, por definição, 1 UOE. Para determinar a concentração das amostras de odor é utilizado um olfatómetro e um grupo de assessores com uma sensibilidade específica à Unidade de Odor Europeia de Referência. Através de pontos de saída de cheiros, o grupo de assessores é colocado em contacto com uma mistura de odor diluído e um gás sem odor (utilizado como referência). Depois de compararem os gases emitidos em cada ponto, os assessores identificam a presença do odor. O rácio de diluição do gás é, então, diminuído por um fator de 1,4 a 2 (isto é, a concentração é aumentada proporcionalmente). É pedido ao grupo que repita a sua avaliação. Este procedimento repete-se por um determinado número de níveis de diluição. As respostas dos assessores que ultrapassem uma média de parâmetros de diluição são utilizadas para calcular a concentração de odor em termos de Unidade de Odor Europeia de Referência (UOE/m3). OLFATÓMETROS

Figura 3.2. Olfatómetros

A intensidade do odor pode ser dividida nas seguintes categorias: 0 – sem odor 1 – muito fraco (odor limite) 2 - fraco 3 - distinto 4 - forte 5 – muito forte 6 - intolerável Este método é aplicado frequentemente através de uma série de diluições testada por um painel de observadores independentes, treinados para distinguir a intensidade de odores. Geralmente considera-se normal que o grau de objeção ou reação ao odor dos vizinhos das instalações seja altamente variável. A reação pode basear-se em experiência anterior, na relação com a empresa de produção do odor e na sensibilidade de cada indivíduo. O clima (temperatura, humidade, direção do vento) afeta a volatilidade dos compostos, prevenindo ou realçando o movimento na fase gasosa durante a qual um odor se pode dispersar na atmosfera, de acordo com a orientação do vento. Muitos de nós toleramos um odor, mesmo que forte, por um período curto de tempo, desde que não tenhamos que estar em contacto com ele com muita frequência. No entanto, temos um limite para a frequência e para a duração do odor, acima da qual a nossa capacidade de tolerância é ultrapassada, e passamos a sentir o odor como transtorno. Estes limites são específicos de cada indivíduo. Embora seja a frequência e duração de um determinado odor que normalmente conduz a uma reclamação, os procedimentos de medição de odores centram-se tipicamente nos três primeiros traços (intensidade, carácter desagradável e características). Do ponto de vista da saúde humana, o tempo de exposição é uma medida essencial na previsão de qualquer aspeto negativo que possa ocorrer e engloba não só a frequência e duração, mas também a concentração (intensidade). Como resultado, os procedimentos regulamentares incluem habitualmente a concentração, a frequência e a duração como parte do protocolo a cumprir.

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mais informação... DEFINIR ODOR Um odor é uma substância capaz de estimular uma resposta olfativa, uma vez que ter cheiro é uma sensação que resulta do estímulo dos órgãos olfativos. Limite de odor é uma expressão utilizada para identificar a concentração a que os animais respondem 50% das vezes em que são expostos ao contacto repetido com o odor a ser testado. Muitas vezes, no entanto, o valor limite de odor é utilizado para descrever o limite de deteção que identifica a concentração na qual 50% do painel de assessores pode identificar a presença de um odor ou odorante sem caracterizar o estímulo. O limite de reconhecimento é a concentração na qual 50% do painel pode identificar o odor ou odorante. Apesar de o limite de deteção da concentração de substâncias que libertam cheiro ser baixo, por vezes, na média das partes por bilião (ppb) ou partes por trilião (ppt), um nível de concentração de apenas 10 a 50 vezes superior ao valor do limite de deteção é a intensidade máxima identificável pelos humanos. Este aspeto contraria outros sistemas sensoriais onde as intensidades máximas são muito mais do que múltiplas das intensidades limites. Por exemplo, a intensidade máxima da visão é de cerca de 500.000 vezes a do limite de intensidade e à audição é atribuído um fator de um trilião. Por esta razão, o olfato preocupa-se mais frequentemente em identificar a presença ou ausência de odor do que em quantificar a sua intensidade ou concentração. A perceção de uma mistura de odorantes, como o cheiro a gado, é muito diferente do modo como cada químico seria percecionado individualmente. Os odorantes podem atuar como agentes aditivos, contra-atacantes, agentes dissimuladores ou serem sinergéticos na natureza. A combinação de dois odorantes pode ter um odor igual ao de um dos componentes, ter um odor mais fraco do que o de um dos componentes, ser equivalente à soma dos dois odores, ou ainda ser mais forte do que a soma dos seus componentes. Este aspeto faz com que a quantificação e caracterização dos odores seja um processo desafiador. O odor pode ser avaliado subjetivamente em termos de intensidade (força) ou em termos de qualidade (agressividade). A qualidade do odor é avaliada através da descrição desse odor ou comparando-o com odores familiares. Avaliar a qualidade de um odor é difícil devido ao desafio inerente à tentativa de descrever os cheiros. Os desafios com a metodologia atual incluem o recurso à aferição humana. A experiência tem mostrado que as respostas dos assessores podem diferir de um dia para o outro, até três vezes, possivelmente devido à condição de saúde ou estado de humor do indivíduo. A variabilidade da sensibilidade dos indivíduos responsáveis pela avaliação e a habituação ao odor são outras preocupações habitualmente consideradas no protocolo processual. A habituação a um odor é uma condição temporária que surge sempre que uma pessoa está exposta a um determinado odor ou odorante até ao ponto de já não sentir a presença do cheiro. Por exemplo, quando se entra num restaurante churrasqueira, ficando-se por lá algum tempo, quando se sai já não se apercebe do aroma que havia sentido na porta, à entrada. Os métodos com contacto local são complexos devido à influência que a perceção visual tem na avaliação (“cheirar” com os olhos, por assim dizer). Cada um de nós tem uma acuidade olfativa única. Enquanto os métodos tentam minimizar a variação dos indivíduos assessores, a diferença do sentido olfativo de uma pessoa para outra, é outro aspeto a ter em consideração nos métodos de aferição humanos. A medição da concentração de odor por diluição é mais direta e objetiva do que por qualidade de odor ou intensidade. No entanto, cada um destes procedimentos requere o recurso ao nariz humano como meio detetor, por isso nenhum é completamente objetivo. A utilização de um método de escolha-forçada, no qual um indivíduo tem apenas de identificar a presença ou ausência de odor, é geralmente um método melhor do que a média, uma vez que o nariz humano não consegue distinguir pequenas diferenças entre os níveis de intensidade.

TIPO DE ODOR Esta é uma característica verbal do odor sentido pela pessoa teste, como desprezível, cáustico, arrepiador, etc. A este método exige apenas uma pessoa que o aplique. A avaliação do tipo de odor pode ser feita através de um método de emissão ou de imissão. Tem grande impacto na avaliação e identificação da fonte responsável pela emissão do odor. TÉCNICA DE AMOSTRA Existem duas técnicas de amostragem principais, a amostra de odor direto ou a técnica de amostra de odor indireto. Amostra de odor direto É retirada uma amostra de ar na fonte e incluída diretamente no olfatómetro para ser avaliada pelo painel. A esta técnica podem estar associados os seguintes problemas: Os assessores têm de estar num ambiente neutro de cheiros, por isso têm de estar alojados numa área separada. É difícil conseguir-se esta situação quando se pretende, por exemplo, avaliar o odor libertado por fábricas, onde os odores podem ser emitidos no processo de embalagem, no final de uma linha de produção. Isto significa que a amostra de odor teria de ser isolada e transportada da unidade de empacotamento para o local onde se encontraria o painel de avaliação que poderá ser, por vezes, do outro lado da fábrica. Sendo assim, a amostra teria de passar por um percurso extenso até chegar ao olfatómetro, podendo influenciar a sua qualidade, e conter alguns bloqueios devido à condensação ou outros procedimentos de operacionalização. Por isso, muitas empresas de avaliação de perturbações por odor utilizam o método de amostra de ar indireto.

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Amostra de ar indireta A amostragem de ar indireta é feita com recurso a sacos de amostras de odor (ar) feitos de um odor neutro de um material, por exemplo, o Teflon. Os sacos de amostra de odores são então ligados a uma linha de amostragem de ar que é posteriormente, por exemplo, ligada a uma pilha. O fluxo de ar é armazenado no saco de amostra de odor e pode depois ser analisado num ambiente adequado (por exemplo, num laboratório). Os métodos indiretos são utilizados para a amostragem de uma ampla diversidade de fontes odoríficas. Desde pilhas no final de uma linha de montagem, a superfícies de água ou ar do ambiente envolvente. Cada fonte de odor tem o seu próprio grupo de problemas quando selecionado para amostra; estes problemas têm de ser ultrapassados para se recolher uma amostra representativa da fonte do cheiro. Podem encontrar-se os problemas seguintes: Concentrações de gás altamente letais Por vezes, as fontes odoríficas emitem elevadas concentrações de gases letais para o ser-humano. Estas amostras têm de ser diluídas até um nível seguro, antes de serem entregues para avaliação do painel odorífico. Esta pré-diluição pode ser efetuada numa pilha de diluição com sonda, adicionando-lhe um gás inerte, ou num aparelho de diluição, como um extra olfatómetro, por exemplo.

TÉCNICAS DE MEDIÇÃO DE ODORES • Métodos de diluição até ao limite As técnicas de diluição até ao limite diluem uma amostra de odor com ar sem cheiro a um número de níveis e a série de diluições é apresentada por ordem ascendente da concentração de odor. De um nível para o outro, a diluição diminui e a quantidade de odor presente no ar aumenta. Os primeiros níveis incluem a amostra diluída com uma grande quantidade de ar sem odor, por isso a avaliação pode iniciar-se abaixo do limite de deteção. Preferencialmente são feitas apresentações múltiplas (duas amostras de ar sem cheiro e a amostra de odor diluído) em cada nível de diluição. Quando é utilizado um método de escolha forçada, um assessor, tipicamente treinado para conduzir estas avaliações, tem de identificar a apresentação que difere das restantes em cada nível, mesmo que seja apenas um palpite. Isto permite a utilização de todos os dados. O limite de deteção é o nível de diluição no qual cada avaliador pode determinar a diferença entre as amostras mais e as menos diluídas. Depois de se atingir o limite de deteção, o assessor continua a avaliação até ao nível seguinte, ou dois seguintes, até ter a certeza que a identificação não foi feita por acaso. • Métodos com recurso a médias O odor pode ser avaliado utilizando o painel de assessores para medir as amostras, procedimento no qual é utilizada uma escala arbitrária para descrever quer a intensidade quer o grau de agressividade de um odor. Tipicamente, a escala utilizada é de 0 a 10, em que 0 indica a ausência de odor, ou de odor não agressivo, e o 10 representa um odor muito intenso ou odor muito agressivo. Estes métodos utilizam o odor absorvido por algodão ou uma amostra líquida que tenha sido diluída. O estrume, por exemplo, pode ser diluído com água numa gama de concentrações e depois avaliado por um painel. Um estudo, por exemplo, diluiu estrume diário armazenado com água para criar cinco níveis de diluição. Para cada nível, foi apresentada uma amostra de estrume diluído, em frascos pintados de preto para evitar a emissão de valores com base na aparência do estrume diluído. Os assessores avaliaram as amostras numa série ascendente; a diluição aumentou e o odor aumentou de nível para nível. Em cada nível de diluição, os avaliadores identificaram o frasco, num conjunto de três, que continha a amostra de odor (escolha forçada). Outro estudo analisou a variabilidade de reações dos avaliadores quando se recorre a este método e observou que cada membro do painel de avaliação tinha uma probabilidade de distribuição de odores distinta e sistemática. • Métodos de referenciação Este método utiliza quantidades distintas de 1-butanol como padrão, com as quais a intensidade da amostra de odor é comparada, novamente fazendo-se uso de um painel de assessores. A média de concentrações de 1-butanol é normalmente de 0 a 80 ppm. À medida que a concentração de butanol é alterada, a amostra de odor é comparada com o butanol para determinar a que nível de concentração de butanol a intensidade da amostra equivale. O recurso ao butanol como uma referência padrão é aceite como prática comum na Europa e tem sido incorporado em instrumentos de medição portáteis e de laboratório. A maioria dos métodos utilizados nos Estados Unidos atualmente aplica o butanol como meio de aferir se o painel é adequado e não tanto como meio para determinar a força ou tolerância de um odor.  Métodos em emergência Nos Estados Unidos, estão em decurso esforços para desenvolver métodos de avaliação que possam ser utilizados no local, sem a influência da subjetividade humana, com o propósito de se encontrar um modo de quantificar odores que seja objetivo e acessível. • Compostos substitutos Os odores das instalações de pecuárias, por exemplo, contêm centenas de compostos diferentes, todos em interação uns com os outros e com o ambiente de formas aditivas e não aditiva (contra-ação, mascaramento). Do ponto de vista do controle de odores, é desejável saber-se que compostos são mais importantes na definição de um odor, para que esses poucos compostos possam ser direcionados por estratégias de controlo.

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Compostos que tenham sido corelacionados com estudos de medição de odor conduzidos na Universidade Estatal de Iowa, e em outros locais, que podem ser úteis como substitutos para determinar um odor, incluem ácidos gordos voláteis e compostos fenólicos. Para identificar e quantificar os constituintes do odor, a técnica aplicada com mais frequência é a cromatografia em fase gasosa em conjugação com a espectrometria de massa (GC/MS). As amostras são habitualmente retidas (absorvidas) em algum tipo de material absorvente que concentra o composto de interesse que é posteriormente quantificado por GC/MS. As concentrações de compostos identificados e as suas interações são correlacionadas matematicamente com as medições de odores adquiridas por métodos tradicionais, normalmente através dos métodos de diluição ao limite. A interpretação de resultados é complicada porque os odores que são iguais em termos de valores de concentração podem não ser iguais no que respeita à sua agressividade e intensidade. Para além disso, dois odores com concentração igual podem ser considerados como tendo diferentes intensidades. Apesar de o GC/MS ser frequentemente utilizado para identificar e quantificar os compostos odoríficos e a utilização de compostos suplentes ser um método objetivo, esta abordagem não é representativa da experiência da sensação percecionada pelo ser-humano. Estão a ser desenvolvidas formas que possam vir a combinar os métodos instrumentais e os humanos.  Nariz Eletrónico A análise do nariz eletrónico com uma matriz de sensores é uma tecnologia possível de ser utilizada na avaliação de odores. Até à data, foi feita pouca pesquisa com narizes eletrónicos na área dos odores advindos da área agrícola e pecuária. O nariz eletrónico foi desenvolvido numa tentativa de imitar o sentido do olfato humano e tem vindo a ser frequentemente utilizado nas indústrias alimentares e de perfumes no apoio ao desenvolvimento de produtos e controlo de qualidade. A matriz de sensores de um nariz eletrónico deteta os químicos que os humanos percecionam como cheiros e regista resultados numéricos. Este instrumento gera um padrão diferente de resposta para diferentes tipos de amostras. Os narizes eletrónicos comercialmente disponíveis têm 32, 64 ou 128 sensores. Cada sensor tem uma resposta individual característica e alguns deles sobrepõem e são sensíveis a químicos semelhantes, tal como os recetores do nariz humano. Um sensor único responde parcialmente a uma ampla variedade de químicos e responde com mais eficácia a uma gama limitada de compostos. Múltiplos sensores num único instrumento respondem a um número elevado e a tipos diversos de químicos, com determinados sensores que misturam a serem de forma moderada ou extremamente sensíveis a compostos específicos. A tecnologia é relativamente nova na indústria agrícola, embora o seu potencial de aplicação seja certamente excelente. Trabalhos recentes têm revelado que um nariz eletrónico pode distinguir entre a lama dos porcos e a das galinhas e entre as emissões de odores das instalações de suinicultura e as de produção de lácteos porque os padrões de resposta do sensor entra as comparações foram diferentes. No atual estado de desenvolvimento, o nariz eletrónico parece ser menos sensível do que as medidas de olfatometria, embora os sensores estejam a ser melhorados numa base diária. A seleção do sensor é crítica quer do ponto de vista da sensibilidade aos compostos que contribuem para a emissão de odores desagradáveis, quer do da resposta e durabilidade dos sensores em ambientes húmidos. Problemas que o Nariz Eletrónico pode ajudar a resolver O nariz eletrónico é mais adequado para correlacionar amostras complexas com pontos terminais subjetivos, como o cheiro ou o sabor. Por exemplo, quando é que o leite se tornou azedo? Ou, quando é que um lote de grãos de café está convenientemente torrado? O nariz eletrónico pode encontrar a correspondência entre um conjunto de respostas sensoriais e um conjunto de calibrações produzido pelos assessores de um painel de avaliação ou painel de olfatometria utilizado de forma rotineira nas ciências da alimentação. O nariz eletrónico é especialmente útil quando é necessário manter-se a qualidade de um produto específico por longos períodos de tempo, ou quando a exposição repetida a uma amostra possa constituir um risco para a saúde dos assessores do painel odorífico. Embora o nariz eletrónico também seja eficiente em químicos puros, os métodos convencionais são normalmente mais práticos. Problemas que se resolvem melhor com o nariz eletrónico Identificação de produtos químicos derramados no âmbito comercial (para a Guarda Costeira dos E.U.A.). Classificação da qualidade de grãos armazenados. Análise da água e de águas residuais. Identificação da origem e da qualidade do café. Monitorização de processos de torragem. Medição da rançosidade do azeite (devido a acumulação de cadeias curtas de aldeídos). Deteção e diagnóstico de infeções pulmonares. Diagnóstico de úlceras através de testes respiratórios. Frescura do peixe. Processos de controlo de fabrico do queijo, salsichas, cerveja e pão. Desenvolvimento de bactérias em alimentos, como a carne e vegetais frescos.

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Figura 3.3. Compara莽茫o entre o nariz humano e o nariz eletr贸nico

Figura 3.4. Exemplo de um Nariz Eletr贸nico

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Conclusões

A medição de odores é uma tarefa complicada. Apesar da diversidade de métodos disponível, nenhum é completamente perfeito – todos têm desvantagens. No entanto, os métodos de diluição até ao valor do limite odorífico são os atualmente considerados mais confiáveis e são os mais amplamente utilizados.

Figura 3.5. Um gato curioso com um nariz muito sensível!!!!!

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3.5. Tópicos específicos para o local de trabalho e habitantes da área circundante

Reclamações devido à presença de odores Periodicamente, todas as estações de tratamento de águas residuais emitem alguns odores que são detetados pela população em geral e que têm de ser tratados pelo operador – por si. Todas as reclamações devem ter uma resposta rápida e educada. A população paga pelo serviço e, indiretamente, é o patrão do operador da ETAR. Ao responder a reclamações, deve ter uma atitude positiva. Começar um diálogo com uma atitude negativa vai aborrecer rapidamente a população. Mesmo que durante as suas funções não tenha conseguido detetar o odor quando responde a uma reclamação, não significa que ele não tenha existido, ou que não esteja mesmo presente nesse momento. O seu nariz pode não ser tão sensível como o da pessoa que enviou a reclamação. Além disso, o seu nariz pode ter-se habituado ao cheiro e, por isso, já não ser capaz de o detetar. As maiores complicações podem surgir se não se lidar com o problema adequadamente. Se a população se une contra a estação e ficar muito consciente da questão dos odores, qualquer cheiro, mesmo que ligeiro, pode conduzir a manifestações de descontentamento. Lembre-se sempre que a pessoa que enviou a reclamação está a chamar a atenção para um problema. Como operador, deve ser um ouvinte diplomata. Convide a/s pessoa/s que enviaram a reclamação a irem à estação e ofereça-lhes uma visita guiada. Enquanto lhes mostra as instalações, elas podem indicar onde o odor que as incomodou é mais intenso. Esta informação pode ajudá-lo a identificar e a controlar o que provocou a emissão desse odor. Sempre que uma reclamação é investigada, deve ser feito um registo da visita e dos factos importantes num formulário próprio (Figura 3.6). Investigar as áreas vizinhas do local onde foi feita a reclamação também pode ser muito útil. Os odores podem derivar de um esgoto nas imediações, de um ralo de escoamento de chuvas, de uma lixeira, de problemas de canalização doméstica, ou de algum animal morto. Se uma reclamação motivada por presença de odores se repetir e a sua fonte não for localizada, considere a hipótese de enviar pessoal para o local durante o dia, altura em que a presença de odores é um problema, para determinarem a sua origem.

Figura 3.6. Exemplo de um formulário de reclamação devido a presença de odores.

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Tabela 3.4. Distâncias mínimas sugeridas entre a barreira amortecedora e as unidades de tratamento para que seja possível a contenção dos odoresa,b Distância do Amortecedo r Unidade de processo de tratamento

Tanque de sedimentação

400

125

Filtro de escorrimentos

400

125

Poço de arejamento

500

150

Lagoa de arejamento

1000

300

Decompositor de lodo (aeróbico ou anaeróbico)

500

150

Unidades de processamento de lodo

1000

300

Leitos de secagem a céu aberto

500

150

Leitos de secagem interiores

400

125

1000

300

Tanque de espessamento de lodo 1000

300

Filtro de vácuo

500

150

Oxigenação de ar húmido

1500

450

Leito de recarga do efluente

800

250

Abertos

500

150

Fechados

200

Abertos

300

100

Fechados

200

Desnitrificação

300

100

Lagoa de polimento

500

150

Descarga de terra

500

150

Tanque de lodo

Filtros secundários do efluente

Tratamento de águas residuais avançado Filtros terciários do efluente

Fonte: New York State Department of

Environmental Conservation. b

Os requisitos reais em relação à extensão da área de amortecimento depende das condições locais.

Dispersão dos Odores de Instalações de Tratamento de Águas Residuais a

Sob condições meteorológicas quiescentes, os gases odoríficos que se desenvolvem nas instalações de tratamento têm tendência a pairar sobre o seu ponto de origem (por exemplo, infraestruturas para espessamento de lodo, lagoas de armazenamento de lodo), porque os gases odoríficos são mais densos do que o ar. Dependendo das condições meteorológicas locais, tem sido observado que os odores podem ser medidos em concentrações não diluídas a grandes distâncias do seu ponto de origem. As seguintes situações parecem acontecer (1) de manhã cedo, sob condições meteorológicas quiescentes, uma nuvem de odores, pronta a emitir esses odores, desenvolve-se sobre a unidade de tratamento de águas residuais e (2) a nuvem de odores concentrada pode ser transportada (isto é, empurrada) pelas brisas matinais, sem

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se desfazer, ao longo de grandes distâncias. Em alguns casos, os odores têm sido detetados a mais de 25km de distância da sua origem. Este fenómeno de transporte tem sido identificado como movimentação dos odores (Tchobanoglous and Schroeder, 1985). A movimentação dos odores foi descrita pela primeira vez por Wilson (1975). O método mais comum utilizado para minimizar os efeitos do sopro odorífico é instalar barreiras que provoquem turbulência, que facilitam o desfazer da nuvem de odores e sua consequente dispersão. (a Wastewater Engineering, treatment and Reuse, Metcalf & Eddy,4th edition, 2003)

3.6. Alternativas de tratamento 3.6.1 Estratégias para a Gestão dos Odores De seguida, são apresentadas e discutidas estratégias para a gestão e controlo de odores e alguns dos métodos utilizados para controlar e tratar os gases odoríficos. Quando existem problemas crónicos de odor nas instalações de tratamento, as abordagens para resolver estes problemas podem incluir (1) o controlo das águas residuais descarregadas para o sistema de recolha e para a estação de tratamento onde existem problemas de odor, (2) o controlo dos odores gerados nos sistemas de recolha de águas residuais, (3) o controlo dos odores gerados nas instalações de tratamento de águas residuais, (4) a instalação de infraestruturas de contenção e tratamento de odores, (5) a aplicação de químicos na fase líquida das águas residuais, (6) a utilização de agentes mascaradores e neutralizadores de odor, (7) a utilização da turbulência na fase gasosa, induzida em estruturas e instalações, e (8) a criação de zonas de amortecimento. A contenção e a adoção de medidas preventivas têm menos custos e menos impactos na sociedade. Nesse sentido, a Tabela 3.5 apresenta uma lista de alternativas para se conterem os odores e controlar a sua emissão das instalações de gestão de águas residuais.

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Tabela 3.5. Alternativas para a contenção de odores para o controlo das emissões odoríficas de instalações de gestão de águas residuais. Instalações (fontes)

Estratégias de controlo sugeridas

Esgotos de águas residuais

Selar os pontos de acesso (i.e., poços de visita). Eliminar a utilização de estruturas que provoquem turbulência e aumentem a volatilização. Ventilar os locais na área dos esgotos que revelem desenvolver pressão positiva em relação às instalações de controlo de odor.

Equipamentos dos esgotos Estações de bombagem

Isolar e cobrir equipamentos e área pertencentes aos esgotos. Ventilar os gases odoríficos desde o poço de bombagem à unidade de tratamento. Utilizar velocidades de bombagem variáveis para reduzir o tamanho do poço de bombagem.

Grelhas

Cobrir unidades existentes. Reduzir as perdas através das grelhas

Trituradores

Cobrir unidades existentes. Utilizar trituradores em linha fechados.

Canais Parshall

Cobrir unidades existentes. Utilizar equipamento de medição alternativo.

Câmara de areia

Cobrir as câmaras de areia existentes que tenham gases. Reduzir a turbulência nas câmaras de areia convencionais de orientação horizontal; cobrir se necessário. Evitar a utilização de câmaras de areia que tenham gases.

Bacias de equalização

Cobrir unidades existentes. Utilizar misturadores submergidos e reduzir a corrente de ar.

Tanques de sedimentação primários e secundários

Cobrir unidades extintas. Substituir as barreiras de transbordo convencionais por barreiras submersas

Tratamento Biológico

Cobrir unidades existentes. Utilizar misturadores submersos e reduzir a média de arejamento.

Espessantes de lodo Canais de transferência

Cobrir unidades extintas. Utilizar canais de transferência fechados.

Controlo de Descargas para o Sistema de Recolha. A eliminação e controlo de descargas de águas residuais que contenham compostos odoríficos para o sistema de recolha podem ser efetuados pela (1) adoção de regras mais rigorosas de descarga de águas residuais e reforço das suas exigências, (2) requisição de pré-tratamento das águas residuais e (3) equalizar o fluxo na sua origem para eliminar as descargas de lodo das águas residuais. Controlo de Odor nos Sistemas de Recolha de Águas Residuais. A emissão de odores na fase líquida dos sistemas de recolha de águas residuais pode ser minimizada através (1) da manutenção das condições aeróbicas adicionando peróxido de hidrogénio, oxigénio puro, ou ar ambiental nos locais críticos do sistema de recolha e nas redes de longo curso (Figura 3.8), (2) do controlo do crescimento microbiano anaeróbico, desinfetando ou controlando com pH, (3) da oxidação de compostos odoríficos adicionados quimicamente, (4) da projeção do sistema de recolha de águas residuais para que contemple a minimização da emissão de odores devido à turbulência e (5) através do tratamento do gás emitido em locais selecionados. Controlo de Odor nas Instalações de Tratamento. Com a devida atenção aos detalhes do design, como a utilização de entradas e barragens submersas, com a eliminação das flutuações turbulentas de pressão associadas a escoamentos hidráulicos em canais e canalização influente, eliminação de condições físicas que conduzam à formação de turbulência, com cargas adequadas, com contenção das fontes odoríficas, com o tratamento do gás libertado e uma boa manutenção, a propensão para o desenvolvimento diário de odores numa estação de tratamento pode ser minimizada. No entanto, é necessário ter-se consciência que, ocasionalmente, irá existir formação de odores. Quando tal acontecer, é importante agir de imediato para os controlar. Muitas vezes, para efetuar este controlo é necessário alterar a operacionalização da estação ou adicionar químicos como o cloro, o peróxido de hidrogénio, a cal ou o ozono.

3.6.2 Métodos Utilizados no Tratamento de Odores

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A classificação geral dos métodos de tratamento de odores está apresentada na Tabela 3.6, juntamente com a sua aplicação habitual na gestão das águas residuais. Os métodos de tratamento de odores são designados para tratar os compostos que produzem odores no curso das águas residuais ou para tratar a ausência de ar ambiental. A maioria dos métodos apresentados na Tabela 3.6 destinam-se a tratar a falta de ar ambiental (isto é, a fase gasosa). Como mencionado anteriormente, para controlar a emissão de gases odoríficos nas estações de tratamento, tornou-se mais comum cobrir os processos de tratamento de águas residuais (ver Figura 3.7). Os principais métodos utilizados para tratar os gases odoríficos incluem a utilização de (1) lavadores de gás, (2) absorventes de carvão ativado, (3) processos de tratamento biológico na fase gasosa (isto é, filtros de compostagem), (4) tratamento em processos de tratamento biológico convencionais e (5) processos térmicos. Cada um destes métodos é explorado de seguida. O método de controlo de odor e de tratamento específico a aplicar varia de acordo com as condições locais. No entanto, uma vez que as medições de controlo de odores são dispendiosas, o custo de fazer modificações no processo, ou alterações às instalações para eliminar o desenvolvimento de odores, deve ser sempre avaliado e comparado com os custos das diversas alternativas de medição de odores antes de se sugerir a sua adoção.

Seleção e Conceção de Instalações de Controlo de Odores Os passos seguintes fazem parte da seleção e design das instalações de controlo e de tratamento de odores. 1. Determinar as características e volumes do gás a ser tratado, 2. Definir exaustivamente os requisitos para o gás a ser tratado, 3. Avaliar as condições climatéricas e atmosféricas, 4. Selecionar uma ou mais tecnologias de controlo e de tratamento de odores para serem avaliadas, 5. Conduzir testes-piloto para determinar os critérios de design e desempenho, 6. Ciclo de vida da análise económica. Muitas das tecnologias químicas de controlo são fornecidas como pacotes, concebidos para ir ao encontro das especificações de desempenho que são fornecidas. A análise de lavadores de gás e o design dos biofiltros são considerados na discussão que se segue.

Tabela 3.6. Métodos utilizados para tratar gases odoríficos encontrados em instalações de gestão de águas residuais a

Método Métodos químicos Oxidação química

Descrição e /ou aplicação

Oxidar os compostos odoríficos nas águas residuais é um dos métodos mais utilizados para se controlarem os odores. Cloro, ozono, peróxido de hidrogénio e permanganato de potássio estão entre os oxidantes que têm sido utilizados. O cloro também evita a formação de uma camada de lodo.

Precipitação química

Precipitação química refere-se à precipitação de sulfureto com sais metálicos, em especial o ferro.

Agentes neutralizadore s Purificação com diversas substâncias alcalinas Oxidação termal

Compostos que podem ser pulverizados ou atomatizados em névoas finas para reagirem quimicamente com o objetivo de neutralizar e/ou dissolver compostos odoríficos.

A injeção de oxigénio (ar ambiental ou oxigénio puro) nas águas residuais para controlar o desenvolvimento das condições anaeróbicas tem provado ser eficaz.

Injeção de oxigénio

Os gases odoríficos podem ser passados através de um reator de purificação química especialmente concebido para remover odores. Se o nível de dióxido de carbono for elevado, os custos deste método podem ser proibitivos. A combustão dos gases emitidos a temperaturas entre os 800 e os 1400ºC elimina os odores mais baixos.

Métodos “físicos” Adsorção em carvão ativado

Gases odoríficos podem atravessar sumidouros de carvão ativado para serem desodorizados. O carvão regenerado pode ser utilizado para reduzir os custos.

Absorção em areia, solo ou leitos de compostagem

Os gases odoríficos podem atravessar areia, solo ou leitos de compostagem; as estações de bombagem podem ventilar para os solos circundantes ou para leitos especialmente concebidos que contêm areia ou outros solos. Os gases odoríficos recolhidos das unidades de tratamento podem atravessar leitos de compostagem.

Diluição com ar

Os gases podem ser misturados com fontes de ar fresco para reduzir as unidades de valor do odor. Em alternativa, os gases podem ser descarregados através de torres-

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desodorizado

chaminé altas para que se diluam na atmosfera e se dispersem.

Agentes mascaradores

As essências de perfume podem ser vaporizadas em névoas finas nas imediações de unidades de processamento emissoras de odores desagradáveis para os controlar ou disfarçar. Em alguns casos, o odor do agente mascarador é pior do que o do odor original. Os agentes mascaradores não devem ser confundidos com os agentes neutralizadores descritos em baixo.

Torres de lavagem

Os gases odoríficos podem passar através de torres de lavagem especialmente concebidas para processos de desodorização.

Instalações indutoras de turbulência

Utilização de barreiras para-vento, como vedações e árvores, para proteger das hélices.

Métodos biológicos Tanques de arejamento de lodo ativado Filtros Biotrickling

Os gases odoríficos podem ser combinados com o ar processado para os Tanques de arejamento de lodo para que os compostos odoríficos sejam removidos.

Filtros de compostagem

Os gases podem atravessar os leitos de compostagem biologicamente ativos para remover odores.

Filtros de areia e solo Biofiltros

Os gases podem atravessar o leito de areia e solo biologicamente ativos para serem desodorizados. Os gases odoríficos podem atravessar filtros biológicos existentes para que os compostos odoríficos sejam removidos.

Filtros biotrickling especialmente concebidos podem ser utilizados para remover biologicamente os compostos odoríficos. Tipicamente, estes filtros são preenchidos com embalagens de plástico diversas onde qualquer forma biológica que se desenvolva pode ser mantida.

Nota: Como “Físicos” são definidos os métodos que não utilizam reagentes químicos fortes. b Injeção de oxigénio pode ser considerado mais um método químico do que físico a

Adaptado em parte de U.S. EPA (1985).

As alterações de conceção e de funcionamento que podem ser instituídas podem incluir (1) a minimização da turbulência em queda livre através do controlo dos níveis da água, (2) a redução da sobrecarga dos processos da estação, (3) o aumento da média de arejamento dos processos de tratamento biológico, (4) o aumento da capacidade de tratamento da estação através do recurso a unidades de processamento em standby, (5) a redução da quantidade de sólidos e de lodo armazenados, (6) o aumento da frequência do bombeamento de lodos, (7) a adição de diluições de cloro em água aos espessantes de lodo, (8) o controlo da libertação de aerossóis, (9) o aumento da frequência da disposição de areias e rastreios e (10) da limpeza mais frequente de acumulações de odores. Contenção e Tratamento de Odores. Nos casos em que as instalações de tratamento estão localizadas perto de áreas desenvolvidas, tem sido prática comum cobrir as unidades de tratamento, como as coberturas com saída única, em tubagem (ver Figura 3.7b), os classificadores primários (ver Figura 3.7a e Figura 3.7b), os biofiltros (ver Figura 3.7c e Figura 3.7d), espessantes de lodo (ver Figura 3.7e), infraestruturas de processamento de lodo e de eliminação de cargas de lodo (ver Figura 3.7f). Quando são utilizadas coberturas, os gases que ficam aí retidos têm de ser recolhidos e tratados. O método específico de tratamento, como foi abordado anteriormente, vai depender das características dos compostos odoríficos. As alternativas mais comuns para a contenção e processamento de odores para controlo da emissão de cheiros das instalações de gestão de águas residuais estão apontadas na Tabela 3.5.

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CAPITULO 3

Figura 3.7. Instalações de contenção de odores típicas nas estações de tratamento de águas residuais: (a) Tanques cobertos de sedimentação primária, (b) Tanques cobertos de sedimentação primária com instalações de controlo de odores, (c) Biofiltro coberto, (d) Vista do interior de um biofiltro; o tubo largo que está à tona é utilizado para remover gases odoríficos para tratamento num recipiente de lavagem química, (e) Sumidouro de lodo coberto e (f) Instalação de eliminação de lodos fechada

Figura 3.8. Utilizações habituais do oxigénio comercial nos sistemas de recolha de águas residuais para controlo do odor: (a) Fluxo lateral de oxigenação e reinjeção de águas residuais num esgoto gravítico, (b) Injeção de oxigénio numa queda hidráulica e (c) Injeção de oxigénio numa rede principal de duas fases. (De Speece et al., 1990.). a Wastewater Engineering, treatment and Reuse, Metcalf & Eddy,4 th edition, 2003

3.6.2.1 Métodos químicos (Adição de Químicos às Águas Residuais para Controlo de Odores).

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Os odores podem ser eliminados na fase líquida através da adição de uma variedade de químicos para se obter: (1) oxidação química, (2) precipitação química e (3) controlo do pH. Os químicos oxidantes mais comuns que podem ser adicionados às águas residuais incluem o oxigénio, o ar, o cloro, o hipoclorito de sódio, o permanganato de potássio, o peróxido de hidrogénio, o ozono e os sais férricos. Embora todos estes compostos oxidem o sulfureto de hidrogénio (H 2S) e outros compostos odoríficos, a sua utilização é complicada pela matriz química onde existem os gases odoríficos. A única forma de estabelecer as dosagens químicas necessárias à remoção dos compostos químicos é através de testes comparativos ou testes piloto à escala. Os compostos odoríficos também podem ser reduzidos através da precipitação. Por exemplo, o cloro férrico e o sulfato férrico podem ser utilizados para controlar os odores do H 2S através da precipitação do ião de sulfureto como sulfureto férreo. Tal como com as reações de oxidação, a dose química necessária só pode ser determinada através de testes comparativos ou testes piloto à escala. A emissão de H 2S também pode ser controlada através do aumento do valor do pH das águas residuais em causa. Aumentar o pH das águas residuais provoca a redução da atividade bacteriana e também altera o equilíbrio para que o ião de sulfureto se apresente como HS-. Com a maioria dos métodos de controlo de odor que envolvem a adição de químicos às águas residuais, forma-se um produto residual com o qual, em última instância, se tem de lidar. Devido às incertezas associadas à adição química, este método desodorização não é muito utilizado. Para uma explanação mais detalhada das questões da adição química consultar Rafson (1998).

(1) Oxidação química (Tratamento Químico de Odores nas Águas Residuais) (1a) Clorinação A clorinação é um dos métodos mais antigos e mais eficazes utilizados para controlar o odor. O cloro é utilizado no processo de desinfeção e está prontamente disponível na estação de tratamento de águas residuais. Devido à sua acessibilidade, o cloro é frequentemente utilizado no controlo de odores. O cloro é um químico muito reativo e, por isso, oxida muitos dos componentes das águas residuais. A reação entre o cloro e o sulfureto de hidrogénio e a que ocorre com o amoníaco têm sido estudadas por muitos investigadores.

mais informação….. Reação entre o cloro e o sulfureto de hidrogénio: H2S (g) + 4 Cl2 (g)+ 4 H2O (l)  H2SO4 (aq)+ 8 HCl (aq) Reação entre o amoníaco e o cloro: NH3 (g) + Cl2 (g)  NH2CI (aq) + HCI (aq) (monocloramina, NH2CI) NH2CI (aq) + Cl2 (g)  NHCl2 (aq) + HCI (aq) (dicloramina, NHCl2) NHCI2 (aq) + Cl2 (g)  NCI3 (g) + HCI (aq) (tricloramina, NCl3)

Os papéis mais importantes desempenhados pelo cloro no controlo dos odores são: (1) inibir o crescimento de camadas de lodo nos esgotos, (2) destruir as bactérias que convertem o sulfato em sulfureto e (3) destruir o hidrogénio no ponto de aplicação. Este controlo necessita de menos químicos do que a tentativa de oxidar o odor que se vai formando. Isto significa que deve ser adicionado cloro no sistema de recolha antes da chegada à estação. Nem sempre os odores são totalmente removidos com a utilização do cloro. A reação do cloro com alguns químicos pode dar origem a um gás mais odorífico. Um exemplo é a reação do cloro com FENÓIS (compostos orgânicos derivados do benzeno) para formar o clorofenol, uma substância com cheiro a medicamento. A experiência tem revelado que pode ser necessária uma dosagem de 12 de cloro para 1 de sulfureto dissolvido (12 mg/Z. de cloro por cada 1 mg/L de sulfureto) para controlar o aparecimento de sulfureto de hidrogénio nos esgotos. A dose de cloro não deve ser determinada com base na concentração de H2S na atmosfera do esgoto. Deve utilizar-se o procedimento dos "MÉTODOS STANDARD" e determinar o cloro que é consumido durante um período de cinco minutos. A dosagem adequada produz um resíduo de cloro mensurável após cinco minutes, que é o tempo suficiente para existir a reação entre o cloro e o sulfureto. À semelhança do cloro, o hipoclorito de sódio também tem sido utilizado no controlo de odores. As reações químicas com outras substâncias são muito semelhantes.

(1b) Peróxido de Hidrogénio Desde há alguns anos que o peróxido de hidrogénio (H2O2) tem vindo a ser utilizado como um oxidante para controlar os odores. O peróxido de hidrogénio tem três formas possíveis de reação no controlo de odores.

mais informação…. 1. Ação de oxidação: Oxida o composto para um estado sem cheiro. Um exemplo desta reação é a conversão do sulfureto de hidrogénio em compostos do sulfato. H2S (g) + 4H2O2 (g) 4H2O (l)+H2SO4,(aq) compostos de sulfato (produto principal do enxofre)

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Na prática, é necessária uma dose de 2:1 até 4:1 de H2O2 to S2- para efetuar o controlo. 2. Produção de oxigénio: Age para prevenir a formação de compostos odoríficos. Esta situação é conseguida mantendo-se o sistema aeróbico. 3. Bactericida para bactérias redutoras do sulfato: Mata as bactéricas que produzem o odor. Sem atividade biológica não existe produção de odores. A dosagem alta de H2O2 necessária para este efeito, provavelmente, não é economicamente viável. As vantagens do peróxido de hidrogénio incluem a sua eficiência como oxidante, a sua capacidade para inibir a regeneração de microrganismos responsáveis pela redução de sulfato e a ausência de produtos tóxicos. As desvantagens do peróxido de hidrogénio incluem a sua incapacidade para tratar o amoníaco ou orgânicos odoríficos, o tempo de contacto que exige para o controlo do odor ser eficiente (15 minutos a 2 horas) e o seu custo elevado.

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(1c) Oxigénio e Arejamento O oxigénio tem sido utilizado no controlo de odores com uma elevada taxa de sucesso. A prática mais comum com o oxigénio é utilizar o ar para arejar as águas residuais, tentando mantê-las o mais aeróbicas possível. A transferência de oxigénio para as águas residuais aumenta o seu POTENCIAL DE REDUÇÃO DE OXIDAÇÃO (PRO) e, por isso, a formação de gases odoríficos é reduzida. Com mais oxigénio nas águas residuais o PRO aumenta e o ião de sulfato não é utilizado como fonte de oxigénio, por isso o odor é reduzido. O arejamento a jusante elimina o sulfureto de hidrogénio (transportado pelo ar) do líquido, caso esteja presente, reduzindo assim a emissão de odores na estação quando a água passa pelas barragens ou noutros locais de grande turbulência. Podem ser recolhidos e tratados 10 ODORES ELIMINADOS acima da superfície onde tem lugar o arejamento. Se estes odores não forem tratados devidamente, podem resultar em problemas localizados de corrosão e de odor. O recurso a oxigénio de alta pureza para a manutenção das condições aeróbicas nas redes principais pode ser uma forma muito eficiente de controlar os odores. No entanto, têm de existir obrigatoriamente três condições para que este método seja bem-sucedido: (1) As águas residuais e o oxigénio têm de ser meticulosamente misturados; (2) a rede principal tem de ter um grau de elevação contínuo a partir do ponto de aplicação; e (3) tem de haver um nível de pressão adequado na rede (normalmente superior a 15 psi de pressão manométrica) para forçar o oxigénio a dissolver-se.

(1d) Ozono O ozono é um agente oxidante poderoso que remove os odores eficientemente. O recurso ao ozono para este efeito é, no entanto, reduzido porque para ser eficiente, a quantidade de concentração de ozono necessária tem um custo muito elevado para ser amplamente utilizada nas estações de tratamento. O ozono funciona bem quando utilizado para remover odores de ar recolhido acima das fontes odoríficas. Uma vantagem do ozono é o facto de não existirem mortes resultantes da sua utilização. O ozono pode provocar irritabilidade no nariz e na garganta a uma concentração de 0.1 ppm, mas algumas pessoas conseguem cheirar o ozono com concentrações de cerca de 0.01 a 0.02 ppm. Outra vantagem é a possibilidade de fabricar a quantidade de ozono necessária nas instalações da estação, não sendo necessário o manuseamento de grandes contentores. O ozono não está disponível em contentores porque é relativamente instável e não pode ser armazenado.

(1e) Cromato Os iões de cromato são capazes de inibir com eficácia a redução de sulfato provocada pelo sulfureto. No entanto, este método implica a introdução de metais pesados no lodo e nas águas residuais o que pode provocar um odor ainda mais agressivo. Os iões de metais pesados, como o cromato, provocam condições sérias de toxicidade, o que limita a sua utilidade.

(1f) Ião do Metal Alguns iões metálicos (principalmente do zinco) têm sido utilizados para formar precipitações com compostos de sulfureto. Estas precipitações são insolúveis e têm um efeito tóxico nos processos biológicos, como a decomposição do lodo. Por isso, este processo tem as suas limitações.

(1g) Compostos de Nitrato Os primeiros químicos utilizados na decomposição anaeróbica de resíduos são os iões de nitrato. Se existirem iões de nitrato suficientes, os iões de sulfato não são decompostos. O custo deste tipo de tratamento para impedir a produção de sulfureto de hidrogénio é muito alto, o que torna impraticável a sua utilização.

(1h) Controlo (contínuo) do pH Aumentar o pH das águas residuais é um método eficaz para controlar o sulfureto de hidrogénio. Aumentando o pH acima dos 9, inibe-se o crescimento de limos biológicos e de lodo. Este aspeto, por seu lado, impede a produção de sulfureto. Além disso, qualquer quantidade de sulfureto presente será na forma de ião HS - ou de ião S2- (acima do pH 11), em vez do gás H2S que se forma e é libertado com valores de pH baixos.

(1i) Controlo do pH (Tratamento de Choque) A dosagem a curto prazo com pH elevado (maior do que 12.5) de lodo com hidróxido de sódio (NaOH) é eficiente no controlo da formação de sulfureto por períodos até um mês ou mais, dependendo da temperatura e das condições do esgoto. A um pH 13 a concentração de iões HS- e de iões S2- é aproximadamente a mesma e não existe H2S. É essencial tomarem-se precauções na seleção da extensão da dosagem para que os sistemas biológicos a jusante da estação de tratamento não sejam debilitados.

(1j) Processamento Térmico Têm sido utilizadas três técnicas de processamento térmico: (1) oxidação térmica, (2) combustão direta e (3) oxidação catalítica. A oxidação do metano (CH4) pode ser utilizada para ilustrar o princípio básico dos três processos térmicos. CH4 (g) + 2O2 (g)  CO2 (g) + 2H2O (l) + calor

(3-7)

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Se o gás a ser combustado não libertar calor suficiente para alimentar o processo de combustão, é normalmente necessário recorrer-se a um combustível externo como a gasolina, o gás natural ou o propano. Infelizmente, devido às baixas concentrações de gases odoríficos combustáveis na maioria dos cursos de resíduos, raramente é possível efetuar-se uma oxidação térmica sustentável, sendo normalmente necessárias grandes quantidades de outro combustível externo para se manter a combustão à temperatura exigida para se eliminarem os odores. (1k) A oxidação térmica envolve o pré-aquecimento de gases odoríficos antes de serem transferidos para a câmara de combustão para que se atinja a oxidação por completo. A combustão ocorre a temperaturas em média entre os 425 e os 760°C (800 a 1,400°F). A oxidação térmica é utilizada com mais frequência em caudais de resíduos muito concentrados.

Figura 3.9. Oxidantes Térmicos Regenerativos (OTRs).

(1l) A combustão direta envolve queimar gases odoríficos. Dependendo do design da infraestrutura de combustão, pode ter lugar uma combustão incompleta devido a variações no percurso do gás. Para que este método de controlo de odores seja sustentável, o gás residual tem de conter 50% de valor combustível do fluxo de gás para ser combustado. (1m) A oxidação catalítica é um processo de oxidação sem chama que ocorre entre os 310 e os 425°C (600 a 800°F) na presença de um catalisador. Os catalisadores comuns incluem a platina, o paládio e rubídio. A diminuição da temperatura quando comparada com o processo completo de oxidação térmica reduz os requisitos de energia consideravelmente. No entanto, porque os catalisadores podem ficar obstruídos, os gases a serem oxidados não podem conter material particularizável ou constituintes que possam resultar em resíduos.

(1n) Outras alternativas

Figura 3.10. Infraestrutura de um sistema típico de ionização de oxigénio. As unidades de ionização modular são instaladas na conduta de fornecimento do ar. Tubos de iões nas unidades de ionização geram uma descarga elétrica de alta voltagem que decompõe os iões de oxigénio. São formados iões positivos e iões negativos. Estes iões são muito pequenos e criam agrupamentos de oxigénio. Estes agrupamentos de oxigénio ionizado atraem e reagem com as moléculas de odor presentes na atmosfera.

Processos de Tratamento Aplicáveis: Divisórias fechadas nas estações de bombagem ou estações de tratamento onde as condições de trabalho são uma preocupação devido ao odor e/ou às concentrações de sulfureto de hidrogénio. Critérios de Design Habituais: Fluxos de ar de 12 modificações por hora nas divisórias com tanques abertos. Número de unidades de ionização: +/- uma unidade por 4,000 – 7,000 ft3 (dependendo da concentração de odor). Velocidade do ar fornecido em conduta: 16 – 30 ft/seg Consumo de energia: aproximadamente 50 watts por 4,000 – 5,000 ft3de volume tratado

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Figura 3.11. O processo de oxidação UV é uma nova tecnologia de controlo de odores na área das ETAR, embora tenha antecedentes bemsucedidos na remoção de compostos orgânicos voláteis (COV) da atmosfera noutras aplicações industriais (principalmente na indústria de pintura de cabines de aeronaves).

Processos de Tratamento Aplicáveis: Todos os processos de tratamento de líquido na estação, espessamento de lodos, secagem do lodo. Critérios de Design Habituais: As taxas de fluxo de ar dependem dos volumes a serem tratados, da eficiência da remoção do H 2S > 99%, eficiência de remoção de COV > 50 – 85%.

(2) Utilização de Mascaradores e de Neutralizadores de Odor. Ocasionalmente, adicionam-se químicos às águas residuais para disfarçar um odor agressivo com outro menos agressivo. Substâncias químicas mascaradoras baseiam-se essencialmente em óleos, sendo a baunilha, o limão, o pinho ou floral os aromas mais comuns (Williams, 1996). Normalmente, a quantidade suficiente de substância química é adicionada às águas residuais para suplantar o odor agressivo. Os mascaradores químicos, no entanto, não alteram nem neutralizam os odores agressivos. A neutralização envolve encontrar odores que disfarçam o odor agressivo e que podem ser combinados com gases odoríficos no estado gasoso, anulando o odor de cada um ou produzindo um odor de intensidade inferior. Embora disfarçar e neutralizar odores sejam opções viáveis para a gestão de problemas de odores a curto prazo, a chave para a desodorização a longo prazo é a identificação da fonte odorífica e a implementação de medidas corretivas.

Utilização de Estruturas que Induzem a Turbulência e de Instalações favoráveis à Dispersão de Odores. Em algumas estações de tratamento de águas residuais, as infraestruturas utilizadas para induzir turbulência foram construídas especificamente para a redução do odor na fase gasosa. A vedação alta (3.7 m (12 ft)), apresentada na Figura 3.12, circunda lagoas de armazenamento de lodo. Operacionalmente, qualquer gás que se forme sob condições quiescentes por cima das lagoas diluem-se à medida que se vão afastando das lagoas de armazenamento, devido à turbulência induzida pela barreira. As árvores são também utilizadas frequentemente para estimular a diluição dos gases odoríficos através de turbulência (i. e., formação de remoinhos) e mistura. Além disso, as árvores ajudam a purificar o ar como resultado da sua atividade respirométrica. .

Figura 3.12. Barreira alta colocada em volta de lagoas de contenção de lodo para induzir turbulência atmosférica e mistura e, assim, limitar a emissão de odores concentrados para fora da área da estação de tratamento

Utilização de Zonas de Amortecimento. A utilização de zonas de amortecimento podem ajudar a reduzir o impacto dos odores nas áreas desenvolvidas (com áreas residenciais próximas). As distâncias normais utilizadas pelas entidades certificadoras estão registadas na Tabela 3.4. Se forem utilizadas zonas de amortecimento, devem ser conduzidos estudos que identifiquem os tipos e magnitude das fontes odoríficas, condições meteorológicas, características de dispersão e tipo de desenvolvimento adjacente. Muitas vezes, plantam-se árvores de rápido crescimento na área periférica das zonas de amortecimento para ajudar a reduzir o impacto dos odores.

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3.6.2.2 Métodos físicos 1) Lavadores químicos: O objetivo básico do design de um lavador químico é proporcionar o contacto entre o ar, a água e os produtos químicos (se utilizados) para fornecer a oxidação ou a eliminação dos compostos odoríficos. Os compostos odoríficos são absorvidos para o lavador líquido, onde são oxidados e / ou removidos do lavador como um transbordo ou corrente de purga. Processos de tratamento aplicáveis: Todos os processos de tratamento líquidos das estações de tratamento, das estações de bombagem, espessamento de lamas, secagem de lamas.

mais informação.... Os principais tipos de líquidos de lavagem, como se mostra na Figura 3.13, incluem um único andar de torres de contracorrente, câmaras de pulverização absorventes de contracorrente e lavadores de fluxo cruzado. Na maioria dos lavadores singulares, como se apresenta na Figura 3.14, o fluido de lavagem (geralmente o hipoclorito de sódio) é recirculado. Geralmente, os líquidos de lavagem oxidantes mais utilizados são o cloro (hipoclorito de sódio em particular) e soluções de permanganato de potássio. O hidróxido de sódio é também usado em lavadores onde as concentrações de H2S na fase gasosa são elevadas.

Figura 3.13. Sistemas de lavagem húmidos habituais para o controlo de odores: (a) torre de contracorrente empacotada, (b) camâra de pulverização absorvente e (c) lavador de caudal cruzado.

Critérios Típicos do Design:

Velocidade de fluxo de ar <8,5 pés/seg (500 fpm), tempo de detenção (em embalagem): 1,5 - 2 seg, Profundidade de embalagem: 6 - 10 pés (dependendo da carga contaminante), eficiência de remoção de H2S: 99%

Principais Considerações sobre o Design: Contaminantes a serem removidos: a escolha do tratamento químico baseia-se no tipo de contaminantes a serem removidos. O sulfureto de hidrogénio pode ser tratado usando uma solução de hipoclorito de sódio e hidróxido de sódio. O amoníaco pode ser tratado através de uma solução diluída de ácido sulfúrico. Os COVs não são eficazmente tratados em sistemas húmidos de químicos lavadores. Número de fases necessárias: Para a remoção de contaminantes múltiplos, tais como sulfureto de hidrogénio e amoníaco, podem ser necessários lavadores de estágios múltiplos. Estes estágios múltiplos também podem ser utilizados para o tratamento de concentrações muito elevadas de contaminantes. Os sistemas mais comuns são os de dois e os de três estágios. Controlo de soluções líquidas: As soluções líquidas devem ser adequadamente monitorizadas e controladas para assegurar na solução lavadora os níveis corretos de pH e de ORP (Potencial de Redução da Oxidação), que assim vão garantir a eficiência da operação. Os níveis de líquido também devem ser monitorizados e controlados.

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Material de acondicionamento: O acondicionamento deve possuir uma elevada área de superfície em relação ao volume, bem como formas e tamanhos para fornecer um caminho tortuoso para a detenção de tempo adequados, enquanto minimiza a queda de pressão. Os materiais variam consoante os contaminantes a serem tratados e a temperatura do ar. a

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Figura 3.14. Típico lavador de hipoclorito de sódio utilizado para tratar os odores a partir dos filtros biológicos apresentados na Figura 3.7c e Figura 3.7d.

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mais informação… Ler mais sobre reações químicas que ocorrem num lavador químico. As reações típicas simplificadas de lavagem com cloro, hipoclorito, e peróxido de hidrogénio ocorrem da forma que se segue: Ler mais sobre reações químicas que ocorrem num lavador químico. As reações típicas simplificadas de lavagem com cloro, hipoclorito, e peróxido de hidrogénio ocorrem da forma que se segue: Com cloro H2S (g) + 4Cl2 (g) + 4H2O (l)  H2SO4 (aq) + 8HCl (aq) (3-1) (34.06) (4 x 70.91) H2S (g) + Cl2 (g)  S° (s) + 2HCl (aq) (3-2) (34.06) (70.91) Com solução de hipóclorito H2S (g) + 4NaOCl (aq) + 2NaOH (aq)  Na2SO4 (aq) + 2H2O (l) + 4NaCl (l) (34.06) (4 x 74.45) H2S (g) + NaOCl (aq)  S° (s) + NaCl (aq) + H2O (l) (3-4) (34.06) (74.45) Com peróxido de hidrogénio H2S (g) + H2O2 (g)  S° (s) + 2H2O (l), pH < 8.5 (34.06)

(3-3)

(3-5) (34.0)

A reação dada pela equação. (3-1) ocorre quando é adicionado cloro em excesso. Se o cloro for adicionado lentamente, sob condições controladas, a reação dada pela Eq.. (3-2). Na reação dada pela equação (3-1) são necessários 8,33 mg / L de cloro por mg / L de sulfureto de hidrogénio, ou 8,86 mg / L, se o sulfureto de hidrogénio for expresso como sulfureto. O intervalo de pH para esta reação é de 6 a 9, com 6 sendo ótimo. Além disso, serão necessários 10,0 mg / L de alcalinidade como CaCO 3 para cada mg / L de H2S removidos. Na prática, a quantidade de cloro necessária para a reação dada pela Eq. (3-1) vai variar entre cerca de 9 a 10 mg / L por mg / L de H 2S. Para a reação dada pela equação (3-2), são necessários 2,08 mg / L de cloro por mg / L de ácido sulfídrico. O intervalo de pH para a reação dada pela equação (3-2) é de 5 a 9, com 9 sendo o ótimo. Além disso, serão necessários 2,0 mg / L de alcalinidade como CaCO 3 para cada mg / L de H2S removidos. Na maioria das operações de lavagem, o objetivo é converter o sulfureto em sulfato. Nas reações dadas pelas equações (3-3) e (3-4), 8.74 e 2,19 mg / L de hipoclorito de sódio são necessários por mg / L de sulfureto de hidrogénio, respetivamente. Na prática, a dosagem de hipoclorito de sódio necessária para a reação dada pela Eq. (3-3) pode variar de 8 a 10 mg / L por mg / L de H2S. Na reação dada pela Equação (3-5) serão necessários 1,0 mg / L de peróxido de hidrogénio para cada mg / L de sulfito expresso como sulfureto de hidrogénio. Na prática, a dosagem necessária pode variar de 1 a 4 mg / L por mg / L de H 2S. Porque os sistemas utilizados para a realização das reações definidas pelas equações (3-1) a (3-5) são complexos, especialmente nos casos em que podem ocorrer reações concorrentes, será necessária alguma experimentação para se chegar à dose correta. É de esperar que os lavadores de hipoclorito sejam capazes de remover gases odoríficos oxidáveis quando as concentrações de outros gases são mínimas. Os típicos níveis de eficiência de remoção para lavadores de um único andar são apresentados na Tabela 3.5. Nos casos em que as concentrações dos componentes odoríficos nos gases de escape provenientes dos lavadores são superiores aos níveis desejáveis, são frequentemente utilizados depuradores multicelulares (ver Figura 3.13. Sistemas de lavagem húmidos habituais para o controlo de odores: (a) torre de contracorrente empacotada, (b) camâra de pulverização absorvente e (c) lavador de caudal cruzado.Figura 3.13). No lavador de três estágios apresentado na Figura 3.13, a primeira fase é de pré-tratamento utilizado para elevar o pH de modo a que uma porção dos gases odoríficos (por exemplo, sulfureto de hidrogénio) sejam reduzidas, antes do tratamento com cloro nas segunda e terceira fases. A reação que ocorre na primeira fase, de uma unidade de três fases, pode ser representada do seguinte modo: H2S (g) + 2NaOH (aq)  Na2S (aq) + 2H2O (l) (3-6) Para reduzir os problemas de manutenção, devido à precipitação, recomenda-se que seja usada uma baixa rigidez (inferior a 50 mg / L como CaCO3) para a água de reposição.

2) Adsorventes de Carvão Ativado Os adsorventes de carvão ativado são normalmente utilizados para controlo de odores (ver Figura 3.15). O carvão ativado tem uma estrutura porosa complexa com uma área de superfície muito grande. Os compostos odoríficos são transferidos a partir do ar a ser tratado para a superfície do carvão enquanto o ar é forçado a passar através do leito de carvão.

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Figura 3.15. Adsorventes de carvão ativado mais informação .... å

Há uma atração física entre o composto e o carvão uma vez que o contacto é feito, o que provoca uma ligação. Os compostos continuarão a

adsorver para a superfície do carvão até que todo o espaço poroso do carvão se esgote. A taxa de absorção para os diferentes constituintes ou compostos vai depender da natureza dos constituintes ou compostos a serem adsorvidos (não polares em versus polares). Também se tem chegado à conclusão que a desodorização depende da concentração de hidrocarbonetos no gás odorífico. Por norma, os hidrocarbonetos são absorvidos preferencialmente antes dos compostos polares tais como o H2S serem removidos (Nota: carvão ativado é não polar). Assim, deve conhecer-se a composição dos gases odoríficos a serem tratados para que o carvão ativado seja utilizado de forma eficaz. Como o período de vida dum leito de carvão é limitado, o carvão tem de ser regeneradoa ou substituído regularmente para remoção odorífica contínua. Para prolongar a vida do carvão têm sido usados sistemas de dois estágios, sendo que o primeiro estágio é o de um lavador húmido seguido de absorção de carvão ativado. a

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Regeneração e Reativação do Carvão

A aplicação económica de carvão ativado depende de um meio eficaz para a regeneração e reativação do carvão após a sua capacidade de absorção ter sido atingida. A regeneração é o termo utilizado para descrever todos os processos que são utilizados para recuperar a capacidade de adsorção do carvão gasto, exclusivo de reativação, incluindo: (1) produtos químicos para oxidar o material adsorvido, (2) vapor para eliminar o material absorvido, (3) os solventes e (4) os processos de conversão biológica. Normalmente uma parte da capacidade de adsorção do carvão (cerca de 4 a 10 por cento) também é perdida no processo de regeneração, dependendo dos compostos a serem adsorvidos e do método de regeneração utilizado (Crittenden, 2000). Em algumas aplicações, a capacidade das seguintes regenerações do carvão manteve-se essencialmente a mesma durante anos. Um grande problema com a utilização de carvão ativado em pó é a de que a metodologia para a sua regeneração não é bem definida. O uso de carvão ativado em pó produzido a partir de resíduos sólidos reciclados pode adiar a necessidade de regenerar o carvão gasto e pode ser mais económico. Detalhes adicionais sobre a reativação de carvão e de regeneração podem ser encontrados em Sontheimer et al. (1988). A reativação de carvão granular envolve essencialmente o mesmo processo utilizado para criar o carvão ativado a partir de material virgem. O carvão gasto é reativado num forno por oxidação do material orgânico adsorvido, removendo-o deste modo da superfície de carvão. A seguinte série de ocorrências têm lugar na reativação do carvão ativado usado: (1) o carvão é aquecido para eliminar o material adsorvido orgânico (i.e., sorbato), (2) no processo de eliminação do material adsorvido formam-se alguns novos compostos que permanecem na superfície do carvão, e (3) o passo final no processo de reativação é remover os novos compostos que se formaram quando o material adsorvido foi queimado. Com um controlo de processo eficiente, a capacidade de adsorção do carvão reativado será essencialmente a mesma que a do carvão virgem (Crittenden, 2000). Para efeitos de planeamento, muitas vezes é assumido que irá ocorrer a perda de 2 a 5 por cento no processo de reativação. É importante notar que a maioria das outras perdas de carvão ocorre com o atrito devido a manuseamento incorreto. Por exemplo, certas dobras de ângulo reto na tubagem causam atrito por abrasão e impacto. O tipo de instalações de bombagem utilizadas também afetará o nível de atrito. Em geral, atribui-se uma perda de 4 a 8 por cento ao manuseamento. Deve haver carvão de substituição disponível para compensar a perda.

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3) Fase Gasosa dos Processos de Tratamento Biológico Sistemas Biológicos de Controlo de Odores: Os Sistemas Biológicos de Controlo de Odores dependem da oxidação biológica do ar odorífico. O ar odorífico foi dado como alimento aos sistemas de lamas ativados, passado através de biofiltros e usado como fonte de ar para torres biológicas dedicadas. Os sistemas biológicos de desodorização não são particularmente eficazes na remoção de odores orgânicos e relativamente poucos destes sistemas são usados hoje em dia. No entanto, quando lhes é dado o tempo de contacto adequado e condições ambientais equilibradas, eles provam serem eficazes na remoção de uma variedade de compostos inorgânicos do processo de caudais de ar contaminados. Algumas das vantagens dos sistemas de remoção de odores biológicos incluem a sua operação simplificada, a ausência de utilização de produtos químicos e a sua capacidade para tratar grandes volumes de gás sem custos elevados. As desvantagens incluem o espaço necessário para a instalação do sistema, a capacidade limitada de transferência de gás, os meios de incrustação, a necessidade das condições ambientais equilibradas e a sua fiabilidade questionável. Os dois principais processos biológicos utilizados para o tratamento de gases odoríficos presentes na fase gasosa são: (1) biofiltros e (2) filtros biodepuradores (Eweis et al, 1998.). Biofiltros são filtros de leitos acondicionados. Em biofiltros abertos (ver Figura 3.16a), os gases a serem tratados movem-se no sentido ascendente através do leito de filtragem. Em biofiltros fechados (ver Figura 3.16b), os gases a serem tratados são ou soprados ou aspirados através do material de embalagem. À medida que os gases odoríficos se movem através do material de acondicionamento no biofiltro, dois processos ocorrem simultaneamente: sorção (isto é, a absorção / adsorção) e bioconversão. Os gases odoríficos são absorvidos pela camada de superfície do biofilme húmido e pelas superfícies do material de acondicionamento do biofiltro. Os microrganismos, principalmente bactérias, actinomicetas e fungos, ligados ao material de acondicionamento, oxidam os gases absorvidos/ adsorvidos e renovam a capacidade de tratamento do material de acondicionamento. O teor de humidade e de temperatura são condições ambientais importantes que devem ser mantidas para otimizar a atividade de microrganismos (Williams e Miller, 1992a; Yang e Allen, 1994); comumente, uma desvantagem é a grande superfície (Eweis et al, 1998). Apesar dos biofiltros de compostagem serem frequentemente utilizados, têm uma desvantagem: a grande área de superfície (pegada) necessária a essas unidades. Fonte: Wastewater Engineering, treatment and Reuse, Metcalf & Eddy,4 th edition, 2003

Figura 3.16. Biofiltros de leito típicos: (a) tipo leito aberto; (b) o tipo fechado

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Figura 3.17. Típico de leito-fechado; Biofiltro tipo leito-aberto

Figura 3.18 a, b. . Biofiltros típicos de leito-embalados e tipo fechado

4) Filtros Biotrickling (ou Filtros Biodepuradores) são essencialmente biofiltros com a exceção de que a humidade é fornecida continuamente através da aplicação (tipicamente a pulverização) de um líquido (por exemplo, o efluente tratado) sobre a embalagem (ver Figura 3.16b). O líquido é recirculado e muitas vezes são adicionados nutrientes. Quando se perde água no gás que sai do filtro, é necessário fornecer água de compensação. Da mesma forma, devido à acumulação de sais na água reciclada, é necessária uma corrente de purga. A compostagem não é um material de acondicionamento adequado para os filtros biotrickling porque a água irá acumular-se dentro da compostagem limitando assim a livre circulação de ar no interior do filtro. Os típicos materiais de acondicionamento incluem anéis de Pall, anéis de Raschig, e carvão ativado granular (Eweis et al., 1998). Vantagens dos Purificadores Biotrickling em comparação com outras tecnologias de controlo de odor incluem: eficácia comprovada em muitas aplicações de tratamento de águas residuais, níveis de eficiência de remoção de H 2S normalmente superiores a 99%, podem garantir o tratamento COV com tempos de residência do leito vazio (EBRTs) mais elevados. Fazem um bom controlo do pH e do ácido, mesmo com altas concentrações de H2S. Menores custos operacionais e de manutenção, em comparação com tecnologias de tratamento químico. Facilidade de operação e manutenção, em comparação com lavadores químicos e químicos. Sem custos em curso, armazenamento ou manuseamento necessários. Pegada de pequenas dimensões. Longa duração dos meios entre as substituições O tratamento biológico do ar é mais amigo do ambiente e mais seguro do que os tratamentos químicos. Desvantagens de Lavadores Biotrickling em comparação com outras tecnologias de controlo de odor incluem: custos financeiros mais elevados, especialmente em comparação com sorventes de carbono e sistemas de alimentação de produtos químicos. Requerem um período de aclimatação biológica para o tratamento eficaz. Dificuldade em manter o crescimento biológico quando as cargas de entrada são baixas. Os níveis de eficiência da desodorização podem ser reduzidos quando as cargas de entrada são amplas, especialmente quando as cargas de base são baixas. Podem exigir a adição de nutrientes durante o processo. A altura das torres de sistemas maiores pode ser esteticamente desagradável em alguns locais. Podem ser também um pouco mais lentos a reagir em caso de variações rápidas e extremos de carga do que os lavadores de produtos químicos ou de adsorção do carvão. Podem reagir um pouco mais depressa do que a biofiltragem. Processos de tratamento aplicáveis: Todos os processos das ETAR, estações de bombagem, espessamento de lodos, desidratação de lodo. a

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Figura 3.19 a, b, c, d: Típico leito embalado, Filtros Biotrickling

mais informação... Critérios Típicos de Conceção: Carga de superfície (Meio-lascas de madeira): 3 a 4 ft3/min por ft2 de meio; Carga de superfície (meio de solo): 2 CFM por sf de meio, Meios inorgânicos: 10-12 ft3/min /ft2, Profundidade de Meio de leito (Lascas de madeira /Meio de solo): 3-5 pés, Profundidade de Meio de Leito (Inorgânicos, meio sintético): 5-6 pés. Tempo de detenção (Lascas de madeira/ Meio de Solo ): 45-120 segundos; Tempo de residência (inorgânicos, meio sintético): 20 - 30 segundos Baixa de Pressão: 6"- 12" Eficiência de remoção de H2S> 99% Eficiência de desodorização > 85%

(4a) Considerações de design para Biofiltros de controlo de odor Algumas considerações de design a ter em conta no que diz respeito a biofiltros: (1) o tipo e composição do material de acondicionamento, (2) dispositivos para distribuição de gás, (3) manutenção da humidade dentro do biofiltro e (4) controlo da temperatura. Cada um destes tópicos é desenvolvido abaixo. Os parâmetros operacionais e de design são apresentados e debatidos após a discussão dos temas acima.

(4-B) Material de acondicionamento. Os requisitos para o acondicionamento utilizado em biofiltros são: (1) porosidade suficiente e tamanho de partícula quase uniforme, (2) partículas com grandes áreas de superfície e níveis significativos de capacidade de cobertura de pH e (3) a capacidade de suportar uma grande população de microflora (FEM, 1995). Os materiais de acondicionamento utilizados em biofiltros incluem a compostagem, a turfa e uma variedade de meios sintéticos. Embora o solo e a areia tenham sido utilizados no passado, são menos hoje em dia, devido à perda de carga excessiva e aos problemas de entupimento (Bohn e Bohn, 1988). Os espessantes usados para manter a porosidade da compostagem e dos biofiltros de turfas incluem perlite, aglomerados de esferovite, aparas de madeira, casca de árvore, e uma variedade de materiais cerâmicos e plásticos. Segue-se uma receita típica para um biofiltro de compostagem (Schroeder, 2001): Compostagem = 50 por cento por volume Espessante = 50 por cento por volume (alguns construtores na Europa dão conteúdo material até 80%) 1 meq CaCO3 (50 mg) / kg de material de acondicionamento, por peso Ótimas características físicas de um material de acondicionamento incluem um pH entre 7 e 8, espaço poroso cheio de ar entre 40 e 80 por cento, e um teor de matéria orgânica de 35% a 55% (Williams e Miller, 1992a). Quando a compostagem é utilizada, deve ser acrescentado composto adicional periodicamente para compensar a perda devido à conversão biológica. Têm sido utilizados leitos com profundidades de até 1,8 m (6,0 ft). No entanto, e porque a maioria da remoção ocorre nos primeiros 20 por cento do leito, não é recomendada a utilização de leitos mais profundos. (4b) Distribuição de Gás. Uma característica importante do modelo a ter em conta num biofiltro é o método utilizado para introduzir o gás a ser tratado. Os sistemas de distribuição de gás usados habitualmente são: (1) tubos perfurados, (2) sistemas pré-fabricados de dreno subterrâneo e

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(3) forros. Os tubos perfurados são normalmente colocados numa camada de gravilha abaixo da compostagem (ver Figura 3.20). Nos locais onde os tubos perfurados são utilizados é importante que se ajuste o seu tamanho de modo a que ele funcione como um reservatório e não como um tubo de distribuição (Crites e Tchobanoglous, 1998).

Figura 3.20. Esboço para bio filtros abertos: (a) de leito aberto e (b) tipo trincheira

Estão disponíveis uma variedade de sistemas de drenagem pré-fabricados, que permitem o movimento de gás ascendente através do leito de compostagem e permitem a recolha de drenagem. Forros de ar são usados para equalizar a pressão do ar para conseguir um fluxo ascendente uniforme através do leito de compostagem. A altura dos forros de ar normalmente oscila entre 200 e 500 mm. (4-C) Controlo de Humidade Talvez o ponto mais crítico numa operação bem-sucedida de um biofiltro seja o de manter a humidade adequada dentro do leito de filtragem. Se o teor de humidade for demasiado baixo a atividade biológica será reduzida. Se o teor de humidade for demasiado elevado, o fluxo de ar será limitado e podem desenvolver-se condições anaeróbicas dentro do leito. Além disso, os biofiltros tendem a secar, a menos que lhes seja adicionada humidade. O teor ótimo de humidade situa-se entre cerca de 50 a 65 por cento definido como se segue:

A humidade pode ser fornecida por adição de água pela parte superior do leito (geralmente por pulverização) ou por humedecimento do gás de entrada numa câmara de humidificação. A humidade relativa do gás que entra no biofiltro deve ser de 100 por cento a uma temperatura de operação do biofiltro (Eweis et al., 1998). Nos filtros biotrickling a taxa de aplicação de líquido é normalmente de cerca de 0,75-1,25 m3/m2 • d.

(4d) Controlo da Temperatura A média de temperatura operacional para biofiltros é entre 15 e 45 ° C, sendo que o nível ideal será entre 25 e 35 ° C. Em climas frios, os biofiltros devem ser isolados e o gás de entrada deve ser aquecido. Quando o gás de entrada for mais quente, pode ter de ser arrefecido antes de ser introduzido no biofiltro. São também muitas vezes possíveis operações a temperaturas mais elevadas (por exemplo, 45 a 60 ° C), desde que a temperatura se mantenha relativamente constante.

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Tabela 3.7. Parâmetros usados na projeção e análise de filtros de meios espessantes Parâmetro

Definição

Tempo de retenção no leito vazio (EBRT)

EBRT = tempo de permanência no leito vazio, l Eq. 3-7

Tempo real de retenção no filtro

Taxa de carga da superfície

Vf = volume total do contador de filtro do leito, m2

Eq 3-8

Q = volume da velocidade (taxa) de fluxo, m3

Eq. 3-9

RT = tempo de permanência, hr,

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min, seg

α = porosidade do contador de filtro do leito, m2

Taxa de carga de massa de superfície Eq. 3-10

SLR = taxa de carga da superfície, m3/m2 hr Af = área da superfície do contador de filtro de leito, m2

Taxa de carga de volume E. 3-11 Taxa de carga de volume em massa

VLR = taxa de carga volumétrica, m3/m2 hr RE = eficiência da remoção, %

Eq.3-12

C0 = concentração de gás no afluente, g/m3 EC = (capacidade) taxa de eliminação, g/m2 hr

Eficiência de remoção Eq.3-13

C4 = concentração de gás no efluente, g/m3

Taxa de eliminação (capacidade) Eq.3-14 a

Adaptado em parte de Eweis et al. (1998); Devinny e tal. (1999)

Design e Parâmetros de Funcionamento para Biofiltros. O dimensionamento dos biofiltros é normalmente baseado na ponderação do tempo de residência do gás no leito, a taxa de carga da unidade de ar e a capacidade de eliminação do constituinte.

mais informação Podem ser encontrados detalhes adicionais sobre biofiltros em van Lith (1989), Allen e Yang, (1991, 1992), WEF (1995), Eweis et al., (1998), e et al Devinny. (1999). Os termos que serão encontrados na literatura e as relações geralmente usadas para descrever o desempenho dos filtros de meios espessantes estão resumidos na Tabela 3.7. Parâmetros usados na projeção e análise de filtros de meios espessantes aTabela 3.7. O tempo de residência de leito vazio (TR) [ver eq. (3-7)], utilizado para definir a relação entre o volume do contacto e a taxa de fluxo volumétrico do gás, é semelhante à equação utilizada para a análise dos sistemas ativados por carvão. O tempo de permanência real é determinado pela incorporação da porosidade,  [ver Eq.. (15-7)]. As taxas de superfície e volumétrica de carga de massa são muitas vezes utilizadas para definir a operação de filtros de meios espessantes. A capacidade de eliminação, dada pela equação (15-16), é utilizada para comparar o desempenho de diferentes sistemas de controlo de odores. O tempo de residência para o ar contaminado das instalações de tratamento de águas residuais é tipicamente entre 15 e 60 segundos e as taxas de carga de superfície têm variado entre 120 m3/m2 • min para concentrações de H 2S de até 20 mg / L. As taxas de eliminação de constituintes são determinados experimentalmente e por norma são relatados como uma função da taxa de carga do constituinte (por exemplo, mg H2S/m3 • h). Foram observadas para sulfureto de hidrogénio e outros compostos odoríficos em velocidades de eliminação de constituinte essencialmente lineares, de 1 a 1, mas que podem ir até uma taxa de carga crítica. Yang e Allen (1994) relataram uma taxa de eliminação linear 1-1 de H2S, com taxas de carga para filtros de compostagem, até um valor máximo de cerca de 130 g S/m 3 • h para além do qual a taxa de eliminação torna-se essencialmente constante a uma taxa de 130 g S/m 3 • h com aumento da carga. Deve notar-se que o H2S é de fácil eliminação porque passa através de um biofiltro.

Tabela 3.8. Critérios Típicos para conceção de bio filtros Tipo de bio filtro Item

Concentração de oxigénio

Unidades

Partes de oxigénio/ partes de gás oxigenável

Bio filtro

100

Bio filtro de gotejament o

100

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Mistura Filtro de compostagem

50-65

55-65

Meio Sintético Temperatura, otimização

50-65 55-65

15-35

Sem unidade

6-8

Porosidade

35-50

Tempo de retenção do gás

30-60

Meio de profundidade

1 – 1.25

Concentração de gás odorífico à entrada

g/m3

0.01-0.5

Taxa de carga da superfície

m3/m2 hr

10 – 100b

Taxa de carga do volume

m3/m2 hr

10 - 100

Taxa de aplicação ao líquido

m3/m2 d

0.75 – 1.25

(Capacidade) Taxa de eliminação H2S (em filtro de compostagem) Outros gases odoríficos Pressão traseira, máximo

g/m3 hr

80 – 130

g/m3 /hr

20 – 100

mm de água

50 – 100

Adaptado em parte de van Lith (1989); Yang e Allen (1994), WEF (1995) e Devinny et al. (1999). b

Têm sido registadas taxas de carga de 500 m3/m2 hr, dependendo do composto e da sua concentração.

Critérios Típicos de design para biofiltros Os critérios habituais de conceção para biofiltros são apresentados na Tabela 3.8. As figuras Figura 3.16. Biofiltros de leito típicos: (a) tipo leito aberto; (b) o tipo fechadoFigura 3.16, Figura 3.17, Figura 3.18, Figura 3.19 e Figura 3.20 apresentam alguns biofiltros típicos. Alguns estados regulamentam o projeto de biofiltros de compostagem, incluindo taxas de carga, os níveis de emissões dos biofiltros, procedimentos de amostragem odoríficas e contratempos das linhas de propriedade. Um limite de emissão de odor típico na superfície do biofiltro é de 50 diluições para o limiar (Finn e Spencer, 1997). A conceção de um biofiltro de compostagem para a eliminação do sulfureto de hidrogénio é ilustrado no EXEMPLO 3-1 EXEMPLO 3-1 Design de um biofiltro de compostagem para controlo de odores: Determina o tamanho do biofiltro de compostagem necessário para depurar o ar de um volume total de 100 m 3 utilizando os critérios de design indicados na Tabela 3.8. Também estima a massa do composto de tampão necessário para neutralizar o ácido formado como um resultado do tratamento no interior do filtro. Supondo que são necessárias 12 renovações de ar por hora. Supondo uma porosidade de leito de 40 por cento. Será que o volume selecionado será adequado se o ar contiver 40 ppm de H2S, além de outros componentes odoríficos? Considere-se uma taxa de eliminação de 65 gS/m3 • h, que incorpora um fator de segurança de 2 em comparação com a taxa máxima de dados na Tabela 3.8. A temperatura do ar é de 20° C. Solução: 1. Estimar o fluxo de ar a ser limpo. 2. Fluxo = volume / tempo 3. Fluxo = 100 m3 x 12 mudanças por hora = 1.200 m3 / h 4. 2. Selecione uma taxa de carga da Tabela 3.8; usar 90 m3/m2 • h.

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5. 3. Selecione uma profundidade do leito de filtro a partir da Tabela 3.8; usar 1,0 m 6. 4. Calcula-se a área necessária para a leito de filtro. 7. Área = taxa de fluxo de gás / taxa de carga 8. Área = (1200 m3 / h) / (90 m3/m2 • h) 9. Área = 13,3 m2 10. 5. Verifique o tempo de residência de leito vazio usando a equação. (15-9)

EBRT =

Vf (13.3 m2 )(1 m) = 0.011 h = 39.9 s (OK 39.9 s > 30 s)  Q 1,200 m3 / h

6. Determinar se o volume do biofiltro determinado no Passo 5 é adequado para tratar o H2S. a. Determinar a concentração de H2S no g/m3 usando EQ. (2-45). A partir do Exemplo 15-1 do volume de gás ocupado por uma mole de um gás a uma temperatura de 20 ° C e uma pressão de 1,0 atm de 24,1 L. Assim, a concentração de H2S é:  40L 3    34.08 g / mole H2 S 3 g / m    6 3       = 10 L   24.1 x 10  3 m 3 / mole of H2 S 

0,057 g/m3

b. Determinar a massa da taxa de carga de S em S g / h 1,200 m3 0.057 g  32 g  M s     =   h   m 3 34.08 g 

64.2 g S/h

c. Determinar o volume necessário assumindo uma taxa de eliminação de 65 gSm3 V

(64.2 gS / h) (65 g S / m 3 • h)

 0.99 m

Como o volume do leito (13,3 m3), é significativamente maior do que o volume requerido, a remoção de H 2S não será um problema. 7. Determinar a massa do composto de tampão necessária para neutralizar o ácido formado em resultado do tratamento no interior do filtro a. Determinar a massa de H2S em kg aplicados por ano. 3

H2S, kg / yr =

(1,200 m / h) (0.057 g / m )(24 h / d)(365 d / yr)  599.2 kg / yr (1000 g / kg)

b. Determinar a quantidade de composto de tampão necessário. Suponha que se aplica a seguinte equação. H2S (g) + Ca(OH)2 (s) + 2O2 (g)  CaSO4 (aq) + 2H2O (l) 34.06

74.08

Assim, cerca de 2,05 kg de Ca (OH) 2 serão necessários por kg de H 2S. Se o biofiltro composto tiver uma vida útil de dois anos, então será necessário adicionar ao leito o equivalente a um total de 2457 kg de Ca (OH) 2. Normalmente são adicionadas 1,25-1,5 vezes. O composto de tampão é misturado com o composto e o espessante. Comentário Com base nos resultados do cálculo efetuado no Passo 6, é claro o motivo pelo qual os filtros de composto e do solo são tão eficazes na eliminação de H2S.

(4e) Processos Convencionais de Tratamento Biológico. A capacidade dos microrganismos para oxidar sulfureto de hidrogénio e outros compostos odoríficos similares dissolvidos no líquido, em condições aeróbicas, é o conceito básico utilizado para o tratamento de odores em sistemas com base em líquidos. Os dois principais tipos de sistemas com base em líquidos convencionais utilizados em estações de tratamento de águas residuais são o processo de lodos ativados e o processo de filtro biológico. A difusão de lodos ativados é uma tecnologia relativamente comum que envolve a recolha de ar odorífico, dirigindo-o para o lado de sucção de ventiladores para depois a difundir em bacias de lamas ativadas. Os odores são removidos através de uma combinação de mecanismos, incluindo a absorção, adsorção, a condensação e a oxidação biológica nas bacias.

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CAPITULO 3

Uma das grandes preocupações a ter com este método de tratamento de odor é a elevada taxa de corrosão na tubagem de ar e ventiladores que ocorre devido à presença de ar húmido contendo sulfureto de hidrogénio. A habilidade para transferir os compostos odoríficos gasosos para a fase líquida é também uma preocupação. Com filtros biológicos convencionais descobertos os principais problemas consistem em como transferir o ar que contêm os compostos odoríficos para o filtro biológico e como evitar a libertação de compostos odoríficos não tratados para a atmosfera. Para controlar a emissão de compostos odoríficos, há que cobrir os filtros biológicos que vão ser usados para o controlo de odor. (cf. Figura 3.7c)

Figura 3.21. Ventoinha FRP com filtro e armadilha de humidade, um sistema de difusão de lodo ativado

mais informação… Considerações de Design para Purificadores Químicos A maioria dos purificadores químicos são fornecidos como uma unidade completa (ver fig. 3-11). Fatores de conceção típicos para purificadores químicos são apresentados na Tabela ....... Está ilustrado no Exemplo 3-1. a determinação dos requisitos de químicos para purificação de odor: EXEMPLO 3-1: Requisitos Químicos para Purificadores de Odor O sulfureto de hidrogénio está a ser purificado a partir de uma corrente de ar residual utilizando cloro. Determinar a composição química (isto é, cloro e soda cáustica) e as necessidades de água para as seguintes condições: 1. Fluxo de cursos de ar residual = 1,000 m3/min 2. Concentração de H2S na corrente de resíduos = 20 ppmv a 20 ° C 3. Peso específico do ar = 0,0118 kN/m3 a 20 ° C 4. Densidade do ar = 1,204 kg/m3 a 20 ° C (ver Anexo B-1) 5. Assumir a razão de líquido para gás purificador = 1,75 6. Densidade de 50 por cento de solução de NaOH = 1,52 kg / L

Solução 1. Determinar o volume de gás ocupado por uma mole de um gás a uma temperatura de 20 ° C e uma pressão de 1,0 atm usando a Eq.. (2-44)

V =

nRT P V =

(1 mol)(0.082056 atm•L / g - mole •K)(273.15 + 20) 1.0 atm

 24.055 L, use 24.1L

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CAPITULO 3

2. Estimar a exigência de cloro.

a. Determinar a quantidade de H2S, que deve ser tratado por dia. Usando a equação. (2-45) converter a concentração de H2S de ppmv para g/m3

 20 m 3    34.08 g / mole H2 S 3 3 20 ppmv   g/ m   10 6 m 3   24.1 x 10  3 m 3 / mole of H S    28.3x 10    2 

(1,000 m3 / min) x (28.3 x 10-3 g/ m3 ) x (1440 min/ d) x (1 kg/ 10 3 g) = 40.8 kg/ d

b. Estimar a dose de cloro. Da equação. (15-1), 8,33 mg / L de cloro são necessários por mg / L de sulfato, expresso como sulfureto de hidrogénio [ver Eq.. (15-1)] Cl2 necessário por dia = (40,8 kg / d) x (8,33) = 339,9 kg / d 3. Estimar a necessidade de água para a torre de lavagem a. Determinar o caudal de massa de ar (1,000 m3/min) x (1,204 kg/m3) = 1204 kg / min

b. Determinar o caudal de água 1,204 kg / min x 1,75 = 2,107 kg / min = 2,1 m3/min

4. Determinar a quantidade de hidróxido de sódio (soda cáustica), que deve ser adicionado para substituir a alcalinidade consumida na reação. a. A partir da reação dada pela equação. (15-1), 10,0 mg / L de alcalinidade como CaCO3 serão necessários para cada mg / L de H2S removidos. b. Determinar a quantidade de alcalinidade necessária Alk = 40,8 kg / d x 10 = 408 kg / d como CaCO3 c. Determinar o volume requerido de cáustico. A quantidade de cáustico é por litro: NaOH = 1,0 L x 1,52 kg / L x 0,50 = 0,76 kg / L

Volume of NaOH =

(408 kg / d) (0.76kg / L)

 536.8 L / d

Comentário As exigências hídricas para a torre de purificação serão especificadas inicialmente pelo fornecedor do purificador e de campo ajustadas com base nos resultados de estudos da estação piloto e na experiência de funcionamento anterior.

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CAPITULO 3

PERGUNTAS 1a) Quais são as razões para atualmente as águas residuais tenderem a tornar-se mais séticas, provocando assim problemas de odores e de corrosão?

1b) Como se formam os odores?

1c) Quais são os gases inorgânicos com que os operadores se preocupam mais?

1d) Qual é a ordem com que os microrganismos decompõem os compostos que têm oxigénio na natureza?

1e) Qual é a maior fonte de produção de compostos inorgânicos com odor a sulfato que se pode encontrar em sistemas de recolha e em estações de tratamento?

1f) A que nível do pH o sulfureto de hidrogénio cria problemas?

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CAPITULO 3

2a) Como se podem medir os odores?

2b) Faça uma lista de todos os grupos ou tipos de odores ou cheiros de que se recorda.

2c) Quando se investiga uma reclamação devido à presença de odores, porque é que é possível que, como operador, não consiga detetar o odor que incomoda a pessoa que enviou a reclamação?

4a) Como é que o oxigénio é utilizado para controlar os odores?

4b)

Em que consiste a limitação para utilizar iões metálicos para provocar a precipitação de sulfureto?

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CAPITULO 3

4c)

Como é que o ajuste de pH pode controlar os odores do sulfureto de hidrogénio?

5a) Como são tratados os gases de escape e ar contaminado numa torre de remoção biológica de odores?

5b) Como é que a alimentação do filtro se dispersa pelo meio?

5c) Por que razão o pH da água de pulverização não pode descer abaixo dos 6.0?

5d) Como pode o pH da água de pulverização ser aumentado se o pH tornar muito baixo?

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CAPITULO 3

5e) Por que deve ter-se cuidado ao aplicar efluente secundário clorado numa torre de remoção biológica de odor?

6a) Como podem ser tratados os odores do ar?

6b) Ao operar uma unidade de purificador químico utilizando uma solução salina, como poderia determinar se o rendimento do purificador está definido corretamente, muito alto ou muito baixo?

6c) Quais são as vantagens de um sistema de névoa de controlo de odor químico?

6d) Em que é que um sistema purificador de leito embalado molhado difere do sistema de lavagem químico de névoa ?

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CAPITULO 3

6e) O que é um sólido que é usado num processo de adsorção para remover os odores do ar?

6f) O que é um benefício secundário derivado de carbono regenerado?

6 g)Quais são os dois métodos para a regeneração de carbono no lugar?

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CAPITULO 3

RESPOSTAS SUGERIDAS

1a) As águas residuais tendem a tornar-se mais sépticas, causando, portanto odor e problemas de corrosão, porque os sistemas de coleta estão cada vez mais longe das estações de tratamento. 1b) A principal fonte de geração de odor é a produção de gases inorgânicos e orgânicos por microrganismos. Os odores também podem ser produzidos quando indústrias ou empresas descarregam para o sistema de recolha materiais odoríficos ou geradores de odor. 1c) Os principais gases inorgânicos que interessam aos operadores são sulfeto de hidrogénio (H 2S) e amónia (NH3). 1d) A ordem pela qual os microrganismos quebram compostos que contêm oxigénio na natureza são: o oxigénio molecular (livre de oxigénio dissolvido), nitrato, sulfato, compostos orgânicos oxidados, e dióxido de carbono. 1e) A principal fonte de compostos de sulfato inorgânicos, produtores de odor encontrados em sistemas de coleta e estações de tratamento são os compostos de sulfato provenientes do abastecimento público de água e de origem industrial. 1f) O sulfureto de hidrogénio causa problemas em menores escalas de pH (ácido) . A um pH inferior a 5, todos os sulfuretos estão presentes sob a forma de H2S gasoso, a maior parte do mesmo pode ser libertado a partir de águas residuais e pode causar odores, corrosão, condições explosivas, e problemas respiratórios.

2a) Os odores pode ser medidos através do uso de um olfatómetro, um painel de odores, ou possivelmente por meio de testes analíticos. 2b) Normalmente os odores podem ser classificados nos seguintes grupos: Amoníaco Couve podre Carne putrefata Fecal A peixe Alho Medicinal Ovo podre Doninha fedorenta 2c) Pode não ser capaz de detetar um odor que é perturbador para uma pessoa que dele se queixa porque: O seu nariz pode não ser tão sensível como o nariz da pessoa que se queixa. O seu nariz pode estar acostumado com o cheiro em questão e pode já não ser capaz de detetar o odor ofensivo.

3a) Passos sistemáticos a seguir para resolver um problema odorífico: Faça uma inspeção no local e investigação das áreas problemáticas. Tente identificar a fonte ou a causa do problema. Rever a limpeza da estação de tratamento. Rever as operações da estação de tratamento. Rever o desempenho da estação de tratamento. Avaliar o desempenho da estação de tratamento. Rever a engenharia ou características de design da estação de tratamento. Listar e analisar todas as soluções para o problema. Colocar em prática a melhor solução possível. 3b) As funções mais importantes que o cloro desempenha no controlo de odores são para (1) inibir o crescimento das camadas de lodo de esgotos, (2) destruir as bactérias que convertem o sulfato de sulfureto, e (3) destruir sulfureto de hidrogénio, no ponto de aplicação. 3c) Três possíveis reações do peróxido de hidrogénio ao controlo de odores: (1) ação oxidante, (2) produção de oxigénio e (3) bactericidas para as bactérias redutoras de sulfato.

4a) O oxigénio é usado para controlar os odores por arejamento de águas residuais numa tentativa de o manter aeróbico. Além disso, o arejamento pode extrair odores das águas residuais. O oxigénio de elevado grau de pureza pode também ser utilizado para manter condições aeróbicas em vigor. 4b) A limitação do uso de iões metálicos em sulfureto precipitado é o efeito tóxico dos precipitados nos processos biológicos, tais como a

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CAPITULO 3

digestão de lamas. 4c) Os odores podem ser controlados através do aumento do pH. A níveis de pH acima de 9,0, o crescimento biológico de lodos e lamas são inibidos. Além disso, qualquer presença de sulfureto será sob a forma de iões de HS - ou iões de S2- em vez do gás H2S, que é formado e libertado a valores de pH baixos.

5a) Os gases de escape e ar contaminado são tratados numa torre de remoção biológica de odores, passando este ar para cima através do meio filtrante, onde os odores são oxidados até um nível de odor aceitável e descarregados para a atmosfera pela parte superior da torre. 5b) A alimentação do filtro é espalhada sobre os meios de comunicação através da utilização de bicos de pulverização. 5c) O pH da água de pulverização deve ser mantido acima de 6,0 para que não cause danos por corrosão. 5d) O pH da água de pulverização pode ser aumentada pela adição de soda cáustica ou um composto químico apropriado compatível. 5e) Os efluentes secundários clorados podem conter cloro residual suficiente para serem tóxicos para a biomassa, ou podem não conter o CBO em quantidade suficiente para suportar a biomassa. A eficiência de remoção de odor pode diminuir drasticamente.

6-a) Os odores no ar podem ser tratados através do mascaramento e contra-ação, combustão, absorção, adsorção e ozonização. 6b) Se a saída do purificador for muito alta, um odor de hipoclorito (cheiro de água sanitária) será detetável. Se a saída for muito baixa, será detetável um odor indesejável. Se não forem detetados quaisquer odores, então o purificador está configurado corretamente. 6c) As vantagens de um sistema de nebulização química são os seguintes: a capacidade para acomodar taxas de fluxo elevadas, a baixa queda de pressão, eficiência de transferência elevada, e nenhuma regeneração química. 6d) Um sistema purificador de leito acondicionado húmido difere do purificador químico de nebulização na sua utilização de material de embalagem na câmara de contacto e à recirculação do produto químico de lavagem. 6e) O carbono ativado é um sólido que é usado para remover os odores do ar pelo processo de adsorção. 6f) Um benefício secundário derivado de regeneração de carbono é a conservação da área do aterro. 6g) Dois métodos para a regeneração de carbono no lugar são a utilização de ar quente ou de produtos químicos (hidróxido de sódio)