Controlo da Poluição_Mód_III_Sessão_I

CONTROLO DA POLUIÇÃO MÓDULO III

TRATAMENTO DE EFLUENTES SESSÃO 1 www.nova-etapa.pt

Mód. III: Tratamento de Efluentes – Sessão 1

Controlo da Poluição eLearning

ÍNDICE

Módulo III: Tratamento de Efluentes – Sessão 1

3

Objectivos Pedagógicos

3

Conteúdos Programáticos

3

Introdução

4

1. Tipos de Águas Residuais

8

1.1. Águas Residuais Domésticas

8

1.2. Águas Residuais Industriais

9

1.2.1. Restrição da Descarga no Colector Público

13

2. Selecção do Tipo de Tratamento

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3. Utilidade do Tratamento dos Esgotos

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IV.

DESENVOLVIMENTO DE CONTEÚDOS

MÓDULO III: TRATAMENTO DE EFLUENTES - SESSÃO 1

OBJECTIVOS PEDAGÓGICOS No final deste módulo deverá ser capaz de: • Identificar as variantes de tratamento de efluentes; • Identificar os problemas e as formas de os controlar.

CONTEÚDOS PROGRAMÁTICOS • Tratamento de efluentes; • Tipos de águas residuais; • Tipos de tratamento de águas residuais; • Utilidade do tratamento dos esgotos.

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INTRODUÇÃO O tratamento de efluentes recorre a alguns conceitos que passamos a resumir para melhor compreensão da temática.

Lamas São os flocos depositados durante a fase de decantação extraídos dos órgãos onde esta etapa toma lugar, sob a forma de uma mistura com elevado grau de humidade (geralmente superior a 98%).

Lamas Activadas Correspondem a um processo de biomassa suspensa.

Neste processo é mantida uma concentração adequada de biomassa em suspensão e sujeita a um arejamento que pode ser mecânico ou pneumático (é adicionado ar ou oxigénio puro (O2) ao processo em forma de bolhas).

Flocos Aglomerado de matérias de diversas naturezas, que no caso das Estações de Tratamento de Água, é constituído por produtos químicos e impurezas como resultado das etapas de coagulação/floculação, e é extraído, sob a forma de lamas, na etapa de decantação.

Ambiente Aeróbico Ambiente em que existe oxigénio.

Possibilita a respiração ou metabolismo aeróbico.

Ambiente Anaeróbico Ambiente onde não existe oxigénio.

Possibilita a respiração anaeróbica ou fermentação.

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Biogás Gás inflamado produzido por microorganismos.

Quando são fermentadas matérias orgânicas dentro de determinados limites de temperatura, humidade e acidez, num ambiente anaeróbico. É constituído por metano (CH4) em cerca de 50-70% e dióxido de carbono (CO2) na restante percentagem.

Poluente Substância ou material que causa poluição, representando um potencial ou real perigo ao ecossistema e/ou à saúde dos organismos que nele vivem ou que com ele interactuam.

Poluente Biodegradável Pode ser convertido em algo não perigoso, por processos naturais e, consequentemente, não provoca necessariamente prejuízos permanentes se forem dispersos ou tratados adequadamente, como por exemplo os esgotos/efluentes/águas residuais.

Poluente Não Biodegradável Eventualmente acumulável no ambiente, podendo concentrar-se nas cadeias alimentares como os pesados e os DDT (pesticida Dicloro- Difenil – Tricloroetano).

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A água é um dos compostos mais abundantes na Terra. Ela ocupa cerca de 70% da superfície do planeta e apenas está directamente disponível para o consumo humano na percentagem de 1%.

A água encontra-se em circulação permanente entre os oceanos, a terra e a atmosfera, fazendo um percurso ao qual se dá o nome de ciclo hidrológico ou ciclo da água.

Ciclo da água

A partir do surgimento dos Decretos-Lei n.os 74/90 e 46/94 passou a ser possível um maior controlo e pressão a nível industrial, por qualquer entidade credenciada.

Estes diplomas, revogados em 2005 pela Lei da Água (Lei 58/2005), deram início ao desenvolvimento de critérios e normas de qualidade com o intuito de proteger, preservar e melhorar a água consoante os seus principais usos e estabelecer o regime de licenciamento da utilização do domínio hídrico, sob jurisdição do Instituto da Água.

A água, sendo essencial à vida, encontra-se também drasticamente ameaçada pelos hábitos das sociedades actuais.

70% da água doce do nosso planeta encontra-se contaminada, entre outros, com os seguintes poluentes: 6 www.nova-etapa.pt

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Assoreamentos Dejectos humanos e animais

Resíduos nucleares Derramamento de petróleo Lixos

Agrotóxicos

Produtos químicos

Dos seis biliões de seres humanos que vivem no mundo, um milhão e meio já sofre de sede.

Quarenta mil pessoas morrem no mundo, diariamente, em consequência de doenças relacionadas com a água (quinze milhões por ano).

Também por tudo isto torna-se necessário diminuir o impacto dos hábitos humanos até ao nível do tratamento dos seus resíduos sólidos e líquidos (águas residuais).

Sabia que...

Um ser humano necessita anualmente de mil litros de água para a sua manutenção.

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1.

TIPOS DE ÁGUAS RESIDUAIS

Consoante a sua origem existem dois grandes tipos de águas residuais:

1.1 ÁGUAS RESIDUAIS DOMÉSTICAS As águas residuais domésticas resultam da actividade habitacional tendo duas componentes principais: Água de sabão – aquela que foi utilizada para os banhos, chuveiros, lavatórios e lavagem de roupa e chão, tendo também a designação de saponácea; Água negra – água e resíduos originários de sanitários e lava-loiças. No entanto, os resíduos líquidos de sanitas, em áreas não servidas por sistemas públicos de drenagem, são também designados por night soil, sendo armazenados e transportados separadamente da habitação.

Sabia que...

Uma torneira a pingar pode desperdiçar mais de 190 litros de água por dia.

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Habitualmente a água negra e a água de sabão, são misturadas e descarregadas para um sistema de drenagem único, sendo genericamente designadas por água residual doméstica ou simplesmente esgoto.

Dentro das águas residuais domésticas ainda se podem considerar: Águas residuais turísticas, com características sazonais, podem apresentar menor ou maior carga poluente conforme provêm de estabelecimentos hoteleiros isolados ou de complexos turísticos importantes; Águas residuais pluviais provenientes da precipitação atmosférica. A sua carga poluente em termos de sólidos suspensos pode ser muito superior à das águas residuais domésticas; As águas residuais urbanas resultam da mistura de águas residuais domésticas com águas residuais industriais e/ou pluviais.

1.2 ÁGUAS RESIDUAIS INDUSTRIAIS As águas residuais industriais são provenientes das descargas de diversos estabelecimentos. As suas características são função do tipo e processo de produção.

Casos particulares deste tipo são as águas residuais pecuárias (ou industriais biodegradáveis), resultantes das explorações de suinicultura, bovinicultura e aviários.

As águas residuais industriais ou efluentes industriais são os resíduos líquidos dos processos industriais (Agência Europeia do Ambiente, 1998).

Em alguns casos os efluentes industriais têm componentes semelhantes às águas residuais domésticas. Como acontece com os efluentes das indústrias alimentares, de refrigerantes e lavandarias, embora sejam, frequentemente, mais concentrados e produzidos em quantidades consideráveis.

Noutros casos os efluentes contêm materiais potencialmente tóxicos ou corrosivos, caso sejam descarregados sem tratamento para um meio hídrico ou colector como, por exemplo, os efluentes provenientes de indústrias químicas, refinarias, fábricas de gás de cidade, fábricas de galvanização e decapagem de metal e oficinas de pintura.

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Embora alguns resíduos industriais sejam semelhantes aos presentes em águas domésticas, como o sangue, os óleos e as gorduras, são extremamente poluentes devido às elevadas concentrações com que ocorrem em certos efluentes de indústrias tais como matadouros, lacticínios, produção de cerveja e destilarias (Agência Europeia do Ambiente).

Com excepção dos efluentes de grandes indústrias, como as refinarias de petróleo, aceita-se que a maioria dos efluentes industriais seja descarregada no sistema de colectores público e tratados posteriormente na estação de tratamento municipal, desde que a sua quantidade e qualidade sejam previamente controladas.

A Agência Europeia do Ambiente apresenta uma série de justificações para esta prática:

“… Muitos efluentes industriais necessitam de um sistema de tratamento semelhante ao utilizado em estações de tratamento municipal e, por vezes, o tratamento é mais efectivo para a mistura com água residual doméstica do que individualmente para o efluente industrial. …”

(AEA,1998)

“… Como é necessário tratar localmente os efluentes antes da descarga para um colector ou curso de água, é frequente a estação de tratamento não ter uma operação e manutenção adequadas uma vez que o tratamento não é considerado parte integrante do processo industrial. Como resultado, é necessário que a entidade reguladora fiscalize atentamente estas unidades. Assim, os recursos técnicos em estações de tratamento municipais poderão ser utilizados em condições que poderão não existir na instalação industrial. …”

(AEA,1998)

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“… Todas as estações de tratamento de efluentes industriais produzem lamas e poderão produzir materiais gradados. Estes resíduos poderão ser tratados localmente ou transportados para tratamento noutro local. Esta última solução poderá originar odores consideráveis e perturbação de tráfego e, dependendo da indústria, ser potencialmente perigosa. …”

(AEA,1998)

“… Em vários países, a descarga de efluentes industriais com ou sem tratamento é apenas permitida após avaliação cuidadosa já que os efluentes poderão conter substâncias que podem degradar a qualidade das lamas e comprometer a sua potencial aplicação na agricultura. …”

(AEA,1998)

“… Em alguns casos o tratamento de efluentes encarece o custo de produção industrial, resultando na redução de competitividade da indústria.

Isto reflecte-se na economia local, caso os custos impostos associados ao tratamento sejam mais elevados do que o essencial. Quanto maior a estação de tratamento, menor será o custo por metro cúbico de água residual tratada. A junção dos efluentes industriais às águas residuais domésticas deriva em custos mais baixos. …”

(AEA,1998)

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Antes de ser atribuída a uma indústria a licença de descarga dos seus efluentes num colector público será necessário comprovar que esses efluentes não contêm substâncias que, individualmente ou misturadas com outros efluentes, possam (AEA, 1998):

Causar inundações em consequência de falhas em estações elevatórias

Ter um efeito negativo nos colectores e processos de tratamento na estação municipal de tratamento de águas residuais.

Ser corrosivos para o material das infra-estruturas ou equipamentos em contacto com as águas residuais.

Ter um efeito prejudicial no uso e deposição final dos efluentes e produtos derivados das lamas

Obstruir, súbita ou gradualmente, os colectores, por exemplo, devido a quantidades excessivas de óleos e gorduras.

Conduzir ao aparecimento de substâncias tóxicas ou explosivas na atmosfera.

Também tem que se considerar que a temperatura dos efluentes não poderá ser demasiado alta nem baixa. A indústria também poderá ter necessidade de instalar uma estação para pré-tratamento dos seus efluentes de modo a que as suas características fiquem compatíveis com a descarga para os colectores públicos.

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1.2.1

RESTRIÇÃO

DA

DESCARGA

NO

COLECTOR

PÚBLICO No caso de uma indústria não cumprir os limites estabelecidos pelas autoridades para os caudais e qualidade dos efluentes terá, então, de desenvolver um sistema de tratamento local e posterior transporte dos efluentes tratados até uma linha de água (AEA, 1998).

No entanto, outros factores poderão influenciar a decisão de autorizar ou não uma indústria a descarregar os seus efluentes para colectores de águas residuais públicos (AEA, 1998), como sejam os factores económicos que influenciam a decisão da entidade gestora municipal em aderir à ampliação da sua capacidade de tratamento de efluentes.

No caso de ser necessário implantar capacidade adicional podem-se colocar as opções seguintes:



A indústria em causa paga directamente essa capacidade adicional, ou



Pode estabelecer cláusulas financeiras para garantir o pagamento em caso de

encerramento ou alteração das necessidades devido à redução nos processos de fabrico ou capacidade de produção.

PROPOSTA DE ACTIVIDADE Sugerimos que consulte o Decreto-Lei 236/99 (www.dre.pt) e faça uma breve caracterização das águas residuais domésticas e urbanas.

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2.

SELECÇÃO DO TIPO DE TRATAMENTO

Nos últimos anos tem-se verificado um aumento no interesse pelos tratamentos químicos de águas residuais, contudo dá-se maior ênfase às operações físicas e aos processos biológicos.

Em Portugal a utilização de tratamentos químicos é menor do que em outros países. De modo a proteger o meio aquático e a saúde pública, a legislação portuguesa estabelece diversas normas que nos permitem avaliar a qualidade da água através de um conjunto de parâmetros físicos, químicos e biológicos de referência.

Neste âmbito, são considerados os seguintes tipos de utilização da água:

Águas balneares

Águas para consumo humano

Águas de rega Águas para suporte da vida aquícola

Quando as características da água não satisfazem os padrões de qualidade estabelecidos é necessário efectuar o seu tratamento.

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As análises mais importantes constam dos quadros a seguir.

Quadro n.º 1 – Caracterização Física

Caracterização Física Determinação da temperatura

Indicador da facilidade de sedimentação.

Determinação da cor

Indicador da indústria.

Determinação da turvação

Comprova a presença de partículas coloidais não sedimentáveis e de sólidos suspensos.

Determinação de sabores e odores

Detecta existência de impurezas orgânicas.

Determinação dos sólidos totais

Critério mais simples de medição da carga poluente duma água residual. Este inclui os sólidos dissolvidos e os sólidos suspensos.

Quadro n.º 2 – Caracterização Química

Caracterização Química Determinação do pH

O pH duma água residual permite verificar se esta é ácida, neutra ou alcalina.

Determinação da alcalinidade

Determina o número de equivalentes de ácido forte para neutralizar a amostra até ao ponto de equivalência (exemplo: os principais elementos existentes na água são os carbonetos, bicarbonatos e os hidróxidos).

Determinação da condutividade

É uma medida da capacidade de uma solução aquosa para transportar uma corrente eléctrica.

Determinação de dureza

É um determinante da espuma com sabão que leva à formação de incrustações nos recipientes e nas condutas.

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Determinação do oxigénio dissolvido

Permite a determinação da quantidade de carga de poluentes orgânicos existentes na amostra. Geralmente o método utilizado é o Método de Winkler.

Determinação da C.B.O. (Carência Bioquímica de Oxigénio)

Permite quantificar o oxigénio necessário à oxidação da matéria orgânica decomponível por meio da acção bioquímica aeróbica. O método mais utilizado é também o Método de Winkler.

Determinação da C.Q.O. (Carência Química de Oxigénio)

Permite a determinação das substâncias orgânicas e inorgânicas susceptíveis de serem oxidadas por acção de agentes oxidantes fortes, em meio ácido pode ser convertida em CO2 e H2O.

Quadro n.º 3 – Caracterização Biológica

Caracterização Biológica Determinação dos coliformes

Indicador da quantidade de matéria orgânica.

Determinação dos Streptococcus Fecais Determinação dos Clostridiums Assim a selecção do tratamento assenta em três operações primordiais:



Identificação dos contaminantes das águas residuais;



Definição dos objectivos a atingir com o tratamento;



Definição dos parâmetros de controlo.

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3.

UTILIDADE DO TRATAMENTO DOS ESGOTOS

Os esgotos se não forem devidamente tratados poderão contaminar a água, os alimentos e o solo, serem transportados por insectos e provocar infecções, isto é, constituir riscos para a saúde pública.

Existem algumas doenças que podem ser transmitidas pela ausência de tratamento ou tratamento inadequado dos esgotos.

As epidemias de febre tifóide, cólera, hepatite infecciosa e desinterias são algumas responsáveis por elevados índices de mortalidade em países do terceiro mundo.

A preservação do ambiente é também um argumento para se proceder ao tratamento dos esgotos. A matéria orgânica proveniente dos efluentes pode ocasionar exaustão de oxigénio dissolvido nos cursos de água com consequente morte dos peixes e outros organismos aquáticos. O escurecimento de água também é um malefício a considerar bem como o aparecimento de maus odores.

A quantidade excessiva de nutrientes (nitratos e fosfatos) na água, resultante dos efluentes e da erosão

de

solos

fertilizados,

provoca

um

crescimento acelerado de vegetais microscópicos.

Estes quando morrem vão ser decompostos por bactérias que, para levarem a cabo esta acção, gastam o oxigénio que se encontra dissolvido na água. Uma vez que o oxigénio não é reposto

Eutrofização no Rio de Alenquer

imediatamente, os peixes e outros animais marinhos ficam à mercê da deficiência de oxigénio. A este fenómeno chama-se eutrofização.

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PROPOSTA DE ACTIVIDADE

Sugerimos que visite a Internet e pesquise informação relacionada com a eutrofização. Quais os seus impactos nas zonas onde ocorrer?

O esgoto doméstico, constituído de resíduos de solo, águas de lavagem e dejectos, tem cerca de 99% de água, cerca de 300 ppm (mg/l) de material em suspensão, sobretudo celulose, e 500 ppm de material volátil; o grosso da matéria orgânica é formado por ácidos gordos, carbohidratos e proteínas, nesta ordem. O mau cheiro normalmente associado, deriva da decomposição das proteínas sob condições anaeróbias (falta de oxigénio). Este tipo de efluente pode apresentar organismos patogénicos, devendo ser afastado das fontes de água potável.

Quadro n.º 4 – Exemplo de valores típicos para esgotos pré e pós-tratamento:

Parâmetro (mg/l)

Não Tratado

Tratado

CBO

100 - 250

5 - 15

CQO

200 - 700

15 - 75

Fósforo Total

6 - 10

0,2 - 0,6

Azoto

20 - 30

2-5

Sólidos em Suspensão

100 – 40

10 - 25

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No caso dos efluentes industriais a poluição tem várias origens e pode ser muitas vezes pior que os esgotos domésticos.

Quadro n.º 5 – Exemplo de valores de CBO/CQO nos efluentes industriais

Indústria

Principais Poluentes

CBO5

CQO

Matadouros

Sólidos em suspensão e Proteínas

2 600

4 150

Destilarias

Sólidos em Suspensão, Proteínas e Carbohidratos

7 000

10 000

Lavandarias

Sólidos em suspensão, Proteínas e Carbohidratos

1 600

2 700

Refinarias

Fenol, hidrocarbonetos e Compostos Sulfurosos

840

1 500

Amido

Sólidos em Suspensão, Carbohidratos e Proteínas

12 000

17 150

Os efluentes industriais podem estar contaminados por produtos tóxicos como formaldeídos, amónia e/ou cianetos, o que vai provocar danos aos organismos da água que os recebe.

O tratamento de águas residuais é um processo técnico-industrial que consiste numa série de tratamentos físicos, biológicos e químicos, configurados de forma a tecnicamente e economicamente obter a solução óptima, adaptada à condições do projecto.

Pode dizer-se que é o processo industrial mais difícil do mundo, contrariamente aos outros processos industriais. Neste processo a matéria-prima, o afluente, varia consideravelmente em quantidades e qualidade e o produto, o efluente tratado, por seu turno deve respeitar cada vez mais os requisitos de restrição em relação aos Impactos que causa no meio ambiente.

Há anos atrás, os efluentes produzidos eram apenas descarregados nos cursos de água onde se processava a depuração por vias naturais: um grande volume de água limpa e oxigenada diluía a pouca carga de esgotos e resíduos industriais.

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Os microorganismos existentes no curso de água encarregavam-se da degradação oxidativa deste alimento, retirando pouco oxigênio da água (O 2), sem interferir com a vida aquática.

Com o aumento da população e da actividade industrial, começou a ser gerado um maior volume de efluentes e esgotos, obrigando à construção de estações de tratamento desta água poluída.

De modo geral os tipos de tratamentos de um efluente são quatro. Porém a necessidade de os utilizar é dependente do tipo e processo de produção das águas a tratar.

Estas quatro fases de tratamento numa Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) são:

Tratamento preliminar

Tratamento Primário

Tratamento Secundário

Tratamento Terciário

Redução

Remoção Sólidos Grossos

TRATAMENTO PRELIMINAR

Redução 50% a 60% S.S.

Redução 30% S.S.

TRATAMENTO PRIMÁRIO

TRATAMENTO SECUNDÁRIO

fósforo azoto 95 % metais pesados vírus e bactérias

TRATAMENTO TERCIÁRIO

Águas “Limpas”

Lamas

Secagem das Lamas

Estabilização

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O tratamento terciário é fundamental no caso do meio receptor onde é efectuada a descarga de água residual tratada ser um meio sensível, ou seja, sujeito ao fenómeno referido anteriormente – a eutrofização. Neste caso é imperativa a remoção dos nutrientes da água residual.

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