curso: tratamento de efluentes industriais
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CURSO: TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS. ENG.º JOSÉ EDUARDO W. DE A. CAVALCANTI. PRODUÇÃO INSUSTENTÁVEL (PRODUÇÃO + SUJA). Água de uso Intensivo. Energia nem sempre “Limpa”. Produtos Químicos e Insumos Insustentáveis. Matérias Primas Inapropriadas. +. Produto Final. +. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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CURSO:TRATAMENTO DE EFLUENTES
INDUSTRIAIS
ENG.º JOSÉ EDUARDO W. DE A. CAVALCANTI.
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Produto Final
Produtos Químicos e Insumos Insustentáveis
Matérias PrimasInapropriadas
Resíduos, Emissões,Resíduos Tóxicos e muito energéticos
Mercado
PRODUÇÃO INSUSTENTÁVEL
(PRODUÇÃO + SUJA)
Tratamentos
Meio Ambiente
+ +
Inservíveis
Água de uso Intensivo
Energia nem sempre “Limpa”
Processo Industrial
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Produto Final
Reagentes e Insumos “Benignos”
Matérias PrimasApropriadas
Resíduos, Emissões e Efluentes menos tóxicos e menos energéticos
Mercado
PRODUÇÃO SUSTENTÁVEL
(PRODUÇÃO + LIMPA)
Reúso
Pós-Consumo
(Logística Reversa)
+
Inservíveis
Água Otimizada Energia Limpa
Tratamento
+
Processo Industrial
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EFLUENTES LÍQUIDOSPOR QUE TRATÁ-LOS?
“Enforcement”
•Legislação•Opinião pública•Competitividade•Carência de água•Sustentabilidade
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LEGISLAÇÃO AMBIENTAL
Antecedentes
• Ordenações do Reino
• Código de águas
• Usinas de açúcar
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LEGISLAÇÃO AMBIENTAL
• Antecedentes
• Década de 60
• Década de 70
• Década de 80
• Década de 90
• Anos 2000
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LEGISLAÇÃO AMBIENTAL
Década de 60
• Estado de Guanabara
• Consórcio intermunicipal ABC
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LEGISLAÇÃO AMBIENTAL
Década de 70
• Legislação autoritária• Criação da SEMA• Planasa• Conferência de Estocolmo
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LEGISLAÇÃO AMBIENTAL
Década de 80
• Constituição federal• Criação do CONAMA• Política nacional do meio ambiente• Disciplina a ação civil pública• Licenciamento ambiental
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LEGISLAÇÃO AMBIENTAL
Década de 90
• Criação da lei de crimes ambientais
• Rio 92
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LEGISLAÇÃO AMBIENTAL
Anos 2000
• Convenção de Estocolmo
• Mudanças climáticas
• CONAMA357/05
• CONAMA 430/11
• Lei sobre resíduos sólidos
• Rio +20
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LEGISLAÇÃO AMBIENTALRIO GRANDE DO SUL
NT SSMA 01/89 DE 16/03/89
• Estabelece critérios e padrões de emissão de efluentes líquidos
• Inclui dentre os padrões de lançamento:
Dureza O&G (mineral, vegetal e animal), DQO e SS
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LEGISLAÇÃO AMBIENTALRIO GRANDE DO SUL
NT SSMA 01/89 DE 16/03/89
• DQO, DBO e SS tem padrões de lançamento definidos em função da vazão para fontes poluídas existentes e a serem implantadas
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LEGISLAÇÃO AMBIENTALRIO GRANDE DO SUL
RESOLUÇÃO CONSEMA 128/2006
• Dispõe sobre a fixação de padrões de emissão de efluentes líquidos.
• Estabelece limites de lançamento para DQO, DBO e SS em função da vazão de lançamento.
• Ponto de lançamento deverá estar a montante do ponto de captação.
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GRAU DE TRATAMENTO
• Padrões de qualidade
• Padrões de lançamento
• Padrões de reuso
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GRAU DE TRATAMENTO
Padrões de lançamento
• Concentração
• Associado à matéria prima ou produção
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UNIDADES DE MEDIDAS
Turbidez NTU
Cor mgPt/L
pH 0-14
Sólidos Sedimentáveis mL/L
Outros Parâmetros g/L ou mg/L
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UNIDADES DE MEDIDAS
Transformações
1 kg/m³ = 1 g/L = 1 mg/mL
1 g/m³ = 1 mg/L
1 kg = 1000g ou 10³g
1 g = 1000 mg ou 103 mg
1 L = 1000 mL ou 103 mL
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CONCENTRAÇÕES DE SOLUÇÕES
- É dada usualmente em termos de massa por volume.
M V
C =
Pode ser expressa em g/L, mg/L ou kg/m3
-Exemplo: Qual a concentração da solução em que se dissolvem 20 mg de sulfato de alumínio em 1 L de água?
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CONCENTRAÇÕES DE SOLUÇÕES
- É dada usualmente em termos de massa por volume.
M V
C =
Pode ser expressa em g/L, mg/L ou kg/m3
-Exemplo: Qual a concentração da solução em que se dissolvem 20 mg de sulfato de alumínio em 1 L de água?-SOLUÇÃO: 20 mg
C=1 L
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CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
• Temperatura
• Oxigênio dissolvido
• Sólidos
• Alcalinidade
• Dureza
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CARACTERÍSTICAS FÍSICASTEMPERATURA
●ONDE INFLUI?
- Reações químicas- Solubilidade do oxigênio - ▲reações ▼solubilidade- Atividades bacterianas
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CARACTERÍSTICAS FÍSICASOXIGÊNIO DISSOLVIDO
●DEPENDE DA:
- Temperatura- Altitude- Salinidade
A 20 º e ao nível do mar é igual a 9,07 mg/L
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CARACTERÍSTICAS FÍSICASSÓLIDOS TOTAIS
MINERAIS(FIXOS)(SSF)(RNFF)
SÓLIDOS TOTAIS (ST)RESÍDUOS TOTAIS (RT)
SÓLIDOS EM SUSPENSÃO (SST)RESÍDUOS NÃO FILTRÁVEIS (RNF)(INCLUEM SÓLIDOS SEDIMENTÁVEIS)
SÓLIDOS DISSOLVIDOS (SDT)RESÍDUOS FILTRÁVEIS (RF)(INCLUEM SÓLIDOS COLOIDAIS)
ORGÂNICOS(VOLÁTEIS)(SSV)(RNFV)
ORGÂNICOS(VOLÁTEIS)(SDV)(RFV)
MINERAIS(FIXOS)(SDF)(RFF)
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SÓLIDOS EM SUSPENSÃO (SEDIMENTOS, FLUTUANTES E DISPERSOS
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ANÁLISE DE SÓLIDOS
FILTRAÇÃO
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ANÁLISE DE SÓLIDOS
SECAGEM
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ANÁLISE DE SÓLIDOS
BALANÇA
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ANÁLISE DE SÓLIDOS
MUFLA
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ANÁLISE DE SÓLIDOS
BALANÇA
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CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
• AlcalinidadeCapacidade de um sistema aquoso em
neutralizar uma solução ácidaResultado da presença de hidróxidos,
carbonatos e bicarbonatos
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CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
• DurezaSomatória dos cátions multivalentes
principalmente cálcio e magnésio.Dureza carbonatada (dureza temporária)Dureza não carbonatada (dureza permanente)
![Page 34: CURSO: TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081417/56815839550346895dc59622/html5/thumbnails/34.jpg)
DUREZA
- Somatória dos cátions multivalentes da água
DT= Ca2++ Mg2++ Mn2++ Sr2++ Al3++ Fe2++ Fe3+
É dada em mg/L de CaCO3 ou mEq/L de CaCO3
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DUREZA
- Menor que 50 mg/L de CaCO3: água mole
- Entre 50 e 150 mg/L de CaCO3: água com dureza moderada
- Entre 150 e 300 mg/L de CaCO3: água dura
- Maior que 300 mg/L de CaCO3: água muito dura
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CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS
• Matéria orgânicaCarboidratosProteínasÓleos e graxas
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CARACTERÍSTICAS QUÍMICASMATÉRIA ORGÂNICA
CARBOIDRATOS
• Largamente distribuído na natureza• Inclui açúcares, amido, celulose e fibra de madeira• Contém CHO• C6 ou múltiplo H e O• Açúcar solúvel; amido insolúvel• Açúcar tende a se decompor• Amido + estáveis = açúcar por ação de MC ou H+ diluídos• Celulose é resistente, decompõe-se no solo.
![Page 38: CURSO: TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081417/56815839550346895dc59622/html5/thumbnails/38.jpg)
CARACTERÍSTICAS QUÍMICASMATÉRIA ORGÂNICA
PROTEÍNAS• Principal constituinte do organismo animal• 75%SS + 40%SD – derivado reino vegetal + animal + sintético
• C, H, O, N + P, Fe, S• Proteínas (40 a 60%) Carboidratos (25 a 50%) Gorduras Óleos (10%)• Uréia
• A quantidade varia desde pequenas porcentagens como tomates, até grandes como carnes e feijão
• Proteínas são complexas e instáveis, sujeitas a muitas formas de decomposição
• Algumas são solúveis e outras insolúveis• PM 20.000 a 20 x 106
• Proteína tem C, O e H e principalmente N (16%)• Uréia e proteína são fontes de N• Causam mal cheiro
![Page 39: CURSO: TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081417/56815839550346895dc59622/html5/thumbnails/39.jpg)
CARACTERÍSTICAS QUÍMICASMATÉRIA ORGÂNICA
ÓLEOS & GRAXAS
• Incluem: óleos, graxas, gorduras, ceras e outros.• Gorduras e óleos são compostos (ésteres) de álcool ou glicerol
(glicerina) com ácidos graxos. Ácidos atacam decompondo-os nestas substâncias.
• Óleos são os glicerídeos de ácidos graxos em estado líquido à temperatura ambiente.
• Óleo total = Óleo livre + Óleo emulsionado + Óleo solúvel• Composto de C, H, O em várias proporções.
![Page 40: CURSO: TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081417/56815839550346895dc59622/html5/thumbnails/40.jpg)
CARACTERÍSTICAS QUÍMICASTOC- CARBONO ORGÂNICO TOTAL
CONCEITO :
MEDE TODO O CARBONO ORGÂNICO EXPRESSO COMO CARBONO
![Page 41: CURSO: TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081417/56815839550346895dc59622/html5/thumbnails/41.jpg)
CARACTERÍSTICAS QUÍMICASDQO – DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO
- Mede a quantidade de oxigênio necessária para oxidar a matéria orgânica (biodegradável ou não) e inorgânica.
![Page 42: CURSO: TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081417/56815839550346895dc59622/html5/thumbnails/42.jpg)
CARACTERÍSTICAS QUÍMICASDQO – DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO
• Caso de um despejo contendo 100mg/L de lactose e 10mg/L de fenol:As reações são as seguintes: CH2O + 1O2 CO2 + H2O C6H6O + 7O2 6CO2 + 3H2O
Cálculo estimativo da DQO:
• DQO = x 100 = 107mg/L (lactose)
• DQO = x 10 = 23,8mg/L (fenol)
• DQO TOTAL = 107mg/L + 23,8mg/L = 130,8mg/L
EXEMPLO DE CÁLCULO EMPÍRICO DE DQO
1 x 32
307 x 32
94
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CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS
DBO5 – DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO
CONCEITO :
QUANTIDADE ESTIMADA DE OXIGÊNIO NECESSÁRIA PARA ESTABILIZAR A MATÉRIA ORGÂNICA BIODEGRADAVÉL.
OUDIFERENÇA DO OXIGÊNIO DISSOLVIDO MEDIDO NO 1º E NO 5º DIA
DBO5 = OD1 (mg/L) – OD5 (mg/L)
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CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICASDBO – DEMANDA BIOQUÍMICA DE
OXIGÊNIO
EXEMPLO: Lançamento de 1 litro de um despejo com DBO = 300 mg/L
DBO = 300 mg/ LO.D da água de rio limpa = 3 mg/ L
Necessidade de água para satisfazer a demanda: 300 3
=~ 100 litros de água do rio
![Page 45: CURSO: TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081417/56815839550346895dc59622/html5/thumbnails/45.jpg)
CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICASDBO – DEMANDA BIOQUÍMICA DE
OXIGÊNIO
VARIAVEIS QUE ESTÃO SUJEITAS AS ANÁLISES DE DBO:
• TEMPO DE INCUBAÇÃO• NITRIFICAÇÃO• ACLIMATIZAÇÃO DA SEMENTE• TOXICIDADE
![Page 46: CURSO: TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081417/56815839550346895dc59622/html5/thumbnails/46.jpg)
CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS
DBO – DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGÊNIOToxicidade
• A DBO AUMENTA COM A DILUIÇÃO DA AMOSTRA.
![Page 47: CURSO: TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081417/56815839550346895dc59622/html5/thumbnails/47.jpg)
CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS
• Poluentes Prioritários
• POPs (Poluentes Orgânicos Persistentes)
• Compostos Orgânicos Endócrinos (EDCA)
![Page 48: CURSO: TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081417/56815839550346895dc59622/html5/thumbnails/48.jpg)
POLUENTES PRIORITÁRIOS
São 129 poluentes prioritários selecionados com base em carcinogenicidade, mutagenicidade, teratogenicidade e toxicidade aguda
![Page 49: CURSO: TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081417/56815839550346895dc59622/html5/thumbnails/49.jpg)
POLUENTES ORGÂNICOS PERSISTENTES (POPs)
POPs são substâncias resistentes à degradação por possuírem propriedades tóxicas. Bioacumulam-se sendo transportados tanto pela água como pelo ar, bem como pelas espécies migratórias que se acumulam em ecossistemas aquático e terrestres
![Page 50: CURSO: TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081417/56815839550346895dc59622/html5/thumbnails/50.jpg)
COMPOSTOS ORGÂNICOS ENDOCRINOS (EDCA)
São produtos orgânicos (naturais e sintéticos) e produtos inorgânicos persistentes.
Elevam os níveis de Vittelogenina (Bio indicador da feminilidade em peixes nos pontos a jusante das descargas em corpo receptor.
São hormônios esteróides comumente encontrados em esgotos sanitários tais como esterona e 17 ß Estradiol (Hormônios Naturais) e 17 £ ETHINYLESTRADIOL (Hormónio sintético, principal constituinte da pílula anticoncepcional)
![Page 51: CURSO: TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081417/56815839550346895dc59622/html5/thumbnails/51.jpg)
AMOSTRAGEM
• Planejamento
• Coleta e preservação
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MEDIDORES DE VAZÃO
• VertedoresRetangularTriangular
• CalhasParshall
• Conduto livre• Medições indiretas
![Page 53: CURSO: TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081417/56815839550346895dc59622/html5/thumbnails/53.jpg)
MEDIDORES DE VAZÃOVertedor Triangular
Q= KH
K = Função do ângulo de abertura do vertedor
A = 90°
Q = 1380 H (l/s)
2,5
2,5
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MÉTODOS DE TRATAMENTO
• Tratamentos físicos
• Tratamento químicos
• Tratamento biológicos
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MÉTODOS DE TRATAMENTO
Tratamentos físicos
• Separação de fases
• Transição de fases
• Transferências de fases
• Separação molecular
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MÉTODOS DE TRATAMENTOTratamentos físicos
• Gradeamento/peneiramento• Sedimentação• Separação por gravidade diferencial• Flotação• Filtração• Aeração• “Stripping”• Adsorção• Eletrodiálise• Eletrodeionização
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MÉTODOS DE TRATAMENTO
Tratamentos químicos
• Acerto de pH
• Precipitação química
• Óxido redução
• Troca iônica / Leito misto
• Processos oxidativos avançados
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MÉTODOS DE TRATAMENTO
Tratamentos biológicosProcessos aeróbios
• Lodos ativados
• Lagoas aeradas
• Lagoas de estabilização
• Filtros biológicos
• Contadores biológicos rotativos
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MÉTODOS DE TRATAMENTO
Tratamentos biológicos
Processos anaeróbios
• Reatores anaeróbios
• Lagoas anaeróbias
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EQUALIZAÇÃO
• Fluxo total
• Fluxo extravasor
![Page 61: CURSO: TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081417/56815839550346895dc59622/html5/thumbnails/61.jpg)
Equalização do Fluxo Total de Vazão
Equalização do Fluxo Extravazado (“Overflow”)
TIPOS DE EQUALIZAÇÃO
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HIDRÓGRAFO
![Page 63: CURSO: TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081417/56815839550346895dc59622/html5/thumbnails/63.jpg)
TRATAMENTOS POR MÉTODOS FÍSICOS
• Separação de sólidos grosseiros
• Separação de óleo livre (API e PPI)
• Decantação
• Filtração
• Flotação de ar dissolvido (DAF)
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GRADES MECANIZADAS
![Page 65: CURSO: TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081417/56815839550346895dc59622/html5/thumbnails/65.jpg)
PENEIRA ESTÁTICA
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PENEIRA ROTATIVA
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PROCESSOS DE CLARIFICAÇÃO
Para que o processo de clarificação se realize são necessárias quatro fases seqüenciais:
- Neutralização,
- Coagulação,
- Floculação,
- Sedimentação / Flotação
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PROCESSOS DE CLARIFICAÇÃO NEUTRALIZAÇÃO
A neutralização consiste na eliminação das cargas eletrostáticas superficiais responsáveis pela repulsão entre as partículas carregadas eletricamente devido à adsorção de íons, principalmente hidroxilas, presentes na água.
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PROCESSOS DE CLARIFICAÇÃO
COAGULAÇÃO
A coagulação é o processo de aglomeração de partículas em suspensão finamente divididas ou em estado coloidal, pela adição de um coagulante adequado. O mecanismo da coagulação consiste na formação de partículas floculantes (flocos) em um líquido pela ação de um coagulante químico que, em solução, fornece carga iônica oposta à das partículas coloidais.
![Page 71: CURSO: TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081417/56815839550346895dc59622/html5/thumbnails/71.jpg)
COAGULAÇÃOFases
- Formação das espécies hidrolisadas do sal quando disperso na água;
- Desestabilização das partículas coloidais e suspensas dispersas na água;
- Agregação destas partículas para a formação de floco.
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DECANTAÇÃO
Segundo FITCH, há quatro tipos de sedimentação dependendo das concentrações das partículas e sua tendência a se agregar:
• Suspensão diluída de partículas (CLASSE1)
• Suspensão diluída de partículas com alguma tendência em se agregar (CLASSE2)
• Atração de forças interparticulares (sedimentação em zona)
• Contato entre as partículas (compactação)
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ZONAS DE DECANTAÇÃO