zonas de decantaÇÃo. processo fÍsico quÍmico (densadeg)
TRANSCRIPT
ZONAS DE DECANTAÇÃO
PROCESSO FÍSICO QUÍMICO (DENSADEG)
FLOTADOR A AR DISSOLVIDO(DAF)
TIPOS DE COAGULANTES
• Sais inorgânicos (dosados em quantidades tais que excedem os limites de solubilidade dos respectivos hidróxidos).
• Polimeros inorgânicos, tais como silicatos ou sintéticos de caráter não iônico ou caráter iônico definido: amônico ou catiônico (polieletrólitos).
POLIELETRÓLITOS
• Dividem-se em coagulantes e floculantes• Podem ser naturais ou sintéticos• Quanto ao caráter iônico: catiônico,
aniônico e não iônico• Quanto ao peso molecular: baixo, médio e
alto• Quanto à forma de comercialização:
granulado, emulsão e liquido• Concentração da aplicação: 0,05 a 0,3%
CARÁTER IÔNICO
- Catiônico
- Aniônicos
- Não Iônicos
PESO MOLECULAR
- Baixo
- Médio
- Alto
FORMA DE COMERCIALIZAÇÃO
- Granulados
- Emulsão
- Líquidos
POLIELETRÓLITOS
ESTUDO DE CASO
GALVANOPLASTIASORIGEM
• Banhos concentrados exauridos (exauridos, desengraxantes, decapantes, fosfatizantes, passivadores,cromatizantes, eletrodeposição)
• Banhos menos concentrados, lavagens e manuseio de reativos.
ESTUDO DE CASOGALVANOPLASTIASCARACTERÍSTICAS
• GalvanizaçãoCromo tri e hexavalente, cianeto, ferro, zinco, cobre, níquel e estanho.
• FosfatizaçãoFosfato, ferro, zinco, cianeto, e cromo trivalente
• AnodizaçãoAlumínio, estanho, níquel e fluoreto
• Outros parâmetrosDQO, DBO, pH e óleos e graxos
ESTUDO DE CASO
GALVANOPLASTIASTIPOS DE EFLUENTES
• CrômicosBanho de cromo em geral, abrilhantadores e passivadores• CianídricosBanho de cobre, zinco,cadmio, prata, ouro, desengraxantes• Ácidos geraisSoluções decapantes e oxidantes• Alcalinos geraisDesengraxantes químicos e eletrolíticos• Quelatizados
ESTUDO DE CASO
GALVANOPLASTIASPRECIPTAÇÃO COM HIDRÓXIDOS
• As solubilidades mínimas ocorrem com diferentes pHs• Para mistura de íons o pH ideal pode não ser o de menor
solubilidade para alguns íons.• Cromo e zinco possuem comportamento anfótero em
decorrência da solubilização do precipitado• Complexantes, certos ânions e amônia podem dificultar
a função de hidróxidos metálicos• Reagentes usuais : Cal e Soda
FAIXAS DE pH DE PRECIPITAÇÃO DE METAIS
INSOLUBILIZAÇÃO E RESSOLUBILIZAÇÃO DO ZINCO
ESTUDO DE CASO
GALVANOPLASTIASPRECIPTAÇÃO COM SULFETOS (Na2S)
• Não muito utilizado em galvanoplastia• Bom para a precipitação de mercúrio• Necessidade de se controlar a dosagem de
Na2S para evitar o H2S• Forma precipitados muito finos
ESTUDO DE CASO GALVANOPLASTIA
CIANETOS
• Não metal inorgânico.• Hidrolisam como HCN• Associam-se a metais pesados• Entre pH superior a 6 não tem efeito
danoso• É oxidado a cianeto menos tóxico• É biodegradável
ESTUDO DE CASOGALVANOPLASTIAS
OXIDAÇÃO DO CIANETO
• Utiliza-se cloro livre ou hipoclorito de sódio ou de cálcio
• pH>10,5 para evitar o desprendimento de cloreto de cianogênio
• Cianeto é transformado em cianato e em CO2 e N2 por efeito de microorganismos
• Tempo de obtenção: 1hora (níquel exige mais)
ESTUDO DE CASO
GALVANOPLASTIASREDUÇÃO DE CROMO HEXAVALENTE
• Utiliza-se dióxido de enxofre, metabissulfito de sódio ou sulfato ferroso
• A reação se processa em pH <3
• “Set point” está entre 250-350 mV
ESTUDO DE CASO
GALVANOPLASTIASBASES PARA PROJETO
VAZÕES
• Descartes periódicos
• Descartes contínuos
ESTUDO DE CASO
GALVANOPLASTIASTIPOS DE TRATAMENTO
• Contínuo
• “Batch”
• Misto
TRATAMENTO FÍSICO QUÍMICO
TRATAMENTO BIOLÓGICO
CONCEITO DE SER VIVO
• Organismos autótrofos
Exigem para sua nutrição substâncias de estrutura muito simples, tais como CO2, água e sais minerais.
• Organismos heterótrofos
Exigem para sua nutrição, além destas, substâncias orgânicas até mesmo proteínas. São também capazes de transformar estes compostos.
“SEQUESTRO DE CARBONO”
OXIDAÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA
• FotossínteseCO2 + 6 H2O CH2O + O2 + 475 Kj/mol
A luz absorvida pela clorofila é convertida em energia química (fotossíntese).
• OxidaçãoCH2O+O2 CO2+H2O - 475 Kj/mol
LUZ
RESPIRAÇÃO CELULAR
RESPIRAÇÃO AERÓBIA
Os elétrons removidos da glicose se encaminham ao receptor final que é o oxigênio que depois de se combinar com os elétrons e o hidrogênio forma a água.
RESPIRAÇÃO ANAERÓBIA
O receptor dos elétrons não é o oxigênio e sim compostos nitrogenados (nitratos e nitritos), compostos de enxofre (sulfatos, sulfitos, dióxido de enxofre e enxofre elementar), dióxido de carbono, compostos de ferro, manganês, cobalto e até urânio.
RESPIRAÇÃO CELULAR• É o processo de conversão das ligações
químicas de moléculas ricas em energia que possam ser utilizados em processos vitais.
• 1ª fase: glicóliseC6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + energia
• 2ª fase: Oxidação piruvato (C3H4O3) através de dois processos:
a)Respiração aeróbiab)Respiração anaeróbia
NITROGÊNIO
Nitrogênio total
• Amoniacal + albuminóide + orgânico + nitrito + nitrato
Nitrogênio kjeldahl
• Orgânico + amoniacal
FÓSFORO
• Ortofosfatos:
(disponíveis para metabolização da MO)
( PO4 HPO4 H3PO4 H3PO4)
• Polifosfatos:
(só após a hidrólise)
[Na2(PO3)6]
3-3- -
TRATAMENTO BIOLÓGICO
Exemplo:
Calcular a carga orgânica, em termos de DQO e DBO, bem como a população equivalente de um despejo de um laticínio com vazão de 800m³/dia, DQO=4500mg/L e DBO = 2000mg/L.
a) Carga orgânicaDQO: CO=800m³/dia x 4500mg/L x 10 ³ = 360KgDQO/dia
DBO : CO=800m³/dia x 2000mg/L x 10 ³ = 160KgDBO/dia
-
-
TRATAMENTO BIOLÓGICO
b) População equivalente
160Kg DBO/dia
PE=> = 2963 hab. eq.
0,054Kg DBO/hab.dia
Private & Confidential 32Roberto dos Santos
POTENCIAL REDOXPOTENCIAL REDOX
Controle no Bioreator
- 400 mV + 300mV
Aeróbico
Anóxico
Anaeróbico
1. Formação de Metano2. Formação de H2S3. Formação de ácidos Orgânicos4. Hidrolise de poli-fosfatos5. Denitrificação6. Nitrificação7. Oxidação Aeróbica
12
3
4
5
6
7
Processo
Condição
TRATAMENTO BIOLÓGICOBASES PARA PROJETO
LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
• AeróbiasTaxa de aplicação superficial (KgDBO/ha.dia)
• AnaeróbiasTaxa de aplicação superficial (KgDBO/ha.dia)Taxa volumétrica(KgDBO/m³)Tempos de detenção(dias)
TRATAMENTO BIOLÓGICOBASES PARA PROJETO
LODOS ATIVADOS
• Tempos de detenção
• Relação alimento/microorganismo (SSV)
• Quantidade de biomassa (SSV)
• Concentração de SSV
• Quantidade de oxigênio
• Parâmetros obtidos dos ensaios de tratabilidade
• Necessidade de nutrientes
FLOCOS BIOLÓGICOS
FLOCOS BIOLÓGICOS
FLOCOS BIOLÓGICOS
FLOCOS BIOLÓGICOSPROTOZOÁRIOS
PROCESSO DE LODOS ATIVADOS
LODOS ATIVADOS MISTURA COMPLETA
DEEP SHAFT
VALO DE OXIDAÇÃO
REATOR SEQUENCIAL EM BATELADA
DECANTADOR SECUNDÁRIO
TIPO DE SISTEMA DE NITRIFICAÇÃO/DESNITRIFICAÇÃO
REATOR ANAERÓBIO DE FLUXO ASCENDENTE
TRATAMENTOS BIOLÓGICOSDIGESTÃO ANAERÓBICAMECANISMOS DA DIGESTÃO ANAERÓBICA
• Hidrólise
• Acidogênese
• Acetogênese
• Metanogênese
• Sulfetogênese
TRATAMENTOS BIOLÓGICOSDIGESTÃO ANAERÓBICAMECANISMOS DA DIGESTÃO ANAERÓBICA
Hidrólise
Enzimas excretados por bactérias fermentativas transformam materiais particulados complexos (Polímeros) em matérias dissolvidas mais simples (moléculas menores).
TRATAMENTOS BIOLÓGICOSDIGESTÃO ANAERÓBICAMECANISMOS DA DIGESTÃO ANAERÓBICA
Acidogênese
Os produtos solubilizados na fase anterior são metabolizados no interior das células de bactérias fermentativas e excretados em seguida. Incluem: ácidos graxos voláteis, álcoois, ácido lático, gás carbônico, hidrogênio, amônia, sulfeto de hidrogênio, além de novas células.
TRATAMENTOS BIOLÓGICOSDIGESTÃO ANAERÓBICAMECANISMOS DA DIGESTÃO ANAERÓBICA
Acetogênese
As bactérias acetogênicas são responsáveis pela oxidação dos produtos gerados na fase acidogênica produzindo substrato para as bactérias metanogênicas, os produtos gerados são: Hidrogênio, CO2 e o Acetato.
TRATAMENTOS BIOLÓGICOSDIGESTÃO ANAERÓBICAMECANISMOS DA DIGESTÃO ANAERÓBICA
Metanogênese
As bactérias metanogênicas são responsáveis pela etapa final do processo de degradação anaeróbica produzindo metano e CO2, utilizam para tanto de ácido acético, hidrogênio/CO2, ácido fórmico, metanol, metilaminas e monóxido de carbono.
TRATAMENTOS BIOLÓGICOSDIGESTÃO ANAERÓBICAMECANISMOS DA DIGESTÃO ANAERÓBICA
Sulfetogênese
Sulfato, sulfito e outros compostos sulfurados são reduzidos a sulfeto através de sulfobactérias (bactérias redutoras de sulfato), utilizam uma ampla base de substratos.
TRATAMENTO BIOLÓGICOBASES PARA PROJETO
TRATAMENTOS ANAERÓBICOS
• Concentração de biomassa (SSV)
• Taxa de carregamento ( KgDBO/m³ dia)
• Velocidade ascensional (m/h)
• Tempo de detenção da zona de decantação (h)
• Alcalinidade (NaOH/dia)
• Necessidade de nutrientes
TRATAMENTO BIOLÓGICO E PRÉ E/OU PÓS TRATAMENTOS
COMPLEMENTARES
BIODEGRADAÇÃO DE RECALCITANTES
Adsorção
Processo utilizado desde tempos remotos: Uso de um sólido para reter substâncias contidas dentre de líquidos ou gases.
Adsorção:
Acumulação ou aumento da concentração desta substância sobre uma superfície de um outro composto. Pode ocorrer separação preferencial de uma substancia contida numa fase líquida ou gasosa – Ex. Cu em cachaça.
O material concentrado é o adsorbato A fase que adsorve é o adsorvente
Absorção Adsorção:
Absorção -> o material transferido de uma fase para a outra (exemplo um líquido) interpenetra a segunda fase para formar uma “solução”.
O que é Adsorção?O que é Adsorção?
Roberto dos Santos
Adsorbato
Adsorção Dessorção
O que é Adsorção?O que é Adsorção?
Principalmente causada por
forças de van der Waals e forças eletrostáticas
as moléculas do adsorbato
átomos que compõem a superfície do adsorvente
Características de tais adsorventes:
Tamanho dos poros, Área superficial e polaridade
Adsorção FísicaAdsorção Física
Sólidos não porosos, baixa área superfícial Sólidos porosos
Superficie alta de contato
Catalisadores
Sitios ativos em suuportes porosos
Presença dos PorosPresença dos Poros
Sólido não poroso Baixa área superficial Baxio volume específico de poros
Sólido poroso Alta área superficial Alto volume específico de poros
Poros em materiaisPoros em materiais
F. Rouquerol, J. Rouquerol, K. S. W. Sing, Adsorption by Powders and Porous Solids, Academic Press, 1-25, 1999
Dead end (open)
ClosedInter-connected (open)
Passing (open)
Open pores are accessible whereas closed pores are inaccessible pores. Open pores can be inter-connected, passing or dead end.
Poros abertos x Poros fechadosPoros abertos x Poros fechados
F. Rouquerol, J. Rouquerol, K. S. W. Sing, Adsorption by Powders and Porous Solids, Academic Press, 1-25, 1999
Roberto dos Santos
Área SuperficialÁrea Superficial
Baseado na determinação da quantidade de um gás inerte, requerido para formar uma camada mono molecular sobre a superfície do catalisador a uma temperatura constante.
Área superficial do catalisador
Área a ser ocupada por cada molécula de gás em condições determinadas. =
Método de adsorção gasosa:
Propriedades Texturais
Roberto dos Santos
CARVÃO ATIVADOCARVÃO ATIVADO
• Carvão ativado normalmente é 100 vezes mais poroso que o carvão normal.
Limpeza na ativação
Roberto dos Santos
Usos do CarvãoUsos do Carvão Os usos mais comuns para o carvão ativado:
◦ a adsorção de gases (na forma de filtros) e no tratamento de águas, onde o carvão se destaca por adsorver, em seus poros, impurezas de diferentes origens;
◦ diversos ramos da indústria química, alimentícia e farmacêutica;◦ no tratamento de medicamentos, açucares, e águas potáveis;◦ no tratamento de efluentes e gases resultantes de processos
industriais.◦ Considerado um dos mais eficientes tratamentos em caso de
intoxicações.◦ O carvão ativo atua adsorvendo a substância tóxica, assim diminuindo
a quantidade disponível para absorção pelo sistema digestivo.◦ Efeitos colaterais mínimos.
ZEÓLITOS
• Minerais de estrutura porosa capaz de reter seletivamente moléculas por um processo de exclusão baseado no tamanho destas.
• São naturais ou artificiais. São alumínios silicatos hidratados que possuem uma estrutura aberta capaz de acomodar uma grande variedade de cátions como o cálcio, sódio, potássio e magnésio fracamente ligados à estrutura molecular.
MEMBRANAS
MEMBRANASTIPOS
• Microfiltração 0,1 – 3 micra
• Ultrafiltração 0,025 – 0,1 micra
• Nanofiltração 0,01 micra
• Osmose reversa 0,001 micra
MEMBRANASVELOCIDADE DE PERMEAÇÃO
• DEFINIDO COMO O VOLUME DA SOLUÇÃO POR UNIDADE DE ÁREA POR UNIDADE DE TEMPO
MEMBRANASSELETIVIDADE
R= COEFICIENTE DE RETENÇÃO
Cp
R = 1-
Cf
Cf= concentração do soluto na alimentação
Cp= concentração do soluto no permeado
MEMBRANASTIPOS E DENSIDADE DE
EMPACOTAMENTO
• Planar (100-400m²/m³)
• Tubular (<300 m²/m³)
• Fibras ocas ( 30000 m²/m³)
• Espiral (300 – 1000 m²/m³)
REATORES DE MEMBRANAS
Private & Confidential 73Roberto dos Santos
Pressão Transmembrana - TMPTamanho dos Poros
Processo de separaçãopor membrana
Osmose Reversa
Ultrafiltração
Microfiltração
Taranto típico
Sais Carbon Bk. Pigmentos Tintas Cabelo humano
Pirogenicos areia
IonsMetal.
Vitamina B12
DNA, Virus Bacteria
Fumaça de cigarro Carvão em pó
Polén cel.sanguepoeiraColóidesAçucar
FarinhaAtomos
Tipo de Partícula Ions Macro Moleculas
Micro particulas
μm(Log Scale) 0.001 0.01 0.1 1.0 10 100 1000
Nanofiltração
Moléculas Macro Particulas
FILTRAÇÃO POR MEMBRANASFILTRAÇÃO POR MEMBRANAS
Energia de Bombeamento
X
Névoa
Private & Confidential 74Roberto dos Santos
MBR é um sistema que considera: Separação fina de sólidos + Lodo ativado + Filtração por membranas = um único conjunto
Remoção de Areia Primário
Adensamento
Tanque de Aeração
DesinfecçãoSecundário Polimento
Desague Tratamento
BIOREATORES - MBRBIOREATORES - MBR
O QUE É REATOR BIOLÓGICO DE MEMBRANAS MBR?