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Tratamento de efluentes – David Charles Meissner – Tipos de Tratamentos Primários – Parte 1

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Tratamento de efluentes – David Charles Meissner – Tipos de Tratamentos Primários – Parte 1

Introdução

16/03/2016 – Neste trabalho pretende-se apresentar algumas ideias para que o leitor possa obter um melhor entendimento sobre os diversos tipos e processos de tratamentos primários de efluentes brutos.

A parte 1 tratará os seguintes assuntos:

  1. Algumas definições e conceitos básicos;
  2. Gradeamento: Como são os equipamentos e por quê são necessários.
  3. Clarificadores e Decantadores Primários: Tipos e funcionamento;

A parte 2 tratará os seguintes assuntos:

  1. Alguns problemas com clarificadores primários;
  2. Equalização: Opções e tabela com aspectos positivos e negativos – quando e porque as lagoas de emergências são necessárias;
  3. Alguns problemas que podem ser causados pela equalização inadequada do efluente bruto.

1. Algumas definições e conceitos básicos

Em que consiste um processo de tratamento primário de efluentes? Um processo de tratamento primário de efluentes consiste em um conjunto de procedimentos com a finalidade básica de adequar o efluente bruto, de tal forma que a quantidade de poluentes restantes dentro do efluente poderá ser removida ao seu máximo, por um processo secundário biológico. Aqui é importante observar que alguns estudiosos separam o tratamento inicial de efluentes industriais em duas partes, ou seja, uma de pré-tratamento e uma de tratamento primário. Neste trabalho, e em particular em relação ao tratamento de efluentes nas indústrias de papel e celulose, o autor entende que essa separação não é necessária. Portanto, apresenta-se no presente trabalho os dois processos de tratamento de forma conjunta.

Nas indústrias de papel e celulose, o tratamento primário normalmente ocorre por meio de cinco processos unitários, como listados a seguir: 1) – Gradeamento, 2) – Equalização, 3) – Remoção de sólidos sedimentáveis, 4) – Ajuste do pH e 5) – Ajuste e resfriamento da temperatura do efluente. É importante lembrar que os itens 4 e 5 já foram tratados detalhadamente em trabalhos anteriores do autor, publicados neste blog. Também vale realçar que a remoção de sólidos dos efluentes vindo das máquinas de papel pode ser efetivada por processos e equipamentos do tipo de flotação, e não sedimentação. Todavia, estes equipamentos são frequentemente integrados aos próprios processos da fabricação de papel, portanto, esses aspectos não serão tratados neste trabalho. Em relação aos processos de números 1), 2) e 3) os leitores poderão encontrar mais detalhes em outras referências.

1.1. Gradeamento: consiste em um processo de remoção de sólidos grosseiros por grades e telas. O equipamento de gradeamento pode ser operado da forma manual ou de

forma automática. A finalidade deste processo é de proteger os equipamentos como bombas e linhas de efluentes, impedindo que os mesmos quebrem ou entupam.

1.1.1. Peneiramento: consiste em um processo de remoção de sólidos menores, onde os efluentes já passaram pelo processo de gradeamento. Nas indústrias de celulose modernas, onde existem fases de tratamento primário adicionais, o processo de peneiramento normalmente não é utilizado e, portanto, não será detalhado neste trabalho.

1.1.2. Desarenadores: São equipamentos utilizados na remoção de sólidos sedimentáveis pesados (areia), onde os efluentes já passaram pelo processo de gradeamento. Nas indústrias de celulose onde existem fases de tratamento primário adicionais, o processo de remoção de areia, normalmente acontece junto com a remoção de outros tipos de sólidos (fibras, por exemplo) nos clarificadores primários. O processo de desarenamento normalmente não é utilizado na sua forma individualizada nas indústrias de celulose modernas, e, portanto, não será detalhado neste trabalho.

1.1.3. Caixa de gordura: Este é um equipamento utilizado na remoção de óleos e gorduras que ficam na superfície do efluente bruto. Nas indústrias de celulose onde existem fases de tratamento primário adicionais, o processo de remoção de gordura normalmente acontece junto com a remoção dos outros tipos de sólidos (fibras, por exemplo) nos clarificadores primários, e que são removidos como uma escuma da superfície do efluente nos clarificadores primários. O processo de remoção de óleos e gorduras na sua forma individualizada normalmente não é utilizado nas indústrias de celulose modernas, e, portanto, não será detalhado neste trabalho.

1.2. Equalização: consiste em um processo onde se mistura e se equaliza as varrições nos diversos fluxos de efluente bruto que entram na estação de tratamento. O processo de equalização poderá ocorrer por uma simples passagem dos efluentes em uma lagoa ou em um tanque, que tem um tempo de retenção suficiente para gerar um efluente bruto homogêneo em sua saída. O tanque ou lagoa poderão ou não, ter misturadores mecânicos instalados. A finalidade deste processo é de gerar um efluente bruto com um mínimo de variação na sua qualidade e quantidade e que poderá ser tratado em um processo secundário biológico.

1.3. Remoção de sólidos sedimentáveis: Neste processo utiliza-se de decantadores que são unidades dimensionadas para que o efluente tenha uma baixa velocidade, possibilitando assim, a sedimentação de algumas partículas. O processo de remoção de sólidos sedimentáveis é um processo muito importante no tratamento primário nas indústrias de celulose modernas, e, portanto, será detalhado neste trabalho.

1.4. Ajuste do pH: consiste em um processo onde se ajusta e se equaliza as varrições no pH nos diversos fluxos que compõe o efluente bruto que entra em uma estação de tratamento. O processo normalmente é efetivado pela adição de um ácido forte (por exemplo, ácido sulfúrico) ou um álcali forte, (por exemplo, soda cáustica ou leite de cal) em um tanque de mistura com agitação mecânica. A finalidade deste processo é gerar um efluente bruto com um mínimo de variação em seu pH e com um valor entre 6 e 7. Isso permite que o efluente bruto possa ser tratado em um processo secundário biológico.

1.5. Ajuste e resfriamento da temperatura do Efluente: consiste em um processo onde se ajusta e se equaliza as varrições na temperatura do efluente bruto. A razão mais óbvia

da utilização deste processo refere-se ao fato de que a vida e crescimento das bactérias e outros tipos de vida, no tratamento secundário são sensíveis às variações de temperatura. Normalmente, para esse processo são utilizados equipamentos como torres de resfriamento que reduzem a temperatura excessiva do efluente bruto a uma faixa mais adequada, que permite manter a vida biológica, ou seja, entre 35ºC e 37ºC.

2. Gradeamento: Como os equipamentos são utilizados e por quê.

O efluente bruto que chega a uma ETE bombeado, em tese, não precisaria passar por um processo de gradeamento, pois, já deveria ter passado por um processo de remoção de sólidos grosseiros. Todavia, é normal incluir uma proteção geral e adicional, para que as grandes bombas subsequentes que são utilizadas, não sofram entupimentos e agressões por sólidos grosseiros. Também, nem todos os sólidos que chegam ao ETE junto com o efluente bruto são do tipo sedimentáveis, e que, portanto seriam removidas no processo de clarificação primário. Além disso, nas ETEs mais modernas, frequentemente, uma parte de efluentes com sólidos / fibra passa pelo clarificador primário.

Em geral, existem dois tipos de equipamento para fazer a operação de gradeamento. Eles podem ser construídos da forma a operar automaticamente ou manualmente. As grades que operam automaticamente exigem um maior investimento, e maior manutenção se comparadas com as grades manuais, porém, elas exigem menor mão de obra para sua limpeza diária. As grades que necessitam uma limpeza manual são mais simples e de um custo menor. Nas indústrias de celulose modernas e outras grandes estações de tratamento de efluentes, frequentemente utiliza-se uma grade automática instalada ao lado de uma grade manual. Este tipo de instalação, otimiza os custos e manutenção, sem a necessidade de parar o efluente na entrada.

Além da simples operação de gradeamento, pode-se juntar uma peneira ao equipamento. Esta peneira aumentaria ainda mais a remoção de sólidos grosseiros, antes do envio do efluente para o clarificador.

Fotos:

tratamento primário - fig 1

3. Clarificadores e Decantadores Primários: Tipos e funcionamento;

Algumas referências técnicas significantes:

Essas duas referências apresentadas acima, apesar de estarem escritas em inglês, são muito didáticas e apresentam todas as fórmulas, equações, cálculos e desenhos para entender como funcionam os clarificadores. Referências adicionais em português também podem ser encontradas na internet.

É importante lembrar que os clarificadores primários podem ter um formato retangular ou circular. Para os projetos mais recentes e maiores, como a respeito das indústrias de celulose e papel, o normal é de se utilizar clarificadores primários com um formato circular.

A inserção de um ou mais clarificadores primários em uma estação de tratamento pode ser visualizada no seguinte diagrama:

tratamento primário - fig 2

Resumindo algumas experiências práticas do autor, seguem certos fatores e aspectos importantes relacionados ao projeto, instalação e operação de um clarificador primário de efluente bruto:

  • Seu dimensionamento: quanto maior o clarificador melhor será a sua eficiência e segurança, mas o seu custo de instalação também será maior;
  • O número de equipamentos: um grande clarificador deve ter um menor custo, do que a instalação de dois clarificadores menores. Dois ou três clarificadores, entretanto, oferecem mais flexibilidade e maior segurança operacional.
  • Uso de polímero: O ideal, é que o dimensionamento do clarificador seja adequado de tal forma, que não seja necessário a aplicação de produtos químicos auxiliares para se obter eficiência na remoção de sólidos. Porém, nota-se que é interessante a instalação de equipamentos que permitem a dosagem destes produtos e seu uso eventual em condições de sobrecarga de vazão ou de sólidos na entrada do clarificador;
  • Segurança quanto às sobrecargas de sólidas e elétricas: Normalmente nos clarificadores maiores e modernos, existem instalados sensores de torque, que permitem que os operadores percebam se as quantidades de sólidos no fundo dos clarificadores estão se acumulando além das condições operacionais normais. Também, existem equipamentos disponíveis que podem medir a altura da manta de sólidos no fundo dos clarificadores. Operacionalmente, toda precaução é necessária para evitar o travamento das pontes removedoras de sólidos dos clarificadores, pois se ocorrer o travamento, o trabalho de manutenção e limpeza se torna mais dispendioso e difícil;
  • Tipo da Tração da ponte removedora: Este processo poderá ser efetivado por motores laterais no tanque ou por uma ação mais centralizada no tanque. O projeto em detalhes depende do projetista e do fabricante;
  • A remoção dos sólidos: A remoção poderá ser por retirada do fundo do clarificador (normalmente esse processo é utilizado nos clarificadores maiores instalados recentemente) ou por bomba ou sifão do fundo por cima do lateral do tanque;
  • Vertedores e a construção civil: É importante observar que a construção dos tanques deverá ser executada de tal forma que não exista um desnivelamento ao longo do tempo do fundo e do topo dos tanques onde o efluente clarificado verte para o coletor. Em caso contrário, poderá ocorrer um fluxo preferencial e uma redução significativa na eficiência do clarificador.

tratamento primário - fig 3CONCLUSÕES

Nesta parte 1 foram tratados assuntos referentes:

  1. Algumas definições e conceitos básicos;
  2. Gradeamento: Como são os equipamentos e por quê são necessários.
  3. Clarificadores e Decantadores Primários: Tipos e funcionamento;

A parte 2 tratará os seguintes assuntos:

  1. Alguns problemas com clarificadores primários
  2. Equalização: Opções e tabela com aspectos positivos e negativos – quando e porque as lagoas de emergências são necessárias;
  3. Alguns problemas que podem ser causados pela equalização inadequada do efluente bruto.
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Sobre o Autor
David Meissner - Trat. Efluentes
David Meissner - Trat. Efluentes
É dono da empresa DCMEvergreen Environmental Consulting Services. É formado em Química na Michigan State University, East Lansing, (Mi USA) e Mestrado em Química Orgânica pelo ITA-CTA, São José dos Campos (SP Brasil).
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