Tratamento Terciário e a Desinfecção em Efluentes

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Nem sempre contemplado em todos os sistemas, mas importante etapa complementar, o tratamento terciário dos efluentes visa reduzir ainda mais os orgânicos, nutrientes, turbidez, os metais e os patógenos. O foco é o “polimento” desse despejo.

Quer entender como tudo isso funciona? Então vamos la!

A maioria dos processos terciários envolve algum tipo de tratamento físico-químico, como coagulação, filtração, adsorção com carvão ativado, osmose reversa e desinfecção.

Esses tratamentos terciários podem incluir diversas etapas que vão depender do tipo de poluição do efluente e do grau de depuração que se deseja obter.

Além disso, os diferentes processos que podem ser aplicados nos tratamentos terciários podem ser classificados como:

Tecnologias de transferência de fase: o poluente é simplesmente passado para outro estado de agregação, isto é, passa da fase aquosa para outra fase, que pode ser veiculada para a atmosfera ou ser transformada em resíduo sólido.

Esse último ocorre, por exemplo, com o método de adsorção por carvão ativado que abordaremos nesse artigo.

Tecnologias destrutivas: o poluente realmente é transformado, ou seja, deixa de existir como tal.

Isso é conseguido pela oxidação da matéria orgânica que leva a espécies químicas cada vez mais oxidadas até que ocorra a sua completa mineralização, como por exemplo a ozonização.

Aqui, abordaremos as principais tecnologias aplicadas ao tratamento terciário dos efluentes com objetivo de desinfecção, ou seja, remoção de microrganismos patogênicos.

Os microrganismos patogênicos a serem removidos incluem coliformes fecais, estreptococos, salmonela e vírus entéricos.

As principais técnicas utilizadas para a desinfecção são:

Química

Física

Radiação

Desinfectantes químicos incluem cloro, ozônio e peróxido de hidrogênio.

Os fatores que influenciam o desempenho dos desinfetantes químicos são: o tempo de contato, a eficiência da mistura, o tipo e a concentração de produtos químicos usados, o resíduo gerado, o pH e a concentração de substâncias interferentes que podem reduzir a eficácia do desinfetante.

Os principais métodos físicos dependem da remoção eficiente de sólidos, a tecnologia de membrana é a mais utilizada, e o método de radiação ultravioleta (UV) e lagoas de maturação também são utilizadas.

Cloração

O cloro é amplamente utilizado no tratamento de água para abastecimento público também com a finalidade de desinfecção.

É um forte agente oxidante e reage com qualquer matéria orgânica presente na água.

O cloro (cloro gasoso ou hipoclorito de sódio) é adicionado na água para duas ações principais, que são:

Destruir ou anular a atividade de micro-organismos patogênicos, algas e bactérias;

Agir como oxidante de compostos orgânicos e inorgânicos presentes na água.

Como resultado das grandes concentrações de matéria orgânica nos efluentes, dosagens mais elevadas obviamente são necessárias (se comparada ao uso do cloro para desinfecção no tratamento de água potável).

O cloro pode ser aplicado em várias formas, como cloro gasoso, hipoclorito de sódio ou dióxido de cloro.

Em contato com a água, o cloro elementar é hidrolisado e ionizado em ácido hipocloroso (HOCI) e íon hipoclorito (OCI).

HOCI é de longe o desinfetante mais potente, assim, quanto mais baixo o pH, mais eficaz é o processo.

O cloro na forma de ácido hipocloroso combina-se com a amônia ou com o íon amônio presentes nos efluentes, formando cloraminas ou cloro combinado.

NH4+ + HOCl ↔ H2O + H+ +NH2Cl (monocloramina)

NH2Cl + HOCl ↔ H2O + NHCl2 (dicloramina)

NHCl2 + HOCl ↔ H2O + NCl3 (tricloreto de nitrogênio)

A concentração de cada uma destas formas de cloro combinado depende principalmente do pH do meio.

Monocloraminas predominam em pH > 8,5;

Monocloraminas e diclorominas coexistem em proporções variadas na faixa de pH 4,5 a 8,5. À medida que o pH se reduz, aumenta a concentração de dicloraminas;

Em pH (4,5 virtualmente toda cloramina se encontra na forma de tricloreto de nitrogênio).

Monocloramina e dicloramina são espécies dominantes e são desinfetantes menos potentes do que o ácido hipocloroso, taxas de dosagem variando de 2 a 15 mg Cl2 /L, dependendo claro da quantidade de DBO (matéria orgânica remanecente) e tempos de contato de 20-30 minutos.

Já é sabido que a cloração em efluentes gera subprodutos, compostos tóxicos, incluindo os trihalometanos (THMs) e cloraminas.

A decloração é possível, mas faz-se necessário avaliar os custos associados.

Ozonização

O ozônio (O3) é usado porque atua como um potente agente oxidante, além de ser facilmente absorvido pela água, não deixando nenhum resíduo.

É gerado no local de aplicação passando ar seco ou oxigênio através de um campo elétrico de alta tensão, assim o consumo de energia é expressivo.

O gás é borbulhado através da água a ser tratada, o ozônio reage com a matéria orgânica e a desinfecção é normalmente obtida em 5 minutos em doses de 5 a 50 mg 03/L, dependendo da quantidade de matéria orgânica remanescente.

As vantagens da desinfecção com ozônio incluem:

eliminação de odores;
a oxidação de compostos orgânicos residuais;
ozônio pode ser gerado a partir do ar, tornando seu suprimento dependente apenas de uma fonte deenergia.

As desvantagens de usar ozônio como desinfetante incluem:

o alto custo de produção;

e o potencial para causar poluição do ar localizada.

Ultravioleta

Nesse tipo de processo de desinfecção, a energia ultravioleta é absorvida pelos diferentes componentes orgânico-moleculares essenciais ao funcionamento normal das células.

A luz UV é produzida por uma lâmpada especial de mercúrio.

A eficácia da radiação ultravioleta depende dos objetos recebidos pelo micro-organismos e isso depende de:

a intensidade da radiação (o comprimento de onda mais eficaz é 254 nm);
o tempo de contato;
a qualidade do efluente tratado (particularmente no que diz respeito à turbidez).

Lâmpadas são propensas a interferências de constituintes químicos dos efluentes, como ferro e sais de dureza.

Limpeza periódica das lâmpadas é necessário.

Lagoas de Maturação

São escavações com profundidades inferiores a 1,0 m, permitindo elevados tempos de detenção dos esgotos e o decaimento dos coliformes devido à incidência da radiação ultravioleta da luz solar.

Os efluentes das lagoas facultativas são mais clarificados e assim ocorre boa penetração de luz.

A baixa concentração de matéria orgânica biodegradável contribui para o decaimento por metabolismo endógeno.

Promove boa nitrificação dos esgotos e pequeno aumento na remoção de DBO.

Obtêm-se normalmente eficiências na remoção de coliformes fecais superiores a 99,99%.

Um tempo de detenção típico é de 7 dias para a obtenção das eficiências mencionadas.

As lagoas de maturação possibilitam um polimento no efluente de qualquer sistema de tratamento de efluentes.

O principal objetivo é o de remoção de patogênicos.

É uma alternativa mais econômica que a cloração.

Membranas

A tecnologia de membrana é uma técnica emergente para a remoção de bactérias e vírus.

O tamanho dos poros da membrana determina os tamanhos das partículas que serão removidas e também influenciarão os custos de capital e operacionais.

Tipos de membranas e aplicação

Tipo de membrana	Tamanho (µm)	Remoção
Microfiltração	0,1 – 1	Bactéria e alguns vírus
Ultrafiltração	0,001 – 0,1	Bactérias e vírus
Osmose reversa	< 0,001	Bactérias, vírus e íons inorgânicos