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COMPANHIA DE SANEAMENTO DE MINAS GERAIS

DIRETRIZES PARA ELABORAÇÃO DE ESTUDOS E PROJETOS DPG/SPEG/ DVEA/DVGA/DVPJ

 VOLUME XI – DESODORIZAÇÃO DE ETEs E UNIDADES DE SES

Março/2015

Arquivo: Volume XI – Desodorização de ETEs e Unidades de SES.docx

COMPANHIA DE SANEAMENTO DE MINAS GERAIS

DIRETRIZES PARA ELABORAÇÃO DE PROJETOS CONTRATO: 4600043571

RESUMO: Neste volume estão destacadas as diretrizes técnicas para elaboração de Projetos de Desodorização das unidades nos Sistemas de Esgotamento Sanitário, abrangendo os principais procedimentos e critérios técnicos. São abordados inicialmente os aspectos relacionados à legislação e normas pertinentes ao controle de odores, além das ações mitigatórias a serem adotadas nos projetos de estações de tratamento de esgoto para controle de emissões de substâncias odoríficas. A seguir, são dispostos os procedimentos a serem adotados na identificação das fontes de emissão para levantamento de dados, caracterização e medição dos gases, para na sequência, estabelecer os critérios de seleção da tecnologia a ser empregada no controle das emissões. Finalmente, são apresentados apresentados os critérios para dimensionamento dos sistemas sistemas de confinamento, confinamento, coleta, transporte e tratamento dos gases, contemplando a seleção de materiais para confecção dos sistemas, incluindo a indicação de métodos de monitoramento e controle dos sistemas de tratamento de substâncias odoríficas, em estações de tratamento de esgotos.

REV

DATA

TIPO

DESCRIÇÃO

POR

VERIFICADO

AUTORIZADO

APROVADO

EMISSÕES TIPOS

A - PARA APROVAÇÃO B – REVISÃO

C - ORIGINAL D - CÓPIA

PROJETISTA:

ENGENHO NOVE ENGENHARIA AMBIENTAL LTDA. Rua Alaska, nº 805 - Bairro Jardim Canadá CEP: 34.000-000–Nova Lima – MG Tel: (31) 3254-6900 EQUIPE TÉCNICA: Engenho 9 e Copasa

Engº Artur Tôrres Filho Engº Paulo Roberto de Souza Engº Francisco Curzio Laguardia Engº Lucas Almeida Castro

VOLUME:

Engº Analista Master Carlos Alberto Leite Soares Engº Rodrigo Varella Bastos Engª Juliana Freire Carvalho Bossi Engº Welington Luis Vilela Engª Milva Galdina Engª Neire Borges Malheiro Engº Daltro Alexandre Rodrigues Eng ª Marta Moura Magalhães

VOLUME XI – DESODORIZAÇÃO DE ETEs E UNIDADES DE SES

REFERÊNCIA:

Março/2015 Arquivo: Volume XI – Desodorização de ETEs e Unidades de SES.docx

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DIRETRIZES PARA ELABORAÇÃO DE PROJETOS CONTRATO: 4600043571

RESUMO: Neste volume estão destacadas as diretrizes técnicas para elaboração de Projetos de Desodorização das unidades nos Sistemas de Esgotamento Sanitário, abrangendo os principais procedimentos e critérios técnicos. São abordados inicialmente os aspectos relacionados à legislação e normas pertinentes ao controle de odores, além das ações mitigatórias a serem adotadas nos projetos de estações de tratamento de esgoto para controle de emissões de substâncias odoríficas. A seguir, são dispostos os procedimentos a serem adotados na identificação das fontes de emissão para levantamento de dados, caracterização e medição dos gases, para na sequência, estabelecer os critérios de seleção da tecnologia a ser empregada no controle das emissões. Finalmente, são apresentados apresentados os critérios para dimensionamento dos sistemas sistemas de confinamento, confinamento, coleta, transporte e tratamento dos gases, contemplando a seleção de materiais para confecção dos sistemas, incluindo a indicação de métodos de monitoramento e controle dos sistemas de tratamento de substâncias odoríficas, em estações de tratamento de esgotos.

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VERIFICADO

AUTORIZADO

APROVADO

EMISSÕES TIPOS

A - PARA APROVAÇÃO B – REVISÃO

C - ORIGINAL D - CÓPIA

PROJETISTA:

ENGENHO NOVE ENGENHARIA AMBIENTAL LTDA. Rua Alaska, nº 805 - Bairro Jardim Canadá CEP: 34.000-000–Nova Lima – MG Tel: (31) 3254-6900 EQUIPE TÉCNICA: Engenho 9 e Copasa

Engº Artur Tôrres Filho Engº Paulo Roberto de Souza Engº Francisco Curzio Laguardia Engº Lucas Almeida Castro

VOLUME:

Engº Analista Master Carlos Alberto Leite Soares Engº Rodrigo Varella Bastos Engª Juliana Freire Carvalho Bossi Engº Welington Luis Vilela Engª Milva Galdina Engª Neire Borges Malheiro Engº Daltro Alexandre Rodrigues Eng ª Marta Moura Magalhães

VOLUME XI – DESODORIZAÇÃO DE ETEs E UNIDADES DE SES

REFERÊNCIA:

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VOLUME XI – DESODORIZAÇÃO DE ETEs E UNIDADES DE SES

SUMÁRIO O conjunto de “Diretrizes para Elaboração de Estudos e Projetos” desenvolvido pela DPG / SPEG está composto por 11 (onze) volumes, distribuídos conforme especificado abaixo:

VOLUME I – DIRETRIZES GERAIS VOLUME II – UTILIZAÇÃO DE PROJETOS PADRÕES LEVANTAMENTOS TOPOGRÁFICOS VOLUME III – LEVANTAMENTOS LEVANTAMENTOS E PROJETOS GEOTÉCNICOS VOLUME IV – LEVANTAMENTOS

VOLUME V – PROJETO BÁSICO TOMO I – SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA - SAA TOMO II – SISTEMAS DE ESGOTOS SANITÁRIOS - SES VOLUME VI – PROJETO ELÉTRICO VOLUME VII – PROJETO ESTRUTURAL VOLUME VIII – ORÇAMENTO LICENCIAMENTO AMBIENTAL VOLUME IX – LICENCIAMENTO

VOLUME X – OCUPAÇÃO DE FAIXA DE DOMÍNIO VOLUME XI – DESODORIZAÇÃO DE ETES E UNIDADES DE SES

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VOLUME XI – DESODORIZAÇÃO DE ETEs E UNIDADES DE SES

 ÍNDICE 1

APRESENTAÇÃO .................................................................................................................................................................6

2

INTRODUÇÃO ......................................................................................................................................................................7

3

LEGISLAÇÃO E NORMAS PERTINENTES ....................................................................................................................8

4

CONSIDERAÇÕES GERAIS ............................................................................................................................................. 10

5

AÇÕES MITIGATÓRIAS...................... ........................................... ...................... ...................... ...................... ................ 13

5.1 ADEQUAÇÃO DOS PROJETOS DAS ETES ÀS MEDIDAS MITIGATÓRIAS DE CONTROLE DE ODORES .......................................................................................................................... 13 5.2 CONFINAMENTO DOS PONTOS POTENCIAIS DE EMISSÕES ........................................................ 13 5.3 PRÁTICAS DE CONTROLE OPERACIONAL ................................................................ ........................ 14 5.3.1  Redução do tempo de exposição dos resíduos sólidos .......................................................................... 14 5.3.2  Inspeções periódicas nos sistemas de confinamento e transporte de gases odoríficos........................ 14 5.3.3 Treinamento de equipe de operadores  .................................................................................................. 14 5.3.4 Outras ações .......................................................................................................................................... 14 5.4 REDUÇÃO DA TURBULÊNCIA NAS ETAPAS DE TRANSFERÊNCIA ENTRE AS UNIDADES DA ETE ........................................................................................................................ ............. 15 6

CONCEPÇÃO DO PROJETO DO SISTEMA DE DESODORIZAÇÃO .......................... ...................... ...................... .16

6.1 LEVANTAMENTO DE DADOS ................................................................................................................. 16 6.1.1 Fontes características de emissão de odores em ETEs  ..................................................................... ... 17  6.1.2 Caracterização / Medição dos Gases  .................................................................................................... 17  6.2 CRITÉRIOS PARA SELEÇÃO DA TECNOLOGIA ........................................................ ........................ 19 6.3 SISTEMA DE CONFINAMENTO DAS ÁREAS ....................................................................................... 19 6.4 SISTEMA DE EXAUSTÃO E TRANSPORTE DO AR ODORÍFICO .................................................... 20 6.4.1 Vazão de ventilação ........................................................... .................................................................. .. 21 6.4.2  Diâmetros e velocidades nos dutos de transporte dos gases.............................................................. ... 22 6.4.3  Requisitos de energia para transporte dos gases nos dutos .............................................................. ... 22 6.4.4 Critérios para seleção e dimensionamento do ventilador do sistema de exaustão .............................. 24 6.4.5  Extração dos gases odorantes na corrente líquida: sistema "air stripping" ....................................... 27  6.5 SISTEMAS DE TRATAMENTO........................................................ ......................................................... 29 6.5.1. Tratamento físico-químico de gases odorantes por absorção .................................................................. 29 6.5.1.1 6.5.1.2 6.5.1.3 6.5.1.4

 Princípios do tratamento de gases por meio de absorção ............................................................ .. 29  Principais equipamentos para absorção de gases ............................................................. ............. 30 Seleção do líquido de absorção de lavadores de gases .................................................................. 31 Critérios para seleção e dimensionamento do tratamento por absorção ....................................... 32 6.5.2 Tratamento físico-químico de gases através de ad sorção .................................................................... 33 6.5.2.1  Princípios do processo de adsorção ............................................................ ................................... 34 6.5.2.2 Critérios para seleção e dimensionamento de sistema de adsorção............................................... 34 6.5.3 Tratamento biológico de gases odorantes .......................................................... ................................... 35 6.5.3.1  Biodegradabilidade ..................................................................................... ................................... 36  6.5.3.2 Tipos de reatores biológicos para tratamento d e gases .............................................................. ... 37  6.5.3.3 Critérios para seleção e dimensionamento do tratamento biológico .................... ......................... 37  6.5.3.4 Suporte bacteriano ................................................................. ......................................................... 39 6.5.3.5  Nutrientes.......................................................... ................................................................. ............. 39 6.5.4 Tratamento de gases por oxidação térmica  ....................................................................................... ... 39 6.5.4.1 Critérios para seleção e dimensionamento do tratamento por oxidação térmica .......................... 41

6.6 PRINCIPAIS FÓRMULAS APLICADAS ............................................................... ................................... 43 6.7 SELEÇÃO DE MATERIAIS ............................................................... ......................................................... 45 6.7.1.  Aço-carbono .......................................................................................................................................... 46  6.7.2  Aço inoxidável  ....................................................................................................................................... 46  6.7.3  Alumínio ................................................................................................................................................ 47  6.7.4  Materiais poliméricos e elastoméricos ............................................................... ................................... 47  6.7.5 Concreto / Alvenaria ............................................................................................................................. 48 6.7.6   Madeira......................................................... ................................................................. ........................ 48 6.7.7   Principais aplicações sugeridas para os diversos materiais ............................................................... .. 48 6.8 SELEÇÃO DE EQUIPAMENTOS ................................................................ .............................................. 49 7

MONITORAMENTO E CONTROLE DAS EMISSÕES PARA ATMOSFERA ........................................... ................ 52

7.1 MANUAL ....................................................................................................................................................... 52 7.1.1  Metodologia ............................................................. ................................................................. ............. 52 Volume XI - Desodorizacao de ETEs e Unidades de SES.docx

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VOLUME XI – DESODORIZAÇÃO DE ETEs E UNIDADES DE SES

7.1.2  Equipamentos .......................................................... ................................................................. ............. 52 7.2 AUTOMÁTICO ............................................................... ................................................................. ............. 52 7.2.1  Metodologia ............................................................. ................................................................. ............. 53 7.2.2  Equipamentos .......................................................... ................................................................. ............. 53 8

SEGURANÇA OCUPACIONAL E CONSERVAÇÃO DO PATRIMÔNIO ........................................... ...................... .54

8.1 SEGURANÇA OCUPACIONAL ........................................................ ......................................................... 54 8.1.1  Limites de H 2 S admitidos pela legislação ............................................................................................. 54 8.1.2  Ambientes confinados ........................................................................................................................... 54 8.2 CONSERVAÇÃO DO PATRIMÔNIO ....................................................................................................... 55 8.3 PRINCIPAIS NORMAS E LEGISLAÇÃO PERTINENTES ................................................................... 55 9

PLANO DE CONTINGÊNCIA .......................................................................................................................................... 56

9.1 9.2 9.3 9.4 9.5

INTEGRANTES DO PLANO DE CONTINGÊNCIA ............................................................................... 56 RESPONSABILIDADES E ATRIBUIÇÕES DOS INTEGRANTES....................................................... 56 ÁREAS DO ENTORNO ............................................................ .................................................................. .. 57 MONITORAMENTO DAS EMISSÕES ..................................................................................................... 57 REGISTRO DE DADOS DE MONITORAMENTO, ADOÇÃO DE VALORES E AÇÕES RESPOSTA .................................................................................................................................................... 57 9.6 CAPACITAÇÃO E TREINAMENTO DOS INTEGRANTES DO PLANO ........................................... 57 10

FORMA DE APRESENTAÇÃO DO PROJETO DE DESODORIZAÇÃO A SER DESENVOLVIDO ......................58

10.1 DOCUMENTOS DO PROJETO COMPLETO DE DESODORIZAÇÃO .............................................. 58 10.2 RECOMENDAÇÕES DE PROJETOS ....................................................................................................... 58 11

CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................................................................................... 60

12

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................... ........................................... ...................... .................... 61

13

ANEXOS ............................................................................................................................................................................... 65

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APRESENTAÇÃO

A implantação de Estações de Tratamento de Esgotos (ETE) composta pelas operações unitárias e processos de tratamento empregados em suas diversas unidades, em muito contribui para a melhoria das condições de saúde da população e do meio ambiente. Entretanto, a relação entre essas unidades e a população a ser beneficiada nem sempre é harmônica. A dificuldade de relacionamento é normalmente provocada pelos incômodos que uma ETE e os processos inerentes à decomposição biológica dos contaminantes podem vir a ocasionar em áreas residenciais, devido a geração de odores desagradáveis. Assim, torna-se necessária a identificação dos principais compostos químicos causadores desses odores presentes nos esgotos, bem como a definição das operações unitárias e processos de tratamento de odores, para proporcionar a execução de projetos de controle das emissões odoríficas, além de procedimentos a serem adotados para minimização dessas emissões. Alguns sistemas de controle de odores encontram-se implantados e em operação em diversas ETEs da COPASA, com utilização de diferentes tecnologias. Torna-se imprescindível o desenvolvimento de diretrizes que possam nortear os projetistas quanto à seleção das diversas tecnologias disponíveis para aplicação nos projetos de controle de odores em ETEs, conforme o diagnóstico dos locais identificados como potencias pontos de emissão de substâncias odoríficas. O presente documento consiste das diretrizes a serem observadas no desenvolvimento dos estudos e projetos de ETEs da COPASA e de outras unidades dos sistemas de esgotamento sanitário, visando minimizar ou eliminar os odores decorrentes, em atendimento à legislação pertinente vigente no país. Ressalta-se que esse documento deve ser atualizado constantemente em decorrência de novas tecnologias, de alterações de normas, de sugestões de melhorias pertinentes dos usuários ou de quaisquer partes interessadas. Contribuições para essa finalidade sempre serão bem-vindas por meio do sistema de atendimento “Fale-Conosco” ou de outras formas oficiais disponíveis na COPASA.

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INTRODUÇÃO

Estações de Tratamento de Esgotos - ETEs podem apresentar problemas de geração de odores causando incômodos para sua vizinhança. O monitoramento e controle dos gases odoríficos tornam-se imprescindíveis em tais situações. O gás sulfeto de hidrogênio pode ser considerado o principal composto causador de odores em ETEs, em especial nas estações que utilizam sistemas anaeróbios para o tratamento de efluentes. Para melhor conhecimento e entendimento das rotas de geração de sulfeto de hidrogênio ao longo dos processos de tratamento empregados, torna-se necessário discorrer sobre os mecanismos de geração desse composto por processos biológicos anóxicos e seus potenciais pontos de emissão para a atmosfera numa estação de tratamento de efluentes, bem como acerca dos processos empregados para sua eliminação. Um dos principais problemas associados ao tratamento anaeróbio de águas residuárias ricas em sulfato é a produção de sulfeto de hidrogênio. Os esgotos domésticos podem conter concentrações de sulfato (SO 42-) variando de 20 a 50 mg/L, que em condições anaeróbias é reduzido a sulfeto de hidrogênio (H 2S). O sulfeto de hidrogênio é um composto tóxico, incolor, reativo, identificado comumente pelo odor característico de ovo podre. Na medida em que é formado pela redução do sulfato, o sulfeto de hidrogênio permanece dissolvido em meio líquido até atingir o limite de saturação, com o restante sendo emitido para a atmosfera. O processo se inicia nas redes de coleta e transporte dos despejos até a unidade de tratamento, motivo pelo qual o primeiro foco potencial de geração a ser contemplado no projeto é o ingresso dos efluentes na ETE. Nos locais de maior turbulência, como nos locais onde os efluentes são submetidos a queda livre, o H 2S dissolvido tende a desprender-se do meio líquido com maior taxa de emissão para a atmosfera. É importante o monitoramento dos sulfetos no meio líquido e gasoso, bem como o entendimento da dinâmica de geração e emissão de sulfetos para o controle dos possíveis pontos de emissão de odores agressivos. Desse modo, estratégias de gerenciamento e controle de odores para mitigação dos impactos negativos provocados pelo H 2S no ambiente podem ser tomadas, de forma a não comprometer a difusão da tecnologia anaeróbia de tratamento de esgotos e garantir a manutenção da qualidade de vida das populações circunvizinhas às ETEs.

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LEGISLAÇÃO E NORMAS PERTINENTES

Apesar da importância do gerenciamento dos gases em estações de tratamento de esgotos, a questão ainda é incipiente no Brasil, tanto no meio acadêmico quanto em relação aos aspectos legais, quando comparado a países como Alemanha, França, Holanda e Estados Unidos. Na esfera legal, os esforços se convergem principalmente para o controle da emissão de gases odorantes. •

Resolução CONAMA n° 382/2006 – Estabelece os limites máximos de emissão de poluentes atmosféricos para fontes fixas

Em nível federal, a Resolução determina que “em função das características locais da área de influência da fonte poluidora sobre a qualidade do ar, o órgão ambiental licenciador poderá estabelecer limites de emissão mais restritivos, inclusive considerando o incômodo causado pelo odor além dos limites do empreendimento”. No âmbito estadual, alguns órgãos apresentam padrões de qualidade do ar para determinadas substâncias com concentrações limites, cujos valores coincidem com os seus limites olfativos. •

Resolução SEMA n° 054/2006 - PR

Define critérios para o Controle da Qualidade do Ar como um dos instrumentos básicos da gestão ambiental para proteção da saúde e bem estar da população e melhoria da qualidade de vida. A Resolução determina que “as atividades geradoras de substâncias odoríferas, com uma taxa de emissão acima de 5.000.000 UO/h (unidades de odor por hora), deverão promover a instalação de equipamento, previamente analisado pelo Instituto Ambiental do Paraná, visando à captação e remoção do odor, com eficiência mínima de 85%”. •

ABNT NBR 12209:2011 - Elaboração de projetos hidráulico-sanitários de estações de tratamento de esgotos sanitários

A última revisão dessa norma indica textualmente que entre as atividades de elaboração de projetos hidráulicos e sanitários de ETEs está a “avaliação de emissão de odores, ruídos e aerossóis que possam causar incômodo à vizinhança e indicação de ações mitigatórias”. •

NR-15 Portaria 3214/78 do MTE - Atividades e Operações Insalubres

Esta norma indica que os riscos operacionais da exposição do H 2S em uma atmosfera que apresenta pouca ventilação ou confinamento e concentrações de gás sulfídrico superior a 8ppm (ou 12 mg/m3), tem grau de insalubridade classificado como máximo. Volume XI - Desodorizacao de ETEs e Unidades de SES.docx

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•

ASHRAE - American Society of Heating Refrigerating and Air Conditioning Engineers

O critério a ser adotado nos projetos para a proteção dos trabalhadores nos locais confinados e/ou com pouca ventilação deverá ser a instalação de sistemas de ventilação exaustores, com 8 a 12 trocas/horas.

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CONSIDERAÇÕES GERAIS

As instalações de uma Estação de Tratamento de Esgotos podem gerar odores em função dos processos adotados e das condições operacionais e hidráulicas utilizadas, desagradando à vizinhança, o que justifica a necessidade de implementação da gestão de suas emissões, seja na adoção de medidas de prevenção na sua produção, ou na adoção de tratamento eficaz. Diversos problemas são atribuídos à presença de sulfetos em águas residuárias, principais causadores de odores em sistemas de esgotos, tais como a corrosão de estruturas de concreto, tubulações, bombas, tanques, dentre outros componentes, o aumento da demanda química de oxigênio dissolvido nos corpos receptores (DQO) e a emanação de odores ofensivos. O limite de percepção do H 2S pelo ser humano é extremamente baixo, e em concentrações elevadas o gás inibe a ação do sistema olfativo, neutralizando um fator que deveria servir de alarme em uma situação de perigo. Os sulfetos constituem uma ameaça por serem danosos à vida aquática em geral, acima de determinadas concentrações. O gás sulfídrico é igualmente tóxico e em concentrações superiores a 700 ppm no ar, pode ocasionar a morte em poucos minutos. Irritação dos olhos e do aparelho respiratório, perda de olfato e inconsciência são sintomas de uma exposição a concentrações superiores a 5 ppm conforme discriminado na Tabela 1. Tabela 1– Espectro tóxico do H2S Concentração na atmosfera (ppm) 0,05-5

Tempo de exposição 1 min

Detecção do odor característico

10-30

6-8h

Irritação nos olhos

50-100 150-200

30 min – 1h 2 -15 min

Conjuntivite, dificuldades de respiração Perda de olfato

250 - 350

2 -15 min

Irritação nos olhos

350 - 450

2 -15 min

Inconsciência, convulsão

500 - 600 700-1500

2 -15 min 0 - 2 min

Distúrbios respiratórios e circulatórios Colapso, morte

Sintomas

Em concentrações elevadas, os sulfetos são tóxicos aos processos anaeróbios de tratamento biológico de esgotos, podendo reduzir a eficiência do processo e até a inibir a atividade microbiana. Na prática, para que não ocorram perturbações da biomassa ativa, a concentração dos sulfetos não deve ser superior a 25 mg/L e deve ser mantida a mais constante possível, pois variações que causam choques também podem prejudicar os processos biológicos anóxicos de tratamento de esgotos.

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VOLUME XI – DESODORIZAÇÃO DE ETEs E UNIDADES DE SES

A partir da definição dos pontos de confinamento e captação dos gases odoríficos, deverão ser definidas as vazões de exaustão e dimensionados os sistemas de transporte dos gases até os sistemas de tratamento e controle de odores. Os métodos de controle de odores podem ser abordados a partir de duas frentes: (i)

MEDIDAS MITIGATÓRIAS: ações para redução da formação e do desprendimento dos gases odorantes (que inclui concepções de projeto adequadas a esses objetivos, práticas de controle operacional, adição de produtos químicos nas etapas do tratamento do esgoto, etc.) ou diluição do ar contaminado;

(ii)

TRATAMENTO DOS GASES ODORANTES: tratamento após a geração dos gases odorantes, sendo, contudo, um método de controle que demanda investimentos financeiros significativamente maiores.

Dessa forma, deve-se optar pela segunda frente apenas quando as primeiras ações não alcançarem um efetivo controle dos odores. Um tratamento adequado dos efluentes a serem processados na digestão anaeróbia, de forma a reduzir o teor de enxofre e as técnicas de prevenção da formação ou, pelo menos, a inibição na liberação do H 2S no fluxo de gás durante o processo de metanização pode reduzir os problemas futuros nas unidades, bem como acarretar na redução dos custos operacionais. Vários agentes químicos e físicos são utilizados no controle dos problemas de odores e da corrosão associada à formação do H 2S, entretanto, é certo que a inibição completa da formação do H2S só ocorre em condições totalmente aeróbias. Como exemplo da adição de produtos químicos para a prevenção da geração do H 2S, durante o processo de digestão podese aplicar sais de ferro (FeCl 2, FeCl3) ao esgoto afluente, o que promove a precipitação do sulfeto ferroso e a dissociação do H 2S na fase líquida. É importante alertar, no entanto, para as consequências decorrentes de uma maior precipitação de sólidos e aumento do volume de lodo produzido diariamente, pois essas ações exigirão práticas operacionais para manutenção do equilíbrio do processo quanto ao balanço de massa do sistema. Já os métodos para o tratamento de gases odorantes em ETEs podem ser caracterizados como de natureza física, química e bioquímica (Figura 1). Os processos físicos se baseiam na transferência do poluente de um estado físico para o outro. Os processos químicos fundamentam-se em reações de oxidação ou formação de precipitados.

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VOLUME XI – DESODORIZAÇÃO DE ETEs E UNIDADES DE SES

Já os processos biológicos consistem na transferência dos poluentes presentes no gás para uma fase líquida e, em seguida, na degradação, por meio de microrganismos específicos. Devido ao maior conhecimento tecnológico, experiência em plantas industriais e os níveis de eficiência obtidos, os métodos físico-químicos de controle de odores têm sido os mais utilizados.

Figura 1 - Rotas tecnológicas para dessulfuração dos gases

No presente volume, serão abordados apenas os processos de tratamento de gases odorantes por absorção, adsorção, filtros biológicos e oxidação térmica.

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VOLUME XI – DESODORIZAÇÃO DE ETEs E UNIDADES DE SES

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AÇÕES MITIGATÓRIAS

Deverão ser adotadas medidas mitigatórias visando garantir os resultados a serem obtidos com a implantação dos sistemas de controle propostos. Caso alguma estrutura implantada na Estação de Tratamento de Efluentes apresente emissões fugitivas para atmosfera, pode haver um comprometimento da eficácia dos investimentos a serem realizados com a implantação das estruturas de confinamento e dos sistemas de tratamento de odores. Outro fator a ser considerado na adoção dessas medidas consiste de uma possível redução no consumo de produtos químicos pela minimização das emissões geradas pelas fontes contempladas. A seguir encontram-se elencadas as medidas mitigadoras propostas.

5.1 ADEQUAÇÃO DOS PROJETOS DAS ETES ÀS MEDIDAS MITIGATÓRIAS DE CONTROLE DE ODORES Os projetos das ETEs, desde a sua concepção, deverão identificar os possíveis pontos de emissão de substâncias odoríficas e adotar medidas mitigatórias para controle dessas substâncias.

5.2 CONFINAMENTO DOS PONTOS POTENCIAIS DE EMISSÕES Deverão ser contemplados projetos de estruturas para confinamento de unidades que apresentam potencial risco de emissões de substâncias odoríficas, ou seja, concentração de sulfetos no meio líquido superior a 0,8 mg/L, como por exemplo: •

Estações Elevatórias;

•

Caixas de chegada de esgoto bruto e câmaras de distribuição de vazão dos reatores;

•

Grades manuais e mecanizadas, caixas de areia, desarenadores e peneiras;

•

Caixa distribuidora de vazão para reatores, filtros biológicos, decantadores, percolado;

•

Canais afluentes e efluentes do tratamento preliminar, primário e secundário;

•

Decantadores primários;

•

Reatores biológicos;

•

Filtros biológicos;

•

Lançamento final do efluente primário e secundário;

•

Desidratação de lodos;

•

Coleta e armazenamento de sólidos removidos no processo de tratamento (material gradeado, areia, lodo desidratado, escuma);

•

Sistema de coleta, transporte e queima de gases.

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VOLUME XI – DESODORIZAÇÃO DE ETEs E UNIDADES DE SES

5.3 PRÁTICAS DE CONTROLE OPERACIONAL 5.3.1

Redução do tempo de exposição dos resíduos sólidos

A equipe de operação deverá remover, no menor intervalo de tempo possível, os resíduos provenientes da operação da ETE, visando a minimização das emissões de substâncias odorantes pelos processos biológicos que ocorrem nos resíduos orgânicos acumulados. Recomenda-se, desde que haja viabilidade operacional, um prazo máximo de exposição dos resíduos sólidos de 1 (um) dia, em função da natureza orgânica e alta biodegradabilidade de alguns componentes desses resíduos.

5.3.2

Inspeções periódicas nos sistemas de confinamento e transporte de gases odoríficos

Deverão ser feitas inspeções periódicas para identificação da ocorrência de emissões fugitivas nos sistemas de confinamento e transporte de gases odoríficos. Recomenda-se um prazo máximo para inspeções periódicas nos sistemas de confinamento e transporte de gases odoríficos de 12 meses.

5.3.3

Treinamento de equipe de operadores

A equipe de operadores deverá ser devidamente capacitada para operar os sistemas implantados, para identificação, minimização e correção de eventuais falhas no processo de tratamento de odores.

5.3.4

Outras ações

Além das práticas citadas, outras ações de controle operacionais devem ser adotadas com frequência, tais como: •

Combate diário a formação de espuma e bulking com jatos d’água, nos tanques de aeração, decantadores secundários e adensadores de lodo;

•

Aumento na frequência de limpeza das unidades operacionais e remoção de sólidos;

•

As unidades devem ser limpas e lavadas após as intervenções operacionais diárias e pintadas após manutenção;

•

Remoção diária dos sólidos grosseiros removidos no processo;

•

Remoção semanal de areia no processo;

•

Remoção diária de lodo desidratado;

•

Remoção diária de escumas nos decantadores primários e reatores anaeróbios;

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VOLUME XI – DESODORIZAÇÃO DE ETEs E UNIDADES DE SES

•

Limpeza e escovação diária do fundo e paredes laterais dos canais de coleta e transporte de esgotos no processo de tratamento;

•

Aferição anual de todos os sensores e equipamentos de monitoramento e controle do processo de combate ao odor;

•

Manter a capacidade instalada de aeração disponível;

•

Manter as unidades administrativas e laboratoriais sempre limpas;

•

Redução de tempos de detenção em unidades abertas;

•

Eliminação de perdas de gases por permeabilidade das estruturas de contenção e/ou vazamentos;

•

Plantio de barreiras verdes com espécies aromáticas no entorno da ETE;

•

Manutenção e limpeza das áreas administrativas, laboratoriais e operacionais;

•

Deverão ser previstos formulários para controle dos parâmetros monitorados e relatórios mensais, que comprovem a eficiência e eficácia do processo;

•

Projetar caçambas menores e/ou prever a substituição de caçambas por caçambas de recolhimento de resíduos menores, para proporcionar a viabilidade da remoção diária dos resíduos.

5.4 REDUÇÃO DA TURBULÊNCIA NAS ETAPAS DE TRANSFERÊNCIA ENTRE AS UNIDADES DA ETE A turbulência no fluxo do efluente final e entre as unidades da ETE pode gerar o desprendimento de gases odoríficos do meio líquido, gerando maus odores. Sempre que possível, deve-se evitar configurações que causem turbulência no fluxo em sistemas de transferência de efluentes entre as unidades, e no efluente final da ETE. Devem ser adotadas medidas tais como: •

Garantir que a chegada dos esgotos no tratamento preliminar e o lançamento do efluente final sejam afogados;

•

Evitar degraus a montante da calha Parshall;

•

Evitar quedas de esgotos;

•

Manter afogadas as caixas de recebimento e de distribuição de esgotos;

•

Projetar as entradas e saídas das caixas de distribuição de vazão afogadas;

•

Nos filtros biológicos, manter a altura dos distribuidores a no máximo 10 cm do meio suporte, com os bicos difusores direcionados para baixo.

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15

VOLUME XI – DESODORIZAÇÃO DE ETEs E UNIDADES DE SES

6

CONCEPÇÃO DO PROJETO DO SISTEMA DE DESODORIZAÇÃO

Mesmo com a adoção de medidas mitigatórias para controle de emissões de substâncias odoríficas em ETEs, algumas unidades componentes das estações podem apresentar fontes de emissões que necessitem de sistemas de desodorização. As próprias redes de esgotamento, com o aumento do tempo de detenção hidráulico, tendem a elevar as concentrações de sulfeto dissolvido na massa líquida, proporcionando em alguns casos as condições necessárias para a indicação da implantação de sistemas de controle de odores no tratamento preliminar ou em elevatórias de esgoto bruto. Outro ponto que merece destaque diz respeito ao lançamento de despejos provenientes de processos anaeróbios, uma vez que as concentrações de sulfeto dissolvido comumente apresentam-se elevadas e acima das concentrações de saturação de sulfetos na massa líquida. Assim sendo, o desprendimento das substâncias odoríficas pode ocorrer mesmo fora das zonas de turbulência. Outros fatores a serem considerados para a adoção de sistemas de desodorização em ETEs são a proximidade de adensamentos populacionais, o porte da ETE, o qual encontra-se relacionado ao potencial de emissão de substâncias odoríficas, o processo de tratamento a ser empregado nas ETEs (anaeróbio ou aeróbio), além das estruturas periféricas, tais como os sistemas de desidratação e descarte de lodo. A concepção básica consistirá num sistema de completo confinamento, com coleta e transporte dos gases gerados na ETE e fornecimento dos demais equipamentos, materiais e infraestrutura necessários para o tratamento e controle de odores. O sistema deverá ser composto por: •

Sistema de confinamento das áreas;

•

Sistema de exaustão e transporte do ar odorífico;

•

Sistema de tratamento e lançamento de gases na atmosfera.

6.1 LEVANTAMENTO DE DADOS Deverão ser levantados e analisados os seguintes itens: •

Documentação existente disponível;

•

Identificação das unidades geradoras de gases odorantes;

•

Realização de testes (análise sensorial e analítica) nas proximidades das unidades geradoras de gases odorantes, com o objetivo de avaliar limite de detecção, intensidade do odor e valores hedônicos;

•

Caracterização dos gases produzidos;

•

Definição dos locais a serem atacados para combate aos gases odorantes;

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16

VOLUME XI – DESODORIZAÇÃO DE ETEs E UNIDADES DE SES

•

Cadastro das instalações elétricas, de instrumentação e automação existentes;

•

Identificação da temperatura ambiente;

•

Identificação da direção dos ventos dominantes;

•

Identificação dos locais urbanizados e dos loteamentos previstos próximos às unidades a serem instaladas.

Nota: Na ausência e/ou impossibilidade de levantamento dos dados em campo, a Copasa avaliará as limitações levantadas, e poderá autorizar a utilização de dados médios bibliográficos gerados nas fases de tratamento, que constam da literatura técnica, em específico nas unidades de tratamento de esgotos. 6.1.1

Fontes características de emissão de odores em ETEs

Os maus odores são provenientes de uma mistura complexa de moléculas, principalmente compostos com enxofre (H 2S e mercaptanas). O potencial de emissão de H 2S pode ser avaliado a partir das concentrações de sulfetos dissolvidos na corrente líquida, pois a condição crítica para emissão de odores seria a extração total desses gases nos esgotos com a liberação para a atmosfera. Pontos de emissão característicos e níveis de concentração de sulfetos em meio líquido em uma estação de tratamento de esgotos sanitários são apresentados a seguir na Tabela 2. Tabela 2- Concentrações típicas de sulfetos em unidades de estações de tratamento de esgotos Pontos na ETE (Fonte de emissão) Elevatória de esgoto bruto (Efluente bruto)

6.1.2

Concentração de sulfeto [mg/L] 0,8 a 2,0

Tratamento preliminar (Desarenador / Gradeamento)

0,8 a 2,0

Elevatória / Caixa distribuidora de vazão (após Tratamento Preliminar)

0,8 a 2,0

Caixa distribuidora de vazão (saída Reatores UASB)

7,0 a 10,0

Caixa distribuidora de vazão (após processo aeróbio)

< 0,2

Elevatória de esgotos tratados (após processo aeróbio)

1,5 m). Apresenta outras desvantagens: tendência a formar lamas ou emulsões estáveis, maior perda de carga, maior volume de líquido de absorção, baixa flexibilidade, sobretudo no caso de placas perfuradas. As colunas de aspersão (torres tipo spray) são utilizadas apenas quando a resistência à transferência de massa está inteiramente no filme gasoso (compostos muito solúveis em fase líquida). A eficiência é menor, uma vez que as gotas têm tendência a coalescer, levando a uma redução da superfície de troca. Os lavadores do tipo venturi são sistemas “convergente-divergente”, por onde passa o gás a ser tratado. No tipo injetor (JET ou hidroventuri), a energia é fornecida ao líquido que, ao se pulverizar, se mistura, lavando o gás a tratar. No tipo venturi clássico, a energia é fornecida ao gás, que pulveriza o líquido que se projeta na garganta do venturi, por intermédio de vários bicos.

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A velocidade do gás no estreitamento é elevada e o diâmetro das gotas é pequeno. Como a área interfacial é elevada, são apropriadas às operações que impliquem numa reação química rápida no filme líquido. Apresentam como vantagem adicional a ausência de perda de carga no sistema. 6.5.1.3

Seleção do líquido de absorção de lavadores de gases

Nas operações de tratamento de atmosferas por absorção gás-líquido a escolha do líquido de lavagem é determinante do sucesso da operação. As qualidades de um bom solvente são as seguintes: •

Solubilidade elevada, de modo a aumentar a transferência e minimizar a quantidade de solvente utilizado. Se a solubilidade é muito elevada, o processo será controlado pela transferência, por meio do filme gasoso. Se o composto é pouco solúvel, o processo será controlado por meio do filme líquido;

•

Volatilidade do gás a mais baixa possível, de modo a não gerar uma poluição secundária eventual;

•

Viscosidade a mais baixa possível;

•

Boa estabilidade química em relação aos compostos absorvidos;

•

Ausência de toxicidade;

•

Baixo custo.

O líquido de absorção mais utilizado é o solvente aquoso. Entretanto, a solubilidade dos compostos odorantes na água pura é baixa, na maior parte do tempo, e utilizam-se soluções contendo reagentes químicos (ácidos, bases e oxidantes) permitindo, por sua vez: •

Aumentar a solubilidade aparente dos compostos a eliminar;

•

Gerar um coeficiente de aceleração da transferência de massa;

•

Transformar, em alguns casos, as moléculas odorantes em compostos não odorantes e não tóxicos.

Os principais reagentes para as soluções de absorção são: •

Ácidos: Sulfúrico ou Clorídrico (H 2SO4, HCl), para tratar os compostos nitrogenados;

•

Básicos: Hidróxido de Sódio, Hidróxido de Potássio (NaOH, KOH), para solubilizar os compostos de enxofre, os ácidos e os fenóis;

•

Oxidantes: hipoclorito de sódio, peróxido de hidrogênio, ácido hipocloroso, ozônio (NaClO, H2O2, HClO, O3), para transformar o conjunto dos compostos odorantes.

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Cada família de compostos necessita de condições de tratamento particulares. Um tratamento por lavagem pode ser constituído de colunas colocadas em série, cada uma delas específica para eliminar uma família de compostos. A demanda de reagentes para cada sistema de absorção pode ser estimada pela estequiometria de cada reação química, conforme os compostos mais usuais empregados em processos de absorção: Lavagem alcalina com hidróxido de sódio (NaOH) H2S

+ 2NaOH

34,076g + 79,9944g

 Na2S



+

78,0396g +

2H2O 36,0308g

Assim tem-se: Consumo de hidróxido de sódio:

2,3475 kg [NaOH] / 1kg [H 2S]

Lavagem alcalina/oxidante com hidróxido de sódio e hipoclorito (NaOH+NaOCl) H2S

+ 4NaOCl

+ 2NaOH

34,076g + 297,7688g + 79,9944g



Na2SO4

+ 4NaCl

+ 2H2O



142,0372g

+ 233,7712g

+ 36,0308g

Assim tem-se: Consumo de hidróxido de sódio:

2,3475 kg [NaOH] / 1kg [H 2S]

Consumo de hipoclorito de sódio:

8,7384 kg [NaOCl] / 1kg [H 2S]

6.5.1.4

Critérios para seleção e dimensionamento do tratamento por absorção

São apresentados na Tabela 5 a seguir critérios para dimensionamento de sistemas de absorção via úmida do tipo colunas de enchimento, colunas de aspersão e lavadores hidroventuri.

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Tabela 5 - Faixas de valores a serem adotadas como parâmetros de dimensionamento de sistemas de absorção via úmida Parâmetro

Colunas de enchimento

Colunas de aspersão

Lavadores hidroventuri

Tempo de residência

> 90 s

20 a 30 s

2s

Perda de carga

40 a 90 mmca

25 mmca

-75 a -25 mmca

Água recirculada

0,8 a 1,6 m³H2O/1000m³gás

1,0 a 2,5 m³H2O/1000m³gás

3 a 12 m³H2O/1000m³gás

Nota: Para melhor eficiência do sistema recomenda-se a adoção de colunas de absorção via úmida em série, com diferentes soluções de lavagem de gases (exemplos: ácida/alcalina, alcalina/alcalina oxidante). A elevatória de solução de lavagem de gases para aplicação no processo de absorção deverá ser dimensionada com base nas velocidades de escoamento observando os seguintes limites: Velocidade de sucção: V S≤ 1,5 m/s Velocidade de recalque: V R≤ 2,5 m/s A perda de carga na elevatória de solução de lavagem de gases poderá ser determinada pelo método de Hazen-Williams. A potência dos conjuntos moto-bomba pode ser calculada pela expressão:

� �  =  75� Sendo:

N = potência (CV) γ=

peso específico da solução (kg/m³)

H = altura manométrica (m) Q = vazão de solução (m³/s) η =

6.5.2

eficiência (%), conforme catálogo de fornecedores.

Tratamento físico-químico de gases através de adsorção

A adsorção é um processo de tratamento comumente empregado e compreende a transferência de um gás para um meio sólido. Volume XI - Desodorizacao de ETEs e Unidades de SES.docx

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Neste processo, uma etapa suplementar pode ser necessária para a regeneração do material suporte ou quando se deseja a recuperação dos produtos adsorvidos. A Figura 3 apresenta um diagrama de blocos do processo de tratamento de gases odorantes por adsorção. Estrutura de Confinamento P1

Filtro de carvão ativado Medições das concentrações de gases nos pontos P1 e P2 Exaustor centrífugo

Lançamento atmosférico P2

Figura 3 - Diagrama de blocos do processo de tratamento de gases odorantes por adsorção

6.5.2.1

Princípios do processo de adsorção

A adsorção corresponde à transferência de uma molécula de uma fase gasosa para uma fase sólida. Este fenômeno obedece as leis de equilíbrio entre a concentração na fase gasosa e a concentração na fase sólida, relacionada com a superfície do material adsorvente. A adsorção é realizada de forma instantânea e é um fenômeno com baixa energia. O mecanismo envolve as seguintes etapas: •

Transferência do fluido em direção à camada limite gasosa e o material poroso;

•

Difusão da molécula, através desta camada limite;

•

Difusão da molécula no interior dos poros do material adsorvente.

Para realizar a adsorção de substâncias odorantes, diferentes materiais porosos podem ser utilizados. O carvão ativado aparece como a categoria de adsorvente mais empregada, sendo indicada a forma granular para a utilização em sistemas de combate a odores. 6.5.2.2

Critérios para seleção e dimensionamento de sistema de adsorção

Velocidade de escoamento recomendada através do leito de carvão ativado: 0,15m/s a 0,3m/s.

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A seção transversal de escoamento do leito de carvão ativado pode então ser calculada pela expressão:

= Sendo:

Q = vazão de gases (m³/s); S = seção transversal de escoamento (m²), definida como a seção bruta do equipamento perpendicular ao fluxo de gás, desconsiderando-se o índice de vazios do leito filtrante;

� = velocidade de escoamento (m/s). Espessura do leito de carvão ativado: entre 0,15 e 0,90m. O tempo de serviço do leito de carvão ativado pode ser calculado pela expressão:

 = 3,5�10³  � Sendo:

t = tempo de serviço (h); w = peso do carvão ativado (Kg); Q = vazão do fluido (m³/h); C = concentração do contaminante (ppm).

Nota:

Conforme calculado anteriormente, após o tempo de serviço estimado, o adsorvedor estará saturado, devendo ser descartado em célula de aterramento, com aquisição de novo produto ou submetido a processo de dessorção térmica para reutilização.

Perda de carga através do leito de carvão ativado: A perda de carga pode ser estimada em função da velocidade, da espessura do leito e da granulometria do carvão através de ábaco disponível na bibliografia técnica especificada nas referências bibliográficas, conforme ábaco apresentado na figura 8 do anexo.

6.5.3

Tratamento biológico de gases odorantes

Os processos biológicos de tratamento de gases consistem na transferência de compostos voláteis, com maus odores, para uma fase líquida e, em seguida, na degradação, por meio de microrganismos. Aplica–se este processo para produtos biodegradáveis e relativamente solúveis em soluções aquosas. A Figura 4 apresenta um diagrama de blocos do processo de tratamento biológico de gases odorantes. Volume XI - Desodorizacao de ETEs e Unidades de SES.docx

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Estruturas de Confinamento Tratamento preliminar P1

Torre de umidificação + Biofiltro

Medições das concentrações de gases nos pontos P1 e P2

Exaustor centrífugo

Lançamento atmosférico P2

Figura 4 - Diagrama de blocos do processo de tratamento biológico de gases odorantes

6.5.3.1

Biodegradabilidade

A biodegradabilidade de um composto depende das funções químicas que o constituem. A Tabela 6 apresenta uma classificação das principais famílias químicas, de acordo com a cinética de biodegradação. Tabela 6 – Velocidade de biodegradabilidade de compostos voláteis. Velocidade de biodegradação Alta Baixa Muito baixa

Compostos e famílias Álcoois, aldeídos, cetonas, ésteres, éteres, ácidos orgânicos, aminas, mercaptanas, H2S, NOx,SO2, HCl, NH3,PH3,SiH4,HF Hidrocarbonetos, fenóis, cloreto de metila Hidrocarbonetos halogenados, hidrocarbonetos poliaromáticos, CS2

As cinéticas de degradação dos compostos são bem representadas pela lei consolidada de Michaélis-Menten. O pH e a temperatura são dois parâmetros importantes sobre as cinéticas de degradações. A maioria dos microrganismos responsáveis pela degradação biológica dos compostos odorantes se desenvolve em pH de 6 a 9. Estes microrganismos atuam principalmente na faixa de temperatura mesofílica e se desenvolvem em temperaturas entre 10 a 65 °C, sendo a condição ótima a 37°C.

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6.5.3.2

Tipos de reatores biológicos para tratamento de gases

Os processos biológicos de tratamento de gases podem ser classificados em três grupos. Eles se diferem segundo as características móveis ou estáticas da fase aquosa e da biomassa no interior do reator biológico. A Tabela 7 identifica os tipos dos reatores classificados segundo esses grupos. Tabela 7 – Processos biológicos de tratamento de gases Microflora (biomassa) Livre Imobilizada

Fase aquosa Móvel Biolavador (grupo 1) Biopercolador (grupo 2)

Estática Biofiltro (grupo 3)

Processos biológicos são geralmente sensíveis à variação de cargas e tendem a perder eficiência de tratamento sob mudanças bruscas nas condições operacionais, possuindo respostas à variação, mais lentas que os processos físico-químicos. As áreas requeridas para instalação desses sistemas são maiores, em função das baixas taxas de aplicação adotadas nos projetos. 6.5.3.3

Critérios para seleção e dimensionamento do tratamento biológico

O funcionamento dos biofiltros baseia-se na passagem dos gases contaminados com o poluente através de um meio suporte úmido, geralmente de origem natural, onde são fixados os microrganismos. Temperatura ambiente, pH neutro e umidade entre 40% e 60% são parâmetros desejáveis para boa performance dos biofiltros. O volume do biofiltro pode ser calculado pela expressão:

 = � Sendo:

V = volume do biofiltro (m³) Q = vazão de ar (m³/h) C = concentração do poluente (g/m³) Cv = carga volumétrica (g/m³.h)

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A seção transversal do biofiltro pode ser calculada pela expressão:

 =  Sendo:

S = área da seção transversal do biofiltro (m²), definida como a seção bruta da unidade de filtração perpendicular ao fluxo de gás, desconsiderando-se o índice de vazios do leito filtrante; Q = Vazão de ar (m³/h) Ug = velocidade de passagem do ar (m/h)

O tempo de contato do gás no reator pode ser calculado pela expressão:

 =  Sendo:

T = tempo de contato (s) V = volume do biofiltro (m³), definido como o volume do leito filtrante da unidade de tratamento Q = vazão de ar (m³/h)

A Tabela 8 a seguir apresenta os valores usuais de funcionamento para biofiltros. Tabela 8 – Parâmetros de funcionamento de biofiltros Parâmetro

Faixa de valores

T (s)

5 a 950

Ug (m/h)

30 a 500

Cv (g/m³h)

10 a 100

As perdas de carga a serem consideradas no sistema deverão variar de acordo com o material selecionado para composição do meio suporte do biofiltro e poderão ser avaliadas conforme ábaco de perda de carga em leitos filtrantes apresentado na figura 8 do anexo.

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6.5.3.4

Suporte bacteriano

O suporte bacteriano, ou enchimento do biofiltro, além de ser constituído de um material onde a biomassa deve ser fixada, deve determinar a transferência de massa entre as diferentes fases (gás, líquida e sólida) e o escoamento dos fluidos dentro dos reatores. Este material deve apresentar: •

forte capacidade de retenção líquida;

•

grande superfície específica;

•

capacidade de manter elevada permeabilidade ao longo do tempo;

•

composição química variada;

•

pH neutro e poder tampão para as situações de produtos ácidos.

O meio suporte pode ser constituído de produto natural, construído com material único ou com mais de um material (misturado), pois necessita de gr ande quantidade de biomassa. Em função da natureza e das concentrações dos produtos odorantes a serem tratados, as proporções de material fibroso/agentes estruturantes podem variar. Para gases concentrados, deve ser aumentada a quantidade de biomassa e aplicado um meio filtrante rico em fibras e ativo biologicamente. Para meios filtrantes clássicos de cavacos de madeira a durabilidade é da ordem de 3 anos. Em razão do custo mais acessível do material, os cavacos de madeira constituem-se da opção mais indicada para utilização como suporte bacteriano. 6.5.3.5

Nutrientes

Como todo organismo vivo, os microorganismos têm necessidades nutricionais para seu crescimento e funcionamento normal. O nitrogênio e o fósforo são elementos nutritivos essenciais e podem ser ajustados através da aplicação de solução salina de sulfato de amônio e fosfato de cálcio, para que a atividade metabólica seja estimulada pela presença de elementos nutritivos em uma proporção de C/N/P entre 100:15:3 e 100:5:1.

6.5.4

Tratamento de gases por oxidação térmica

Oxidação térmica, também referida como combustão ou incineração, é um processo químico que utiliza O 2 ou ar a elevadas temperaturas para destruir compostos odorantes. A corrente de ar poluída é submetida a elevadas temperaturas, na presença de O 2 e por suficiente intervalo de tempo, possibilitando a oxidação de hidrocarbonetos a CO 2  e água. Embora a oxidação térmica seja relativamente simples em teoria, para que ocorra a combustão completa é necessário que o combustível e os compostos odorantes sejam expostos as seguintes condições, as quais constituem um desafio para se m anter o processo economicamente viável:

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•

Temperatura alta o suficiente (usualmente na faixa de 760 a 850 ºC) para promover a ignição da mistura gasosa;

•

Tempo de residência adequado (usualmente na faixa de 0,5 a 2,0 s) para que a reação química ocorra;

•

Mistura turbulenta de O2, combustível e compostos odorantes, função da velocidade de escoamento da mistura de gases na fornalha. Estrutura de Confinamento P1

Exaustor centrífugo Medições das concentrações de gases nos pontos P1 e P2 Câmara de oxidação de gases

Lançamento atmosférico P2

Figura 5-Diagrama de blocos do processo de tratamento de gases odorantes por oxidação térmica Um combustor térmico básico consiste de dois componentes primários: i) queimador, para promover a ignição do combustível na corrente de ar; e ii) câmara de reação, para proporcionar adequado tempo de residência para a reação química. Existem vários tipos de processos de oxidação térmica, sendo os principais: •

Oxidador direto ou queimador (flare), no qual o ar e os outros compostos devem reagir instantaneamente no queimador, já que existe a câmara de reação para proporcionar o tempo de residência e o queimador pode ficar exposto ao vento. Queimadores de alta eficiência possuem câmaras de combustão.

•

Oxidador térmico com recuperação de calor , o qual emprega trocadores de calor tradicionais. Como no caso do oxidador térmico regenerativo, o processo proporciona a redução do consumo de combustível pelo direcionamento da corrente odorante de entrada para um trocador de calor, no qual ocorrerá a transferência de calor da corrente tratada (quente) para a não tratada (fria). O ar pré-aquecido é então direcionado para a câmara de reação para tratamento, e após esse processo é encaminhado ao trocador de calor para pré-aquecer a corrente de ar de entrada.

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•

Oxidador catalítico, o qual demanda menores temperaturas para o processo de oxidação devido ao uso de catalisadores. A corrente de ar é encaminhada para uma câmara de catalisadores porosos, destinada a aumentar a velocidade da reação de combustão a temperaturas mais baixas, sem ocorrer o consumo dos catalisadores no processo. A corrente de ar de entrada é aquecida a aproximadamente 370 °C(em contrapartida aos 850 °C usados nos demais oxidadores), o que implica em um menor consumo de combustível. Os catalisadores empregados são normalmente platina ou paládio.

Os combustores térmicos podem ser aplicados para todos os tipos e concentrações de compostos odorantes. Contudo, normalmente eles não são comumente aplicados para correntes de gases odorantes em ETEs, que são relativamente diluídas, devido aos elevados custos decorrentes do uso de combustíveis. No entanto, a utilização do biogás produzido nos reatores anaeróbios como combustível pode diminuir substancialmente os custos de funcionamento e viabilizar o sistema. 6.5.4.1

Critérios para seleção e dimensionamento do tratamento por oxidação térmica

Em queimadores de chama direta deve-se proporcionar boas condições de turbulência, tempo de residência e temperatura adequada, além de oxigênio, fatores necessários para completa combustão dos poluentes. Para garantir a queima completa, todo o gás contaminado com odores, com velocidades entre 4,5 m/s e 7,5 m/s, deverá sofrer elevação de temperaturas para a faixa de 760 °C a 850 °C por períodos de detenção compreendidos entre 0,5 s a 2,0 s, com isolamento térmico da fornalha que proporcione temperatura na parede externa inferior a 60 ºC. O volume da câmara de combustão pode ser calculado pela expressão:

 =  � Sendo:

V = volume da câmara de combustão (m³) Q =vazão de gases (m³/s) t = tempo de residência (s)

A vazão de gases deve ser corrigida em função das condições de temperatura e pressão, podendo-se empregar, para esse caso, comportamento de gases ideais e a seguinte expressão:

 =    Volume XI - Desodorizacao de ETEs e Unidades de SES.docx

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Sendo: P, Q e T são pressão, vazão e temperatura nas condições iniciais; P1, Q1, T1 são pressão, vazão e temperatura corrigidas para as condições da fornalha. A demanda térmica do processo pode ser estimada por aproximação, determinando-se o calor necessário para aquecer os gases da temperatura ambiente até a temperatura de operação da fornalha, podendo-se empregar a seguinte expressão:

 = � � ∆ Sendo:

q = demanda de calor (kcal/h) m = fluxo de massa dos gases (kg/h) Cp = calor específico dos gases (kcal/kg°C) ∆T

= variação da temperatura (°C)

O consumo de combustível pode então ser calculado pela expressão:

 = � Sendo:

B = consumo de combustível (kg/h) q = demanda de calor (kcal/h) PCI = poder calorífico inferior do combustível (kcal/kg) η =

rendimento global do processo

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6.6 PRINCIPAIS FÓRMULAS APLICADAS Parâmetro Carga de Sulfeto

Fórmula

�  = 1000

Variáveis K - carga de sulfeto total (kg/h) Q - vazão de esgotos (m³/h) C - concentração de sulfetos (mg/L)

Vazão de ventilação

 = 

Q - vazão (m³/h) n - número de trocas de ar recomendadas por hora V- volume do espaço confinado (m³) (definido como o volume entre a linha d’água e a cobertura de confinamento)

Seção transversal do duto

 = 

Q - vazão de gases (m³/s) S - seção transversal do duto (m²) v - velocidade de escoamento (m/s)

Perda de carga em captores

 1  ∆ =    

Pressão cinética à velocidade do duto

   = 242,2

Perda de carga em dutos

Velocidade específica

Potência do conjunto ventilador e exaustor

   Δ =    2

   = 16,6   √  � ∆  = 3600�75�

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Pe - perda de carga (mmca) ke - coeficiente de entrada (adimensional, tabelado para diversos tipos de captores) Pc - pressão cinética à velocidade do duto (mmca) Pc - pressão cinética (mmca) V - velocidade de escoamento do fluido (m/min) ∆Pr  -

perda de carga (mca) f - fator de atrito (adimensional) L - comprimento do duto (m) D - diâmetro do duto (m)  - massa específica do fluido (kg/m³), V - velocidade de escoamento do fluido (m/s.)



ns = velocidade específica (rpm) n = rotação do ventilador (rpm) Q = vazão (L/s) H = pressão (mmca) N - potência (CV) Q - vazão de gases (m³/h) ∆P - perda de carga no sistema (mmca) η - rendimento total do ventilador/exaustor (%), conforme catálogo de fornecedores

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Parâmetro Volume do tanque de air stripping 

Potência dos sopradores

Número de difusores

Potência dos conjuntos moto-bomba

Vazão de gases no leito de carvão

Tempo de serviço do leito de carvão ativado

Volume do biofiltro

Fórmula

Variáveis

 =  �

V - volume do tanque (m³) Q - vazão de esgotos (m³/h) TDH - tempo de detenção hidráulica (h)

�  =  �( +∆)� 

N - potência (W) Q- vazão de ar (m³/s) H - profundidade de imersão dos difusores (m) ∆H - perda de carga no sistema de distribuição de ar (mca) ρ - densidade do líquido (kg/m³) g - aceleração da gravidade (9,81 m/s²) η - eficiência (%)

 = /,

ND - número de difusores Qar  - vazão de ar (m³/h) QD - vazão de trabalho dos difusores (m³/h), conforme o catálogo técnico ou informações dos fornecedores

� �  =  75�  =   = 3,5 � 10³  �  = �

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N - potência (CV) γ- peso específico da solução (kg/m³) H - altura manométrica (m) Q - vazão de solução (m³/s) η - eficiência (%), conforme catálogo de fornecedores Q - vazão de gases (m³/s) S - seção transversal de escoamento (m²), definida como a seção bruta do equipamento perpendicular ao fluxo de gás, desconsiderando-se o índice de vazios do leito filtrante v - velocidade de escoamento (m/s) t - tempo de serviço (h) w - peso do carvão ativado (Kg) Q - vazão do fluido (m³/h) C - concentração do contaminante (ppm) V - volume do biofiltro (m³) Q - vazão de ar (m³/h) C - concentração do poluente (g/m³) Cv - carga volumétrica (g/m³.h)

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VOLUME XI – DESODORIZAÇÃO DE ETEs E UNIDADES DE SES

Parâmetro

Seção transversal do biofiltro

Tempo de contato do gás no biofiltro

Volume da câmara de combustão

Correção da vazão de gases

Demanda térmica do processo

Consumo de combustível

Fórmula

Variáveis

 = 

S - área da seção transversal do biofiltro (m²), definida como a seção bruta da unidade de filtração perpendicular ao fluxo de gás, desconsiderando-se o índice de vazios do leito filtrante Q - Vazão de ar (m³/h) Ug - velocidade de passagem do ar (m/h)

 = 

T - tempo de contato (s) V - volume do biofiltro (m³), definido como o volume do leito filtrante da unidade de tratamento Q - vazão de ar (m³/h)

 =  �

V - volume da câmara de combustão (m³) Q - vazão de gases (m³/s) t - tempo de residência (s)

 =   

P, Q e T são pressão, vazão e temperatura nas condições iniciais P1, Q1, T1 são pressão, vazão e temperatura corrigidas para as condições da fornalha.

 =  � � ∆  = �

q - demanda de calor (kcal/h) m - fluxo de massa dos gases (kg/h) Cp - calor específico dos gases (kcal/kg°C) ∆T - variação da temperatura (°C) B - consumo de combustível (kg/h) q - demanda de calor (kcal/h) PCI - poder calorífico inferior do combustível (kcal/kg) η - rendimento global do processo

6.7 SELEÇÃO DE MATERIAIS Considerando os materiais disponíveis no mercado com características compatíveis aos requisitos para resistência às condições ambientais às quais os sistemas serão submetidos, foram avaliados a seguir os materiais mais utilizados para aplicações específicas.

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VOLUME XI – DESODORIZAÇÃO DE ETEs E UNIDADES DE SES

6.7.1. Aço-carbono O contato com a atmosfera ou qualquer outro meio contendo oxigênio, água ou umidade produz no aço-carbono uma forma de corrosão uniforme generalizada (ferrugem), que resulta na formação de uma camada de óxidos e hidróxidos complexos de ferro. A ferrugem é tanto mais intensa e mais rápida quanto maiores forem a umidade, a temperatura e a presença de agentes contaminantes agressivos (cloretos, H 2S). A ferrugem normalmente não passiva o aço, porque a camada de óxidos é altamente porosa e não impede o prosseguimento da corrosão. No contato com a atmosfera, o eletrólito é a água que se condensa na superfície metálica. Embora os dados de corrosão atmosférica sejam muito variáveis, podem-se citar alguns valores médios de taxas de corrosão em aços-carbono: •

Atmosfera rural seca: 0,02 a 0,05 mm/ano;

•

Atmosfera marítima industrial: 0,05 a 0,2 mm/ano;

•

Atmosfera industrial poluída: 0,2 a 0,5 mm/ano;

•

Atmosfera industrial fortemente poluída: 0,5 a 1,0 mm/ano.

Os poluentes mais severos a serem considerados na atmosfera a ser avaliada são o gás sulfídrico (H2S) e os cloretos. É obrigatório, portanto, que seja indicado seu tratamento anticorrosivo para as estruturas de aço-carbono a serem utilizadas em cada projeto. Indicação: em função do custo acessível, o material pode ser indicado para confecção das estruturas suporte de confinamentos, suportes de tubulações (proteção externa e interna), desde que seja aplicado tratamento anti-corrosivo, com o revestimento em tinta epóxi de alta espessura (>400micrômetros) aplicado após tratamento abrasivo da superfície ao padrão Sa2½, garantindo uma proteção efetiva contra os agentes agressivos.

6.7.2

Aço inoxidável

Os aços inoxidáveis austeníticos (ligas de ferro, cromo, níquel, não temperáveis) são os mais importantes entre os aços inoxidáveis e têm maior resistência à corrosão. Os aços inoxidáveis convencionais são classificados pelo AISI ( American Iron and Steel Institute) em dois grupos, denominados de “série 200” e “série 300”. A série 300, mais importante, abrange os aços com 16 a 25% de cromo e 7 a 22% de níquel, com menores quantidades de outros elementos de liga. Os aços inoxidáveis que contêm molibdênio (AISI 316L), possuem melhor resistência à corrosão, principalmente em meios ácidos.

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VOLUME XI – DESODORIZAÇÃO DE ETEs E UNIDADES DE SES

Indicação: o aço inoxidável pode ser adotado nos projetos para confecção de todas as estruturas, em razão da durabilidade do material, resistência à abrasão, resistência mecânica, resistência térmica, corrosão praticamente nula à temperatura ambiente sob atmosfera sulfurosa e cloro, aliadas a seu custo competitivo em relação aos materiais poliméricos.

6.7.3

Alumínio

O material possui boa resistência em atmosferas com gás sulfídrico, enxofre, SO 2, amônia e compostos amoniacais. Por outro lado, o alumínio pode ser atacado por ácidos minerais (HCl, HF, H2SO4, etc.), bem como pela soda e potassa cáusticas, além de soluções fortemente alcalinas. Os cloretos e hipocloritos (íon cloro em geral) em meio aquoso, podem romper a passividade e provocar corrosão. Indicação: em função das características de leveza do material, boa resistência à corrosão, além de compatibilidade de custo e facilidade de aquisição o material pode ser indicado para confecção de elementos de cobertura (telhas trapezoidais com revestimento epóxi), portas,  janelas, esquadrias.

6.7.4

Materiais poliméricos e elastoméricos

O nome genérico “materiais poliméricos” abrange um grande número de materiais de origem orgânica, a maioria dos quais obtidos por síntese. Os materiais poliméricos compreendem os materiais plásticos (termoplásticos e termoestáveis) e os elastômeros (borrachas). Possuem como vantagem o baixo peso específico e alta resistência à corrosão. Podem ser incluídos como materiais avaliados dentro desse grupo para aplicação nos projetos o PVC e o PVC-O (orientado), o Polietileno de Alta Densidade (PEAD), o polipropileno e a borracha, além do Plástico Reforçado com Fibra de Vidro (PRFV). As estruturas construídas em material termoplástico possuem baixa resistência mecânica, em relação às estruturas metálicas, além da insegurança que esses materiais comumente apresentam quanto às informações técnicas relativas ao seu comportamento e dados físicos. Outra desvantagem em relação aos materiais metálicos consiste no fato de que praticamente todos os materiais poliméricos sofrem um processo de decomposição lenta quando expostos por longo tempo à luz solar em virtude da ação dos raios ultravioleta, tornando-se quebradiços, perdendo transparência ou mudando de coloração. Devem ser tomados também cuidados especiais quanto às aplicações em estruturas que confinem fluidos inflamáveis ou tóxicos, mesmo quando a possibilidade de ocorrência de incêndios na estrutura seja remota. Indicação: os materiais podem ser indicados, verificando-se as compatibilidades específicas, para confecção de tubulações de recalque e escoamento de soluções alcalinas e oxidantes, mantas impermeabilizantes em estruturas e tanques. Volume XI - Desodorizacao de ETEs e Unidades de SES.docx

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VOLUME XI – DESODORIZAÇÃO DE ETEs E UNIDADES DE SES

6.7.5

Concreto / Alvenaria

As estruturas construídas em concreto e alvenaria possuem boa resistência mecânica e custo relativamente reduzido em relação às unidades construídas em materiais metálicos ou poliméricos. Deve-se observar, no entanto, que esses materiais não possuem resistência à corrosão por ácidos e necessitam de um revestimento anticorrosivo adequado para evitar a falência das estruturas. A recomendação técnica é que as partes das estruturas de concreto e alvenaria em contato com atmosferas agressivas sejam protegidas com revestimentos poliméricos (pintura epóxi espessura mínima de 400 micrômetros ou poliuretanos elastoméricos com espessura mínima de 4 mm) que garantam a segurança dessas estruturas contra a corrosão. Indicação: o material pode ser indicado para confecção de tanques, elementos estruturais de lavadores de gases e reatores biológicos.

6.7.6

Madeira

Indicação: deve-se utilizar madeira apenas como material de recheio em sistemas que necessitem preenchimento das unidades com leitos fixos para suporte de biomassa. Esse material não é recomendado para ser especificado em projetos de estruturas das unidades dos sistemas de tratamento de odores.

6.7.7 •

Principais aplicações sugeridas para os diversos materiais O aço carbono pode ser indicado para confecção das estruturas de suporte de confinamento de gases e suporte de tubulações, com aplicação de proteção contra corrosão;

•

O aço inoxidável pode ser adotado para confecção de todas as estruturas, sem necessidade de proteção contra corrosão;

•

O alumínio poder ser indicado para estruturas de confinamento, elementos de transporte de gases e lavadores, filtros adsorvedores e componentes eletromecânicos;

•

Os materiais poliméricos e elastoméricos podem ser utilizados na confecção de tubulações, estruturas de confinamento, revestimentos contra corrosão, equipamentos, tanques, lavadores e filtros;

•

Concreto e alvenaria podem ser indicadas para confecção de tanques, elementos estruturais de lavadores de gases e reatores biológicos;

•

Madeira pode ser indicada como material de suporte de microbiota em reatores biológicos.

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6.8 SELEÇÃO DE EQUIPAMENTOS A seleção de equipamentos deve seguir critérios que conduzam à escolha de um equipamento adequado e bem ajustado às necessidades do processo onde o mesmo será inserido. Embora exista uma diferença entre os critérios de seleção específicos de cada equipamento, critérios de caráter amplo, válidos para todos os equipamentos devem ser observados, assim dentre os critérios básicos a serem utilizados na seleção e especificação de equipamentos destacam-se os seguintes, além dos citados na Tabela 9, apresentada em sequência: •

Qualidade – equipamentos com maior durabilidade e/ou vida útil

•

Desempenho – equipamentos com melhores eficiências

•

Flexibilidade – equipamentos que possam atender a faixas mais amplas de funcionamento e/ou operação

•

Custo – equipamentos que proporcionem melhor relação custo/benefício. Tabela 9 – Seleção de equipamentos

Equipamento/estrutura

Tipo

Material

Proteção anticorrosiva ou revestimento

Alumínio Aço carbono

Estruturas de confinamento

Epóxi de alta espessura mínimo 400 micrômetros

Aço inoxidável Materiais poliméricos Alumínio Aço carbono

Captores, conexões, dutos para transporte de gases

Epóxi de alta espessura mínimo 400 micrômetros

Aço inoxidável Materiais poliméricos Alumínio Centrífugo

Ventiladores/Exaustores

Aço carbono

Epóxi de alta espessura mínimo 400micrômetros

Aço inoxidável Materiais poliméricos Alumínio Aço carbono

Axial

Epóxi de alta espessura mínimo 400 micrômetros

Aço inoxidável Materiais poliméricos Alumínio Coluna com material de enchimento Lavadores de gases

Aço carbono

Epóxi de alta espessura mínimo 400 micrômetros

Aço inoxidável Materiais poliméricos Alumínio

Coluna de prato

Aço carbono

Epóxi de alta espessura mínimo 400 micrômetros

Aço inoxidável Volume XI - Desodorizacao de ETEs e Unidades de SES.docx

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Equipamento/estrutura

Tipo

Material

Proteção anticorrosiva ou revestimento

Materiais poliméricos Alumínio Coluna de aspersão

Aço carbono

Epóxi de alta espessura mínimo 400micrômetros

Aço inoxidável Materiais poliméricos Alumínio Aço carbono Venturi clássico

Epóxi de alta espessura mínimo 400 micrômetros

Aço inoxidável Materiais poliméricos Alumínio

JET ou Hidroventuri

Fluxo horizontal leito fixo

Aço carbono Aço inoxidável Materiais poliméricos Aço inoxidável Materiais poliméricos Aço carbono

Filtros adsorvedores

Aço carbono Fluxo vertical leito fixo

Epóxi de alta espessura mínimo 400 micrômetros

Epóxi de alta espessura mínimo 400micrômetros Epóxi de alta espessura mínimo 400 micrômetros

Aço inoxidável Materiais poliméricos

Biofiltro

Concreto

Revestimento polimérico com poliuretanos elastoméricos espessura mínima 4 mm

Materiais poliméricos

Reatores biológicos

Biolavador

Concreto

Revestimento polimérico com poliuretanos elastoméricos espessura mínima 4 mm

Materiais poliméricos Concreto Biopercolador

Revestimento polimérico com poliuretanos elastoméricos espessura mínima 4 mm

Materiais poliméricos Revestimento refratário interno Fornalhas

Aço carbono

Aço carbono

Epóxi de alta espessura externo mínimo 400 micrômetros Epóxi de alta espessura mínimo400 micrômetros

Aço inoxidável Tanques

Aéreo

Materiais poliméricos Concreto

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Revestimento polimérico com poliuretanos elastoméricos espessura mínima4 mm 50

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Equipamento/estrutura

Tipo

Material Concreto

Aterrado Escavado em solo

Suportes de equipamentos e tubulações

Suporte de microbiota em reatores biológicos

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Aço carbono

Proteção anticorrosiva ou revestimento Revestimento polimérico com poliuretanos elastoméricos espessura mínima4 mm Revestimento impermeabilizante com manta PEAD 2 mm Epóxi de alta espessura mínimo 400 micrômetros

Aço inoxidável Madeira Materiais poliméricos

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7

MONITORAMENTO E CONTROLE DAS EMISSÕES PARA ATMOSFERA

O monitoramento e controle do processo de combate a odor deverá prever através de técnicas analíticas e sensoriais a emissão de gases odoríficos para a atmosfera e suas influencias no entorno da ETE.

7.1 MANUAL Para ETEs com emissão potencial de sulfeto inferior a 60 kg/dia, recomenda-se adoção do monitoramento manual com as campanhas de medições de gases sendo realizadas pelo menos uma vez por semana, com registro em planilhas.

7.1.1

Metodologia

O sistema de confinamento, transporte e tratamento de gases odorantes deverá prever pontos de amostragens de gases através da instalação de luvas com 4 polegadas de diâmetro nas tubulações à montante e à jusante (dutos de lançamento) da unidade de tratamento de gases odorantes. O monitoramento das concentrações de gás sulfídrico (H 2S) deverá ser realizado semanalmente, com amostragens de gases a cada 2 horas no dia da realização da medição, com quatro medições à montante e à jusante do equipamento de tratamento. O registro das concentrações de H2S deverá ser anotado em planilha especifica, juntamente com as condições climáticas na hora de realizações das medições (ocorrência de chuvas, nuvens, temperatura, direção dos ventos).

7.1.2

Equipamentos

Deverá ser utilizado medidor portátil com faixa de quantificação de 0 ppm a 500 ppm (“range”). A calibração do equipamento deverá ser realizada a cada 90 dias ou de acordo com a recomendação do fabricante.

7.2 AUTOMÁTICO Para ETEs com emissão potencial de sulfeto superior a 90 kg/dia, recomenda-se adoção do monitoramento automático com sistema de medições contínuas de gases (amostradores contínuos) com registro eletrônico dos dados monitorados.

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VOLUME XI – DESODORIZAÇÃO DE ETEs E UNIDADES DE SES

7.2.1

Metodologia

O sistema de confinamento, transporte e tratamento de gases odorantes deverá prever pontos de amostragens contínuas de gases sulfídricos através da instalação de pontos de amostragens à montante e à jusante (dutos de lançamento) da unidade de tratamento de gases odorantes. O monitoramento das concentrações de gás sulfídrico (H 2S) deverá ser realizado continuamente, com registro eletrônico das concentrações de sulfeto em registrador de dados. O registro das condições do tempo deverá ser anotado diariamente em planilha especifica (ocorrência de chuvas, nuvens, temperatura, direção dos ventos).

7.2.2

Equipamentos

Deverá ser utilizado sistema de medição de gases, com utilização de medidores contínuos de H2S (tubulações, bombas de vácuo, filtros e analisadores), com faixa de quantificação de 0 ppm a 500 ppm (“range”). O sistema deverá prever o registro eletrônico dos dados monitorados. A calibração do sistema deverá ser realizada a cada 90 dias ou de acordo com a recomendação do fabricante. Nota importante: Para ETEs com faixa de emissão de sulfeto entre 60 e 90 kg/dia poderá ser adotado o monitoramento manual ou automático, a depender das condições locais de dispersão das plumas de sulfeto e adensamento populacional.

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8

SEGURANÇA OCUPACIONAL E CONSERVAÇÃO DO PATRIMÔNIO

8.1 SEGURANÇA OCUPACIONAL 8.1.1 Limites de H2S admitidos pela legislação A substância H2S por ser classificada como asfixiante simples pela Norma Regulamentadora nº 15 em seu anexo 11, da portaria 3.214/78 do Ministério do Trabalho e Emprego, possui limites de concentração máximos impostos nos ambientes de trabalho de 8 ppm (partes de vapor ou gás por milhão de partes de ar contaminado) ou 12 mg/m³ (miligramas por metro cúbico de ar).

8.1.2

Ambientes confinados

Nos projetos, deverão ser observadas as recomendações contidas nas normas regulamentadoras, NR - 33 e NR - 15, para ocupação humana em espaços confinados, de acordo com as seguintes medidas de prevenção: •

identificar, isolar e sinalizar os espaços confinados para evitar a entrada de pessoas não autorizadas;

•

antecipar e reconhecer os riscos nos espaços confinados;

•

proceder à avaliação e controle dos riscos;

•

prever a implantação de travas, bloqueios, alívio, lacre e etiquetagem;

•

implementar medidas necessárias para eliminação ou controle dos riscos atmosféricos em espaços confinados;

•

prever medidas de avaliação da atmosfera nos espaços confinados, antes da entrada de trabalhadores, para verificar se o seu interior é seguro;

•

indicar a manutenção de condições atmosféricas aceitáveis na entrada e durante toda a realização de trabalhos, para monitoramento e ventilação dos espaços confinados;

•

indicar o monitoramento continuo da atmosfera nos espaços confinados nas áreas onde os trabalhadores autorizados forem desempenhar as suas tarefas, para verificação de condições de acesso e permanência seguras;

•

indicar os testes nos equipamentos de medição antes de cada utilização;

•

indicar equipamentos de leitura direta, providos de alarme, com calibração e proteção contra explosões;

•

recomendar a proibição da designação para trabalhos em espaços confinados sem a prévia capacitação do trabalhador;

•

indicar que os trabalhadores autorizados devem receber capacitação periodicamente, a cada doze meses;

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VOLUME XI – DESODORIZAÇÃO DE ETEs E UNIDADES DE SES

•

a capacitação deve ter carga horária mínima de dezesseis horas e ser realizada dentro do horário de trabalho, com conteúdo programático de: definições; reconhecimento, avaliação e controle de riscos; funcionamento de equipamentos utilizados e noções de resgate e primeiros socorros.

Nota: Nos espaços confinados devem ser observadas, de forma complementar, os seguintes atos normativos: NBR 14606 – Postos de Serviço – Entrada em Espaço Confinado; e NBR 14787 – Espaço Confinado – Prevenção de Acidentes, Procedimentos e Medidas de Proteção.

8.2 CONSERVAÇÃO DO PATRIMÔNIO Além do que já foi apresentado, deverão ser observados os seguintes critérios quanto à qualidade de materiais e equipamentos: •

Em todo o projeto, deverão ser utilizados materiais que sejam resistentes a abrasão, corrosão e ataque químico, e estanque;

•

Equipamentos, estruturas de suporte, portas, janelas, esquadrias, escadas e guardacorpos deverão ser resistentes à abrasão e ataque químico dos gases;

•

A qualidade do concreto deverá levar em consideração o ataque químico dos líquidos e gases retidos nas unidades;

•

Estruturas de confinamento, suporte e segurança, deverão ser estanques à passagem de gases e resistentes à abrasão e ataque químico para que tenham maior durabilidade.

8.3 PRINCIPAIS NORMAS E LEGISLAÇÃO PERTINENTES •

NR-15 Portaria 3214/78 do MTE – Atividades e Operações Insalubres;

•

NR-33 Portaria 3214/78 do MTE – Segurança e Saúde nos Trabalhos em Espaços Confinados;

•

ABNT NBR 14606:2013 – Armazenamento de líquidos inflamáveis e combustíveis Entrada em espaço confinado em tanques subterrâneos e em tanques de superfície;

•

ABNT NBR 14787:2002 – Espaço confinado – Prevenção de acidentes, procedimentos e medidas de proteção.

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9

PLANO DE CONTINGÊNCIA

O projeto de controle de odores deverá conter um plano de contingência, com o objetivo de definir as ações emergenciais a serem tomadas em caso de constatação de risco iminente de vazamento de gás sulfídrico (H 2S) na estação de tratamento de esgotos. Entende-se por risco iminente o vazamento de gás sulfídrico sem tratamento para a atmosfera em concentrações que proporcionem a sua percepção na circunvizinhança da ETE, através de uma rede de percepção sensorial.

9.1 INTEGRANTES DO PLANO DE CONTINGÊNCIA O  plano de contingência a ser apresentado deverá estabelecer os atores integrantes para execução das ações nas situações de anormalidade a serem previstas e pode-se sugerir como integrantes: •

Funcionários da COPASA;

•

Prestadores de serviço da COPASA;

•

Moradores da vizinhança da ETE, integrantes da rede de percepção sensorial, organizada pela COPASA.

Sugere-se para formação de uma rede de percepção sensorial, a indicação de pelo menos três moradores em pelo menos duas zonas de influência das plumas de dispersão de gases odoríficos, sendo as zonas delimitadas por círculos concêntricos, traçados a partir da fonte principal de emissão.

9.2 RESPONSABILIDADES E ATRIBUIÇÕES DOS INTEGRANTES O  plano de contingência deverá atribuir responsabilidades a cada integrante do plano, para identificação das anomalias e acionamento do plano de contingência, se necessário. Pode-se atribuir: •

Aos Funcionários da COPASA: efetuar medições, realizar avaliações de campo, avaliar a ocorrência de emissões fugitivas, acompanhar a selagem de frestas ou vazamentos em juntas de sistema de controle de odores, identificar a origem das emissões odoríficas, identificar a ocorrência de panes nos sistemas de controle de odores, identificar situações de emergência e acionar o Plano de emergência, caso necessário.

•

Prestadores de serviço da Copasa: efetuar reparos no sistema de controle de odores, em caso de panes, executar os serviços relativos a eliminação de vazamentos de gás sulfídrico para atmosfera.

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VOLUME XI – DESODORIZAÇÃO DE ETEs E UNIDADES DE SES

•

Integrantes da rede de percepção sensorial: acionar o funcionário da ETE da COPASA responsável pelo atendimento aos integrantes da rede de percepção sensorial, em caso de identificação de qualquer anomalia.

9.3 ÁREAS DO ENTORNO O plano de contingência deverá estabelecer zonas potenciais para ocorrência de cenários críticos de dispersão de plumas de gás sulfídrico, delimitadas através de círculos de diferentes raios, que deverão variar de acordo com o risco potencial avaliado. Em cada zona delimitada deverão ser considerados quatro integrantes da rede de percepção sensorial, pelo menos um em cada quadrante. Cada integrante da rede de percepção sensorial deverá ser monitorado pelo uma vez por semana.

9.4 MONITORAMENTO DAS EMISSÕES O plano de contingência deverá estabelecer o tipo de equipamento (manual / automático) para monitoramento das emissões do gás sulfídrico, os pontos de monitoramento e a frequência de monitoramento das emissões, bem como a frequência de calibração dos equipamentos.

9.5 REGISTRO DE DADOS DE MONITORAMENTO, ADOÇÃO DE VALORES E AÇÕES RESPOSTA O plano de contingência deverá estabelecer a forma de registro de dados (manual / eletrônica), os valores de concentrações de sulfeto que devem disparar o acionamento do plano e as ações resposta, tais como: •

Aplicação de quelantes, nos pontos de vazamento de gás sulfídrico identificados;

•

Execução dos reparos, nos pontos de anomalia identificados;

•

Plano de comunicação social;

•

Acionamento de instituições oficiais para comunicação de ocorrências.

9.6 CAPACITAÇÃO E TREINAMENTO DOS INTEGRANTES DO PLANO O plano de contingência deverá estabelecer as ações de capacitação dos integrantes do plano, com a finalidade de prepará-los para executar imediatamente os procedimentos adequados em caso de verificação de risco iminente. As orientações deverão contemplar: •

a identificação de existência de riscos iminentes;

•

utilização adequada dos recursos que devem ser utilizados na situações emergenciais;

•

definição e preparação dos líderes para coordenação das ações;

•

realização de contatos com outras instituições que devam ser acionadas;

•

realização das medidas emergenciais em caso de ocorrências.

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10 FORMA DE APRESENTAÇÃO DO PROJETO DE DESODORIZAÇÃO A SER DESENVOLVIDO 10.1 DOCUMENTOS DO PROJETO COMPLETO DE DESODORIZAÇÃO A montagem de um projeto completo para sistemas de desodorização deve conter os seguintes documentos, exceto em casos especiais justificados com antecedência e aprovados pela Copasa: •

Estudos Preliminares ao Projeto;

•

Levantamentos Topográficos (incluídas as descrições topográficas);

•

Levantamentos e Estudos Geotécnicos;

•

Projeto Básico do Sistema (SAAs ou SESs);

•

Especificações Técnicas de Obras, Materiais e Equipamentos;

• 

Orçamento;

•

Projeto Elétrico;

•

Projeto Estrutural;

•

Resumo Técnico do Projeto.

10.2 RECOMENDAÇÕES DE PROJETOS No desenvolvimento dos projetos de Sistemas de Desodorização, deve-se observar e seguir as importantes recomendações: •

Detalhar plano de trabalho;

•

Levantar e caracterizar em campo, os gases gerados;

•

Levantar medidas que atuam na redução de geração de gases odorantes;

•

Levantar as questões ambientais, relativas à qualidade do ar;

•

Monitorar direção e intensidade dos ventos no entorno da ETE;

•

Atender todas as exigências legais referentes à proteção e preservação do meio ambiente;

•

Levar em consideração o destino final dos subprodutos gerados no processo, previsto em legislações nacionais e internacionais;

•

Contemplar as medidas de segurança previstas nas normas NR-10 e NR- 33;

•

Elaborar mapas de risco de áreas e unidades detentoras de dispositivos de combate a odor;

•

Definir medidas de segurança necessárias durante o desenvolvimento das atividades de operação e manutenção;

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•

Definir processo do Sistema de Desodorização (caracterização, confinamento, exaustão, medição, transporte, tratamento e/ou queima e monitoramento) manual e/ou automático, levando em consideração o porte da ETE e as fases do processo de tratamento dos esgotos sanitários;

•

Elaborar estudos de viabilidade técnica – econômicas dos processos de combate a odor por absorção, adsorção, biológico, oxidação térmica, etc., para definir a melhor alternativa técnico-econômica considerando custos de investimento, consumo energético, consumo de produtos químicos, etc.;

•

Quando não houver caracterização dos gases em campo, a COPASA poderá autorizar a utilização de parâmetros clássicos de literatura e/ou resultados de sistemas operados no Brasil e no exterior para dimensionamento do sistema;

•

Especificar os produtos químicos a serem utilizados com previsão de consumo;

•

Desenvolver projeto básico da solução escolhida de forma a fornecer visão global da obra com identificação dos elementos constitutivos;

•

Apresentar soluções técnicas detalhadas, para facilitar a elaboração do projeto executivo e a realização das obras e montagem;

•

Prever em projeto, para desenvolvimento das atividades em ambientes confinados, um sistema de renovação do volume de ar, de no mínimo 12 trocas por hora, quando da permanência de empregados no local ou 6 trocas por hora quando não houver permanência de empregados;

•

Prever em projeto sistema de monitoramento do processo;

•

Desenvolver projeto de sistemas de detecção, alarme sonoro e visual, proteção e combate a incêndios (exaustão e/ou neutralização) contra vazamento de gases tóxicos e/ou de produtos químicos;

•

Dimensionar e especificar componentes eletro-mecânicos e de automação incluindo: exaustores, sopradores, quadros elétricos principais, de força do motor, de controle e de distribuição secundário, iluminação e tomadas à prova de explosão;

•

Elaborar orçamento detalhado do custo global da obra.

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11 CONSIDERAÇÕES FINAIS Apesar de todas as tecnologias apresentadas no presente trabalho para controle de emissões odoríficas em ETEs, cabe salientar que a concepção de uma ETE deve sempre propor a adoção de estratégias que permitam dispensar ou minimizar o emprego de sistemas de controle de odores, uma vez que esses sistemas deverão impactar os custos de implantação e operação. Em concepções de ETEs comumente utilizadas pela COPASA, tais como a utilização de reatores do tipo UASB seguidos de filtros biológicos percoladores, sugere-se investigar a eficiência de outros mecanismos de extração de sulfetos nos efluentes dos reatores tipo UASB com ausência de consumo energético, em dispositivos do tipo tulipas ou cascatas, com captação de gases nessas unidades para encaminhamento ao tratamento de odores. Em outra linha, na busca por soluções inovadoras, os filtros biológicos percoladores também devem ser considerados como potenciais sistemas de tratamento de odores. O direcionamento dos gases a serem tratados para o leito filtrante em fluxo ascendente, no sentido contrário ao fluxo do líquido, deve proporcionar as condições adequadas para redução das concentrações de sulfetos e lançamento desses gases tratados na atmosfera, sem causar incômodos à população circunvizinha. Deve-se, no entanto, avaliar os riscos relativos às interferências na eficiência dos processos biológicos de tratamento dos esgotos, bem como avaliar o efeito da corrosão desses gases nas estruturas do filtro biológico percolador. Em outra concepção de ETE, unidades que utilizam processos aeróbios, podem da mesma forma ser consideradas como potencias sistemas de tratamento de odores. Tanques de aeração de lodos ativados, lagoas aeradas e biofiltros aerados, são algumas das unidades que podem ser avaliadas para que o fluxo de gases seja direcionado ao seu interior, visando a oxidação de sulfetos, antes que os gases sejam lançados na atmosfera.

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12 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS APHA, 1998. Standard Methods of Examination of Water and Wastewater. American Public Health Association, American Water Works Association, Water Environmental Federation. 20 th ed. Washington. ASSAI, S., KONISHI, Y., YABU, T., 1990, Kinetics of Absorption of Hydrogen Sulfide into Aqueous Ferric Sulfate Solutions, AICHE Journal, v. 36, n. 9, pp. 1331 - 1338. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9898: Planejamento de amostragem de efluentes líquidos e corpos receptores. Rio de Janeiro, 1987. 14 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14787: Espaço confinadoPrevenção de acidentes, procedimentos e medidas de proteção. Rio de Janeiro, 2002. 10 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12209: Elaboração de projetos hidráulico-sanitários de estações de tratamento de esgotos. Rio de Janeiro, 2011. 53 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14606: Armazenamento de líquidos inflamáveis e combustíveis – Entrada em espaço confinado em tanques subterrâneos e em tanques de superfície. Rio de Janeiro, 2013. 8 p. BALL T., VELDMAN, R., 1991, Improve Gas Treating, Reactions and Separations, January, pp.67-72. BARBOSA, V.L.; STUETZ, R.M., 2005. Treatment of hydrogen sulfide in biofuels.In: Lens, P. et al. (Ed.). Biofuels for fuel cells: renewable energy from biomass fermentation. London: IWA Publishing. BELLI FILHO, P.; COSTA, R. H. R. ; GONÇALVES, R. F.; CORAUCCI FILHO, B.; LISBOA, H. M. Tratamento de odores em sistemas de esgotos sanitários. In: Pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. Chernicharo, Carlos Augusto Lemos (coord.). Belo Horizonte; [s.n.], 2001.Projeto PROSAB BRASIL. CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE – CONAMA, 2006. Estabelece os limites máximos de emissão de poluentes atmosféricos para fontes f ixas, Resolução n°. 382, de 26 de dezembro de 2006, 37p. BRASIL. Ministério do Trabalho e Emprego. Portaria nº 3.214 de 08 de junho de 1978. NORMA REGULAMENTADORA nº 15. Atividades e Operações Insalubres. Brasília, 1978. 82 p.

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13 ANEXOS Tabelas e ábacos

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Tabela 10 – Conversão de Unidades ���� ��������� ��

����

A�������� ������ (A�) A�������� ������ A�������� ������ A�������� ������

�� �� �� ��/��� ��� �� �20 (� 4�C) ��� �� �� (� 0�C)

����� (�����) B����� (��������) B�� B��/� B��/� B��/�� B��/�� . �� B��/�� .�� B��/��� B��/��� B��/��� .�� B��/��� .��

��������� ������ (A�) �� ���� �� � ����/�� ����/�� . �C ����/��. � �� �� ����/��.�C ����/��

0,9869 0,159 0,252 3,931 � 10�4 0,2931 0,5556 1 1 0,2356 0,01757 16,02 8,9

C� ����/��� �C �� ��� ��� ��� ��� ��� ��/� ��/�

�� �����/� �� ��� ���� ������ ���� ���� ���� ���/��� ��/�

0,9863 0,472 (�C � 9/5)+32 3,2814 � 10�2 3,531 � 10�5 2,113 � 10�3 0,06102 1,076 � 10�3 0,155 1,1969 0,036

D�� D�� D�� D�� ���/��� D��

� �/�� �� ��� �� �20 (4�C) ��� �� �� (� 0�C)

1,020 � 10�3 1,0 � 10�7 2,248 � 10�6 7,233 � 10�5 4,015 � 10�4 2,953 � 10�5

��� ����� (������) ��� ���� �����/� ���/� ���/� ���� (�����) �� ��/���� ��/��� ��/���

3,785 0,83267 0,1337 231 0,06308 8,0208 2,228 � 10�3 15,43 2,205 � 10�3 0,03613 62,43 0,062427

����� (���������) ����� (���������) ����� (���������) ����� (���������) �����/��� �����/��� �����/��� � � �/��� �/��� �/�����

 �����

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����������� ��� 76 1,033 33,9 29,92

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���� ��������� ��

����

� � �����/���

���� (���� )  �����

��/��

0,03215 0,07093 0,00229

��/���

�/���

0,01602

�/��� �/� �/� �� ������ ���������� ������ ����������

������/� ������/� ���/��� � � ���

0,03728 2,237 196,8 1 � 10�6 1609 5280

����

�

28,349

��� ��� ���/��� ���/��� ���/��� ���/��� ���/��� ���/��� ���/� ���/� ���/� ���/� ���� ���� ��� �� �� ��� ���� ���� ���� ���� ����/��� ����/��� ���� ���� ����/� ���� ���� ���� ���� ���� ��� �� �� ��� �� �� ��� �� �� ��� �� �� ��� �� ��

��� � ��/� �����/� ��/� ������/� ������/� ���/� �/��� ������/� �� ��/� ��� �� ��/�� �� ����� (���.) ������ ��/�� �� ���/� �����/��� ����� (���.) ������ (���.) �����/��� ��� ����� ������ �� ���� ���������� ������ ��/��� ��/��� ��/���� ��� �� �20

��

�����

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����������� ���

12 0,3048 0,508 0,1247 0,01829 0,472 0,1136 0,01667 18,29 0,6818 0,5921 1,097 929 0,0929 345,3 30,48 7,4805 28,32 0,06242 0,02832 472 7,48 59,84 29,92 448,831 16,39 4,329 � 10�3 0,01639 1,639 � 10�5 5,787 � 10�4 0,03342 0,03453 70,73 0,4912 1,133 2,205 67

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���� ��������� ��

����

��� ��� ���/� ���/�

�����/� ���/� ��� ���

����

��

14,59

� (�����) � (�����) � (�����) � (�����) � � (�����)

�� �� �� �� �� � (�����)

2000 907,18 2240 1016 2205 1120

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����������� ��� 6 0,1047 9,549 0,15922

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Perda de carga em captores Tabela 11 – Coeficiente de entrada para captores

Veja figura específica

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Tabela 12 - Continuação

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Tabela 13 – Coeficiente de entrada e perda de entrada para alguns captores

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Perda de carga em trecho reto de dutos de seção circular

Figura 6 – Perda de carga em dutos retos

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Figura 7 – Perda de carga c arga em dutos retos - continuação

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Perda de carga em singularidades Tabela 14 – Perda de carga em expansão

Tabela 15 – Perda de carga em contração

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Tabela 16 – Perda de carga em cotovelos

Tabela 17 – Perda de carga em junções

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Tabela 18 – Perda de carga em chapéus

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Figura 8 – Perda de carga em leitos filtrantes

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