Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

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TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS Aula 7 Sistema de lagoas anaeróbias seguidas por lagoas facultativas

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Aulas de Tratamento de Águas Residuárias e Tratamento de Efluentes. Aulas não revisadas. Vários autores.

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TRATAMENTO DE ÁGUAS

RESIDUÁRIAS

Aula 7 – Sistema de lagoas anaeróbias seguidas por lagoas facultativas

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Introdução

As lagoas anaeróbias constituem-se uma alternativa de tratamento, onde a existência de condições estritamente anaeróbias é essencial. Tal é alcançado através do lançamento de uma grande carga de DBO por unidade de volume da lagoa, fazendo com que a taxa de consumo de oxigênio seja várias vezes superior à taxa de produção. No balanço de oxigênio, a produção pela fotossíntese e pela reaeração atmosféricas neste caso, desprezíveis.

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Introdução

As lagoas anaeróbias têm sido utilizadas no tratamento de esgotos domésticos e despejos industriais predominantemente orgânicos, com altos teores de DBO, como matadouros, laticínios, bebidas, etc.

A conversão da matéria orgânica em condições anaeróbias é lenta, pelo fato das bactérias anaeróbias se reproduzirem numa vagarosa taxa. A temperatura do meio tem grande influência nas taxas de reprodução da biomassa e conversão do substrato, o que faz com que as regiões de clima quente se tornem propício a este tipo de lagoas.

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Introdução

As lagoas anaeróbias são usualmente profundas, da ordem de 3m a 5m.

A eficiência de remoção da DBO nas lagoas anaeróbias é usualmente da ordem de 50% a 70%. A DBO efluente é ainda elevada, implicando na necessidade de uma unidade posterior de tratamento.

A remoção da DBO na lagoa anaeróbia proporciona uma substancial economia de área para lagoa facultativa.

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Lagoa Anaeróbia – Lagoa Facultativa

Grade

Fase

Sólida Fase

Sólida

Cx de

areia

Medição

de vazão Lagoa Anaeróbia Lagoa Facultativa

Sistema Australiano

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Descrição do Processo

De forma simplificada, a conversão anaeróbia se

desenvolve em duas etapas:

Liquefação e formação de ácidos (através das

bactérias acidogênicas); e

Formação de metano (através das bactérias

metanogênicas).

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Descrição do Processo

Primeira fase

Não há remoção de DBO, apenas a conversão da

matéria orgânica a outras formas (moléculas mais

simples e depois ácidos)

Segunda fase

A DBO é removida, com matéria orgânica (ácidos

produzidos na primeira etapa) sendo convertida a

metano, gás carbônico e água.

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Descrição do Processo

Bactérias metanogênicas são bastante sensíveis às condições ambientais, caso sua taxa de reprodução reduza, haverá o acúmulo dos ácidos formandos na primeira etapa, com as seguintes conseqüências:

Interrupção da remoção da DBO;

Geração de maus odores, os ácidos são extremamente fétidos.

É fundamental o equilíbrio entre as duas comunidades de bactérias.

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Descrição do Processo

Condições para o desenvolvimento das bactérias

metanogênicas:

Ausências de oxigênio dissolvido;

Temperatura do líquido adequada (acima de 15°C);

pH adequado (próximo ou superior a 7)

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Descrição do Processo

A crosta cinzenta escura de escuma, típica de

lagoas anaeróbias extremamente benéfica ,

pois:

Interpõe à penetração

de luz solar na lagoa,

impedindo assim o

desenvolvimento de algas,

que produzem oxigênio na

camada superior;

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Descrição do Processo

Protege a lagoa contra curto – circuitos, agitação provocada pelos ventos, e transferência d oxigênio da atmosfera;

Conserva e uniformiza a temperatura no meio líquido, impedindo a sua alteração por súbita modificação no meio externo;

Impede o maior aquecimento da superfície líquida durante o dia, e o rápido esfriamento durante a noite.

impede o desprendimento de gás sulfídrico para a atmosfera;

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Características gerais

Lagoas são profundas, de 4 a 5 metros, para

reduzir a possibilidade de penetração do oxigênio

produzido na superfície (pela fotossíntese e pela

reaeração atmosférica) para as demais camadas.

O tempo de detenção hidráulica (t) se situa na

faixa de 3 a 6 dias; e

Taxa de aplicação volumétrica (Lv) comumente

adotada e 0,1 a 0,3 kg DBO/m3.d.

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Configuração de Lagoas Anaeróbias

Classificação das lagoas anaeróbias em dois

modelos hidráulicos básicos :

Lagoa anaeróbia convencional;

Lagoa anaeróbia de alta taxa.

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Configuração de Lagoas Anaeróbias

Nas lagoas convencionais o escoamento do efluente

líquido ocorre de forma horizontal, definido pela

posição de entrada e saída.

Grade

Fase

Sólida

Fase

Sólida

Cx de

areia

Medição

de vazão Lagoa Anaeróbia

a) Convencional

Banco de lodos

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Configuração de Lagoas Anaeróbias

Grade

Fase

Sólida

Fase

Sólida

Cx de

areia

b)Alta Taxa Banco de lodos

As lagoas anaeróbias de alta taxa, apresentam fluxo hidráulico

ascendente junto a zona de entrada, a qual esta localizada

na parte inicial da lagoa, ao fundo de uma câmara profunda.

Apresentam menores tempos de retenção de sólidos, uma vez

que permitem um maior contato com a biomassa ativa e ao

sistema de alimentação.

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Rotinas gerais de operação

• conferir, periodicamente, as condições estruturais da

lagoa, minimizando a possibilidade de ocorrência de

erosão dos taludes e de infiltração no solo,

observando-se a variação do nível da lâmina d’água;

• evitar os entupimentos nos dispositivos de entrada, para

garantir a distribuição uniforme do esgoto na lagoa;

• promover a retirada de materiais grosseiros que,

eventualmente, possam passar pelo tratamento

preliminar;

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Rotinas gerais de operação

• conservar limpos os dispositivos de saída;

• conservar as margens da lagoa sem qualquer tipo

de vegetação, para evitar a proliferação de

insetos;

• fazer diariamente a leitura das vazões com

freqüência horária e anotar os valores no livro de

registro de operação.

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Critérios de Projeto para as Lagoas

Anaeróbias

Os principais parâmetros de projeto das lagoas anaeróbias são:

Tempo de detenção hidráulico;

Taxa de aplicação volumétrica;

Profundidade;

Geometria(relação comprimento/largura).

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Critérios de Projeto para as Lagoas

Anaeróbias

Taxa de aplicação volumétrica (Lv)

Principal parâmetro de projeto das lagoa

anaeróbias, é função da temperatura. Locais mais

quentes permitem uma maior taxa (menor volume).

A consideração da carga volumétrica é importante,

pois certos despejos, como os industriais, podem

variar bastante a relação entre a vazão e a

concentração de BBO.

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Critérios de Projeto para as Lagoas

Anaeróbias

Taxas de aplicação volumétrica admissíveis para

projeto de lagoas anaeróbias em função da

temperatura.

Temperatura média do ar mais frio-T(°C)

Taxa de aplicação volumétrica admissível-Lv (KgDBO/m3.d)

10 a 20 0,02T-0,10

20 a 25 0,01T-0,10

>25 0,35

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Critérios de Projeto para as Lagoas

Anaeróbias

Volume útil determinado em função de:

L = carga de DBO total afluente (KgDBO/d)

Lv = Taxa de aplicação Volumétrica (kg DBO/m3.d)

V = volume requerido para a lagoa

V = L/Lv

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Critérios de Projeto para as Lagoas

Anaeróbias

Para esgotos domésticos, o volume final a ser

adotado para a lagoa anaeróbia é um

compromisso entre os dois critérios (tempo de

detenção e taxa de volumétrica), devendo, tanto

quanto possível, satisfazer a ambos. Para efluentes

industriais, o critério definidor é o da taxa de

aplicação volumétrica.

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Critérios de Projeto para as Lagoas

Anaeróbias

Tempo de detenção hidráulico (θh)

Deve ser suficiente para a sedimentação dos sólidos e

degradação anaeróbia da matéria orgânica

solúvel.

Nas lagoa anaeróbias convencionais tempos

inferiores a 3 dias, poderá ocorrera a saída das

bactérias metanogênicas com o efluente da lagoa

(fatores hidráulicos) seja superior a própria taxa

de reprodução, a qual é lenta (fatores biológicos).

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Critérios de Projeto para as Lagoas

Anaeróbias

Tempo de detenção hidráulico(θh), expresso em dias

(Faixas admissíveis)

Temperatura da lagoa (°C)

Tempo de detenção (θh)

(dias)

Remoção de provável de DBO5 (%)

10-15 4-5 30-40

15-20 3-4 40-50

20-25 2,5-3 50-60

25-30 2-5 60-70

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Critérios de Projeto para as Lagoas

Anaeróbias

Tempo de detenção hidráulico

Q = Vazão média afluente (m3/d)

θh = Tempo de detenção hidráulica (d)

V = Volume requerido para a lagoa (m3)

θh= V/ Q

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Critérios de Projeto para as Lagoas

Anaeróbias

Profundidade

Projetar uma lagoa mais profunda, com 3,5 a 5,0

metros de profundidade.

Vantagens da lagoa mais profunda:

• Menor área superficial;

• Menor ação do meio externo sobre o meio líquido;

• Volume adequada para acumulação de sólidos.

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Critérios de Projeto para as Lagoas

Anaeróbias

Geometria (relação comprimento/largura)

As lagoas anaeróbias variam entre quadradas ou

levemente retangulares, com relação:

Comprimento/largura (L/B) =

na ordem de 1 a 3

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Estimativa da concentração efluente

de DBO da Lagoa Anaeróbia

Uma vez estimada a eficiência de remoção (E),

calcula-se a concentração efluente pelas fórmulas:

E = (S0 – DBOefl) x 100/S0

DBOefl = S0 (1 – E/100)

Onde:

S0= concentração de DBO total afluente (mg/L);

DBOefl= concentração de DBO total efluente(mg/L);

E= eficiência de remoção(%).

100

100 0xLE

L

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Dimensionamento das Lagoas

Facultativas após Lagoas Anaeróbias

As lagoas facultativas secundárias podem ser

dimensionadas segundo os critérios de taxa de

aplicação das lagoas facultativas. O tempo de

detenção resultante será agora menor, devido à

prévia remoção da DBO a lagoa anaeróbia.

Para o dimensionamento segundo a taxa de

aplicação superficial, tem-se que a concentração e

a carga de DBO afluentes à lagoa facultativa são

as mesmas efluentes da lagoa anaeróbia.

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Dimensionamento das Lagoas

Facultativas após Lagoas Anaeróbias

A estimativa da concentração de DBO efluente da

lagoa facultativa pode ser efetuada segundo

metodologia das lagoas facultativas. O coeficiente

de remoção K será neste caso um pouco menor,

devido a matéria orgânica de estabilização mais

fácil ter sido removida na lagoa anaeróbia.

(20°C, lagoas facultativas secundárias, modelo de mistura completa)

K = 0,25 a 0,32 d-1

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Lagoa Anaeróbia – Lagoa Facultativa

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Acúmulo de Lodo nas lagoas

Anaeróbias

A taxa de acúmulo é da ordem de 0,03 a 0,10m3/hab.ano.

As lagoas anaeróbias devem ser limpas segundo uma das seguintes estratégias :

Quando a camada de lodo atingir aproximadamente 1/3 da altura útil.

Remoção de um certo volume anualmente, em um determinado mês, de forma a incluir a etapa de limpeza de uma forma sistemática na estratégica operacional da lagoa.

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Dimensionamento lagoa anaeróbia –

lagoa facultativa

Dimensionar uma lagoa anaeróbia para os seguintes dados:

• População: 20.000 hab.

• Vazão afluente: 3.000 m3/d

• S0 Concentração de DBO = DBOafluente :350mg/L - ( 350mg/L = 350g/m3 )

• Temperatura: T=23°C e Lv = 0,15kgDBO5 /m3.d (taxa de aplicação volumétrica LV)

• Eficiência de remoção de DBO desejada de 60%

• H = 4,5m

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Passo 1 - carga afluente de DBO

Carga (L) = concentração (g/m3) x Vazão (m3/d)

1050kg DBO/d

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Passo 2 – Cálculo do volume

requerido

Volume (V)= ________Carga__(L)_________

Carga de Aplicação Volumétrica (Lv)

7000m3

V

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Passo 3 – Verificação do tempo de

detenção

Tempo = __V__

Q

2,3 d

Obs: lagoa com esse baixo tempo de detenção deve ter sua

entrada pelo fundo.

T

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Passo 4 – Determinação da área

Área = ___Volume_(V)__

Profundidade (H)

1556m2

Obs: Adotar duas lagoas. Área de cada lagoa:____________m2

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Passo 5 – Determinação das

dimensões das lagoas

Caso seja adotadas 2 lagoas em paralelo e uma

relação comprimento/largura(L/B) igual a 1,5 em

cada lagoa ter-se-á:

L = 1,5B

A=B.L

L=

B=

Possível dimensões de cada lagoa: 34 x 23

Page 39: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Passo 6 – Concentração de DBO

efluente

Eficiência de remoção de DBO desejada de 60%

DBOefl = (1 – _E_). S0

100

140mg/l

O efluente da lagoa anaeróbia é o afluente da lagoa facultativa.

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Passo 7 – Acúmulo de lodo na lagoa

anaeróbia

Dado: Adoção de 0,04m3/hab.ano

Acumulação anual = Acumulo ano x população

800m3/ano

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Passo 8 – Espessura da camada de

lodo em 1 ano

Espessura = __Acumulação anual x tempo___

Área da lagoa total

51cm/ano

Esta taxa de acúmulo anual, expressa em cm/ano, é bem superior aos valores usuais,

provavelmente devido ao fato da lagoa, no presente exemplo, ser profunda e com

baixo tempo de detenção (menor área superficial para espalhamento do lodo).

Page 42: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Passo 9 – Tempo para atingir 1/3 da

altura útil das lagoas

Tempo = _____H/3__(m)__

Elevação anual (m/ano)

2,9anos

Elevação anual em m/ano

O volume de lodo acumulado ao longo deste período corresponde a 1/3 do volume

útil das lagoas, ou seja, 7000m3/3 = 2333 m3 de lado. O volume deverá ser removido aproximadamente a cada 3 anos (volume de 2333m3) ou, anualmente (remoção de 800m3)

Page 43: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Dimensionamento da Lagoa Facultativa -

Passo 10 – Carga afluente à lagoa facultativa

A carga efluente da lagoa anaeróbia é a carga afluente à

lagoa facultativa. Com a eficiência de remoção 60% na

lagoa anaeróbia, a carga afluente à lagoa facultativa é:

Carga (L) = __(100 – E ) x L0­_(carga lagoa anaeróbia)_

100

420 Kg DBO/d

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Passo 11 – Área requerida

A = __L_(carga)_

LS

1,9 ha ou 19000m2

LS = Taxa de aplicação superficial – Adotar 220kg DBO/ha.d

Adotar duas lagoas = A/2

Page 45: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Passo 12 – Dimensões da lagoa

Relação L/B = 2,5 - L=2,5B

Calcular para cada lagoa.

A = L. B

Possíveis dimensões: L = 155m e B=62m

Page 46: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Passo 13 – Volume resultante

V = Atotal x H

34200m3

Adoção de um valor para a profundidade de H =

1,80m

Page 47: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Passo 14 – Cálculo do tempo de

detenção resultante

T = __V__

Q

11,4 d

T

Page 48: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Passo 15 – Correção do coeficiente

de temperatura

Adotado - K = 0,27 d-1 regime de mistura completa a 20°C.

Coeficiente de temperatura Ѳ = 1,05

Correção para temperatura de 23ºC

KT = K20 . Ѳ(T-20)

0,31d-1

KT = Coeficiente de remoção da DBO em uma temperatura do líquido T qualquer (d-1)

K20 = Coeficiente de remoção da DBO na temperatura do líquido de 20°C (d-1)

Ѳ = Coeficiente de temperatura (-)

Page 49: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Passo 16 – Estimativa de DBO

Solúvel

Utilizando-se o modelo de mistura completa

(Fórmula)

S = ___S0 (DBO efluente Lagoa anaeróbia)____

1 + KT . t

31mg/l

Page 50: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Passo 17 – Estimativa de DBO

Particulada

Admitindo se uma concentração de SS efluente igual a 80mg/l, e considerando-se que cada 1 mgSS/l implica numa DBO5 em torno de 0,35mg/l.

DBO5particulado = Concentração de SS efluente x Valor da DBO5

28mgDBO5­/l

Deve-se lembrar que a DBO particulada é detectada no teste da DBO, mas

poderá não ser exercida no corpo receptor, dependendo das condições de sobrevivência das algas.

Page 51: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Passo 18 – DBO Total

DBO total efluente = DBO solúvel + DBO particulada

59mg/l

Page 52: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Passo 19 – Cálculo da eficiência total do sistema de

lagoa anaeróbia-lagoa facultativa na remoção da

DBO

E = __S0 – DBOTotal__ . 100 =

S0

83%

Page 53: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Passo 20 – Área útil total (lagoas

anaeróbias + Facultativas)

Área útil total = ALAGOA ANAERÓBIA + ALAGOA FACULTATIVA

Lagoas Anaeróbia Lagoas Facultativa

Page 54: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Passo 21 - Área total requerida para

todo o sistema

A área requerida para a lagoa, incluindo os taludes,

urbanização, vias internas, laboratório, estacionamento e

outras áreas de influência, é cerca de 25% a 33% maior do

que a área líquida calculada a meia altura. Assim:

Atotal = 1,3 . A liquida

2,7ha

finep.gov.br

Page 55: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Passo 22 – Área per capita

Área per capita = Atotal (m2)/ População

Page 56: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Passo 23 – Comparação dos dados

Compare os dados apresentados neste exercício

com os valores da lagoa facultativa. Observe:

• Tempo de detenção total; e

• Área

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Sugestão de leitura

http://w3.ufsm.br/ppgepro/dissertacoes/Gabrieli_Irrigaray_Bohrz.pdf

GERAÇÃO DE METANO EM LAGOA ANAERÓBIA: UM ESTUDO DE CASO EM ABATEDOURO DE BOVINOS AUTORA: GABRIELI IRRIGARAY BOHRZ - ORIENTADOR: DJALMA DIAS DA SILVEIRA, 2010.

http://www.ppe.ufrj.br/ppe/production/tesis/zanette_luiz.pdf

POTENCIAL DE APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DO BIOGÁS NO BRASIL. André Luiz Zanette, 2009.

http://www.emater.tche.br/site/br/arquivos/area/frentes/3/producao_biogas.pdf

PRODUÇÃO DE BIOGÁS E BIOFERTILIZANTE A PARTIR DE LAGOAS DE TRATAMENTO DE DEJETOS SUÍNOS: EXPERIÊNCIA DA GRANJA VENDRAME. Armando Vendrame. Marilei Fontana Batisti, Carlos Alberto Angonese. 2005

Page 58: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

TRATAMENTO DE ÁGUAS

RESIDUÁRIAS

Aula- 08 – Sistema de lagoas aeradas de mistura completa seguidas de lagoas de decantação.

Page 59: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Introdução

As lagoas aeradas de mistura completa são

essencialmente aeróbias. O aeradores servem, não

só para garantir a oxigenação do meio, mas

também para manter os sólidos em suspensão

(biomassa) dispersos no meio líquido. O tempo

de detenção típico de detenção em uma lagoa

desse tipo é da ordem de 2 a 4 dias.

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Princípio de Funcionamento

A qualidade do efluente de uma lagoa aerada de mistura completa não é adequada para o lançamento direto, pelo fato de conter teores elevados de sólidos em suspensão. Por essa razão são seguidas de outras lagoas, onde a estabilização e a sedimentação desses sólidos podem ocorrer.

Grade

Fase

Sólida

Fase

Sólida

Cx de

areia

Medição

de vazão

Lagoa Aerada de

Mistura Completa

Lagoa de Decantação

Page 61: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Princípio de Funcionamento

O tempo de detenção nas lagoas de decantação são

baixos, da ordem de 2 dias.

A capacidade de acúmulo de lodo é relativamente

reduzida, implicando na necessidade de remoção

de 1 a 5 anos.

A área requerida por este sistema de lagoas é a

menor dentre os sistemas de lagoas. Os requisitos

de energia são similares aos demais sistemas com

lagoas aeradas.

Page 62: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Descrição do Processo

A denominação mistura completa é, advinda do alto grau de energia por unidade de volume, responsável pela total mistura dos constituintes em toda a lagoa.

Entre os sólidos mantidos em suspensão na mistura completa se incluem, além da matéria orgânica do esgoto bruto, também as bactérias, o contato entre matéria orgânica e bactéria, possibilita uma maior eficiência da lagoa aeróbia permitindo uma redução do volume.

As partículas entram no tanque e são

imediatamente dispersas em todo o

corpo do reator

Page 63: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Descrição do Processo

Apesar da boa eficiência das lagoas aeradas na

remoção da matéria orgânica originalmente

presente nos esgotos, a qualidade do seu efluente

não é satisfatória para o lançamento direto no

corpo receptor.

Após passar pela lagoa de decantação o efluente sai

com menor teor de sólidos.

Page 64: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Critérios de projeto das lagoas

aeradas

Principal critério é o tempo de detenção.

Tempo de detenção

Tempo de detenção hidráulica = tempo de retenção celular

Ou

t = Ѳc

O tempo de detenção hidráulica (t) é o tempo médio de permanência das moléculas do líquido no reator. O tempo de retenção celular, ou idade do lodo (Ѳc ) é o tempo médio de permanência das células bacterianas no reator.

Page 65: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Critérios de projeto das lagoas

aeradas

Nas lagoas aeradas de mistura completa, o tempo de

detenção hidráulica (= idade do lodo) constitui-se

no principal parâmetro.

t = 2 a 4 d

Caso adote mais de uma célula em série, o tempo de

detenção em cada uma poderá ser próximo a 2

dias.

Page 66: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Critérios de projeto das lagoas

aeradas

Profundidade

A profundidade da lagoa deve ser selecionada de

forma a satisfazer os requisitos do sistema de

aeração, em termos de mistura e de oxigenação.

H = 2,5 a 4,0 m

Page 67: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Estimativa da concentração de DBO

efluente da lagoa aerada

A estimativa da concentração efluente segue um

procedimento similar ao utilizado para as lagoas

aeradas facultativas.

O efluente das lagoas aeradas é constituído de

matéria orgânica dissolvida (DBO solúvel) e

matéria orgânica em suspensão (DBO particulado)

DBOtotal = DBOsolúvel + DBOparticulado

Page 68: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

DBO solúvel

A estimativa de DBO solúvel efluente da lagoa

aerada pode ser feita utilizando as mesmas

fórmulas para lagoas facultativas e aeradas.

O valor do coeficiente de remoção K é, mais elevado,

se deve ao fato de maior concentração de

biomassa.

Valores típicos:

K = 1,0 a 1,5 d-1

Page 69: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

DBO solúvel

O coeficiente K pode ser desmembrado em duas frações:

K = K’ . Xv

Onde:

K’ = coeficiente de remoção da DBO (mg/l)-1 (d)-1 . O valor de k’ está na faixa de 0,01 a 0,03 (mg/l)-1 (d)-1

Xv = concentração de sólidos em suspensão voláteis (mg/l)

Quanto maior a concentração de biomassa (Xv), maior o coeficiente K (K’ é constante) e , em decorrência, maior a eficiência na remoção da DBO.

Page 70: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

DBO solúvel

A concentração da DBO solúvel efluente da lagoa aerada é dada por:

S = ____S0 _____

1 + K’ . Xv . t

A concentração da biomassa (Xv ) é resultante do crescimento bruto (fator positivo) e do decaimento bacteriano (fator negativo). A fórmula para o cálculo de Xv é:

Xv = _____Y . (S0 – S) ____

1 + Kd . t onde:

Y = Coeficiente de produção celular (mg Xv /mgDBO5 ). Retrata a quantidade de biomassa (mg Xv ) que é produzida de substrato utilizado (mgDBO5 )

Kd = coeficiente de decaimento bacteriano (d-1 ) . Retrata a taxa de

mortalidade da biomassa durante o metabolismo endógeno.

Page 71: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

DBO particulado

Para se calcular a DBO particulada do efluente da

lagoa aerada de mistura completa, é necessário

que se estime a concentração de sólidos em

suspensão no efluente da lagoa, já que esta DBO é

causada pelos sólidos suspensos.

A DBO particulada pode ser estimada em:

DBOparticulado = 0,4 a 0,8 mgDBO5 / mgXv

Page 72: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

DBO particulado

Nas lagoas aeradas a relação entre os sólidos em

suspensão voláteis (SSV ou XV ) e os sólidos em

suspensão totais (SS ou X) é da ordem de:

XV /X = 0,7 a 0,8

Assim a DBO particulada pode ser estimada também

em função dos sólidos em suspensão totais,

agregando-se as duas ultimas relações:

DBOparticulado = 0,3 a 0,6 mgDBO5 / mg.SS

A eficiência de remoção de SS na lagoa de

sedimentação em torno de 80 a 85%

Page 73: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Requisitos de Oxigênio na Lagoa

Aerada

A quantidade de oxigênio a ser fornecida pelos

aeradores para a estabilização aeróbia da

matéria orgânica é usualmente igual a DBO total.

Os requisitos de oxigênio podem ser então calculados

por:

RO = _a . Q . ( S0 – S )_

1000

RO = Requisito de Oxigênio (kgO2 /d)

a = coeficiente consumo de oxigênio (1,1 a 1,4

(kgO2 /kgBDO5 ) removida)

Q = vazão afluente (m3 /d)

S0 = Concentração de DBO total (solúvel +

particulado) Afluente (g/m3 )

S = concentração de DBO solúvel efluente (g/m3 )

1000 = conversão de Kg pra g

Page 74: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Requisitos energéticos da lagoa

aerada

Densidade de potência:

ɸ = Pot / V

Onde:

ɸ = densidade de potência ( W/m3 )

Pot = Potência instalada (W)

V = Volume do reator (m3 )

Sendo que a densidade de potencia atuará na faixa de:

ɸ ≥ 3,0 W/m3

A quantidade de sólidos em suspensão no meio líquido é função do nível de turbulência introduzido pelos aeradores. Isso é avaliado através do conceito de densidade de potência.

Page 75: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Dimensionamento da lagoa de

decantação

Para o dimensionamento da lagoa de decantação

sevem ser previstos volumes destinados (a) à

clarificação (decantação) e (b) ao armazenamento

e digestão do lodo.

Volume destinado à clarificação (decantação)

Tempo de detenção: t ≥ 1 d

Profundidade: H ≥ 1,5 m

Page 76: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Dimensionamento da lagoa de

decantação

Volume total da lagoa:

Tempo de detenção (final de plano):

t ≤ 2,0 d (para evitar o crescimento de algas)

Profundidade:

H ≥ 3,0 m (para permitir uma camada aeróbia

acima do lodo)

Page 77: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Dimensionamento da lagoa de

decantação

O acumulo de lodo pode ser calculado assumindo-se

os seguintes, dados:

Relação SSV/SS nos sólidos afluentes à lagoa de

decantação: 0,70 a 0,80 (70 a 80% dos SS são

voláteis)

Taxa de redução dos sólidos voláteis: KLV = 0,5 ano-1

(50% de remoção por ano).

Page 78: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Sistemas de lagoas

Item geral Item

específico

Sistemas de lagoas

Eficiência

Requisitos

Custos

DBO(%)

DQO(%)

SS(%)

Amônia(%)

Nitrogênio(%)

Fósforo(%)

Coliformes

75-85

65-80

70-80

<50

<60

<35

90-99

75-85

65-80

70-80

<50

<60

<35

90-99

75-85

65-80

70-80

<30

<30

<35

90-99

75-85

65-80

80-87

<30

<30

<35

90-99

Área(m2/hab)

Potência(W/hab)

Implantação(r$/hab)

Operação(R$/hab.ano)

2,0-4,0

0

40-80

2,0-4,0

1,5-3,0

0

30-75

2,0-4,0

0,25-0,5

1,2-2,0

50-90

5,0-9,0

0,2-0,4

1,8-2,5

50-90

5,0-9,0

Anaerób.-facult. Aerada de mist.

completa-decan. Aerada facult Facultativas

Page 79: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

Bibliografia

Lagoas de estabilização, volume 3, Marcos Von Sperling 2ª Edição Ampliada; 2ª 2006. Editora UFMG (publicação do DESA)

Giordano,Gandhi.TRATAMENTO E CONTROLE DE EFLUENTES INDUSTRIAIS. Universidade Estadual do Rio de Janeiro

Fundação Estadual do Meio Ambiente . F981o Orientações básicas para operação de estações de tratamento de esgoto / Fundação Estadual do Meio Ambiente. —- Belo Horizonte: FEAM, 2006.