AERAÇÃO

Companhia de Saneame Saneamento nto B ásico do Estado de São São Paulo Paulo - SABES SABESP P

XIII XI II – Audiência de Inovação Inovação Tema: “ Sistemas de Aeração Aeração para Tratamento Tratamento de Esgotos”

Objetivo do dia: Abordar os sistemas de aeração com seus tanques, que são o coração das ETE´s, apresentando: * SISTEMA DE AERAÇÃO COM AERADORES - Superficial de Al ta Rotação - Superficial Superficial de B aixa Rotaçã Rotação o - Aerado Aeradorr Submerso * SISTEMA DE AERAÇÃO COM DIFUSORES DE BOLHA FINA E MISTURADOR HIPERBÓLICO * NOVAS TECNOLOGIAS DE AERAÇÃO

SISTEMA SISTEMA DE A ERAÇ ÃO AERA COM AERADORES MECÂNICOS

Eng. Alberto Abrikian

Sistema de Aeraç Aeraç ão com A eradores eradores Por que utili za zarr ? - Baixo custo de implantação e implementação - Facilidade em “ crescer e estender a lagoa*” lagoa*” (com aumento da demanda) - pela adição de novos equipamentos, proporcionando maior introdução de oxigênio. - Flexibilidade operacional - responde responde a variação do nível do tanque - permite criar variáveis do projeto (localização na lagoa) - com uma distribuição distribuição uniforme, uniforme, ou; - maior distribuição na entrada ou saída do tanque (de acordo com a necessidade do projeto)


SISTEMA SISTEMA DE A ERAÇ ÃO AERA COM AERADORES MECÂNICOS


Sistema de Aeraç Aeraç ão com A eradores eradores Por que utili za zarr ? - Baixo custo de implantação e implementação - Facilidade em “ crescer e estender a lagoa*” lagoa*” (com aumento da demanda) - pela adição de novos equipamentos, proporcionando maior introdução de oxigênio. - Flexibilidade operacional - responde responde a variação do nível do tanque - permite criar variáveis do projeto (localização na lagoa) - com uma distribuição distribuição uniforme, uniforme, ou; - maior distribuição na entrada ou saída do tanque (de acordo com a necessidade do projeto)


- Fácil Fácil Manutenção Manutenção - Facilidade Facilidade na remoção; remoção; - Equipamento leve e fácil operacionalização.

Tipos mais comuns de aeradores mecânicos Alta Rotação

Baixa Rotação

Submerso


Quall obj etivo e onde util izar ? Qua - Bacias de Homogeneização Homogeneização ou Pré-Aeração Pré-Aeração - Tanques de Aeração - Desnitrifica Desnitrificação ção - Bacias de Pós-Aeração Pós-Aeração ou Polimento Polimento - Caixas de Areia Areia Aeradas Aeradas

São utilizados para muitos processos de tratamento de esgotos, porém porém é mais empregado empregado no Tratamento biológico, biológico, baseado na ação de micro-organismos.


Da Aplicação: Cada aerador deve ser limitada as seguintes taxas de densidade de potência: AERADOR Baixa rotação Alta rotação

MÁXIMA DENSIDADE DE POTÊNCIA 75 W/m³ 30 W/m³

É muito importante respeitar respeitar a profundidade do tanque para cada um dos modelos dos fabricantes, consulte sempre o fabricante fabricante.. Assi As si m ser á po poss ssível ível g aran arantiti r a qu ali alidad dad e e a efic iên ci cia a do pr oc ocess esso. o.


Tabela comparativa para sistemas de aeração MÉTODO

Tx de transf .O2 (kg/kw .h) .O2 (kg/kw

Difusores de bolha fina

cobertura total total do fundo do tanque------------------2.4 tanque------------------2.4 ~ 4.0 Difusores de bolha fina

colocados na parede lateral- -------------------------1.3 -------------------------1.3 ~ 1.8 Oxigênio puro----------------------------------------------------------0.9 ~ 1.8 Aerador estático estático (Bolha média)-----------------------------------1.3 ~ 1.7 Difusores de bolha grossa ---------------------------------------0.5 ~ 1.0 Aeradores mecânicos mecânicos de superfície superfície

(Condição Standard) Alta rotação com rotor de insuflação ---------------0,8 ---------------0,8 ~ 0,9 Alta rotação com hélice de 2 pás -------------------1,2 -------------------1,2 ~ 2,4 Baixa rotação rotação -------------------------------------------------------------------------2,4 --------------2,4 ~ 3,3 Eng. Alberto Abrikian

PONTO DE ATENÇÃO - O bom resultado na utilização dos modelos de aeradores, está vinculado à correta aplicação do equipamento. - É fundamental que o projetista esteja atento e obedeça as especificações do fabricante, a fim de garantir a performance esperada do tratamento.


Plano de manutenção básico Para um bom funcionamento dos aeradores mecânicos, é fundamental que seja respeitado sempre o plano de manutenção básico de cada fabricante, a fim que se obtenha: - continuidade na eficiência e eficácia dos equipamentos;

- seja assegurado a qualidade do efluente tratado; - que a manutenção seja sempre em postos autorizados ou referenciados pelos fabricantes (motores e peças sobressalentes). Estatísticas dos fabricantes, demonstram:


SISTEMA DE AERAÇ ÃO COM AERADORES MECÂNICOS TIPO: Superficial de Alta Rota ç ão (fluxo ascendente e descendente) Eng. Alberto Abrikian

Tipo: Superficial de Alta Rotação Por que utili zar ? - Baixo valor d e investimento (em relação ao volume de O2 intro duzido); - Grande facilidade em ampliar a taxa de O2; - em relação ao crescimento da demanda, com instalação de novos equipamentos. - Grande flexibilidade para alterar o arranjo de distribuição; - possibilidade de criação de zonas anóxicas, desnitrificação por exemplo; - concentrar os aeradores em locais estratégicos da lagoa; - permite variação do nível da massa líquida, pois esta sobre flutuadores.


Superficial de Alta Rotação FLUXO ASCENDENTE

Por que utili zar ? - Promove boa mistura; - Bom efeito de bombeamento; - Propicia grande quantidade de bolhas finas; - facilita a oxigenação pela maior quantidade de superfície de reação. - Aplicação bastante difundida nas ETE’s Eng. Alberto Abrikian



Acessório para Alta Rotação FLUXO ASCENDENTE Por que ut ili zar o DOMO DOMO ? - Garantir proteção quando houver dispersão prejudicial na atmosfera.


Superficial de Alta Rotação FLUXO DESCENDENTE Por que utili za zarr ? - Promove boa mistu ra na massa líquid líquid a; - permite permite utilização utilização de unidades em sentido horário e anti-horário; - melhor mistura mistura da massa líquida. líquida. - Não Não cria aerosóis; aerosóis; - torna o ambiente ambiente mais mais seguro; - não contamina contamina a atmosfera; atmosfera; - permite circulação de pessoas pessoas ao entorno da lagoa. - Eficiência garantida garantida pelas pelas bolhas fin as; - Peso Peso inferior aos demais; demais; - facilita eventuais inspeções e manutenções. - Permite Permite utilização utilização com eixo inclinado, promovendo melhor circulação circulação Eng. Alberto Abrikian

Superficial de Alta Rotação FLUXO DESCENDENTE Ponto de Atenção O bom resultado na utilização dos modelos de aeradores, esta vinculado à correta aplicação do equipamento. É fundamental que o projetista esteja atento e obedeça as especificações do fabricante, a fim de garantir a performance esperada do tratamento.


Alguns Modelos



SISTEMA SISTEMA DE A ERAÇ ÃO AERA COM AERADORES MECÂNICOS TIPO:: Superficial TIPO Superfi cial de Baixa Rotaç ão

Eng. Sérgio Roberto Ceccato

Superficial de Baixa Rotação Por que utili za zarr ? - Proporciona maior introdução de oxigênio no meio líquido (em média, 50% maior qu e o aerador de alta rotação); - Projeto mais robusto e durável; - Ideal para tanques de maior pro fundi dade; - Alcan Al can ça mai ores or es su perfíc per fícies ies da lago l agoa; a; Obs.: Devido ao redutor de velocidade, o custo do equipamento é maior, mas o consumo de energia elétrica por quilo de oxigênio introduzido é menor.


AERA DORES MECÂNICOS VERTICA IS Taxa de transferência de oxi gênio "Condições Standard" "Submergência Máxima“ (Onde aplicável)

“ PÁS SEMI CURVAS " 1,5 a 2,2 kg O2 /cv.h 2,0 a 3,0 kg O2 /kw.h 3,3 a 4,9 lb O2 /hp.h


BAIXA ROTAÇÃO “PÁS CURVAS " 1,8 a 2,4 kg O2 /cv.h 2,4 a 3,3 kg O2 /kw.h 4,0 a 5,3 lb O2 /hp.h

“PÁS VERTICAIS COM DOBRAS FRONTAIS" 1,5 a 2,2 kg O2 /cv.h 2,0 a 3,0 kg O2 /kw.h 2,5 a 3,6 lb O2 /hp.h

“PÁS INCLINADAS " 1,5 a 2,2 kg O2 /cv.h 2,0 a 3,0 kg O2 /kw.h 2,5 a 3,6 lb O2 /hp.h

“PÁS RADIAIS COM REDUTOR SUBMERSO " 1,8 a 2,4 kg O2 /cv.h 2,4 a 3,3 kg O2 /kw.h 4,0 a 5,3 lb O2 /hp.h


Pás Semi-Curvas





Pás Curvas



Pás Inclinadas


Pás Verticais com Dobras Frontais




Pás Radiais com Redutor Submerso


Item

Descrição

1

Flutuação

2

Monte de flutuação

3

Braço

4

Compartimento de mudança de óleo

5

Motor Elétrico

6

Carretel

7

Caixa de câmbio

8

Rotor

9

Baixa barra de ligação Eng. Sérgio Roberto Ceccato

Item

Descrição

1

Flutuação

2

Monte de flutuação

3

Braço

4

Compartimento de mudança de óleo

5

Motor Elétrico

6

Carretel

7

Caixa de câmbio

8

Rotor

9

Baixa barra de ligação Eng. Sérgio Roberto Ceccato










SISTEMA DE AERAÇ ÃO COM AERADORES MECÂNICOS TIPO: Submersíveis Eng. Sérgio Bastos

Aeradores Submersíveis

Por que bolhas finas ?

- Qual a referência do t amanho d as bolhas ? Quanto maior a maior a área total de interface bolhas de gás e água, gua, maior é maior é o volume de transferência de gás.

Eng. Sérgio Bastos

= 4 p r 2

Ár ea da Esfera

Volume da Esfera = 4/3 p bolha raio Área

Area r 3

1,0 m

0,005 m

0,5 m

6

Volume

0,001 m

0,0025 m

0,003 m 0,0015 m

1200

2000

600 0

5

3

1

0,50

0,30

0,15

Volume

Velocidade m édi a de dia ascensão

=

3 r

m 2/m 3

0,0005 m m 2/m3

mm msec -1

Eng. Sérgio Bastos

Métodos principais Atrav és de ar auto aspirado

Atrav és de ar pressurizado

Eng. Sérgio Bastos

Sistemas auto -aspirados Tipo aspirado

Eng. Sérgio Bastos

Caracter ísticas principais - Unidade submersí submersível (não necessita soprador adicional soprador adicional)) - Adequado para aeraç aeração de tratamentos Municipal e Industrial - Adequado para aeraç aeração contí contínua ou intermitente - Somente aeraç aeração - Sem entupimento - Adequado para tanques de até até 7 m de profundidade - Sistema içável çável:: sem interrupç interrupção do processo para manutenç manutenção - Adequado para processos SBR (em (em combinaç combinação com misturador )

Eng. Sérgio Bastos

Principais componentes

Entrada de cabos

Sistema de selo mecânico duplo com selo externo de carbeto de silício e interno aço/carvão

Tubulação de entrada de ar

Sistema difusor injeta mistura arefluente no tanque

Propulsor em forma de estrela para criar bolhas finas

motor encapsulado NEMA B trifásico, classe F de isolação, 155°C, sensores térmicos em cada bobina (fase) monitoramento de vazamento do selo por DI-eletrodo Câmara de óleo

Bucha substituível Eng. Sérgio Bastos

Princí o de funcionamento Princípi pio

Água Água + Bolhas Ar

Águ Águ a

Água Água + Bolhas

Eng. Sérgio Bastos

Profundi dade operativa faixa = 2,0 - 7,0 m faixa de SOTR = 3,0 - 80,0 kgO2/h

Eng. Sérgio Bastos

1

Sequência de in íci o cio

4

2

5

3

Eng. Sérgio Bastos

Parafuso hexagonal

Partes hid r áulicas Aerado r Aerador Material: aç aço inox fundido ou soldado

Arru ela de pres são

Chaveta

Suporte do motor

Propulsor

Lado de trás criavácuo e aspira o ar

Lado de pressão empurra o líquido Eng. Sérgio Bastos

Distância entre a ponta do propu propullsor sor e a ponta do anel de canais 0.75 mm Propulsor Anel de canais

Eng. Sérgio Bastos

Aerador Submers ível com ext ensão de 1,5 m extensão

Eng. Sérgio Bastos

Componentes hidr áulicos Estator hidráulico

Suporte do motor

Propulsor Anel de c anais Eng. Sérgio Bastos

Exemplo Exemplo de zona de influência Máx. Zona de Mistura - Zona B Aeraç ão Ót ima - Zon a A

Zona A – Aeração ótima

Diâmetro 6 m

Diâmetro 6 m Diâmetro 16 m Eng. Sérgio Bastos

Exemplo de Curvas de Performance SOTR

80

Kg O2/h

70

TA 2400

60 TA 1800

50 40

TA 1200

30

TA 901

20

TA 601

10

TA 301 TA 151

0

Profundidade, m 0

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

Eng. Sérgio Bastos

Exemplo de Curvas de Potência P1 no pto d e operação kW 80

TA 2400

70 60 TA 1800

50 40

TA 1200 30 TA 901 20

TA 601

10

TA 301

Prof., m

TA 151

0 0

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

Eng. Sérgio Bastos

Princí Princípio de Operaç Operaç ão Entrada de Ar Sucção

Difusor

Zona de Mistura

Fluxo misturado Câmara do Venturi Entrada de Água

Eng. Sérgio Bastos

Vantagens



Operação submersa silenciosa



Sem formação de spray ou aerosol



Evita odores



Não necessita estrutura de instalação especial



Fácil de repor ou expandir



Baixo custo de investimento

Eng. Sérgio Bastos

Formatos de Tanques

Eng. Sérgio Bastos

Sistemas de ar essurizado ar pr pressurizado Aerador submers Aerado r submers ível pressurizado

Eng. Sérgio Bastos

Caracter ísticas Principais - Unidade submersível - Adequado para aeração contínua ou intermitente - Adequada para aeração de tratamento municipal e industrial - Aeração e mistura combinados - Sem entupimento - Adequado para tanques de grande profundidade - Alta taxa de transferência de oxigênio e mistura - Sistema içável: sem interrupção do processo para manutenção - Adequado para processos BNR (Remoção Biológica de Nutrientes) - Adequado para processos SBR (Bateladas) - Adequado para processos MBR (Reator Biológico de Membranas) - Adequado para processos MBBR (Reator Biológico de Leito Móvel) - Adequado para alimentação com O2 Eng. Sérgio Bastos

Principais componentes

Motor Motor Redutor Redutor Estator Estator Rotor Rotor Eng. Sérgio Bastos

Rotor

Estator

Eng. Sérgio Bastos

Rotor

portas de ar

lâminas do rotor

Eng. Sérgio Bastos

Princí Princípi pioo de funcionamento Linha de ar comprimido

Saí Saída de águ a + bolhas finas

Eng. Sérgio Bastos

Teste em laborató laborató rio

Águ Á guaa + Bolhas Finas no duto de saí saída do estator

Eng. Sérgio Bastos

Rotor

portas de ar

lâmina do rotor Eng. Sérgio Bastos

Princí o de funcionamento Princípi pio

Linha de ar comprimido

Saí Saídas de Águ Águaa + Bolhas Finas

Eng. Sérgio Bastos

Equipamento instalado

Eng. Sérgio Bastos

Princí Princípi o de instalaç instalaç ão

Cabo de i ç amento Mangueira flex ível e cabo elé elétrico

Eng. Sérgio Bastos

Instalações de teste para Standard Oxygen Transfer Diâmetro do tanque: 9,2 m Profundidade do tanque: 7,10 m Nível de água possível: 6,7m

Eng. Sérgio Bastos

Cavendish Farms Inc., Canadá. Indústria de alimentos. Tanques de aeração com 10 aeradores submersíveis

Eng. Sérgio Bastos

Planta de tratamento de esgoto de Praga – Digestão aeróbica de lodo 3 digestores; Profundidade = 14,00 m 18 aeradores submersíveis

Eng. Sérgio Bastos

Tratamento de efluentes da planta de celulose Mörrums Bruk - Suécia 10 aeradores submersíveis

Eng. Sérgio Bastos

SISTEMA DE AERAÇ ÃO COM DIFUSORES DE BOLHA FINA

Eng. Paul Antony Woodhead

SISTEMAS DE A ERAÇÃO COM DIFUSORES DE BOL HA FINA


Classificação

Classificação dos difusores de bolha fina Com relação aos materiais: •

Difusores cerâmicos (instalações mais antigas)

•

Difusores de óxido de alumínio (pouco usados atualmente)

•

EPDM (ethylene-propylene-diene-M class) - aplicações mais comuns em esgotos: o uso pode ser problemático em efluentes industriais

•

Poliuretano (instalações mais modernas, difusores mais comuns em instalações industriais, por exemplo petroquímicas)

•

Silicone ( nova tendência para aplicações industriais) Eng. Paul Antony Woodhead

Classificação

Com relação à forma – mais comuns: •

Difusores em forma de disco

•

Difusores tubulares (em forma de “T”e tipo mangueira)

•

Difusores de painel quadrado ou retangular


Difusores de Discos – Vantagens •

As perdas de oxigênio transferido são menores quando um disco é danificado





DIFUSORES TUBULARES TIPO T


Difusores de Tubulares – Vantagens •

Maior deformação dos difusores, resultando no desprendimento de incrustações e de biofilmes mais facilmente


Controle da vazão de ar • A vazão de ar pode ser controlada para cada gride de aeração, economizando-se energia elétrica de acordo com as demandas de processo


DISTRIBUIÇÃO NO FUNDO DOS TANQUES


Difusores de Painel Retangular – Vantagens •

Maior eficiência na transferência de oxigênio (são produzidas bolhas ultrafinas)

•

Obtém-se maiores densidades de aeração

•

Custos de instalação maiores


FORMAS DE INSTALAÇÃO 1.

Grides fixos no fundo dos tanques

2.

Grides removíveis nos fundo dos tanques

3.

Grides de cadeia oscilante – Sistema flutuante de aeração


GRIDES FIXOS NO FUNDO DOS TANQUES Características deste exemplo •

Materiais: AISI 304 ou AISI 316

•

01 distribuidor de ar por gride

•

Comprimento padrão do gride: 3.0 m

•

Largura padrão do gride: 1.5 m

•

18 mangueiras flexíveis por gride

•

Controle de vazão de ar independente para cada gride


Sanasa – Campinas


GRIDES REMOVÍVEIS NO FUNDO DOS TANQUES Características deste exemplo •

Mesmas características dos grides fixos utilizados como exemplo

Exemplo de instalação de gride removível em um tanque cheio Eng. Paul Antony Woodhead

Exemplos de Grides Removíveis


Guia para o posicionamento dos grides no fundo dos tanque – para grides removíveis


Instalação com bóias para o posicionamento dos grides no fundo dos tanque – para grides removíveis


GRIDES REMOVÍVEIS NO FUNDO DOS TANQUES Vantagens: o alta transferência de oxigênio o baixo consumo de energia o fácil instalação o instalação modular o remoção sem o esvaziamento do tanque o baixa manutenção o versatilidade – instalação em todos os tipos de tanques ou de lagoas o controle de vazão de ar independente para cada gride


SISTEMA FLUTUANTE DE AERAÇÃO Tubo de Alimentação Flutuante Suporte de Fixação

Características deste exemplo •

Doze mangueiras de EPDM por gride

Tubos Flexíveis Distribuidor Membrana


SISTEMA FLUTUANTE DE AERAÇÃO Cabo de ancoramento

Conexão de alimentação de ar para o gride

E-Flex – Flu tuante

Tubo flexível de alimentação

Tubo de alimentação do gride Gride de aeração

Gride de aeração


SISTEMA FLUTUANTE DE AERAÇÃO PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO • O movimento dos tubos de distribuição de ar devido ao fluxo das bolhas gera a oscilação dos grides


SISTEMA FLUTUANTE DE AERAÇÃO



SISTEMA FLUTUANTE DE AERAÇÃO • Sistema adequado para lagoas de terra compactada, revestidas com manta de PVC ou de concreto • Sistema projetado sem nenhum ponto de fixação com o fundo da bacia • Sistema formado por tubulação flutuante em polietileno que suspende os difusores de bolhas finas • Difusores de membrana são utilizados neste sistema • Fácil manutenção - sem a necessidade do esvaziamento da bacia ou da parada completa do sistema de aeração


Parâmetros para a boa mistura dos efluentes e a maior eficiência de aeração • Metcalf & Eddy : Mistura, Lodos ativados 0,6 – 0,9 m3 /m3 de tanque • Arranjos dos grides com menor densidade (área com grides / área total) propiciam maiores eficiências de aeração SOTE = 2,8 – 4,0 Kg O2/ kWh α (bolha

fina) = 0,3 - 0,7 (normal esgoto 0,6)

α para aeradores mecânicos = 0,85


Curvas de Transferência de Oxigênio x Submergência

6,0 m


Recomendações de Manutenção * Manutenção após o içamento dos grides removíveis: • Verificar as membranas dos tubos e trocar as que estiverem danificadas • Verificar as mangueiras de alimentação de ar • Há sistemas de injeção de ácido fórmico para os casos em que há incrustações de carbonato de cálcio nos tubos de membranas


SISTEMA DE AERAÇ ÃO COM MISTURADORES HIPERB ÓLICOS


SISTEMAS DE AERAÇÃO COM MISTURADORES HIPERBÓLICOS


Princípio de Funcionamento

O fluxo radial-axial imposto ao fluido impede a sedimentação nas regiões próximas ao misturador No fundo do tanque e nas regiões mais distantes do misturador são gerados microvórtices na direção oposta à do fluxo em profundidades menores Estes microvórtices transferem elevada energia cinética ao fluido A elevada energia cinética caracteriza o fundo do tanque como uma região de alta turbulência  As elevadas velocidades do fluido no fundo do tanque mantém os sólidos em suspensão  


Eco

ECONOMIA DE ENERGIA ELÉTRICA • Consumo energético médio dos misturadores convencionais = 10 – 15 W/m3 • Consumo energético médio dos misturadores hiperbólicos = 2 – 3 W/m3


Energia Requerid a para a Mistu ra


Corpo do Misturador com o eixo e o mancal

Características: Ranhuras de corte estendidas Design ultra-compacto  Ranhuras de transporte integradas  Ranhuras de corte ajustáveis  Mais alto transporte/mistura de gás  Materiais: eixo em aço inoxidável e rotor em FRP  


Princípio de Funcionamento dos Misturadores / Aeradores Potências Instaladas dos Modelos (kW)

Transferência de Oxigênio - SOTR (Kg O2/h)

Vazão de ar (Nm3/h)

30

300

2500

22

250

2000

18,5

200

1500

15,0

185

1400

11,0

160

1200


Princípio d e Funcionamento 

A vazão de ar pode ser variada (uso de inversor de freqüência nos sopradores)

Ao A 

se mudar a vazão de ar pode-se economizar energia elétrica

demanda de oxigênio requerida determinará a vazão de ar necessária

Sistema de aeração de bolhas finas (diâmetros entre 1,5 e 3,0 mm)

As

funções misturador e sistema de aeração são totalmente independentes


FORMAS DE INSTALAÇÃO 1. Instalação em uma passarela de concreto


1. Instalação em uma passarela de concreto – tanque profundo


2. Instalação em gaiola (misturador / aerador)


2. Instalação em gaiola (SABESP – Lavapes) Características: Construção

pesada em aço inox ou em aço carbono  Base pesada de aço carbono  Mancal jateado para meio abrasivo  Pés especiais para possibilitar o içamento

Vantagens: Completamente içável Instalação rápida em plantas novas ou existentes Redução de gastos com construção civil  Design seguro  


2. Instalação em gaiola (lagoas revestidas)


CARACTERÍSTICAS DA INSTALAÇÃO EM GAIOLA • Evitam-se os gastos com construção civil • Facilidade de instalação e de remoção para limpeza • Possibilita menor tempo de instalação e consequente partida da planta em menor tempo • Implantação em plantas em funcionamento sem interromper o funcionamento


TRANSFERÊNCIA DE OXIGÊNIO SOTR =

1

*

C ∞ , 20

1 20 − T AOR ⋅ ⋅ θ ⋅ ⋅ α β ⋅ C ∞* − C L 24

SOTR Taxa de transferência de oxigênio nas condições padrão (T=20oC, patmosférica=1 atm e concentração inicial de oxigênio dissolvido = 0 mg/L)

AOR Taxa de transferência de oxigênio nas condições de campo θ

C*∞

Fator de correção em função da temperatura do efluente Concentração de saturação de oxigênio nas condições de campo

C*∞,20 Concentração de saturação de oxigênio nas condições padrão CL

Concentração de oxigênio dissolvido no líquido Eng. Paul Antony Woodhead

TRANSFERÊNCIA DE OXIGÊNIO

SOTR =

1

*

⋅

C ∞ , 20

α β ⋅ C ∞* − C L

⋅ θ 20 −T ⋅ AOR ⋅

1 24

α

Fator de correção em função das características do efluente

β

Fator de correção em função da salinidade do efluente


TRANSFERÊNCIA DE OXIGÊNIO

air bubble

• A turbulência criada pelo uso do misturador em conjunto com o sistema de aeração atua na interface entre a bolha de ar e o substrato (aumento do fator α e consequente aumento da AOR) •Este aumento do fator α é verificado mesmo na presença de surfactantes (a turbulência quebra as interações intermoleculares entre as partes apolares das moléculas de surfactante e as moléculas apolares de oxigênio)


EFICIÊNCIA DA TRANSFERÊNCIA DE OXIGÊNIO HyperClassic Mixer/ Aerator 2500-30 kW

2,4

] h 2,2 W k / g 2,0 k [ y c 1,8 n e i c i f f 1,6 E l l a r 1,4 e v O 1,2

Water Depth 8,0 m

1,0 400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

blower intake airflow [m³/ h] (Tair = 20 °C , p= 1013 mbar) Eng. Paul Antony Woodhead

Vantagens da Tecnol ogia 1.

Altas taxas de transferência de oxigênio (SOTE = 1,8 – 3,0 Kg O 2 / kWh)

2.

Elevado valor do fator

3.

Desempenho constante

4.

Tecnologia ideal para sistemas intermitentes

5.

Não há a produção de aerossóis

6.

Sistema removível sem a necessidade de se esvaziar o tanque

7.

Instalação rápida e fácil

8.

Alta resistência à corrosão

(

0,85)


NOVAS TECNOLOGIAS “ Tecnologia MBBR”

Eng. Luiz Manoel M. Abrahão

O que é um MBBR?? Moving B ed B iofilm Reactor ou Reator de Leito Móvel co m Biofilme

Reator biológico que utiliza biomassa aderida em materiais suportes « carriers » em movimento para a remoção de poluentes, tais como, carbono ou nitrogênio operando sem a recirculação de lodo. – Sistema de Filme Fixo – Biomassa em suspensão somente em decorrência do efeitos de cisalhamento.


Biofilme

”um biofilme é um aglomerado de diferentes grupos de microrganismos e seus produtos extra celulares, aderidos a uma superfície sólida”


Biofilme Imbedded particulate matter

Hidrólise

absorção Difusão in

Reação

Bulk liquid phase Difusão out

erosion

Stagnant liquid layer

Biofilme AnoxKaldnes™ media


A tecn ol og ia MBBR HISTÓRICO 1985: início das pesquisas do processo Kaldness Moving Bed ™ 1989: 1o. MBBR comercializado na Noruega – ainda operando com a mesma mídia; ............ 2007: mais de 500 plantas (industrial/municipal) em operação, com diversas configurações MBBR, BAS, HYBAS. CENTROS TECNOLÓGICOS Suécia, Noruega, USA, Espanha, Austrália, China Mais de 80 colabor adores


Princípios do MBBR 1)

A tecnologia é baseada no princípio do biofilme, sendo o componente-chave os ”carriers” de polietileno com densidade próxima da água.

2)

Os ”carriers” são mantidos em suspensão e constante movimentação por meio da aeração e mistura mecânica.

3)

Os ”carriers” são projetados para terem uma grande área superficial para aderência dos microrganismos.

4)

O reator pode ser preenchido com ”carriers” até 67% do seu volume, os quais são mantidos no interior pela instalação de telas ínstaladas na saída do reator.

5)

Vários reatores podem ser instalados em série de modo a desenvolver bactérias especializadas para cada etapa do processo.

Reator Aeróbio

Reator Anóxico


O Reator MBBR


Principais elementos Material suporte para o Biofilme “carriers” Sistema de aeração Cestos (ou telas) para retenção dos “carriers”.


Material suporte: ” Carriers”

Critérios importantes: Grande superfície protegida por unidade de volume

Permite boa transferência de massa Evita entupimento Alta durabilidade


Tipos de ” Carriers” Especialmente projetado para diferentes aplicações: – – – – –

K1 K3 BiofilmChipTM P BiofilmChipTM M F3


Tipos de ” Carriers”


Tipos de ” Carriers”

BiofilmChipTM P

BiofilmChip™ M


Tipos de ” Carriers” Tipo de ” Carrier”

Espessura Diâmetro Superfície Material (mm) (mm) Protegida (m 2/m 3)

K1

7

9

500

HDPE

K3

12

25

500

HDPE

BiofilmChip™ M

2,2

48

1200

HDPE or PP

BiofilmChip™ P

3,0

45

900

HDPE or PP

F3

37

46

200

HDPE or PP


Características de projeto Carga Orgânicas Aplicadas: depende do grau de remoção requerido e da biodegradabilidade do efluente bruto. Cargas Orgânicas Típicas @10°C - 15°C: – 15 – 18 gDQOs/m².d 70% remoção de DQOs – 50 – 200 gDQOs/m².d 30-60 % remoção de DQOs Para remoção acima de 80 %, usar sistemas com 2 estágios Correção da Temperatura: C m@T = Cm @T15 x 1.035 (T-15)


Características de projeto TRH: minimo de 30 min. Valores típicos: 0,5 a 6 horas, podendo ser maiores para efluentes de difícil biodegradabilidade.

TRH =

Volume " Líquido" Reator VazãoHorár ia

( hrs )


Características de projeto Carga afluente deve ser controlada – Garantir desenvolvimento uniforme do biofilme. – Previnir entupimento do “carrier” Cargas são definidas em termos de DQO solúvel, pois não há praticamente tratamento da DQO particulada. O projeto é baseado na DQOs aplicada por m² da área superficial protegida.


Sistema de A eração


Sistema de A eração Critérios Importantes: Bastante robusto Bolhas Médias Distribuição uniforme Sem entupimento Livre de manutenção Baixa perda de carga


Retenção dos “ carriers”

Reatores Aeróbios Eng. Luiz Manoel M. Abrahão

Retenção dos “ carriers”

Reatores Anóxicos Eng. Luiz Manoel M. Abrahão

Expansão Futura Adição de mais “carriers” 35%

Carga Inicial

67%

Carga Futura


Tecnologia MBBR Bastante compacto Simples operação Robusto – tolerante a variações e distúrbios Sem problemas de “bulking” Absorve altos valores de SST – operação sem tratamento primário Facilidade de aumento de capacidade, somente adicionando mais “carriers” Facilidade de criar sistemas de multiplos estágios, com seleção dos microrganismos Adaptação em tanques ou bacias existentes


Tecnologia MBBR

Cestos/Misturadores

“carriers”

Sistema de Aeração

+ Design Tecnologia MBBR 99% conhecimento + 1% Plástico Eng. Luiz Manoel M. Abrahão

Configurações de Sistemas BOD/COD remov al

Settling tank

Aerobic MBBR

Settling tank

Chemicals

Settling tank

Settling tank

Aerobic MBBR

Aerobic MBBR

Settling tank

Activated sludge

Settling tank tank


Configurações de Sistemas Nitrification Chemicals

Settling tank

Settling tank

Settling tank

Aerobic MBBR

Settling tank

Aerobic MBBR

Settling tank

Activated sludge

Settling Sett lingtank tank

Aerobic AerobicMBBR MBBR

Tertiary Tertiarytreatment treatment


Configurações de Sistemas Nitrogen removal

Settling tank

Anoxic

Aerobic

Settling tank

Settling tank

COD

Chemicals

Aerobic

Anoxic

Settling tank

Chemicals

Settling tank

COD

Activated sludge

Chemicals

Settling tank

Settling Settli ng tank tank

Anoxic

Settling Settling tank tank

COD

Anoxic

Aerobic

Anoxic

Settling tank


Configurações de Reatores Reator Circular em Aço

Reatores em concreto (abertos) Retangular/Circular

Circular em Fibra de Vidro

Reatores em concreto (fechados) - Retangulares


Reaproveitamento de Tanques Tanques de combustível Sande paper mill

Estocagem de polpa Stora Gryksbo

Tanques de Aço Gjøvik Potato ind .

Clarificador primário Phillips Petroleum


Referências no Mundo Mais de 500 ins talações em 50 diferent es países.


Referências no Mundo


Referências - Efluentes Municipais


Referências no Br asil Planta

Ano Carga Aplicada Volume MBBR Tipo de Indústria (kg DQO/dia) (m3) 2002 700 (*) 43 Esgoto doméstico

Delphi (ETE Jambeiro) Ripasa 2001

(*) Eq,Pop

10.800

1.662

Papel

Klabin

2003

5.568

614

Papel

Vigor

2004

810

80

Alimentícia

Bayer

2005

560

120

Farmacêutica

Suzano

2007

108.000

15.000

Papel&Celulose


AERAÇÃO

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