DIMENSIONAMENTO DE LAGOAS AERADAS SEGUIDAS DE LAGOAS DE SEDIMENTAÇÃO
FENASAN/2015
Cenário do uso de lagoas aeradas aeróbias no Brasil
Grandes Regiões e Unidades da Federação
Brasil Norte
Dados municipais de tratamento de esgotos sanitários, segundo as Grandes Regiões e as Unidades da Federação Municípios Com tratamento do esgoto sanitário realizado nas ETEs Tipo de Tratamento o o ã a o ã a i i ç a l v o b a a i i ç o b t t a a c ó d r i c i i ó b a a d a r r t a u t g ó l s d a d t r i e i e r p i Total ó v a e e u a é n n l a x i Total t c m a o n O A n A A a i m s m t o l A a a F a B A a e d e o r o a o o a g d s n e o d d o W r t g g a t o o a s l o L a o o o a l i g a L c L g o F e a a L F a g L R V L a L 5.564
1.513
27%
317
188
565
27
431 131
93
672
21% 12% 37% 2% 28% 9% 6% 44%
65
o r t u O
238
20 109 129
4% 16%
1% 7% 9%
449
35
6
4
14
2
11
10
4
19
2
6
1
4
2
Nordeste
1.793
308
67
20
84
4
68
29
26
130
25
90
5
33
43
Sudeste
1.668
782
151
123
238
14
251
56
42
387
25
78
11
42
54
853 78 92 645 364
197 54 42 489 358
80 29 19 23 9
25 12 18 68 37
108 2 24 1 21 3 85 8 2 68
4 28 2 13 15 7 2 1 4 1 37 340 16 62 6 160 142 (47)
6 2 3
1.188
271
82
34
178
MG ES RJ SP SABESP, 2015 Sul
6
18 8 10 9 3 220 39 5 28 49
70
6
16
Centro-oeste 466 117 11 7 51 1 52 14 13 66 Fonte: IBGE, Dir. de Pesquisa s, Coordenação de População e Indicadores Socias. PNSB, 2008. SABESP: R, PI, 2015 .
7
48 -
*Fossa séptica coletiva. Lagoa de maturação já c omputada com outras lagoas. Obs.: alguns municípios apresentam mais de um sistema de tratamento.
22
8
54* 3
12 9 7 9 9 10 14 26 - 15 28
20
2
10
Conceitos: lagoa aerada aeróbia x lagoa aerada facultativa !"#"$%&#'()$"(
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Densidade de potência adotada por diversos pesquisadores para Lagoas Aeradas Autor
Lagoa aerada aeróbia (W/m!)
Eckenfelder, Jr. (1980)
2,3 a 3,9
Eckenfelder
2,5 - 4,0
Arceivala (1981) Mara (1976)
5 >5,0
Rich (1980)
! 6,0
Fleckseder Barsh e Randall Metcalf & Eddy (1979)
0,7 - 1,0
! 2,75
Ramalho
Bebin J.
Lagoa aerada facultativa (W/m!)
10 – 30
1,0 - 5,0
3
20 (V=500 m") 10 (V=2.000 m") 20 15 a 20
3,0 - 4,0
Operação de Lagoas Aeradas
Fatores determinantes para a operação adequada de Lagoas Aeradas • Mistura eficiente do esgoto + lodo e oxigênio dissolvido suficiente (projeto e manutenção) • Matéria orgânica (DBO): monitoramento de vazão e carga orgânica (+ inorgânica e nutrientes) • Limpeza da lagoa de sedimentação • Busca pela redução do consumo de EE.
Mistura e oxigênio dissolvido 1. Ar difuso: Difusores suspensos ou a cerca de 30 cm do fundo, ou tubulações fixas suspensas. O ar difuso de cadeias oscilantes é instalado perpendicularmente ao fluxo. Profundidade da lagoa: 3,0 a 5,0 m. Variação entre sistema aeróbio e anóxico: melhor remoção de nitrogênio.
Sistema de cadeias oscilantes:
Mistura e oxigênio dissolvido 2a. Aeradores mecânicos superficiais de eixo vertical
Força centrífuga e linhas de fluxo concêntricas Mais aeradores
Necessidade de menor densidade de potência
Mistura e oxigênio dissolvido Lagoa com aerador de eixo vertical
Mistura e oxigênio dissolvido 2a. Aeradores mecânicos superficiais de eixo horizontal
Choque contra o fluxo de entrada e fluxo horizontal Mais aeradores
Necessidade de menor densidade de potência
Aeradores mecânicos requerem profundidade de 2,0 a 3,5 m.
Mistura e oxigênio dissolvido Lagoa com aerador de eixo horizontal
Cinética – demanda de oxigênio Dem. O2 = a’.Q.(So – Se) + b’.Xv.V metabolismo
resp. endógena
a’ = 0,3 a 0,63 e b’ = 0,05 a 0,28
Na literatura foram encontradas as seguintes afirmações: (1) em lagoas aeradas de mistura completa tratando esgotos domésticos, o fornecimento de O 2 é garantido, pois a energia necessária para a agitação é suficiente para fornecer o oxigênio necessário ao processo biológico e (2) no cálculo da demanda de oxigênio e da potência, não está computada a potência necessária para promover a mistura da massa líquida e para a manutenção dos sólidos voláteis em suspensão.
Cinética – demanda de oxigênio Década de 70 – Gloyna apud Sena: Rt = Rs + Rm Rt: massa de oxigênio total necessária, que representa a necessidade de oxigênio para a DBO removida (a’*Q*(So-Se). o r Desconsidera o consumo pela respiração endógena. m e n
d e s e r r a d o ... e a e considera a temperatura, o Rs: reaeração superficial ã o (kg ), dque d eO 2/m a d i ç c l a coeficiente de aeração de saturação de oxigênio. c a p a I n s t a e a concentração !
Rm: oxigenação a ser complementada pela aeração mecânica. Esta massa de oxigênio necessária por tempo é a utilizada no dimensionamento da potência dos aeradores.
Cinética – presença de nutrientes
CDE J F J H KLL J M J K KLL J N J LOM KLL J KJ LON KLL J LOM J LOK 7&@ 63%#1&6%&(
CDE
GV*+10+ 4,5RW6
X)*+10+ 4,5RW6
J Y+,"23"
DD> DD> DD> DD> DD>
== =D CC =@> FFC
KD;D KD;A K=;F DB;F CZ;F
Projeto – parâmetros normalmente adotados Nº unidades com aeração superficial > 2. Densidade de potência : 4 - 10 W/m !, garantindo maior segurança na qualidade do tratamento pela mistura e oxigenação. Profundidade da lagoa: 3 – 4 m. F/M = 0,2 a 0,5 kg DBO/kg SSV.d.
Projeto – parâmetros normalmente adotados Tempo de detenção: (+ 66% no volume da lagoa aerada) Sem nitrificação = 3 d mesmo para t < 20ºC Com nitrificação = 5 d, devido a t baixa no inverno Demanda de O2 (para DBO = 300 mg/L e N-NTK = 50 mg N/ L, mantendo OD mínimo de 1,0 a 1,5 mg/L): Sem nitrificação: ~ 0,9 kg O 2/kg DBO afluente. Com nitrificação: ~ 1,4 kg O 2/kg DBO afluente. N-NH3 efluente = 10 – 14 mg N/L. Acréscimo de 50% na demanda de oxigênio.
Resultados obtidos em 19 lagoas (LAe + LS) DBO: - 17 sistemas com eficiência entre 79 e 94% - média = 86% - 2 sistemas com baixa eficiência pontual - média = 70% SST (parâmetro não limitado legalmente, analisado em 9 ETEs): - 9 sistemas com eficiência entre 63 e 88% - média = 71%. Os projetos estabelecem remoção de 80 a 90%. - Metas PRODES e Reágua = 80%
Conclusão •
O método de dimensionamento do volume adotado em literatura satisfazem o alcance de eficiência.
•
Má formação de flocos - flocos muito pequenos, que não interferem no resultado de DBO e nem de SS. Necessidade de garantir OD > 1,5 mg/L e boa mistura. Importante testar em escala real de transferência de O 2 promovida pelo equipamento a ser adquirido.
•
Sólidos removidos por processo de coagulação/ floculação.
•
Necessidade de operação adequada desde a fase preliminar até a remoção de sólidos sedimentados.
Melhoria para a remoção de sólidos
Efluente
Efluente com dosagem de coagulantes
Obrigada! PATRÍCIA NASRAUI MsC Eng. Química Depto. Controle Sanitário e Ambiental – ROA
[email protected] (11)3388-6837
