Lagoas de Estabilização - Completo UFMG

LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO

Marcos von Sperling

Universi Univ ersidad dadee Fed Federa erall de Mina Minass Gerai Geraiss

TEMAS • Visão ger geraal • La Lagoa goass fac facul ultat tativ ivas as • La Lago goas as anae anaeró róbi bias as • La Lagoa goass de ma matur turaç ação ão • Lagoas de de po polimento • La Lago goas as ae aera rada dass • Ae Aera raçã çãoo do do efl efluen uente te • Re Remo moçã çãoo de nu nutr trie ient ntes es Em todos os sistemas: conhecimento do processo para projeto e operação

TEMAS • Visão ger geraal • La Lagoa goass fac facul ultat tativ ivas as • La Lago goas as anae anaeró róbi bias as • La Lagoa goass de ma matur turaç ação ão • Lagoas de de po polimento • La Lago goas as ae aera rada dass • Ae Aera raçã çãoo do do efl efluen uente te • Re Remo moçã çãoo de nu nutr trie ient ntes es Em todos os sistemas: conhecimento do processo para projeto e operação


Sem aeração


Facultativa

CE


Facultativa

ETE Parque Fluminense CE


Anaeróbia - Facultativa

ETE Jales - SP (21 ha, 60 L/s, 2 sistemas)


Anaeróbia - Facultativa

ETE Brazlândia DF (43.000 hab)


Anaeróbia

ETE Maracanaú CE


Facultativa

ETE Maracanaú CE 1 LAn + 1 LF + 3 LM (100 ha)


Com aeração mecanizada


Lagoa aerada

ETE Sul da França


Lagoa aerada

ETE Tupamirim CE


Lagoa aerada

ETE em Bangoc, tailândia, tratando água de rio poluído


Lagoa aerada

ETE Vale do Amanhecer - DF (15.000 hab): Reator UASB - lagoas aeradas


Lagoa aerada

LAF

LAMC Reator UASB

ETE Recanto das Emas - DF (100.000 hab): Reator UASB - lagoas aeradas de mistura completa - lagoa aeradas facultativas


Com lagoas de maturação


Facultativa + maturação

Nova Zelândia


Com lagoas de maturação

Ceará

LAGOAS DE POLIMENTO / FACULTATIVAS

Pós-tratamento de efluentes anaeróbios

REATORES ANAERÓBIOS

Reator UASB Saída biogás

Reator de FC

Coifa

Selo hídrico

Amostragem e retirada do lodo

LAGOAS DE POLIMENTO Comparação de sistemas com e sem reator UASB

REATOR UASB - LAGOA FACULTATIVA

CORPO RECEPTOR

REATOR UASB

Itabira (7.000 hab)

LAGOA FACULTATIVA


Itabira (7.000 hab)


Juramento (1.500 hab)

REATOR UASB - LAGOA FACULTATIVA Samambaia (180.000 hab) Reator UASB Lagoa facultativa Lagoa de alta taxa Lagoa de maturação -

REATOR UASB - LAGOA DE POLIMENTO TIPO MATURAÇÃO

ETE Experim Experimental ental UFMG UFMG/COP /COPASA ASA - 250 hab


Comparação entre as variantes Eficiência de remoção Item específico

DBO (%) DQO (%) SS (%) Amônia (%) Nitrogênio (%) Fósforo (%) Coliformes (%)

Sistema de lagoas Facul ulttat atiiva Anaeró rób bia Aerada Aerada de facultativa facultativa mistura completa - decantação 75 - 85 75 - 85 75 - 85 75 – 85 65 - 80 65 - 80 65 - 80 65 – 80 70 - 80 70 - 80 70 - 80 80 - 87 < 50 < 50 < 30 < 30 < 60 < 60 < 30 < 30 < 35 < 35 < 35 < 35 90 - 99 90 - 99 90 - 99 90 – 99


Comparação entre as variantes Remoção de organismos patogênicos Parâmetro

Eficiência típica de remoção (% ou unidades log removidas) (*) Lagoa Lagoas Lagoas Lagoas Reator UASB – facultativa anaeróbia – facultativa – anaeróbia – lagoa de facultativa maturação facultativa polimento maturação

Coliformes 1 – 2 log 1 – 2 log 3 – 6 log Bactérias patogênicas 1 – 2 log 1 – 2 log 3 – 6 log Vírus 2- 4 log ≤ 1 log ≈ 1 log Cistos de protozoários 100% ≈ 100% ≈ 100% Ovos de helmintos 100% ≈ 100% ≈ 100% (*) 1 log = 90%; 2 log = 99%; 3 log = 99,9%; 6 log = 99,9999%

3 – 6 log 3 – 6 log 2- 4 log 100% 100%

3 – 6 log 3 – 6 log 2- 4 log 100% 100%


Parâmetros de projeto Parâmetro de projeto

Lagoas anaeróbias

Lagoas facultativas

Lagoas aeradas facultativas

Lagoas aeradas de mistura completa

Tempo de detenção t (d) Taxa de aplicação superficial LS (kgDBO 5 /ha.d) Taxa de aplicação volumétrica LV (kgDBO 5 /m3.d) Profundidade H (m) Relação L/B (comprimento/largura) usual Coef. K rem. DBO (mist. completa) (20oC) (d-1) Coef . temperatura θ (mist. completa) Coef. K rem. DBO (fluxo disperso) (20oC)(d-1) Coef . temperatura θ (fluxo disperso) Número de dispersão d (L/B=1) Número d e dispersão d (L/B=2 a 4) Número de dispersão d (L/B≥5) DBO particulada efluente (mgDBO 5 /mgSS) Requisitos médios de O 2 (kgO2 /kgDBO5 remov ) Densidade de potência (W/m3) Taxa de acúmulo de lodo (m3 /hab.ano) Coef. decaim. colif. K b (mist. compl.) (20oC) (d-1) Coef . temperatura θ (mist. completa) Coef. decaim. colif. K b (fluxo disp.) (20oC) (d-1) Coef . temperatura θ (fluxo disp.)

3-6 0,10 - 0,35 3,0 - 5,0 1a3 0,01 - 0,04 -

15 - 45 100 - 350 1,5 – 2,0 2a4 0,25 - 0,40 1,05 - 1,085 0,13 - 0,17 1,035 0,4 - 1,3 0,1 - 0,7 0,02 - 0,3 0,3 - 0,4 0,03 - 0,08 0,4 – 5,0 1,07 0,2 – 0,3 1,07

5 - 10 2,5 - 4,0 2a4 0,6 - 0,8 1,035 0,3 - 0,4 0,8 - 1,2 < 2,0 0,03 - 0,08 -

2-4 2,5 - 4,0 1a2 1,0 - 1,5 1,035 0,3 - 0,6 1,1 - 1,4 ≥ 3,0 -

Lagoas de decantação

≈

2 3,0 - 4,0 (a) -

Lagoas de maturação

(b) 0,8 – 1,2 (c) 0,4 - 1,1 0,1 - 0,5 0,03 - 0,23 0,6–1,2 (d) 1,07 0,4 – 0,7 1,07

LAGOAS FACULTATIVAS

LAGOAS FACULTATIVAS

Princípios de funcionamento

LAGOAS FACULTATIVAS

Princípios de funcionamento bactérias --> respiração:

· consumo de oxigênio · produção de gás carbônico algas --> fotossíntese: · produção de oxigênio · consumo de gás carbônico Fotossíntese:

CO2 + H2O + Energia → Matéria orgânica + O2 Respiração:

Matéria orgânica + O2 → CO2 + H20 + Energia

LAGOAS FACULTATIVAS


LAGOAS FACULTATIVAS


LAGOAS FACULTATIVAS


Sobrecarga orgânica (bactérias oxidadoras de sulfeto)

Carga orgânica adequada (cor verde)

LAGOAS FACULTATIVAS


LAGOAS FACULTATIVAS

Estratificação e mistura Temperatura Diurna (10 h) no Verão - Médias por Ponto e Profundidade 22,3 22,2 22,1

0,20 m

22

T (o C)

0,60 m

21,9 21,8

1,0 m

21,7 21,6 21,5 21,4 21,3 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Ponto da Lagoa

Temperatura Noturna (23 h) no V erão - Médias por Ponto e Profundidade

25 24

T (o C)

23 0,20 m 22

0,60 m 1,0 m

21 20 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Ponto da Lagoa

11

12

13

14

15

16

17

18

LAGOAS FACULTATIVAS

Equipamento para mistura

LAGOAS FACULTATIVAS

Relação entre a temperatura da água e do ar CORRELAÇ ÕES ENTRE TEMPERAT URA DO AR E DA ÁGUA 35,0 30,0 ) C o ( a u g á T

Média: Tágua = 12,7 + 0,54 xTar

Brasil 1 Peru 1 Peru 2

25,0

Jordania Brasil 2

20,0 15,0 15,0

Média

20,0

25,0 T ar (oC)

30,0

35,0

Temperatura do ar (oC)

Temperatura do líquido média (oC)

15 20 25 30 35

20,8 23,5 26,2 28,9 31,6

LAGOAS FACULTATIVAS

Critérios de projeto Taxa de aplicação superficial • Profundidade • T empo de detenção • Geometria (relação comprimento / largura) •

LAGOAS FACULTATIVAS

Parâmetros de projeto Taxa Ta xa de de apli aplicaç cação ão sup super erfi fici cial al - Ls Ls = carga DBO / área superficial Æ Área superficial = carga DBO / Ls Regiões com inverno quente e elevada insolação: Ls = 240 a 350 kgDBO5 /ha. /ha.dd Regiões com inverno inverno e insolaçã insolaçãoo moderados: moderados: Ls = 120 a 240 kgDBO5 /ha. /ha.dd • Regiões Regiõe õess com inve invern rnoo frio frio e bai baixa xa insol insolaç ação: ão: Ls = 100 a 180 kgDBO5 /ha. /ha.dd • Regi •

LAGOAS FACULTATIVAS

Parâmetros de projeto Taxa de aplicação superficial Mara: Ls = 350 350 x (1, (1,107 107 - 0,0 0,002. 02.T) T) (T-25) (T = temperatura média do ar no mês mais frio) Taxa de aplicação superficial em função da temperatura 400

) d . a h / O B D g k ( s L

300 200 100 0

Ls

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

100

124

152

183

217

253

291

331

350

350

350

T (oC)

LAGOAS FACULTATIVAS

Fatores climáticos no Brasil

LAGOAS FACULTATIVAS

Taxa de aplicação superficial Mara: Ls = 350 x (1,107 - 0,002.T) (T-25) TEMPERATURAS MÉD IAS NO MÊS DE JU LHO E TAXAS D E APLICAÇÃO SUPERFICIAL (segundo equação de Mara)

18 a 21 oC 220 a 270 kgDBO/ha.d

21 a 24 oC 270 a 330 kgDBO/ha.d 18 a 21 oC 220 a 270 kgDBO/ha.d 15 a 18 oC 170 a 220 kgDBO/ha.d 12 a 15 oC 120 a 170 kgDBO/ha.d

12 a 15 oC 120 a 170 kgDBO /ha.d 9 a 12 oC 90 a 120 kgDBO/ha.d

Fonte: INMET (médias de 1931 a 1990)

LAGOAS FACULTATIVAS


LAGOAS FACULTATIVAS


LAGOAS FACULTATIVAS


LAGOAS FACULTATIVAS


LAGOAS FACULTATIVAS

Parâmetros de projeto Profundidade: H = 1,5 m a 2,0 m Tempo de detenção hidráulica resultante: t = 15 a 45 d

t = V/Q

LAGOAS FACULTATIVAS

Parâmetros de projeto Balanço hídrico

Qmédia = (Qafl – Qefl)/2 Qefl = Qafl + Qprecipitação – Qevaporação – Qinfiltração Exemplo de uma lagoa com alta infiltração, no semi-árido de MG Entrada

Saída

30%

1%

15%

55%

99% A flu en te

Precip itação

Infiltração

Evaporação

Efluente

LAGOAS FACULTATIVAS

Parâmetros de projeto Relação comprimento / largura: L/B = 2 a 4

usualmente não são projetadas aproximando-se de reatores de fluxo em pistão (elevada relação comprimento/largura) com a introdução de chicanas • lagoas facultativas primárias:

• lagoas facultativas secundárias: maior flexibilidade com

relação à forma • lagoas de maturação ou de polimento, após reatores UASB: após a remoção prévia de grande parte da matéria orgânica, há menos preocupações com sobrecarga nos trechos iniciais, e as lagoas podem ser alongadas ou com chicanas

LAGOAS FACULTATIVAS

Forma da lagoa

Terra Roxa - SP

Serra Azul - SP

Discutir implicações destas formas

LAGOAS FACULTATIVAS

Forma da lagoa

Terr Te rraa Rox Roxaa - SP

Fran ancca - SP

LAGOAS FACULTATIVAS

DBO efluente

DBO total = DBO solúvel + DBO particulada

LAGOAS FACULTATIVAS

DBO efluente DBO total = DBO solúvel + DBO particulada DBO solúvel: função do tipo de reator DBO particulada: função da quantidade de SS (algas) na lagoa DBO 400 350 300

DBOpart

) L / 250 g m ( 200 c n 150 o C

DBOfilt

100 50 0 Bruto

UA SB

L1

L2

L3

L4

LAGOAS FACULTATIVAS

Modelos hidráulicos de reatores Fluxo em pistão

Células em série

Mistura completa

Fluxo disperso

LAGOAS FACULTATIVAS

Fluxo em pistão - reação de 1a ordem

LAGOAS FACULTATIVAS

Mistura completa - reação de 1a ordem

LAGOAS FACULTATIVAS

Concentração de DBO solúvel efluente Fluxo em pistão

Mistura completa S0 S= 1 + K.t

S = S 0 e -K.t

Células em série S=

S0 t n (1 + K ) n

Fluxo disperso S = S0 .

4ae1/2d (1 + a) 2 e a/2d − (1 − a) 2 e −a/2d

a = 1 + 4K.t.d

LAGOAS FACULTATIVAS

Concentração de DBO solúvel efluente Mistura completa:

•Lagoas primárias: K = 0,30 a 0,40 d -1 •Lagoas secundárias: K = 0,25 a 0,32 d -1 Correção para a temperatura: KT = K20. θ(T-20) Coeficiente de temperatura: θ=1,05

LAGOAS FACULTATIVAS

Concentração de DBO solúvel efluente

LAGOAS FACULTATIVAS

Concentração de DBO solúvel efluente Fluxo disperso: K = 0,132.logLs - 0,146 Ls

120

140

160

180

200

0,128

0,137

0,145

0,152

0,158

(kgDBO 5 /h a.d )

K (d -1 ) (20 o C)

Correção para a temperatura: KT = K20. θ(T-20) Coeficiente de temperatura: θ=1,035

LAGOAS FACULTATIVAS Número de dispersão Fluxo disperso Estimativa do número de dispersão • Agunwamba et al (1992):

d = 0, 102.(

3.( B + 2. H ). t. υ −0,410 H H − ( 0, 981+ 1, 385.H / B) ) .( ).( ) 4. L. B. H L B

• Yanez (1993):

d=

(L/B) − 0,261+ 0,254x(L/B) +1,014x(L/B)2

• Von Sperling (1999):

d= 1 (L/B)

L = comprimento da lagoa (m) B = largura da lagoa (m) H = profundidade da lagoa (m) t = tempo de detenção (d)

LAGOAS FACULTATIVAS

Concentração de DBO particulada efluente 1 mgSS/L = 0,3 a 0,4 mgDBO/L 1 mgSS/L = 1,0 a 2,0 mgDQO/L Efluentes de lagoas: 60 a 100 mgSS/L ( para projeto )

LAGOAS FACULTATIVAS

Polimento do efluente de lagoas • filtros de areia intermitentes • filtros de pedra • micropeneiras • lagoas com macrófitas flutuantes • aplicação em solos com gramíneas • banhados construídos • processos de coagulação e clarificação • flotação • biofiltros aerados

LAGOAS FACULTATIVAS

Polimento do efluente de lagoas

Filtro grosseiro, de escória de alto-forno (Nova Zelândia)

LAGOAS FACULTATIVAS


Filtro grosseiro: uma lagoa com brita 3 e uma lagoa com pedra de mão (ETE Experimental UFMGCOPASA)

LAGOAS FACULTATIVAS


Escoamento superficial

LAGOAS FACULTATIVAS


Terras úmidas construídas (Nova Zelândia)

LAGOAS FACULTATIVAS


Terras úmidas construídas (Nova Zelândia)

LAGOAS FACULTATIVAS

Polimento do efluente de lagoas Macrófitas flutuantes (lentilhas d´água)

ETE Experimental Arrudas

LAGOAS FACULTATIVAS


Desinfecção por UV (Nova Zelândia)

LAGOAS FACULTATIVAS

Acúmulo de lodo 0,03 a 0,08 m3 /hab.ano 2 a 3 cm por ano • possível operação sem remoção de lodo durante todo o horizonte de projeto • areia: pouca quantidade, caso haja boa desarenação; acúmulo próximo à entrada; necessidade de desarenação

GERENCIAMENTO DO LODO

Acúmulo excessivo de lodo / areia

LAGOAS PRIMÁRIAS

Acúmulo de areia

ETE Estrela do Norte - SP

LAGOAS PRIMÁRIAS

Acúmulo de areia

ETE Tarabaí - SP


Acúmulo excessivo de lodo

ETE em usina de açúcar - Colômbia


Características do lodo ST> 15% (após 1 ano: 4 a 6%) SV/ST< 50% (após 1 ano: 60%) CF: 102 a 104 CF/gST Ovos de helmintos: 30 a 800 ovos/gST


Características do lodo Parâmetro de projeto

Lagoas anaeróbias

Lagoas facultativas primárias

Lagoas facultativas secundárias

Lagoas de maturação

Lagos de polimento (a)

Taxa de acúmulo de lodo (m3 /hab.ano) 0,02 - 0,10 0,03 - 0,09 0,03 – 0,05 Intervalo de remoção (anos) <7 > 15 > 20 > 20 > 20 Concentração de sólidos totais no lodo (% ST) > 10% (d) > 10% (d) > 10% (d) Relação SV/ST < 50% < 50% < 50% 2 4 2 4 2 4 2 4 2 Concentrações de coliformes no lodo (CF/gST) 10 - 10 10 - 10 10 - 10 10 - 10 10 - 104 Concentração de ovos de helmintos no lodo (ovos/gST) 101 - 103 101 - 103 101 - 103 101 - 103 101 - 103 Tratamento adicional requerido Secagem (a) Secagem (a) Secagem (b) Formas de disposição final (c) (c) (c) Obs: é essencial a presença de desarenação (a) No caso de lagoas de polimento, deve-se acrescentar ainda os valores correspondentes ao lodo retirado do reator UASB (b) Higienização (usualmente adição de cal) no caso de disposição para reúso agrícola do lodo) (c) Formas de disposição final similares aos lodos dos demais sistemas de tratamento biológico de esgotos (reúso agrícola, aterro, outros) (d) Ao ser removido por dragagem hidráulica (bombeamento) a concentração pode se reduzir a 5 a 7%


Retirada de lodo

ETE Estrela do Norte - SP


Técnicas para remoção do lodo Técnicas de remoção com desativação da lagoa

• Remoção manual • Remoção mecânica do lodo (uso de tratores) • Raspagem mecanizada e bombeamento Técnicas de remoção com a manutenção da lagoa em funcionamento

• Sistema de vácuo com caminhão limpa fossa • Tubulação de descarga hidráulica • Dragagem • Bombeamento a partir de balsa • Sistema robotizado


Técnicas para remoção do lodo Técnica

Desempenho

Facilidade de operação

Tempo de execução

Volume de lodo

Custo

Remoção manual Remoção mecânica (uso de tratores) Raspagem mecanizada e bombeamento Sistema de vácuo com caminhão limpa-fossa Tubulação de descarga hidráulica Dragagem Bombeamento a partir de balsa Sistema robotizado

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LAGOAS FACULTATIVAS

Arranjos de lagoas • Células em série • Células em paralelo • Sobrecarga orgânica na primeira célula

LAGOAS FACULTATIVAS

Direção dos ventos

LAGOAS FACULTATIVAS

Taludes

LAGOAS FACULTATIVAS

Taludes

ETE ET E Jal Jales es - SP

LAGOAS FACULTATIVAS

Taludes

LAGOAS FACULTATIVAS

Taludes

Evitar lona terreiro

LAGOAS FACULTATIVAS

Dimensões da lagoa

LAGOAS FACULTATIVAS

Canteiros divisores

ETE Jales - SP

LAGOAS FACULTATIVAS

Drenagem pluvial

ETE Jales - SP

LAGOAS FACULTATIVAS

Fundo das lagoas

Mococa - SP

LAGOAS FACULTATIVAS

Fundo das lagoas k > 10-6 m/s: o solo é muito permeável e o fundo deve ser protegido k > 10-7 m/s: alguma infiltração pode ocorrer, mas não o suficiente para impedir o enchimento da lagoa k < 10-8 m/s: o fundo da lagoa se impermeabilizará naturalmente k < 10-9 m/s: não há risco de contaminação k > 10-9 m/s: se houver utilização da água subterrânea para abastecimento doméstico, estudos hidrogeológicos devem ser efetuados

LAGOAS FACULTATIVAS

Detalhe da entrada

LAGOAS FACULTATIVAS

Detalhe da entrada

LAGOAS FACULTATIVAS

Detalhe da entrada

LAGOAS FACULTATIVAS

Detalhe da entrada

ETE Nova Vista - Itabira, MG

LAGOAS FACULTATIVAS

Detalhes da saída

LAGOAS FACULTATIVAS

Detalhes da saída

LAGOAS FACULTATIVAS

Detalhes da saída

ETE Jales - SP

LAGOAS FACULTATIVAS

Detalhes da saída

ETE Nova Vista Itabira, MG

LAGOAS FACULTATIVAS

Detalhes da saída

ETE Sul da França

LAGOAS FACULTATIVAS

Aeração do efluente em escadas

ETE Jales - SP

LAGOAS FACULTATIVAS

Aeração do efluente em escadas Ce = Co + K.(Cs – Co) Cs

Ce

acréscimo da concentração (Ce - Co)

K.Cs

d éficit de oxigênio (Cs - Co)

Co

Cs

LAGOAS FACULTATIVAS

Aeração do efluente em escadas K: coeficiente de eficiência Autor Barret, Gameson e Ogden

Coeficiente K K = P.(1+0,046.T).H

Kroon e Schram K=R.H

Pomeroy

K=1-e

-F.H

Coeficientes da equação P=0,45 (água limpa) P=0,36 (água poluída) P=0,29 (esgoto) R = 0,40 R=0,64 (no caso de vertedores com mais de 4 jatos por metro linear, e quedas inferiores a 0,70 m) -1

F=0,53 m (água limpa sobre vertedores e comportas) -1 F=0,41 m (água ligeiramente poluída, em vertedores) -1 F=0,28 m (efluentes de tratamento, em vertedores)

K global em função do K de cada degrau: K = 1 – (1-K1)n

LAGOAS FACULTATIVAS

Aeração do efluente na canaleta de saída

ETE Jales - SP

LAGOAS ANAERÓBIAS

LAGOAS ANAERÓBIAS

Fundamentos Conversão anaeróbia

• Hidrólise • Formação de ácidos • Formação de metano Requisitos ausência de oxigênio dissolvido (bactérias metanogênicas são anaeróbias estritas ) • temperatura do líquido adequada (acima de 15°C) • pH adequado (próximo ou superior a 7) •

LAGOAS ANAERÓBIAS

Critérios de projeto • Taxa de aplicação volumétrica • Tempo de detenção • Profundidade • Geometria (relação comprimento / largura)

LAGOAS ANAERÓBIAS

Parâmetros de projeto Taxa de aplicação volumétrica Temperatura média do ar no mês mais frio - T (°C)

Taxa de aplicação volumétrica admissível – LV (kgDBO/m3.d)

10 a 20 20 a 25 > 25

0,02T – 0,10 0,01T + 0,10 0,35 Tax a de aplicação volumé trica em função da tem peratura 0,4

V = L / Lv

) d . 0,3 3 m / O 0,2 B D g k ( v 0,1 L

0,35

0,35

0,3 0,2 0,1

0 10

15

20 Temperatura (oC)

25

30

LAGOAS ANAERÓBIAS

Parâmetros de projeto Tempo de detenção

t=V/Q t = 3,0 d a 6,0 d Recentemente: t = 1 a 2 d

LAGOAS ANAERÓBIAS

Parâmetros de projeto Profundidade H = 3,0 a 5,0 m

Formato da lagoa Relação L/B = 1 a 3

LAGOAS ANAERÓBIAS

Eficiência na remoção de DBO Temperatura média do ar no mês mais frio - T (°C)

Eficiência de remoção de DBO – E (%)

10 a 25 > 25

2T + 20 70

Eficiência de remoção d e DBO e m funçã o da tem pera tu ra 80 70 ) 60 % ( 50 a i c 40 n ê i 30 c i f E 20

70

70

60 40

50

10 0 10

15

20

T em peratura (oC)

25

30

LAGOA FACULTATIVA SECUNDÁRIA

Lagoa facultativa após lagoa anaeróbia • Maior flexibilidade com relação à forma • Dimensionamento similar à lagoa facultativa primária

K = 0,25 a 0,32 d -1 (20 oC, lagoas facultativas secundárias, mistura completa)

LAGOAS ANAERÓBIAS

Acúmulo de lodo 0,03 a 0,10 m3 /hab.ano 2 a 8 cm por ano • remoção quando camada de lodo atingir 1/3 da altura ou • remoção anual sistemática

REMOÇÃO DE ORGANISMOS PATOGÊNICOS

ORGANISMOS PATOGÊNICOS

Remoção de bactérias e vírus Remoção de organismos patogênicos: • •

lagoas facultativas lagoas de maturação (de forma otimizada)

Fatores contribuintes: • • • • • • •

temperatura insolação pH escassez de alimentos organismos predadores competição compostos tóxicos

Fatores relacionados com a profundidade: • • •

penetração da radiação solar (UV) fotossíntese → pH fotossíntese → OD → fotooxid., comum. aerób.


Organismos indicadores


Remoção de cistos de protozoários e ovos de helmintos Mecanismo: sedimentação

LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÃO

Requisitos de qualidade do efluente Diretriz da OMS (1989) Uso de efluentes tratados para irrigação tegoria

Condições de reúso

Grupo exposto

Ovos de helmintos/l (b) (média aritmética)

A

Irrigação de culturas que são Trabalhadores, ingeridas cruas, campos de esporte e consumidores, parques públicos. (d) público

≤

1

B

Irrigação de culturas não ingeridas cruas como cereais, para a industria, pastos, forragem e árvores.

Trabalhadores

≤

1

C

Irrigação de culturas da categoria B se o público e os trabalhadores não ficam expostos

Nenhum

Não se aplica

CF/100 mL (c) (média geométrica) ≤

1000 (d)

Não se recomenda

Não se aplica

REMOÇÃO DE ORGANISMOS PATOGÊNICOS

O r g . /1 0 0 m L (coliformes) 107 106 105 104 (salmonela) 103 102 101 T1

T2

TDH

T 1 ( T D H n e c e s s á r io à r e m o ç ã o d e s a lm o n e la<) T 2 ( te m p o d e d e t e n ç ã o n e c e s s á r io p a r a p r o d u ç ã o d e e f lu e n t e c o m 1 03 C F / 1 0 0 m L


Eficiências de remoção típicas Parâmetro

Coliformes Bactérias patogênicas Vírus Cistos de protozoários Ovos de helmintos

Eficiência típica de remo ção (% ou unidades log removidas) Lagoa Lagoas Lagoas Lagoas Reator UASB – facultativa anaeróbia – facultativa – anaeróbia – lagoa de facultativa maturação facultativa polimento maturação

1 – 2 log 1 – 2 log ≤ 1 log ≈ 100% ≈ 100%

1 – 2 log 1 – 2 log ≈ 1 log ≈ 100% ≈ 100%

3 – 6 log 3 – 6 log 2- 4 log 100% 100%

3 – 6 log 3 – 6 log 2- 4 log 100% 100%

3 – 6 log 3 – 6 log 2- 4 log 100% 100%

LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÃO Conceito de unidades logarítmicas Exemplo: 1.000.000 = 106 log(106 ) = 6

Eficiência = (106-102)/106 = 0,9999 = 99,99% Eficiência = 6 -2 = 4 unidades log removidas

Unid. log = - log (1-E)

100 = 102 log (102 ) = 2

LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÃO Conceito de médias geométricas Exemplo: Dado 1 2 3 4

CF (CF/100ml) 50 = 5,00E+01 400 = 4,00E+02 3.000 = 3,00E+03 20.000 = 2,00E+04

Log10 (CF) 1,699 2,602 3,477 4,301

Média geométrica = (x1. x 2 . x 3 . x 4 )1/4 = (50x400x3000x20000)1/4 = = 1047 = 1,047x10 3 CF/100ml

Média geométrica = 10 (média aritmética dos logaritmos) = = 10 (3,020) = 1047 = 1,047x10 3 CF/100m

LAGOAS DE MATURAÇÃO

Fluxograma

REMOÇÃO DE ORGANISMOS PATOGÊNICOS UFMG - ARRUDAS (escala de demonstração)

1e10 1e9 1e8 1e7 1e6 1e5 10000 1000 100

Max Min

10

75% 25%

1 EB

UASB

L1

L2

L3

L4

Median


Concentração efluente de coliformes REGIME HIDRÁULICO

ESQUEMA

FÓRMULA DA CONTAGEM D COLIFORMES EFLUENTES (

Fluxo em pistão

-K .t N = N 0e b

Mistura completa (1 célula)

N=

Mistura completa (células iguais em série) Fluxo disperso

N=

N0 1+ K b .t N0

(1+K b . t ) n n

4ae1/2d (1 + a)2 ea/2d − (1 − a)2 e−a/2 a = 1 + 4K b.t.d N = N0.


Lagoas chicaneadas

Samambaia (180.000 hab)


Lagoas chicaneadas

Samambaia (180.000 hab)


Eficiência de remoção de coliformes Mistura completa UNIDADES LOG REMOVIDAS E EFICIÊNCIA DE REMOÇÃO 99,999

5

n=oo

4 s a d i v o m e r g o l s e d a d i n U

99,99

fluxo em pistão

99,9

3

E f i c i ê n c i a ( % )

n=4 n=3 n=2

2

99

n=1 90

1

mistura completa

0 0

2

4

6

8

10

Kb.t

12

14

16

18

20


Eficiência de remoção de coliformes Fluxo disperso UNIDADES LOG REMOVIDAS E EFICIÊNCIA DE REMOÇÃO 99,999

5

d=0


99,99

d=0,1 fluxo em pistão

99,9

3


d=0,5 d=1,0

2

99

d=4,0 90

d=oo

1

mistura completa

0 0

2

4

6

8

10

Kb.t

12

14

16

18

20


Número de dispersão Fluxo disperso Estimativa do número de dispersão • Agunwamba et al (1992):

d = 0, 102.(

3.( B + 2. H ). t . υ −0,410 H H − ( 0, 981+ 1, 385.H / B) ) .( ).( ) 4. L. B. H L B

• Yanez (1993):

d=

(L/B) − 0,261 + 0,254x(L/B) +1,014x(L/B)2

• Von Sperling (1999):

d= 1 (L/B)

L = comprimento da lagoa (m) B = largura da lagoa (m) H = profundidade da lagoa (m) t = tempo de detenção (d) 2 ν = viscosidade cinemática da água (m /d)


Eficiência de remoção de coliformes Fluxo disperso [d=1/(L/B)] UNIDADES LOG REMOVIDAS E EFICIÊNCIA DE REMOÇÃO 99,999

5

L/B=32


99,99

L/B=16 L/B=8 L/B=4

3

99,9


L/B=2 99

L/B=1

2

90

1

0 0

2

4

6

8

10

Kb.t

12

14

16

18

20


Coeficiente de decaimento bacteriano (Kb) Fluxo disperso KB EM FUNÇÃO DA PROFUNDIDADE H (140 dados) Kb=0,542*H^(-1,259) 82 lagoas; n = 140; R2 = 0,500 4,5

3,5

2,5

) C o 0 2 ( b 1,5 K

0,5

-0,5 0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4 H (m)

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

2,6


Coeficiente de decaimento bacteriano (Kb) Fluxo disperso Kb (disperso) = 0,542.H –1,259 H (m)

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

Kb (d-1) 0,72

0,54

0,43

0,35

0,30

0,26

0,23

0,20

0,18

LAGOAS DE POLIMENTO

Coeficiente de decaimento bacteriano (Kb) Fluxo disperso (PROSAB) Kb (disperso) = 0,710.H –0,965 Kb es tim x Kb ob s (fluxo dis pers o)

6,0 5,0 ) d / 1 ( p s i d b K

- - - linh a traceja da : eq ua ção g eral ___ linha cheia: equação es pecífica:

4,0

Kb = 0,710.H -0,955

3,0 2,0 1,0 0,0 0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2 H (m)

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2


Coeficiente de decaimento bacteriano (Kb) Mistura completa

t (d) 3

5

10

15

Kb mistura completa (d-1 ) H (m) Relação L/B 1 2 3 4 0,61 0,67 0,72 0,77 1,0 0,34 0,36 0,37 0,38 1,5 0,23 0,24 0,24 0,25 2,0 0,17 0,18 0,18 0,18 2,5 0,72 0,86 0,99 1,12 1,0 0,37 0,40 0,43 0,46 1,5 0,24 0,25 0,27 0,28 2,0 0,18 0,18 0,19 0,19 2,5 1,17 1,67 2,13 2,57 1,0 0,48 0,59 0,70 0,81 1,5 0,28 0,32 0,36 0,40 2,0 0,20 0,21 0,23 0,25 2,5 1,86 2,90 3,87 4,78 1,0 0,64 0,89 1,11 1,33 1,5 0,34 0,43 0,51 0,59 2,0 0,22 0,26 0,30 0,34 2,5

t (d) 20

25

30

40

H (m) 1,0 1,5 2,0 2,5 1,0 1,5 2,0 2,5 1,0 1,5 2,0 2,5 1,0 1,5 2,0 2,5

Kb mistura completa (d-1 ) Relação L/B 1 2 3 4 1,97 0,51 0,42 0,26 3,34 0,69 0,31 0,20 * 0,95 0,37 0,22 * * 0,57 0,28

4,34 7,29 10,68 0,82 1,19 1,63 0,57 0,71 0,84 0,33 0,39 0,45 7,99 13,76 20,40 1,29 2,03 2,88 0,45 0,62 0,82 0,24 0,30 0,36 * * * 1,99 3,28 4,76 0,62 0,92 1,26 0,30 0,39 0,51 * * * * * * 1,15 1,87 2,69 0,47 0,70 0,97


Remoção de coliformes Coeficiente de decaimento Kb Resumo

Tipo de lagoa

Facultativa Maturação (sem chicanas, lagoas em série) Maturação (com chicanas, lagoa única) Maturação (com chicanas, lagoa em série)

Tempo de detenção t (d)

Profundidade H (m)

Relação L/B

Kb fluxo disperso (d-1)

Kb mistura completa (d-1)

10 a 20 20 a 40

1,5 a 2,0

2a4

0,2 a 0,3

0,4 a 1,6 1,6 a 5,0

3 a 5 (em cada lagoa)

0,8 a 1,0

1a3

0,4 a 0,7

0,6 a 1,2

10 a 20

0,8 a 1,0

6 a 12

0,4 a 0,7

Não recomendado (*)

3 a 5 (em cada lagoa)

0,8 a 1,0

6 a 12

0,4 a 0,7

Não recomendado (*)

Correção para outras temperaturas: KbT = Kb20. θ (T-20) θ (coeficiente de temperatura) = 1,07

LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÃO Parâmetros de projeto para remoção de coliformes

•

tempo de detenção hidráulica (t)

• profundidade

da lagoa (H)

•

número de lagoas (n)

•

relação comprimento/largura (L/B).

LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÃO Eficiências de remoção de coliformes (T=20o C) t (d)

H (m)

3

1,0 1,5 2,0 2,5 1,0 1,5 2,0 2,5 1,0 1,5 2,0 2,5 1,0 1,5 2,0 2,5 1,0 1,5 2,0 2,5 1,0 1,5 2,0 2,5 1,0 1,5 2,0 2,5 1,0 1,5 2,0 25

5

10

15

20

25

30

40

1

2

3

4

0,48 0,32 0,24 0,19 0,68 0,48 0,36 0,29 1,05 0,77 0,60 0,49 1,34 0,99 0,79 0,66 1,57 1,17 0,95 0,79 1,77 1,34 1,08 0,91 1,95 1,48 1,20 1,02 2,27 1,73 1,42 1 21

0,51 0,34 0,25 0,20 0,75 0,51 0,39 0,31 1,21 0,86 0,66 0,54 1,57 1,13 0,89 0,72 1,87 1,36 1,08 0,89 2,13 1,57 1,25 1,04 2,37 1,76 1,40 1,17 2,79 2,08 1,68 1 41

0,54 0,35 0,26 0,20 0,81 0,54 0,40 0,32 1,33 0,92 0,70 0,56 1,74 1,24 0,95 0,77 2,09 1,50 1,17 0,96 2,40 1,74 1,37 1,13 2,68 1,96 1,55 1,28 3,18 2,34 1,87 1 55

0,56 0,36 0,26 0,20 0,85 0,56 0,41 0,32 1,42 0,98 0,74 0,59 1,88 1,32 1,01 0,81 2,27 1,61 1,25 1,01 2,62 1,88 1,46 1,20 2,94 2,12 1,66 1,36 3,50 2,55 2,02 1 67

Unidades log removidas Relação L/B 6 8 10 0,59 0,38 0,27 0,21 0,91 0,59 0,43 0,33 1,55 1,05 0,78 0,62 2,08 1,44 1,09 0,87 2,54 1,78 1,36 1,09 2,95 2,08 1,60 1,30 3,33 2,37 1,83 1,49 4,00 2,87 2,25 1 84

0,61 0,38 0,28 0,21 0,95 0,61 0,44 0,34 1,65 1,10 0,81 0,64 2,24 1,52 1,14 0,90 2,75 1,90 1,43 1,15 3,21 2,24 1,71 1,37 3,63 2,55 1,96 1,58 4,38 3,12 2,42 1 97

0,62 0,39 0,28 0,21 0,97 0,62 0,45 0,35 1,72 1,14 0,84 0,65 2,35 1,59 1,18 0,93 2,91 1,99 1,49 1,19 3,41 2,36 1,78 1,43 3,87 2,70 2,06 1,65 4,70 3,32 2,55 2 07

12

16

32

0,63 0,39 0,28 0,21 1,00 0,63 0,45 0,35 1,78 1,17 0,85 0,66 2,45 1,64 1,21 0,95 3,04 2,06 1,54 1,22 3,58 2,45 1,85 1,47 4,08 2,82 2,13 1,71 4,97 3,48 2,66 2 14

0,65 0,40 0,28 0,22 1,03 0,65 0,46 0,35 1,87 1,21 0,88 0,68 2,60 1,71 1,26 0,98 3,25 2,17 1,61 1,26 3,85 2,60 1,94 1,53 4,40 3,00 2,25 1,79 5,40 3,74 2,83 2 26

0,67 0,41 0,29 0,22 1,09 0,67 0,47 0,36 2,05 1,29 0,92 0,71 2,92 1,87 1,34 1,04 3,72 2,41 1,75 1,35 4,47 2,92 2,13 1,66 5,17 3,41 2,50 1,95 6,46 4,32 3,20 2 52

LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÃO Eficiências de remoção de coliformes (T=25o C) t (d)

H (m)

3

1,0 1,5 2,0 2,5 1,0 1,5 2,0 2,5 1,0 1,5 2,0 2,5 1,0 1,5 2,0 2,5 1,0 1,5 2,0 2,5 1,0 1,5 2,0 2,5 1,0 1,5 2,0 2,5 1,0 1,5 2,0

5

10

15

20

25

30

40

1 0,61 0,42 0,32 0,25 0,85 0,61 0,47 0,38 1,29 0,95 0,76 0,63 1,61 1,21 0,98 0,82 1,88 1,43 1,16 0,98 2,12 1,61 1,32 1,12 2,33 1,78 1,46 1,25 2,70 2,07 1,71

2 0,66 0,45 0,33 0,26 0,96 0,67 0,51 0,40 1,51 1,08 0,84 0,69 1,93 1,41 1,11 0,92 2,28 1,69 1,34 1,12 2,59 1,93 1,55 1,29 2,87 2,15 1,73 1,45 3,37 2,53 2,06

3 0,71 0,47 0,35 0,27 1,04 0,71 0,53 0,42 1,67 1,18 0,91 0,74 2,16 1,56 1,22 1,00 2,58 1,88 1,48 1,22 2,95 2,16 1,71 1,42 3,28 2,42 1,93 1,61 3,87 2,88 2,31

4 0,74 0,49 0,36 0,28 1,10 0,74 0,55 0,43 1,79 1,25 0,96 0,77 2,35 1,67 1,29 1,05 2,82 2,03 1,59 1,30 3,23 2,35 1,85 1,52 3,61 2,64 2,09 1,73 4,28 3,15 2,51

Unidades log removidas Relação L/B 6 8 10 0,79 0,82 0,84 0,51 0,52 0,53 0,37 0,38 0,38 0,29 0,29 0,29 1,19 1,25 1,29 0,79 0,82 0,84 0,58 0,60 0,61 0,45 0,46 0,47 1,99 2,13 2,24 1,36 1,44 1,50 1,03 1,08 1,12 0,82 0,85 0,88 2,63 2,85 3,02 1,84 1,97 2,07 1,41 1,49 1,56 1,14 1,19 1,24 3,18 3,47 3,70 2,26 2,43 2,57 1,75 1,86 1,95 1,42 1,50 1,56 3,68 4,02 4,30 2,63 2,85 3,02 2,05 2,20 2,31 1,67 1,78 1,87 4,13 4,53 4,86 2,97 3,23 3,44 2,33 2,51 2,65 1,91 2,04 2,15 4,92 5,44 5,86 3,58 3,92 4,19 2,83 3,07 3,26

12 0,86 0,54 0,39 0,30 1,33 0,86 0,62 0,48 2,33 1,55 1,14 0,90 3,16 2,15 1,61 1,27 3,89 2,68 2,02 1,61 4,54 3,16 2,41 1,93 5,14 3,61 2,77 2,23 6,22 4,42 3,42

16 0,88 0,55 0,39 0,30 1,39 0,88 0,63 0,49 2,47 1,62 1,18 0,92 3,38 2,27 1,68 1,32 4,19 2,85 2,13 1,69 4,92 3,38 2,55 2,03 5,60 3,88 2,95 2,36 6,82 4,78 3,67

32 0,93 0,57 0,40 0,31 1,49 0,93 0,66 0,50 2,76 1,76 1,26 0,97 3,88 2,52 1,83 1,42 4,90 3,22 2,36 1,84 5,84 3,88 2,86 2,24 6,71 4,51 3,34 2,63 8,32 5,66 4,24

LAGOAS DE MATURAÇÃO Parâmetros de projeto Profundidade H: 0,6 a 1,0 m Tempo de detenção mínimo em cada lagoa, de forma a evitar curtos-circuitos e varrimento de algas: 3 dias Taxa de aplicação superficial L s (kgDBO5 /ha.d) máxima na primeira lagoa de maturação da série, de forma a evitar sobrecarga orgânica: 75% da taxa de aplicação na lagoa facultativa precedente


Remoção de ovos de helmintos Modelo de Ayres E = 100 . [1 − 0,14.e ( −0,38.t) ]

Eficiência média: 95% de confiança:

E = 100 . [1 − 0,41.e

( −0,49.t + 0,0085.t 2)

]

EFICIÊNCIA DE REMOÇÃO DE OVOS DE HELMINTOS s 6,0 a d i 5,0 v o m 4,0 e r g 3,0 o l s 2,0 e d a 1,0 d i n U 0,0

OMS (irrigação): < 1 ovo/L V alores médios 95% de c onfiança 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

Te m po de de tenção hidráulica (d)

24

26

28

30

REMOÇÃO DE OVOS DE HELMINTOS EFLUENTE UASB

ESGOTO BRUTO 600

300

500

250

400

200

300

150

200

100 100 Max Min

0 UFV

ITAB-REAL PE

ARRUDAS

50

75% 25%

0

Median

ITAB-PILOTO

Max Min 75% 25%

UFV

EFLUENTE LAGOA 1

UFPE

ITAB-REAL ITAB-PILOTO ARRUDAS

Median

EFLUENTE FINAL 7

10 9

6 8 5

7 6

4

5 3

4 3

2

2 1 0

UFV UFPE

ITAB-REAL ARRUDAS ITAB-PILOTO

USP

Max Min 75% 25% Median

Max Min 75% 25%

1 0

UFV-L3

ITAB-PILOTO-L2

ARRUDAS-L4

Median

LAGOAS DE MATURAÇÃO

Remoção de ovos de helmintos Ovos no lodo de uma lagoa chicaneada OV OS DE HELM INTOS NO LODO - V IÁV EIS E NÃO V IÁV EIS 1200

DISTRIBUIÇÃO DAS ESPÉCIES DE HELMINTOS NO LODO 10000

1000

V iáv eis

Não viáv eis 1000

) S T g / s o v O

800

S T g / s o v O

600 400

100 10 1

200

0,1

0 Entr ada Chic ana 1 Chic ana 2 Chic ana 3 Chic ana 4 Saída Pontos de amos tragem dentro da lagoa chicaneada

Itabira (piloto)

Entr ada Chic ana 1 Chic ana 2 Chic ana 3 Chic ana 4 A nc ilos toma

Tric huris

A sc aris

Saída

REMOÇÃO DE NUTRIENTES


Remoção de nitrogênio Principais mecanismos

•

volatilização da amônia

assimilação da amônia pelas algas • assimilação dos nitratos pelas algas • nitrificação - desnitrificação • sedimentação do nitrogênio orgânico particulado •


Remoção de nitrogênio Formas predominantes Forma predominante nos esgotos domésticos:

NTK = amônia + nitrogênio orgânico Nitrogênio total:

NT = NTK + NO2- + NO3-


Remoção de nitrogênio Formas predominantes no esgoto bruto


Remoção de nitrogênio Formas predominantes no esgoto bruto NH3 + H+ ↔ NH4+ amônia livre amônia ionizada % de am ônia livre (NH3) 10 0 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

T=15oC T=20oC T=25oC

6,50

7,50

8,50

9,50

10,50

11,50


Remoção de nitrogênio Distribuição do nitrogênio ao longo do sistema NITROGÊNIO 40 35 ) 30 L / g 25 m ( 20 c n 15 o C 10 5 0

N nitrato N org N amon

Bruto

UASB

L1

L2

L3

L4

ETE Experimental Arrudas: reator UASB + 4 lagoas de polimento (250 hab)


Remoção de nitrogênio Eficiência de remoção de amônia EFICIÊNCIA DE REM OÇÃO DE AM ÔNIA 100 pH=9,0 ) % ( a i c n ê i c i f E

80

pH=8,5

60

pH=8,0

40

pH=7,5

20

T>= 20oC

pH=7,0

0 0,000

0,025

0,050

0,075 Q/A (m 3/m 2.d)

0,100

0,125

0,150


Remoção de nitrogênio Eficiência de remoção de nitrogênio EFICIÊNCIA DE REM OÇÃO DE NITROGÊNIO

80 ) 60 % (

pH=9,0 pH=8,5

40

pH=8,0

a i c n ê i c i f E

pH=7,5 20

T= 20oC

pH=7,0 0 0

5

10

15

20 TDH (d )

25

30

35

40


Remoção de fósforo Formas do fósforo no esgoto bruto


Remoção de fósforo Principais mecanismos

• retirada do fósforo orgânico contido nas algas e bactérias

através de saída com o efluente final • precipitação de fosfatos em condições de elevado pH

(hidroxiapatita ou estruvita) pH > 9 para uma remoção significativa

LAGOAS AERADAS

LAGOAS AERADAS FACULTATIVAS

Fluxograma


Critérios de projeto t = 5 a 10 d H = 2,5 a 4,0 m


DBO efluente DBOtot = DBOsol + DBOpart DBO solúvel (mistura completa): S0 S= 1 + K.t

K = 0,6 a 0,8 d -1

DBO particulada (função dos SS efluentes): DBOpart = 0,3 a 0,4 mgDBO5 /mgSS


SS efluente Densidade de potência (W/m3)

SS (mg/l)

0,75 1,75 2,75

50 175 300

Densidade de potência: φ = Pot/V Densidade de potência: φ = 0.75 to 1.50 W/m3 SS efluente: 50 a 100 mg/l (com trecho final sem aeradores)


Requisitos de oxigênio RO = a.Q.(So-S)/1000

(kgO2/d)

a = coeficiente, variando de 0,8 a 1,2 kgO2 /kgDBO5

LAGOAS AERADAS

Aeradores mecânicos Zonas de mistura e oxigenação


Aeradores mecânicos Características básicas Faixa de potência dos aeradores (CV)

5 - 10 15 - 25 30 - 50

Profundidade normal de operação (m)

Diâmetro de influência (m) Oxigenação

Mistura

2,0 - 3,6 3,0 - 4,3 3,8 - 5,2

45 - 50 60 - 80 85 - 100

14 - 16 19 - 24 27 - 32

Diâmetro da placa anti-erosiva

2,6 - 3,4 3,4 - 4,8 4,8 - 6,0

Notas: Potências usuais dos aeradores: 1; 2; 3; 5; 7,5; 10; 15; 20; 25; 30; 40 e 50 CV. • Há aeradores de alta rotação com maiores potências, mas eles tendem, no conjunto, a ser menos • eficientes. A tabela apresenta diâmetros de influência (e não raios) • Placa anti-erosiva: situada no fundo da lagoa, abaixo do aerador • Fonte: elaborado a partir de dados apresentados em Crespo (1995) •


Requisitos energéticos Eficiência de oxigenação padrão: EOpadrão = 1,0 a 1,4 kgO2 /kWh Eficiência de oxigenação no campo: EOcampo = 0,55 a 0,65 da EOpadrão

Potência requerida: RE =

RO 24.EO campo

LAGOAS AERADAS DE MISTURA COMPLETA

Fluxograma


Critérios de projeto Tempo de detenção hidráulica : tempo de detenção hidráulica = tempo de retenção celular

t=2a4d Profundidade : H = 2,5 a 4,0 m


DBO efluente DBOtot = DBOsol + DBOpart DBO solúvel (mistura completa): S0 S= 1 + K.t

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

DBO particulada (função dos SS efluentes): DBOpart = 0,3 a 0,6 mgDBO5 /mgSS


Requisitos de oxigênio RO = a.Q.(So-S)/1000

(kgO2/d)

a = coeficiente, variando de 1,1 a 1,4 kgO2 /kgDBO5


Requisitos energéticos para oxigenação Eficiência de oxigenação padrão: EOpadrão = 1,0 a 1,4 kgO2 /kWh Eficiência de oxigenação no campo: EOcampo = 0,55 a 0,65 da EOpadrão

Potência requerida: RE =

RO 24.EO campo


Requisitos energéticos para mistura Densidade de potência: φ = Pot/V Densidade de potência: φ ≥ 3,0 W/m3

LAGOAS DE DECANTAÇÃO

Critérios de projeto Volume destinado à clarificação:

Tempo de detenção:t ≥1 d Profundidade: H≥ 1,5 m Volume total da lagoa:

Tempo de detenção: t ≤ 2,0 d (evitar o crescimento de algas) Profundidade: H ≥ 3,0 m (permitir uma camada aeróbia acima do lodo)

ASPECTOS OPERACIONAIS

MANUTENÇÃO E OPERAÇÃO

Equipe de trabalho Pessoal

Pop 10.000 hab Lagoa Lagoa facultativa aerada

Pop = 20.000 a 50.000 hab Lagoa Lagoa facultativa aerada

Pop > 50.000 hab Lagoa Lagoa facultativa aerada

Administração

Engenheiro superintendente Secretária Auxiliar Motorista Operação/manutenção

Engenheiro chefe Químico Laboratorista Mecânico-eletricista Operador - 08:00 - 16:00 h Operador 16:00 - 24:00 h Operador 24:00 - 08:00 h Trabalhadores braçais

-

-

1/2 1/2 1 1

1/2 1/2 1 1

1 1 1 1

1 1 1 1

1/4 1 2

1/4 1 2

1/2 1/4 1/2 1 2-5

1/2 1/4 1/2 1/2 1 1 1 2-7

1 1/2 1 1 1 6-10

1 1/2 1 1 1 1 1 7-12


Ficha de inspeção Dia: Condições do tempo Tempo (com sol, nublado, chuvoso) Vento (ausente, fraco, forte) Item Observações na lagoa

Há levantamento de lodo na lagoa? Há manchas verdes na superfície? Há manchas negras na superfície? Há manchas de óleo na superfície? Há vegetação em contato com a água? Há erosão nos taludes? Há infiltração visível? Há presença de aves? Há presença de insetos?

Sim

Não

Comentário / local / quantidade / providências


Ficha de inspeção Item Outros aspectos

As cercas estão em ordem? As canaletas de água pluvial estão limpas? O medidor de vazão está funcionando? Houve capina? Houve retirada de escuma? Houve remoção de sólidos na grade? Houve remoção de areia? Faltou energia? Foi usado o by-pass para o corpo receptor?

Sim

Não

Comentário / local / quantidade / providências


Monitoramento Freqüência

Parâmetro

Diária

Vazão (m3 /d) Temperatura do ar (oC) Temperatura do líquido (oC) pH Sólidos sedimentáveis (ml/l) Oxigênio dissolvido (mg/l) DBO total (mg/l) DQO total (mg/l) DBO ou DQO filtrada (mg/l) Coliformes fecais (ou E. coli) (NMP/100 ml) Sólidos em suspensão totais (mg/l) Sólidos em suspensão voláteis (mg/l)

Semanal

Local da determinação In situ In situ In situ In situ In situ In situ

Esgoto bruto

Lab. central Lab. central Lab. central Lab. central Lab. central Lab. central

x x

Lagoa facultativa

Lagoa aerada

x x x x

x x x

Efluente

x x x

x x

x

x

x x x x x x x x x

Lagoas de Estabilização - Completo UFMG

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