Aula 6 lagoas aeradas facultativas

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

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Aula 6 lagoas aeradas facultativas

  1. 1. TRATAMENTO ÁGUAS RESIDUÁRIAS Aula 6 – Lagoas aeradas facultativas
  2. 2. Introdução A lagoa aerada facultativa é utilizada quando se deseja ter um sistema predominantemente aeróbio, e de dimensões mais reduzidas que as lagoas facultativas ou o sistema de lagoas anaeróbias seguidas por lagoas facultativas. Grade Cx de areia Fase Sólida Fase Sólida Medição de vazão Lagoa Aerada Facultativa
  3. 3. Princípio de funcionamento A principal diferença entre este tipo de sistema e uma lagoa facultativa convencional é que o oxigênio, ao invés de ser produzido por fotossíntese realizada pelas algas, é fornecido por aeradores mecânicos. Estes constituem-se de equipamentos providos de turbinas rotativas de eixo vertical que causam um grande turbilhonamento na água através de rotação em grande velocidade.
  4. 4. Princípio de funcionamento O turbilhonamento da água facilita a penetração e dissolução do oxigênio. Tendo em vista a maior introdução de oxigênio na massa líquida do que é possível numa lagoa facultativa convencional, há uma redução significativa no volume necessário para esse tipo de sistema, sendo suficiente um tempo de detenção hidráulica variando entre 5 a 10 dias, e como conseqüência, o requisito de área é menor.
  5. 5. aerovor.com.br higra.com.br Princípio de funcionamento Aerovor modelo "Embarcado com Bomba Submersa" realiza a oxigenação Intensiva e produção de micro bolhas.
  6. 6. Descrição do Processo O grau de energia introduzido na lagoa através dos aeradores é suficiente apenas para a obtenção de oxigênio, porém não é suficiente para a manutenção dos sólidos em suspensão e bactérias dispersos na massa líquida. Portanto ocorre sedimentação da matéria orgânica formando o lodo de fundo que será estabilizado anaerobiamete como em uma lagoa facultativa convencional.
  7. 7. Descrição do Processo A lagoa aerada pode ser utilizada quando se deseja um sistema predominantemente aeróbio e a disponibilidade de área é insuficiente para a instalação de uma lagoa facultativa convencional. A lagoa aerada pode também ser uma solução para lagoas facultativas que operam de forma saturada e não possuem área suficiente para sua expansão. O tempo de detenção na lagoa é de ordem de 5 a 10 dias, requisito de área é bem menor.
  8. 8. Critérios de Projeto O dimensionamento das lagoas aeradas facultativas é similar ao as lagoas facultativas. Não é considerado neste caso a taxa de aplicação superficial (pois o processo não depende de fotossíntese). Critérios levados em conta:  Tempo de detenção;  Profundidade.
  9. 9. Critérios de Projeto Tempo de detenção O tempo de detenção deve ser adotado de forma a permitir uma remoção satisfatória da DBO. De maneira geral, adotam-se valores variando de:  t = 5 a 10d
  10. 10. Critérios de Projeto Profundidade A profundidade da lagoa deve satisfazer os seguintes critérios: • Compatibilidade com o sistema de aeração; • Necessidade de uma camada aeróbia de aproximadamente 2m para oxidar os gases de decomposição anaeróbia do lodo de fundo. Adota-se H na faixa de: H = 2,5 a 4,0 m 
  11. 11. Estimativa da Concentração Efluente de DBO A estimativa da concentração efluente de DBO segue um procedimento similar ao utilizado para as lagoas facultativas o regime hidráulico deve ser levado em consideração. O efluente das lagoas aeradas facultativas é constituído de matéria orgânica dissolvida (DBO solúvel) e matéria orgânica em suspensão (DBO particulado). DBOtotal = DBOsolúvel + DBOparticulado
  12. 12. DBO solúvel A estimativa do DBO solúvel efluente é feita utilizando-se as mesmas apresentadas para as lagoas facultativas. O valor do coeficiente de remoção K é, no caso das lagoas aeradas facultativas mais elevado. Valores típicos situam-se na faixa: K = 0,6 a 0,8 d-1 O valor de S0 (Concentração de DBO) a ser adotado nos cálculos depende da atividade anaeróbia qual é função da temperatura do líquido.
  13. 13. DBO particulada Para se calcular a DBO particulada do efluente da lagoa aerada facultativa, é necessário que se estime a concentração de sólidos em suspensão no efluente da lagoa, já que a DBO particulada é causada exatamente pelos sólidos suspensos. 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.
  14. 14. DBO particulada A densidade de potencia representa a energia introduzida pelos aeradores por unidade de volume do reator, sendo obtida por meio da fórmula. ɸ = Pot / V Onde: ɸ = densidade de potência ( W/m3 ) Pot = Potência instalada (W) V = Volume do reator (m3 )
  15. 15. DBO particulada  Estimativas de valores Densidade da potência (W/m3 ) SS (mg/l) 0,75 50 1,75 2,75 175 300 Quanto maior a densidade da potencia, maior a quantidade de sólidos em suspensão. A intensidade da mistura depende do número e distribuição dos aeradores e no tamanho e geometria da lagoa.
  16. 16. DBO particulada As lagoas aeradas facultativas trabalham com baixa densidade de potencia pois um dos seus objetivos é possibilitar a sedimentação dos sólidos. Os valores situam-se na faixa de: Densidade de potência: ɸ = 0,75to 1,50 W/m3 A concentração de SS no efluente pode ser controlado reduzindo o número de aeradores. A faixa de SS situam-se: SS efluente: 50 a 100mg/l
  17. 17. Requisitos de Oxigênio A quantidade de oxigênio a ser fornecida pelos aeradores para a estabilização aeróbia da matéria orgânica é usualmente igual à DBO total última afluente. Adota-se DBOu / DBO5 entre 1,2 e 1,5. A quantidade a ser fornecida de oxigênio pode ser adotada como: RO = Requisito de Oxigênio (kgO /d) 2 RO =a.Q.(S0 – S)/100 a = coeficiente, variando de 0,8 a 1,2 (kgO2 /kgBDO5 ) 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
  18. 18. Sistema de Aeração Os seguintes aspectos devem ser levados em consideração: • Os aeradores devem ser distribuídos homogeneamente pela zona aerada da lagoa. • No caso das lagoas predominantemente retangulares, pode-se ter um maior número de aeradores mais potentes na região próxima à entrada, onde a demanda de oxigênio é superior. • Aeradores contíguos devem ter sentidos de rotação opostos, isto é, um deve ter o sentido horário e o outro anti-horário.
  19. 19. Sistema de Aeração • • • Caso se deseje uma menor perda de sólidos no efluente, a região final da lagoa poderá ficar sem aeradores, de forma a garantir melhores condições de sedimentabilidade. Deve-se ter um mínimo de 2 aeradores em lagoas pequenas. Os dados do fabricante devem ser consultados com relação à profundidade recomendada da lagoa, zona de influência de cada aerador eficiência de oxigenação.
  20. 20. Sistema de Aeração Há dois tipos de área de influência de um aerador. • • Zona de mistura: Área na qual é garantida mistura do líquido, propiciando a manutenção do sólidos em suspensão. Zona de oxigenação: Área na qual é garantida a difusão de oxigênio no meio líquido, mas não a mistura.
  21. 21. Sistema de Aeração Faixa de Profundidade potência dos normal de aeradores operação (m) (CV) Diâmetro de influencia (m) Oxigenação Mistura Diâmetro da placa antierosiva 5 – 10 2,0 - 3,6 45 – 50 14 – 16 2,6 - 3,4 15-25 3,0 – 4,3 60 – 80 19 – 24 3,4 – 4,8 30 – 50 3,8 – 5,2 85 – 100 27 – 32 4,8 – 6,0 Valores aproximados para as faixas de operação de aeradores mecânicos, em função da sua potencia. Como pode ser observado, a área de influência de cada aerador em termos de oxigenação é bem superior à área de mistura.
  22. 22. Requisitos energéticos A energia necessária para o suprimento dos requisitos dos aeradores é calculada com base no consumo de oxigênio (RO). O parâmetro que converte consumo de oxigênio em consumo de energia é a eficiência de oxigenação (EO) expressa nas unidades de KgO2/kWh. Faixa padrão: Eopadrão = 1,2 a 2,0 KgO2/kWh Condições reais: Eocampo = 0,55 a 0,65 da EOpadrão
  23. 23. Requisitos energéticos  Potencia requerida RE = ____RO____ 24. Eocampo RE = requisitos energético (kW) 24 = conversão de dias para horas (24h/d) RO = Consumo de oxigênio EO = Eficiência de oxigenação
  24. 24. Acúmulo de Lodo A taxa de acúmulo de lodo é da ordem de 0,03 a 0,08 m3 /hab.ano. O lodo deverá ser removido quando a camada atingir uma espessura que possa ser afetada pelos aeradores, ou quando a redução do volume útil for julgada substancial (1/3 da altura útil).
  25. 25. 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.
  26. 26. Sugestão http://www.recolast.com.br/calculolagoas.htm Cálculo para lagoas 

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