Teli 7

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Tratamento de esgoto, tratamento de efluentes, vários autores e aulas sem revisão final

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  1. 1. TRATAMENTO DE EFLUENTES LÍQUIDOS INDUSTRIAIS Aula 7 – Sistema de lagoas anaeróbias seguidas por lagoas facultativas
  2. 2. 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.
  3. 3. 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.
  4. 4. 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.
  5. 5. Lagoa Anaeróbia – Lagoa Facultativa Sistema Australiano Grade Fase Sólida Cx de areia Fase Sólida Medição de vazão Lagoa Anaeróbia Lagoa Facultativa
  6. 6. 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).
  7. 7. 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. 
  8. 8. 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 extremamente fétidos. odores, os ácidos são É fundamental o equilíbrio entre as duas comunidades de bactérias.
  9. 9. 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)
  10. 10. 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;
  11. 11. 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;
  12. 12. 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.
  13. 13. Configuração de Lagoas Anaeróbias Classificação das lagoas anaeróbias em dois modelos hidráulicos básicos : Lagoa anaeróbia convencional; Lagoa anaeróbia de alta taxa.
  14. 14. Configuração de Lagoas Anaeróbias a) Convencional Grade Cx de areia Fase Sólida Medição de vazão Fase Sólida Lagoa Anaeróbia Banco de lodos Nas lagoas convencionais o escoamento do efluente líquido ocorre de forma horizontal, definido pela posição de entrada e saída.
  15. 15. Configuração de Lagoas Anaeróbias 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. Grade Cx de areia Fase Sólida Fase Sólida b)Alta Taxa Banco de lodos
  16. 16. 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;
  17. 17. 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.
  18. 18. 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).
  19. 19. 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. 
  20. 20. 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
  21. 21. Critérios de Projeto para as Lagoas Anaeróbias  Volume útil determinado em função de: V = L/Lv L = carga de DBO total afluente (KgDBO/d) Lv = Taxa de aplicação Volumétrica (kg DBO/m3.d) V = volume requerido para a lagoa
  22. 22. 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.
  23. 23. 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).
  24. 24. Critérios de Projeto para as Lagoas Anaeróbias Tempo de detenção hidráulico(θh), expresso em dias (Faixas admissíveis) Temperatura da lagoa (°C) 10-15 Tempo de detenção (θh) (dias) 4-5 Remoção de provável de DBO5 (%) 30-40 15-20 20-25 25-30 3-4 2,5-3 2-5 40-50 50-60 60-70
  25. 25. Critérios de Projeto para as Lagoas Anaeróbias  Tempo de detenção hidráulico θh= V/ Q Q = Vazão média afluente (m3/d) θh = Tempo de detenção hidráulica (d) V = Volume requerido para a lagoa (m3)
  26. 26. 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.
  27. 27. 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
  28. 28. 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: 100  E xL0 L 100 S0= concentração de DBO total afluente (mg/L); DBOefl= concentração de DBO total efluente(mg/L); E= eficiência de remoção(%).
  29. 29. 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.
  30. 30. 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. K = 0,25 a 0,32 d-1 (20°C, lagoas facultativas secundárias, modelo de mistura completa)
  31. 31. Lagoa Anaeróbia – Lagoa Facultativa
  32. 32. 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.
  33. 33. 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.
  34. 34. Objetivo da aula Ao final dessa aula, você deverá conhecer:  O processo de funcionamento da Lagoa Anaeróbia;  A importância do tratamento posterior a lagoa anaeróbia;  Dimensionamento de uma Lagoa Anaeróbia seguida de Lagoa Facultativa.

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