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TRATAMENTO DE ÁGUAS
RESIDUÁRIAS
Aula 7 – Sistema de lagoas anaeróbias seguidas
por lagoas facultativas
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.
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.
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.
Lagoa Anaeróbia – Lagoa Facultativa
Sistema Australiano

Grade

Fase
Sólida

Cx de
areia

Fase
Sólida

Medição
de vazão

Lagoa Anaeróbia

Lagoa Facultativa
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).
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.

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.
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)
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;
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;
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.
Configuração de Lagoas Anaeróbias
Classificação das lagoas anaeróbias em dois
modelos hidráulicos básicos :

Lagoa anaeróbia convencional;
Lagoa anaeróbia de alta taxa.
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.
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
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;
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.
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).
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.

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
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
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.
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).
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

3-4

40-50

20-25
25-30

2,5-3
2-5

50-60
60-70
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)
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.
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
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(%).
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.
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)
Lagoa Anaeróbia – Lagoa Facultativa
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.
Dimensionamento lagoa anaeróbia –
lagoa facultativa


•
•
•

•

•
•

Dimensionar uma lagoa anaeróbia para os seguintes
dados:
População: 20.000 hab.
Vazão afluente: 3.000 m3/d
S0 Concentração de DBO = DBOafluente :350mg/L - (
350mg/L = 350g/m3 )
Temperatura: T=23°C
e Lv = 0,15kgDBO5 /m3.d
(taxa de aplicação volumétrica LV)
Eficiência de remoção de DBO desejada de 60%
H = 4,5m
Passo 1 - carga afluente de DBO


Carga (L) = concentração (g/m3) x Vazão (m3/d)

1050kg DBO/d
Passo 2 – Cálculo do volume
requerido
Volume (V)=________Carga__(L)_________
Carga de Aplicação Volumétrica (Lv)

V

7000m3
Passo 3 – Verificação do tempo de
detenção
Tempo = __V__
Q
T

2,3 d
Obs: lagoa com esse baixo tempo de detenção deve ter sua
entrada pelo fundo.
Passo 4 – Determinação da área
Área = ___Volume_(V)__
Profundidade (H)

1556m2

Obs: Adotar duas lagoas. Área de cada lagoa:____________m2
Passo 5 – Determinação das
dimensões das lagoas
Caso seja adotadas 2 lagoas em paralelo e uma
relação comprimento/largura(L/B) igual a 1,5 em
cada lagoa ter-se-á:
L = 1,5B
A=B.L
L=
B=
Possível dimensões de cada lagoa: 34 x 23
Passo 6 – Concentração de DBO
efluente
Eficiência de remoção de DBO desejada de 60%
DBOefl = (1 – _E_). S0
100

140mg/l
O efluente da lagoa anaeróbia é o afluente da lagoa facultativa.
Passo 7 – Acúmulo de lodo na lagoa
anaeróbia
Dado: Adoção de 0,04m3/hab.ano
Acumulação anual = Acumulo ano x população

800m3/ano
Passo 8 – Espessura da camada de
lodo em 1 ano
Espessura = __Acumulação anual x tempo___
Área da lagoa total

51cm/ano
Esta taxa de acúmulo anual, expressa em cm/ano, é bem superior aos valores usuais,
provavelmente devido ao fato da lagoa, no presente exemplo, ser profunda e com
baixo tempo de detenção (menor área superficial para espalhamento do lodo).
Passo 9 – Tempo para atingir 1/3 da
altura útil das lagoas
Tempo = _____H/3__(m)__
Elevação anual (m/ano)
2,9anos
Elevação anual em m/ano
O volume de lodo acumulado ao longo deste período corresponde a 1/3 do volume
útil das lagoas, ou seja, 7000m3/3 = 2333 m3 de lado. O volume deverá ser
removido aproximadamente a cada 3 anos (volume de 2333m3) ou, anualmente
(remoção de 800m3)
Dimensionamento da Lagoa Facultativa Passo 10 – Carga afluente à lagoa facultativa
A carga efluente da lagoa anaeróbia é a carga afluente à
lagoa facultativa. Com a eficiência de remoção 60% na
lagoa anaeróbia, a carga afluente à lagoa facultativa é:

Carga (L) = __(100 – E ) x L0-_(carga lagoa anaeróbia)_
100
420 Kg DBO/d
Passo 11 – Área requerida
A = __L_(carga)_
LS
1,9 ha ou 19000m2

LS = Taxa de aplicação superficial – Adotar 220kg DBO/ha.d
Adotar duas lagoas = A/2
Passo 12 – Dimensões da lagoa
Relação L/B = 2,5 - L=2,5B
Calcular para cada lagoa.
A = L. B

Possíveis dimensões: L = 155m e B=62m
Passo 13 – Volume resultante
V = Atotal x H

34200m3

Adoção de um valor para a profundidade de H =
1,80m
Passo 14 – Cálculo do tempo de
detenção resultante
T = __V__
Q
11,4 d
T
Passo 15 – Correção do coeficiente
de temperatura
Adotado - K = 0,27 d-1 regime de mistura completa a 20°C.
Coeficiente de temperatura Ѳ = 1,05
Correção para temperatura de 23ºC

KT = K20 . Ѳ(T-20)
0,31d-1
KT = Coeficiente de remoção da DBO em uma temperatura do líquido T qualquer (d-1)
K20 = Coeficiente de remoção da DBO na temperatura do líquido de 20°C (d-1)

Ѳ = Coeficiente de temperatura (-)
Passo 16 – Estimativa de DBO
Solúvel
Utilizando-se o modelo de mistura completa
(Fórmula)
S = ___S0 (DBO efluente Lagoa anaeróbia)____
1 + KT . t
31mg/l
Passo 17 – Estimativa de DBO
Particulada
Admitindo se uma concentração de SS efluente igual a
80mg/l, e considerando-se que cada 1 mgSS/l implica
numa DBO5 em torno de 0,35mg/l.
DBO5particulado = Concentração de SS efluente x
da DBO5

Valor

28mgDBO5-/l
Deve-se lembrar que a DBO particulada é detectada no teste da DBO, mas
poderá não ser exercida no corpo receptor, dependendo das condições de
sobrevivência das algas.
Passo 18 – DBO Total
DBO total efluente = DBO solúvel + DBO particulada

59mg/l
Passo 19 – Cálculo da eficiência total do sistema de
lagoa anaeróbia-lagoa facultativa na remoção da
DBO

E = __S0 – DBOTotal__ . 100 =
S0
83%
Passo 20 – Área útil total (lagoas
anaeróbias + Facultativas)
Área útil total = ALAGOA ANAERÓBIA + ALAGOA FACULTATIVA

Lagoas Anaeróbia

Lagoas Facultativa
Passo 21 - Área total requerida para
todo o sistema
A área requerida para a lagoa, incluindo os taludes,
urbanização, vias internas, laboratório, estacionamento e
outras áreas de influência, é cerca de 25% a 33% maior do
que a área líquida calculada a meia altura. Assim:

Atotal = 1,3 . A liquida
2,7ha
finep.gov.br
Passo 22 – Área per capita
Área per capita = Atotal (m2)/ População
Passo 23 – Comparação dos dados


•

•

Compare os dados apresentados neste exercício
com os valores da lagoa facultativa. Observe:
Tempo de detenção total; e
Área
Sugestão de leitura
http://w3.ufsm.br/ppgepro/dissertacoes/Gabrieli_Irrigaray_Bohrz.pdf
GERAÇÃO DE METANO EM LAGOA ANAERÓBIA: UM ESTUDO DE CASO EM
ABATEDOURO DE BOVINOS AUTORA: GABRIELI IRRIGARAY BOHRZ ORIENTADOR: DJALMA DIAS DA SILVEIRA, 2010.
http://www.ppe.ufrj.br/ppe/production/tesis/zanette_luiz.pdf
POTENCIAL DE APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DO BIOGÁS NO BRASIL.
André Luiz Zanette, 2009.
http://www.emater.tche.br/site/br/arquivos/area/frentes/3/producao_biog
as.pdf
PRODUÇÃO DE BIOGÁS E BIOFERTILIZANTE A PARTIR DE LAGOAS DE
TRATAMENTO DE DEJETOS SUÍNOS: EXPERIÊNCIA DA GRANJA
VENDRAME. Armando Vendrame. Marilei Fontana Batisti, Carlos Alberto
Angonese. 2005
TRATAMENTO DE ÁGUAS
RESIDUÁRIAS
Aula- 08 – Sistema de lagoas aeradas de mistura
completa seguidas de lagoas de decantação.
Introdução
As lagoas aeradas de mistura completa são
essencialmente aeróbias. O aeradores servem, não
só para garantir a oxigenação do meio, mas
também para manter os sólidos em suspensão
(biomassa) dispersos no meio líquido. O tempo
de detenção típico de detenção em uma lagoa
desse tipo é da ordem de 2 a 4 dias.
Princípio de Funcionamento
Grade

Fase
Sólida

Cx de
areia

Medição
de vazão

Lagoa Aerada de
Mistura Completa

Lagoa de Decantação

Fase
Sólida

A qualidade do efluente de uma lagoa aerada de mistura
completa não é adequada para o lançamento direto, pelo
fato de conter teores elevados de sólidos em suspensão.
Por essa razão são seguidas de outras lagoas, onde a
estabilização e a sedimentação desses sólidos podem
ocorrer.
Princípio de Funcionamento
O tempo de detenção nas lagoas de decantação são
baixos, da ordem de 2 dias.
A capacidade de acúmulo de lodo é relativamente
reduzida, implicando na necessidade de remoção
de 1 a 5 anos.
A área requerida por este sistema de lagoas é a
menor dentre os sistemas de lagoas. Os requisitos
de energia são similares aos demais sistemas com
lagoas aeradas.
Descrição do Processo
A denominação mistura completa é, advinda do
alto grau de energia por unidade de volume,
responsável pela total mistura dos constituintes
em toda a lagoa.
Entre os sólidos mantidos em suspensão na mistura
completa se incluem, além da matéria orgânica do
esgoto bruto, também as bactérias, o contato entre
matéria orgânica e bactéria, possibilita uma maior
eficiência da lagoa aeróbia permitindo uma
redução do volume.
As partículas entram no tanque e são
imediatamente dispersas em todo o
corpo do reator
Descrição do Processo
Apesar da boa eficiência das lagoas aeradas na
remoção da matéria orgânica
originalmente
presente nos esgotos, a qualidade do seu efluente
não é satisfatória para o lançamento direto no
corpo receptor.
Após passar pela lagoa de decantação o efluente sai
com menor teor de sólidos.
Critérios de projeto das lagoas
aeradas
Principal critério é o tempo de detenção.
 Tempo de detenção
Tempo de detenção hidráulica = tempo de retenção
celular
Ou
t = Ѳc
O tempo de detenção hidráulica (t) é o tempo médio de
permanência das moléculas do líquido no reator. O
tempo de retenção celular, ou idade do lodo (Ѳc ) é o
tempo médio de permanência das células bacterianas
no reator.
Critérios de projeto das lagoas
aeradas
Nas lagoas aeradas de mistura completa, o tempo de
detenção hidráulica (= idade do lodo) constitui-se
no principal parâmetro.
t=2a4d
Caso adote mais de uma célula em série, o tempo de
detenção em cada uma poderá ser próximo a 2
dias.
Critérios de projeto das lagoas
aeradas
Profundidade
A profundidade da lagoa deve ser selecionada de
forma a satisfazer os requisitos do sistema de
aeração, em termos de mistura e de oxigenação.


H = 2,5 a 4,0 m
Estimativa da concentração de DBO
efluente da lagoa aerada
A estimativa da concentração efluente segue um
procedimento similar ao utilizado para as lagoas
aeradas facultativas.
O efluente das lagoas aeradas é constituído de
matéria orgânica dissolvida (DBO solúvel) e
matéria orgânica em suspensão (DBO particulado)
DBOtotal = DBOsolúvel + DBOparticulado
DBO solúvel
A estimativa de DBO solúvel efluente da lagoa
aerada pode ser feita utilizando as mesmas
fórmulas para lagoas facultativas e aeradas.
O valor do coeficiente de remoção K é, mais elevado,
se deve ao fato de maior concentração de
biomassa.
Valores típicos:
K = 1,0 a 1,5 d-1
DBO solúvel
O coeficiente K pode ser desmembrado em duas frações:
K = K’ . Xv
Onde:
K’ = coeficiente de remoção da DBO (mg/l)-1 (d)-1 . O
valor de k’ está na faixa de 0,01 a 0,03 (mg/l)-1 (d)-1
Xv = concentração de sólidos em suspensão voláteis
(mg/l)
Quanto maior a concentração de biomassa (Xv), maior o
coeficiente K (K’ é constante) e , em decorrência, maior
a eficiência na remoção da DBO.
DBO solúvel
A concentração da DBO solúvel efluente da lagoa aerada é
dada por:
S = ____S0 _____
1 + K’ . Xv . t
A concentração da biomassa (Xv ) é resultante do crescimento
bruto (fator positivo) e do decaimento bacteriano (fator
negativo). A fórmula para o cálculo de Xv é:
Xv = _____Y . (S0 – S) ____
1 + Kd . t
onde:
Y = Coeficiente de produção celular (mg Xv /mgDBO5 ). Retrata a quantidade
de biomassa (mg Xv ) que é produzida de substrato utilizado (mgDBO5 )
Kd = coeficiente de decaimento bacteriano (d-1 ) . Retrata a taxa de
mortalidade da biomassa durante o metabolismo endógeno.
DBO particulado
Para se calcular a DBO particulada do efluente da
lagoa aerada de mistura completa, é necessário
que se estime a concentração de sólidos em
suspensão no efluente da lagoa, já que esta DBO é
causada pelos sólidos suspensos.
A DBO particulada pode ser estimada em:
DBOparticulado = 0,4 a 0,8 mgDBO5 / mgXv
DBO particulado
Nas lagoas aeradas a relação entre os sólidos em
suspensão voláteis (SSV ou XV ) e os sólidos em
suspensão totais (SS ou X) é da ordem de:
XV /X = 0,7 a 0,8
Assim a DBO particulada pode ser estimada também
em função dos sólidos em suspensão totais,
agregando-se as duas ultimas relações:
DBOparticulado = 0,3 a 0,6 mgDBO5 / mg.SS
A eficiência de remoção de SS na lagoa de
sedimentação em torno de 80 a 85%
Requisitos de Oxigênio na Lagoa
Aerada
A quantidade de oxigênio a ser fornecida pelos
aeradores para a estabilização aeróbia da
matéria orgânica é usualmente igual a DBO total.
Os requisitos de oxigênio podem ser então calculados
por:
RO = Requisito de Oxigênio (kgO /d)
2

RO = _a . Q . ( S0 – S )_
1000

a = coeficiente consumo de oxigênio (1,1 a 1,4
(kgO2 /kgBDO5 ) removida)
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
Requisitos energéticos da lagoa
aerada
Densidade de potência:
ɸ = Pot / V
Onde:
ɸ = densidade de potência ( W/m3 )
Pot = Potência instalada (W)
V = Volume do reator (m3 )
Sendo que a densidade de potencia atuará na faixa de:
ɸ ≥ 3,0 W/m3
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.
Dimensionamento da lagoa de
decantação
Para o dimensionamento da lagoa de decantação
sevem ser previstos volumes destinados (a) à
clarificação (decantação) e (b) ao armazenamento
e digestão do lodo.
Volume destinado à clarificação (decantação)
Tempo de detenção: t ≥ 1 d
Profundidade: H ≥ 1,5 m

Dimensionamento da lagoa de
decantação


Volume total da lagoa:

Tempo de detenção (final de plano):
t ≤ 2,0 d (para evitar o crescimento de algas)
Profundidade:
H ≥ 3,0 m (para permitir uma camada aeróbia
acima do lodo)
Dimensionamento da lagoa de
decantação
O acumulo de lodo pode ser calculado assumindo-se
os seguintes, dados:
Relação SSV/SS nos sólidos afluentes à lagoa de
decantação: 0,70 a 0,80 (70 a 80% dos SS são
voláteis)
Taxa de redução dos sólidos voláteis: KLV = 0,5 ano-1
(50% de remoção por ano).
Sistemas de lagoas
Item geral Item

específico

Sistemas de lagoas
Facultativas

Anaerób.-facult.

Aerada facult

Aerada de mist.
completa-decan.

DBO(%)

75-85

65-80

65-80

65-80

65-80

SS(%)

70-80

70-80

70-80

80-87

<50

<50

<30

<30

Nitrogênio(%)

<60

<60

<30

<30

Fósforo(%)

<35

<35

<35

<35

Coliformes

Custos

75-85

Amônia(%)

Requisitos

75-85

DQO(%)

Eficiência

75-85

90-99

90-99

90-99

90-99

Área(m2/hab)

2,0-4,0

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0,2-0,4

Potência(W/hab)

0

0

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Implantação(r$/hab)

40-80

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50-90

50-90

Operação(R$/hab.ano)

2,0-4,0

2,0-4,0

5,0-9,0

5,0-9,0
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
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Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas

  • 1. TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS Aula 7 – Sistema de lagoas anaeróbias seguidas por lagoas facultativas
  • 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. 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. 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. Lagoa Anaeróbia – Lagoa Facultativa Sistema Australiano Grade Fase Sólida Cx de areia Fase Sólida Medição de vazão Lagoa Anaeróbia Lagoa Facultativa
  • 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. Configuração de Lagoas Anaeróbias Classificação das lagoas anaeróbias em dois modelos hidráulicos básicos : Lagoa anaeróbia convencional; Lagoa anaeróbia de alta taxa.
  • 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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 3-4 40-50 20-25 25-30 2,5-3 2-5 50-60 60-70
  • 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. 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. 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. 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. 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. 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. Lagoa Anaeróbia – Lagoa Facultativa
  • 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. Dimensionamento lagoa anaeróbia – lagoa facultativa  • • • • • • Dimensionar uma lagoa anaeróbia para os seguintes dados: População: 20.000 hab. Vazão afluente: 3.000 m3/d S0 Concentração de DBO = DBOafluente :350mg/L - ( 350mg/L = 350g/m3 ) Temperatura: T=23°C e Lv = 0,15kgDBO5 /m3.d (taxa de aplicação volumétrica LV) Eficiência de remoção de DBO desejada de 60% H = 4,5m
  • 34. Passo 1 - carga afluente de DBO  Carga (L) = concentração (g/m3) x Vazão (m3/d) 1050kg DBO/d
  • 35. Passo 2 – Cálculo do volume requerido Volume (V)=________Carga__(L)_________ Carga de Aplicação Volumétrica (Lv) V 7000m3
  • 36. Passo 3 – Verificação do tempo de detenção Tempo = __V__ Q T 2,3 d Obs: lagoa com esse baixo tempo de detenção deve ter sua entrada pelo fundo.
  • 37. Passo 4 – Determinação da área Área = ___Volume_(V)__ Profundidade (H) 1556m2 Obs: Adotar duas lagoas. Área de cada lagoa:____________m2
  • 38. Passo 5 – Determinação das dimensões das lagoas Caso seja adotadas 2 lagoas em paralelo e uma relação comprimento/largura(L/B) igual a 1,5 em cada lagoa ter-se-á: L = 1,5B A=B.L L= B= Possível dimensões de cada lagoa: 34 x 23
  • 39. Passo 6 – Concentração de DBO efluente Eficiência de remoção de DBO desejada de 60% DBOefl = (1 – _E_). S0 100 140mg/l O efluente da lagoa anaeróbia é o afluente da lagoa facultativa.
  • 40. Passo 7 – Acúmulo de lodo na lagoa anaeróbia Dado: Adoção de 0,04m3/hab.ano Acumulação anual = Acumulo ano x população 800m3/ano
  • 41. Passo 8 – Espessura da camada de lodo em 1 ano Espessura = __Acumulação anual x tempo___ Área da lagoa total 51cm/ano Esta taxa de acúmulo anual, expressa em cm/ano, é bem superior aos valores usuais, provavelmente devido ao fato da lagoa, no presente exemplo, ser profunda e com baixo tempo de detenção (menor área superficial para espalhamento do lodo).
  • 42. Passo 9 – Tempo para atingir 1/3 da altura útil das lagoas Tempo = _____H/3__(m)__ Elevação anual (m/ano) 2,9anos Elevação anual em m/ano O volume de lodo acumulado ao longo deste período corresponde a 1/3 do volume útil das lagoas, ou seja, 7000m3/3 = 2333 m3 de lado. O volume deverá ser removido aproximadamente a cada 3 anos (volume de 2333m3) ou, anualmente (remoção de 800m3)
  • 43. Dimensionamento da Lagoa Facultativa Passo 10 – Carga afluente à lagoa facultativa A carga efluente da lagoa anaeróbia é a carga afluente à lagoa facultativa. Com a eficiência de remoção 60% na lagoa anaeróbia, a carga afluente à lagoa facultativa é: Carga (L) = __(100 – E ) x L0-_(carga lagoa anaeróbia)_ 100 420 Kg DBO/d
  • 44. Passo 11 – Área requerida A = __L_(carga)_ LS 1,9 ha ou 19000m2 LS = Taxa de aplicação superficial – Adotar 220kg DBO/ha.d Adotar duas lagoas = A/2
  • 45. Passo 12 – Dimensões da lagoa Relação L/B = 2,5 - L=2,5B Calcular para cada lagoa. A = L. B Possíveis dimensões: L = 155m e B=62m
  • 46. Passo 13 – Volume resultante V = Atotal x H 34200m3 Adoção de um valor para a profundidade de H = 1,80m
  • 47. Passo 14 – Cálculo do tempo de detenção resultante T = __V__ Q 11,4 d T
  • 48. Passo 15 – Correção do coeficiente de temperatura Adotado - K = 0,27 d-1 regime de mistura completa a 20°C. Coeficiente de temperatura Ѳ = 1,05 Correção para temperatura de 23ºC KT = K20 . Ѳ(T-20) 0,31d-1 KT = Coeficiente de remoção da DBO em uma temperatura do líquido T qualquer (d-1) K20 = Coeficiente de remoção da DBO na temperatura do líquido de 20°C (d-1) Ѳ = Coeficiente de temperatura (-)
  • 49. Passo 16 – Estimativa de DBO Solúvel Utilizando-se o modelo de mistura completa (Fórmula) S = ___S0 (DBO efluente Lagoa anaeróbia)____ 1 + KT . t 31mg/l
  • 50. Passo 17 – Estimativa de DBO Particulada Admitindo se uma concentração de SS efluente igual a 80mg/l, e considerando-se que cada 1 mgSS/l implica numa DBO5 em torno de 0,35mg/l. DBO5particulado = Concentração de SS efluente x da DBO5 Valor 28mgDBO5-/l Deve-se lembrar que a DBO particulada é detectada no teste da DBO, mas poderá não ser exercida no corpo receptor, dependendo das condições de sobrevivência das algas.
  • 51. Passo 18 – DBO Total DBO total efluente = DBO solúvel + DBO particulada 59mg/l
  • 52. Passo 19 – Cálculo da eficiência total do sistema de lagoa anaeróbia-lagoa facultativa na remoção da DBO E = __S0 – DBOTotal__ . 100 = S0 83%
  • 53. Passo 20 – Área útil total (lagoas anaeróbias + Facultativas) Área útil total = ALAGOA ANAERÓBIA + ALAGOA FACULTATIVA Lagoas Anaeróbia Lagoas Facultativa
  • 54. Passo 21 - Área total requerida para todo o sistema A área requerida para a lagoa, incluindo os taludes, urbanização, vias internas, laboratório, estacionamento e outras áreas de influência, é cerca de 25% a 33% maior do que a área líquida calculada a meia altura. Assim: Atotal = 1,3 . A liquida 2,7ha finep.gov.br
  • 55. Passo 22 – Área per capita Área per capita = Atotal (m2)/ População
  • 56. Passo 23 – Comparação dos dados  • • Compare os dados apresentados neste exercício com os valores da lagoa facultativa. Observe: Tempo de detenção total; e Área
  • 57. Sugestão de leitura http://w3.ufsm.br/ppgepro/dissertacoes/Gabrieli_Irrigaray_Bohrz.pdf GERAÇÃO DE METANO EM LAGOA ANAERÓBIA: UM ESTUDO DE CASO EM ABATEDOURO DE BOVINOS AUTORA: GABRIELI IRRIGARAY BOHRZ ORIENTADOR: DJALMA DIAS DA SILVEIRA, 2010. http://www.ppe.ufrj.br/ppe/production/tesis/zanette_luiz.pdf POTENCIAL DE APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DO BIOGÁS NO BRASIL. André Luiz Zanette, 2009. http://www.emater.tche.br/site/br/arquivos/area/frentes/3/producao_biog as.pdf PRODUÇÃO DE BIOGÁS E BIOFERTILIZANTE A PARTIR DE LAGOAS DE TRATAMENTO DE DEJETOS SUÍNOS: EXPERIÊNCIA DA GRANJA VENDRAME. Armando Vendrame. Marilei Fontana Batisti, Carlos Alberto Angonese. 2005
  • 58. TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS Aula- 08 – Sistema de lagoas aeradas de mistura completa seguidas de lagoas de decantação.
  • 59. Introdução As lagoas aeradas de mistura completa são essencialmente aeróbias. O aeradores servem, não só para garantir a oxigenação do meio, mas também para manter os sólidos em suspensão (biomassa) dispersos no meio líquido. O tempo de detenção típico de detenção em uma lagoa desse tipo é da ordem de 2 a 4 dias.
  • 60. Princípio de Funcionamento Grade Fase Sólida Cx de areia Medição de vazão Lagoa Aerada de Mistura Completa Lagoa de Decantação Fase Sólida A qualidade do efluente de uma lagoa aerada de mistura completa não é adequada para o lançamento direto, pelo fato de conter teores elevados de sólidos em suspensão. Por essa razão são seguidas de outras lagoas, onde a estabilização e a sedimentação desses sólidos podem ocorrer.
  • 61. Princípio de Funcionamento O tempo de detenção nas lagoas de decantação são baixos, da ordem de 2 dias. A capacidade de acúmulo de lodo é relativamente reduzida, implicando na necessidade de remoção de 1 a 5 anos. A área requerida por este sistema de lagoas é a menor dentre os sistemas de lagoas. Os requisitos de energia são similares aos demais sistemas com lagoas aeradas.
  • 62. Descrição do Processo A denominação mistura completa é, advinda do alto grau de energia por unidade de volume, responsável pela total mistura dos constituintes em toda a lagoa. Entre os sólidos mantidos em suspensão na mistura completa se incluem, além da matéria orgânica do esgoto bruto, também as bactérias, o contato entre matéria orgânica e bactéria, possibilita uma maior eficiência da lagoa aeróbia permitindo uma redução do volume. As partículas entram no tanque e são imediatamente dispersas em todo o corpo do reator
  • 63. Descrição do Processo Apesar da boa eficiência das lagoas aeradas na remoção da matéria orgânica originalmente presente nos esgotos, a qualidade do seu efluente não é satisfatória para o lançamento direto no corpo receptor. Após passar pela lagoa de decantação o efluente sai com menor teor de sólidos.
  • 64. Critérios de projeto das lagoas aeradas Principal critério é o tempo de detenção.  Tempo de detenção Tempo de detenção hidráulica = tempo de retenção celular Ou t = Ѳc O tempo de detenção hidráulica (t) é o tempo médio de permanência das moléculas do líquido no reator. O tempo de retenção celular, ou idade do lodo (Ѳc ) é o tempo médio de permanência das células bacterianas no reator.
  • 65. Critérios de projeto das lagoas aeradas Nas lagoas aeradas de mistura completa, o tempo de detenção hidráulica (= idade do lodo) constitui-se no principal parâmetro. t=2a4d Caso adote mais de uma célula em série, o tempo de detenção em cada uma poderá ser próximo a 2 dias.
  • 66. Critérios de projeto das lagoas aeradas Profundidade A profundidade da lagoa deve ser selecionada de forma a satisfazer os requisitos do sistema de aeração, em termos de mistura e de oxigenação.  H = 2,5 a 4,0 m
  • 67. Estimativa da concentração de DBO efluente da lagoa aerada A estimativa da concentração efluente segue um procedimento similar ao utilizado para as lagoas aeradas facultativas. O efluente das lagoas aeradas é constituído de matéria orgânica dissolvida (DBO solúvel) e matéria orgânica em suspensão (DBO particulado) DBOtotal = DBOsolúvel + DBOparticulado
  • 68. DBO solúvel A estimativa de DBO solúvel efluente da lagoa aerada pode ser feita utilizando as mesmas fórmulas para lagoas facultativas e aeradas. O valor do coeficiente de remoção K é, mais elevado, se deve ao fato de maior concentração de biomassa. Valores típicos: K = 1,0 a 1,5 d-1
  • 69. DBO solúvel O coeficiente K pode ser desmembrado em duas frações: K = K’ . Xv Onde: K’ = coeficiente de remoção da DBO (mg/l)-1 (d)-1 . O valor de k’ está na faixa de 0,01 a 0,03 (mg/l)-1 (d)-1 Xv = concentração de sólidos em suspensão voláteis (mg/l) Quanto maior a concentração de biomassa (Xv), maior o coeficiente K (K’ é constante) e , em decorrência, maior a eficiência na remoção da DBO.
  • 70. DBO solúvel A concentração da DBO solúvel efluente da lagoa aerada é dada por: S = ____S0 _____ 1 + K’ . Xv . t A concentração da biomassa (Xv ) é resultante do crescimento bruto (fator positivo) e do decaimento bacteriano (fator negativo). A fórmula para o cálculo de Xv é: Xv = _____Y . (S0 – S) ____ 1 + Kd . t onde: Y = Coeficiente de produção celular (mg Xv /mgDBO5 ). Retrata a quantidade de biomassa (mg Xv ) que é produzida de substrato utilizado (mgDBO5 ) Kd = coeficiente de decaimento bacteriano (d-1 ) . Retrata a taxa de mortalidade da biomassa durante o metabolismo endógeno.
  • 71. DBO particulado Para se calcular a DBO particulada do efluente da lagoa aerada de mistura completa, é necessário que se estime a concentração de sólidos em suspensão no efluente da lagoa, já que esta DBO é causada pelos sólidos suspensos. A DBO particulada pode ser estimada em: DBOparticulado = 0,4 a 0,8 mgDBO5 / mgXv
  • 72. DBO particulado Nas lagoas aeradas a relação entre os sólidos em suspensão voláteis (SSV ou XV ) e os sólidos em suspensão totais (SS ou X) é da ordem de: XV /X = 0,7 a 0,8 Assim a DBO particulada pode ser estimada também em função dos sólidos em suspensão totais, agregando-se as duas ultimas relações: DBOparticulado = 0,3 a 0,6 mgDBO5 / mg.SS A eficiência de remoção de SS na lagoa de sedimentação em torno de 80 a 85%
  • 73. Requisitos de Oxigênio na Lagoa Aerada A quantidade de oxigênio a ser fornecida pelos aeradores para a estabilização aeróbia da matéria orgânica é usualmente igual a DBO total. Os requisitos de oxigênio podem ser então calculados por: RO = Requisito de Oxigênio (kgO /d) 2 RO = _a . Q . ( S0 – S )_ 1000 a = coeficiente consumo de oxigênio (1,1 a 1,4 (kgO2 /kgBDO5 ) removida) 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
  • 74. Requisitos energéticos da lagoa aerada Densidade de potência: ɸ = Pot / V Onde: ɸ = densidade de potência ( W/m3 ) Pot = Potência instalada (W) V = Volume do reator (m3 ) Sendo que a densidade de potencia atuará na faixa de: ɸ ≥ 3,0 W/m3 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.
  • 75. Dimensionamento da lagoa de decantação Para o dimensionamento da lagoa de decantação sevem ser previstos volumes destinados (a) à clarificação (decantação) e (b) ao armazenamento e digestão do lodo. Volume destinado à clarificação (decantação) Tempo de detenção: t ≥ 1 d Profundidade: H ≥ 1,5 m 
  • 76. Dimensionamento da lagoa de decantação  Volume total da lagoa: Tempo de detenção (final de plano): t ≤ 2,0 d (para evitar o crescimento de algas) Profundidade: H ≥ 3,0 m (para permitir uma camada aeróbia acima do lodo)
  • 77. Dimensionamento da lagoa de decantação O acumulo de lodo pode ser calculado assumindo-se os seguintes, dados: Relação SSV/SS nos sólidos afluentes à lagoa de decantação: 0,70 a 0,80 (70 a 80% dos SS são voláteis) Taxa de redução dos sólidos voláteis: KLV = 0,5 ano-1 (50% de remoção por ano).
  • 78. Sistemas de lagoas Item geral Item específico Sistemas de lagoas Facultativas Anaerób.-facult. Aerada facult Aerada de mist. completa-decan. DBO(%) 75-85 65-80 65-80 65-80 65-80 SS(%) 70-80 70-80 70-80 80-87 <50 <50 <30 <30 Nitrogênio(%) <60 <60 <30 <30 Fósforo(%) <35 <35 <35 <35 Coliformes Custos 75-85 Amônia(%) Requisitos 75-85 DQO(%) Eficiência 75-85 90-99 90-99 90-99 90-99 Área(m2/hab) 2,0-4,0 1,5-3,0 0,25-0,5 0,2-0,4 Potência(W/hab) 0 0 1,2-2,0 1,8-2,5 Implantação(r$/hab) 40-80 30-75 50-90 50-90 Operação(R$/hab.ano) 2,0-4,0 2,0-4,0 5,0-9,0 5,0-9,0
  • 79. 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.