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TRATAMENTO DE ÁGUAS
RESIDUÁRIAS
Aula 8 – Dimensionamento de Lodos ativados
PROCESSO DE LODOS ATIVADOS
V,X
Q,S0,X0

Decantador
Secundário

Tanque de
Aeração

Qr,Xr
QD,Xr
Lodo em excesso

Volume de controle

(Q - QD),Se,Xe
Esgoto tratado
DIMENSIONAMENTO DOS SISTEMAS DE LODOS
ATIVADOS
Dimensionamento - Processo de Lodos Ativados Convencional
1) Dados de população, vazão e carga de DBO:

1ª ETAPA
2ª ETAPA

População
Vazão média de Carga de DBO
Atendida (hab.)
esgotos
(kg/dia)
m3/d
L/s
224.933
53.482 619
14.752
233.877
57.000 660
17.017
Processo de lodo ativado convencional
Grade

Caixa de areia

Decantador
Primário

Tanque de
Aeração

Decantador
Secundário

Rio
Água retirada

do lodo

Adensamento

Digestão

Secagem

Lodo “Seco”
1º Passo – Volume necessário de
tanques de aeração
1º Passo – Carga de DBO (L):
Considerando-se a instalação de decantadores primários com eficiência
estimada em 30% na remoção de DBO, a carga afluente aos tanques de
aeração será (2ª etapa):
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Grade

Caixa de areia

Decantador
Primário

11.912 kg/d

Tanque de
Aeração

Decantador
Secundário

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2º Passo – Volume do tanque de
aeração
a) Considerando-se:
fator de carga f = 0,22 kgDBO/kgSS.dia;
relação (A/M) = 0,28 kgDBO / kgSSV.d; e
concentração (S) = 3,2 kg SS / m3 no tanque de aeração, correspondente à
concentração de SSV de 2,56 kg/m3.
Tem-se o seguinte volume necessário de tanques de aeração:
16.920 m3

VTA = carga de DBO(L) / (S x f ) =

b) Será considerado o emprego de quatro tanques de aeração, objetivandose a modulação da implantação do sistema. Cada tanque possuirá
quantos m3.?
Tanque de
Aeração

Tanque de
Aeração

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Aeração

Tanque de
Aeração

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Secundário

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3º Passo – Sistema de aeração
 Necessidade de oxigênio
Considerando-se a necessidade de oxigênio igual a 2,0 kgO2 / kgDBOapl., a
necessidade de oxigênio será:
NECO2 = (NecO2 x L)
993 kgO2/hora
Passar para horas
 Emprego de aeradores superficiais de baixa rotação:
Será considerada a capacidade de transferência de oxigênio de 0,9
kgO2/Cv.hora, nas condições de campo.
3º Passo – Sistema de aeração
 Potência necessária:
PNEC total = PNEC / Campo =

1.103 CV

 Sabendo que teremos 4 tanque, qual a potência
necessária para cada um deles?
 Densidade de potência resultante:
dp = Ptanque / VTotal =

50 w / m3

1cv = 753,5W
Será considerado o emprego de 06 (seis) aeradores de 50
CV por tanque de aeração, dispostos em série.
4º Passo – Dimensões do tanque de
aeração
Dimensões dos tanques:
 Comprimento (C): 81,0 m
 Largura (L): 13,5 m
 Profundidade útil (Hu): 4,0 m
 Profundidade total (Ht): 5,0 m
• Volume útil resultante:
Vu = Hu x L x C =
• Para 4 tanques o volume total será?

4.374 m3
4º Passo – Dimensões do tanque de
aeração
 Fator de carga resultante:
f = L (DBO) / (Vtotal x S ) =
0,21 kgDBO/kgSSxdia
 Tempo de detenção hidráulico resultante:
td = Vtotal / (Q (2º etapa) =
Passar para horas

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5º Passo – Vazão de retorno de lodo
A vazão de retorno de lodo será estimada considerandose que o lodo estará sedimentado no fundo do
decantador secundário a uma concentração de 8,0
kg/m3 (dado típico). Para:
3
• Sólidos totais em suspensão X = 3,2 kg/m ;
• Concentração de lodo no fundo do decantador Xr =
8,0 kg/m3
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• Qr = Vazão de retorno
Qr = r x Qmédia(2º etapa)
440 L/s
6º Passo – Produção de excesso de
lodo
Produção de excesso de lodo X = 0,65 kg SS / Kg
DBO (media)
X = Xmedia x L DBO
7.743 kg SS / dia
Para lodo com 8,0 kgSS/m3 e massa específica 1010
kg/m3, a vazão de excesso de lodo será:
Qlodo = X / Xr . ρ
958 m3/d
Idade do lodo resultante:
c = V.X / X

7,2 dias
Passo 7º - Decantador secundário
Área superficial de decantadores secundários
Adotando-se a taxa de aplicação de sólidos GA =
4,0 kg SS / m2 . h, tem-se a seguinte área
superficial necessária de decantadores secundários:
( Q + Qr ) . X
As = 
GA
3.173 m2
Qual seria a área para 4 decantadores?
•

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Aeração

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Tanque de
Aeração

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Aeração

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Secundário

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Passo 7º - Decantador secundário
Correção da área: Utilizando-se quatro decantadores secundários com
32 m de diâmetro, tem-se a área superficial de 804,25 m2 por
decantador e área total de 3.217 m2 (ATOTAL R).
•
A taxa de aplicação de sólidos resultantes será:
(Q + Qr) . X
GA =  =
3,95 kg SS / m2 x hora
Atotal r
A taxa de escoamento superficial resultante será:
Q
qA =  =
17,7 m3/m2.d
As
•
Passo 7º - Decantador secundário
•

•

Volume útil dos decantadores secundários:
Para a profundidade útil Hu = 3,5 m, tem-se:
Vu = Hu x As =

2.815 m3

Qual volume total para 4 decantadores? (Vtotal)

Tempo de detenção hidráulico resultante:
td = Vtotal / Q =
Passar para horas
•

•

Taxa de escoamento nos vertedores de saída:
qL = Q / (Nº decantadores x  x ɸ) =

4,7 horas

142 m3/m2/d
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

Tratamento De Esgoto Sanitário Roque Passos Piveli,
São Paulo, 2007 – USP

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Aula 8 dimensionamento de lodos ativados

  • 1. TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS Aula 8 – Dimensionamento de Lodos ativados
  • 2. PROCESSO DE LODOS ATIVADOS V,X Q,S0,X0 Decantador Secundário Tanque de Aeração Qr,Xr QD,Xr Lodo em excesso Volume de controle (Q - QD),Se,Xe Esgoto tratado
  • 3. DIMENSIONAMENTO DOS SISTEMAS DE LODOS ATIVADOS Dimensionamento - Processo de Lodos Ativados Convencional 1) Dados de população, vazão e carga de DBO: 1ª ETAPA 2ª ETAPA População Vazão média de Carga de DBO Atendida (hab.) esgotos (kg/dia) m3/d L/s 224.933 53.482 619 14.752 233.877 57.000 660 17.017
  • 4. Processo de lodo ativado convencional Grade Caixa de areia Decantador Primário Tanque de Aeração Decantador Secundário Rio Água retirada do lodo Adensamento Digestão Secagem Lodo “Seco”
  • 5. 1º Passo – Volume necessário de tanques de aeração 1º Passo – Carga de DBO (L): Considerando-se a instalação de decantadores primários com eficiência estimada em 30% na remoção de DBO, a carga afluente aos tanques de aeração será (2ª etapa): Carga DBO = 0,7 x Q(2ºetapa) = Grade Caixa de areia Decantador Primário 11.912 kg/d Tanque de Aeração Decantador Secundário Rio
  • 6. 2º Passo – Volume do tanque de aeração a) Considerando-se: fator de carga f = 0,22 kgDBO/kgSS.dia; relação (A/M) = 0,28 kgDBO / kgSSV.d; e concentração (S) = 3,2 kg SS / m3 no tanque de aeração, correspondente à concentração de SSV de 2,56 kg/m3. Tem-se o seguinte volume necessário de tanques de aeração: 16.920 m3 VTA = carga de DBO(L) / (S x f ) = b) Será considerado o emprego de quatro tanques de aeração, objetivandose a modulação da implantação do sistema. Cada tanque possuirá quantos m3.? Tanque de Aeração Tanque de Aeração Tanque de Aeração Tanque de Aeração Decantador Secundário Rio
  • 7. 3º Passo – Sistema de aeração  Necessidade de oxigênio Considerando-se a necessidade de oxigênio igual a 2,0 kgO2 / kgDBOapl., a necessidade de oxigênio será: NECO2 = (NecO2 x L) 993 kgO2/hora Passar para horas  Emprego de aeradores superficiais de baixa rotação: Será considerada a capacidade de transferência de oxigênio de 0,9 kgO2/Cv.hora, nas condições de campo.
  • 8. 3º Passo – Sistema de aeração  Potência necessária: PNEC total = PNEC / Campo = 1.103 CV  Sabendo que teremos 4 tanque, qual a potência necessária para cada um deles?  Densidade de potência resultante: dp = Ptanque / VTotal = 50 w / m3 1cv = 753,5W Será considerado o emprego de 06 (seis) aeradores de 50 CV por tanque de aeração, dispostos em série.
  • 9. 4º Passo – Dimensões do tanque de aeração Dimensões dos tanques:  Comprimento (C): 81,0 m  Largura (L): 13,5 m  Profundidade útil (Hu): 4,0 m  Profundidade total (Ht): 5,0 m • Volume útil resultante: Vu = Hu x L x C = • Para 4 tanques o volume total será? 4.374 m3
  • 10. 4º Passo – Dimensões do tanque de aeração  Fator de carga resultante: f = L (DBO) / (Vtotal x S ) = 0,21 kgDBO/kgSSxdia  Tempo de detenção hidráulico resultante: td = Vtotal / (Q (2º etapa) = Passar para horas 7,4 horas
  • 11. 5º Passo – Vazão de retorno de lodo A vazão de retorno de lodo será estimada considerandose que o lodo estará sedimentado no fundo do decantador secundário a uma concentração de 8,0 kg/m3 (dado típico). Para: 3 • Sólidos totais em suspensão X = 3,2 kg/m ; • Concentração de lodo no fundo do decantador Xr = 8,0 kg/m3 • Razão de recirculação r = 0,67 • Qr = Vazão de retorno Qr = r x Qmédia(2º etapa) 440 L/s
  • 12. 6º Passo – Produção de excesso de lodo Produção de excesso de lodo X = 0,65 kg SS / Kg DBO (media) X = Xmedia x L DBO 7.743 kg SS / dia Para lodo com 8,0 kgSS/m3 e massa específica 1010 kg/m3, a vazão de excesso de lodo será: Qlodo = X / Xr . ρ 958 m3/d Idade do lodo resultante: c = V.X / X 7,2 dias
  • 13. Passo 7º - Decantador secundário Área superficial de decantadores secundários Adotando-se a taxa de aplicação de sólidos GA = 4,0 kg SS / m2 . h, tem-se a seguinte área superficial necessária de decantadores secundários: ( Q + Qr ) . X As =  GA 3.173 m2 Qual seria a área para 4 decantadores? • Tanque de Aeração Tanque de Aeração Decantador Secundário Decantador Secundário Tanque de Aeração Tanque de Aeração Decantador Secundário Decantador Secundário Rio
  • 14. Passo 7º - Decantador secundário Correção da área: Utilizando-se quatro decantadores secundários com 32 m de diâmetro, tem-se a área superficial de 804,25 m2 por decantador e área total de 3.217 m2 (ATOTAL R). • A taxa de aplicação de sólidos resultantes será: (Q + Qr) . X GA =  = 3,95 kg SS / m2 x hora Atotal r A taxa de escoamento superficial resultante será: Q qA =  = 17,7 m3/m2.d As •
  • 15. Passo 7º - Decantador secundário • • Volume útil dos decantadores secundários: Para a profundidade útil Hu = 3,5 m, tem-se: Vu = Hu x As = 2.815 m3 Qual volume total para 4 decantadores? (Vtotal) Tempo de detenção hidráulico resultante: td = Vtotal / Q = Passar para horas • • Taxa de escoamento nos vertedores de saída: qL = Q / (Nº decantadores x  x ɸ) = 4,7 horas 142 m3/m2/d
  • 16. Material Consultado  Tratamento De Esgoto Sanitário Roque Passos Piveli, São Paulo, 2007 – USP