aula 6 lagoas aeradas facultativas
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Aulas de Tratamento de Águas Residuárias e Tratamento de Efluentes. Aulas não revisadas. Vários autores.TRANSCRIPT
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TRATAMENTO ÁGUAS
RESIDUÁRIAS
Aula 6 – Lagoas aeradas facultativas
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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
Fase
Sólida Fase
Sólida
Cx de
areia
Medição
de vazão Lagoa Aerada Facultativa
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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.
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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.
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Princípio de funcionamento hi
gra
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Aerovor modelo
"Embarcado com
Bomba Submersa"
realiza a oxigenação
Intensiva e produção
de micro bolhas. aero
vor.co
m.b
r
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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.
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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.
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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.
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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
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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
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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
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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.
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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.
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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 )
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DBO particulada
Estimativas de valores
Densidade da
potência (W/m3 )
SS
(mg/l)
0,75 50
1,75 175
2,75 300
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.
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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
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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 =a.Q.(S0 – S)/100
RO = Requisito de Oxigênio (kgO2 /d)
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
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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.
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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.
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Sistema de Aeração
• 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.
Há dois tipos de área de influência de um aerador.
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Sistema de Aeração
Faixa de
potência dos
aeradores
(CV)
Profundidade
normal de
operação (m)
Diâmetro de influencia (m) Diâmetro da
placa anti-
erosiva Oxigenação Mistura
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.
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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
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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
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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).
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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.
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Sugestão
http://www.recolast.com.br/calculolagoas.htm
Cálculo para lagoas