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LAGOAS DE ESTABILIZAO
Lagoa Anaerbia
Profa. Dra. Gersina N. da Rocha Carmo Junior
LAGOAS DE ESTABILIZAOLagoas AnaerbiasConstituem-se em uma forma alternativa de tratamento onde a existncia de condies estritamente anaerbias essencial. Para isso, o lanamento de uma grande carga de DBO por unidade de volume da lagoa.
A taxa de consumo de oxignio vrias vezes superior taxa de produo.
LAGOAS DE ESTABILIZAOLagoas Anaerbias
Tudo se processa como num digestor anaerbio ou numa fossa sptica.
Utilizao: Utilizao: tratamento de esgotos domsticos e despejos industriais predominantemente orgnicos, com altos teores de DBO, como matadouros, laticnios, bebidas, etc.
LAGOAS DE ESTABILIZAOLagoas AnaerbiasDescrio do Processo Converso anaerbia um processo sequncial: Se desenvolve em duas etapas: Liquefao e formao de cidos (atravs das bactrias acidognicas); e Formaometanognicas).
de
metano
(atravs
das
bactrias
Lagoas AnaerbiasPrimeira fase:a) Microorganismos facultativos, bactrias acidognicas
Ausncia de oxignio, transformam compostos orgnicos complexos em substncias mais simples, principalmente cidos orgnicos.
Liquefao Formao de cidos fase digesto cida
Produo de material celular; Produtos mal cheirosos (gs sulfidrico, mercaptana); pH baixa para 6, at 5.
LAGOAS DE ESTABILIZAOLagoas AnaerbiasSegunda fase:b) bactrias metanognicas
Transformam os cidos orgnicos Fermentao formados na fase inicial em metno metnica ou alcalina (CH4) e dixido de carbono (CO2) Formao de escuma de cor cinzenta e aspecto feio; Maus odores desaparecem pH sobe para 7,2 ou 7,5; Temperatura deve manter-se acima de 15C.
Lagoas AnaerbiasBactrias metanognicas so bastante sensveis s condies ambientaisReduo da taxa de reproduo Acmulo formados etapa de na cidos primeira
Conseqncias Interrupo da remoo da B ; Gerao de maus odores, os cidos so extremamente ftidos. Equilbrio entre as duas Fundamental comunidades de bactrias
Lagoas AnaerbiasCondies para o desenvolvimento das bactrias metanognicas: Ausncias de oxignio dissolvido; Temperatura do lquido adequada (acima de 15C); pH adequado (prximo ou superior a 7)Lagoa AnaerbiaSlidos suspensos
Etapa inicial remoo de poluentes: ao de foras fsicas Microrganismos da degradao da MO, so encontrados em toda massa lquida
Slidos sedimentveis
LAGOAS DE ESTABILIZAOLagoas Anaerbias
!
Na fase de digesto cida praticamente no ocorre a reduo de DBO ou DQO, o que vai acontecer na fermentao metnica.
A crosta cinzenta escura de escuma, tpica de lagoas anaerbias extremamente benfica , pois: impede o desprendimento de gs sulfdrico para a atmosfera; Interpe penetrao de luz solar na lagoa, impedindo assim o desenvolvimento de algas, que produzem oxignio na camada superior;
LAGOAS DE ESTABILIZAOLagoas AnaerbiasContin... Protege a lagoa contra curto circuitos, agitao provocada pelos ventos, e transferncia d oxignio da atmosfera; Conserva e uniformiza a temperatura no meio lquido, impedindo a sua alterao por sbita modificao no meio externo; Impede o maior aquecimento da superfcie lquida durante o dia, e o rpido esfriamento durante a noite.
Lagoa anaerbia
Lagoas AnaerbiasCamada flotante Espessura e rea de recobrimento da lagoa bastante variveis. Conservao ou retirada da camada flotante Mantida para diminuir o contato entre a massa lquida e o oxignio (reduo da perda de calor, minimizar emisses de odores); Removida para evitar a proliferao de mosquitos e atenuar os aspectos visuais indesejveis.
Lagoas AnaerbiasConservao ou retirada da camada flotante Deciso final: Relacionada s condies ambientais da regio Clima frio: no remoo Lagoa Anaerbia substitui com vantagem: Decantadores primrios; Adensadores de lodos; Digestores anaerbios; Unidades de desaguamento de lodos.
Lagoas AnaerbiasEficincia de remoo de DBO
50 a 70%Necessidade de unidade posterior de tratamentoSistemas de lagoas anaerbias seguidas de lagoas facultativas
Sistema Australiano
Lagoas AnaerbiasA remoo de DBO na lagoa anaerbia proporciona
Economia de rea para lagoa facultativarea total (lagoas anaerbia + facultativas)
45 a 70% do requisito de uma lagoa facultativa nicaReduo de custos de aquisio de terreno e obras civis.
Lagoas AnaerbiasCorpo Receptor
Grade
Cx de areia
Medio de vazo
Lagoa Anaerbia
Lagoa Facultativa
Fase Slida
Fase Slida
Sistema Australiano
Lagoas AnaerbiasFator negativoRisco potencial de exalao de maus odores Acmulo de materiais flutuantes Sistema equilibrado, no ocorrncia de maus odores
Lagoas AnaerbiasFatores ambientais que interferem no processo Temperatura Ao dos ventos; Insolao e precipitao pluviomtrica Ventos Efeitos adversos: Danos fsicos por eroso dos taludes internos devido formao de ondas. Recomenda-se: a proteo dos taludes, no mnimo 30cm abaixo e 30cm acima do nvel da gua.
VentosEfeitos adversos: Formao de curto-circuitos hidrulicos na lagoa; Acmulo de material flutuante em pontos localizados da lagoa
Fatores ambientais que interferem no processo Temperatura Fator determinante da velocidade de crescimento e atividade de degradao bioqumica. Depende da combinao de vrios fatores: Temperatura do esgoto afluente; Temperatura do ar e radiao solar; Vazo do esgoto afluente; Ao dos ventos; Volume da lagoa; rea superficial da lagoa.
Fatores ambientais que interferem no processo Temperatura Valores de interesse, condies de inverno; A atividade de fermentao do lodo no ocorre significativamente em temperaturas abaixo de 17C. Aumenta em atividade na proporo de quatro vezes para cada 5 C de elevao de temperatura entre 4C e 22C Atividade biolgica mxima, vero, temperatura na ordem de 30C
Fatores ambientais que interferem no processo Balano hdrico Poucos estudos conclusivos sobre o efeito das precipitaes pluviomtricas Efeito negativo ocorre de maneira indireta: Aumento considervel da vazo de esgotos por vazes parasitrias nas redes de esgoto ou introduo indevida de guas pluviais.
Fatores ambientais que interferem no processo Balano hdrico Em oposio a evaporao Problemas hidrulicos devido indesejado do nvel de gua. Interesse em pluviomtrico e brasileiro
o
abaixamento
regies com reduzido ndice elevadas temperaturas-Nordeste
Configurao de Lagoas Anaerbias Caractersticas construtivas simplificadas Cuidados especiais
Adequada mistura, minimizao de curtos-circuitos ou formao de camadas estratificadas Relao comprimento/largura no superior a 3
Configurao de Lagoas Anaerbias
Classificao das lagoas anaerbias em dois modelos hidrulicos bsicos :
Lagoa anaerbia convencional; Lagoa anaerbia de alta taxa.
a) ConvencionalGrade Cx de areia Medio de vazo Lagoa Anaerbia
Fase Slida
Fase SlidaBanco de lodos
b)Alta TaxaGrade Cx de areia
Fase Slida
Fase SlidaBanco de lodos
Lagoa anaerbia Padre Bernardo - GO
LAGOAS ANAERBIAS + LAGOAS FACULTATIVAS
Configuraes de Lagoas Anaerbias e Problemas Operacionais Associados
Configuraes de Lagoas Anaerbias e Problemas Operacionais Associados
LAGOAS DE ESTABILIZAOLagoas AnaerbiasCritrios de dimensionamento Uma lagoa anaerbia criteriosamente projetada pode operar livre de maus odores, oferecendo uma reduo de DBO na faixa de 50 at 70%. Os principais parmetros de projeto das lagoas anaerbias so: Tempo de deteno hidrulico; Taxa de aplicao volumtrica; Profundidade; Geometria(relao comprimento/largura).
LAGOAS DE ESTABILIZAOLagoas AnaerbiasTempo de deteno hidrulico ( h) Deve ser suficiente para a sedimentao dos slidos e degradao anaerbia da matria orgnica solvelformadoras de metano requerem de 3 a 6 dias, as de crescimento mais rpido e de 20 a 30 dias, as de crescimento mais lento.
Bactrias
Tempo de deteno hidrulico para esgoto domstico pode ser adotado de 3 a 6 dias.
LAGOAS DE ESTABILIZAOLagoas AnaerbiasTempo de deteno hidrulico( h), expresso em dias (Faixas admissveis) Temperatura da Tempo de Remoo de lagoa (C) ( deteno ( h) provvel de DBO5 (%) (dias) 1010-15 4-5 30-40 301515-20 2020-25 2525-30 3-4 2,5-3 2,52-5 40-50 4050-60 5060-70 60-
LAGOAS DE ESTABILIZAOLagoas AnaerbiasTempo de deteno hidrulicoh=
V/ Q
Q = Vazo mdia afluente (m3/d) h = Tempo de deteno hidrulica (d) V = Volume requerido para a lagoa (m3)
LAGOAS DE ESTABILIZAOLagoas AnaerbiasTempo de deteno hidrulico Nas lagoa anaerbias convencionais Tempos inferiores a 3 dias, poder ocorrera a sada das bactrias metanognicas com como o efluente da lagoa (fatores hidrulicos) seja superior a prpria taxa de reproduo, a qual lenta(fatores biolgicos).
LAGOAS DE ESTABILIZAOLagoas AnaerbiasTempo de deteno hidrulico Nas lagoa anaerbias convencionais Tempos superiores a 6 dias, a lagoa anaerbia poderia se comportar ocasionalmente como uma lagoa facultativa.
Lagoas AnaerbiasCRITRIOS DE DIMENSIONAMENTO Taxa de aplicao volumtrica (Lv)
Principal
parmetro de projeto anaerbias, funo da temperatura.
das
lagoa
Locais mais quentes permitem uma maior taxa (menor volume).
Lagoas AnaerbiasCRITRIOS DE DIMENSIONAMENTO Taxa de aplicao volumtrica (Lv)Taxas de aplicao volumtrica admissveis para projeto de lagoas anaerbias em funo da temperatura. Temperatura mdia do ar mais frio-T(C) Taxa de aplicao volumtrica admissveladmissvel-Lv (KgDBO/m3.d)
10 a 20 20 a 25 >25
0,02T-0,10 0,02T0,01T-0,10 0,01T0,35
CRITRIOS DE DIMENSIONAMENTO Volume til determinado em funo de: Taxa de aplicao volumtrica (Lv), expressa em KgDBO5/m3.dia Carga de DBO afluente (KgDBO/d) Dimensionamento
V = L/LvL = carga de DBO afluente (KgDBO/d) Lv = Taxa de aplicao Volumtrica (kg DBO/m3.d) V = volume requerido para a lagoa
CRITRIOS DE DIMENSIONAMENTOTaxa de aplicao de carga orgnica (TCO) Admite-se que valores acima de 1.000 KgDBO5.Ha-1.dia-1
Condies anaerbias em toda massa lquidaValores de taxa de aplicao de carga orgnica e remoo de DBO5 em lagoas anaerbias
Temperatura mdia mensal (C) ( 20
Taxa de aplicao orgnica (g.DBO5.m3.dia-1) 100 20.T-100 20.T300
Remoo de DBO5 (%) 40 2.T+ 20 60
CRITRIOS DE DIMENSIONAMENTO Profundidade Projetar uma lagoa mais profunda, com 3,5 a 5,0 metros de profundidade. Vantagens da lagoa mais profunda: Menor rea superficial; Menor ao do meio externo sobre o meio lquido; Volume adequada para acumulao de slidos.No havendo desarenao prvia recomenda-se profundidade adicional de 0,50 m no mnimo junto a entrada.
CRITRIOS DE DIMENSIONAMENTO Geometria (relao comprimento/largura) As lagoas anaerbias variam entre quadradas ou levemente retangulares, com relao: Comprimento/largura (L/B) = na ordem de 1 a 3
Clculo da concentrao efluente (DBOefl) da lagoa anaerbia. Uma vez estimada a eficincia de remoo (E), calculase a concentrao efluente pelas frmulas: E = (S0 DBOefl) x 100/S0 E/100) Onde:0
DBOefl = S0 (1
L!
100
E xL 100
S0=concentrao afluente (mg/L);
de
DBO
total
DBOefl=concentrao de DBO total efluente(mg/L); E= eficincia de remoo(%).
Exemplo de Dimensionamentodados: Populao: 20.000 hab. Vazo afluente: 3.000 m3/d DBOafluente :350mg/L Temperatura: T=23C e Lv = 0,15kgDBO5/d Eficincia de remoo de DBO desejada de 60%
Exemplo: Dimensionar uma lagoa anaerbia para os seguintes
Soluo:
Carga de DBOtotal
V = L/LvCarga de DBO:
350mg/L = 350g/m3
Taxa de aplicao volumtrica
L= Q x conc. = 3000m3/d x 0,350 Kg/m3 = 1050kg/d
Clculo do volume requerido
V = L/LvV = 1050kgDBO/d 0,15kgDBO/m3.d Verificao do tempo de deteno hidrulicoh=
= 7000m3
V/ Qh=
= 7000m3 h3000m3/d
2,3d
Obs: lagoa com esse baixo tempo de deteno deve ter sua entrada pelo fundo.
Exemplo de Dimensionamento Profundidade adotada - 4,5m rea mdia: Am = V/h V=volume da lagoa e; h = profundidade.
Am = 7000 m3/4,5m = 1.556m2 Vamos adotar 2 lagoas rea de cada lagoa = 1.556m2/2 = 778m2
Exemplo de Dimensionamento Possveis dimenses de cada lagoa: Caso seja adotadas 2 lagoas em paralelo e uma relao comprimento/largura(L/B) igual a 2,5 em cada lagoa ter-se-: rea de cada lagoa = 1.556m2/2 = 778m2 A=B.L = (2,5.B).B = 2,5.B2 778m2 = 2,5.B2 B = 18 m A=B.L e 778 = 18.L L = 43m
Possvel dimenses de cada lagoa: 43 x 18
Exemplo de Dimensionamento Eficincia de remoo de DBO desejada de 60% DBOefl = S0 (1 DBOefl = 350 (1 DBOefl = 140mg/L O efluente da lagoa anaerbia o afluente da lagoa facultativa. E/100) 60/100)
Exemplo de Dimensionamentodomsticos de 3500m3/d e DBO 300mg/L. A temperatura mdia do ms mais frio 20C. Deseja-se pr-dimensionar uma lagoa anaerbia, aceitando uma remoo de DBO de 50%. Adotar taxa de aplicao de carga orgnica de 0,75kgDBO/m3.d
Exemplo: apresenta-se o caso da contribuio de esgotos