Tratamento de Esgotos: Lagoas Aeradas e suas Dinâmicas

Lagoas aeradas Jarinu TRATAMENTO DE ESGOTOS DE JUNDIAÍ Lagoas aeradas Lagoas aeradas Itapetininga ASSOCIAÇÃO COM REATORES UASB E LAGOAS ANAERÓBIAS A MONTANTE Lagoas de decantação Sistemas de lagoas aeradas mecanicamente seguidas de lagoas de decantação 7 Lagoas aeradas Classificação Características das lagoas aeradas 10 Lagoas aeradas Classificação Lagoas aeradas Aeradores de eixo horizontal Lodos ativados x lagoas aeradas Condições ambientais Hipóteses para o modelo cinético 15 Disponibilidade de oxigênio Disponibilidade de nutrientes N e P pH adequado Neutro Comportamento de taxa de remoção de substrato por unidade de massa de microrganismos e de tempo 18 Ausência de substâncias tóxicas Temperatura Balanço de massa de substrato Taxa de Entrada de Substrato na Lagoa Taxa de Saída de Substrato na Lagoa Taxa de Remoção de Substrato na Lagoa QS₀ QSₑ V St Taxa de utilização ou remoção de substrato por unidade de volume K Máxima taxa de utilização de substrato por unidade de massa de microrganismos e de tempo tempo¹ Kₛ Constante de saturação que é a concentração de substrato para a qual a taxa de utilização de substrato por unidade de massa de microrganismos é a metade de K massavolume Esquema para balanço de massa Balanço de biomassa na lagoa aerada 21 X0 Concentração de microrganismos do afluente considerado nulo Cinética do processo S₀ Sₑ KSₑ Xᵥt Para o caso particular de Kₛ Sₑ a taxa específica de remoção de substrato pode ser aproximada para St Xᵥ K Kₛ Sₑ kSₑ k Coeficiente da taxa específica de remoção de substrato Para S₀ Sₑ e Xᵥ em mgL e t em dias k é expresso em Lmgdia A hipótese de Kₛ Sₑ é verificada para baixa concentração de DBO solúvel no efluente que para lagoas areadas aeróbias tratando esgotos domésticos se observa para tempos de detenção superiores a 2 dias Se Kₛ Sₑ a taxa específica de remoção de substrato é uma reação de primeira ordem em relação a Sₑ para este caso particular temse S₀ Sₑ kSₑ Tempo de detenção x DBO solúvel do efluente 22 S0 Concentração de substrato DBO na alimentação Cinética do processo Alguns autores k kXᵥ S₀ Sₑ t kSₑ K Coeficiente da taxa global de remoção de substrato t¹ Os valores de k variam com a temperatura e a sua correção pode ser feita por kₜ₂ kₜ₁θT₂T₁ θ Coeficiente de temperatura Variação das concentrações de SSV XV e de substrato Se em função do tempo de detenção t em uma lagoa aerada aeróbia 23 XV Concentração de microrganismos do processo medido como SSV Q Vazão afluente e vazão efluente ST Se p Xv ST DBO total do efluente Se DBO solúvel do efluente Xv SSV do efluente p relação DBO SSV p 04 a 06 Kg DBOKg SSV Alem e Muñoz p 045 Kg DBOKgSSV pt entre 2 e 4 d Aeração Alta e baixa rotação aspirado fixo ou flutuante ar difuso 25 V Volume da lagoa Estimativa da temperatura da lagoa aerada 26 Se Concentração de substrato solúvel DBO solúvel na lagoa e no efluente Valores de parâmetros determinados para lagoas aeradas aeróbias tratando esgotos domésticos 27 Valores da DBO solúvel do efluente de lagoas aeradas aeróbias tratando efluentes domésticos 28 Alem Sobrinho e Muñoz tempos de detenção entre 1 e 36 d 75 dos sólidos em suspensão na lagoa aerada são voláteis 29 Influência dos SSV na DBO do efluente da lagoa aerada 30 Alem Sobrinho e Muñoz DBO do efluente decantado de 12 a 15 mgL para tempo de detenção entre 2 e 4 dias Em escala real DBO do efluente de lagoas de decantação 30 a 40 mgL 31 Projeto de lagoas aeradas aeróbias 32 Rr aQS0 12 a 135 kgO2kgDBO sem nitrificação 15 a 165 kgO2kgDBO com nitrificação para atender às demandas de pico Densidade de Potência DP 4 Wm³ Concentração de sólidos na lagoa aerada 34 Tempo de detenção de 25 a 3 dias para a vazão do dia de maior consumo que corresponde a cerca de 30 a 35 dias para vazão média Com o tempo de detenção escolhido obtémse Se Remoção de sólidos em suspensão do efluente de lagoas aeradas e quantidade de lodo retirado 36 Dimensionamento das lagoas de decantação 37 Projeto de lagoas de decantação Projeto de lagoas de decantação Lodo a ser removido das lagoas de decantação 40 Remoção do lodo das lagoas de decantação 41 Balsa para remoção do lodo Exemplo de dimensionamento Jakko Poyry Etapa Ano Vazao Media Ls Vazao Media m³dia Carga Organica kgDBO₅dia Concentracao mgL Início do Plano 2000 302 2609 747 286 Final do Plano 2020 335 2894 831 287 Nota Foi adotada para efeito de dimensionamento uma concentração de DBO₅ no esgoto de 300 mgL para todo o período de projeto Modulação Implantação 2 módulos em uma única implantação no início do plano Cada módulo uma lagoa aerada erobica seguida de uma lagoa de decantação Módulos em paralelo Vazao nominal por módulo 1500 m³dia Início do plano 2 módulos 1500 x 2 3000 m³dia Final do plano 2 módulos 1500 x 2 3000 m³dia Parâmetros de projeto para as lagoas aeradas aeróbias 45 Cálculo do volume da lagoa Para 1 módulo V Q x td 1500 x 30 4500 m³ dimensões da lagoa base 1480 m x 4480 m coroamento 3400 x 6400 m linha dágua prof mínima 300 m 2680 m x 5680 m prof normal 380 m 3000 m x 6000 m prof máxima 430 m 3200 m x 6200 m borda livre 050 m para a prof máxima inclinação dos taludes 1V 2H Estimativa dos tempos de detenção resultantes 47 Estimativa da temperatura da massa líquida 48 Estimativa do coeficiente de taxa específica de remoção de substrato à temperatura de projeto 49 Estimativa de DBO5 solúvel do efluente 50 Estimativa da concentração de sólidos suspensos voláteis SSV na lagoa 51 Estimativa da DBO total do efluente 52 Estimativa da eficiência de remoção de DBO5 das lagoas aeradas 53 Estimativa da concentração de SST na lagoa Xt 54 Estimativa da concentração de SST na lagoa Xt 55 Estimativa da massa anual de SSV e SSF no efluente das lagoas aeradas 56 Dimensionamento do sistema de aeração 57 Características dos aeradores Escolha dos aeradores e densidade de potência 59 Estimativa da capacidade de oxigenação para as condições de operação 60 Estimativa da capacidade de oxigenação para as condições de operação 61 Estimativa da quantidade de O2 necessária 62 Dimensionamento alternativo do sistema de aeração 63 Lagoas de decantação Modulação Parâmetros de projeto para as lagoas de decantação 66 Cálculo do volume da lagoa Para 1 módulo V Q x td 1500 x 20 3000 m³ Dimensões da lagoa base 580 m x 5280 m coroamento 2500 m x 7200 m linha dágua prof mínima 250m 1580 m x 6280 m prof normal 380m 2100 m x 6800 m prof máxima 430m 2300 m x 7000 m borda livre 050 m para a profundidade máxima inclinação dos taludes 1V 2H Estimativa dos tempos de limpeza das lagoas de decantação 68 Massa de sólidos depositada em processo de decomposição anaeróbia ano a ano 69 Massa de sólidos depositada nas lagoas de decantação entre limpezas 70 Lodo depositado nas lagoas de decantação 71 Estimativa do volume ocupado pelo lodo 73 Estimativa do volume ocupado pelo lodo 74 Balanço de sólidos Pelo cálculos estimativos efetuados conforme demonstrativos apresentados nos quadros a seguir podese efetuar um balanço de sólidos com estimativa dos volumes ocupados pelo lodo ano a ano no fundo das lagoas Assim podemse prever as épocas de limpeza Também podemse estimar os tempos de detenção ano a ano para verificação da faixa de variação entre 10 e 20 dias Estimativa da contribuição per capita dos SSV depositados e digeridos nas lagoas de decantação 75 Estimativa da redução de SS e DBO no sistema de tratamento 76 Bibliografia JORDÃO EP PESSÔA CA Tratamento de Esgotos Domésticos 4ª ed Rio de Janeiro Segrac 2005 PIVELI RP SOUZA TSO Lagoas de estabilização Aula 5 Disciplina Tratamento de Esgotamento Sanitário PHA 3413 Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Escola Politécnica Universidade de São Paulo 2017 77 Bibliografia VON SPERLING M Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias Belo Horizonte Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental Universidade Federal de Minas Gerais 78