Tratamento Secundário de Esgotos: Processos Anaeróbios e Fossa Séptica

TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS LOB1225 G Aula 9 Tratamento secundário de esgotos Tratamento anaeróbio Processos anaeróbios Tratamento de águas residuárias Vantagens Economia com aeração Baixa produção de lodo Produção de CH4 energia Simplicidade operacional Desvantagens Mau odor Menor eficiência Complexidade do processo biológico Empirismo Microbiologia de processos anaeróbios 4 TANQUES SÉPTICOS Microbiologia de processos anaeróbios 5 Microbiologia de processos anaeróbios 6 Microbiologia de processos anaeróbios 7 Microbiologia de processos anaeróbios 8 Sistemas anaeróbios de tratamento 9 Combinação anaeróbio aeróbio 10 Disposição descentralizada de dejetos 12 Fossa seca ou privadas higiênicas Fossa seca ou privadas higiênicas Fossa seca ou privadas higiênicas Fossa sépticas Câmera construída abaixo da superfície para reter os sólidos dos esgotos domésticos lodo e espuma Domicílios ou pequenas populações conjuntos de casas pequenos edifícios não atendidos por rede coletora de esgoto Fossa séptica de câmaras em série 19 Dimensionadas para sedimentação e digestão de sólidos promovendo tratamento equivalente ao primário Fossa séptica de câmaras em série 20 Necessidade de limpeza periódica Fossa séptica de câmaras em série 21 Tipos câmera única câmaras em série câmaras sobrepostas Fossa séptica de câmaras sobrepostas 22 Fossa séptica de câmera única Fossa séptica de câmaras sobrepostas 23 Afluente Fossa séptica de câmara única Dimensionamento 24 NA Fossa séptica de câmara única Dimensionamento 25 Efluente Fossa séptica de câmara única Dimensionamento 26 Fonte Chernicharo 2016 Fossa séptica de câmara única Dimensionamento 27 Fossa séptica de câmera única Fossa séptica de câmara única Dimensionamento 28 PRISMÁTICA Disposição de efluentes de fossas sépticas 29 CILÍNDRICA Fonte Jordão Pessôa 2014 Sumidouros Escavações com paredes de pedras tijolos madeira etc permeáveis aos efluentes das fossas sépticas Cilíndricos ou prismáticos Dimensionamento a partir da área de infiltração A Q Ci Onde A área de infiltração m² paredes e fundo mas do ponto de vista prático o fundo pode ser desconsiderado devido à rápida colmatç ão Ci coeficiente de infiltração Lm²d Q vazão afluente Ld Sumidouros TABELA 175 POSSÍVEIS FAIXAS DE VARIAÇÃO DE COEFICIENTE DE INFILTRAÇÃO Faixa Constituição provável dos solos Coef infiltração Lm²dia 1 Rochas argilas compactas de cor branca cinza ou preta variando a rochas alteradas e argilas medianamente compactas de cor 20 2 Argilas de cor amarela vermelha ou marrom medianamente compacta variando a argilas pouco siltosas eou arenosas 20 a 40 3 Argilas arenosas eou siltosas variando a areia argilosa ou silte 40 a 60 4 Areia ou silte pouco argiloso ou solo arenoso com húmus e turfas variando a solos constituídos predominantemente de areias e siltes 60 a 90 5 Areia bem selecionada e limpa variando a areia grossa com 90 Os dados se referem numa primeira aproximação aos coeficientes que variam segundo o tipo dos solos não saturados Em qualquer dos casos é indispensável a confirmação por meio dos ensaios de infiltração do solo Sumidouros CILÍNDRICO PRISMÁTICO Fonte Jordão Pessôa 2014 Valas de infiltração Melhor distribuição do efluente das fossas pelo terreno Possibilidade de mineralização antes do efluente atingir o lençol freático Tubulações de juntas abertas porosas ou furadas Sempre em 2 linhas no mínimo com comprimento máximo de 30 m e espaçadas de no mínimo 10 m Dimensionamento similar aos sumidores mas neste caso A Lvala comprimento x wvala largura infiltração só pela área do fundo Largura usual de valas 050 a 10 m comprimento de valaspessoa 7 a 10 mpessoa para domicílios 1 a 4 mpessoa para vazoes maiores Fonte Jordão Pessôa 2014 Valas de infiltração Planta Alçada e Corte AA Fonte Jordão Pessôa 2014 Valas de filtração Tubulações superpostas com camada de areia entre elas Utilizada em solos relativamente impermeáveis que impossibilitariam o uso de valas de infiltração Efluente é coletado na tubulação inferior usada como sistema de drenagem Fonte Jordão Pessôa 2014 REATORES UASB Reatores UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reatores anaeróbios de fluxo ascendente e manta de lodo RAFA Reatores de alta taxa para tratamento de águas residuárias Desenvolvido nos anos 70 na Holanda pelo Prof Gatze Lettinga Universidade de Wageningen para tratamento principalmente de efluentes industriais com alta carga orgânica Expandiramse em países de clima quente também no tratamento de esgoto sanitário Baseados na entrada do afluente pela parte inferior onde é mantido um leito de lodo e uma manta de lodo que se expande e na existência de um separador sólidolíquidogás trifásico A alta concentração de microorganismos anaeróbios no leito e na manta de lodo garantem remoção de até 75 do DQO com TDHs de algumas horas O separador trifásico impede a perda excessiva de sólidos garantindo alto tempo de retenção celular nos reatores Reatores UASB coleta do efluente compartimento de decantação defletor de gás manta de lodo leito de lodo compartimento de digestão saída de gás separador trifásico abertura para o decantador bolhas de gás partículas de lodo Fonte Chernicharo 2016 Reatores UASB Lodo floculento ou granular dependente de condições operacionais e características do substrato Lodo granular vantagens pela boa sedimentabilidade Acidogênicas Redutoras de sulfato Metanogênicas hidrotermofícas Methanosarcina sp Acidogênicas Metanogênicas hidrotermofícas Methanosaeta Integração com unidades aeróbias em ETEs Substituição do decantador primário Recebe o lodo secundário promovendo a digestão O lodo é retirado do UASB já adensado e digerido e enviado diretamente para secagem Principais problemas operacionais Carga hidráulica volumétrica CHV 43 Carga orgânica volumétrica COV Velocidade superficial ou ascensorial 45 Altura de reatores UASB Volume e modulação de reatores UASB 47 Sistema de distribuição afluente Distribuição uniforme para mistura adequada e para se evitar curtos circuitos Alimentação em compartimentos de distribuição superiores para divisão equitativa do afluente Velocidade descendente nas tubulações inferior a 02 ms evitando arraste de bolhas de ar D 75 a 100 mm com redução nos locais de saída para 40 a 50 mm evitando deposição de areia e melhorar mistura o leito de lodo Número de distribuidores respeitando áreas de influência Usualmente 2 a 3 m² por tubo Tipo de lodo Carga orgânica aplicada kgDOm³d Área de influência de cada distribuidor m² Denso e fluocento Concentração 40 kgSSTm³ 10 05 a 10 10 a 20 20 a 30 Medianamente denso e fluocento Concentração 20 a 40 kgSSTm³ 10 a 20 1 a 20 30 Granular 20 05 a 10 Fonte Chernicharo 2016 Sistema de distribuição afluente Reatores retangulares Canaleta externa de coleta do efluente Compartimento de distribuição do afluente Canaleta interna de coleta do efluente Separadores trifásicos Tubos de distribuição Fonte Chernicharo 2016 Sistema de distribuição afluente Reatores circulares Compartimento de distribuição do afluente Canaleta de coleta do efluente Separador trifásico Tubos de distribuição Fonte Chernicharo 2016 Sistema de distribuição afluente Caixa de distribuição do afluente Sistema de distribuição afluente No exemplo anterior número de distribuidores N A Ad Em que Ad é a área de influência de cada distribuidor m² N 1333 2 67 distribuidores Adotado N 72 Separadores trifásicos Fonte Chericharo 2016 Separadores trifásicos Separadores trifásicos Verificação da velocidade de passagem nas aberturas para os compartimentos de decantação Quadro 519 Velocidades através das aberturas de passagem para o decantador Vazão afluente Vazão média Vazão máxima Picos temporários picos de vazão com duração máxima de 2 horas Vab Q Aab mh Separadores trifásicos Verificação da taxa de aplicação superficial no compartimento de decantação Quadro 518 Taxas de aplicação superficial e tempos de detenção hidráulica no compartimento de decantação Vazão afluente Taxa de aplicação superficial mh Vazão média Vazão máxima Picos temporários picos de vazão com duração máxima de 2 horas qdec Q Adec mh Separadores trifásicos Verificação do TDH no compartimento de decantação TDHdec Vdec Q h DQO convertida em CH4 DQOCH4 Qmed S0 S Yobs Q S0 Produção de CH4 e biogás Em que Produção de lodo Bibliografia JORDÃO EP PESSÔA CA Tratamento de Esgotos Domésticos 4ª ed Rio de Janeiro Segrac 2005 PIVELI RP SOUZA TSO Tratamento anaeróbio Aula 4 Disciplina Tratamento de Esgotamento Sanitário PHA 3413 Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental Escola Politécnica Universidade de São Paulo 2017 63 DQOCH4 carga de DQO convertida em metano kg DQOCH4d Coleta do efluente final Qmed vazão média afluente m³d S0 concentração de DQO afluente kg DQOm³ S concentração de DQO efluente kg DQOm³ Yobs coeficiente de produção de sólidos em termos de DQO011 a 023 kg DQOlodokg DQOapl Conversão de massa em produção volumétrica QCH4 DQOCH4 fT Em que QCH4 produção volumétrica de metano m³d fT fator de correção para a temperatura operacional do reator kg DQOm³ fT P KDQO R 273 T Em que P pressão atmosférica atm KDQO DQO correspondente a 1 mol de CH4 64 g DQOmol R constante dos gases 008206 atmLmolK T temperatura operacional do reator C Produção de biogás Qbiogás QCH4 CCH4 Em que Qbiogás produção volumétrica de biogás m³d CCH4 concentração de metano no biogás