19590008 Lodos Ativados Von Sperling

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LODOS ATIVADOSLODOS ATIVADOS

Marcos von SperlingMarcos von Sperling

Universidade Federal de Minas Gerais

LODOS ATIVADOSLODOS ATIVADOSPrograma

• Visão geral do processo de lodos ativados

• Princípios da remoção da matéria carbonácea

• Dimensionamento do reator biológico

• Controle dos sólidos do sistema

• Sistemas de aeração

• Dimensionamento e controle do decantador secundário

• Remoção biológica de nutrientes

FUNDAMENTOS DO PROCESSOFUNDAMENTOS DO PROCESSOUnidades básicas

LODOS ATIVADOSLODOS ATIVADOSETE Morro Alto - MG

COPASA, 10.000 hab

tanque deaeração

decantadorsecundário

LODOS ATIVADOSLODOS ATIVADOSETE Arrudas - BH

COPASA, 700.000 hab

tanque deaeração

decantadorsecundário

LODOS ATIVADOSLODOS ATIVADOSETE Sul - Brasília CAESB, 330.000 hab

LagoaParanoá

LODOS ATIVADOSLODOS ATIVADOSETE na Alemanha (inverno)

VARIANTES DO PROCESSOVARIANTES DO PROCESSOTipos de variantes

• Divisão quanto à idade do lodo• Lodos ativados convencional• Aeração prolongada

• Divisão quanto ao fluxo• Fluxo contínuo• Fluxo intermitente (batelada)

• Divisão quanto ao afluente à etapa biológica do sistema de lodos ativados• Esgoto bruto• Efluente de decantador primário• Efluente de reator anaeróbio• Efluente de outro processo de tratamento de esgotos

VARIANTES DO PROCESSOVARIANTES DO PROCESSOAeração prolongada - fluxo contínuo

LODOS ATIVADOSLODOS ATIVADOSReator aeróbio

Aeração mecânica Ar difuso

LODOS ATIVADOSLODOS ATIVADOSDecantador secundário

Circular, comremoçãomecanizadado lodo

Retangular, semremoçãomecanizadado lodo

VARIANTES DO PROCESSOVARIANTES DO PROCESSOLodos ativados convencional - fluxo contínuo

Utilização de decantadores primários

VARIANTES DO PROCESSOVARIANTES DO PROCESSOAeração prolongada - fluxo intermitente

LODOS ATIVADOSLODOS ATIVADOSFluxo intermitente

ETE em um condomínio(NA variável no reator)

ETE Riacho Fundo - DF(3 reatores aeróbios eum digestor aeróbio)

VARIANTES DO PROCESSOVARIANTES DO PROCESSOSistema UASB - lodos ativados

LODOS ATIVADOSLODOS ATIVADOSReator UASB - lodos ativados

Vantagens:• Substancial redução da produção de lodo• Substancial redução no consumo de energia• Pequena redução no volume total das unidades• Redução no consumo de produtos químicos para desidratação• Menor número de unidades diferentes a serem implementadas• Menor necessidade de equipamentos• Maior simplicidade operacional

Desvantagem:• Menor capacitação para remoção biológica de nutrientes (N e P)

LODOS ATIVADOSLODOS ATIVADOSReator UASB - lodos ativados

Lodos ativados

Reator UASB

ETE Rio Claro – SP

LODOS ATIVADOSLODOS ATIVADOSReator UASB - lodos ativados

REC.AG.UTIL

DE LODO (AMPLIAÇÃO)

ÁREA DE DEPÓSITO

SIST. DE

L D

O E

FLU

PARSHALL

DE LODOÁREA DE DEPÓSITO

E SECAGEM DE LODO

SISTEMA DE ADENSAMENTO

SUB ESTAÇÃO

SECUND.-4DECANT.

DECANT.SECUND.-3

RESERV. ELEVADO

GRADEAMENTO

DECANT.

SECUND.-2

ALMOXARIFADOLABORATÓRIO

ADMINISTRAÇÃODESARENADOR

SUB ESTAÇÃO

SECUND.-1DECANT.

TANQUE DE AERAÇÃO Nº 1

TANQUE DE AERAÇÃO Nº 2

TANQUE DE AERAÇÃO Nº 4(2ª ETAPA)

TANQUE DE AERAÇÃO Nº 3

CDV-1

Tanque deEqualização

Reator UASBTanque de Lodos Ativados

Dec 1Dec 2

ETE Botucatu – SP (100.000 hab) – conversão de aeração prolongada para USB-LA

COMPARACOMPARAÇÇÃO ENTRE VARIANTES DO PROCESSOÃO ENTRE VARIANTES DO PROCESSOItem geral Item específico Modalidade

Convencional Aeração prolongada UASB – lodos ativadosIdade do

lodo Idade do lodo (d) 4 - 10 18 - 30 6 - 10Relação

A/MRelação A/M

(kgDBO/kgSSVTA.d) 0,25 a 0,50 0,07 a 0,15 0,25 a 0,40DBO (%) 85 - 95 93 - 98 85 – 95DQO (%) 85 - 90 90 - 95 83 - 90

Sólidos em suspensão (%) 85 - 95 85 - 95 85 - 95Amônia (%) 85 - 95 90 - 95 75 – 90

Nitrogênio (%) (1) 25 - 30 15 - 25 15 – 25Fósforo (%) (1) 25 - 30 10 - 20 10 - 20Coliformes (%) 60 - 90 70 – 95 70 – 95

Área requerida Área (m2/hab) (2) 0,2 - 0,3 0,25 - 0,35 0,2 – 0,3Volume

total Volume (m3/hab) (3) 0,10 – 0,15 0,10 – 0,15 0,10 – 0,12Potência instalada (W/hab) 2,5 – 4,5 3,5 – 5,5 1,8 – 3,5

Consumo energético (kWh/hab.ano) 18 - 26 20 – 35 14 – 20

A ser tratado - (L lodo/hab.dia) 3,5 – 8,0 3,5 – 5,5 0,5 – 1,0A ser disposto (L lodo/hab.dia) 0,10 – 0,25 0,10 – 0,25 0,05 – 0,15A ser tratado - (g ST/hab.dia) 60 - 80 40 - 45 20 – 30A ser disposto (g ST/hab.dia) 30 - 45 40 - 45 20 – 30

Implantação (R$/hab) 80 - 150 70 – 120 60 – 100Operação (R$/hab.ano) 10 – 18 10 - 18 7 – 12Custos

Massa de lodo

Volume de lodo (5)

Energia (4)

Eficiência de remoção

LODOS ATIVADOSLODOS ATIVADOSUASB – LA comparado com UASB-FBP (filtro biológico percolador)

VOLUME DE CONCRETO

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

Vol

ume

(m3)

Dec.sec. 2.865 2.493

Reator aeróbio 2.352 6.064

LAconv FBP escória

POTÊNCIA INSTALADA PARA AERAÇÃO

2500

500

1000

1500

2000

2500

3000

LAconv FBP escória

Pot

ênci

a (C

VOLUME DIÁRIO DE LODO A SER DISPOSTO

8676

0102030405060708090

100

LAconv FBP escória

Vol

ume

(m3/

d)ETE para 1.000.000 hab

LA – com nitrificaçãoFBP – sem nitrificação

LODOS ATIVADOSLODOS ATIVADOSUASB – LA comparado com UASB-FBP

CUSTOS ANUAIS DE OPERAÇÃO

500.000

1.000.000

1.500.000

2.000.000

2.500.000

Cus

to (R

$/an

Aeração 1.829.118 0

Disposição lodo 470.850 416.100

LAconv FBP escória

CUSTOS DE IMPLANTAÇÃO

5.000.000

10.000.000

15.000.000

Cus

to (R

Distrib. FBP 0 1.476.000

Remov . lodo 1.920.000 2.048.000

Meio suporte FBP 0 660.129

Aeração 5.727.500 0

Concretagem 5 704 064 9 543 961

LAconv FBP escória

CUSTOS (VALOR PRESENTE)

5.000.000

10.000.000

15.000.000

20.000.000

25.000.000

30.000.000

Cus

to (R

Operação 12.995.334 2.351.058

Implantação 13.351.564 13.728.090

LAconv FBP escória

CUSTOS POR kgDBO(C+N) REM(VALOR PRESENTE)

0,08

0,260,08

0,04

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

LAconv FBP escória

Cus

tos

(R$/

kgD

)Oper (R$/kg)

Impl (R$/kg)

TRATAMENTO DO LODOTRATAMENTO DO LODOFluxogramas usuais

ADENSAMENTOFASE LÍQUIDA DIGESTÃO DISPOSIÇÃO FINALDESIDRATAÇÃO HIGIENIZAÇÃO

ATERRO SANITÁRIO

ADENSADORGRAVIDADE

DIGESTORANAERÓBIO

INCINERAÇÃO

ADENSADORPOR GRAVIDADE

APLICAÇÃO NO SOLO

REUSO NÃO AGRÍCOLA

APLICAÇÃO NO SOLO

LODOS ATIVADOSCONVENCIONAL

LODOSATIVADOS(AERAÇÃO

PROLONGADA)

DESIDRATAÇÃOMECANIZADA

ADENSAMENTOMECANIZADO

DIGESTORAERÓBIO

DESIDRATAÇÃOMECANIZADA

LEITO DESECAGEM

DESIDRATAÇÃOMECANIZADA

ADIÇÃODE CAL

TRATAMENTO DO LODOTRATAMENTO DO LODOAdensamento

TRATAMENTO DO LODOTRATAMENTO DO LODODigestão

Digestãoaeróbia

Digestãoanaeróbia

TRATAMENTO DO LODOTRATAMENTO DO LODODesaguamento

Leito de secagem Desaguamento mecanizado

REMOREMOÇÇÃO DA MATÃO DA MATÉÉRIA CARBONRIA CARBONÁÁCEACEABalanço de sólidos e substrato

Sistema sem decantação secundária e sem recirculação de lodo

So = concentração de substrato, ou DBO, afluente (mg/l ou g/m3)S = concentração de substrato, ou DBO, efluente (mg/l ou g/m3)Q = vazão (m3/d)X = concentração de sólidos em suspensão no reator (mg/l ou g/m3)Xo = concentração de sólidos em suspensão afluente (mg/l ou g/m3)V = volume do reator (m3)

REMOREMOÇÇÃO DA MATÃO DA MATÉÉRIA CARBONRIA CARBONÁÁCEACEABalanço de sólidos e substrato

Sistema com decantação secundária e sem recirculação de lodo

Xe = concentração de sólidos em suspensão efluente (mg/l ou g/m3)

REMOREMOÇÇÃO DA MATÃO DA MATÉÉRIA CARBONRIA CARBONÁÁCEACEABalanço de sólidos e substrato

Sistema com decantação secundária e com recirculação de lodo

Qr = vazão de recirculação (m3/d)Qex = vazão de lodo excedente (m3/d)Xr = concentração de sólidos em suspensão no lodo recirculado (mg/l ou g/m3)

REPRESENTAREPRESENTAÇÇÃO DA BIOMASSAÃO DA BIOMASSAFloco de lodo ativado

bactérias formadorasde floco

protozoários

partículas coloidaisaderidas

bactérias filamentosas(estrutura rígida do floco)

matriz de polissacarídeos

FLOCO DE LODO ATIVADO

REPRESENTAREPRESENTAÇÇÃO DA BIOMASSAÃO DA BIOMASSARepresentação dos sólidos em suspensão

Quanto à biodegradabilidade:1.Sólidos em suspensão voláteis biodegradáveis (SSbou Xb)2.Sólidos em suspensão voláteis inertes ou não biodegradáveis (SSnb ou Xnb)

Quanto à atividade:1.Sólidos em suspensão voláteis ativos (SSa ou Xa)2.Sólidos em suspensão voláteis não ativos (SSna ou Xna)

Quanto à fração orgânica

Sólidos em suspensão inorgânicos (fixos)(SSi ou Xi)

Sólidos em suspensão orgânicos (voláteis)(SSV ou Xv)

Sólidos em suspensão totais (SS ou X)

TEMPO DE DETENTEMPO DE DETENÇÇÃO HIDRÃO HIDRÁÁULICA E IDADE DO LODOULICA E IDADE DO LODOSistema sem recirculação de sólidos

tempode unidadepor sistema do retirado líquido de volumesistema no líquido de volume = hidráulica detenção de tempo

t = VQ

idade do lodo = massa de sólidos no sistema

massa de sólidos retirada do sistema por unidade de tempo

θc = VQ

θcV

V = X V

X Q.. t c= θ

TEMPO DE DETENTEMPO DE DETENÇÇÃO HIDRÃO HIDRÁÁULICA E IDADE DO LODOULICA E IDADE DO LODOSistema com recirculação de sólidos

tempode unidadepor sistema do retirado líquido de volumesistema no líquido de volume = hidráulica detenção de tempo

t = VQ

idade do lodo = massa de sólidos no sistema

massa de sólidos retirada do sistema por unidade de tempo

θcv

ex vr

X VQ X

. t c< θComo Qex << Q:

REMOREMOÇÇÃO DA MATÃO DA MATÉÉRIA CARBONRIA CARBONÁÁCEACEAProdução de sólidos biológicos

PXV = Y.Q.(So-S)

carga de DBO removida (kg/d)

Produçãobruta

Y = 0,5 a 0,7 gSSV/gDBO5 removQ = vazão média afluente (m3/d)So = DBO total afluente ao reator biológico (mg/L)S = DBO solúvel efluente do reator biológico (mg/L)

REMOREMOÇÇÃO DA MATÃO DA MATÉÉRIA CARBONRIA CARBONÁÁCEACEAProdução de sólidos biológicos

PXV = Y.Q.(So-S) – Kd.fb.XV.V

massa de sólidos biodegradáveis (kg)

Produçãolíquida

Produçãobruta - Decaimento=

c =

θ.K0,2.+18,0 f

Y = 0,5 a 0,7 gSSV/gDBO5 remov

Kd = 0,06 a 0,10 gSSV/gSSV.d

Idade do lodo (d) 4 8 12 16 20 24 28 32

fb 0,75 0,71 0,67 0,64 0,61 0,58 0,55 0,53

(paraKd = 0,08d-1)

REMOREMOÇÇÃO DA MATÃO DA MATÉÉRIA CARBONRIA CARBONÁÁCEACEAInfluência da idade do lodo na relação SSV/SS

Relação SSV/SS no reator

Idade do lodo (d)

0,6

0,7

0,8

0,9

0 5 10 15 20 25 30

Obs: aumento da idade do lodo diminuição da relação A/M

Relação SSV/SS no reator(kg/kg)

SS no Decant. Coeficientes Idade do lodo (d) afluente primária Y (g/g) Kd (d-1) 2 6 10 14 18 22 26 30

Não Não 0,5-0,7 0,07-0,09 0,89 0,87 0,85 0,84 0,83 0,82 0,81 0,81 Sim Sim 0,5-0,7 0,07-0,09 0,79 0,76 0,75 0,73 0,72 0,71 0,71 0,71 Sim Não 0,5-0,7 0,07-0,09 0,75 0,73 0,71 0,70 0,69 0,69 0,68 0,68

REMOREMOÇÇÃO DA MATÃO DA MATÉÉRIA CARBONRIA CARBONÁÁCEACEAConcentração de sólidos em suspensão no reator

(Xv ou SSVTA)

d b c

cX = Y.(S - S)1 + K .f .

.(t

)θ

Sistema sem recirculação de sólidos: θc = t Xv pequeno V grandeSistema com recirculação de sólidos: θc > t Xv grande V pequeno

REMOREMOÇÇÃO DA MATÃO DA MATÉÉRIA CARBONRIA CARBONÁÁCEACEAVolume do reator

Cálculo com base na idade do lodo

)θ.f.K+.(1XS)-.Q.(SY.θ = V

cbdv

Idade do lodo:•lodos ativados convencional: 4 a 10 dias•aeração prolongada: 18 a 30 dias

Concentração de SSVTA (Xv):•lodos ativados convencional: 1500 a 3500 mg/L•aeração prolongada: 2500 a 4000 mg/L

REMOREMOÇÇÃO DA MATÃO DA MATÉÉRIA CARBONRIA CARBONÁÁCEACEAInfluência da idade do lodo no volume do reator

Massa de SSV (Xv.V) por DBO remov. (Sr)

Idade do lodo (d)

0 5 10 15 20 25 30

Volume relativo do reator: Xv.V/Sr (kgSSV por kgDBO/d)SS no Decant. Coeficientes Idade do lodo (d)

afluente primária Y (g/g) Kd (d-1) 2 6 10 14 18 22 26 30 - - 0,5 0,09 0,88 2,16 3,11 3,88 4,55 5,15 5,71 6,24 - - 0,6 0,08 1,07 2,67 3,87 4,85 5,70 6,47 7,17 7,84 - - 0,7 0,07 1,26 3,21 4,69 5,92 6,98 7,93 8,80 9,62

REMOREMOÇÇÃO DA MATÃO DA MATÉÉRIA CARBONRIA CARBONÁÁCEACEAVolume do reator - cálculo com base na relação A/M

= Q.SV.X

(A/M) .X1000 x DBO carga

(A/M) .XS . QV

LA afluente

o ==

Relação A/M:•lodos ativados convencional: 0,3 a 0,5 kgDBO/kgSSVTA.d•aeração prolongada: 0,10 a 0,18 kgDBO/kgSSVTA.d

Concentração de SSVTA (Xv):•lodos ativados convencional: 1500 a 3500 mg/L•aeração prolongada: 2500 a 4000 mg/L

REMOREMOÇÇÃO DA MATÃO DA MATÉÉRIA CARBONRIA CARBONÁÁCEACEARelação entre idade do lodo e A/M

Relação A/M em função da idade do lodo

0,000,100,200,300,400,500,600,700,800,901,001,101,20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30Idade do lodo (d)

Rel

ação

A/M

(kgD

/kgS

SV.d

)

Y=0,5; Kd=0,09d-1

Y=0,6; Kd=0,08d-1

Y=0,7; Kd=0,07d-1

Relação A/M (kgDBO5/kgSSV.d) em função da idade do lodo (d) (assumindo E=0,95)Idade do lodo (d)

Y (g/g) Kd (d-1) 2 4 6 8 10 18 20 22 24 26 28 30

0,5 0,09 1,20 0,67 0,49 0,40 0,34 0,23 0,22 0,20 0,19 0,18 0,18 0,17

0,6 0,08 0,99 0,54 0,39 0,32 0,27 0,18 0,17 0,16 0,15 0,15 0,14 0,13

0,7 0,07 0,83 0,46 0,33 0,26 0,22 0,15 0,14 0,13 0,13 0,12 0,11 0,11

REMOREMOÇÇÃO DA MATÃO DA MATÉÉRIA CARBONRIA CARBONÁÁCEACEAPrincipais parâmetros de projeto

Idade do lodo:

• lodos ativados convencional: θc = 4 a 10 dias• aeração prolongada: θc = 18 a 30 dias

Tempo de detenção hidráulica:

• lodos ativados convencional: t = 6 a 8 horas (< 0,3 dias)• aeração prolongada: t = 16 a 24 horas (0,67 a 1,0 dias)

Relação A/M:

• lodos ativados convencional: A/M = 0,3 a 0,8 kgDBO5/kgSSV.d• aeração prolongada: A/M = 0,08 a 0,15 kgDBO5/kgSSV.d

Concentração de SSVTA:

• lodos ativados convencional: Xv = 1.500 a 3.500 mgSSV/l• aeração prolongada: Xv = 2.500 a 4.000 mgSSV/l

REMOREMOÇÇÃO DA MATÃO DA MATÉÉRIA CARBONRIA CARBONÁÁCEACEADBO solúvel e DBO particulada efluente

DBO5 total = DBO5 solúvel + DBO5 particulada

a) DBO total (mg/l): usual 10 a 30 mg/l (para projeto)

b) DBO particulada (mg/l): função da concentração de SS no efluente final

DBO5 dos SS efluentes (mgDBO5/mgSS) = (SSV/SS).fb

Lodos ativados convencional: 0,45 a 0,65 mgDBO5/mgSSAeração prolongada: 0,25 a 0,50 mgDBO5/mgSS

SS efluente : 20 a 30 mg/l (para projeto)

c) DBO solúvel (mg/l) = DBO total (mg/l) – DBO particulada (mg/l)

LODOS ATIVADOS CONVENCIONALLODOS ATIVADOS CONVENCIONALE AERAE AERAÇÇÃO PROLONGADAÃO PROLONGADA

Parâmetros de projeto - Reator biológico

Parâmetro Lodosativados

convencional

Aeraçãoprolongada

Idade do lodo (d) 4 - 10 18 - 30Relação A/M (kgDBO5/kgSSVTA.d) 0,3 - 0,8 0,08 - 0,15Concentração de SSVTA (mg/l) 1500 - 3500 2500 - 4000SS efluente (mg/l) 10 - 30 10 - 30Razão de recirculação (Qr/Q) 0,6 - 1,0 0,8 - 1,2Concentração média de OD no reator (mg/l) 1,5 - 2,0 1,5 - 2,0Tempo de detenção hidráulica (h) 6 - 8 16 - 24Concentração de SSTA (mg/l) 2000 - 4000 3500 - 5000Relação SSV/SS no reator (-) 0,70 - 0,85 0,60 - 0,75Fração biodegradável dos SSVTA (fb) (-) 0,55 - 0,70 0,40 - 0,65DBO5 solúvel efluente (mg/l) 5 - 20 1 - 4DBO5 dos SS efluentes (mgDBO5/mgSS) 0,45 - 0,65 0,20 - 0,50

LODOS ATIVADOS CONVENCIONALLODOS ATIVADOS CONVENCIONALE AERAE AERAÇÇÃO PROLONGADAÃO PROLONGADA

Parâmetros de projeto - Reator biológico

Parâmetro Lodosativados

convencional

Aeraçãoprolongada

Produção de SSV por DBO5 removida (kgSSV/kgDBO5) 0,5 - 1,0 0,5 - 0,7Produção lodo secundário por DBO5 removida (kgSS/kgDBO5) 0,7 - 1,0 0,9 - 1,1Requisitos médios de O2 sem nitrificação (kgO2/kgDBO5) 0,7 - 1,0 -Requisitos médios de O2 com nitrificação (kgO2/kgDBO5) 1,1 - 1,5 1,5 - 1,8Requisitos de nutrientes - Nitrogênio (kgN/100kgDBO5) 4,3 - 5,6 2,6 - 3,2Requisitos de nutrientes - Fósforo (kgP/100kgDBO5) 0,9 - 1,2 0,5 - 0,6N remov. por DBO5 removida (kgN/100kgDBO5) 0,4 - 1,0 0,1 - 0,4P remov. por DBO5 removida (kgP/100kgDBO5) 4 - 5 2,4

SISTEMA UASB SISTEMA UASB -- LODOS ATIVADOSLODOS ATIVADOS

Parâmetros de projeto - Reator biológico

Item Parâmetro Valor Idade do lodo (d) 6 a 10 Relação A/M (kg DBO/kgSSVTA.d) 0,25 a 0,40 Tempo de detenção hidráulica (h) 3 a 5 Concentração de SSVTA (mg/L) 1100 a 1500 Concentração de SSTA (mg/L) 1500 a 2000

Tanque de aeração

Relação SSV/SS no reator (-) 0,75 a 0,77 Requisitos médios de O2 – demanda carbonácea (kgO2/kgDQO aplicada ao LA) 0,35 a 0,50 Requisitos médios de O2 – demanda carbonácea (kgO2/kgDBO aplicada ao LA) 0,80 a 1,10 Requisitos médios de O2 – demanda para nitrificação (kgO2/kgNTK aplicado ao LA) 3,8 a 4,3 Requisitos médios de O2 – demanda para nitrificação (kgO2/kgN disponível) * 4,6 Relação consumo máximo O2 / consumo médio O2 1,2 a 1,5 Eficiência de oxigenação padrão (kgO2/kWh) 1,5 a 2,2

Sistema de aeração

Fator de correção: consumo O2 padrão / consumo O2 campo 1,5 a 1,8

SISTEMA UASB SISTEMA UASB -- LODOS ATIVADOSLODOS ATIVADOS

Parâmetros de projeto

Item Parâmetro ValorProdução de lodo aeróbio exced. (retornado ao UASB) (kgSS/kgDBO removida no LA) 0,78 – 0,90Produção per capita de lodo aeróbio excedente (retornado ao UASB) (gSS/hab.d) 8 – 14Concentração de SS no lodo retornado ao UASB (mg/L) 3000 – 5000Eficiência de remoção de SSV do lodo aeróbio no reator UASB 0,25 – 0,45Produção de lodo anaeróbio (kgSS/kgDBO aplicada ao UASB) 0,28 – 0,36Produção per capita de lodo anaeróbio (gSS/hab.d) 14 – 18Produção de lodo misto total (a ser tratado) (kgSS/kgDBO aplicada ao sistema) 0,40 – 0,60Produção per capita de lodo misto total (a ser tratado) (gSS/hab.d) 20 – 30Produção volumétrica per capita de lodo misto total (a ser tratado) (L/hab.d) 0,5 – 1,0

Produção delodo

Concentração do lodo misto (aeróbio + anaeróbio) retirado do UASB (%) 3,0 – 4,0Produção per capita de SS no lodo a ser disposto (gSS/hab.d) 20 – 30Produção per capita de SS no lodo a ser disposto (gSS/hab.d) 20 – 30Produção volumétrica per capita de lodo a ser disposto (L lodo/hab.d) 0,05 – 0,15Teor de sólidos (centrífuga, filtro prensa de correias) (%) 20 – 30Teor de sólidos (filtro prensa) (%) 25 – 40

Tratamentodo lodo

Teor de sólidos (leito de secagem) (%) 30 – 45

PROJETO DAS UNIDADESPROJETO DAS UNIDADES

Configuração física do reatorMistura completa

Fluxo em pistão,alimentação escalonada

PROJETO DAS UNIDADESPROJETO DAS UNIDADES

Configuração física do reator

Valo de oxidação -Carrossel

PROJETO DAS UNIDADESPROJETO DAS UNIDADES

Configuração física do reatorGeometria:• aeração mecânica: função do processo, mas dependente do arranjo dos aeradores• ar difuso: função do processo

Profundidade útil:• aeração mecânica: 3,5 a 4,5 m• ar difuso: 4,5 a 6,0 m

Borda livre: ~ 0,50 mParedes: taludadas ou não

Concreto:• espessura paredes: 0,20 a 0,30 m• espessura laje de fundo: ~ 0,30 m• custo da concretagem (concreto, forma, ferragem): ~ R$1.100/m3

Entrada: submersa ou sem turbilhonamentoSaída: vertedores (fixos ou ajustáveis)

RECIRCULARECIRCULAÇÇÃO DE LODOÃO DE LODO

Razão de recirculação: R = Qr / Q (usual entre 0,6 a 1,2)

X-XX =

QQ = R

R)1R(.XXr

PRODUPRODUÇÇÃO DE LODOÃO DE LODOLodo a ser tratado

Produção de lodo por DBO removida

Idade do lodo (d)

00,20,40,60,8

11,21,4

0 5 10 15 20 25 30

Produção, em massa(kgSS/kgDBO5 removida)

SS no Decant. Coeficientes Idade do lodo (d) afluente primária Y (g/g) Kd (d-1) 2 6 10 14 18 22 26 30

Não Não 0,5 0,09 0,50 0,42 0,37 0,33 0,31 0,29 0,28 0,28 0,6 0,08 0,60 0,51 0,45 0,41 0,38 0,36 0,34 0,34 0,7 0,07 0,71 0,61 0,55 0,50 0,47 0,44 0,42 0,40

Sim Sim 0,5 0,09 0,83 0,75 0,70 0,67 0,65 0,63 0,63 0,63 0,6 0,08 0,96 0,87 0,81 0,78 0,75 0,73 0,71 0,71 0,7 0,07 1,04 0,95 0,88 0,84 0,80 0,78 0,76 0,74

Sim Não 0,5 0,09 1,08 1,00 0,95 0,92 0,90 0,88 0,88 0,88 0,6 0,08 1,23 1,14 1,09 1,05 1,02 1,00 0,98 0,98 0,7 0,07 1,29 1,20 1,13 1,08 1,06 1,03 1,01 0,99

PRODUPRODUÇÇÃO DE LODOÃO DE LODOLodo a ser tratado

Expressão da concentração de sólidos:

(kg/L) específica Massa x (mg/kg)1x10100 x (mg/L) ãoConcentraç(%) ãoConcentraç 6=

Massa específica do lodo descartado: ~ 1,0 kg/L

10.000(mg/l) ãoConcentraç(%) ãoConcentraç ≈

PRODUPRODUÇÇÃO DE LODOÃO DE LODOLodo a ser tratado

Relação entre vazão, concentração e carga:

(g/kg) 1000)(g/m ãoConcentraç x /d)(m Vazão(kgSS/d) Carga

lodo) lodo/m (kg lodo específica Massa x 100

(%) Sól.secos(kgSS/d) SS Carga/d)(m lodo Vazão

33 =

10 x (%) Sól.secos (kgSS/d) SS Carga/d)(m lodo Vazão 3 =

PRODUPRODUÇÇÃO DE LODOÃO DE LODOLodo a ser tratado

Sistema Características do lodo produzido e descartado dafase líquida (dirigido à etapa de tratamento do lodo)

kgSS /kgDBOaplicada

Teor desólidos secos

(%)

Massa delodo

(gSS/hab.d)(a)

Volume delodo (L/hab.d)

(b)Lodos ativados convencional• Lodo primário 0,70 – 0,90 2–6 35 - 45 0,6 – 2,2• Lodo secundário 0,50 – 0,70 0,6–1 25 - 35 2,5 – 6,0• Total 1,20 - 1,60 1-2 60 - 80 3,1 – 8,2Lodos ativados – aeração prolongada 1,00 – 1,10 0,8–1,2 40 - 45 3,3 – 5,6UASB + pós-tratamento aeróbio (c)• Lodo anaeróbio (UASB) 0,24 – 0,36 3–4 12–18 0,3 – 0,6• Lodo aeróbio (lodos ativados) (d) 0,16 – 0,28 3–4 8-14 0,2– 0,5• Total 0,40 – 0,64 3–4 20-32 0,5 – 1,1

PRODUPRODUÇÇÃO DE LODOÃO DE LODOEstabilização do lodo

Porcentagem de remoção dos sólidosgerados no reator (%)

θc(dias)

SS biodeg

SSV

121620242832

23405365758492100

1829374247505355

PRODUPRODUÇÇÃO DE LODOÃO DE LODOOpções de retirada do lodo biológico excedente

a) Retirada da linha de recirculação:• Maior concentração• Menor vazão

b) Retirada diretamente do reator:• Menor concentração• Maior vazão

PRODUPRODUÇÇÃO DE LODOÃO DE LODOControle dos sólidos do sistema

• Qex controla a massa total de SS no sistema, mantendo-a em um valor especificado• Qr controla o balanço entre a massa de SS no reator e nos decantadores secundários, mantendo-a em uma relação especificada

PRODUPRODUÇÇÃO DE LODOÃO DE LODOControle dos sólidos do sistema

Vazão de recirculação Qr:• Qr constante• Qr proporcional à vazão afluente Q• Qr função de IVL• Qr função do nível da manta de lodo nos decantadores secundários

Vazão de descarte do lodo excedente Qex:• controle de SSTA (SSTA constante);• controle da carga de lodo (relação A/M constante);• controle da idade do lodo (θc constante)

CONSUMO DE OXIGÊNIOCONSUMO DE OXIGÊNIODemandas

• oxidação da matéria orgânica carbonácea• oxidação do carbono orgânico para fornecer energia para a síntese bacteriana• respiração endógena das células bacterianas

• oxidação da amônia (nitrificação)

CONSUMO DE OXIGÊNIOCONSUMO DE OXIGÊNIODemanda carbonácea (oxidação da matéria orgânica)

carga de DBO removida (kg/d) massa de SSV no reator (kg)

RO (kg/d) = a’.Q.(So-S) + b’.Xv.V

Síntese Respiraçãoendógena

a‘ = 1,46 - 1,42.Yb‘ = 1,42.fb.Kd

CONSUMO DE OXIGÊNIOCONSUMO DE OXIGÊNIODemanda carbonácea (oxidação da matéria orgânica)

Consumo de O2 por DBO removida

Idade do lodo (d)

00,20,40,60,8

11,2

0 5 10 15 20 25 30

SS no Decant. Coeficientes Idade do lodo (d) afluente primária Y (g/g) Kd (d-1) 2 6 10 14 18 22 26 30

- - 0,5 0,09 0,84 0,95 1,02 1,07 1,10 1,13 1,14 1,14 - - 0,6 0,08 0,70 0,83 0,91 0,97 1,01 1,05 1,07 1,07 - - 0,7 0,07 0,57 0,70 0,80 0,86 0,91 0,95 0,98 1,01

Requisito de oxigênio (kgO2 / kgDBO removida)

CONSUMO DE OXIGÊNIOCONSUMO DE OXIGÊNIODemanda nitrogenadaFormas do nitrogênio

N total = amônia (NH4+) + nitrogênio orgânico + nitritos (NO2

-) + nitratos (NO3-)

NTK = amônia + nitrogênio orgânico (forma predominante nos esgotos domésticos)

Esgotos brutos

N totalFaixa (mg/l)

35 – 60Típico (mg/l)

N orgânico 15 – 25 20Amônia 20 – 35 25Nitrito 0 0Nitrato 0 – 2 0

CONSUMO DE OXIGÊNIOCONSUMO DE OXIGÊNIODemanda nitrogenada (oxidação da amônia)

Reação global da nitrificação:

NH4+-N + 2O2 NO3--N + 2H+ + H2O + Energia

Estequiometricamente:

RO (kg/d) = 4,57 x (Q.NTK/103)

Em termos práticos (devido à incorporação de amônia pela biomassa):

RO (kg/d) = (3,8 a 4,3) x Q.NTK/103

CONSUMO GLOBAL DE OXIGÊNIOCONSUMO GLOBAL DE OXIGÊNIOOxidação da DBO e da amônia

Valores para vazão média:

Item LA convencional Aeração prolongada

UASB - LA

Oxidação DBO (kgO2/kgDBO aplicada)

0,7 – 1,0 1,1 – 1,2 0,9 – 1,2

Oxidação amônia (kgO2/kgNTK aplicado)

3,8 – 4,3 3,8 – 4,3 3,8 – 4,3

Para vazão máxima: multiplicar por 1,2 a 1,8

SISTEMA DE AERASISTEMA DE AERAÇÇÃOÃOFundamentos da transferência de gases

Cinética de primeira ordem:

dCdt

K a C CL s= −. ( )

dC/dt = taxa de mudança da concentração de oxigênio (g/m3.s)C = concentração em um tempo t qualquer (g/m3)Cs = concentração de saturação (g/m3)KLa = coeficiente global de transferência de oxigênio (s-1)

C C C C es s oK a t tL o= − − − −( ). .( )

SISTEMA DE AERASISTEMA DE AERAÇÇÃOÃOFundamentos da transferência de gases

Água limpa Líquido com consumo de OD (r)

C C rK as

L= −C C r

K asL

= −Estado estacionário:Estado estacionário:

R = taxa de consumo de O2 (g/m3.d)

SISTEMA DE AERASISTEMA DE AERAÇÇÃOÃOFundamentos da transferência de gases

Concentração de saturação Cs

Temperatura do Altitude (m) líquido (oC) 0 500 1000 1500

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

11,3 11,1 10,8 10,6 10,4 10,2 10,0 9,7 9,5 9,4 9,2 9,0 8,8 8,7 8,5 8,4 8,2 8,1 7,9 7,8 7,6

10,7 10,5 10,2 10,0 9,8 9,7 9,5 9,2 9,0 8,9 8,7 8,5 8,3 8,2 8,1 8,0 7,8 7,7 7,5 7,4 7,2

10,1 9,9 9,7 9,5 9,3 9,1 8,9 8,7 8,5 8,4 8,2 8,0 7,9 7,8 7,6 7,5 7,3 7,2 7,1 7,0 6,8

9,5 9,3 9,1 8,9 8,7 8,6 8,4 8,2 8,0 7,9 7,7 7,6 7,4 7,3 7,2 7,1 6,9 6,8 6,6 6,6 6,4

SISTEMA DE AERASISTEMA DE AERAÇÇÃOÃOPrincipais tipos

Aeração mecânicaClassificação com relação ao eixo de rotação:

• aeradores de eixo vertical• baixa rotação, fluxo radial• alta rotação, fluxo axial

• aeradores de eixo horizontalClassificação com relação à fixação:

• aeradores fixos• aeradores flutuantes

Ar difuso• difusor poroso (bolhas finas e médias): prato, disco, domo e tubo• difusor não poroso (bolhas grossas): tubos perfurados ou com ranhuras• outros sistemas: aeração por jatos, aeração por aspiração, tubo em U

SISTEMA DE AERASISTEMA DE AERAÇÇÃOÃOAeração mecânica

FlutuanteAlta rotaçãoFluxo axial

FixoBaixa rotaçãoFluxo radial

SISTEMA DE AERASISTEMA DE AERAÇÇÃOÃOAr difuso

• bolha fina: diâmetro inferior a 3 mm• bolha média: diâmetro entre 3 e 6 mm• bolha grossa: diâmetro superior a 6 mm

SISTEMA DE AERASISTEMA DE AERAÇÇÃOÃOAr difuso

TAXA DE TRANSFERÊNCIA DE OXIGÊNIOTAXA DE TRANSFERÊNCIA DE OXIGÊNIO

TTO padrão e TTO campoTTO padrão e TTO campo

Taxa de transferência de oxigênio (capacidade de oxigenação) nas condições padrão:

água limpatemperatura do líquido = 20oCaltitude = 0 m (nível do mar)sistema de aeração instalado num tanque de teste

Taxa de transferência de oxigênio (capacidade de oxigenação) nas condições de operação (campo):

esgototemperatura real do líquidoaltitude real da estaçãosistema de aeração instalado no reator real

TAXA DE TRANSFERÊNCIA DE OXIGÊNIOTAXA DE TRANSFERÊNCIA DE OXIGÊNIO

TTO padrão e TTO campoTTO padrão e TTO campo

TTOTTO

f C C

C C

padrãocampo

H s L

− −βα θ

. .

( ). .

2020

TTOpadrão = Taxa de Transferência de Oxigênio Padrão (kgO2/h)TTOcampo = Taxa de Transferência de Oxigênio no campo, nas condições de operação (kgO2/h)Cs = concentração de saturação de oxigênio na água limpa, na temperatura de operação no campo (g/m3)CL = concentração média de oxigênio mantida no reator (g/m3)Cs (20oC) = concentração de saturação de oxigênio da água limpa, nas condições padrão (g/m3)fH = fator de correção de Cs para a altitude (= 1 – altitude / 9450)β = Cs (esgoto) / Cs (água limpa)α = KLa (esgoto) / KLA (água limpa)θ = coeficiente de temperaturaT = temperatura do líquido (oC)

EFICIÊNCIA DE OXIGENAEFICIÊNCIA DE OXIGENAÇÇÃOÃO

EOTTO

Ppadrão= EO = eficiência de oxigenação (kgO2/kWh)

P = potência consumida (kW)

DENSIDADE DE POTÊNCIADENSIDADE DE POTÊNCIA

DP PV

= DP = densidade de potência (W/m3)P = potência introduzida (W)V = volume do reator (m3)

REQUISITOS ENERGREQUISITOS ENERGÉÉTICOSTICOS

AeraAeraçção mecânicaão mecânica

Eficiência de oxigenação padrão:• aeradores de baixa rotação: EOpadrão = 1,4 a 2,0 kgO2/kWh• aeradores de alta rotação: EOpadrão = 1,2 a 1,8 kgO2/kWh

Eficiência de oxigenação no campo:

EOcampo = 0,55 a 0,65 da EOpadrão

Potência requerida:

)kWh/kgO((h/d).EO 24/d)(kgO O de Requisitos=(kW) Potência

2campo

22kW / 0,75 = CV

SISTEMAS DE AERASISTEMAS DE AERAÇÇÃOÃO

Aeradores mecânicos

Características básicas(alta rotação)

Faixa de potênciados aeradores (CV)

Profundidadenormal de operação

Diâmetro de influência (m)

(m) Oxigenação Mistura5 - 10 2,0 - 3,6 45 - 50 14 - 1615 - 25 3,0 - 4,3 60 - 80 19 - 2430 - 50 3,8 - 5,2 85 - 100 27 - 32

Notas:• Potências usuais dos aeradores: 1; 2; 3; 5; 7,5; 10; 15; 20; 25; 30; 40 e 50 CV.• Há aeradores de alta rotação com maiores potências, mas eles tendem, no conjunto, a s

eficientes.• A tabela apresenta diâmetros de influência (e não raios)

Pl ti i it d f d d l b i d d

SISTEMA DE AERASISTEMA DE AERAÇÇÃOÃOAr difuso

Tipo de aeração Eficiência de transferência de oxigênio padrão

média (%)

Eficiência de oxigenação padrão

(kgO2/kWh)

Bolhas finas 10 - 30 1,2 - 2,0Bolhas médias 6 - 15 1,0 - 1,6Bolhas grossas 4 - 8 0,6 - 1,2Aeradores por aspiração - 1,2 - 1,5

Eficiência de oxigenação no campo:

EOcampo = 0,55 a 0,65 da EOpadrãokW / 0,75 = CV

)kWh/kgO((h/d).EO 24/d)(kgO O de Requisitos=(kW) Potência

2campo

22Potência requerida:

SISTEMA DE AERASISTEMA DE AERAÇÇÃOÃOComparação de custos

Aeração mecânica x Ar difusoCustos de implantação:

Sistema R$/CV instalado

R$/kW instalado

Aerador mecânico flutuante (alta rotação) 550 a 900 750 a 1200

Aerador mecânico fixo (baixa rotação) 750 a 1300 1000 a 1700

Ar difuso (bolhas finas) - sopradores, tubos, difusores)

1500 a 2100 2000 a 2800

Custos operacionais (energia elétrica):

• Consumo energético (tarifa industrial): R$0,12/kWh• Demanda (função da potência instalada): acrescer ~ 15%

(fevereiro/2004; R$2,90/US$)

SISTEMA DE AERASISTEMA DE AERAÇÇÃOÃOComparação de custos: Ar difuso x Oxigênio puro

População: 700.000 habFevereiro/2001; R$2,00/US$)

CUSTOS PER CAPITA DE IMPLANTAÇÃO E MANUTENÇÃOAR DIFUSO X OXIGÊNIO PURO

Cus

tos

per c

apita

Ar difuso 7,9 1,2O2 líquido 8,7 10,7O2 fábrica 25,8 2,0

Custos de implantação (R$/hab)

Custos de operação (R$/hab.ano)

CUSTOS EM VALOR PRESENTEAR DIFUSO X OXIGÊNIO PURO

10.000.000

20.000.000

30.000.000

40.000.000

50.000.000

60.000.000

Val

or p

rese

nte

(R$)

Operação 4.818.579,58 42.144.537,15 7.972.877,16Implantação 5.535.000,00 6.080.000,00 18.080.000,00

AR DIFUSO O2 LÍQUIDO O2 FÁBRICA

SISTEMA DE AERASISTEMA DE AERAÇÇÃOÃOControle do fornecimento de oxigênio (ar)

Aeração mecânica• liga-desliga de aeradores• variação da velocidade de rotação dos aeradores (duas velocidades ou velocidades variáveis)• variação do nível das pás dos aeradores (variação da submergência dos aeradores através da atuação no seu eixo)• variação do nível do líquido (variação da submergência dos aeradores através do ajuste do vertedor de saída)

Aeração por ar difuso• variação da velocidade dos sopradores• variação das aletas de entrada• ajuste das válvulas de sucção de todos os sopradores ligados, de forma a manter uma pressão constante na tubulação de alimentação de ar

SEDIMENTASEDIMENTAÇÇÃOÃODecantador retangular

DECANTADOR RETANGULAR DE FLUXO HORIZONTAL

corte longitudinal

planta

entrada

saídade lodo

poçode lodo

raspadorde lodo

pontemóvel

vertedorde saída

saída

lodo defundo

defletordefletor

raspadorde lodo

defletordefletor

SEDIMENTASEDIMENTAÇÇÃOÃODecantador circular

DECANTADOR CIRCULAR

corte transversal

entrada saídade lodo

raspadorde lodo

ponte rotatória

aneldefletor

vertedorde saída

saídasaída

camada de lodo

defletordefletor

planta

saída

lodo deretorno

entradacanal decoleta doefluente

ponte rotatória aneldefletor

entrada

defletor

SEDIMENTASEDIMENTAÇÇÃOÃODecantador tipo Dortmund

DECANTADOR TIPO DORTMUND COM TRÊS CÂMARAS

ENTRADA

DEFLETOR DEFLETOR

VERTEDOR SAÍDA

POÇODE LODO

CORTE LONGITUDINAL

TUBULAÇÃO DERETIRADA DO LODO

TUBULAÇÃO DESAÍDA DO LODO

TEORIA DA SEDIMENTATEORIA DA SEDIMENTAÇÇÃOÃOTipos de sedimentação

Remoção da areia

Tipo Esquema

Discreta

Floculenta

Decantação primária

TEORIA DA SEDIMENTATEORIA DA SEDIMENTAÇÇÃOÃOTipos de sedimentação

Decantação secundária

Tipo Esquema

Zonal

Compressão

Adensamento por gravidade

TEORIA DA SEDIMENTATEORIA DA SEDIMENTAÇÇÃOÃOSedimentação discreta

Lei de Stokes:

dss l

−118

2. . .υ

ρ ρρ

TEORIA DA SEDIMENTATEORIA DA SEDIMENTAÇÇÃOÃOSedimentação discreta

Tanque de sedimentação horizontal ideal

TEORIA DA SEDIMENTATEORIA DA SEDIMENTAÇÇÃOÃOSedimentação discreta

Tanque de sedimentação horizontal ideal

t Hvs

t VQ

H AQ

= =.

v QAs =

TEORIA DA SEDIMENTATEORIA DA SEDIMENTAÇÇÃOÃOSedimentação floculenta

Coluna Tanque de sedimentação horizontal

TEORIA DA SEDIMENTATEORIA DA SEDIMENTAÇÇÃOÃOSedimentação zonal

PROJETO DAS UNIDADESPROJETO DAS UNIDADESSedimentação zonal - Decantador secundário

Taxas de aplicação

Taxa de aplicação hidráulica (TAH)

.h)/m(m AQTAH 23=

Taxa de aplicação de sólidos (TAS)

.h)(kgSS/m A

).XQ(QTAS 2r+=

PROJETO DAS UNIDADESPROJETO DAS UNIDADESDecantador secundário

Sistema Taxa de aplicação hidráulica (m3/m2.h)

Taxa de aplicação de sólidos (kg/m2.h)

Q média Q máxima

Lodos ativados convencional 0,67 - 1,33 1,70 - 2,00 4,0 - 6,0 10,0 Aeração prolongada 0,33 - 0,67 1,00 - 1,33 1,0 - 5,0 7,0

Fonte: Metcalf & Eddy (1991)

Cálculo da área requerida com base em TAH: •Para Qméd: A = Q/(TAH para Qméd)•Para Qmáx: A = Qmáx/(TAH para Qmáx)

Cálculo da área requerida com base em TAS: •Para Qméd: A = Q/(TAS para Qméd)•Para Qmáx: A = Qmáx/(TAS para Qmáx)

Adotar o maior valor de A

DECANTADOR SECUNDDECANTADOR SECUNDÁÁRIORIOSedimentabilidade do lodo

Floco ideal Floco pulverizado Lodo intumescido

DECANTADOR SECUNDDECANTADOR SECUNDÁÁRIORIOSedimentabilidade do lodo

Determinação da manta de lodo

Escuma

DECANTADOR SECUNDDECANTADOR SECUNDÁÁRIORIOSedimentabilidade do lodo

Teste de IVL

Sedimenta-bilidade

Faixa de valores do Índice Volumétrico de Lodo (ml/g)

IVL IVLD IVLA IVLA3,5

Ótima 0 - 50 0 - 45 0 - 50 0 - 40

Boa 50 - 100 45 - 95 50 - 80 40 - 80

Média 100 - 200 95 - 165 80 - 140 80 - 100

Ruim 200 - 300 165 - 215 140 - 200 100 - 120

Péssima > 300 > 215 > 200 > 120

IVLH xH SS

= 306

10.

DECANTADOR SECUNDDECANTADOR SECUNDÁÁRIORIOSedimentabilidade do lodo

Teste de IVL

IVLH xH SS

= 306

10.

IVL máximo atingível em função da concentração de sólidos em suspensão

0100200

300400500600700

800900

1000

0 2 4 6 8 10 12

Concentração de SS(kg/m3)

PROJETO DAS UNIDADESPROJETO DAS UNIDADESDecantador secundário

VALORES DE Q/A PARA SATISFAZER SIMULTANEAMENTECLARIFICAÇÃO E ADENSAMENTO

SSTA (kg/m3)

Q/A

(m/h

)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0

Adensamentocontrola

Clarificaçãocontrola

Adensamentocontrola

SEDIMENT. RUIM

SEDIMENT. MÉDIA

Em cada faixa:- curva superior: R=1.0- curva central: R=0.8- curva inferior: R=0.6

PROJETO DAS UNIDADESPROJETO DAS UNIDADESDecantador secundário

Diâmetro do tanque (m) Profundidade lateral (m) Mínimo Recomendado

< 12 12 - 20 20 - 30 30 - 40

> 40

3,0 3,3 3,6 3,9 4,2

3,3 3,6 3,9 4,2 4,5

Declividade de fundo:~ 1/12 (v/h) com raspadores~ plano com remoção por sucção

Custos dos equipamentos:• raspadores (R$/m): 6.000 a 8.000• sucção: pode ser 50% mais caro

PROJETO DAS UNIDADESPROJETO DAS UNIDADESDecantador secundário

Decantador Condição Taxa de vertedor (m3/m.h) Vazão média Vazão máxima

Pequeno - 5 10 Grande Fora da zona de virada das correntes

Dentro da zona de virada das correntes- -

15 10

SEDIMENTASEDIMENTAÇÇÃO DO LODOÃO DO LODOSeletores e melhoria da sedimentabilidade do lodo

SELETOR

SELETORES

PROJETO DAS UNIDADESPROJETO DAS UNIDADESLayout da fase líquida

REMOREMOÇÇÃO BIOLÃO BIOLÓÓGICA DE NITROGÊNIOGICA DE NITROGÊNIONitrificação e desnitrificação

NitrificaçãoNH4

+-N + 2O2 ------> NO3--N + 2H+ + H2O

• Consumo de oxigênio (4,57 mgO2 / mg amônia oxidada)• Consumo de alcalinidade (7,1 mg alcalinidade / mg amônia oxidada)

Desnitrificação2NO3

--N + 2H+ -----> N2 + 2,5O2 + H2O

• Economia de oxigênio (2,86 mgO2 / mg nitrato reduzido)• Economia de alcalinidade (3,5 mg alcalinidade / mg nitrato reduzido)• Liberação de N2 gasoso (problemas em decantadores secundáriosquando não controlada)

REMOREMOÇÇÃO BIOLÃO BIOLÓÓGICA DE NITROGÊNIOGICA DE NITROGÊNIONitrogênio em um sistema com nitrificação

REMOREMOÇÇÃO BIOLÃO BIOLÓÓGICA DE NITROGÊNIOGICA DE NITROGÊNIONitrogênio em um sistema com nitrif. e desnitrif.

NITRIFICANITRIFICAÇÇÃOÃOFatores ambientais de influência

• temperatura• pH• oxigênio dissolvido• substâncias tóxicas ou inibidoras

Idade do lodo mínima para nitrificação

Temperatura do líquido no reator (oC)

θc para nitrificação completa (dias)

5 1210 9,515 6,520 3,5

REMOREMOÇÇÃO BIOLÃO BIOLÓÓGICA DE NITROGÊNIOGICA DE NITROGÊNIOPrincipais fluxogramas

REMOREMOÇÇÃO BIOLÃO BIOLÓÓGICA DE NITROGÊNIOGICA DE NITROGÊNIOTaxas de remoção de nitrato

Tipo Posição da zona anóxica Taxa de desnitrificação específica

(mg NO3--N /mg SSV.d)

Esgoto bruto Zona anóxica a montante da zona aerada 0,03 - 0,11

Metabolismo endógeno Zona anóxica a jusante da zona aerada 0,015 - 0,045

Sistemas com pré-desnitrificação(zona anóxica a montante)

Eficiência de remoção de nitratos máxima teórica

0,0000,1000,2000,3000,4000,5000,6000,7000,8000,900

0 1 2 3 4 5 6

Razão de recirc. total (Rlodo + Rint)

Efic

iênc

1int

intrec NO3 ++

lodo

RRRRF

REMOREMOÇÇÃO BIOLÃO BIOLÓÓGICA DE NITROGÊNIOGICA DE NITROGÊNIODesempenho dos processos

Processo Amônia Nitrogênio total< 5 mg/l (a) 8 - 12 mg/l 6 - 8 mg/l 3 - 6 mg/l

Reator com zona aeróbia apenas X - - -

Reator com pré-desnitrificação X X X (b) -

Reator com pós-desnitrificação X X - -

Bardenpho de quatro estágios X X X X

Valo de oxidação X X X (c) -

Batelada X X - -

(a): a nitrificação ocorrerá consistentemente desde que θc aeróbio seja superior a aproximadamente 5 d(b): com elevadas razões de recirculação interna (Rint entre 200 e 400%)(c): com eficiente controle automático do oxigênio dissolvido

REMOREMOÇÇÃO BIOLÃO BIOLÓÓGICA DE N e PGICA DE N e PPrincipais fluxogramas

REMOREMOÇÇÃO BIOLÃO BIOLÓÓGICA DE N e PGICA DE N e PDesempenho dos processos

Processo Efluente: 0,5 mgP/l Efluente: 1,0 mgP/l Efluente: 2,0 mgP/l

Biol Biol + C Biol + F Biol+ C + F

Biol

Biol + C

Biol + F Biol+ C + F

Biol Biol+ C

Biol + F Biol + C + F

A2O / Phoredox 3 estág. N N N S V S* V S S S S S

Bardenpho 5 estág. / Phoredox N N N S V S* V S S S S S

UCT / VIP / UCT modif. N N N S V S* V S S S S S

Batelada N N N S V S* V S S S S S

Biol = tratamento biológico apenas Biol + C = trat. biol. + coagulanteBiol + F = trat. biol. + filtração Biol + C + F: = trat. biol. + coagulante + filtraçãoN = não atende o padrão de P V = atende o padrão de P de forma variável ou marginalS = atende o padrão de P S* = atende o padrão de P com clarificação eficiente

REATORES SEQUENCIAIS POR BATELADAREATORES SEQUENCIAIS POR BATELADAPrincípio de funcionamento

PROGRAMAPROGRAMAÇÇÃO DE MONITORAMENTOÃO DE MONITORAMENTOLocal Parâmetro Amostra

Uso Freqüência Tipo Esgoto bruto DBO AD semanal composta

DQO AD semanal composta SS AD semanal composta SSV AD semanal composta NTK AD semanal composta pH CP diária simples Alcalinidade CP semanal simples Coliformes fecais AD semanal simples

Efluente primário DBO AD semanal composta DQO AD semanal composta SS AD semanal composta

Reator Temperatura CP diária simples OD CP diária ou contínua simples ou sensor SS CP diária ou contínua simples ou sensor SSV CP semanal simples NO3

- CP semanal simples IVL CP diária simples

Lodo de retorno SS CP diária composta Efluente final DBO AD semanal composta

DQO AD semanal composta SS AD semanal composta SSV AD semanal composta NTK AD semanal composta NH3 AD semanal composta NO2

- AD semanal composta NO3

- AD semanal composta pH DP diária simples Coliformes fecais AD semanal simples

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