LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO - deha.ufc.br · L B d , Yanez 1 d ... Calcular a concentração de DBO solúvel efluente (()S) segundo o modelo de mistura completa, assumindo-se:

LAGOAS DEESTABILIZAÇÃO

PROJETO DE ETES E TRATAMENTOBIOLÓGICO

Processos Biológicos de Tratamento de EsgotosTratamento de Esgotos

L d L d ReatoresLagoas de Estabilização e variantes

Disposição no solo

Reatores anaeróbios

Lodos ativados e variantes

Reatores aeróbios

com biofilmesbiofilmes

TIPOS DE LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO

Sem aeração artificial Lagoas Facultativas (primários ou secundárias) Lagoas Anaeróbias Lagoas de Maturação Lagoas de Polimento Lagoas de Alta Taxa

Com aeração artificialCom aeração artificial Lagoas aeradas facultativas Lagoas aeradas de mistura completa Lagoas aeradas de mistura completa

TIPOS DE LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO

Lagoas de EstabilizaçãoLagoa Facultativa

A DBO solúvel e finamente particulada éestabilizada aerobiamente por bactérias dispersasFacultativa estabilizada aerobiamente por bactérias dispersasno meio líquido, ao passo que a DBO suspensatende a sedimentar, sendo estabilizada

bi t l i i f danaerobiamente pelos microrganismos no fundoda lagoa. O oxigênio requerido pelas bactériasaeróbias é fornecido pelas algas, através dafotossíntese.

Lagoa anaeróbia

Lagoa anaeróbia Lagoa facultativa. A DBO éem torno de 50% estabilizada na lagoa anaeróbiaanaeróbia

Lagoa facultativa

em torno de 50% estabilizada na lagoa anaeróbia(mais profunda e com menor volume), enquanto aDBO remanescente é removida na lagoafacultativa O sistema ocupa uma área inferior aofacultativa. O sistema ocupa uma área inferior aode uma lagoa facultativa única.

LAGOAS CONVENCIONAIS

LAGOAS CONVENCIONAIS

TIPOS DE LAGOAS

Lagoas de EstabilizaçãoLagoa aerada

Os mecanismos de remoção de DBO são similares aos de uma lagoafacultativa. No entanto, o oxigênio é fornecido por aeradoresaerada

Facultativafacultativa. No entanto, o oxigênio é fornecido por aeradoresmecânicos, ao invés de através da fotossíntese. Como a lagoa étambém facultativa, uma grande parte dos sólidos do esgoto e dabiomassa sedimenta, sendo decomposta anaerobiamente no fundo.

Lagoa aerada de

A energia introduzida por unidade de volume da lagoa é elevada, oque faz com que os sólidos (principalmente biomassa) permaneçamdi i lí id i t l t A d tmistura

completa Lagoa de d t ã

dispersos no meio líquido, ou em mistura completa. A decorrentemaior concentração de bactérias no meio líquido aumenta aeficiência do sistema na remoção de DBO, o que permite que a lagoatenha um volume inferior ao de uma lagoa aerada facultativa Nodecantação tenha um volume inferior ao de uma lagoa aerada facultativa. Noentanto, o efluente contém elevados teores de sólidos (bactérias),que necessitam ser removidos antes do lançamento no corporeceptor. A lagoa de decantação a jusante proporciona condiçõesp g ç j p p çpara esta remoção. O lodo da lagoa de decantação deve serremovido em períodos de poucos anos.

LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO AERADAS



Floco biológico em suspensão na fase líquida

Floco biológico em suspensão na fase líquida

Floco biológico sedimentado no fundo da lagoa

Lagoa FacultativaVantagens Desvantagens

Satisfatória E% DBO Elevados requisitos de área

R á l E% tó Difi ld d d ti f d õ dRazoável E% patógenos Dificuldade de satisfazer padrões de lançamentos restritos

Construção, operação e A simplicidade operacional pode trazer o manutenção simples descaso na manutenção (crescimento

de vegetação)Reduzidos custos de implantação e Possível necessidade de remoção deReduzidos custos de implantação e operação

Possível necessidade de remoção de algas do efluente para descarte

Ausência de equipamentos mecânicos

Performance variável com as condições climáticasmecânicos climáticas

Requisitos energéticos praticamente nulos

Possibilidade de crescimento de insetos

Satisfatória resistência a variaçõesde carga

R ã d l d á iRemoção de lodo necessária apenas após períodos superiores a 20 anos

Lagoa Anaeróbia seguida de FacultativaVantagens Desvantagens

Idem as lagoas facultativas Idem as lagoas facultativas

R i it d á i f i d P ibilid d d dRequisitos de área inferiores aos das lagoas facultativas únicas

Possibilidade de maus odores na lagoa anaeróbia

Necessidade de um afastamento razoável às residências circunvizinhas

Necessidade de remoção contínua ou periódica (intervalo de alguns anos) doperiódica (intervalo de alguns anos) do lodo da lagoa anaeróbia

Lagoa de maturaçãoVantagens Desvantagens

Idem as lagoas facultativas Idem as lagoas facultativas

El d fi iê i ã d R i it d á b t t l dElevada eficiência na remoção de patógenos

Requisitos de áreas bastante elevados

Razoável eficiência na remoção de nutrientes

Lagoa Aerada FacultativaVantagens Desvantagens

Satisfatória E% DBO Introdução de equipamentosConstrução, operação e manutenção simples

Ligeiro aumento no nível de sofisticaçãomanutenção simples

Requisitos de área inferiores aos sistemas de lagoas

Requisitos de área ainda elevados

facultativas ou anaeróbia-facultativaMaior independência das Requisitos de energia relativamente elevadospcondições climáticas que as lagoas facultativas ou anaeróbia-facultativa

q g

Satisfatória resistência a variações de cargas

Baixa eficiência na remoção de coliformes

R d id ibilid d d N id d d ã tíReduzidas possibilidades de maus odores

Necessidade de remoção contínua ou periódica (intervalo de alguns anos) do lodo

Lagoa Aerada de Mistura Completa seguida de Lagoa de DecantaçãoVantagens Desvantagens

Idem as lagoas aeradas facultativas Idem as lagoas aeradas facultativas (exceção: requisitos de área)

Menores requisitos de área de todos os sistemas de lagoas

Preenchimento rápido da lagoa de decantação com o lodo (2 a 5 anos)

Necessidade de remoção contínua ou periódica (2 a 5 anos) do lodo

PRINCIPAIS PARÂMETROS DEPROJETO

Parâmetro de projeto

LA LF LAF LAM LD LMprojetoTempo de detenção (dias)

3-6 15-45 5-10 2-4 ~2 A

Taxa de aplicação superficial (kgDBO5/ha.dia)

- 100-350 - - - -

Taxa de aplicação volumétrica (kgDBO5/m3.dia)

0,1-0,35 - - - - -

Profundidade (m) 3,0-5,0 1,5-2,0 2,5-4,0 2,5-4,0 3,0-4,0 0,8-1,2

Relação L/B 1-3 2-4 2-4 1-2 - B(comp./larg) usual

PRINCIPAIS PARÂMETROS DE

It l It ífi LF LA LF LAF LM LD

PROJETOItem geral Item específico LF LA-LF LAF LM-LD

Eficiência DBO (%) 75-85 75-85 75-85 75-85DQO (%) 65-80 65-80 65-80 65-80SS (%) 70-80 70-80 70-80 80-87Amônia (%) < 50 < 50 < 30 < 30Amônia (%) < 50 < 50 < 30 < 30Nitrogênio (%) < 60 < 60 < 30 < 30Fósforo (%) < 35 < 35 < 35 < 35( )Coliformes (%) 90-99 90-99 90-99 90-99

Requisitos Área (m2/hab) 2,0-4,0 1,5-3,0 0,25-0,5 0,2-0,4Potência (W/hab) 0 0 1,2-2,0 1,8-2,5

Custos Implantação (R$/hab)

40-80 30-75 50-90 50-90(R$/hab)Operação(R$/hab.dia)

2,0-4,0 2,0-4,0 5,0-9,0 5,0-9,0

LAGOAS FACULTATIVAS

TIPOS DE LAGOAS FACULTATIVAS

Lagoa Primária primeira lagoa dasérie recebe esgoto brutog

L S dá i b fl tLagoa Secundária recebe efluentede uma lagoa a montante usualmente anaeróbia

Lagoas FacultativasFacultativas

PROCESSOFotossíntese: Fotossíntese: Consumo de CO2 Produção de O2 CO2 + H2O + Energia MO + O2 O íon bicarbonato (HCO3

-) do esgoto OH- elevação do pH

Obs: algas também consomem O2 mas a produção é cerca de 15 vezes superior ao consumo

Respiração Consumo de O2 Produção de CO2Produção de CO2 MO + O2 CO2 + H2O + Energia O íon bicarbonato (HCO3

-) do esgoto H+ diminuição do pHdo pH

PROCESSO

Processo Impacto no Balanço de OD

Respiração aeróbia Decréscimo

Digestão anaeróbia Nenhum

Fotossíntese AcréscimoFotossíntese Acréscimo

Nitrificação Decréscimoç

Reaeraçãot fé i

Acréscimoatmosférica

PROCESSO

Características do efluente: A concentração de algas vai depender da carga

orgânica e temperatura, mas usualmente estána faixa de 500 a 2000 g de clorofila a por litro

PROCESSO

Características do efluente: As algas que tendem a dominar em lagoas

facultativas pertencem ao gênero móvel (taiscomo Chlamydomonas, Pytobotrys e Euglena) jáque podem otimizar a sua posição na vertical emque podem otimizar a sua posição na vertical emrelação a intensidade de luz incidente quandocomparada a forma não móvel (Chlorella)p ( )

Podem se apresentar ocasionalmente vermelhoou rosa (especialmente quandosobrecarregadas) devido a presença dasbactérias fotossintéticas oxidantes de sulfeto

PROCESSO

INFLUÊNCIA DAS CONDIÇÕESAMBIENTAIS

fl êfl êFatorFator InfluênciaInfluênciaRadiação Radiação solarsolar

Velocidade da fotossínteseVelocidade da fotossíntesesolarsolarTemperaturaTemperatura Velocidade da fotossínteseVelocidade da fotossíntese

Taxa de decomposição bacterianaTaxa de decomposição bacterianaTaxa de decomposição bacterianaTaxa de decomposição bacterianaSolubilidade e transferência de gasesSolubilidade e transferência de gasesCondições de misturaCondições de misturaCondições de misturaCondições de mistura

VentoVento Condições de misturaCondições de misturaReaeraçãoReaeração atmosférica (pouca importânciaatmosférica (pouca importânciaReaeraçãoReaeração atmosférica (pouca importância atmosférica (pouca importância no balanço de OD)no balanço de OD)

INFLUÊNCIA DAS CONDIÇÕESAMBIENTAIS

Mi t d id t dif i l d Mistura ocorre devido ao vento e diferencial detemperatura

Importância da mistura: Minimização da ocorrência de curtos-circuitos hidráulicos Minimização da ocorrência de zonas estagnadas Minimização da ocorrência de zonas estagnadas Boa distribuição vertical da DBO, alga e oxigênio Transporte para a zona fótica superficial das algas não

motoras que tendem a sedimentar Transporte para as camadas mais profundas do O2

produzido pela fotossíntese na zona fótica

Para maximizar a influência do vento, a lagoa nãodeverá ser cercada por obstáculos naturais edeverá ser cercada por obstáculos naturais eartificiais

ARRANJOS DE LAGOAS DEESTABILIZAÇÃO

Células em série: um sistema de lagoas emsérie com um determinado TDH total maior eficiência do que uma única lagoacom o mesmo TDH total

Células em paralelo: um sistema de lagoasp gem paralelo possui a mesma eficiência queuma única lagoa. No entanto, o sistemag ,possui maior flexibilidade operacional

ESTIMATIVA DA CONCENTRAÇÃOEFLUENTE DE DBO Influência do regime hidráulico: a remoção

de DBO reação de 1ª ordem taxa dereação é diretamente proporcional àconcentração do substrato quanto maiorC inicial maior a E%

PRINCIPAIS REGIMES HIDRÁULICOS

FLUXO EM PISTÃO

MISTURA COMPLETA

FLUXO DISPERSO



ESTIMATIVA DA DBO EFLUENTE

kteSS 0

FLUXO EM PISTÃO

kS

S 1

0

kt1)2/1(4 d

MISTURA COMPLETA

)2/(2)2/(2

)2/1(

0 )1()1(4

dada

d

eaeaaeSS

ktda 41FLUXO DISPERSO

ESTIMATIVA DA DBO EFLUENTEO dOnde:

S0 = concentração de DBO total afluente (mg/L)S0 = concentração de DBO total afluente (mg/L)S = concentração de DBO solúvel efluente (mg/L)K = coeficiente de remoção de DBO (d-1)K coeficiente de remoção de DBO (d )t = tempo de detenção total (d)d = número de dispersão (adimensional)L = comprimento da lagoa (m)B = largura da lagoa (m)


Mistura completa: Lagoas primárias: K = 0,30 a 0,40 d-1Lagoas primárias: K 0,30 a 0,40 d Lagoas secundárias: K = 0,25 a 0,32 d-1

Correção para a temperatura:ç p p

K = K θ(T-20)KT= K20. θ(T 20)

Coeficiente de temperatura: θ=1,05

ESTIMATIVA DA DBO EFLUENTEK20 K20 Fluxo disperso:

LsK20 K20

Arceivala Vidal120 0,128 0,1160 0, 8 0, 6140 0,137 0,120160 0,145 0,124180 0 1 2 0 128

K = 0,132.log(Ls)-0,146A i l (1981) 180 0,152 0,128

200 0,158 0,132220 0 163 0 136

Arceivala (1981)

220 0,163 0,136240 0,168 0,140260 0,173 0,144

K = 0,091+2,05x10-4 x LsVidal (1983)

280 0,177 0,148300 0,181 0,153320 0 185 0 157320 0,185 0,157340 0,188 0,161360 0,191 0,165

ESTIMATIVA DA DBO EFLUENTE –FLUXO DISPERSO

Número de dispersão:

2)/(0141)/(25402610)/(

BLBLBLd Yanez2)/(014,1)/(254,0261,0 BLBL Yanez

1d )/( BL

d Von Sperling


d d Número de dispersão: L/B Yanez Von Sperling

1 0,993 1,0001,2 0,798 0,8331,4 0,672 0,7141,6 0,584 0,6251,8 0,517 0,5561,8 0,517 0,5562 0,465 0,500

2,2 0,423 0,4552 4 0 388 0 4172,4 0,388 0,4172,6 0,358 0,3852,8 0,333 0,3573 0 312 0 3333 0,312 0,333

3,2 0,293 0,3133,4 0,276 0,2943,6 0,261 0,2783,8 0,248 0,2634 0,236 0,250


EXERCÍCIO

Calcular a concentração de DBOsolúvel efluente (S) segundo o modelo( ) gde mistura completa, assumindo-se: DBO afluente = 350mg/L DBO afluente = 350mg/L TDH = 20 dias Temperatura do ar no mês mais frio =

20ºC

ACÚMULO DE LODO EM LAGOAS DEESTABILIZAÇÃO

A taxa de acúmulo média de lodoé da ordem de 0 03-0 08é da ordem de 0,03 0,08m3/hab.ano ~2cm/ano

O lodo se acumulará por diversosO lodo se acumulará por diversosanos sem necessidade dequalquer remoção

CARACTERÍSTICAS DE OPERAÇÃO

Cor da lagoa Interpretação

Verde escura e parcialmente Presença pouco importante de outrosVerde escura e parcialmente transparente

Presença pouco importante de outros microrganismos no efluenteAltos valores de pH e ODLagoa em boas condiçõesg ç

Verde amarelada ou excessivamente clara

Crescimentos de rotíferos, protozoários ou crustáceos, que se alimentam de algas, podendo causar a sua destruição em poucospodendo causar a sua destruição em poucos diasCaso as condições persistam, haverá decréscimo de OD e eventual mal cheirodecréscimo de OD e eventual mal cheiro

Acinzentada Sobrecarga de MO e/ou TDH curtoFermentação na camada de lodo incompletaA lagoa deve ser posta fora de operação


Cor da lagoa Interpretação

Verde Leitosa A lagoa está em processo de auto-floculação, Verde Leitosa A lagoa está em processo de auto floculação, decorrente de elevação do pH e da temperaturaPrecipitação de hidróxidos de magnésio e de cálcio, arrastando consigo algas e outros microrganismosg g g

Azul esverdeada Excessiva proliferação de cianobactériasA floração de certas espécies forma natas que sedecompõem facilmente, provocando a exalação dedecompõem facilmente, provocando a exalação de maus odores, reduzindo o penetração da luz e, em conseqüência, diminuindo a produção de oxigênio

Marrom avermelhada Sobrecarga de MOMarrom avermelhada Sobrecarga de MOPresença de bactérias fotossintéticas oxidantes de sulfeto (requerem luz e sulfetos, utilizam CO2 como receptor de elétrons não produzem oxigênio e nãoreceptor de elétrons, não produzem oxigênio e não contribuem para remoção de DBO)



CRITÉRIOS DE PROJETO: LAGOASFACULTATIVAS

CRITÉRIOS DE PROJETO

Para lagoas facultativas: Taxa de aplicação superficial relaciona-se à

atividade fotossintética das algas Tempo de detenção hidráulica relaciona-se à

ti id d d b té i d t bili MOatividade das bactérias de estabilizar a MO

Taxa de aplicação superficial (Ls): carga deDBO que pode ser tratada por unidade deárea de lagoa

A = L/Ls


A = L/Ls

A: área requerida para a lagoa (ha) L: carga de DBO total (solúvel+particulada)

afluente (kgDBO/d) Ls: taxa de aplicação superficial (kgDBO/ha.d)

Taxa f (T, latitude, exposição solar,( , , p ç ,altitude, etc.)


Região Ls(kgDBO/ha.d)

Inverno quente e elevada insolação

240 - 350insolação

Inverno e insolação mode ados

120 - 240moderadosInverno frio e baixa insolação 100 - 180


T d d t ãTempo de detenção: V = TDH x Q

V = volume requerido para a lagoa (m3) TDH = tempo de detenção hidráulica (d) Q = Vazão média afluente (m3/d) Varia também com as condições climáticas

locais 15 – 45 dias para lagoasf lt ti i á ifacultativas primárias

Profundidade 1,5 – 2,0 m


Mistura completa: Lagoas primárias: K = 0,30 a 0,40 d-1Lagoas primárias: K 0,30 a 0,40 d Lagoas secundárias: K = 0,25 a 0,32 d-1

Correção para a temperatura: ç p pKT= K20. θ(T-20)

Coeficiente de temperatura: θ=1,05



SS 0

ktS

1MISTURA COMPLETA

)2/1(4 d

)2/(2)2/(2

)2/1(

0 )1()1(4

dada

d

eaeaaeSS

ktda 41FLUXO DISPERSO

DIMENSIONAMENTO LAGOAFACULTATIVA PRIMÁRIA

LAGOAS ANAERÓBIAS

INTRODUÇÃO

Necessidade de condições estritamenteanaeróbias

Elevadas taxas de aplicação volumétrica p çconsumo de oxigênio bem superior aprodução condições anaeróbiasp ç ç

Utilizadas com esgotos domésticos eUtilizadas com esgotos domésticos eindustriais como matadouros, laticínios,bebidas etcbebidas, etc.

INTRODUÇÃO

Eficiências de % DBO da ordem de 50-70%Cerca de 30% da DBO é convertida emCerca de 30% da DBO é convertida emBiogás

INTRODUÇÃO

Microrganismos anaeróbios crescemlentamente grande importância da T

LA são usualmente profundas 3 a 5pmetros importante para evitar que ooxigênio produzido na superfície se dirijag p p jpara as demais camadas redução nademanda de área

INTRODUÇÃOO i l t há f ã d fiOcasionalmente há a formação de uma finacamada de alga na superfície(Chlamydomonas)(Chlamydomonas)

Muitos compostos em esgotos industriais sãoMuitos compostos em esgotos industriais sãotóxicos para as algas necessidade da LAantes da lagoa facultativa e maturaçãog

Metais pesados podem ser precipitados pelop p p p psulfeto e muitos poluentes orgânicos (porexemplo fenol) podem ser convertidos a formasnão tóxicasnão tóxicas

INTRODUÇÃO

M t i i fl t t (i l i d ól )Materiais flutuantes (incluindo óleos) eescuma, os quais bloqueiam a luz requeridanas lagoas facultativas para a fotossíntesenas lagoas facultativas para a fotossíntesedas algas, são retinas nas lagoasanaeróbiasanaeróbias.

A escuma que se acumula na superfície dasA escuma que se acumula na superfície dasLA não precisa ser removida pois ela ajudaa manter as condições anaeróbias, aa manter as condições anaeróbias, amenos que comece a produzir odor ouproliferar mosquitosp q

ODOR EM LAGOAS ANAERÓBIAS

Produzido normalmente pela redução do sulfato(Desulfovibrio spp)

Formação do sulfeto (H2S, HS-, S2-) formasdependentes do pHdependentes do pH

Odor não é problema se a concentração de sulfato Odor não é problema se a concentração de sulfato< 500mg/L checar a concentração na água deabastecimentoabastecimento



Controle do pH > 7 para evitar aformação de odor sulfeto ficar naçforma de bissulfito adição de cal ourecirculando o efluente da lagoa derecirculando o efluente da lagoa dematuração

CRITÉRIOS DE PROJETO –LAGOAS ANAERÓBIAS

Critérios de projeto: Taxa de aplicação volumétrica Taxa de aplicação volumétrica Tempo de detenção hidráulica Profundidade

G t i ( l ã i t / Geometria (relação comprimento / largura)


C éCritérios de projeto: Taxa de aplicação volumétrica: função Taxa de aplicação volumétrica: função

da Temperatura

Lv = 0,1 a 0,35 kgDBO/m3.d

V = L/LvV = L/Lv

V = volume requerido para a lagoa (m3)V volume requerido para a lagoa (m3)L = carga de DBO total afluente (solúvel +

particulada) (kgDBO/d)Lv = taxa de aplicação volumétrica (kgDBO/m3 d)Lv = taxa de aplicação volumétrica (kgDBO/m3.d)


Critérios de projeto: Taxa de aplicação volumétrica Taxa de aplicação volumétricaTemperatura média do Lv admissível

mês mais frio (ºC) (kgDBO/m3.dia)10 - 20 0,02T-0,10

20 - 25 0,01T+0,10

25 0 35> 25 0,35



C ité i d j tCritérios de projeto: Tempo de detenção hidráulica: entre 2

3 die 3 diasTDH (dias) Lv (kgDBO/m3.dia) Remoção de DBO (%)( ) ( g ) ç ( )

0,8 306 76

1 0 215 761,0 215 76

1,9 129 80

2,0 116 75

4,0 72 68

6,8 35 74


P f did d 3 0 5 0 (C á LAProfundidade: 3,0 – 5,0 m (Ceará LA com 3,0m)

Relação L/B: 1 a 3

Eficiência de Remoção de DBO: 50-70%


TAXA DE ACUMULAÇÃO DE LODOEM LAGOAS ANAERÓBIAS

A taxa de acúmulo média de lodo é da ordem de0,04 m3/hab.ano ~2cm/ano

No Nordeste foi encontrada uma taxa deacumulação da ordem de 0 01 m3/hab anoacumulação da ordem de 0,01 m3/hab.ano

A limpeza deve proceder quando a altura de lodo A limpeza deve proceder quando a altura de lodoatingir aproximadamente 1/3 ou remoção anual deum certo volume de lodo definição da operaçãoum certo volume de lodo definição da operaçãoda lagoa pelas companhias de saneamento

DIMENSIONAMENTO LAGOA ANAERÓBIASEGUIDA DE FACULTATIVA SECUNDÁRIA

REMOÇÃO DE PATÓGENOS EMÇLAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO

PATÓGENOS NO ESGOTOO i C ãOrganismo ConcentraçãoEscherichia coli 106-108 /100 mL Salmonella spp 102 103 /100 mLSalmonella spp. 102-103 /100 mLCistos de Giardia 102-104 / L (oo) Cistos de Cryptosporidium 101-102 / L(oo) Cistos de Cryptosporidium 10 -10 / L Ovos de Helmintos 101-103 / L Vírus 102-105 / LVírus 10 10 / L

PATÓGENOS NO ESGOTO

Vírus: Hepatitis A, Rotavirus, Norovirus, Poliovirus

Bactéria: Vibrio cholera, Salmonella, Shigella, Campylobacter

Protozoário: Cryptosporidium, Giardia, Entamoeba

Helmintos: Ascaris, Taenia, Trichuris

PATÓGENOS NO ESGOTO20 100 nm20-100 nmNenhuma membrana lipídica

0.5 – 1 μm“Responde” ao meio

Vírus: Hepatitis A, Rotavirus, Norovirus, Poliovirus

Bactéria: Vibrio cholera, Salmonella, Shigella, Campylobacter

2 20 μm 20 - 100 μm2 – 20 μmCarapaça grossa

20 100 μmCarapaça muito grossa

Protozoário: Cryptosporidium, Giardia, Entamoeba

Helmintos: Ascaris, Taenia, Trichuris

CaracterísticasCaracterísticas dos dos PatógenosPatógenos

BactériaBactéria( ≈ 1 ( ≈ 1 μmμm ))

R t iR t i

(( μμ ))

S l ll RotavirusRotavirus

VírusVírus (n(nm)m)

Salmonella

GiardiaGiardia

CryptosporidiumCryptosporidium

Ascaris

Cistos de Protozoários (4 Cistos de Protozoários (4 –– 20 20 μm)μm) OvosOvos de de HelmintosHelmintos ( > 50 ( > 50 μmμm ))

DESAFIOS NA REMOÇÃO DE PATÓGENOSÇEM LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO

M i d ã diMecanismos de remoção diversos

Ampla variedade de comportamentos entre ospatógenos

Inexistência de um organismos indicador que Inexistência de um organismos indicador quemodele adequadamente todos os patógenos

Patógenos de interesse são difíceis ou mesmoimpossíveis de se medirimpossíveis de se medir

BENEFÍCIOS DE SE AUMENTAR O CONHECIMENTOBENEFÍCIOS DE SE AUMENTAR O CONHECIMENTONA REMOÇÃO DE PATÓGENOS

Recomendações práticas de projeto Recomendações práticas de projeto

Modelos que sejam capazes de predizerresultados confiáveis

Maior apreciação em como as lagoas deestabilização são eficientes na remoção deestabilização são eficientes na remoção depatógenos

Maior garantia da saúde das pessoas epreservação do meio ambientep ç

PRINCIPAIS MECANISMOS DEREMOÇÃO

Sedimentação ( Lodo) Ovos de helmintos Cistos de protozoários Partículas associadas a bactérias e vírus

Inativação mediada pela energia solar Inativação mediada pela energia solar Vírus

B té i Bactéria Cistos de protozoários

REMOÇÃO POR SEDIMENTAÇÃOOvos de helmintosOvos de helmintos

Os helmintos são parasitas intestinais referenciados como( A i l b i id T i N tvermes (e.g. Ascaris lumbricoides, Taenia sp., Necator

americanus, Schistosoma sp., Ancylostoma duodenale).

Sã i iõ d li t i l d São mais comuns em regiões de clima tropical e onde ascondições de saneamento são piores.

A presença de ovos de helmintos é muito grande em esgotosdomésticos nestas regiões.

A remoção dos ovos destes parasitas dos esgotos quebra ociclo de contaminação e reinfestação nos seres humanos.

REMOÇÃO POR SEDIMENTAÇÃO

Ovos de helmintos

Ovos de Ascaris vs ~ 1 m/h (outros são menores)

Equação de projeto:Equação de projeto:


TDH E% C=10ovos/L C=100ovos/L C=1000ovos/L2 84,08 1,592 15,920 159,1994 93,38 0,662 6,617 66,165, , , ,6 97,06 0,294 2,943 29,4348 98,60 0,140 1,402 14,015

10 99 29 0 071 0 714 7 14310 99,29 0,071 0,714 7,14312 99,61 0,039 0,390 3,89714 99,77 0,023 0,228 2,27516 99 86 0 014 0 142 1 42216 99,86 0,014 0,142 1,42218 99,90 0,010 0,095 0,95120 99,93 0,007 0,068 0,68122 99 95 0 005 0 052 0 52222 99,95 0,005 0,052 0,52224 99,96 0,004 0,043 0,42826 99,96 0,004 0,038 0,37628 99,96 0,004 0,035 0,35430 99,96 0,004 0,036 0,356


Cryptosporidium e Cistos de GiardiaVs ~ 2.5 cm/hs

Associação de partículas pode ser importanteimportante

Vírus e Bactérias Somente se aderido a partículasp Elevadas concentrações no lodo

GERENCIAMENTO DO LODO

Patógenos estão concentrados nolodo!lodo!

Acumulação do lodo podediminuir a eficiência do tratamentodiminuir a eficiência do tratamento Diminuição do TDH Modificação da hidráulica


9393


Tempo de sobrevivência no lodo Ascaris – anos Vírus – meses a anos

Bactéria semanas a meses Bactéria – semanas a meses

A maior parte do lodo retirado deplagoas requer tratamento posterior

CRITÉRIOS DE PROJETO: LAGOASDE MATURAÇÃO


kteNN 0

FLUXO EM PISTÃO

ktN

N

1

0

MISTURA COMPLETA

)2/(2)2/(2

)2/1(

0 )1()1(4

dada

d

eaeaaeNN

ktda 41

)()(

FLUXO DISPERSO

CONSIDERAÇÕES HIDRÁULICAS

Evite curtos circuitos

Procure o fluxo em pistãop

Utili hi ti iUtilize chicanas verticais ouhorizontaiso o a s

NÚMERO DE COMPARTIMENTOS




Configurações Fluxo em pistão uso de chicanasp Série de lagoas > 3 lagoas

Profundidade: 0,8 – 1,2 m

Obs: TDH mínimo de 3 dias de formaObs: TDH mínimo de 3 dias de forma a evitar curto-circuitos e varrimento de algas

CRITÉRIOS DE PROJETOLagoa TDH

(dias)Profundidade (m)

Relação L/B

Kb,20Fluxo disperso (d 1)

Kb,20Mistura completa(d 1)(d-1) d-1)

Facultativa 15 a 45 1,5 a 2,0 2 a 4 0,2 a 0,3 0,4 a 5,0

Maturação (em série)

3 a 5 dias (em cada lagoa)

0,8 a 1,2 1 a 3 0,4 a 0,7 0,6 a 1,2

Maturação (com chicanas)

10 a 20 0,8 a 1,2 6 a 12 0,4 a 0,7 Não recomendado)

CRITÉRIOS DE PROJETO: REMOÇÃODE CTER

329,0877,09170 TDHHKb ,,917,0 TDHHKbFD

8426,08166,1)(054,01 dTDHKbKbKb

FDMC

KbFD

)20(07,1´ TKK

CRITÉRIOS DE PROJETO: REMOÇÃODE DBO

)20(05,1´ TKK 05,1KK

ktSS

1

0

kt1

SSDBOpart *35,0

DIMENSIONAMENTO LAGOAS DEMATURAÇÃO EM SÉRIE

REMOÇÃO DE NUTRIENTES EMÇLAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO

REMOÇÃO DE NITROGÊNIO

Principais mecanismos de remoção: Volatilização da amônia Assimilação da amônia pelas algas Assimilação dos nitratos pelas algas Nitrificação – desnitrificação Sedimentação do nitrogênio orgânico particulado

Mais importante é a volatilização daMais importante é a volatilização da amônia: NH3 + H+ NH4

+

REMOÇÃO DE NITROGÊNIOH ó i d 7 f d NH + pH próximo de 7 forma de NH4

+

pH próximo de 9,5 50% forma de NH3 e 50% forma de NH4

+forma de NH4 pH superior a 11 forma de NH3

Fotossíntese: Elevação do pH aumento volatilização do NH3 Aumento da produção de algas consumo de NH3

Perda por volatilização mais importante em Perda por volatilização mais importante em lagoas de maturação

REMOÇÃO DE FÓSFORO

Fósforo em esgotos: Orgânico Fosfatos (maioria)

Remoção de P em lagoas: Retirada do fósforo orgânico contido nas algas eRetirada do fósforo orgânico contido nas algas e

bactérias através da saída com o efluente Precipitação de fosfatos em condições de p ç ç

elevado pH

PROJETO E CONSTRUÇÃO DEPROJETO E CONSTRUÇÃO DELAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO

LAGOAS ANAERÓBIAS: ASPECTOSCONSTRUTIVOS

Seleção da área

Serviços de topografiaç p g

S i d t iServiços de geotecnia

Acessórios das lagoas

LAGOAS ANAERÓBIAS: ASPECTOSCONSTRUTIVOS

Locação da lagoa Disponibilidade de área Proximidade do SES e corpo receptor Distância de edificações: 500m Obedecer as cotas de inundação Nível do NA e qualidade do solo Ventos: mistura e homogeneização Aquisição e custos

FUNDO DAS LAGOAS6 k > 10-6 m/s: o solo é muito permeável e o fundo

deve ser protegidok > 10 7 / l i filt ã d k > 10-7 m/s: alguma infiltração pode ocorrer, masnão o suficiente para impedir o enchimento dalagoalagoa

k < 10-8 m/s: o fundo da lagoa se impermeabilizaránaturalmentenaturalmente

k < 10-9 m/s: não há risco de contaminação k > 10-9 m/s: se houver utilização da água k 10 m/s: se houver utilização da água

subterrânea para abastecimento doméstico,estudos hidrogeológicos devem ser efetuados

Detalhe da Entrada

Detalhe da Entrada

Detalhe da Entrada

Detalhe da Entrada

DISPOSITIVO DE ENTRADA

DISPOSITIVO DE ENTRADA

Detalhe da Saída

Detalhe da Saída

Detalhe da Saída

Detalhe da Saída

DISPOSITIVO DE SAÍDA

DEFINIÇÃO DOS TALUDES INTERNOS EEXTERNOS DAS LAGOAS

Taludes Internos:

Inc. mín. = 1(vertical): 3-6 (horizontal) areiaInc. máx. = 1(vertical): 3 (horizontal) argila( ) ( ) g

Externos: Externos:Inc. mín. = 1(vertical): 5-8 (horizontal) areia

Inc máx = 1(vertical): 2 5 (horizontal) argilaInc. máx. = 1(vertical): 2,5 (horizontal) argila

DEFINIÇÃO DO COROAMENTO EBORDA LIVRE

Coroamento: 2-4 metros

Borda livre: superior a 0,5m

Canteiros Divisores

Drenagem de Águas Pluviais

Proteção dos Taludes

Proteção dos Taludes

CÁLCULOS DAS DIMENSÕES DEFUNDO, NA E CRISTA

Cota coroamento

Cota NA

Cota a meia altura (h/2)

C t d f dCota de fundo

Dimensionamento dimensões a h/2• comprimento do fundo: comprimento h/2 – (dec x h)• comprimento do NA: comprimento h/2 + (dec x h)• comprimento no coroamento: comprimento do NA + (dec x comprimento no coroamento: comprimento do NA + (dec x borda livre)• largura do fundo: largura h/2 – (dec x h)

l d NA l h/2 (d h)• largura do NA: largura h/2 + (dec x h)• largura na crista: largura do NA + (dec x borda livre)

PROBLEMAS OPERACIONAIS EMPROBLEMAS OPERACIONAIS EMLAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO

PROBLEMAS OPERACIONAIS EMLAGOAS ANAERÓBIAS

Entre os principais problemasoperacionais em lagoas anaeróbiasp gpodem ser citados: Remoção de lodo e areia acumulados Remoção de lodo e areia acumulados Odores desagradáveis Aparecimento de moscas e outros insetos Crescimento de vegetaçãog ç

Si t d t t t F üê i d ã

ACÚMULO DE LODOSistemas de tratamento Freqüência de remoçãoTratamento primário VariávelLagoa facultativa > 20 anosgLagoa anaeróbia lagoa facultativa > 10 anosLagoa aerada facultativa > 10 anosLagoa aerada mistura completa lagoa de sedimentação

< 5 anos

Lodos ativados convencional ~ ContínuaLodos ativados aeração prolongada ~ ContínuaLodos ativados de fluxo intermitente ~ ContínuaFilt bi ló i d b i C tíFiltro biológico de baixa carga ~ ContínuaFiltro biológico de alta carga ~ ContínuaBiodiscos ~ ContínuaReator anaeróbio de manta de lodo MesesFossa séptica filtro anaeróbio Meses

ACÚMULO DE LODO

0,03 a 0,10 m3/hab.ano

2 a 8 cm por ano

remoção quando camada de lodo atingir 1/3 da altura ouda altura ou

remoção anual sistemática

ACÚMULO DE LODO / AREIA

possível operação sem remoção de lododurante todo o horizonte de projeto

areia: pouca quantidade, caso haja boap q , jdesarenação; acúmulo próximo à entrada;necessidade de desarenaçãoç



TÉCNICAS PARA REMOÇÃO DOLODO

Té i d ã d ti ã d Técnicas de remoção com desativação dalagoa Remoção manual Remoção manual Remoção mecânica do lodo (uso de tratores) Raspagem mecanizada e bombeamentop g

Técnicas de remoção com a manutenção daç çlagoa em funcionamento Sistema de vácuo com caminhão limpa fossa Tubulação de descarga hidráulica Dragagem Bombeamento a partir de balsa Bombeamento a partir de balsa



Filme

ODORES DESAGRADÁVEIS

Principais Causas Prevenção/RecuperaçãoSobrecarga de esgotos Se existir uma lagoa facultativa após ag g g p

lagoa anaeróbia recircular o líquidoda LF para entrada do esgoto na LA

Diminuição do pH Corrigir o valor do pH pela adição de calPresença desubstâncias tóxicas nos

Eliminar a fonte de substâncias tóxicasna fontesubstâncias tóxicas nos

esgotosna fonte

Queda brusca da Adição de cal para elevar o pH e assimQueda brusca datemperatura dosesgotos

Adição de cal para elevar o pH e assimcessar a fase de fermentação ácidaresponsável para produção de H2S

PROLIFERAÇÃO DE MOSCAS EOUTROS INSETOS

Principais Causas Prevenção/RecuperaçãoMaterial gradeado ou areia removida Havendo grade ou caixa de areia junto àMaterial gradeado ou areia removidanão enterrados convenientemente oumesmo deixados expostos em algumponto da área externa da lagoa

Havendo grade ou caixa de areia junto àlagoa, o material deverá ser enterradoem valas previamente abertas

p gCrescimento de vegetais no taludeinterno da lagoa, na parte em que onível de água está em contato com o

Os vegetais deverão ser cortados tãologo ocorra o aparecimento dosmesmos Cuidado para os vegetais nãonível de água está em contato com o

taludemesmos. Cuidado para os vegetais nãocaiam na massa líquida

A origem de grandes quantidades demoscas poderá também ser

Quando ocorrerem moscas junto às LA,é sempre conveniente revolver com omoscas poderá também ser

proveniente da película da escuma eóleo sempre presente nas lagoasanaeróbias bem como sua disposição

é sempre conveniente revolver, com oauxílio de um rastelo ou jato d’água, acamada de material flutuante que cobreas lagoas anaeróbiasanaeróbias, bem como sua disposição

inadequada, quando removidaas lagoas anaeróbias.

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LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO - deha.ufc.br · L B d , Yanez 1 d ... Calcular a concentração de DBO solúvel efluente (()S) segundo o modelo de mistura completa, assumindo-se: