Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas
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TRATAMENTO DE ÁGUAS
RESIDUÁRIAS
Aula 7 – Sistema de lagoas anaeróbias seguidas por lagoas facultativas
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Introdução
As lagoas anaeróbias constituem-se uma alternativa de tratamento, onde a existência de condições estritamente anaeróbias é essencial. Tal é alcançado através do lançamento de uma grande carga de DBO por unidade de volume da lagoa, fazendo com que a taxa de consumo de oxigênio seja várias vezes superior à taxa de produção. No balanço de oxigênio, a produção pela fotossíntese e pela reaeração atmosféricas neste caso, desprezíveis.
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Introdução
As lagoas anaeróbias têm sido utilizadas no tratamento de esgotos domésticos e despejos industriais predominantemente orgânicos, com altos teores de DBO, como matadouros, laticínios, bebidas, etc.
A conversão da matéria orgânica em condições anaeróbias é lenta, pelo fato das bactérias anaeróbias se reproduzirem numa vagarosa taxa. A temperatura do meio tem grande influência nas taxas de reprodução da biomassa e conversão do substrato, o que faz com que as regiões de clima quente se tornem propício a este tipo de lagoas.
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Introdução
As lagoas anaeróbias são usualmente profundas, da ordem de 3m a 5m.
A eficiência de remoção da DBO nas lagoas anaeróbias é usualmente da ordem de 50% a 70%. A DBO efluente é ainda elevada, implicando na necessidade de uma unidade posterior de tratamento.
A remoção da DBO na lagoa anaeróbia proporciona uma substancial economia de área para lagoa facultativa.
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Lagoa Anaeróbia – Lagoa Facultativa
Grade
Fase
Sólida Fase
Sólida
Cx de
areia
Medição
de vazão Lagoa Anaeróbia Lagoa Facultativa
Sistema Australiano
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Descrição do Processo
De forma simplificada, a conversão anaeróbia se
desenvolve em duas etapas:
Liquefação e formação de ácidos (através das
bactérias acidogênicas); e
Formação de metano (através das bactérias
metanogênicas).
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Descrição do Processo
Primeira fase
Não há remoção de DBO, apenas a conversão da
matéria orgânica a outras formas (moléculas mais
simples e depois ácidos)
Segunda fase
A DBO é removida, com matéria orgânica (ácidos
produzidos na primeira etapa) sendo convertida a
metano, gás carbônico e água.
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Descrição do Processo
Bactérias metanogênicas são bastante sensíveis às condições ambientais, caso sua taxa de reprodução reduza, haverá o acúmulo dos ácidos formandos na primeira etapa, com as seguintes conseqüências:
Interrupção da remoção da DBO;
Geração de maus odores, os ácidos são extremamente fétidos.
É fundamental o equilíbrio entre as duas comunidades de bactérias.
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Descrição do Processo
Condições para o desenvolvimento das bactérias
metanogênicas:
Ausências de oxigênio dissolvido;
Temperatura do líquido adequada (acima de 15°C);
pH adequado (próximo ou superior a 7)
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Descrição do Processo
A crosta cinzenta escura de escuma, típica de
lagoas anaeróbias extremamente benéfica ,
pois:
Interpõe à penetração
de luz solar na lagoa,
impedindo assim o
desenvolvimento de algas,
que produzem oxigênio na
camada superior;
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Descrição do Processo
Protege a lagoa contra curto – circuitos, agitação provocada pelos ventos, e transferência d oxigênio da atmosfera;
Conserva e uniformiza a temperatura no meio líquido, impedindo a sua alteração por súbita modificação no meio externo;
Impede o maior aquecimento da superfície líquida durante o dia, e o rápido esfriamento durante a noite.
impede o desprendimento de gás sulfídrico para a atmosfera;
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Características gerais
Lagoas são profundas, de 4 a 5 metros, para
reduzir a possibilidade de penetração do oxigênio
produzido na superfície (pela fotossíntese e pela
reaeração atmosférica) para as demais camadas.
O tempo de detenção hidráulica (t) se situa na
faixa de 3 a 6 dias; e
Taxa de aplicação volumétrica (Lv) comumente
adotada e 0,1 a 0,3 kg DBO/m3.d.
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Configuração de Lagoas Anaeróbias
Classificação das lagoas anaeróbias em dois
modelos hidráulicos básicos :
Lagoa anaeróbia convencional;
Lagoa anaeróbia de alta taxa.
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Configuração de Lagoas Anaeróbias
Nas lagoas convencionais o escoamento do efluente
líquido ocorre de forma horizontal, definido pela
posição de entrada e saída.
Grade
Fase
Sólida
Fase
Sólida
Cx de
areia
Medição
de vazão Lagoa Anaeróbia
a) Convencional
Banco de lodos
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Configuração de Lagoas Anaeróbias
Grade
Fase
Sólida
Fase
Sólida
Cx de
areia
b)Alta Taxa Banco de lodos
As lagoas anaeróbias de alta taxa, apresentam fluxo hidráulico
ascendente junto a zona de entrada, a qual esta localizada
na parte inicial da lagoa, ao fundo de uma câmara profunda.
Apresentam menores tempos de retenção de sólidos, uma vez
que permitem um maior contato com a biomassa ativa e ao
sistema de alimentação.
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Rotinas gerais de operação
• conferir, periodicamente, as condições estruturais da
lagoa, minimizando a possibilidade de ocorrência de
erosão dos taludes e de infiltração no solo,
observando-se a variação do nível da lâmina d’água;
• evitar os entupimentos nos dispositivos de entrada, para
garantir a distribuição uniforme do esgoto na lagoa;
• promover a retirada de materiais grosseiros que,
eventualmente, possam passar pelo tratamento
preliminar;
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Rotinas gerais de operação
• conservar limpos os dispositivos de saída;
• conservar as margens da lagoa sem qualquer tipo
de vegetação, para evitar a proliferação de
insetos;
• fazer diariamente a leitura das vazões com
freqüência horária e anotar os valores no livro de
registro de operação.
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Critérios de Projeto para as Lagoas
Anaeróbias
Os principais parâmetros de projeto das lagoas anaeróbias são:
Tempo de detenção hidráulico;
Taxa de aplicação volumétrica;
Profundidade;
Geometria(relação comprimento/largura).
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Critérios de Projeto para as Lagoas
Anaeróbias
Taxa de aplicação volumétrica (Lv)
Principal parâmetro de projeto das lagoa
anaeróbias, é função da temperatura. Locais mais
quentes permitem uma maior taxa (menor volume).
A consideração da carga volumétrica é importante,
pois certos despejos, como os industriais, podem
variar bastante a relação entre a vazão e a
concentração de BBO.
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Critérios de Projeto para as Lagoas
Anaeróbias
Taxas de aplicação volumétrica admissíveis para
projeto de lagoas anaeróbias em função da
temperatura.
Temperatura média do ar mais frio-T(°C)
Taxa de aplicação volumétrica admissível-Lv (KgDBO/m3.d)
10 a 20 0,02T-0,10
20 a 25 0,01T-0,10
>25 0,35
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Critérios de Projeto para as Lagoas
Anaeróbias
Volume útil determinado em função de:
L = carga de DBO total afluente (KgDBO/d)
Lv = Taxa de aplicação Volumétrica (kg DBO/m3.d)
V = volume requerido para a lagoa
V = L/Lv
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Critérios de Projeto para as Lagoas
Anaeróbias
Para esgotos domésticos, o volume final a ser
adotado para a lagoa anaeróbia é um
compromisso entre os dois critérios (tempo de
detenção e taxa de volumétrica), devendo, tanto
quanto possível, satisfazer a ambos. Para efluentes
industriais, o critério definidor é o da taxa de
aplicação volumétrica.
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Critérios de Projeto para as Lagoas
Anaeróbias
Tempo de detenção hidráulico (θh)
Deve ser suficiente para a sedimentação dos sólidos e
degradação anaeróbia da matéria orgânica
solúvel.
Nas lagoa anaeróbias convencionais tempos
inferiores a 3 dias, poderá ocorrera a saída das
bactérias metanogênicas com o efluente da lagoa
(fatores hidráulicos) seja superior a própria taxa
de reprodução, a qual é lenta (fatores biológicos).
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Critérios de Projeto para as Lagoas
Anaeróbias
Tempo de detenção hidráulico(θh), expresso em dias
(Faixas admissíveis)
Temperatura da lagoa (°C)
Tempo de detenção (θh)
(dias)
Remoção de provável de DBO5 (%)
10-15 4-5 30-40
15-20 3-4 40-50
20-25 2,5-3 50-60
25-30 2-5 60-70
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Critérios de Projeto para as Lagoas
Anaeróbias
Tempo de detenção hidráulico
Q = Vazão média afluente (m3/d)
θh = Tempo de detenção hidráulica (d)
V = Volume requerido para a lagoa (m3)
θh= V/ Q
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Critérios de Projeto para as Lagoas
Anaeróbias
Profundidade
Projetar uma lagoa mais profunda, com 3,5 a 5,0
metros de profundidade.
Vantagens da lagoa mais profunda:
• Menor área superficial;
• Menor ação do meio externo sobre o meio líquido;
• Volume adequada para acumulação de sólidos.
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Critérios de Projeto para as Lagoas
Anaeróbias
Geometria (relação comprimento/largura)
As lagoas anaeróbias variam entre quadradas ou
levemente retangulares, com relação:
Comprimento/largura (L/B) =
na ordem de 1 a 3
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Estimativa da concentração efluente
de DBO da Lagoa Anaeróbia
Uma vez estimada a eficiência de remoção (E),
calcula-se a concentração efluente pelas fórmulas:
E = (S0 – DBOefl) x 100/S0
DBOefl = S0 (1 – E/100)
Onde:
S0= concentração de DBO total afluente (mg/L);
DBOefl= concentração de DBO total efluente(mg/L);
E= eficiência de remoção(%).
100
100 0xLE
L
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Dimensionamento das Lagoas
Facultativas após Lagoas Anaeróbias
As lagoas facultativas secundárias podem ser
dimensionadas segundo os critérios de taxa de
aplicação das lagoas facultativas. O tempo de
detenção resultante será agora menor, devido à
prévia remoção da DBO a lagoa anaeróbia.
Para o dimensionamento segundo a taxa de
aplicação superficial, tem-se que a concentração e
a carga de DBO afluentes à lagoa facultativa são
as mesmas efluentes da lagoa anaeróbia.
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Dimensionamento das Lagoas
Facultativas após Lagoas Anaeróbias
A estimativa da concentração de DBO efluente da
lagoa facultativa pode ser efetuada segundo
metodologia das lagoas facultativas. O coeficiente
de remoção K será neste caso um pouco menor,
devido a matéria orgânica de estabilização mais
fácil ter sido removida na lagoa anaeróbia.
(20°C, lagoas facultativas secundárias, modelo de mistura completa)
K = 0,25 a 0,32 d-1
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Lagoa Anaeróbia – Lagoa Facultativa
![Page 32: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050710/5587ae68d8b42acd658b46d3/html5/thumbnails/32.jpg)
Acúmulo de Lodo nas lagoas
Anaeróbias
A taxa de acúmulo é da ordem de 0,03 a 0,10m3/hab.ano.
As lagoas anaeróbias devem ser limpas segundo uma das seguintes estratégias :
Quando a camada de lodo atingir aproximadamente 1/3 da altura útil.
Remoção de um certo volume anualmente, em um determinado mês, de forma a incluir a etapa de limpeza de uma forma sistemática na estratégica operacional da lagoa.
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Dimensionamento lagoa anaeróbia –
lagoa facultativa
Dimensionar uma lagoa anaeróbia para os seguintes dados:
• População: 20.000 hab.
• Vazão afluente: 3.000 m3/d
• S0 Concentração de DBO = DBOafluente :350mg/L - ( 350mg/L = 350g/m3 )
• Temperatura: T=23°C e Lv = 0,15kgDBO5 /m3.d (taxa de aplicação volumétrica LV)
• Eficiência de remoção de DBO desejada de 60%
• H = 4,5m
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Passo 1 - carga afluente de DBO
Carga (L) = concentração (g/m3) x Vazão (m3/d)
1050kg DBO/d
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Passo 2 – Cálculo do volume
requerido
Volume (V)= ________Carga__(L)_________
Carga de Aplicação Volumétrica (Lv)
7000m3
V
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Passo 3 – Verificação do tempo de
detenção
Tempo = __V__
Q
2,3 d
Obs: lagoa com esse baixo tempo de detenção deve ter sua
entrada pelo fundo.
T
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Passo 4 – Determinação da área
Área = ___Volume_(V)__
Profundidade (H)
1556m2
Obs: Adotar duas lagoas. Área de cada lagoa:____________m2
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Passo 5 – Determinação das
dimensões das lagoas
Caso seja adotadas 2 lagoas em paralelo e uma
relação comprimento/largura(L/B) igual a 1,5 em
cada lagoa ter-se-á:
L = 1,5B
A=B.L
L=
B=
Possível dimensões de cada lagoa: 34 x 23
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Passo 6 – Concentração de DBO
efluente
Eficiência de remoção de DBO desejada de 60%
DBOefl = (1 – _E_). S0
100
140mg/l
O efluente da lagoa anaeróbia é o afluente da lagoa facultativa.
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Passo 7 – Acúmulo de lodo na lagoa
anaeróbia
Dado: Adoção de 0,04m3/hab.ano
Acumulação anual = Acumulo ano x população
800m3/ano
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Passo 8 – Espessura da camada de
lodo em 1 ano
Espessura = __Acumulação anual x tempo___
Área da lagoa total
51cm/ano
Esta taxa de acúmulo anual, expressa em cm/ano, é bem superior aos valores usuais,
provavelmente devido ao fato da lagoa, no presente exemplo, ser profunda e com
baixo tempo de detenção (menor área superficial para espalhamento do lodo).
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Passo 9 – Tempo para atingir 1/3 da
altura útil das lagoas
Tempo = _____H/3__(m)__
Elevação anual (m/ano)
2,9anos
Elevação anual em m/ano
O volume de lodo acumulado ao longo deste período corresponde a 1/3 do volume
útil das lagoas, ou seja, 7000m3/3 = 2333 m3 de lado. O volume deverá ser removido aproximadamente a cada 3 anos (volume de 2333m3) ou, anualmente (remoção de 800m3)
![Page 43: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050710/5587ae68d8b42acd658b46d3/html5/thumbnails/43.jpg)
Dimensionamento da Lagoa Facultativa -
Passo 10 – Carga afluente à lagoa facultativa
A carga efluente da lagoa anaeróbia é a carga afluente à
lagoa facultativa. Com a eficiência de remoção 60% na
lagoa anaeróbia, a carga afluente à lagoa facultativa é:
Carga (L) = __(100 – E ) x L0_(carga lagoa anaeróbia)_
100
420 Kg DBO/d
![Page 44: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050710/5587ae68d8b42acd658b46d3/html5/thumbnails/44.jpg)
Passo 11 – Área requerida
A = __L_(carga)_
LS
1,9 ha ou 19000m2
LS = Taxa de aplicação superficial – Adotar 220kg DBO/ha.d
Adotar duas lagoas = A/2
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Passo 12 – Dimensões da lagoa
Relação L/B = 2,5 - L=2,5B
Calcular para cada lagoa.
A = L. B
Possíveis dimensões: L = 155m e B=62m
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Passo 13 – Volume resultante
V = Atotal x H
34200m3
Adoção de um valor para a profundidade de H =
1,80m
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Passo 14 – Cálculo do tempo de
detenção resultante
T = __V__
Q
11,4 d
T
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Passo 15 – Correção do coeficiente
de temperatura
Adotado - K = 0,27 d-1 regime de mistura completa a 20°C.
Coeficiente de temperatura Ѳ = 1,05
Correção para temperatura de 23ºC
KT = K20 . Ѳ(T-20)
0,31d-1
KT = Coeficiente de remoção da DBO em uma temperatura do líquido T qualquer (d-1)
K20 = Coeficiente de remoção da DBO na temperatura do líquido de 20°C (d-1)
Ѳ = Coeficiente de temperatura (-)
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Passo 16 – Estimativa de DBO
Solúvel
Utilizando-se o modelo de mistura completa
(Fórmula)
S = ___S0 (DBO efluente Lagoa anaeróbia)____
1 + KT . t
31mg/l
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Passo 17 – Estimativa de DBO
Particulada
Admitindo se uma concentração de SS efluente igual a 80mg/l, e considerando-se que cada 1 mgSS/l implica numa DBO5 em torno de 0,35mg/l.
DBO5particulado = Concentração de SS efluente x Valor da DBO5
28mgDBO5/l
Deve-se lembrar que a DBO particulada é detectada no teste da DBO, mas
poderá não ser exercida no corpo receptor, dependendo das condições de sobrevivência das algas.
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Passo 18 – DBO Total
DBO total efluente = DBO solúvel + DBO particulada
59mg/l
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Passo 19 – Cálculo da eficiência total do sistema de
lagoa anaeróbia-lagoa facultativa na remoção da
DBO
E = __S0 – DBOTotal__ . 100 =
S0
83%
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Passo 20 – Área útil total (lagoas
anaeróbias + Facultativas)
Área útil total = ALAGOA ANAERÓBIA + ALAGOA FACULTATIVA
Lagoas Anaeróbia Lagoas Facultativa
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Passo 21 - Área total requerida para
todo o sistema
A área requerida para a lagoa, incluindo os taludes,
urbanização, vias internas, laboratório, estacionamento e
outras áreas de influência, é cerca de 25% a 33% maior do
que a área líquida calculada a meia altura. Assim:
Atotal = 1,3 . A liquida
2,7ha
finep.gov.br
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Passo 22 – Área per capita
Área per capita = Atotal (m2)/ População
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Passo 23 – Comparação dos dados
Compare os dados apresentados neste exercício
com os valores da lagoa facultativa. Observe:
• Tempo de detenção total; e
• Área
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Sugestão de leitura
http://w3.ufsm.br/ppgepro/dissertacoes/Gabrieli_Irrigaray_Bohrz.pdf
GERAÇÃO DE METANO EM LAGOA ANAERÓBIA: UM ESTUDO DE CASO EM ABATEDOURO DE BOVINOS AUTORA: GABRIELI IRRIGARAY BOHRZ - ORIENTADOR: DJALMA DIAS DA SILVEIRA, 2010.
http://www.ppe.ufrj.br/ppe/production/tesis/zanette_luiz.pdf
POTENCIAL DE APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DO BIOGÁS NO BRASIL. André Luiz Zanette, 2009.
http://www.emater.tche.br/site/br/arquivos/area/frentes/3/producao_biogas.pdf
PRODUÇÃO DE BIOGÁS E BIOFERTILIZANTE A PARTIR DE LAGOAS DE TRATAMENTO DE DEJETOS SUÍNOS: EXPERIÊNCIA DA GRANJA VENDRAME. Armando Vendrame. Marilei Fontana Batisti, Carlos Alberto Angonese. 2005
![Page 58: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050710/5587ae68d8b42acd658b46d3/html5/thumbnails/58.jpg)
TRATAMENTO DE ÁGUAS
RESIDUÁRIAS
Aula- 08 – Sistema de lagoas aeradas de mistura completa seguidas de lagoas de decantação.
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Introdução
As lagoas aeradas de mistura completa são
essencialmente aeróbias. O aeradores servem, não
só para garantir a oxigenação do meio, mas
também para manter os sólidos em suspensão
(biomassa) dispersos no meio líquido. O tempo
de detenção típico de detenção em uma lagoa
desse tipo é da ordem de 2 a 4 dias.
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Princípio de Funcionamento
A qualidade do efluente de uma lagoa aerada de mistura completa não é adequada para o lançamento direto, pelo fato de conter teores elevados de sólidos em suspensão. Por essa razão são seguidas de outras lagoas, onde a estabilização e a sedimentação desses sólidos podem ocorrer.
Grade
Fase
Sólida
Fase
Sólida
Cx de
areia
Medição
de vazão
Lagoa Aerada de
Mistura Completa
Lagoa de Decantação
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Princípio de Funcionamento
O tempo de detenção nas lagoas de decantação são
baixos, da ordem de 2 dias.
A capacidade de acúmulo de lodo é relativamente
reduzida, implicando na necessidade de remoção
de 1 a 5 anos.
A área requerida por este sistema de lagoas é a
menor dentre os sistemas de lagoas. Os requisitos
de energia são similares aos demais sistemas com
lagoas aeradas.
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Descrição do Processo
A denominação mistura completa é, advinda do alto grau de energia por unidade de volume, responsável pela total mistura dos constituintes em toda a lagoa.
Entre os sólidos mantidos em suspensão na mistura completa se incluem, além da matéria orgânica do esgoto bruto, também as bactérias, o contato entre matéria orgânica e bactéria, possibilita uma maior eficiência da lagoa aeróbia permitindo uma redução do volume.
As partículas entram no tanque e são
imediatamente dispersas em todo o
corpo do reator
![Page 63: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050710/5587ae68d8b42acd658b46d3/html5/thumbnails/63.jpg)
Descrição do Processo
Apesar da boa eficiência das lagoas aeradas na
remoção da matéria orgânica originalmente
presente nos esgotos, a qualidade do seu efluente
não é satisfatória para o lançamento direto no
corpo receptor.
Após passar pela lagoa de decantação o efluente sai
com menor teor de sólidos.
![Page 64: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050710/5587ae68d8b42acd658b46d3/html5/thumbnails/64.jpg)
Critérios de projeto das lagoas
aeradas
Principal critério é o tempo de detenção.
Tempo de detenção
Tempo de detenção hidráulica = tempo de retenção celular
Ou
t = Ѳc
O tempo de detenção hidráulica (t) é o tempo médio de permanência das moléculas do líquido no reator. O tempo de retenção celular, ou idade do lodo (Ѳc ) é o tempo médio de permanência das células bacterianas no reator.
![Page 65: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050710/5587ae68d8b42acd658b46d3/html5/thumbnails/65.jpg)
Critérios de projeto das lagoas
aeradas
Nas lagoas aeradas de mistura completa, o tempo de
detenção hidráulica (= idade do lodo) constitui-se
no principal parâmetro.
t = 2 a 4 d
Caso adote mais de uma célula em série, o tempo de
detenção em cada uma poderá ser próximo a 2
dias.
![Page 66: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050710/5587ae68d8b42acd658b46d3/html5/thumbnails/66.jpg)
Critérios de projeto das lagoas
aeradas
Profundidade
A profundidade da lagoa deve ser selecionada de
forma a satisfazer os requisitos do sistema de
aeração, em termos de mistura e de oxigenação.
H = 2,5 a 4,0 m
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Estimativa da concentração de DBO
efluente da lagoa aerada
A estimativa da concentração efluente segue um
procedimento similar ao utilizado para as lagoas
aeradas facultativas.
O efluente das lagoas aeradas é constituído de
matéria orgânica dissolvida (DBO solúvel) e
matéria orgânica em suspensão (DBO particulado)
DBOtotal = DBOsolúvel + DBOparticulado
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DBO solúvel
A estimativa de DBO solúvel efluente da lagoa
aerada pode ser feita utilizando as mesmas
fórmulas para lagoas facultativas e aeradas.
O valor do coeficiente de remoção K é, mais elevado,
se deve ao fato de maior concentração de
biomassa.
Valores típicos:
K = 1,0 a 1,5 d-1
![Page 69: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050710/5587ae68d8b42acd658b46d3/html5/thumbnails/69.jpg)
DBO solúvel
O coeficiente K pode ser desmembrado em duas frações:
K = K’ . Xv
Onde:
K’ = coeficiente de remoção da DBO (mg/l)-1 (d)-1 . O valor de k’ está na faixa de 0,01 a 0,03 (mg/l)-1 (d)-1
Xv = concentração de sólidos em suspensão voláteis (mg/l)
Quanto maior a concentração de biomassa (Xv), maior o coeficiente K (K’ é constante) e , em decorrência, maior a eficiência na remoção da DBO.
![Page 70: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050710/5587ae68d8b42acd658b46d3/html5/thumbnails/70.jpg)
DBO solúvel
A concentração da DBO solúvel efluente da lagoa aerada é dada por:
S = ____S0 _____
1 + K’ . Xv . t
A concentração da biomassa (Xv ) é resultante do crescimento bruto (fator positivo) e do decaimento bacteriano (fator negativo). A fórmula para o cálculo de Xv é:
Xv = _____Y . (S0 – S) ____
1 + Kd . t onde:
Y = Coeficiente de produção celular (mg Xv /mgDBO5 ). Retrata a quantidade de biomassa (mg Xv ) que é produzida de substrato utilizado (mgDBO5 )
Kd = coeficiente de decaimento bacteriano (d-1 ) . Retrata a taxa de
mortalidade da biomassa durante o metabolismo endógeno.
![Page 71: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050710/5587ae68d8b42acd658b46d3/html5/thumbnails/71.jpg)
DBO particulado
Para se calcular a DBO particulada do efluente da
lagoa aerada de mistura completa, é necessário
que se estime a concentração de sólidos em
suspensão no efluente da lagoa, já que esta DBO é
causada pelos sólidos suspensos.
A DBO particulada pode ser estimada em:
DBOparticulado = 0,4 a 0,8 mgDBO5 / mgXv
![Page 72: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050710/5587ae68d8b42acd658b46d3/html5/thumbnails/72.jpg)
DBO particulado
Nas lagoas aeradas a relação entre os sólidos em
suspensão voláteis (SSV ou XV ) e os sólidos em
suspensão totais (SS ou X) é da ordem de:
XV /X = 0,7 a 0,8
Assim a DBO particulada pode ser estimada também
em função dos sólidos em suspensão totais,
agregando-se as duas ultimas relações:
DBOparticulado = 0,3 a 0,6 mgDBO5 / mg.SS
A eficiência de remoção de SS na lagoa de
sedimentação em torno de 80 a 85%
![Page 73: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050710/5587ae68d8b42acd658b46d3/html5/thumbnails/73.jpg)
Requisitos de Oxigênio na Lagoa
Aerada
A quantidade de oxigênio a ser fornecida pelos
aeradores para a estabilização aeróbia da
matéria orgânica é usualmente igual a DBO total.
Os requisitos de oxigênio podem ser então calculados
por:
RO = _a . Q . ( S0 – S )_
1000
RO = Requisito de Oxigênio (kgO2 /d)
a = coeficiente consumo de oxigênio (1,1 a 1,4
(kgO2 /kgBDO5 ) removida)
Q = vazão afluente (m3 /d)
S0 = Concentração de DBO total (solúvel +
particulado) Afluente (g/m3 )
S = concentração de DBO solúvel efluente (g/m3 )
1000 = conversão de Kg pra g
![Page 74: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050710/5587ae68d8b42acd658b46d3/html5/thumbnails/74.jpg)
Requisitos energéticos da lagoa
aerada
Densidade de potência:
ɸ = Pot / V
Onde:
ɸ = densidade de potência ( W/m3 )
Pot = Potência instalada (W)
V = Volume do reator (m3 )
Sendo que a densidade de potencia atuará na faixa de:
ɸ ≥ 3,0 W/m3
A quantidade de sólidos em suspensão no meio líquido é função do nível de turbulência introduzido pelos aeradores. Isso é avaliado através do conceito de densidade de potência.
![Page 75: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050710/5587ae68d8b42acd658b46d3/html5/thumbnails/75.jpg)
Dimensionamento da lagoa de
decantação
Para o dimensionamento da lagoa de decantação
sevem ser previstos volumes destinados (a) à
clarificação (decantação) e (b) ao armazenamento
e digestão do lodo.
Volume destinado à clarificação (decantação)
Tempo de detenção: t ≥ 1 d
Profundidade: H ≥ 1,5 m
![Page 76: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050710/5587ae68d8b42acd658b46d3/html5/thumbnails/76.jpg)
Dimensionamento da lagoa de
decantação
Volume total da lagoa:
Tempo de detenção (final de plano):
t ≤ 2,0 d (para evitar o crescimento de algas)
Profundidade:
H ≥ 3,0 m (para permitir uma camada aeróbia
acima do lodo)
![Page 77: Aula 7 lagoas anaeróbias e lagoas aeradas](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050710/5587ae68d8b42acd658b46d3/html5/thumbnails/77.jpg)
Dimensionamento da lagoa de
decantação
O acumulo de lodo pode ser calculado assumindo-se
os seguintes, dados:
Relação SSV/SS nos sólidos afluentes à lagoa de
decantação: 0,70 a 0,80 (70 a 80% dos SS são
voláteis)
Taxa de redução dos sólidos voláteis: KLV = 0,5 ano-1
(50% de remoção por ano).
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Sistemas de lagoas
Item geral Item
específico
Sistemas de lagoas
Eficiência
Requisitos
Custos
DBO(%)
DQO(%)
SS(%)
Amônia(%)
Nitrogênio(%)
Fósforo(%)
Coliformes
75-85
65-80
70-80
<50
<60
<35
90-99
75-85
65-80
70-80
<50
<60
<35
90-99
75-85
65-80
70-80
<30
<30
<35
90-99
75-85
65-80
80-87
<30
<30
<35
90-99
Área(m2/hab)
Potência(W/hab)
Implantação(r$/hab)
Operação(R$/hab.ano)
2,0-4,0
0
40-80
2,0-4,0
1,5-3,0
0
30-75
2,0-4,0
0,25-0,5
1,2-2,0
50-90
5,0-9,0
0,2-0,4
1,8-2,5
50-90
5,0-9,0
Anaerób.-facult. Aerada de mist.
completa-decan. Aerada facult Facultativas
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Bibliografia
Lagoas de estabilização, volume 3, Marcos Von Sperling 2ª Edição Ampliada; 2ª 2006. Editora UFMG (publicação do DESA)
Giordano,Gandhi.TRATAMENTO E CONTROLE DE EFLUENTES INDUSTRIAIS. Universidade Estadual do Rio de Janeiro
Fundação Estadual do Meio Ambiente . F981o Orientações básicas para operação de estações de tratamento de esgoto / Fundação Estadual do Meio Ambiente. —- Belo Horizonte: FEAM, 2006.