LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
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
LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO AERADAS
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
PRINCIPAIS REGIMES HIDRÁULICOS
PRINCIPAIS REGIMES HIDRÁULICOS
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)
ESTIMATIVA DA DBO EFLUENTE
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
ESTIMATIVA DA DBO EFLUENTE –FLUXO DISPERSO
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
ESTIMATIVA DA DBO EFLUENTE –FLUXO DISPERSO
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
CARACTERÍSTICAS 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)
CARACTERÍSTICAS DE OPERAÇÃO
CARACTERÍSTICAS DE OPERAÇÃO
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
CRITÉRIOS DE PROJETO
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.)
CRITÉRIOS DE PROJETO
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
CRITÉRIOS DE PROJETO
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
ESTIMATIVA DA DBO EFLUENTE
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
ESTIMATIVA DA DBO EFLUENTE
ESTIMATIVA DA DBO EFLUENTE
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
ODOR EM LAGOAS ANAERÓBIAS
ODOR EM LAGOAS ANAERÓBIAS
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)
CRITÉRIOS DE PROJETO –LAGOAS ANAERÓBIAS
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 –LAGOAS ANAERÓBIAS
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
CRITÉRIOS DE PROJETO –LAGOAS ANAERÓBIAS
CRITÉRIOS DE PROJETO –LAGOAS ANAERÓBIAS
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
CRITÉRIOS DE PROJETO –LAGOAS ANAERÓBIAS
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%
CRITÉRIOS DE PROJETO –LAGOAS ANAERÓBIAS
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:
REMOÇÃO POR SEDIMENTAÇÃO
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
REMOÇÃO POR SEDIMENTAÇÃO
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
GERENCIAMENTO DO LODO
9393
GERENCIAMENTO DO LODO
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
CRITÉRIOS DE PROJETO
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
NÚMERO DE COMPARTIMENTOS
NÚMERO DE COMPARTIMENTOS
CRITÉRIOS DE PROJETO
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
ACÚMULO DE LODO / AREIA
ACÚMULO DE LODO / AREIA
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
TÉCNICAS PARA REMOÇÃO DOLODO
TÉCNICAS PARA REMOÇÃO DOLODO
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.