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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITRIA E AMBIENTAL
DISCIPLINA: TRATAMENTO DE GUAS RESIDURIAS
DOCENTE RESPONSVEL: Prof. Msc. LOURIVALDO BERNADINO
Discente:
GUILHERME AUGUSTO TEODORO GIACOMETI
PROJETO DIMENSIONAMENTO DE LAGOAS DE ESTABILIZAO
DEZEMBRO/2014
CUIAB MT
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Sumrio
1.
INTRODUO........................................................................................................................................
3
2. MEMORIAL DESCRITIVO
.......................................................................................................................
4
2.1. LAGOAS DE ESTABILZAO
..............................................................................................................
4
2.2. LAGOA FACULTATIVA
.......................................................................................................................
5
2.3. LAGOA DE MATURAO
..................................................................................................................
7
3. MEMORIAL DE CLCULO
..............................................................................................................
9
4. MANUAL DE OPERAO LAGOA FACULTATIVA E MATURAO
...................................................... 11
4.1. ATIVIDADES DIRIAS DO OPERADOR
............................................................................................
12
4.2. LIMPEZA DAS LAGOAS
...........................................................................................................
15
5. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS
............................................................................................
16
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1. INTRODUO
Com o aumento do consumo de gua por parte de todos os setores da
sociedade, populao
em geral, indstria e agropecuria, cresce tambm a problemtica dos
resduos lquidos que so
gerados mediante a esse consumo exacerbado de gua.
Visando a soluo e ou remediao dessas problemticas, foram criados
inmeros mtodos de
tratamento desse efluente, neste projeto dimensionaremos um
sistema conhecido com lagoas de
estabilizao, no qual todo seu tratamento realizado de forma
natural, por meio de microorganismos
presentes nos efluentes que chegam at a estao de tratamento de
esgoto.
Com tal aplicao desse sistema de tratamento visamos
primeiramente a proteo ambiental
por parte do no contaminao/poluio do esgoto nos corpos hdricos
tanto subterrneos quanto
superficiais, alm de preservar tambm a imagem do municpio
perante a populao, eliminando maus
cheiros, e m viso estratgica da cidade.
Por se tratar de um dimensionamento de lagoas de estabilizao
para tratar um efluente
domstico, sem grandes concentraes de cargas orgnicas nem outros
contaminantes, foi adotado
para esse projeto uma variao do conhecido sistema australiano,
apresentando uma lagoa facultativa
seguida de uma lagoa de maturao. Sendo a lagoa facultativa para
reduo da DBO e a lagoa de
maturao sendo responsvel pela reduo de microorganismos que
possam causar doenas e
malefcios a populao.
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2. MEMORIAL DESCRITIVO
2.1. LAGOAS DE ESTABILZAO
Os sistemas de lagoas de estabilizao constituem-se na forma mais
simples para
rateamento de esgotos, apresentando diversas variantes com
diferentes nveis de simplicidade
operacional e requisitos de rea.
Principais Sistemas
Lagoas Facultativas
Lagoas Anaerbias Lagoas Facultativas
Lagoas Aeradas Facultativas
Lagoas Aeradas de Mistura Completa Lagoas de Decantao
Lagoa de Maturao
Aspectos Relevantes s Condies Brasileiras
Disponibilidade de rea
Clima favorvel (temperatura e insolao)
Operao simples
Pouca mecanizao
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Podem ser definidas como um corpo dagua intico, construdo pelo
homem, destinado a
armazenar resduos lquidos de natureza orgnica esgoto domstico
bruto, sedimentado, despejos
industriais que so tratados por processos fsicos, biolgicos e
bioqumicos, denominados
estabilizao.
Esses processos naturais, sob condies parcialmente, controlados,
so responsveis pela
transformao de compostos orgnicos putrescveis em compostos
minerais ou orgnicos mais
estveis.
As lagoas de estabilizao so habitadas por vrios tipos de
organismos vivos bactrias, algas
e etc que coexistem de interao entre eles e o prprio meio
ambiente.
Essas comunidades de seres vivos, assim como os seres humanos,
est sujeita a continuas
mudanas e difcil predizer, com certeza, quando e como eles
ocorrero. Os principais fatores que
afetam os organismos desse meio ambiente e, em consequncia, a
prpria eficcia so:
Disponibilidade de energias e nutrientes para o seu crescimento:
mudana no tipo de
resduos;
Efeitos das interaes entre os prprios seres vivos da
comunidade;
Mudanas ambientais de natureza fsica, tais como temperatura,
umidade e radiao
solar;
Mudanas sazonais na operao das lagoas.
2.2. LAGOA FACULTATIVA
Neste processo, o esgoto afluente entra continuamente em uma
extremidade da lagoa e sai
continuamente na extremidade oposta. Ao longo deste percurso,
que demora vrios dias, uma srie de
eventos contribui para a purificao dos esgotos. Parte da matria
orgnica em suspenso tende a
sedimentar, vindo a constituir o lodo de fundo. Este lodo sofre
processo de decomposio por
microorganismos anaerbios. A matria orgnica dissolvida,
conjuntamente com a matria orgnica
em suspenso de pequenas dimenses, no sedimenta, permanecendo
dispersa na massa lquida, onde
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sua decomposio se d por bactrias facultativas, que tm a
capacidade de sobreviver tanto na
presena, quanto na ausncia de oxignio.
Tem de 1,5 a 3 metros de profundidade. O termo "facultativo"
refere-se mistura de condies
aerbias e anaerbias (com e sem oxigenao). Em lagoas
facultativas, as condies aerbias so
mantidas nas camadas superiores das guas, enquanto as condies
anaerbias predominam em
camadas prximas ao fundo da lagoa.
Embora parte do oxignio necessrio para manter as camadas
superiores aerbias seja
fornecido pelo ambiente externo, a maior parte vem da
fotossntese das algas, que crescem
naturalmente em guas com grandes quantidades de nutrientes e
energia da luz solar.
As bactrias que vivem nas lagoas utilizam o oxignio produzido
pelas algas para oxidar a
matria orgnica. Um dos produtos finais desse processo o gs
carbnico, que utilizado pelas algas
na sua fotossntese.
Este tipo de tratamento reduz grande parte do lodo, e ideal para
comunidades pequenas,
normalmente situadas no Interior do Estado.
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2.3. LAGOA DE MATURAO
As lagoas de maturao so empregadas no tratamento tercirio dos
esgotos possibilitando o
polimento do efluente tratado, sendo sua funo principal a remoo
de patognicos. Porm, a
remoo dos nutrientes contidos nos esgotos afluentes no muito
efetiva, razo pela qual o presente
estudo objetiva obter a melhoria da remoo de amnia e fosfato via
modificao da lagoa de
maturao por meio de placas de PVC.
As placas possibilitam o desenvolvimento de um biofilme, e este
incorpora N e P em sua
biomassa e/ou favorecem processos de nitrificao. Foram estudadas
uma lagoa de maturao com
placas de PVC (LMB), e uma lagoa convencional como controle
(LM), ambas com volume til de 7,60m3
e rea superficial de 15,2m2 (profundidade de 0,5m, comprimento
de 9,5m e 1,60m de largura).
Os suportes na LMB foram colocados verticalmente e abaixo da
superfcie da gua no sentido
longitudinal da lagoa, totalizando 30m2 de rea de suporte para
aderncia de biofilme, correspondente
a duas vezes a rea superficial da lagoa. Tanto LM quanto LMB
foram operadas em paralelo, com tempo
de deteno hidrulica (TDH) de 10 dias e uma vazo de 31,7 L/h.
Como afluente destas lagoas utilizou-
se o efluente de uma lagoa facultativa piloto provida de
chicanas (LF) com volume til de 10,99m3, rea
superficial de 10,5m2 e profundidade de 1,05m., que operou sob
um TDH de 5 dias e com uma vazo
de 91,6 L/h. A LF foi alimentada com efluente proveniente da
lagoa anaerbia (LA) da ETE Continental
de Florianpolis.
Semanalmente "in situ", foram medidos oxignio dissolvido,
transparncia por disco de Secchi
e temperatura das lagoas (LF, LMB e LM). Em laboratrio foram
analisados os seguintes parmetros:
DBOt, DBOs, DQOt, DQOs, ST, STV, STF, SS, N-NH4+, N-NO2-,
N-NO3-, P-PO43- Clorofila a, pH,
alcalinidade total, coliformes totais e fecais, condutividade e
turbidez. Foi efetuado estudo por
microscopia tica qualitativa para identificao de organismos em
LF, LMB e LM.
Realizou-se tambm um estudo de Fish, para a identificao de
microrganismos do biofilme,
bem como, perfis longitudinal/ horrio e de estratificao trmica
(variao nictemeral) em pontos
determinados na LMB e LM. Ao logo do estudo a qualidade sanitria
do efluente, medida por meio de
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indicadores de Coliformes fecais foi satisfatria. O sistema
apresentou eficincia de 92,5% e 91,1% para
LMB e LM, respectivamente. A eficincia na transformao de
nitrognio amoniacal foi de 53,5% (LMB)
e 47,2% (LM). Como resultado do Fish foram encontradas raras
clulas hibridizadas de Nitrospina sp.
De um modo geral, a LMB apresentou resultados mais eficazes na
remoo de patognicos e na
transformao de nitrognio amoniacal. Os resultados indicam que,
alm de processos de evaporao
e fixao de amnia, possivelmente houve tambm processo de
nitrificao em LMB, fato que pode
ser confirmado pela existncia de Nitrospina sp. responsvel pela
nitrificao no biofilme.
Os resultados obtidos na avaliao do perfil longitudinal e horrio
demonstraram que seria
conveniente a realizao de mais um perfil para uma avaliao pela
ANOVA (anlise de varincia) com
o intuito de determinar a hidrodinmica das lagoas. No perfil
nictemeral, para as diferentes
profundidades, pode-se verificar que os fatores que
influenciaram fortemente as condies de
funcionamento das lagoas foram temperatura e a intensidade
solar. O desenvolvimento deste estudo
permitiu um melhor entendimento dos fatores que interferem no
processo de tratamento de esgoto
sanitrio atravs de lagoas de maturao.
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3. MEMORIAL DE CLCULO
DADOS DE ENTRADA
Populao inicial (hab) Horizonte de Projeto
(anos) Populao Final (hab) per capita (L/hab.dia) Coeficiente de
retorno
10.000 15 10.600 220 0,8
Vazo da ETE (m/dia) DBO afluente (S0 - mg/L)
Temperatura (T - C)
Coliformes fecais (N0)-(CF/100ml)
1.866 350 25 5,E+07
LAGOA FACULTATIVA (2 em paralelo)
Etapa Clculo Frmula Sigla Valor Unidade
1 Carga afluente de DBO5 carga = concentrao (S0) * Q L 652,96
Kg/dia
2 Adoo da taxa de aplico superficial Ls 220,00 kgDBO5/ha.dia
3 rea Requerida rea = carga/taxa de aplicao A 29.680,00 m
4 Adoo de um valor de profundidade H 1,80 m
5 Volume resultante volume = A * H V 53.424,00 m
6 Tempo de deteno resultante tempo = V/Q t 28,64 dias
7 Adoo de um valor para o coeficiente de remoo de DBO K 0,35
8 Correo para temperatura de 25C KT = K20 * ^(temp-20) KT
0,45
8.1 Adoo de um coeficiente para temperatura 1,05 -
9 Estimativa da DBO soluvel efluente DBOs = S0/(1+K*t) S 31,75
mg/L
10 Estimativa da DBO particulada efluente DBOp 28,00
mgDBO5/L
11 DBO total efluente DBOte = S + DBOp DBOt 59,75 mg/L
12 Eficiencia de remoo da DBO Eficiencia = (S0-S)/S0 E 90,93
%
13 Dimenses das Lagoas (2) Proporto de 2,5 (L/B) B 77 m
13.1 Duas lagoa funcionando em paralelo. Medidas para 1 lagoa L
193 m
14 rea total requerida para todo o sistema, cerca de 25% > A
At 37.100,00 m
15 rea per capita Ap = At / Populao final Ap 3,50 m/hab
16 Acumulo de lodo anual 0,05 m/hab * Populao final 530,00
m/ano
17 Acumulo de lodo final de projeto Lodo anual * horizonte
7.950,00 m/20 anos
18 Espessura em 1 ano Acumulo 1 ano/ A 1,79 cm/ano
19 Espessura final de projeto Espessura 1 ano * horizonte 35,71
cm/20 anos
20 Taxa de preenchimento de lodo em 20 anos 19,84 %
1
1
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21 Remoo de coliformes nas Lagoas Facultativas
21.1 Numero de disperso d = 1/(L/B) d 0,40 -
21.2 Coeficiente de remoo de coliformes Kb = 0,542 * H^-1,259 Kb
0,26
21.3 Correo para temperatura de 25C Kbt = Kb20 * ^ (t-20) Kbt
0,36
21.4 Concentrao efluente de Coliformes a = RAIZ(1+4*K*t*d) a
4,13 -
21.5 N = N0 * ((4*a)*e^(1/2*d) / ((1+a)*e^(a/2*d) -
((1-a)*e^(-a/2d)) N 6,1E+05 CF/100ml
26 Eficincia de remoo de coliformes E = ((N0-N)/N0)*100 E 98,77
%
LAGOA MATURAO (com chicanas)
Etapa Clculo Frmula Sigla Valor Unidade
1 Volume V = t de deteno (12 dias) * Q V 22.387,20 m
2 rea superficial A = V/H A 22.387,20 m
3 Adotar valor de profundidade H 1,00 m
4 Dimenses da Lagoa externas Proporto de 2,5 (L/B) B 150 m
L 150 m
5
Dimenses da Lagoa internas
L/B = L/B * (n+1) | n = chicanas (L/B)i 16 -
5.1 3 chicanas Bi 37 m
4 trechos Li 150 m
5.2 Comprimento total do sistema L * n de trechos L 600 m
6 rea total requerida para todo o sistema, cerca de 25% > A
At 27.984,00 m
21 Remoo de coliformes na Lagoa de Maturao
21.1 Numero de disperso d = 1/(L/B) d 0,06 -
21.2 Coeficiente de remoo de coliformes Kb = 0,542 * H^-1,259 Kb
0,54
21.3 Correo para temperatura de 25C Kbt = Kb20 * ^ (t-20) Kbt
0,36
21.4 Concentrao efluente de Coliformes a = RAIZ(1+4*K*t*d) a
1,45 -
21.5 N = N0 * ((4*a)*e^(1/2*d) / ((1+a)*e^(a/2*d) -
((1-a)*e^(-a/2d)) N 1,2E+02 CF/100ml
26 Eficincia de remoo de coliformes E = ((Nf-Nm)/Nf)*100 E 99,98
%
27 Eficincia de remoo global Eg = ((N0-Nm)/N0)*100 Eg 100 %
28 Unidades log removidas -LOG(1-Eg/100) logr 5,61 log
removidas
1
1
1
1
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4. MANUAL DE OPERAO LAGOA FACULTATIVA E MATURAO
Para se atender aos objetivos de um tratamento de esgotos,
faz-se necessrio a execuo
eficiente de atividades de inspeo, operao, manuteno e avaliao de
desempenho.
Avaliao de desempenho visa conhecer as condies reais de
funcionamento de instalao e
o acumulo desse conhecimento, atravs de parmetros de controle,
permite:
Dominar instalao em termos de maneja-la tanto em condies normais
como em
situaes especiais;
Prever problemas que possam ocorre.
Esse conhecimento s conseguido atravs de controle operacional da
instalao.
Quando o controle rotineiro revelar que a instalao no est
funcionando satisfatoriamente,
ou h insuficincia de dados para se assegurar uma anlise mais
racional dos problemas, recomenda-
se uma avaliao de desempenho.
O controle adequado do processo envolve o conhecimento das
composies qualitativas e
quantitativas do esgoto afluente as lagoas de estabilizao;
entrada da lagoa e sada da lagoa. Em cada
um deles so efetuadas diversas analises e medies que sero
utilizadas para se determinar como est
se desenvolvendo o processo de tratamento.
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4.1. ATIVIDADES DIRIAS DO OPERADOR
Para melhor funcionamento da estao os operadores devem ser bem
treinados conforme
algumas recomendaes
a) Percorrer o permetro do sistema de tratamento, bem como o de
cada lagoa procurando
verificar;
Se no existe nenhum mourao de cerca enfraquecido ou arame
arrebentado,
visando impedir a entrada de animas e pessoas;
O estado de conservao dos gramados de proteo dos diques internos
e externos;
Os avisos ao redor da estao, lembrando de que se trata de uma
estao de
tratamento de esgoto e que pode apresentar problemas a sade da
pessoa.
O estado das calhas de chegada do esgoto evitando assim
problemas no calculo de
vazo e se houver um produto qumico despejado na entrada do
sistema.
Se os nveis de operao esto em conformidade.
b) Anotar as variveis meteorolgicas: temperatura, precipitao,
pluviometria e ventos. Na
ficha diria de operao do sistema.
Em relao as lagoas facultativas e maturao algumas recomendaes e
operaes especificas
devem ser fiscalizadas e atendidas a fim do melhor tratamento e
consequentemente melhor
disponibilidade do efluente ao corpo hdrico receptor.
a) Mediar a temperatura dos esgotos afluente, nvel da lamina da
lagoa, ph no afluente da
lagoa, slidos sedimentveis no esgoto bruto, OD a 20 cm abaixo da
superfcie pelo menos
3 vezes ao dia, anotar na ficha diria da operao.
b) Havendo crostas de escumas nas lagoas, essas devem ser
jateadas com gua, destrudas
com rastelos ou removidas com peneiras.
c) Cuidar da conservao dos taludes de gramados a fim de evitar
problemas de eroso do solo
da estao.
d) Combater qualquer inicio de eroso nos taludes.
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e) Caso no se tenha faixa de lajotas de concreto altura da
lamina de agua, manter os taludes
limpos, nos pontos de contatos com os lquidos, nesse caso mudar
os nveis de superfcie
liquida a cada 15 dias.
f) Manter limpos os dispositivos de entrada do esgoto
afluente.
g) Controlar o nvel de agua de acordo com a insolao e eficincia
do projeto.
h) Manter os poos vertedores dos afluentes longe de qualquer
contato com o efluente
tratado.
O exemplo de planilha para operao diria por parte do operador da
estao de tratamento
de esgoto segue na imagem a seguir:
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4.2. LIMPEZA DAS LAGOAS
O lodo acumulado numa lagoa de estabilizao deve ser removido
quanto a sua espessura
atingir a metade da lamina de agua da operao
Os procedimentos adotas na limpeza esto listados a seguir;
a) a lagoa cujo lodo ser removido, sara temporariamente do
circuito. Os esgotos devero ser
desviados para uma outra clula em uso ou em ultimo caso para o
curso de agua. Esta
operao dever ser realizada de forma gradual de modo a no
prejudicar o funcionamento
da lagoa.
b) Os stop-logs das caixas de sada devem ser removidos
sequencialmente, de forma
gradativa, e os lquidos encaminhados para outra clula em uso. A
lamina de agua dever
ser rebaixa at alcanar a camada de lodo.
c) O lodo exposto ao sol perder, paulatinamente, sua agua e
secar ao ar livre.
d) Quando o lodo apresentar rachaduras e tornar-se manusevel com
garfos de brita, dever
ser retirado da lagoa e utilizado como condicionador de solo na
prpria estao.
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5. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS
ARCEIVALA, S. L. wastewater treatment and diposal engineering
and ecologu in pollution
control. New Yourk, Marcel Dekker, 1981. P.
AZEVEDO NETTO, J.M. & ALVAREZ, G.A. Manual de hidrologia 7
ed. So Paulo.
AZEVEDO NETTO, J.M. & ALVAREZ, G.A. Tratamento de guas
residurias. So Paulo,
DAE. 1970
MANUAL DE OPERAO NORMA TCNICA. Operao e manuteno de lagoas
de
estabilizao. Companhia ambiental do Estado de So Paulo.