Lagoas Estabilização

Report
TRATAMENTO DE EFLUENTES
LÍQUIDOS INDUSTRIAIS
Lagoas de Estabilização – Lagoas Facultativas
Introdução
Há diversas variantes dos sistemas de lagoas de
estabilização, com diferentes níveis de simplicidade
operacional e requisitos de área.
 Lagoas facultativas;
 Sistema de lagoas anaeróbias seguidas por lagoas
facultativas;
 Lagoas aeradas facultativas;
 Sistema de lagoas aeradas de mistura completa
seguidas por lagoas de decantação.
Introdução
De maneira geral, as lagoas de estabilização são
bastante indicadas para regiões de clima quente e
países em desenvolvimento, devido aos seguintes
aspectos:
 Suficiente disponibilidade de área em um grande
número de localidades;
 Clima
favorável (temperatura e insolação
elevadas);
 Operações simples;
 Necessário de poucos ou nenhum equipamento.
Observação
O lançamento de despejos industriais com
características adversas ao equilíbrio biológico das
lagoas de estabilização deverá ser submetido a um
tratamento prévio antes de seu lançamento a rede
de esgoto ou no corpo receptor.
Processos de tratamento de efluentes
líquidos
Indicação
Tipo de processo
Sistema de
controle
de poluição
Efluentes que
contém matéria
orgânica
Processos
biológicos
Lodo
ativado,
filtro
biológico, lagoas
aeradas, lagoa
de
Estabilização
Efluentes
Domésticos
Processos
Biológicos
Lagoas de
estabilização
aeróbias ou
facultativas.
observação
Resíduo
biodegradável
DQO < ou = 3,0
DBO
Processos de tratamento de efluentes
líquidos
Poluente
Nível de
tratamento
Operação, processo ou sistema
de tratamento
Matéria
orgânica
Biodegradável
Secundário
Lagoas de estabilizações e variações,
Primário (remoção lodos ativados e variações, filtro
parcial)
biológico e variações, tratamento
anaeróbico, disposição no solo.
Patogênicos
Terciário (principal) Lagoas de maturação, disposição no
Secundário
solo, desinfecção com produtos
químicos, desinfeção com radiação
ultravioleta.
Sistema de lagoas de Estabilização –
Lagoa Facultativa
Grade
Fase
Sólida
Cx de
areia
Medição
de vazão
Lagoa Facultativa
Fase
Sólida
O uso de lagoa facultativa é uma solução simples e de baixo custo, isto
quando se dispõe de área com topografia adequada e custo acessível. Esta
técnica exige o uso de tratamento preliminar, provido de grade e
desarenador. Esta é uma alternativa simples para a construção, e que exige
operação mínima, sem qualquer necessidade de se contratar operador
especializado.
Sistema de Lagoas de Estabilização –
Lagoa Anaeróbia – Lagoa Facultativa
Sistema Australiano
Grade
Fase
Sólida
Cx de
areia
Medição
de vazão
Lagoa Anaeróbia
Lagoa Facultativa
Fase
Sólida
É uma das melhores soluções técnicas, mas esbarra no problema de necessitar de uma
grande área para sua implantação. Na lagoa anaeróbia ocorre à retenção e a
digestão anaeróbia do material sedimentável e na facultativa ocorre
predominantemente a degradação dos contaminantes solúveis e contidos em partículas
suspensas muito pequenas. O lodo retido e digerido na primeira lagoa tem de ser
removido em intervalos que geralmente variam de 2 a 5 anos. Na primeira, predomina
o processo anaeróbio e na segunda o aeróbio, onde se atribui às algas, a função da
produção do oxigênio a ser consumido pelas bactérias.
Sistema de Lagoas de Estabilização –
Lagoa Aerada Facultativa
Grade
Cx de
areia
Fase
Sólida
Fase
Sólida
Medição
de vazão
Lagoa Aerada Facultativa
Esta diminui a necessidade de grande área, mas em conseqüência da
utilização de aeradores, aumenta o seu custo de operação. Quando o sistema
incluir um decantador primário, a lagoa aerada pode ter o tempo de
detenção (ou retenção) menor, porém, quando somente se usa grade e caixa
de areia, normalmente é empregado um tempo de detenção maior.
Sistema de Lagoas de Estabilização –
Lagoa Aerada Facultativa
Na aeração há produção de lodo biológico, que tem de
ser removido antes do lançamento dos efluentes no
corpo receptor. Por este motivo emprega-se uma
segunda lagoa que tem como função a retenção e
digestão desse resíduo. Devido à introdução da
mecanização, as lagoas aeradas são menos simples em
termos de manutenção e operação, comparadas com
as lagoas facultativas convencionais. A redução dos
requisitos de área é conseguida empregando certa
elevação no nível de operação, além do consumo de
energia elétrica.
Sistema de Lagoas de Estabilização – Lagoa Aerada
de Mistura Completa – Lagoa de Decantação
Grade
Fase
Sólida
Cx de
areia
Medição
de vazão
Lagoa Aerada de
Mistura Completa
Lagoa de Decantação
Fase
Sólida
O tempo de detenção típico da lagoa aerada é da ordem de
2 a 4 dias. A operação deste tipo de lagoa são mais
complicados devido ao fato de se ter um menor período de
armazenagem na lagoa, comparado com os outros sistemas.
Sistema de Lagoas de Estabilização – Lagoa Anaeróbia –
Lagoa de Facultativa – Lagoa de Maturação
Grade
Fase
Sólida
Cx de
areia
Medição
Lagoa
de vazão Anaerobia
Lagoa
Facultativa
Lagoas de Polimento
(maturação) em série
Fase
Sólida
A função desta lagoa é a remoção de patogênicos. Esta é uma
alternativa mais barata à outros métodos como por exemplo a
desinfecção por cloração.
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;
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.
LAGOAS FACULTATIVAS
O processo de tratamento por lagoas facultativas é
muito simples e constitui-se unicamente por
processos naturais. Estes podem ocorrer em três
zonas da lagoa: zona anaeróbia, zona aeróbia e
zona facultativa.
Grade
Fase
Sólida
Cx de
areia
Fase
Sólida
Medição
de vazão
Lagoa Facultativa
Descrição do processo
O efluente entra por uma extremidade da lagoa e
sai pela outra. Durante este caminho, que pode
demorar vários dias, o esgoto sofre os processos
que irão resultar em sua purificação. Após a
entrada do efluente na lagoa, a matéria orgânica
em suspensão (DBO particulada) começa a
sedimentar formando o lodo de fundo. Este sofre
tratamento anaeróbio na zona anaeróbia da
lagoa.
Descrição do processo
Já a matéria orgânica dissolvida (DBO solúvel) e a
em suspensão de pequenas dimensões (DBO
finamente particulada) permanecem dispersas na
massa líquida. Estas sofrerão tratamento aeróbio
nas zonas mais superficiais da lagoa (zona
aeróbia).
Nesta zona há necessidade da presença de oxigênio.
Este é fornecido por trocas gasosas da superfície
líquida com a atmosfera e pela fotossíntese
realizada pelas algas presentes, fundamentais ao
processo.
Descrição do processo
Para isso há necessidade de suficiente iluminação
solar, portanto, estas lagoas devem ser
implantadas em lugares de baixa nebulosidade e
grande radiação solar. Na zona aeróbia há um
equilíbrio entre o consumo e a produção de
oxigênio e gás carbônico. Enquanto as bactérias
produzem gás carbônico e consomem oxigênio
através da respiração, as algas produzem oxigênio
e consomem gás carbônico na realização da
fotossíntese.
Descrição do processo
Tem-se o perfeito equilíbrio entre o consumo e a
produção de oxigênio e gás carbônico:
 BACTÉRIAS – RESPIRAÇÃO
 Consumo de oxigênio
 Produção de gás carbônico
 ALGAS – FOTOSSÍNTESE
 Produção de oxigênio
 Consumo de gás carbônico
Descrição do processo
Descrição do processo
O efluente de uma lagoa facultativa possui as
seguintes características principais: (Cetesb, 1989)
 Cor verde devida às algas;
 Elevado teor de oxigênio dissolvido;
 Sólidos em suspensão, embora praticamente estes
não sejam sedimentáveis. (as algas praticamente
não sedimentam no teste do cone Imhoff)
Influências das algas
Numa lagoa de estabilização facultativa, as algas
desempenham um papel fundamental. A sua
concentração é mais elevada do que a de
bactérias. Em termos de sólidos em suspensão secos,
a concentração é usualmente inferior a 200mg/l
embora em termos de números elas podem estar na
contagens na faixa de 104 a 106 organismos por
ml.
Influências das algas
Grupos de algas de importância encontrados nas
lagoas de estabilização:
 Algas verdes (clorofíceas);
 Cianobactérias
As espécies variam de local para local, e, ainda,
coma posição na série de lagoas (facultativas e
lagoas de maturação)
Profundidade da zona aeróbia em
função da carga de DBO
A profundidade da zona aeróbia, além de variar ao
longo do dia, varia também com as condições de
carga da lagoa. Lagoas com uma maior carga de
DBO tendem a possuir uma maior camada
anaeróbia, que pode ser praticamente total
durante a noite.
O pH na lagoa também varia ao longo da
profundidade e ao longo do dia. Durante o dia,
nas horas de máxima atividade fotossintética, o pH
pode atingir valores em torno de 10.
Influências das condições ambientais
As principais condições ambientais em uma lagoa de
estabilização são a radiação solar, temperatura e
o vento.
Fator
Influência
Radiação solar
Velocidade de fotossíntese
Temperatura
Velocidade de fotossíntese
Taxa de decomposição bacteriana
Solubilidade e transferência de gases
Condições de mistura
Vento
Condições de mistura
Reaeração atmosférica
Mistura e estratificação térmica
Em lagos de pequena profundidade a mistura pode ocorrer
uma vez ao dia, de acordo com a seguinte seqüência:
 Inicio da manhã, com vento:
Mistura completa. A
temperatura é uniforme ao longo da profundidade.
 Meio da manhã, com sol, sem vento: Aumento da
temperatura na camada superficial. A temperatura no
fundo, varia pouco, sendo influenciada pela temperatura do
solo.
 Inicio da noite, sem vento: A camada acima da termoclima
perde calor mais rapidamente do que a camada de fundo.
Caso as temperaturas das camadas se aproximem, ocorre a
mistura
 Noite, com vento. O vento auxilia na mistura das camadas.
A camada superior afunda, e a inferior se eleva.
Critérios de projeto
Os principais parâmetros de projeto das lagoas
facultativas são:
 Taxa de aplicação;
 Profundidade;
 Tempo de detenção;
 Geometria (relação comprimento/largura)
Critérios de projeto
Taxa de aplicação superficial.
O critério taxa de aplicação superficial (carga
orgânica por unidade de área), baseia-se na
necessidade de se ter uma área de exposição à luz
solar na lagoa. Este critério baseia-se na
necessidade de oxigênio para a estabilização da
matéria orgânica.
A área requerida para a lagoa é calculada em
função da taxa de aplicação superficial Ls .

Critérios de projeto
A área requerida para a lagoa é calculada em função
da taxa de aplicação superficial Ls . A taxa é
expressa em termos de carga de DBO (L, expressa em
KgDBO5 /d) que pode ser tratada por unidade de
área da lagoa (A, expressa em ha).
A = L / LS
A = área requerida para a lagoa (ha)
L = carga de DBO total (solúvel + particulada) afluente
(kgDBO5 /d)
Ls = taxa de aplicação superficial (KgDBO5 /ha.d)
Critérios de projeto
Profundidade
A profundidade tem influência em aspectos físicos,
biológicos e hidrodinâmicos da lagoa. Através da taxa
de aplicação superficial e da profundidade tem-se o
volume da lagoa.

H = V/A
H = Profundidade
V = Volume requerido
A = Área requerida
A faixa de profundidade a ser adotada no projeto situa-se
entre 1,5 a 3,0m.
Critérios de projeto
Tempo de detenção
É um parâmetro de verificação (resultante da
determinação do volume da lagoa). É o tempo
necessário para que os microorganismos procedam à
estabilização da matéria orgânica na lagoa. Esta
associado ao volume e à vazão de projeto:

t = V/Q
t = tempo de detenção (d)
V = Volume da lagoa (m3 )
Q = vazão média afluente (m3/d)
Critérios de projeto
Geometria da Lagoa
A relação comprimento/largura (L/B) influencia no
regime hidráulico da lagoa. O projeto das lagoas
poderá fazer um aproveitamento do terreno
disponível e da sua topografia para se obter a
relação mais adequada do comprimento/largura.

Relação comprimento / largura (L/B) = 2 a 4
ROTINA DE OPERAÇÃO - Lagoas
• seguir as rotinas gerais de operação de lagoas de
estabilização;
• retirar todo o material sobrenadante - escumas,
óleos, graxas, lodo e folhas usando peneiras ou
jatos d’água. O material removido deve ser
desidratado, tratado e disposto em valas na área
da ETE, com recobrimento diário, ou em aterro
sanitário preferencialmente licenciado;
ROTINA DE OPERAÇÃO – Lagoas
• variar o nível d’água em função da maior ou menor
insolação - mais alto no período de maior insolação
e mais baixo no de menor insolação;
• verificar a coloração do efluente tratado - deve
estar preferencialmente verde-claro e sem cheiro;
• verificar diariamente as condições de tempo, da
temperatura do ar e do líquido, do pH e do
oxigênio dissolvido - OD. Os dados devem ser
anotados no registro de operação da ETE
ESTIMATIVA DA CONCENTRAÇÃO
EFLUENTE DE DBO
A remoção de DBO processa-se segundo uma reação
na qual a taxa de reação é diretamente
proporcional à concentração do substrato. Nestas
condições o regime hidráulico da lagoa influencia a
eficiência do sistema.
Características dos modelos hidráulicos
Modelo
Hidráulico
Esquema
Características
Fluxo em
pistão
As partículas do fluido entram
continuamente
em
uma
extremidade do tanque, passam
através dos mesmos e são
descarregados
na
outra
extremidade,
na
mesma
seqüência que entram. Estes tipo
de fluxo é produzido em
tanques longos
Mistura
completa
As partículas entram no tanque e
são imediatamente dispersas em
todo o corpo do reator. Pode ser
obtida em tanques circulares ou
quadrados. Difícil conseguir uma
dispersão de todo volume
Características dos modelos hidráulicos
Modelo
Hidráulico
Esquema
Características
Reatores de
mistura completa
em série
Os reatores são usados
para modelar o regime
hidráulico que existe
entre os regimes ideais
fluxo em pistão e mistura
completa
Fluxo disperso
O fluxo disperso é
obtido em um sistema
qualquer com um grau
de mistura intermediário
entre os dois extremos
de fluxo em pistão e
mistura rápida
Características dos modelos hidráulicos
A eficiência do sistema de remoção de poluentes pela
reação (Exemplo: remoção de DBO e coliformes):



Maior eficiência
Lagoa de fluxo em pistão
Série de lagoas de mistura completa
Lagoa única de mistura completa
Menor eficiência
Fórmulas para cálculo de concentração
de efluentes S (DBO Solúvel)
ARRANJOS DE LAGOAS
As lagoas facultativas pode ser projetadas para ter
mais de uma lagoa, o que confere flexibilidade
operacional.
Ao se analisar a divisão das
unidades, deve-se levar em consideração:
 Células em série: Um sistema de lagoas em série,
com um determinado tempo de detenção total,
possui uma maior eficiência do que uma lagoa
única, com o mesmo tempo de detenção total.
Pode-se ter uma menor área ocupada com um
sistema de lagoas em série.
ARRANJOS DE LAGOAS


Células em paralelo: Possui a mesma eficiência que
uma lagoa única. No entanto, o sistema possui uma
maior flexibilidade e garantia, no caso de se ter
que interromper o fluxo para uma lagoa.
Sobrecarga orgânica na primeira célula: A
primeira recebe toda a carga do efluente. O
projeto deverá avaliar o balanço de oxigênio nesta
célula (produção e consumo). Geralmente constituise a primeira célula maior.
ACUMULO DE LODO
O lodo acumulado no fundo da lagoa é resultado dos
sólidos em suspensão do esgoto bruto, incluindo
areia, mais microorganismos. A fração orgânica do
lodo é estabilizado anaerobiamente, sendo
convertida em água e gases.
A taxa de acumulo média de lodo em lagoas
facultativas é da ordem de apenas 0.03 a 0.08 m3
/hab. Ano. A menos que a lagoa esteja com uma
alta carga, o lodo se acumulará por diversos anos,
sem necessidade de qualquer remoção.
Bibliografia




Lagoas de estabilização, volume 3, Marcos Von Sperling
2ª Edição Ampliada; 2ª 2006. Editora UFMG (publicação
do DESA)
Braile, Pedro Marcio. Manual de Tratamento de Águas
Residuárias Industriais. São Paulo. CETESB,1993
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.

similar documents