aeraÇÃo

Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo - SABESP

XIII – Audiência de Inovação

Tema:“Sistemas de Aeração para Tratamento de Esgotos”

Objetivo do dia:

Abordar os sistemas de aeração com seus tanques, que são o coração das ETE´s, apresentando:

* SISTEMA DE AERAÇÃO COM AERADORES- Superficial de Alta Rotação- Superficial de Baixa Rotação- Aerador Submerso

* SISTEMA DE AERAÇÃO COM DIFUSORES DE BOLHA FINA E MISTURADOR HIPERBÓLICO

* NOVAS TECNOLOGIAS DE AERAÇÃO

SISTEMA DE AERASISTEMA DE AERAÇÇÃOÃOCOM AERADORES MECÂNICOSCOM AERADORES MECÂNICOS

Eng. Alberto Abrikian

Sistema de AeraSistema de Aeraçção com Aeradoresão com Aeradores

Por que utilizar ?

- Baixo custo de implantação e implementação

- Facilidade em “crescer e estender a lagoa*” (com aumento da demanda)

- pela adição de novos equipamentos, proporcionando maior introdução de oxigênio.

- Flexibilidade operacional- responde a variação do nível do tanque- permite criar variáveis do projeto (localização na lagoa)

- com uma distribuição uniforme, ou;- maior distribuição na entrada ou saída do tanque

(de acordo com a necessidade do projeto)


- Fácil Manutenção- Facilidade na remoção;- Equipamento leve e fácil operacionalização.

Alta Rotação Baixa Rotação Submerso

Tipos mais comuns de aeradores mecânicos


Qual objetivo e onde utilizar ?

- Bacias de Homogeneização ou Pré-Aeração- Tanques de Aeração- Desnitrificação- Bacias de Pós-Aeração ou Polimento- Caixas de Areia Aeradas

São utilizados para muitos processos de tratamento de esgotos, porém é mais empregado no Tratamento biológico, baseado na ação de micro-organismos.


Da Aplicação:

Cada aerador deve ser limitada as seguintes taxas de densidade de potência:

AERADOR MÁXIMA DENSIDADE DE POTÊNCIABaixa rotação 75 W/m³Alta rotação 30 W/m³

É muito importante respeitar a profundidade do tanque para cada um dos modelos dos fabricantes, consulte sempre o fabricante. Assim será possível garantir a qualidade e a eficiência do processo.


MMÉÉTODOTODO TxTx de de transftransf.O2 (kg/.O2 (kg/kwkw.h).h)

Difusores de bolha finacobertura total do fundo do tanque------------------2.4 ~ 4.0

Difusores de bolha finacolocados na parede lateral- -------------------------1.3 ~ 1.8

Oxigênio puro----------------------------------------------------------0.9 ~ 1.8

Aerador estático (Bolha média)-----------------------------------1.3 ~ 1.7

Difusores de bolha grossa ---------------------------------------0.5 ~ 1.0

Aeradores mecânicos de superfície(Condição Standard)Alta rotação com rotor de insuflação ---------------0,8 ~ 0,9Alta rotação com hélice de 2 pás -------------------1,2 ~ 2,4Baixa rotação --------------------------------------------2,4 ~ 3,3

Tabela comparativa para sistemas de aeração


PONTO DE ATENÇÃO

- O bom resultado na utilização dos modelos de aeradores, está vinculado à correta aplicação do equipamento.

- É fundamental que o projetista esteja atento e obedeça as especificações do fabricante, a fim de garantir a performance esperada do tratamento.


Plano de manutenção básico

Para um bom funcionamento dos aeradores mecânicos, éfundamental que seja respeitado sempre o plano de manutenção básico de cada fabricante, a fim que se obtenha:

- continuidade na eficiência e eficácia dos equipamentos;- seja assegurado a qualidade do efluente tratado;- que a manutenção seja sempre em postos autorizados ou

referenciados pelos fabricantes (motores e peças sobressalentes).

Estatísticas dos fabricantes, demonstram:



TIPO: Superficial de Alta RotaTIPO: Superficial de Alta Rotaççãoão(fluxo ascendente e descendente)(fluxo ascendente e descendente)


Por que utilizar ?

- Baixo valor de investimento (em relação ao volume de O2 introduzido);- Grande facilidade em ampliar a taxa de O2;

- em relação ao crescimento da demanda, com instalação de novos equipamentos.

- Grande flexibilidade para alterar o arranjo de distribuição;- possibilidade de criação de zonas anóxicas, desnitrificação por exemplo;- concentrar os aeradores em locais estratégicos da lagoa;- permite variação do nível da massa líquida, pois esta sobre flutuadores.

Tipo: Superficial de Alta Rotação


Por que utilizar ?

- Promove boa mistura;- Bom efeito de bombeamento;- Propicia grande quantidade de bolhas finas;

- facilita a oxigenação pela maior quantidade de superfície de reação.- Aplicação bastante difundida nas ETE’s

Superficial de Alta RotaçãoFLUXO ASCENDENTE




Por que utilizar o DOMO ?

- Garantir proteção quando houver dispersão prejudicial na atmosfera.

Acessório para Alta RotaçãoFLUXO ASCENDENTE


Por que utilizar ?- Promove boa mistura na massa líquida;

- permite utilização de unidades em sentido horário e anti-horário;

- melhor mistura da massa líquida.

- Não cria aerosóis;- torna o ambiente mais seguro;- não contamina a atmosfera;- permite circulação de pessoas ao entorno da lagoa.

- Eficiência garantida pelas bolhas finas;- Peso inferior aos demais;

- facilita eventuais inspeções e manutenções.

- Permite utilização com eixo inclinado, promovendo melhor circulação

Superficial de Alta RotaçãoFLUXO DESCENDENTE


Ponto de AtençãoO bom resultado na utilização dos modelos

de aeradores, esta vinculado à correta aplicação do equipamento.

É fundamental que o projetista esteja atento e obedeça as especificações do fabricante, a fim de garantir a performance esperada do tratamento.

Superficial de Alta RotaçãoFLUXO DESCENDENTE


Alguns Modelos




TIPO: Superficial de Baixa RotaTIPO: Superficial de Baixa Rotaççãoão

Eng. Sérgio Roberto Ceccato

Por que utilizar ?

- Proporciona maior introdução de oxigênio no meio líquido (em média, 50% maior que o aerador de alta rotação);

- Projeto mais robusto e durável;

- Ideal para tanques de maior profundidade;

- Alcança maiores superfícies da lagoa;

Obs.: Devido ao redutor de velocidade, o custo do equipamento é maior, mas o consumo de energia elétrica por quilo de oxigênio introduzido é menor.

Superficial de Baixa Rotação


AERADORES MECÂNICOS VERTICAISTaxa de transferência de oxigênio

"Condições Standard""Submergência Máxima“

(Onde aplicável)

“PÁS SEMI CURVAS "1,5 a 2,2 kg O2 /cv.h2,0 a 3,0 kg O2 /kw.h3,3 a 4,9 lb O2 /hp.h


“PÁS CURVAS "1,8 a 2,4 kg O2 /cv.h2,4 a 3,3 kg O2 /kw.h4,0 a 5,3 lb O2 /hp.h

“PÁS INCLINADAS "1,5 a 2,2 kg O2 /cv.h2,0 a 3,0 kg O2 /kw.h2,5 a 3,6 lb O2 /hp.h

“PÁS VERTICAIS COM DOBRAS FRONTAIS"

1,5 a 2,2 kg O2 /cv.h2,0 a 3,0 kg O2 /kw.h2,5 a 3,6 lb O2 /hp.h

“PÁS RADIAIS COM REDUTOR SUBMERSO "

1,8 a 2,4 kg O2 /cv.h2,4 a 3,3 kg O2 /kw.h4,0 a 5,3 lb O2 /hp.h

BAIXA ROTAÇÃO


Pás Semi-Curvas



Pás Curvas



Pás Inclinadas


Pás Verticais com Dobras Frontais


Pás Radiais com Redutor Submerso


Baixa barra de ligação9

Rotor8

Caixa de câmbio7

Carretel6

Motor Elétrico5

Compartimento de mudança de óleo

4

Braço3

Monte de flutuação2

Flutuação1

DescriçãoItem


Baixa barra de ligação9

Rotor8

Caixa de câmbio7

Carretel6

Motor Elétrico5

Compartimento de mudança de óleo

4

Braço3

Monte de flutuação2

Flutuação1

DescriçãoItem




TIPO: Submersíveis

Eng. Sérgio Bastos

Aeradores Submersíveis

Por que bolhas finas ?

- Qual a referência do tamanho das bolhas ?QuantoQuanto maiormaior a a áárearea total de interface total de interface bolhasbolhas de de ggááss e e ááguagua, ,

maiormaior éé o volume de o volume de transferênciatransferência de de ggááss..

Eng. Sérgio Bastos

Área da Esfera = 4 p r2

Volume da Esfera = 4/3 p r3

Area

Volume= 3

r

raioraio 0,5 m 0,0025 m

0,0015 m

Área

Volume1200 2000

φ φ bolhabolha 1,0 m 0,005 m 0,003 m

m2/m3

m2/m3

6

0,0005 m

6000

0,001 m

5 3 1

VelocidadeVelocidade mméédiadia de de ascensãoascensão

0,50 0,15

mm

0,30 msec-1

Eng. Sérgio Bastos

MMéétodos principaistodos principais

AtravAtravéés de ar autos de ar auto--aspiradoaspirado

AtravAtravéés de ar s de ar pressurizadopressurizado

Eng. Sérgio Bastos

Tipo aspiradoTipo aspiradoSistemas autoSistemas auto--aspiradosaspirados

Eng. Sérgio Bastos

-- UnidadeUnidade submerssubmersíívelvel ((nãonão necessitanecessita sopradorsoprador adicionaladicional))

-- AdequadoAdequado parapara aeraaeraççãoão de de tratamentostratamentos Municipal e IndustrialMunicipal e Industrial

-- AdequadoAdequado parapara aeraaeraççãoão contcontíínuanua ouou intermitenteintermitente

-- SomenteSomente aeraaeraççãoão

-- SemSem entupimentoentupimento

-- AdequadoAdequado parapara tanquestanques de de atatéé 7 m de 7 m de profundidadeprofundidade

-- SistemaSistema iiçáçávelvel: : semsem interrupinterrupççãoão do do processoprocesso parapara manutenmanutenççãoão

-- AdequadoAdequado parapara processosprocessos SBR (SBR (emem combinacombinaççãoão com com misturadormisturador))

CaracterCaracteríísticassticas principaisprincipais

Eng. Sérgio Bastos

Entrada de cabos

Tubulação de entrada de ar

Sistema difusorinjeta mistura ar-

efluente no tanque Propulsor em forma de estrela para criar bolhas

finas

Buchasubstituível

motor encapsulado NEMA B trifásico, classe F de

isolação, 155°C, sensorestérmicos em cada bobina

(fase)monitoramento de

vazamento do selo porDI-eletrodo

Câmara de óleo

Sistema de selo mecânicoduplo com selo externo de carbeto de silício e interno

aço/carvão

PrincipaisPrincipaiscomponentescomponentes

Eng. Sérgio Bastos

ArArÁÁguagua

ÁÁgua + gua + BolhasBolhas

ÁÁgua + gua + BolhasBolhas

PrincPrincíípiopio de de funcionamentofuncionamento

Eng. Sérgio Bastos

Profundidade operativa faixa = 2,0 Profundidade operativa faixa = 2,0 -- 7,0 m7,0 m

faixa de SOTR = 3,0 faixa de SOTR = 3,0 -- 80,0 kgO80,0 kgO22/h/h

Eng. Sérgio Bastos

Sequência de Sequência de ininííciocio

1

3

2

4

5

Eng. Sérgio Bastos

Propulsor

Parafuso hexagonalArruela de pressão

Chaveta

Suporte do motor

Lado de pressão empurra o líquido

Lado de trás cria vácuo e aspira o ar

Partes hidrPartes hidrááulicasulicasAeradorAeradorMaterial: aMaterial: açço inox fundido ou o inox fundido ou soldadosoldado

Eng. Sérgio Bastos

Propulsor

Anel de canais

Distância entre a ponta do propulsorDistância entre a ponta do propulsore a ponta do anel de canais 0.75 mme a ponta do anel de canais 0.75 mm

Eng. Sérgio Bastos

Aerador SubmersAerador Submersíívelvelcom extensão de 1,5 mcom extensão de 1,5 m

Eng. Sérgio Bastos

Suporte do motor

Anel de canais

Estator hidráulico

Propulsor

Componentes hidrComponentes hidrááulicosulicos

Eng. Sérgio Bastos

Máx. Zona de Mistura - Zona B

Aeração Ótima - Zona A

Diâmetro 16 m

Zona A – Aeração ótima

Exemplo de zona Exemplo de zona de influênciade influência

Diâmetro 6 m Diâmetro 6 m

Eng. Sérgio Bastos

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5

SOTRKg O2/h

Profundidade, m

TA 2400

TA 1800

TA 1200

TA 901

TA 601

TA 301 TA 151

Exemplo de Curvas de Performance

Eng. Sérgio Bastos

Exemplo de Curvas de Potência

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5

P1 no pto de operaçãokW

TA 2400

TA 1800

TA 1200

TA 901

TA 601

TA 301TA 151 Prof., m

Eng. Sérgio Bastos

Entrada de Água

PrincPrincíípio de Operapio de Operaççãoão

Entrada de ArSucção

Zona de MisturaDifusor

Câmara do VenturiFluxo misturado

Eng. Sérgio Bastos

Operação submersa silenciosa

Sem formação de spray ou aerosol

Evita odores

Não necessita estrutura de instalação especial

Fácil de repor ou expandir

Baixo custo de investimento

VantagensVantagens

Eng. Sérgio Bastos

Formatos de TanquesFormatos de Tanques

Eng. Sérgio Bastos

AeradorAerador submerssubmersíívelvel

pressurizadopressurizado

Sistemas de ar pressurizadoSistemas de ar pressurizado

Eng. Sérgio Bastos

- Unidade submersível

- Adequado para aeração contínua ou intermitente

- Adequada para aeração de tratamento municipal e industrial

- Aeração e mistura combinados

- Sem entupimento

- Adequado para tanques de grande profundidade

- Alta taxa de transferência de oxigênio e mistura

- Sistema içável: sem interrupção do processo para manutenção

- Adequado para processos BNR (Remoção Biológica de Nutrientes)

- Adequado para processos SBR (Bateladas)

- Adequado para processos MBR (Reator Biológico de Membranas)

- Adequado para processos MBBR (Reator Biológico de Leito Móvel)

- Adequado para alimentação com O2

CaracterCaracteríísticassticas PrincipaisPrincipais

Eng. Sérgio Bastos

PrincipaisPrincipais componentescomponentes

MotorMotorMotor

RedutorRedutorRedutor

EstatorEstatorEstator

RotorRotorRotor

Eng. Sérgio Bastos

RotorEstator

Eng. Sérgio Bastos

RotorRotor

lâminaslâminas do rotordo rotorportasportas de de arar

Eng. Sérgio Bastos


LinhaLinha de de ararcomprimidocomprimido

SaSaíídada de de ááguagua + +

bolhasbolhas finasfinas

Eng. Sérgio Bastos

TesteTeste emem laboratlaboratóóriorio

ÁÁguagua + + BolhasBolhas FinasFinasno no dutoduto de de sasaíídada do do

estatorestator

Eng. Sérgio Bastos

RotorRotor

lâminalâmina do rotordo rotorportasportas de de arar

Eng. Sérgio Bastos


LinhaLinha de de ararcomprimidocomprimido

SaSaíídasdas de de ÁÁguagua + +

BolhasBolhas FinasFinas

Eng. Sérgio Bastos

EquipamentoEquipamento instaladoinstalado

Eng. Sérgio Bastos

PrincPrincíípiopio de de instalainstalaççãoão

CaboCabo de de iiççamentoamento

MangueiraMangueira flexflexíívelvel e e cabocabo eleléétricotrico

Eng. Sérgio Bastos

Diâmetro do tanque: 9,2 m

Profundidade do tanque: 7,10 m

Nível de água possível: 6,7m

Instalações de teste para

Standard Oxygen Transfer

Eng. Sérgio Bastos

Cavendish Farms Inc., Canadá. Indústria de alimentos. Tanques de aeração com 10 aeradores submersíveis

Eng. Sérgio Bastos

Planta de tratamento de esgoto de Praga – Digestão aeróbica de lodo -3 digestores; Profundidade = 14,00 m

18 aeradores submersíveis

Eng. Sérgio Bastos

Tratamento de efluentes da planta de celulose Mörrums Bruk - Suécia

10 aeradores submersíveis

Eng. Sérgio Bastos

SISTEMA DE AERASISTEMA DE AERAÇÇÃOÃOCOM DIFUSORES DE BOLHA FINACOM DIFUSORES DE BOLHA FINA

Eng. Paul Antony Woodhead

SISTEMAS DE AERAÇÃO COM DIFUSORES DE BOLHA FINA


Classificação

Com relação aos materiais:

• Difusores cerâmicos (instalações mais antigas)

• Difusores de óxido de alumínio (pouco usados atualmente)

• EPDM (ethylene-propylene-diene-M class) - aplicações mais comuns em esgotos: o uso pode ser problemático em efluentes industriais

• Poliuretano (instalações mais modernas, difusores mais comuns em instalações industriais, por exemplo petroquímicas)

• Silicone ( nova tendência para aplicações industriais)

Classificação dos difusores de bolha fina


Classificação

Com relação à forma – mais comuns:

• Difusores em forma de disco

• Difusores tubulares (em forma de “T”e tipo mangueira)

• Difusores de painel quadrado ou retangular


Difusores de Discos – Vantagens

• As perdas de oxigênio transferido são menores quando um disco édanificado



DIFUSORES TUBULARES TIPO T


Difusores de Tubulares – Vantagens

• Maior deformação dos difusores, resultando no desprendimento de incrustações e de biofilmes mais facilmente


Controle da vazão de ar• A vazão de ar pode ser controlada para cada gride de aeração, economizando-se energia elétrica de acordo com as demandas de processo


DISTRIBUIÇÃO NO FUNDO DOS TANQUES


Difusores de Painel Retangular – Vantagens

• Maior eficiência na transferência de oxigênio (são produzidas bolhas ultrafinas)

• Obtém-se maiores densidades de aeração

• Custos de instalação maiores


FORMAS DE INSTALAÇÃO

1. Grides fixos no fundo dos tanques

2. Grides removíveis nos fundo dos tanques

3. Grides de cadeia oscilante – Sistema flutuante de aeração


GRIDES FIXOS NO FUNDO DOS TANQUES

Características deste exemplo

• Materiais: AISI 304 ou AISI 316

• 01 distribuidor de ar por gride

• Comprimento padrão do gride: 3.0 m

• Largura padrão do gride: 1.5 m

• 18 mangueiras flexíveis por gride

• Controle de vazão de ar independente paracada gride


Sanasa – Campinas


GRIDES REMOVÍVEIS NO FUNDO DOS TANQUESCaracterísticas deste exemplo

• Mesmas características dos grides fixosutilizados como exemplo

Exemplo de instalação de gride removível em um tanque cheio


Exemplos de Grides Removíveis


Guia para o posicionamento dos gridesno fundo dos tanque – para grides removíveis


Instalação com bóias para o posicionamento dos gridesno fundo dos tanque – para grides removíveis


Vantagens:

o alta transferência de oxigênioo baixo consumo de energiao fácil instalaçãoo instalação modularo remoção sem o esvaziamento do tanqueo baixa manutençãoo versatilidade – instalação em todos os tipos de tanques ou de lagoaso controle de vazão de ar independente para cada gride

GRIDES REMOVÍVEIS NO FUNDO DOS TANQUES


Membrana

Distribuidor

Tubos Flexíveis

Tubo de Alimentação Flutuante

Suporte de Fixação

SISTEMA FLUTUANTE DE AERAÇÃO

Características deste exemplo• Doze mangueiras de EPDM por gride



Gride de aeração

Cabo de ancoramento

Conexão de alimentação de ar

para o gride

Tubo flexível de

alimentação

Tubo de alimentação do

gride

Gride de aeração

E-Flex – Flutuante


SISTEMA FLUTUANTE DE AERAÇÃO PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

• O movimento dos tubos de distribuição de ar devido ao fluxo das bolhas gera a oscilação dos grides






• Sistema adequado para lagoas de terra compactada, revestidas com manta de PVC ou de concreto

• Sistema projetado sem nenhum ponto de fixação com o fundo da bacia

• Sistema formado por tubulação flutuante em polietileno que suspende os difusores de bolhas finas

• Difusores de membrana são utilizados neste sistema

• Fácil manutenção - sem a necessidade do esvaziamento da bacia ou da parada completa do sistema de aeração


• Metcalf & Eddy : Mistura, Lodos ativados 0,6 – 0,9 m3 /m3 de tanque

• Arranjos dos grides com menor densidade (área com grides / área total) propiciam maiores eficiências de aeração

SOTE = 2,8 – 4,0 Kg O2/ kWh

α (bolha fina) = 0,3 - 0,7 (normal esgoto 0,6)

α para aeradores mecânicos = 0,85

Parâmetros para a boa mistura dos efluentes e a maior eficiência de aeração


Curvas de Transferência de Oxigênio x Submergência

6,0 m


Recomendações de Manutenção

* Manutenção após o içamento dos grides removíveis:

• Verificar as membranas dos tubos e trocar as que estiverem danificadas

• Verificar as mangueiras de alimentação de ar

• Há sistemas de injeção de ácido fórmico para os casos em que há incrustações de carbonato de cálcio nos tubos de membranas


SISTEMA DE AERASISTEMA DE AERAÇÇÃOÃOCOM MISTURADORES HIPERBCOM MISTURADORES HIPERBÓÓLICOS LICOS


SISTEMAS DE AERAÇÃO COM MISTURADORES HIPERBÓLICOS


Princípio de Funcionamento

O fluxo radial-axial imposto ao fluido impede a sedimentação nas regiões próximas ao misturadorNo fundo do tanque e nas regiões mais distantes do misturador são gerados microvórtices na direção oposta à

do fluxo em profundidades menoresEstes microvórtices transferem elevada energia cinética ao fluidoA elevada energia cinética caracteriza o fundo do tanque como uma região de

alta turbulênciaAs elevadas velocidades do fluido no fundo do tanque mantém os sólidos

em suspensão


Eco

ECONOMIA DE ENERGIA ELÉTRICA

• Consumo energético médio dos misturadores convencionais = 10 – 15 W/m3

• Consumo energético médio dos misturadores hiperbólicos = 2 – 3 W/m3


Energia Requerida para a Mistura


Corpo do Misturador com o eixo e o mancal

Características:

Ranhuras de corte estendidasDesign ultra-compactoRanhuras de transporte integradasRanhuras de corte ajustáveis Mais alto transporte/mistura de gásMateriais: eixo em aço inoxidável e rotor em FRP


Princípio de Funcionamento dos Misturadores / Aeradores

120016011,0

140018515,0

150020018,5

200025022

250030030

Vazão de ar (Nm3/h)Transferência de Oxigênio - SOTR (Kg O2/h)

Potências Instaladas dos Modelos (kW)


Princípio de Funcionamento

A vazão de ar pode ser variada (uso de inversor de freqüência nos sopradores)

Ao se mudar a vazão de ar pode-se economizar energia elétrica

A demanda de oxigênio requerida determinará a vazão de ar necessária

Sistema de aeração de bolhas finas (diâmetros entre 1,5 e 3,0 mm)

As funções misturador e sistema de aeração são totalmente independentes


FORMAS DE INSTALAÇÃO1. Instalação em uma passarela de concreto


1. Instalação em uma passarela de concreto – tanque profundo


2. Instalação em gaiola (misturador / aerador)


2. Instalação em gaiola (SABESP – Lavapes)

Características:Construção pesada em aço inox ou em aço

carbonoBase pesada de aço carbonoMancal jateado para meio abrasivoPés especiais para possibilitar o içamento

Vantagens:

Completamente içávelInstalação rápida em plantas novas ou

existentes Redução de gastos com construção civilDesign seguro


2. Instalação em gaiola (lagoas revestidas)


• Evitam-se os gastos com construção civil

• Facilidade de instalação e de remoção para limpeza

• Possibilita menor tempo de instalação e consequente partida da planta em menor tempo

• Implantação em plantas em funcionamento sem interromper o funcionamento

CARACTERÍSTICAS DA INSTALAÇÃO EM GAIOLA


2411 20

*

*20, ⋅⋅⋅−⋅

⋅= −

∞

∞ AORCC

CSOTR T

L

θβα

SOTR Taxa de transferência de oxigênio nas condições padrão(T=20oC, patmosférica=1 atm e concentração inicial de oxigênio dissolvido = 0 mg/L)

AOR Taxa de transferência de oxigênio nas condições de campo

θ Fator de correção em função da temperatura do efluente

C*∞ Concentração de saturação de oxigênio nas condições de campo

C*∞,20 Concentração de saturação de oxigênio nas condições padrão

CL Concentração de oxigênio dissolvido no líquido

TRANSFERÊNCIA DE OXIGÊNIO



2411 20

*

*20, ⋅⋅⋅−⋅

⋅= −

∞

∞ AORCC

CSOTR T

L

θβα

α Fator de correção em função das características do efluente

β Fator de correção em função da salinidade do efluente



air bubble

• A turbulência criada pelo uso do misturador em conjunto com o sistema de aeração atua nainterface entre a bolha de ar e o substrato (aumento do fator α e consequente aumento da AOR)

•Este aumento do fator α é verificado mesmo na presença de surfactantes (a turbulência quebraas interações intermoleculares entre as partes apolares das moléculas de surfactante e as moléculas apolares de oxigênio)


EFICIÊNCIA DA TRANSFERÊNCIA DE OXIGÊNIO HyperClassic Mixer/ Aerator 2500-30 kW

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

blower intake airflow [m³/ h] (Tair= 20 °C , p= 1013 mbar)

Ove

rall

Effic

ienc

y [k

g/kW

h]

Water Depth 8,0 m


Vantagens da Tecnologia

1. Altas taxas de transferência de oxigênio (SOTE = 1,8 – 3,0 Kg O2 / kWh)

2. Elevado valor do fator α (α = 0,85)

3. Desempenho constante

4. Tecnologia ideal para sistemas intermitentes

5. Não há a produção de aerossóis

6. Sistema removível sem a necessidade de se esvaziar o tanque

7. Instalação rápida e fácil

8. Alta resistência à corrosão


NOVAS TECNOLOGIASNOVAS TECNOLOGIAS

“Tecnologia MBBR”

Eng. Luiz Manoel M. Abrahão

O que é um MBBR??

Moving Bed Biofilm Reactor ou Reator de Leito Móvel com Biofilme

Reator biológico que utiliza biomassa aderida em materiais suportes « carriers » em movimento para a remoção de poluentes, tais como, carbono ou nitrogênio operando sem a recirculação de lodo.

– Sistema de Filme Fixo– Biomassa em suspensão somente em decorrência do efeitos de

cisalhamento.


”um biofilme é um aglomerado de diferentes grupos de microrganismose seus produtos extra celulares, aderidos a uma superfície sólida”

Biofilme


BiofilmeImbedded particulate matter

Stagnantliquidlayer

Difusão in

absorção

Difusão out

Reação

Hidrólise

erosion

Bulk liquid phase

Biofilme AnoxKaldnes™media


A tecnologia MBBR

HISTÓRICO1985: início das pesquisas do processo Kaldness Moving Bed ™1989: 1o. MBBR comercializado na Noruega – ainda operando com a mesma mídia;............2007: mais de 500 plantas (industrial/municipal) em operação, com diversas configurações MBBR, BAS, HYBAS.

CENTROS TECNOLÓGICOSSuécia, Noruega, USA, Espanha, Austrália, ChinaMais de 80 colaboradores


Princípios do MBBR

Reator Aeróbio

Reator Anóxico

1) A tecnologia é baseada no princípio do biofilme, sendo o componente-chave os ”carriers” de polietileno com densidade próxima da água.

2) Os ”carriers” são mantidos em suspensão e constante movimentação por meio da aeração e mistura mecânica.

3) Os ”carriers” são projetados para terem uma grande área superficial para aderência dos microrganismos.

4) O reator pode ser preenchido com ”carriers” até 67% do seu volume, os quais são mantidos no interior pela instalação de telas ínstaladas na saída do reator.

5) Vários reatores podem ser instalados em série de modo a desenvolver bactérias especializadas para cada etapa do processo.


O Reator MBBR


Principais elementos

Material suporte para o Biofilme “carriers”Sistema de aeraçãoCestos (ou telas) para retenção dos “carriers”.


Permite boa transferência de massaEvita entupimentoAlta durabilidade

Critérios importantes:Grande superfície protegida por unidade de volume

Material suporte: ”Carriers”


Tipos de ”Carriers”

Especialmente projetado para diferentes aplicações:– K1– K3– BiofilmChipTM P– BiofilmChipTM M– F3



K1 K3 F3



BiofilmChipTM P BiofilmChip™ M



37

3,0

2,2

12

7

Espessura(mm)

46

45

48

25

9

Diâmetro(mm)

HDPE or PP900BiofilmChip™ P

HDPE or PP200F3

HDPE or PP1200BiofilmChip™ M

HDPE500K3

HDPE500K1

MaterialSuperfície

Protegida (m2/m3)Tipo de ”Carrier”


Características de projeto

Carga Orgânicas Aplicadas: depende do grau de remoçãorequerido e da biodegradabilidade do efluente bruto.

Cargas Orgânicas Típicas @10°C - 15°C:– 15 – 18 gDQOs/m².d 70% remoção de DQOs– 50 – 200 gDQOs/m².d 30-60 % remoção de DQOs

Para remoção acima de 80 %, usar sistemas com 2 estágios

Correção da Temperatura: Cm@T = Cm @T15 x 1.035 (T-15)



TRH: minimo de 30 min.

Valores típicos: 0,5 a 6 horas, podendo ser maiores para efluentes de difícil biodegradabilidade.

)(ReLíquido"" Volume hrsiaVazãoHorár

atorTRH =



Carga afluente deve ser controlada– Garantir desenvolvimento uniforme do biofilme.– Previnir entupimento do “carrier”

Cargas são definidas em termos de DQO solúvel, pois não há praticamente tratamento da DQO particulada.

O projeto é baseado na DQOs aplicada por m² da áreasuperficial protegida.


Sistema de Aeração


Sistema de Aeração

Critérios Importantes:Bastante robustoBolhas MédiasDistribuição uniformeSem entupimentoLivre de manutençãoBaixa perda de carga


Retenção dos “carriers”

Reatores Aeróbios


Retenção dos “carriers”

Reatores Anóxicos


Adição de mais“carriers”

Carga Inicial

35%35%

67%67%

Carga Futura

Expansão Futura


Bastante compactoSimples operaçãoRobusto – tolerante a variações e distúrbiosSem problemas de “bulking”Absorve altos valores de SST – operação sem tratamento primárioFacilidade de aumento de capacidade, somente adicionando mais “carriers”Facilidade de criar sistemas de multiplosestágios, com seleção dos microrganismosAdaptação em tanques ou baciasexistentes

Tecnologia MBBR


“carriers” Cestos/Misturadores Sistema de Aeração+ Design

Tecnologia MBBR99% conhecimento + 1% Plástico

Tecnologia MBBR


Configurações de Sistemas

Chemicals

BOD/COD removal

Settling tank Aerobic MBBR Settling tank


Settling tank Aerobic MBBR Activated sludge Settling tank

Chemicals

BOD/COD removal



Settling tank Aerobic MBBR Activated sludge Settling tankSettling tank Aerobic MBBR Activated sludge Settling tank


Configurações de SistemasNitrification

Chemicals



Settling tank Activated sludge Settling tank Aerobic MBBR Tertiary treatment

Nitrification

Chemicals



Settling tank Activated sludge Settling tank Aerobic MBBR Tertiary treatment


Configurações de SistemasNitrogen removal

Chemicals COD

Chemicals COD

Chemicals COD

Settling tank Anoxic Aerobic Settling tank

Settling tank Aerobic Anoxic Settling tank

Settling tank Settling tank Settling tankActivated sludge Anoxic

Settling tank Anoxic Aerobic Anoxic Settling tank

Nitrogen removal

Chemicals COD

Chemicals COD

Chemicals COD

Settling tank Anoxic Aerobic Settling tank

Settling tank Aerobic Anoxic Settling tank

Settling tank Settling tank Settling tankActivated sludge Anoxic

Settling tank Anoxic Aerobic Anoxic Settling tank


Reatores em concreto(fechados) - Retangulares

Reator Circular em Aço

Circular em Fibra de Vidro

Reatores em concreto(abertos) Retangular/Circular

Configurações de Reatores


Tanques de combustível -Sande paper mill

Tanques de Aço -Gjøvik Potato ind.

Estocagem de polpa -Stora Gryksbo

Clarificador primário -Phillips Petroleum

Reaproveitamento de Tanques


Referências no MundoMais de 500 instalações em 50 diferentes países.


Referências no Mundo


Referências - Efluentes Municipais


Referências no BrasilTipo de IndústriaVolume MBBR

(m3)Carga Aplicada

(kg DQO/dia)AnoPlanta

Esgoto doméstico43700 (*)(*) Eq,Pop

2002Delphi(ETE Jambeiro)

Papel&Celulose15.000108.0002007Suzano

Farmacêutica1205602005Bayer

Alimentícia808102004Vigor

Papel6145.5682003Klabin

Papel1.66210.8002001Ripasa


Bahia Sul


BAHIA SUL

Mais de 140 aeradores instalados em uma única planta


aeraÇÃo

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