apostila tratamento de esgoto sanitário

8/12/2019 Apostila Tratamento de Esgoto Sanitrio

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TRATAMENTO DE ESGOTO SANITRIO

Roque Passos Piveli

So Paulo, 2007


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TRATAMENTO DE ESGOTO SANITRIO

Roque Passos Piveli

1 Cara!er"s!ias #os es$o!os, %eessi#a#es #e !ra!a&e%!o e o%e'(o

#as es!a()es

1*1Cara!er"s!ias #os Es$o!os

Os esgotos sanitrios variam no espao, em funo de diversas variveis desde

o clima at hbitos culturais. Por outro lado, variam tambm ao longo do tempo,o que torna complexa sua caracterizao. etcalf ! "dd# $%&&%' classificam os

esgotos em forte, mdio e fraco, conforme as caracter(sticas apresentadas na

)abela %*

)abela %* +aracter(sticas f(sicoqu(micas dos esgotos. etcalf ! "dd# $%&&%'

+aracter(stica -orte dio -raco/O0,12$mg34' 522 112 %%2

6O $mg34' %.222 022 102+arbono Org. )otal $mg34' 1&2 %72 829itrog:nio total ; 9)< $mg34' 80 52 129itrog:nio Org=nico $mg34' >0 %0 289itrog:nio ?moniacal $mg34' 02 10 %1-@sforo )otal $mg34' %0 28 25-@sforo Org=nico $mg34' 20 2> 2%-@sforo Anorg=nico $mg34' %2 20 2>+loreto $mg34' %22 02 >2Bulfato $mg34' 02 >2 12Cleos e Draxas $mg34' %02 %22 02

9o /rasil, mesmo que no se tenha informao segura com base local,

costumase adotar contribuiEes Fper capitaG de 05 e %22 g3habitante.dia para a

/O de cinco dias e para a 6O, respectivamente.

"m termos de vazo, podese afirmar que os esgotos esto suHeitos Is mesmas

variaEes relativas ao consumo de gua, variando de regio para regio,

dependendo principalmente do poder aquisitivo da populao. ?penas a t(tulo de

refer:ncia, podese considerar a contribuio t(pica de %72 43habitante.dia,referente ao consumo Fper capitaG de gua de 122 43habitante.dia e um

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coeficiente de retorno gua3esgoto igual a 2,8. Para a determinao das vazEes

mximas de esgotos, costumase introduzir os coeficientes J%K %,1 $relativo ao

dia de maior produo' e J1 K %,0 $relativo I hora de maior produo de

esgotos'. +onsequentemente, a vazo de esgotos do dia e hora de maior

produo %,8 vezes, ou praticamente o dobro da vazo mdia diria. eve ser

lembrado que as caracter(sticas dos esgotos so afetadas tambm pela

infiltrao de gua subterr=nea na rede coletora e pela poss(vel presena de

contribuiEes espec(ficas, como indLstrias com efluentes l(quidos ligados I rede

pLblica de coleta de esgotos.

Os esgotos sanitrios possuem excesso de nitrog:nio e f@sforo. Asto faz com

que, ao ser submetido a tratamento biol@gico, haver incorporao desses

macronutrientes nas clulas que tomam parte do sistema, mas o excesso deverser ainda grande. "sta uma importante preocupao em termos de tratamento

de esgotos, exigindo tratamento avanado quando se tem lanamento em

situaEes mais restritivas, sobretudo em represas utilizadas para o

abastecimento pLblico de gua potvel, onde o problema da eutrofizao poder

ter consequ:ncias drsticas. 9a )abela 1 so apresentados concentraEes

t(picas das diversas fraEes de s@lidos em esgotos*

)abela 1* +oncentraEes de s@lidos em esgotos. -onte* etcalf ! "dd# $%&&%'

+aracter(stica -orte dio -racoB@lidos )otais $mg34' %.122 M12 >02B@lidos issolvidos $mg34' 802 022 102B@lidos issolvidos -ixos $mg34' 802 022 102B@lidos issolvidos Nolteis $mg34' 010 >22 %50B@lidos em Buspenso )otais $mg34' >02 112 %22B@lidos em Buspenso -ixos $mg34' M0 00 12B@lidos em Buspenso Nolteis $mg34' 1M0 %70 82

B@lidos Bedimentveis $m434' 12 %2 209a )abela > so apresentadas algumas caracter(sticas biol@gicas dos esgotos,

importantes para referenciar as necessidades de desinfeco. "mbora a

legislao seHa restrita aos (ndices de coliformes, aplicaEes dos esgotos como,

por exemplo, na agricultura, podem exigir o controle de outros indicadores.

)abela >* +oncentraEes de organismos em esgotos. etcalf ! "dd# $%&&%'

+aracter(stica Nalor dio

/actrias )otais $3%22 m4' %2&

%2%2

+oliformes )otais $9P3%22 m4' %2M %28

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+oliformes -ecais $9P3%22 m4' %27 %2M

"streptococus -ecais $9P3%22 m4' %20 %27

Balmonella )#phosa $3%22 m4' %2% %25

+istos de Protozorios $3%22 m4' %21 %20

N(rus $3%22 m4' %2> %25

Ovos de elmintos $3%22 m4' %2%

%2>

1*1As'e!os +e$ais

?presentamse, em seguida, alguns padrEes de emisso de esgotos em guas

naturais constantes na legislao do "stado de Bo Paulo, o ecreto 8578 que

regulamenta a lei &&M de %&M7, como na legislao federal, a esoluo

>0M31220 do +O9?? $+onselho 9acional de eio ?mbiente'.

PadrEes de emisso de esgotos ; ecreto 9Q 8578

p* entre 0 e &

)emperatura* inferior a 52o+

B@lidos Bedimentveis* inferior a % m434

/O0,12* inferior a 72 mg34 ou 82R de reduo

PadrEes de emisso de esgotos ; esolu2 >0M do +O9??

p* entre 0 e &

)emperatura* inferior a 52o+

B@lidos Bedimentveis* inferior a % m434

?mSnia total* inferior a 12 mg34

Pode ser observado que o padro de emisso de 12 mg34 para amSnia no

pode ser atendido mediante a grande maioria dos processos de tratamento

biol@gicos, exceto os aer@bios com idade do lodo elevada.

?presentamse a seguir, a t(tulo de ilustrao, alguns padrEes de qualidade

estabelecidos nas legislaEes para uma gua natural classe 1, que pode ser

utilizada para abastecimento pLblico, ap@s tratamento*

PadrEes de qualidade ; Tguas +lasse 1 ; ecreto "stadual 9U 8578

Oxig:nio issolvido* no inferior a 0 mg34

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/O0,12* inferior a 0 mg34

+oliformes )otais* no superior a 0.222 3 %22 m4

+oliformes -ecais* no superior a %.222 3 %22 m4

PadrEes de qualidade ; Tguas oces +lasse % esoluo +O9?? >0M31220

p* entre 7 e &

Oxig:nio issolvido* no inferior a 0 mg34

/O0,12* inferior a 0 mg34

+oliformes )otais* no superior a 0.222 3 %22 m4

+oliformes -ecais* no superior a %.222 3 %22 m4

?mSnia total*

>,M mg934 para p V M,0

1,2 mg934 para M,0 W p V 8,2

%,2 mg934 para 8,2 W p V 8,0

2,0 para p X 8,0

Os limites de amSnia so estabelecidos em funo do p em vista que quanto

mais elevado, maior a parcela de amSnia gasosa, 9 >, que mais t@xica. O

(on amSnio, 95Y, menos t@xico, predomina em faixas mais baixas de p.

-@sforo )otal*

2,21 mgP34 para ambientes l:nticos,

2,210 mgP34 para ambientes intermedirios, com tempo de resid:ncia

entre 1 e 52 dias e tributrios diretos de ambiente l:ntico e

2,% mgP34 para ambiente l@tico e tributrios de ambientes intermedirios.

Zma dificuldade frequente no atendimento I legislao federal, referese ao

padro para f@sforo, bastante restritivo. Pode ser observado tambm quedificilmente se ter uma condio de diluio dos esgotos tratados no corpo

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receptor que dispense a desinfeco final dos esgotos antes do lanamento. [

poss(vel que mesmo empregandose tratamento f(sicoqu(mico I base de

coagulante ap@s o tratamento biol@gico, no se alcance condiEes para o

enquadramento.

1* Co%e'(o #as es!a()es #e !ra!a&e%!o #e es$o!o

O tratamento de esgoto desenvolvido, essencialmente, por processos

biol@gicos, associados I operaEes f(sicas de concentrao e separao de

s@lidos. Processos f(sicoqu(micos, como os a base de coagulao e floculao,

normalmente no so empregados por resultarem em maiores custos

operacionais e menor efici:ncia na remoo de matria org=nica biodegradvel.Porm, em algumas situaEes, notadamente quando se tem condiEes bastante

restritivas para as descargas de f@sforo, o tratamento f(sicoqu(mico pode ser

aplicado isoladamente ou, principalmente, associado aos processos biol@gicos.

O tratamento biol@gico pode ser subdividido em dois grandes grupos, processos

aer@bios e anaer@bios. Observouse uma tend:ncia hist@rica em se comparar

tais modalidades, enfatizandose vantagens e desvantagens de cada grupo, hoHe

consenso o interesse em associlos, obtendose com isso importantes

vantagens tcnicas e econSmicas.

Os processos biol@gicos podem ser classificados tambm em funo do tipo de

reator, que pode ser de crescimento em suspenso na massa l(quida ou de

biomassa aderida. 9os reatores de crescimento em suspenso, no h suporte

inerte para a ader:ncia dos microrganismos, que crescem geralmente floculados

e em suspenso na massa l(quida. 9o caso dos reatores aer@bios, o pr@prio

sistema de aerao acumula essa funo complementar de manter os s@lidos

biol@gicos em suspenso. 9os reatores de biomassa aderida, h introduo de

material de enchimento como areia, pedras ou plstico, dentre outros, que

podem se manter fixos ou m@veis no reator, garantindo a ader:ncia da biomassa

que cresce sob a forma de biofilme aderido ao meio inerte.

Os processos biol@gicos podem ser classificados ainda em funo da reteno

ou no de biomassa, entendendose por biomassa os microrganismosresponsveis pela degradao de matria org=nica dos esgotos. 9os processos

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em que no se pratica reteno de biomassa, o tempo de deteno hidrulica,

que o tempo de passagem do esgoto pelo sistema, equivalente ao tempo

mdio de resid:ncia celular, tambm conhecido por idade do lodo, que

representa o tempo de perman:ncia dos microrganismos no sistema. ?ssim, se

deseHado que os microrganismos permaneam durante determinado per(odo

no reator, os esgotos devero ser retidos pelo mesmo per(odo, o que torna as

dimensEes do sistema relativamente elevadas. [ o caso, por exemplo, das

lagoas aeradas mecanicamente de mistura completa. 9os sistemas com

reteno de biomassa, este mecanismo dever ser produzido de alguma forma.

6uando se empregam reatores de crescimento em suspenso na massa l(quida,

como so os tanques de aerao dos processos de lodos ativados, a reteno

de biomassa feita recirculandose o lodo sedimentado nos decantadoresposicionados I Husante do reator biol@gico. \ nos reatores de biomassa aderida,

seHam de leito fixo ou m@vel, a reteno de biomassa garantida pela pr@pria

ader:ncia dos microrganismos ao meio suporte formando os biofilmes. Os

reatores com reteno de biomassa compEem os chamados sistemas de

tratamento compactos que, por permitirem maior concentrao de

microrganismos ativos, possuem maior capacidade de recebimento de carga de

esgotos quando se compara com mesmo volume de reator onde no se procede

a reteno do lodo.

O processo de lodos ativados convencional composto das seguintes etapas

$-igura %'*

)ratamento preliminar* gradeamento e desarenao

ecantadores primrios

)anques de aerao

ecantadores secundrios

?densadores de lodo

igestores de lodo

Bistema de desidrat

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-igura %* Procsso de lodo ativado convencional

Os decantadores primrios providenciam uma reduo da carga org=nica

afluente ao tratamento biol@gico. O lodo separado nos decantadores

secundrios retorna para o tanque de aerao, mas h a necessidade de

descarte do lodo excedente para o controle do processo biol@gico. ?mbos oslodos, produzidos nos decantadores primrios e secundrios, podem ser

encaminhados para uma digesto biol@gica conHunta.

9a variante do processo de lodos ativados conhecida por aerao prolongada,

no se empregam decantadores primrios e o tratamento biol@gico

dimensionado de forma a produzir um excesso de lodo mais mineralizado, de

forma a se dispensar a necessidade de qualquer tipo de digesto complementar

de lodo. ispensando os decantadores primrios e digestores de lodo, as

principais etapas do sistema de lodos ativados com aerao prolongada so

$-igura 1'*


)anques de aerao


?densadores de lodo

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Bistema de desidratao de lodo

-igura 1* Processo de lodo ativado com aerao prolongada

"m situaEes onde ocorrem grandes flutuaEes de populao e,

consequentemente, de carga org=nica, a variante com aerao prolongada pode

operar sob o regime de bateladas sequenciais. 9o se empregam tambm os

decantadores secundrios, sendo a funo de separar o lodo do efluente final

tambm atribu(da aos tanques de aerao. "stes, so alimentados na forma de

rod(zio e a operao de sedimentao poder ocorrer em tanques que no

esteHam sendo alimentados por esgotos em per(odos prestabelecidos de forma

sincronizada. ?ssim, um sistema de lodos ativados com aerao prolonga

operando em bateladas, fica reduzido a $-igura >'*


)anques de aerao e decantao

?densadores de lodo


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-igura >* Processo de lodo ativado com aerao prolongada em bateladas

9otese que no esto sendo inclu(das as unidades correspondentes Is outras

necessidades de tratamento, como a desinfeco final ou a remoo de

nutrientes por processos f(sicoqu(micos, dentre outras.

Zm sistema de lagoas aeradas mecanicamente pode ser entendido como um

processo de lodos ativados sem recirculao de lodo. ?s principais unidades que

o compEem, so $-igura 5'*


4agoas aeradas mecanicamente

4agoas de decantao

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-igura 5* Bistema de lagoas aeradas mecanicamente.

9o foram inclu(das aqui as necessidades de remoo e tratamento do lodo

separado das lagoas de decantao.

?s lagoas aeradas mecanicamente foram concebidas para resolver problemas

de sobrecargas em sistemas de lagoas de estabilizao. 9estes as unidadescentrais so as lagoas facultativas, desprovidas de aeradores mec=nicos, sendo

a aerao obtida da ventilao superficial e da fotoss(ntese de algas. Bo

chamadas de facultativas por que ocorre sedimentao de particulas no fundo

que entram em decomposio anaer@bia. ?s lagoas facultativas podem ou no

ser precedidas de lagoas anaer@bias, que provocam um al(vio de carga, e

sucedidas de lagoas de maturao, cuHo principal obHetivo aumentar o grau de

desinfeco dos esgotos. O chamado sistema australiano de lagoas de

estabilizao composto de $-igura 0'*


4agoas anaer@bias

4agoas facultativas fotossintticas

4agoas de maturao

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-igura 0* Bistemas de lagoas de estabilizao

Noltando I concepo do processo de lodos ativados convencional, podemos

entender um sistema de tratamento por filtros biol@gicos aer@bios, simplesmente

substituindose as unidades principais do sistema, os tanques de aerao, pelos

filtros biol@gicos. Porm, neste caso, normalmente no h necessidade deretorno de lodo. ?ssim, um sistema de tratamento de esgotos por filtros

biol@gicos aer@bios composto das seguintes unidades principais $-igura 7'*


ecantadores primrios

-iltros biol@gicos aer@bios


?densadores de lodo

igestores de lodo


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-igura 7* Bistemas de filtros biol@gicos aer@bios

Zma das principais tend:ncias atuais do tratamento de esgotos sanitrios reside

na incluso de uma etapa inicial de tratamento anaer@bio. O reator anaer@bio

que mais tem se consolidado em nosso meio o reator conhecido por Z?B/

$upflo] anaerobic sludge blanJet'. "stes sistemas mistos so constitu(dos detratamento preliminar e dos reatores Z?B/, que podem ter os seus efluentes

complementarmente tratados por um dos seguintes processos alternativos*

4odos ativados

4agoas aeradas mecanicamente

4agoas de estabilizao

-iltros biol@gicos aer@bios

)ratamento f(sicoqu(mico

9a -igura M observase o arranHo de um sistema constitu(do de reator Z?B/

seguido de lodo ativado. entre as vantagens dessa associao podem ser

destacados* o reator Z?B/ promove uma reduo de carga de /O bem

superior I do decantador primrio $70R contra >2R'^ o lodo ativado pode

trabalhar na faixa convencional com digesto complementar do excesso de lodono pr@prio reator Z?B/, eliminandose a necessidade de um digestor espec(fico

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de lodo^ o Z?B/ promove o adensamento do lodo, eliminando tambm a

necessidade desta etapa. +omo desvantagens, podem ser relacionados*

necessidade de controle de odores ofensivos emanados do processo anaer@bio

e falta de carbono org=nico para a desnitrificao do esgoto, quando esta

necessria e posicionada $c=maras an@xicas de prdesnitrificao' entre o

reator Z?B/ e o processo de lodo ativado, recebendo o lodo nitrificado

retornado deste Lltimo. 9este caso necessrio desviar parcela da vazo de

esgotos do reator Z?B/, enviandoa diretamente para a a entrada da c=mara de

prdesnitrificao. "ssa parcela pode chegar a 02R da vazo de esgoto,

reduzindo bastante o aproveitamento dos reatores Z?B/.

?s principais vantagens da incluso de um reator anaer@bio antes de um aer@bioconcentramse na operao do sistema, permitindo a reduo substancial no

consumo de energia eltrica e na produo de lodo pelo sistema de tratamento.

-igura M* Bistema com reator Z?B/ seguido de lodo ativado

9a -igura 8, apresentase o fluxograma de um sistema constitu(do de reator

Z?B/ seguido de filtro biol@gico aer@bio. ? avaliao das vantagens e

desvantagens desta concepo bem parecida com a anteriormente feita para o

arranHo com reator Z?B/ seguido de lodo ativado.

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-igura 8* Bistema com reator Z?B/ e filtro biol@gico aer@bio

Os filtros biol@gicos aer@bios podem operar como leitos percoladores, sem

afogamento com os esgotos e sob ventilao natural, ou como aerados de leitos

submersos, afogados e com aerao forada. 9este Lltimo caso, podese

proceder o retorno de lodo do decantador para o tanque de aerao e obterse a

nitrificao do esgoto.

1*- Cus!os #e i&'la%!a(o e #e o'era(o #os sis!e&as

"m um importante estudo desenvolvido pelo POB?/, Programa de Pesquisa

em Baneamento /sico $+hernicharo, 1222', foram identificadas as seguintes

caracter(sticas dos esgotos tratados pelos diversos processos e composio de

custos de implantao e operacionais*

Processo de 4odos ?tivados +onvencional. ? operao sob alta taxa ocorre

com idade do lodo $c' inferior a tr:s dias, sem que seHa esperada a

nitrificao dos esgotos. Os esgotos tratados apresentam /O 0e BB $s@lidos

em suspenso' inferiores a >2 mg34 e concentrao de nitrog:nio amoniacal

$9amon' superior a %0 mg34. O excesso de lodo produzido da ordem de >0

a 52 g BBB 3 ab.dia, sendo estabilizado. O custo de implantao estimado

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entre _ %22,22 e _ %>2,22 por habitante, para populaEes entre 122 e 722

mil habitantes. O consumo de energia para aerao estimado em %1

J]h3hab.ano. ? operao sob taxa convencional ocorre com idade do lodo

$c' entre 5 e M dias, ocorrendo a nitrificao dos esgotos. Os esgotos

tratados apresentam /O0e BB $s@lidos em suspenso' inferiores a 12 mg34

e concentrao de nitrog:nio amoniacal $9amon' inferior I 0 mg34. O

excesso de lodo produzido da ordem de >2 a >0 g BB 3 ab.dia, sendo

estabilizado. O custo de implantao estimado entre _ %12,22 e _

%72,22 por habitante, para populaEes entre 122 e 722 mil habitantes. O

consumo de energia para aerao estimado em 12 J]h3hab.ano.

Processo de -iltros /iol@gicos ?er@bios de ?lta )axa. Os esgotos tratados

apresentam /O0 e BB $s@lidos em suspenso' inferiores a >2 mg34 e

concentrao de nitrog:nio amoniacal $9amon' superiores I %0 mg34. O

excesso de lodo produzido da ordem de >0 a 52 g BB 3 ab.dia, sendo

estabilizado. O custo de implantao estimado entre _ %22,22 e _

%>2,22 por habitante.

Processo de 4odos ?tivados com ?erao Prolongada. ? operao sob altataxa ocorre com idade do lodo $c' na faixa de 12 a >2 dias, com nitrificao

dos esgotos. Os esgotos tratados apresentam /O0 inferior a 12 mg34, BB

$s@lidos em suspenso' inferior a 52 mg34 e concentrao de nitrog:nio

amoniacal $9amon' inferior I 0 mg34. O excesso de lodo produzido da

ordem de 52 a 50 g BB 3 ab.dia, sendo estabilizado aerobiamente, mais

dif(cil de desidratar. O custo de implantao estimado entre _ 72,22 e _

82,22 por habitante, para populaEes entre 02 e %02 mil habitantes. Oconsumo de energia para aerao estimado em >0 J]h3hab.ano.

Processo com eator Z?B/ seguido de 4odos ?tivados. ? operao da

etapa de lodos ativados sob alta taxa ocorre com idade do lodo $ c' inferior a

tr:s dias, sem que seHa esperada a nitrificao dos esgotos. Os esgotos

tratados apresentam /O0inferior a 12 mg34 e BB $s@lidos em suspenso'

inferior a >2 mg34 e concentrao de nitrog:nio amoniacal $9amon' superior

a 12 mg34. O excesso de lodo produzido inferior I 12 g BBB 3 ab.dia,

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sendo estabilizado. O custo de implantao estimado entre _ 02,22 e _

82,22 por habitante, para populaEes entre 02 e 022 mil habitantes. O

consumo de energia para aerao estimado em 7 J]h3hab.ano. ? operao

sob taxa convencional ocorre com idade do lodo $c' entre 5 e M dias,

esperandose a nitrificao dos esgotos. Os esgotos tratados apresentam

/O0inferior I 12 mg34e BB $s@lidos em suspenso' inferior a >2 mg34 e

concentrao de nitrog:nio amoniacal $9amon' inferior I 0 mg34. O excesso

de lodo produzido da ordem de 11 a 1M g BB 3 ab.dia, sendo estabilizado.

O custo de implantao estimado entre _ M2,22 e _ %22,22 por

habitante, para populaEes entre 02 e 022 mil habitantes. O consumo de

energia para aerao estimado em %0 J]h3hab.ano.

Processo com reator Z?B/ seguido de -iltro /iol@gico de ?lta )axa. Os

esgotos tratados apresentam /O0e BB $s@lidos em suspenso' inferiores a

>2 mg34 e concentrao de nitrog:nio amoniacal $9amon' superiores I 12

mg34. O excesso de lodo produzido da ordem de 10 a >2 g BB 3 ab.dia,

sendo estabilizado. O custo de implantao estimado entre _ 02,22 e _

82,22 por habitante, para populaEes entre 12 e 122 mil habitantes.

Processo com reator Z?B/ seguido de -iltro /iol@gico ?erado Bubmerso. Os

esgotos tratados apresentam /O0 inferior a 12 mg34 e BB $s@lidos em

suspenso' inferior a >2 mg34 e concentrao de nitrog:nio amoniacal

$9amon' superior I 12 mg34. O excesso de lodo produzido da ordem de 10

a >2 g BB 3 ab.dia, sendo estabilizado. O custo de implantao estimado

entre _ 82,22 e _ %22,22 por habitante, para populaEes entre 12 e 122

mil habitantes. "nergia para aerao* 7 J]h3hab.ano.

Processo de 4agoas ?eradas ?er@bias seguidas de 4agoas de ecantao.

Os esgotos tratados apresentam /O0inferior a >2 mg34 e BB $s@lidos em

suspenso' inferior a 52 mg34 e concentrao de nitrog:nio amoniacal

$9amon' superior I 10 mg34. O excesso de lodo produzido da ordem de %0

a 10 g BB 3 ab.dia, sendo estabilizado e removido a cada 5 a 0 anos. O

custo de implantao estimado entre _ 02,22 e _ M2,22 por habitante,

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para populaEes entre >2 e 122 mil habitantes. "nergia para aerao* 11

J]h3hab.ano.

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2 Tra!a&e%!o Preli&i%ar #e Es$o!os

2*1Co%si#era()es I%iiais

O tratamento preliminar de esgotos visa, basicamente, a remoo de s@lidos

grosseiros. 9o h praticamente remoo de /O, consiste em uma preparao

dos esgotos para o tratamento posterior, evitando obstruEes e danificaEes em

equipamentos eletromec=nicos.

O tratamento preliminar constitu(do de gradeamento e desarenao. O

gradeamento obHetiva a remoo de s@lidos bastante grosseiros como materiais

plsticos e de papelEes constituintes de embalagens e a desarenao aremoo de s@lidos com caracter(sticas de sedimentao semelhantes I da

areia, que se introduz nos esgotos principalmente devido `a infiltrao de gua

subterr=nea na rede coletora de esgotos.

2*2 Gra#ea&e%!o

Os dispositivos de remoo de s@lidos grosseiros $grades' so constitu(dos de

barras de ferro ou ao paralelas, posicionadas transversalmente no canal de

chegada dos esgotos na estao de tratamento, perpendiculares ou inclinadas,

dependendo do dispositivo de remoo do material retido. ?s grades devem

permitir o escoamento dos esgotos sem produzir grandes perdas de carga.

?s grades podem ser classificadas de acordo com o espaamento entre as

barras, conforme a tabela 5*

)abela 5* +lassificao das grades. -onte* \ordo e Pessoa $%&&0'

!i'o es'a(a&e%!o .&/grade grosseira 5 %2grade mdia 1 5grade fina % 1

[ conveniente quando se tem a necessidade de recalque dos esgotos para aestao de tratamento, que o tratamento preliminar seHa posicionado I montante


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da estao elevat@ria, visando a proteo dos rotores das bombas de corroso

por abraso. 9o entanto prtica mais usual apenas a instalao de uma grade

grosseira I entrada da elevat@ria, posicionandose uma grade mdia ou fina H

no canal de entrada da ")", normalmente de %,0^ %,& ou 1,0 cm de

espaamento entre barras.

imensEes das /arras e AnclinaEes das Drades

?s barras das grades so constru(das pelos fabricantes segundo dimensEes

padronizadas, sendo que a menor dimenso da seco, que posicionada

frontalmente ao escoamento, varia em mdia de 0 a %2 mm e a dimenso maior,

paralela ao escoamento, varia entre >,0 e 7,0 cm, aproximadamente.?s grades com dispositivo de remoo mecanizada de material retido so

implantadas com inclinaEes que variam de M2 a &2 o, enquanto que as de

remoo manual possuem inclinaEes variando geralmente na faixa de 50 a 72 o

$=ngulo formado pela grade e o fundo do canal a Husante. ? 9orma /rasileira 9/

; %1.12&3&2 da ?9/) impEe que para vazEes de dimensionamento superiores a

102 43s as grades devero possuir dispositivo de remoo mecanizada do

material retido.

ispositivos de emoo

9as estaEes de grande porte, as grades devem possuir dispositivo mecanizado

de remoo do material retido, que constitu(do de um rastelo mec=nico tipo

pente cuHos dentes se entrepEem nos espaos entre barras da grade. O rastelo

acionado por um sistema de correntes sendo que a remoo se d no sentido

ascendente e na parte superior o material depositado sobre esteira rolante que

o descarrega em caamba.

9as grades manuais, o operador remove o material retido atravs de ancinho,

quando a seco obstru(da atinge cerca de 02R do total. O material removido

depositado em tambores ou caambas possuindo orif(cios no fundo para o

escoamento da gua.

2


21/150

? quantidade de material retido nas grades chega a atingir na prtica cerca de

2,25 litros por m>de esgoto. 9a tabela 0 relacionase a quantidade de material

retido com o espaamento entre barras das grades*

)abela 0* 6uantidade de material retido nas grades. \ordo e Pessoa $%&&0'

"spaamento $cm' 1,2 1,0 >,2 5,26uantidade $43m>' 2,2>8 2,21> 2,2%1 2,22&

Para a grade de 1,0 cm de abertura, bastante utilizada, a quantidade mdia

encontrada de 2,21 4 3 m> e a mxima de 2,2>7 4 3 m>.

O material retido pode sofrer processo de lavagem, secagem e adio de

subst=ncias qu(micas antes do envio a aterros sanitrios ou incineradores.

imensionamento das Drades

?s grades so proHetadas para que ocorra uma velocidade de passagem entre

2,7 e %,2 m3s, tomandose por refer:ncia a velocidade mxima horria de

esgotos sanitrios. ? obstruo mxima admitida de 02R da rea da grade,devendose adotar como perdas de cargas m(nimas os valores de 2,%0 m para

grades de limpeza manual e 2,%2 m para grades de limpeza mecanizada.

Para o clculo da perda de carga nas grades, podese utilizar a f@rmula de

etcalf ! "dd#*

K %,5> . $v1 vo1' 31g , onde v a velocidade de passagem pela grade e vo

a velocidade de aproximao.? relao entre a rea da seco transversal do canal e a rea Ltil da grade

dada por*

B K ?u . $a Y t' 3a , onde*

B K rea da seco transversal do canal, at o n(vel de gua.

?u K rea Ltil da grade.

a K espaamento entre as barras.

3


22/150

t K espessura das barras.

? relao a 3 $a Y t' chamada de efici:ncia $"' da grade e representa a frao

de espaos vazios em relao I rea total.

-ixandose a velocidade de passagem, podese determinar a rea Ltil da grade

atravs da equao da continuidade, ?uK 6mx3 v. Obtendose a rea Ltil, pode

se calcular a rea da seco transversal do canal $B'. "scolhendose a

espessura e o espaamento entre barras determinase a efici:ncia " e B K ? u3".

Obtendose a rea da seco transversal, a largura do canal da grade pode ser

determinada atravs do conhecimento da l=mina l(quida decorrente doposicionamento da calha Parshall a Husante., conforme ser mostrado.

?lm das grades anteriormente descritas, as grades de barras curvas, as

peneiras estticas e as peneiras rotativas podem tambm serem usadas para a

remoo de s@lidos grosseiros dos esgotos sanitrios. ?s peneiras estticas so

bastante utilizadas no prcondicionamento de esgotos antes do lanamento em

emissrios submarinos e tambm no tratamento de efluentes de matadouros e

frigor(ficos, dentre outras aplicaEes. ?s peneiras rotativas tambm so bastante

utilizadas no tratamento de efluentes l(quidos industriais. 6uando se empregam

o tratamento por reatores anaer@bios do tipo Z?B/, as peneiras so prefer(veis,

reduzindo substancialmente o acLmulo de escuma na superf(cie destes reatores.

Para a observao de detalhes a respeito do proHeto e construo dos sistemas

de gradeamento, recomendase consultar a 9/ 07& e a 9/ ; %1.12&3&2 da

?/9).

9a -igura & mostrase uma fotografia de um sistema de tratamento preliminar

com a grade em primeiro plano e dois canais desarenadores com velocidade

controlada por calha Parshall I Husante $que no aparece na foto'.

4


23/150

-igura &* Drade de limpeza manual e caixa de areia de velocidade constante

9a -igura %2 mostrase uma fotografia de grade mecanizada instalada na ")"

Piarro $B?9?B? ; +ampinas3BP'

-igura %2* Drade mecanizada

2* Desare%a(o .aias #e re!e%(o #e areia/

5


24/150

+aracter(sticas do aterial emovido

? areia que infiltra no sistema de esgotos sanitrios e que danifica

equipamentos eletromec=nicos constitu(da de part(culas com di=metro de 2,1

a 2,5 mm e massa espec(fica K 1,05 ton3m>. "stas part(culas sedimentamse

individualmente nas caixas com velocidade mdia de 1 cm3s.

ispositivos de emoo de ?reia

e acordo com a 9/ %1.12&3&2, as caixas de areia de sistemas com remoo

manual, devemse ser proHetados dois canais desarenadores paralelos,

utilizandose um deles enquanto que o outro sofre remoo de areia. 9a

remoo mecanizada utilizamse bandeHas de ao removidas por talha e

carretilha, raspadores, sistemas de air lift, parafusos sem fim, bombas, etc. ?

areia retida deve ser encaminhada para aterro ou ser lavada para outras

finalidades. Para redes de esgotos novas e no imersas no lenol fretico a

quantidade de areia retida estimada em >2 litros por %222 m>de esgotos. Para

situaEes desfavorveis recomendase adotar 5243%222m>

.

+aracter(sticas Operacionais

?s caixas de areia so proHetadas para uma velocidade mdia dos esgotos de

2,>2 m3s. "sta velocidade mantida aproximadamente constante apesar das

variaEes de vazo, atravs da instalao de uma calha Parshall a Husante.

Nelocidades baixas, notadamente as inferiores a 2,%0 m3s provocam dep@sito de

matria org=nica na caixa, indicado pelo aumento da relao BBN3BB) do

material retido e que provoca exalao de maus odores devido I decomposio.

Nelocidades superiores a 2,52 m3s provocam arraste de areia e reduo da

quantidade retida.

9a -igura %% mostrase a operao de dois canais desarenadores pela manobra

de comportas.

6


25/150

-igura %%* +aixa de areia da ")" de Bo 4oureno da Berra3BP $B?/"BP'

imensionamento

O comprimento $4' da caixa de areia determinado considerandose a

velocidade dos esgotos de 2,>2 m3s e a velocidade de sedimentao da areia de

1 cm3s.

Para que a part(cula que passe sobre a caixa na linha de corrente mais alta

atinHa a c=mara de estocagem de areia, preciso que percorra na vertical

enquanto percorre 4 na horizontal*

7

v2, t2

v1t1

L


26/150

Para v%K 2,> m3s e v1K 2,21 m3s, temse 4 K %0.

+ostumase introduzir um coeficiente de segurana de %,0 devido ao efeito de

turbul:ncia e considerarse 4 K 11,0. ou 4 K 10 x .

? 9/ ; %1.12&3&2 recomenda que a taxa de escoamento superficial com base na

vazo mxima resulte na faixa de $M22 a %>22' m >3m1.d.

+ontrole da velocidade atravs de calha Parshall

Para se manter a mesma velocidade na caixa de areia tipo canal com velocidade

constante controlada por calha Parshall, para 6m(n e 6mx, temse*

-@rmula da calha Parshall*

6 K 3s'

K altura de gua $m'

Nalores de < e 9

8

2

2

1

1t

Hvx

t

Lv ==

LvHvvH

vLtt .. 21

21

1 ===

ZH

ZH

Q

Q

mx

mn

mx

mn

=

.

.'

.

HYHJ HM

Z


27/150

4argura

9ominal

9 < +apacidade $43s'

(n. x..> %,05M 2,%M7 2,80 0>,8

7 %,082 2,>8% %,01 %%2,5& %,0>2 2,0>0 1,00 10%,&% %,011 2,7&2 >,%% 500,7

% %31 %,0>8 %,205 5,10 7&7,11 %,002 %,517 %%,8& &>7,M

"xemplo do imensionamento

ados*

?no Populao

?tendida $hab'

6m(n$43s' 6md$43s' 6mx$43s'

122M 50.222 5%,7M 8>,>> %02,2212%M 05.122 02,%& %22,>8 %82,22121M 78.>02 7>,1& %17,08 11M,8>

a' "scolha da +alha Parshall*

Para atender vazEes de 5%,7M 43s a 11M,8> 43s a +. Parshall recomendada ade 49K &.

-@rmula da +alha Parshall com 49K &*

6 K 2,0>0.%,0>

Para 6m(nK 5%,7M 43s m(nK 2,%8&m

Para 6mxK 11M,8> 43s mxK 2,0M1 m

b' +lculo do rebaixo I entrada da +alha Parshall*

9

mZZ

Z

ZHmx

ZHmn

Qmx

Qmn

1033,0572,0

189,0

83,227

67,41

.

.

.

.

=

=

=


28/150

c' +lculo da grade

c.%. "fici:ncia $"'

c.1. Trea Ltil $?u'

?dotandose a velocidade de passagem v K 2,8m3s, temse*

c.>. Trea da Beco do +anal $B'

c.5. 4argura do canal da grade $b'

c.0. NerificaEes para vazEes intermedirias*

6

$l3s'

$m'

$'

$m'

BKb$'

$m1'

?uKB."

$m1'

NK6mx

?u

$m3s'

N2K6mx

B

$m3s'

11M,8> 2,0M1 2,57& 2,>82 2,180 2,822 2,722%82,7M 2,5&1 2,>8& 2,>%0 2,1>7 2,M77 2,0M5

10

==

mmaoespaamentmmtespessura

ferrodebarras

adotadosdados15)(.

5)(.

.

75,0515

15=

+=

+=

ta

aE

2

3

285,0/8,0

/22783,0m

sm

sm

v

QAu mx ===

238,075,0

285,0m

E

AuS ===

mZH

Sbmx

81,01033,0572,0

38,0 =

=

=


29/150

%02,22 2,5>7 2,>>> 2,1M2 2,12> 2,M>& 2,0007>,1& 2,158 2,%50 2,%%M 2,288 2,M%& 2,05%02,%& 2,1%> 2,%%2 2,28& 2,27M 2,M5& 2,0755%,7M 2,%8& 2,287 2,2M2 2,20> 2,M87 2,0&0

Observase que para vazEes intermedirias as velocidades no se alteram

significativamente.

c.7. Perda de +arga na Drade

d' +lculo da caixa de areia

d.%' +lculo da rea da seco transversal $?'

?dotandose a velocidade sobre a caixa, v K 2,> m3s, temse*

d.1.' +lculo da largura $/'*

d.>' Nerificao*

11

g

vvH

2

43,1

2

0

2

=

mx

H 02,081,92

)6,0()8,0(43,1:limpa!a"#

22

=

=

mx

xHobstrudaGrade 16,0

81,92

)6,0()8,02(.43,1:$50

22

=

=

27594,03,0

22783,0m

v

QA mx ===

mBZH

AB

mx

62,11033,0572,0

7594,0=

=

=


30/150

d.5' +lculo do comprimento $4'

d.0' )axa de escoamento superficial resultante*

d.7' +lculo do rebaixo da caixa de areia

Para a taxa de >243%222m>e para vazo mdia de final de plano, 6 K %17,08 4s,

temse o seguinte volume dirio de areia retida na caixa*

N K 2,2> 43m

>

x %17,08 l3s x 87,5 K >18 4

Portanto, para um rebaixo de 12cm temse um intervalo de limpeza da caixa de

aproximadamente %2 dias.

9a -igura %1 mostrase uma situao t(pica de implantao do tratamentopreliminar elevado, permitindo a continuidade do caminhamento do esgoto por

gravidade para a continuidade do tratamento e facilitando a remoo da areia

retida na caixa.

12

smv

mxA

mZH

mHslQPara

mn

mnmn

/3,01388,0

04167,0

1388,062,10857,0

0857,01033,0189,0

189,0/67,41

2

==

==

==

==

( ) mLxZHxL mx 55,101033,0572,05,22)(5,22 ===

diamm

x

x

A

Q

S

./1152

62,155,10

4,8683,227 23==

mx

!aixanaa!umuladaareiadediriaaltura 02,062,155,10

328,0==


31/150

-igura %1* +aixa de areia com fundo troncopiramidal $+ampo Drade3B'

Outros tipos de caixas de areia

9as ")"s de maior porte, notadamente acima de 102 43s, recomendvel o uso

de caixas de areia de seo quadrada em planta com removedor mecanizado da

areia retida, transportador e lavador. )ambm neste caso, a taxa de escoamento

superficial dever ser mantida na faixa entre 722 e %.>22 m >3m1.dia, com base

na vazo mxima horria de esgoto, devendose definir corretamente o nLmero

de caixas para que esta condio seHa atendida em todo o per(odo de

funcionamento da ")".

9as ")"s de porte ainda maior so utilizadas as caixas de areia aeradas, emque os bocais de aerao so posicionados de forma a induzir um movimento

helicoidal no escoamento ao longo da caixa, de forma a acelerar a deposio

das part(culas por fora centr(fuga. +om este dispositivo, o comprimento

necessrio da caixa de areia tornase menor.

9a -igura %> mostrase uma caixa de areia de seo quadrada em planta, com

dispositivo de remoo mecanizada da areia retida.

13


32/150

-igura %>* caixa de areia de seo quadrada e remoo mecanizada, vazia.

9a -igura %5, mostrase a caixa de areia mecanizada em operao.

-igura %5* +aixa de areia mecanizada em operao

Dea%!a#ores #e es$o!o

14


33/150

*1Co%si#era()es i%iiais

9o tratamento de esgoto, o que ocorre como concentrao de fase s@lida,

removida na forma de lodo. emoverse s@lidos grosseiros no sistema de

gradeamento e s@lidos facilmente sedimentveis nas caixas de areia. 9os

decantadores primrios, sob as condiEes de escoamento normalmente

adotadas em seus proHetos, ocorre remoo de 52 a 72R de s@lidos em

suspenso dos esgotos sanitrios, correspondendo a cerca de >2 a 52R da

/O. ?t mesmo no tratamento biol@gico onde se conta com a mineralizao

dos compostos org=nicos, o efeito preponderante a floculao da matria em

estado coloidal tornando poss(vel sua remoo por sedimentao nos

decantadores secundrios. [ t(pico para o processo de lodos ativados tratandoesgotos sanitrios em coeficiente de produo celular da ordem de 2,7. Asto

indica que de cada %22 Jg de /O removida no processo biol@gico acarretar

uma produo de 72 Jg de BBN, ou seHa, apenas 52R da matria org=nica dos

esgotos foi de fato mineralizada e a maior parte apenas convertida em flocos.

esta forma, Hustificase plenamente o emprego de unidades de separao de

s@lidos, geralmente a base de sedimentao. 6uando no so usados

decantadores formais de concreto armado, so utilizadas lagoas de decantao

ou a sedimentao ocorre no pr@prio reator biol@gico. ais recentemente temse

estudado o emprego da flotao com ar dissolvido em algumas aplicaEes,

especialmente associada ao tratamento f(sicoqu(mico.

9o campo do tratamento de esgotos sanitrios, a aplicao mais consolidada da

flotao com ar dissolvido est no adensamento de excesso de lodos ativados,

onde o lodo bem floculado bastante prop(cio para o aprisionamento de bolhas

de ar e so produzidos graus mais elevados de adensamento do lodo do que por

gravidade, mesmo sob taxas de aplicao bem mais elevadas.

*2 Se#i&e%!a(o %o !ra!a&e%!o #e es$o!o

O processo de sedimentao governado principalmente pela concentrao das

part(culas em suspenso. 6uanto mais concentrado for o meio, maior a

resist:ncia I sedimentao. "m suspensEes bastante dilu(das prevalece asedimentao do tipo A $individual ou discreta'. 9este caso as part(culas

15


34/150

sedimentamse individualmente sem ocorrer interrelaEes, segundo uma

velocidade constante ao longo da profundidade do tanque. [ o tipo de

sedimentao predominante nas caixas de areia. 9este caso, a velocidade de

sedimentao pode ser calculada atravs do equil(brio de foras atuantes sobre

a part(cula na direo vertical $fora gravitacional, para baixo, e empuxo mais

fora de atrito, para cima', do qual resulta a lei de BtoJes.

?umentandose a concentrao de s@lidos em suspenso, passa a prevalecer a

sedimentao do tipo AA, tambm chamada de sedimentao floculante. 9este

caso, a maior concentrao de part(culas permite a formao de emaranhados

ou flocos de maior velocidade de sedimentao ao longo de suas traHet@rias,

fazendo com que a velocidade de sedimentao aumente com a profundidade. [o que tipicamente ocorre nos decantadores das ")?s, tambm nos

decantadores primrios de esgotos onde a relativa e elevada concentrao de

s@lidos em suspenso permite tais interaEes. ? partir deste caso, no mais

vlida a lei de BtoJes, devendose proceder ensaios em colunas de

sedimentao para a obteno de par=metros para o proHeto das unidades.

?umentandose ainda mais a concentrao da suspenso, passa a prevalecer a

sedimentao do tipo AAA $tambm chamada de sedimentao por zona,

retardada ou impedida'. 9este caso, a concentrao de s@lidos muito elevada

e passa a ocorrer dificuldade de sa(da de gua em contracorrente para

possibilitar a sedimentao dos s@lidos. ?ssim, a velocidade de sedimentao

diminui ao longo da profundidade do decantador, sendo bastante baixa no fundo

onde a concentrao de s@lidos muito elevada. "ste tipo de sedimentao

predomina em decantadores secundrios de processo de lodos ativados, que

alimentado pelo lodo concentrado do tanque de aerao. 9este caso n(tida a

ocorr:ncia de interface lodo3l(quido sobrenadante. 6uando o lodo colocado em

proveta, o deslocamento desta interface pode ser cronometrado ao longo do

tempo e atravs de interpretao grfica podese calcular a velocidade de

sedimentao por zona $NB' importante para a interpretao da condio

operacional de um processo de lodos ativados. O resultado final, ap@s >2

minutos de sedimentao, utilizado para o clculo do AN4.

? sedimentao do tipo AN, tambm chamada de sedimentao por compresso,ocorre no fundo dos decantadores secundrios e nos adensadores de lodo.

16


35/150

9este caso, a suspenso to concentrada que a sedimentao dse pelo

peso de uma part(cula sobre a outra, provocando a liberao de gua intersticial.

*2Ti'os #e #ea%!a#ores

"xistem, basicamente, dois tipos de decantadores de esgotos* os de seco

retangular em planta e de escoamento longitudinal, e os de seco circular, que

mais comumente so alimentados pelo centro e a coleta do esgoto decantado

feita nas bordas dos decantadores, ao longo da linha da circunfer:ncia. "xistem

tambm os decantadores circulares de alimentao perifrica.

?lguns autores preconizam que como decantadores primrios devem serutilizados preferivelmente os de seco retangular, melhores para a assimilao

das variaEes de vazo de esgotos e, como decantadores secundrios podem

ser utilizados os de seco circular, pois nesta situao a variao de vazo de

alimentao menor e os decantadores circulares so de implantao mais

barata. Por isso, podese tambm empregar decantadores circulares como

primrios, atribuindolhe menor efici:ncia na remoo de /O. ever ser feita

anlise econSmica para subsidiar a escolha do tipo de decantador a ser

empregado em uma ")". Os removedores mecanizados de lodo e a estrutura

em concreto armado so os principais componentes de custo. Os raspadores

mecanizados so equipamentos de custo elevado, tanto os rotativos dos

decantadores circulares como especialmente os que so movidos por pontes

rolantes que tansladam ao longo do comprimento do decantador. Os

decantadores de seco circular so tambm favorecidos com relao aos

custos da estrutura em concreto armado.

Os decantadores retangulares possuem o fundo ligeiramente inclinado para que

o lodo raspado seHa direcionado ao poo de lodo, posicionado no in(cio do

decantador, de onde removido atravs de bombeamento ou presso

hidrosttica. 9o trecho final do decantador esto posicionadas, I superf(cie, as

canaletas de coleta do esgoto decantado cuHas funEes so as de reduzir a

velocidade dos esgotos na regio de sa(da evitandose a ressuspenso de lodo.

9estes decantadores pode ser observada tambm uma tubulao transversal decoleta de escuma superficial identificada por BJimmer. ?s comportas de

17


36/150

distribuio dos esgotos no canal de entrada do decantador, t:m a funo de

evitar escoamentos preferenciais.

Para o tratamento de alguns efluentes industriais so necessrios removedores

de lodo atravs de aspirao. "ste processo mais sofisticado se Hustifica quando

os s@lidos sedimentados so to leves que podem ser ressuspensos pela ao

dos raspadores.

9as estaEes de pequeno porte podese optar pelo emprego de decantadores

sem raspador mec=nico de lodo, derivados dos chamados decantadores

ortmund.

O decantador ortmund de seco circular em planta mas com o fundo em

tronco de cone invertido com paredes bem inclinadas, permitindo que todo o

lodo convirHa para um Lnico poo de lodo de onde o lodo sedimentado pode

ser removido por presso hidrosttica.

Bo posicionados anteparos na regio de entrada dos esgotos para direcionar o

fluxo de s@lidos para baixo e na regio de sa(da para a reteno de escuma.

Zma tubulao com derivao horizontal posicionada para a remoo do lodo

sedimentado por presso hidrosttica.

Podem tambm ser utilizados os decantadores desprovidos de remoo

mecanizada de lodo de seco quadrada em planta, de fundo com o formato de

tronco de pir=mide invertida. estes, derivaram os de seo retangular em

planta com fundos mLltiplos troncopiramidais.

"stes decantadores so baratos para serem implantados por no possuirem os

removedores mecanizados de lodo, o que tambm dispensa a manuteno de

equipamento eletromec=nica. +onsomem mais concreto armado para a

construo dos fundos mLltiplos e so mais profundos, o que aumenta os

problemas de escavao. "ste fato tem restringido o emprego deste tipo de

decantador em apenas pequenos sistemas, inclusive com dimensEes limitadas

pela 9/%1.12&3&2.

18


37/150

9a -igura %0 mostrase a fotografia de um decantador primrio de seo

retangular. Observase o dispositivo de remoo e o poo de lodo

-igura %0* ecantador primrio da ")" /arueri3BP $B?/"BP'

9a -igura %7 mostrase um decantador primrio em operao

-igura %7* ecantador primrio em operao

*- Di&e%sio%a&e%!o #e #ea%!a#ores 'ri&rios #e es$o!o

19


38/150

e acordo com a 9/%1.12&3&2, os decantadores primrios devem ser

dimensionados com base na vazo mxima horria de esgotos sanitrios e para

vazEes de dimensionamento superiores a 102 43s devese empregar mais de um

decantador.

Para a determinao da rea de decantao devese utilizar como par=metro a

taxa de escoamento superficial. 9a literatura internacional so recomendadas

taxas na faixa de >2 a 72 m>3m1.dia

? 9/0M2 impEe tr:s condiEes para a adoo da taxa de escoamento

superficial para decantadores primrios de esgotos*

a' at 72 m>3m1.dia, s@ tratamento primrio

b' at 82 m>3m1.dia, seguido de filtros biol@gicos

c' at %12 m>3m1.dia, seguido de lodos ativados

+ostumase adotar taxa da ordem de 72m>3m1.dia para decantadores primrios

de sistemas de filtros biol@gicos e de at &2m>3m1.dia em sistemas de lodos

ativados.

O tempo de deteno hidrulico situase entre %,0 e >,2 horas, de acordo com a

literatura internacional sobre decantadores primrios.

? 9/0M2 recomenda tempo de deteno superior a %,2 hora, com base na

vazo mxima de esgotos e inferior a 7,2 horas, com base na vazo mdia.

eterminase a rea de decantao atravs da taxa de escoamento superficial e

o volume do decantador atravs do tempo de deteno. Obtendose rea e

volume, podese obter a profundidade Ltil dos decantadores.

Para decantadores retangulares a relao comprimento largura deve ser

superior a 1*%, sendo t(picos valores na faixa de >*% a 5*%, ou mais.

?s profundidades dos decantadores variam de 1,2 a 5,0 m, sendo mais comuns

na faixa de >,2 a 5,2 m. ? 9/ ; %1.12&3&2 impEe que os decantadores devempossuir profundidade superior a 1,2 m.

20


39/150

Zm par=metro importante a ser observado no dimensionamento de

decantadores a taxa de escoamento nos vertedores de sa(da. ? 9/0M2

recomenda valores inferiores a M12m>3m1.dia, mas na prtica so usados valores

bem inferiores, principalmente quando so usados decantadores de seo

circular.

9o caso de decantadores retangulares, devese manter o comprimento de

canaletas vertedoras compat(vel com a taxa de escoamento, sem que as

mesmas avancem alm de %35 do comprimento do decantador.

* Ee&'lo #e #i&e%sio%a&e%!o 3 #ea%!a#or 'ri&rio

a' ados para o imensionamento

?no Populao $hab.' 6md$43s' 6mx$43s'122M 50.222 8>,>> %02,2212%M 05.122 %22,>M %82,7M121M 78.>02 %17,0M 11M,8>

b' )axa de escoamento superficial adotada inicialmente*

c' Trea superficial necessria de decantadores primrios $1212'*

Bero utilizados 25 decantadores primrios de seco circular em planta.

21

diamm" mxA ./60 23

, =

2

23

3

328./60

/)4,8683,227(m

dmm

dmxA

A

Q" S

S

mxAmx

===

mxA

##

AmA#E$

2,108244

482

4

328 2

2=

=

=

===


40/150

Os decantadores devero portar removedores mecanizados de lodo.

d' Profundidade Ltil dos decantadores*

Nolume Ltil m(nimo necessrio*

Amplantao* > dec 122M $p3 atender at 12%M'

% dec 12%M $p3 atender at 121M'

e' )axa de escoamento nos vertedores de sa(da*

f' Nerificao para tr:s decantadores em 12%M*

g' ?lternativa* 1 decantadores

22

mHu

mxx%

tdQ%Q%tdtdmxQ

5,2328

2,820

2,8200.16,383,227

./0.1,

3

=

=

===

orasx

td

orasx

td

mx%mHuPara

m&d

mx

Q

Q

16,26,357,126

984

2,16,383,227

984

9843280,30,3 3

==

==

===

dmmx

xLQ

mx ./1542,10

4/)4,8683,227(/

3==

dmmx

x" mxA ./5,63

823

4,8667,180 23, ==


41/150

h' ?lternativa* ecantadores retangulares com fundos troncopiramidais semremovedor mecanizado de lodo

evero ser usados quatro decantadores de $>,M x 11,1'm, com relao

comprimento3largura K 73%

Profundidade do trecho prismtico*

+lculo da Produo de 4odo

Nalores adotados*

Produoper capitade lodo primrio* 72gBB3hab.dia

"fici:ncia do decantador primrio na remoo de s@lidos em suspenso* 72R

Produo de lodo* P4K 2,27 x 2,7 x 78.>02 K 1.57% JgBB)3dia $ano 121M'

)eor de s@lidos no lodo descarregado* %R

assa espec(fica do lodo* %,212 Jg3m>

Nazo de lodo* 64K 1.57% 3 $2,2% x %.212' K 15% m>3dia

- Proesso #e lo#o a!iva#o

-*1 Co%si#era()es I%iiais

O processo de lodo ativado pode ser enquadrado como tratamento aer@bio, de

crescimento em suspenso na massa l(quida e com reteno de biomassa. ?

introduo de oxig:nio pode ser feita atravs de diferentes formas, como pormeio de aeradores superficiais, sistemas com difusores, at mesmo oxig:nio

23

m

x

# 5,142

3284

=

=

mxx

Hu 5,22,227,34

2,820==


42/150

puro pode ser introduzido diretamente nos tanques. Os s@lidos biol@gicos

crescem na forma de flocos e so mantidos em suspenso pelo equipamento de

aerao, no h meio suporte de biomassa, como os materiais inertes $pedras,

plstico, etc.' introduzidos nos sistemas de filtros biol@gicos. ? reteno de

biomassa feita atravs de recirculao do lodo separado nos decantadores

acoplados aos reatores biol@gicos.

O resultado da interao entre microrganismos e matria org=nica nos tanques

de aerao a formao de flocos. Pol(meros extracelulares produzidos pelos

microrganismos so os principais agentes. Para a ocorr:ncia de flocos densos

necessrio que as principais condiEes ambientais dentro dos reatores esteHam

controladas. Zma das condiEes deseHveis meio neutro em termos de p, oque caracter(stico do esgoto domstico. -ora da faixa neutra, o nLmero de

grupos de microrganismos que se desenvolvem menor, dando maior

oportunidade para desequil(brios e predomin=ncia de microrganismos maus

formadores de flocos. ? presena dos principais nutrientes, sobretudo

compostos de nitrog:nio e f@sforo, deve ser bem administrada. Para esgoto

domstico, sabese que h nitrog:nio e f@sforo em excesso, no havendo

necessidade de adio artificial de nutrientes. O problema, na verdade, como

melhor remov:los. O efeito da defici:ncia do meio nos principais nutrientes

tambm no sentido de proporcionar a preval:ncia indeseHvel de certos grupos

de microrganismos. O oxig:nio deve ser adicionado em quantidade suficiente

para garantir o processo metab@lico dos microrganismos que se desenvolvem

no tanque reator e manter um pequeno saldo, segurana contra a ocorr:ncia de

anaerobiose. "stes, podem tambm ser influenciados negativamente pela

presena de subst=ncias t@xicas ou potencialmente inibidoras, que podem ser

descarregadas pelos efluentes industriais. Problemas em tratamentos biol@gicos

foram responsabilizados pela presena em quantidade excessiva de compostos

fen@licos ou de @leos e graxas, por exemplo.

Be os fatores ambientais externos estiverem sob controle, h que se planeHar e

manter adequadamente condiEes de funcionamento tais como a relao

alimento3microrganismos e o tempo mdio de resid:ncia celular.

24


43/150

Zma boa floculao necessria para que se tenha recuperao de s@lidos

elevada no decantador secundrio e um efluente final com baixa concentrao

de s@lidos em suspenso. ? perda de s@lidos em suspenso Huntos com o

esgoto tratado inevitvel, o aHuste operacional do processo de lodos ativados

consiste essencialmente em procurar encontrar as condiEes ambientais que

levem I melhor floculao poss(vel, reduzindose a perda de s@lidos com o

efluente final e obtendose maior efici:ncia na remoo de matria org=nica

biodegradvel.

O excesso de lodo biol@gico descartado continuamente do sistema dever ou

no sofrer digesto bioqu(mica complementar, dependendo das condiEes

operacionais. 6uando se mant:m maiores tempos de resid:ncia celular, oexcesso de lodo resultante melhor digerido. "stas caracter(stica uma das

principais que difere a variante com aerao prolongada dos processos

convencionais, conforme ser discutido.

-igura %M* ?specto do lodo ativado

-*2 As'e!os #e &iro4iolo$ia

25


44/150

Zm verdadeiro ecossistema formado no tanque de aerao de um sistema de

lodos ativados. ?s bactrias so os principais decompositores de

matria org=nica dos esgotos por assumirem grandes massas em

intervalos de tempo mais reduzidos do que os outros

microrganismos heterotr@ficos. 6uando as condiEes ambientais

so adequadas, surgem as zoogleas, flavobactrias, aerobacter,

pseudomonas e alcal(genes, responsveis por boa biofloculao.

6uando no, podem predominar excessivamente bactrias

filamentosas como Bphaerotillus natans, nocrdia e outras

bactrias responsveis pelo intumescimento filamentoso do lodo,

que leva I sua flutuao nos decantadores. ?lm das bactrias,

protozorios so importantes organismos em sistemas de lodosativados pois, alm de tambm consumirem matria org=nica,

consomem bactrias mal floculadas, dando polimento ao efluente

tratado. ?parecem mais rapidamente protozorios fixos e,

sucessivamente os ciliados cuHa presena indica boas condiEes

do lodo biol@gico. e fato, a presena de protozorios

determinante para o bom andamento do processo, que evolui em

direo ao aparecimento de micrometazorios como os rot(feros,

cuHa presena excessiva pode indicar lodo com idade

demasiadamente elevada.

-* Te&'o M5#io #e Resi#6%ia Celular .I#a#e #o +o#o/

O tempo mdio de resid:ncia celular, tambm conhecido por idade do lodo, a

relao entre a massa de clulas no reator e a massa de clulas descarregadas

por dia, ou seHa*

massa de clulas $


45/150

escarregandose mais lodo do sistema por dia o tempo de resid:ncia celular

ser menor e viceversa. "sta a principal manobra operacional visando a

obteno do equil(brio do processo.

N .

c K

6d. r Y $6 6d' . e

esprezandose as perdas com o efluente final*

N .

c K

6d. r

+onsiderandose a retirada de lodo diretamente do tanque de aerao*

N . N

c K c K

6d. 6d

Observase que, retirandose o lodo diretamente do tanque de aerao, apesar

de se ter maior volume de lodo a ser descartado em virtude da sua menor

concentrao em relao ao lodo sedimentado no decantador, no preciso

anlise de BBN em nenhum ponto do sistema.

-*- ala%(os #e &assa #e su4s!ra!o e #e &iror$a%is&os e& sis!e&as #e

lo#os a!iva#os8 equa()es que $over%a& o 'roesso

+onsiderese o esquema do processo de lodos ativados, incluindose o tanque

de aerao, o decantador secundrio e o sistema de retorno e descarte de lodo.

Podese definir como limites do sistema apenas o tanque de aerao, apenas o

decantador secundrio ou o conHunto tanque de aerao3decantador secundrio

27


46/150

e desenvolverse balanos de massa de substrato ou de microrganismos. Para

cada expresso imposta para a taxa de crescimento celular ou para a taxa de

utilizao do substrato, obtmse uma relao que governa o processo,

podendose associar principalmente tempos de deteno hidrulico e de

resid:ncia celular, com a concentrao de microrganismos no tanque de

aerao e de substrato solLvel no efluente tratado. Bero desenvolvidos, a t(tulo

de exemplo, dois balanos de massa que resultam em importantes equaEes

que representam o processo de lodos ativados.

ecantador

Becundrio

6, Bo, o $6Y6r'

$6Y6r' 66d

e, Be

, Be

$6Y6r', r

6r, r, Be

etorno de 4odo

6d, r, Be

/alano de massa de substrato em torno do tanque de aerao*

Ber considerado regime estabilizado, em que no h acLmulo de massa do

sistema e assim podese escrever*

6 . Bo Y 6r. Be $6 Y 6r' . Be N . B3t K 2

efinindose a taxa espec(fica de utilizao do substrato, Z*

massa de substrato $


47/150

B3t

Z K B3t K Z .

6 . Bo Y 6r. Be 6 . Be Y 6r. Be N . Z . K 2

6 . $Bo Be'

Z K

N .

? taxa espec(fica de utilizao do substrato, Z, representa a massa de substrato

removida por unidade de tempo e por unidade de massa de microrganismos,

constituindo fator de dimensionamento do processo, visando a obteno dos

volumes dos tanques de aerao. elacionase com o par=metro emp(rico,

relao alimento3microrganismos, definida por*

6 . Bo

$?3' K

N .

Bo

$?3' K

td.

Observese que a taxa espec(fica de utilizao do substrato envolve a carga desubstrato removida, enquanto que a relao alimento3microrganismos considera

a carga aplicada. Portanto, a efici:ncia do tratamento na remoo do substrato

que associa os valores destas variveis entre si.

$ Bo Be '

" K . %22

Bo

29


48/150

$?3' . "

Z K

%22

? relao alimento3microrganismos pode tambm ser usada como fator de

dimensionamento do tanque de aerao. Zm terceiro fator tambm costuma ser

usado, chamado Ffator de cargaG $f', cuHa Lnica diferena da relao

alimento3microrganismos que esta determinada com base na concentrao

de s@lidos em suspenso volteis no tanque de aerao $ v', enquanto que na

composio do fator de carga de usa a concentrao de s@lidos em suspenso

totais $t'.

6 . Bo

$?3' K

N . v

6 . Bo

f K

N . t

Zma forma de interpretao do processo de lodos ativados pode ser

estabelecida imaginandose um experimento em que se varia a relao

alimento3microrganismos aplicada ao sistema e se observa o efeito sobre a

floculao biol@gica atravs de outro par=metro emp(rico, o (ndice volumtrico

de lodo $AN4'. O AN4 representa o volume ocupado por determinada massa de

lodo, sendo obtido atravs de*

B@lidos Bedimentveis aos >2 minutos $m434'

AN4 K x %.222

B@lidos em Buspenso )otais $mg34'

Podese deduzir que, quando o lodo encontrase bem formado, os valores do

AN4 so baixos e viceversa.

30


49/150

Pode ser observado que existe uma faixa de relao alimento3microrganismos

que conduz a uma melhor floculao biol@gica e a valores mais baixos de AN4

+orresponde I faixa de operao dos sistemas de lodos ativados convencionais.

Pode se observado tambm que, reduzindose a relao

alimento3microrganismos h preHu(zo para a floculao biol@gica pela maior

incid:ncia de fase end@gena e os valores de AN4 so mais elevados. a faixa

operacional dos sistemas com aerao prolongada, em que ocorrem maior

perda de s@lidos com o efluente final. ?pesar disso, os sistemas com aerao

prolongada resultam em maior efici:ncia na remoo de matria org=nica

biodegradvel dos esgotos, uma vez que os s@lidos perdidos so mais digeridos.

9a tabela comparamse as efici:ncias na remoo de /O e s@lidos em

suspenso dos sistemas convencionais com os sistemas com aeraoprolongada.

)abela 7* "fici:ncias t(picas do processo de lodos ativados. espanhol $l&87'.

Processo3Par=metro /O

+arboncea $R'

/O

9itrogenada $R'

B@lidos em

Buspenso $R'4odos ?tivados

+onvencionais

&2 52 8M

4odos ?tivados com

?erao Prolongada

&0 80 &5

Observase que os sistemas com aerao prolongada promovem maior grau de

nitrificao dos esgotos, podendo ocorrer oxidao total de amSnia quando se

introduz no tanque de aerao cerca de >,2 JgO 13Jg/O. [ um dos raros

processos biol@gicos capazes de atender ao rigoroso padro de emisso de 12

mg34 para nitrog:nio amoniacal, imposto na esoluo 9U >0M do +O9??.

9os sistemas convencionais o grau de nitrificao dos esgotos menor,

reduzindose com o decrscimo da idade do lodo. \ a remoo de s@lidos em

suspenso menor nos sistemas com aerao prolongada.

/alano de massa de microrganismos no sistema de lodo ativado

31


50/150

-azendose o balano de massa de microrganismos $BBN' no sistema de lodo

ativado como um todo $tanque de aerao e decantador secundrio, mais o

sistema de retorno3descarte de lodo', temse, no regime estabilizado*

6 . o ; 6d . r Y $6 6d' . e Y N . 3t K 2

Onde 3t representa o crescimento global de microrganismos.

efinese , taxa espec(fica de crescimento biol@gico, atravs de*

massa de clulas $


51/150

N .

? taxa espec(fica de crescimento, , relacionase com a utilizao de substrato,

Z, pelo coeficiente de s(ntese celular, ou seHa*

K . Z % 3 c K . Z Jd

as, conforme obtido ainteriormente,

Bo Be

Z K

td.

Bo Be

% 3 c K . Jd

td.

"sta equao permite a determinao dos coeficientes e Jd. Operandose um

sistema de lodos ativados sob diversas idade do lodo, temse para cada uma um

valor estabilizado de Be e , de forma que cada condio representa um ponto

da reta em que o coeficiente angular e Jdo par=metro linear.

-* Mo#elo #e Mo%o#

onod adaptou as relaEes de ichaelisenten da microbiologia com culturas

puras para o tratamento de esgotos. Nerificou experimentalmente que em

sistemas de lodos ativados a taxa espec(fica de crescimento celular, , no constante e sim varivel com a concentrao de substrato at certo ponto em

que o alimento e o crescimento tornamse ilimitados. epende de um valor

mximo, mx, que a taxa de crescimento quando no h limitao de

substrato, da concentrao de substrato, Be, e do coeficiente de velocidade ou

constante de saturao,


52/150

K


53/150

"sta equao permite a determinao dos coeficientes cinticos J e < se, como

mxK .J, podem assim ser obtidos os cincos coeficientes cinticos que

governam o processo de lodos ativados, , Jd, mx, 82 %.&11 1.1%0 1.>55 1.507

/O0,12 $filtrada'

Be$mg34'

72 >1 %7 %% 2&

)odos os reatores foram alimentados com o mesmo esgoto com /O0,12K >22

mg34 e tempo de deteno hidrulico de 25 horas. Nariouse a idade do lodo deum sistema para o outro, atravs do descarte de diferentes quantidades mdias

de lodo por dia. eterminar os valores dos coeficientes cinticos , J d,


54/150

"xistem diversas variantes do processo de lodos ativados. +abe inicialmente

caracterizar e estabelecer as diferenas entre os sistemas convencionais e os

com aerao prolongada. ? idia fundamental a de que nos sistemas

convencionais, as condiEes no tanque de aerao so planeHadas para que

ocorra a floculao biol@gica sob maior fator de carga e menor idade do lodo.

+om isso, os volumes necessrios de tanques reatores so menores porm, o

grau de digesto do excesso de lodo descartado baixo e necessria uma

estabilizao bioqu(mica complementar antes da secagem, ou seHa, a digesto

do lodo. 9os sistemas com aerao prolongada, contrariamente, permitese

maior incid:ncia de metabolismo end@geno mantendose no tanque baixa

relao alimento3microrganismos e idade do lodo alta.

esta forma, o volume necessrio de tanque de aerao maior, mas o lodo

descartado apresenta grau de mineralizao $BBN3BB)' mais elevado,

dispensandose a digesto complementar. "m geral, nos sistemas com aerao

prolongada no se utiliza decantador primrio, evitandose completamente a

necessidade de digesto de lodos em troca da exig:ncia de um volume de

tanque de aerao cerca de >2R maior.

? substituio dos decantadores primrios por reatores anaer@bios como o

Z?B/, tem demonstrado as vantagens de maior al(vio de carga org=nica

afluente ao tratamento aer@bio, bem como proporcionar um digestor de lodo na

pr@pria linha de tratamento dos esgotos. +om isso, podese operar o processo

de lodos ativados na faixa dos sistemas convencionais, enviando o excesso de

lodo desta etapa de volta aos reatores Z?B/ para aumentar a mineralizao. Os

volumes de tanques de aerao so substancialmente menores nesses arranHos.

9a )abela 8 apresentamse faixas t(picas de par=metros para os sistemas

convencionais e com aerao prolongada.

36


55/150

)abela 8* -aixas t(picas de par=metros para sistemas de lodos ativados

convencionais e com aerao prolongada $-onte* adaptado de etcalf ! "dd# ;

%&&%e 9/ ; %1.12&3&2'

Par=metro 3 Nariante Bistemas +onvencionais ?erao Prolongada-luxo de pisto istura completa

-aixa t(pica 9/ 0M2 -aixa t(pica 9/ ; %1.12&)empo de deteno

hidrulico $horas'

5 a 8 X % %8 a >7

Adade do lodo $dias' > a %2 12 a >2+oncentrao BBN)?

$mg34'

%.022 a

>.222

>.222 a

7.222elao $?3'

$Jg/O03JgBBN.dia'

2,1 a 2,0 2,20 a 2,%0

-ator de carga $f'

$Jg/O03JgBB.dia'

2,%7 a 2,5 2,20 ; 2,%2

-ator de recirculao de

lodo

$6r 3 6'

2,0 a 2,M0 2,M0 a %,0

9ecessidade de oxig:nio

$JgO13Jg/Oaplicada'

X %,0 X %,0

ensidade de pot:ncia no

)anque de ?erao $] 3

m>'

X%2 X%2

O processo de lodo ativado em bateladas

O processo em bateladas constitui uma moderna modalidade operacional dossistemas de lodos ativados. Antroduzido no /rasil pela 9estl, tem sido

intensamente utilizado para o tratamento de esgotos sanitrios, especialmente

quando h grande variao de carga como em cidades litor=neas. 9este

processo, o tanque de aerao acumula a funo de decantao, suprimindose

o decantador secundrio e o sistema de retorno de lodo. 9ormalmente, utilizase

mais de um tanque de aerao, que so alimentados sob o regime de bateladas

sequenciais, isto , enquanto os esgotos so descarregados em um dos tanques

de aerao, nos outros ocorrem, de forma sincronizada, outras operaEes

37


56/150

necessrias como aerao, decantao e descarga do esgoto tratado. [

necessrio um grau elevado de automao do sistema para o controle destas

operaEes. ")+?4- ! " $%&&%' recomendam as seguintes distribuiEes

percentuais das atividades dentro de cada ciclo.

?limentao com aerao*

?erao sem alimentao $reao'*

Bedimentao*

escarga do tratado*

Zm exemplo de esquema operacional com ciclo de durao total de 7 horas,

utilizandose quatro tanquesreatores o seguinte*

?limentao com aerao* %hora Y >2 minutos

?erao sem alimentao $reao'* 1 horas Y >2 minutos

Bedimentao* 52 minutos

escarga do tratado* % hora Y 12 minutos

+aso seHam usados apenas tr:s tanques, o esquema operacional do ciclo de

seis horas de durao total pode ser alterado para*

?limentao com aerao* 1 horas

?erao sem alimentao $reao'* 1 horas

Bedimentao* 52 minutos

escarga do tratado* % hora Y 12 minutos

Pode ser observado que em ambos os esquemas ocorre perfeito sincronismo,

terminandose a descarga do esgoto tratado exatamente quando dever ocorrer

o in(cio da alimentao de um dado tanque, controlandose o sistema pelo

tempo reservado para cada etapa, independentemente do volume recebido

naquele ciclo.

?lm das operaEes descritas, h tambm a necessidade de remoo do

excesso de lodo, controlada pelo tempo de resid:ncia celular deseHado.

38


57/150

9a maioria dos sistemas implantados, operase na faixa com aerao

prolongada utilizandose aeradores superficiais ou, preferivelmente, ar difuso.

+onsiderase que o processo bem adequado para as situaEes em que

ocorrem grandes variaEes de carga, pois poss(vel variar os ciclos

operacionais e o nLmero de tanques na alta e na baixa estaEes. O resultado do

tratamento um efluente bastante clarificado, apto a receber desinfeco final,

caso seHa necessria. "studos t:m sido conduzidos no sentido de se modificar a

operao destes sistemas, obHetivando maximizao na remoo de nutrientes,

como o caso do estudo com enchimento an@xico $sem aerao'.

9a -igura %8 mostrase um tanque de aerao de um sistema de lodo ativadoem bateladas implantado no munic(pio de \uquitiba3BP $B?/"BP'

-igura %8* )anque de aerao com aerador flutuante.

Outras Nariantes do Processo

"xistem vrias outras modificaEes dos sistemas de lodos ativados, visando

benef(cios espec(ficos. 9os sistemas com alimentao escalonada, o esgoto

afluente distribu(do ao longo de um reator que tenha tend:ncia a fluxo depisto, de forma a manterse uma relao alimento3microrganismos mais

39


58/150

constante ao longo do tanque de aerao. 9os sistemas com aerao

proporcional, a quantidade de ar introduzida de forma decrescente ao longo do

tanque de aerao, procurandose acompanhar a curva de remoo de /O e

com isso racionalizar o uso de energia. 9os sistemas de estabilizao por

contato, o tanque de aerao dividido em dois^ o primeiro tanque

dimensionado de forma bastante forada ocorrendo apenas a floculao. 9o

segundo, ocorre a aerao apenas do excesso de lodo, para aumentar seu grau

de mineralizao. +om isso, ocorre ganho substancial no volume necessrio de

tanques de aerao. 9o processo


59/150

-igura %&^ )anque de aerao com sistema de ar difuso.

9a -igura 12 mostrase o tanque de aerao com ar difuso em aerao.

-igura 12* )anque de aerao por ar difuso em operao9a -igura 1% mostrase um tanque de aerao dotado de aeradores superficiais

de baixa rotao, implantado na ")" Buzano da B?/"BP.

41


60/150

-igura 1%* )anque de aerao com aeradores superficiais de baixa rotao

9a -igura 11 mostrase os detalhes de um aerador superficial.

-igura 11* ?erador superficial

-*; C


61/150

ecentemente, t:mse incorporado ao sistemas de lodo ativado as chamadas

c=maras an@xicas onde, em um compartimento misturado porm no aerado,

introduzse o esgoto e o lodo de retorno, a montante do trecho aerado. O

obHetivo a desnitrificao do efluente final, sendo que o volume da c=mara

an@xica representa em um acrscimo em torno de >2R de volume do tanque de

aerao. esulta tambm em combate ao crescimento excessivo de organismos

filamentosos.

-*> Dea%!a#ores seu%#rios

Os decantadores secundrios de processos de lodos ativados t:m a funo deseparar o lodo do efluente fina da forma mais adensada quanto poss(vel. Para

isso, alm de obedecer a o limite imposto para a taxa de escoamento superficial,

h que respeitar tambm aos limites para a taxa de aplicao de s@lidos.

Os limites impostos pela 9/ %1.12&3&2 so definidos em funo da

concentrao de s@lidos em suspenso definida para o tanque de aerao*

)axa de escoamento superficial $q?'*

a' q?W >7 m>3m1.dia se )W >,2 JgBB)3m>

b' q?W 15 m>3m1.dia se >,2 lgBB)3m>W ) W 5,0 JgBB)3m>

c' q?W %7 m>3m1.dia, se ) X 5,0 JgBB)3m>

q?K 6 3 ?Bem que*

6* Nazo mdia de esgoto, sem incluir a vazo de retorno de lodo

?B* Trea superficial do decantador secundrio

)axa de aplicao de s@lidos $D?'*

D?K $6 Y 6r' . 3?B em que*

6*Nazo mdia de esgoto6r* Nazo de retorno de lodo

43


62/150

?B* Trea superficial do decantador secundrio

e acordo com a 9/ %1.12&3&2 a taxa de aplicao de s@lidos no decantador

secundrio de processo de lodo ativado no dever exceder a %55 JgBB)3m 1.dia

$7,2 JgBB)3m1.h'. [ usual o emprego de valores na faixa de 5,2 a 0,2

lgBB)3m1.hora.

9a -igura 1> mostrase a implantao de um decantador secundrio em

implantao.

-igura 1>* Amplantao de decantador secundrio de seo circular

9a -igura 15 apresentase uma fotografia de um decantador secundrio em

operao.

44


63/150

-igura 15* ecantador secundrio de sistema de lodo ativado

-*10 Eer"io #e #i&e%sio%a&e%!o ? 'roesso #e lo#o a!iva#o

Co%ve%io%al

%' ados de populao, vazo e carga de /O*

Populao

?tendida $hab.'

Nazo mdia de

esgotos

+arga de /O

$Jg3dia'm>3d 43s

%")?P? 115.&>> 0>.581 7%& %5.M011")?P? 1>>.8MM 0M.222 772 %M.2%M

1' Nolume necessrio de tanques de aerao*

+onsiderandose a instalao de decantadores primrios com efici:ncia

estimada em >2R na remoo de /O, a carga afluente aos tanques de

aerao ser $1etapa'*

+arga /O K 2,M x %M.2%M K %%.&%1 Jg3d

45


64/150

9ota* 9o sero considerados neste excerc(cio, acrscimos de vazEes e cargas

decorrentes das recirculaEes provenientes da linha de tratamento de lodo.

+onsiderandose o fator de carga f K 2,11 Jg/O3JgBB.dia, correspondente I

relao $?3' K 2,18 Jg/O 3 JgBBN.d e a concentrao de >,1 Jg BB 3 m> no

tanque de aerao, correspondente I concentrao de BBN de 1,07 Jg3m>, tem

se o seguinte volume necessrio de tanques de aerao*

N)? K %%.&%1 3 $>,1 x 2,11' K %7.&12 m>

Ber considerado o emprego de quatro tanques de aerao, obHetivandose a

modulao da implantao do sistema. +ada tanque possuir %7.&12 3 5 K 5.1>2m>.

>' Bistema de aerao*

9ecessidade de oxig:nio

+onsiderandose a necessidade de oxig:nio igual a 1,2 JgO1 3 Jg/Oapl., anecessidade de oxig:nio ser*

9"+O1 K $1,2 x %%.&%1' 3 15 K &&> JgO13hora

"mprego de aeradores superficiais de baixa rotao*

Ber considerada a capacidade de transfer:ncia de oxig:nio de 2,&

JgO13+vxhora, nas condiEes de campo.

Pot:ncia necessria*

P9"+K &&> 3 2,& K %.%2> +N ou %.%2> 35 K 1M7 +N por tanque

imensEes dos tanques de aerao*

46


65/150

Ber considerado o emprego de 27 $seis' aeradores de 02 +N por tanque de

aerao, dispostos em srie. imensEes dos tanques*

+omprimento* 8%,2 m

4argura* %>,0 m

Profundidade Ltil* 5,2 m

Profundidade total* 0,2 m

Nolume Ltil resultante*

NuK 5,2 x %>,0 x 8%,2 K 5.>M5 m>por tanque ou 5.1M5 x 5 K %M.5&7 m>$total'

-ator de carga resultante*

f K %%.&%1 3 $%M.5&7 x >,1' K 2,1% Jg/O3JgBBxdia

ensidade de pot:ncia resultante*

dp K $>22 x M>0' 3 5.>M5 K 02 ] 3 m>

)empo de deteno hidrulico resultante*

td K %M.5&7 3 $0M.222 315' K M,5 horas

?lternativa para o sistema de aerao

+aso se utilize sistema de aerao por ar difuso, considerandose a massa

espec(fica do ar igual a %,1 Jg3m>, a porcentagem de O1no ar de 1>,1 R e o

rendimento do soprador de 8R, a vazo necessria de ar ser*

6? K &&> 3 $%,1 x 2,1>1 x 2,28 x 72' K M5> m>ar 3 minuto

47


66/150

O soprador dever possuir presso suficiente para vencer a carga

correspondente I profundidade Ltil do tanque mais cerca de 2,0 m de perda de

carga na linha de ar.

5' Nerificao das condiEes de funcionamento com apenas tr:s tanques na

primeira etapa*

f K $2,M x %5.M01' 3 $>,1 x >,2 x 5.>M5' K 2,10 JgBB3Jg/O.d,

correspondente I ?3 K 2,>% Jg/O3Jg BBN.d

9ec O1 K $1,2 x %2.>17' 3 15 K 872 Jg O13 hora

P9"+ K 872 3 2,& K &07 +N

td K $> x 5.1>M' 3 $0>.581 315' K 0,& horas

0' Nazo de retorno de lodo

? vazo de retorno de lodo ser estimada considerandose que o lodo estar

sedimentado no fundo do decantador secundrio a uma concentrao de 8,2

Jg3m>$dado t(pico'. -azendose um balano de massa de s@lidos em suspenso

no decantador secundrio, desprezandose a perda com o efluente final, temse*

$ 6 Y 6r ' . K 6r . r

ividindose por 6 e fazendose r K 6 r3 6, temse*

$ % Y r ' . K r . r

Para K >,1 Jg3m>e r K 8,2 Jg3m>, temse r K 2,7Me 6rK 2,7Mx 772 K 552

43s ou %%2 43s por m@dulo, na segunda etapa.

7' Produo de excesso de lodo biol@gico*

48


67/150

K 2,70 Jg BB 3 Jg BB 3 dia

Para lodo com 8,2 JgBB3m>e massa espec(fica %2%2 Jg3m>, a vazo de excesso

de lodo ser*

M.M5>

6lodoK K &78 m>3d

8

Adade do lodo resultante*

c K N. 3 K $%M.5&7 x >,1' 3 M.M5> K M,1 dias

M' ecantadores secundrios*

Trea superficial de decantadores secundrios

?dotandose a taxa de aplicao de s@lidos D?K 5,2 Jg BB 3 m1 . h, temse a

seguinte rea superficial necessria de decantadores secundrios*

$ 6 Y 6r' .

D?K

?s

$ 6 Y 6r ' .

?sK

D?

%, 7Mx0M222x>,1

?sK K >.%M> m1

ou >.%M> 3 5 K M&> m1

por decantador. 5,2 x 15

49


68/150

Ztilizandose quatro decantadores secundrios com >1 m de di=metro, temse a

rea superficial de 825,10 m1por decantador e rea total de >.1%M m1.

? taxa de aplicao de s@lidos resultantes ser*

%, 7Mx0M222x>,1

D?K K >,&0 Jg BB 3 m1x hora

>.1%M x 15

? taxa de escoamento superficial resultante ser*

6

q?K K 0M.222 3 >.1%M K %M,M m>3m1.d

?s

Nolume Ltil dos decantadores secundrios*

Para a profundidade Ltil uK >,0 m, temse*

NuK >,0 x 825,10 K 1.8%0 m>por decantador $volume total de %%.172 m>'

)empo de deteno hidrulico resultante*

td K $%%.172 x 15' 3 0M.222 K 5,M horas

)axa de escoamento nos vertedores de sa(da*

q4 K 0M.222 3 $5 x x >1' K %51 m>3m13d

Nerificao das condiEes de funcionamento com apenas tr:s decantadores

na primeira etapa*

)axa de aplicao de s@lidos*

50


69/150

%, 7Mx0>581x>,1

D?K K 5,& Jg BB 3 m1x hora

> x 825,10 x 15

)axa de escoamento superficial*

6

q?K K 0>581 3 > x 825,10 K 11,1 m>3m1.d

?s

)empo de deteno hidrulico*

td K $> x 18%0 x 15' 3 0>581 K >,8 horas

"xerc(cio de dimensionamento ; processo de lodo ativado com aerao

prolongada de fluxo cont(nuo

ados*

Populao atendida* 78>01 habitantesNazo mdia de esgotos* %17,7 43s

+arga de /O* >7&% Jg3d

%' Nolume necessrio de tanques de aerao*

+arga /O K >7&% Jg3d

+onsiderandose o fator de carga f K 2, 28 Jg/O 3 JgBB.d e a concentrao de

5,2 Jg BB 3 m> )?, temse o seguinte volume necessrio de tanques de aerao*

>.7&%

N)?K K %%.0>5 m>

2,28 x 5,2

1' 9ecessidade de oxig:nio

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8/12/2019 Apostila Tra

apostila tratamento de esgoto sanitário

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