UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO

FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITRIA E AMBIENTAL

DISCIPLINA: TRATAMENTO DE GUAS RESIDURIAS

DOCENTE RESPONSVEL: Prof. Msc. LOURIVALDO BERNADINO

Discente:

GUILHERME AUGUSTO TEODORO GIACOMETI

PROJETO DIMENSIONAMENTO DE LAGOAS DE ESTABILIZAO

DEZEMBRO/2014

CUIAB MT

Sumrio

1. INTRODUO........................................................................................................................................ 3

2. MEMORIAL DESCRITIVO ....................................................................................................................... 4

2.1. LAGOAS DE ESTABILZAO .............................................................................................................. 4

2.2. LAGOA FACULTATIVA ....................................................................................................................... 5

2.3. LAGOA DE MATURAO .................................................................................................................. 7

3. MEMORIAL DE CLCULO .............................................................................................................. 9

4. MANUAL DE OPERAO LAGOA FACULTATIVA E MATURAO ...................................................... 11

4.1. ATIVIDADES DIRIAS DO OPERADOR ............................................................................................ 12

4.2. LIMPEZA DAS LAGOAS ........................................................................................................... 15

5. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ............................................................................................ 16

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1. INTRODUO

Com o aumento do consumo de gua por parte de todos os setores da sociedade, populao

em geral, indstria e agropecuria, cresce tambm a problemtica dos resduos lquidos que so

gerados mediante a esse consumo exacerbado de gua.

Visando a soluo e ou remediao dessas problemticas, foram criados inmeros mtodos de

tratamento desse efluente, neste projeto dimensionaremos um sistema conhecido com lagoas de

estabilizao, no qual todo seu tratamento realizado de forma natural, por meio de microorganismos

presentes nos efluentes que chegam at a estao de tratamento de esgoto.

Com tal aplicao desse sistema de tratamento visamos primeiramente a proteo ambiental

por parte do no contaminao/poluio do esgoto nos corpos hdricos tanto subterrneos quanto

superficiais, alm de preservar tambm a imagem do municpio perante a populao, eliminando maus

cheiros, e m viso estratgica da cidade.

Por se tratar de um dimensionamento de lagoas de estabilizao para tratar um efluente

domstico, sem grandes concentraes de cargas orgnicas nem outros contaminantes, foi adotado

para esse projeto uma variao do conhecido sistema australiano, apresentando uma lagoa facultativa

seguida de uma lagoa de maturao. Sendo a lagoa facultativa para reduo da DBO e a lagoa de

maturao sendo responsvel pela reduo de microorganismos que possam causar doenas e

malefcios a populao.

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2. MEMORIAL DESCRITIVO

2.1. LAGOAS DE ESTABILZAO

Os sistemas de lagoas de estabilizao constituem-se na forma mais simples para

rateamento de esgotos, apresentando diversas variantes com diferentes nveis de simplicidade

operacional e requisitos de rea.

Principais Sistemas

Lagoas Facultativas

Lagoas Anaerbias Lagoas Facultativas

Lagoas Aeradas Facultativas

Lagoas Aeradas de Mistura Completa Lagoas de Decantao

Lagoa de Maturao

Aspectos Relevantes s Condies Brasileiras

Disponibilidade de rea

Clima favorvel (temperatura e insolao)

Operao simples

Pouca mecanizao

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Podem ser definidas como um corpo dagua intico, construdo pelo homem, destinado a

armazenar resduos lquidos de natureza orgnica esgoto domstico bruto, sedimentado, despejos

industriais que so tratados por processos fsicos, biolgicos e bioqumicos, denominados

estabilizao.

Esses processos naturais, sob condies parcialmente, controlados, so responsveis pela

transformao de compostos orgnicos putrescveis em compostos minerais ou orgnicos mais

estveis.

As lagoas de estabilizao so habitadas por vrios tipos de organismos vivos bactrias, algas

e etc que coexistem de interao entre eles e o prprio meio ambiente.

Essas comunidades de seres vivos, assim como os seres humanos, est sujeita a continuas

mudanas e difcil predizer, com certeza, quando e como eles ocorrero. Os principais fatores que

afetam os organismos desse meio ambiente e, em consequncia, a prpria eficcia so:

Disponibilidade de energias e nutrientes para o seu crescimento: mudana no tipo de

resduos;

Efeitos das interaes entre os prprios seres vivos da comunidade;

Mudanas ambientais de natureza fsica, tais como temperatura, umidade e radiao

solar;

Mudanas sazonais na operao das lagoas.

2.2. LAGOA FACULTATIVA

Neste processo, o esgoto afluente entra continuamente em uma extremidade da lagoa e sai

continuamente na extremidade oposta. Ao longo deste percurso, que demora vrios dias, uma srie de

eventos contribui para a purificao dos esgotos. Parte da matria orgnica em suspenso tende a

sedimentar, vindo a constituir o lodo de fundo. Este lodo sofre processo de decomposio por

microorganismos anaerbios. A matria orgnica dissolvida, conjuntamente com a matria orgnica

em suspenso de pequenas dimenses, no sedimenta, permanecendo dispersa na massa lquida, onde

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sua decomposio se d por bactrias facultativas, que tm a capacidade de sobreviver tanto na

presena, quanto na ausncia de oxignio.

Tem de 1,5 a 3 metros de profundidade. O termo "facultativo" refere-se mistura de condies

aerbias e anaerbias (com e sem oxigenao). Em lagoas facultativas, as condies aerbias so

mantidas nas camadas superiores das guas, enquanto as condies anaerbias predominam em

camadas prximas ao fundo da lagoa.

Embora parte do oxignio necessrio para manter as camadas superiores aerbias seja

fornecido pelo ambiente externo, a maior parte vem da fotossntese das algas, que crescem

naturalmente em guas com grandes quantidades de nutrientes e energia da luz solar.

As bactrias que vivem nas lagoas utilizam o oxignio produzido pelas algas para oxidar a

matria orgnica. Um dos produtos finais desse processo o gs carbnico, que utilizado pelas algas

na sua fotossntese.

Este tipo de tratamento reduz grande parte do lodo, e ideal para comunidades pequenas,

normalmente situadas no Interior do Estado.

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2.3. LAGOA DE MATURAO

As lagoas de maturao so empregadas no tratamento tercirio dos esgotos possibilitando o

polimento do efluente tratado, sendo sua funo principal a remoo de patognicos. Porm, a

remoo dos nutrientes contidos nos esgotos afluentes no muito efetiva, razo pela qual o presente

estudo objetiva obter a melhoria da remoo de amnia e fosfato via modificao da lagoa de

maturao por meio de placas de PVC.

As placas possibilitam o desenvolvimento de um biofilme, e este incorpora N e P em sua

biomassa e/ou favorecem processos de nitrificao. Foram estudadas uma lagoa de maturao com

placas de PVC (LMB), e uma lagoa convencional como controle (LM), ambas com volume til de 7,60m3

e rea superficial de 15,2m2 (profundidade de 0,5m, comprimento de 9,5m e 1,60m de largura).

Os suportes na LMB foram colocados verticalmente e abaixo da superfcie da gua no sentido

longitudinal da lagoa, totalizando 30m2 de rea de suporte para aderncia de biofilme, correspondente

a duas vezes a rea superficial da lagoa. Tanto LM quanto LMB foram operadas em paralelo, com tempo

de deteno hidrulica (TDH) de 10 dias e uma vazo de 31,7 L/h. Como afluente destas lagoas utilizou-

se o efluente de uma lagoa facultativa piloto provida de chicanas (LF) com volume til de 10,99m3, rea

superficial de 10,5m2 e profundidade de 1,05m., que operou sob um TDH de 5 dias e com uma vazo

de 91,6 L/h. A LF foi alimentada com efluente proveniente da lagoa anaerbia (LA) da ETE Continental

de Florianpolis.

Semanalmente "in situ", foram medidos oxignio dissolvido, transparncia por disco de Secchi

e temperatura das lagoas (LF, LMB e LM). Em laboratrio foram analisados os seguintes parmetros:

DBOt, DBOs, DQOt, DQOs, ST, STV, STF, SS, N-NH4+, N-NO2-, N-NO3-, P-PO43- Clorofila a, pH,

alcalinidade total, coliformes totais e fecais, condutividade e turbidez. Foi efetuado estudo por

microscopia tica qualitativa para identificao de organismos em LF, LMB e LM.

Realizou-se tambm um estudo de Fish, para a identificao de microrganismos do biofilme,

bem como, perfis longitudinal/ horrio e de estratificao trmica (variao nictemeral) em pontos

determinados na LMB e LM. Ao logo do estudo a qualidade sanitria do efluente, medida por meio de

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indicadores de Coliformes fecais foi satisfatria. O sistema apresentou eficincia de 92,5% e 91,1% para

LMB e LM, respectivamente. A eficincia na transformao de nitrognio amoniacal foi de 53,5% (LMB)

e 47,2% (LM). Como resultado do Fish foram encontradas raras clulas hibridizadas de Nitrospina sp.

De um modo geral, a LMB apresentou resultados mais eficazes na remoo de patognicos e na

transformao de nitrognio amoniacal. Os resultados indicam que, alm de processos de evaporao

e fixao de amnia, possivelmente houve tambm processo de nitrificao em LMB, fato que pode

ser confirmado pela existncia de Nitrospina sp. responsvel pela nitrificao no biofilme.

Os resultados obtidos na avaliao do perfil longitudinal e horrio demonstraram que seria

conveniente a realizao de mais um perfil para uma avaliao pela ANOVA (anlise de varincia) com

o intuito de determinar a hidrodinmica das lagoas. No perfil nictemeral, para as diferentes

profundidades, pode-se verificar que os fatores que influenciaram fortemente as condies de

funcionamento das lagoas foram temperatura e a intensidade solar. O desenvolvimento deste estudo

permitiu um melhor entendimento dos fatores que interferem no processo de tratamento de esgoto

sanitrio atravs de lagoas de maturao.

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3. MEMORIAL DE CLCULO

DADOS DE ENTRADA

Populao inicial (hab) Horizonte de Projeto

(anos) Populao Final (hab) per capita (L/hab.dia) Coeficiente de retorno

10.000 15 10.600 220 0,8

Vazo da ETE (m/dia) DBO afluente (S0 - mg/L)

Temperatura (T - C)

Coliformes fecais (N0)-(CF/100ml)

1.866 350 25 5,E+07

LAGOA FACULTATIVA (2 em paralelo)

Etapa Clculo Frmula Sigla Valor Unidade

1 Carga afluente de DBO5 carga = concentrao (S0) * Q L 652,96 Kg/dia

2 Adoo da taxa de aplico superficial Ls 220,00 kgDBO5/ha.dia

3 rea Requerida rea = carga/taxa de aplicao A 29.680,00 m

4 Adoo de um valor de profundidade H 1,80 m

5 Volume resultante volume = A * H V 53.424,00 m

6 Tempo de deteno resultante tempo = V/Q t 28,64 dias

7 Adoo de um valor para o coeficiente de remoo de DBO K 0,35

8 Correo para temperatura de 25C KT = K20 * ^(temp-20) KT 0,45

8.1 Adoo de um coeficiente para temperatura 1,05 -

9 Estimativa da DBO soluvel efluente DBOs = S0/(1+K*t) S 31,75 mg/L

10 Estimativa da DBO particulada efluente DBOp 28,00 mgDBO5/L

11 DBO total efluente DBOte = S + DBOp DBOt 59,75 mg/L

12 Eficiencia de remoo da DBO Eficiencia = (S0-S)/S0 E 90,93 %

13 Dimenses das Lagoas (2) Proporto de 2,5 (L/B) B 77 m

13.1 Duas lagoa funcionando em paralelo. Medidas para 1 lagoa L 193 m

14 rea total requerida para todo o sistema, cerca de 25% > A At 37.100,00 m

15 rea per capita Ap = At / Populao final Ap 3,50 m/hab

16 Acumulo de lodo anual 0,05 m/hab * Populao final 530,00 m/ano

17 Acumulo de lodo final de projeto Lodo anual * horizonte 7.950,00 m/20 anos

18 Espessura em 1 ano Acumulo 1 ano/ A 1,79 cm/ano

19 Espessura final de projeto Espessura 1 ano * horizonte 35,71 cm/20 anos

20 Taxa de preenchimento de lodo em 20 anos 19,84 %

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1

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21 Remoo de coliformes nas Lagoas Facultativas

21.1 Numero de disperso d = 1/(L/B) d 0,40 -

21.2 Coeficiente de remoo de coliformes Kb = 0,542 * H^-1,259 Kb 0,26

21.3 Correo para temperatura de 25C Kbt = Kb20 * ^ (t-20) Kbt 0,36

21.4 Concentrao efluente de Coliformes a = RAIZ(1+4*K*t*d) a 4,13 -

21.5 N = N0 * ((4*a)*e^(1/2*d) / ((1+a)*e^(a/2*d) - ((1-a)*e^(-a/2d)) N 6,1E+05 CF/100ml

26 Eficincia de remoo de coliformes E = ((N0-N)/N0)*100 E 98,77 %

LAGOA MATURAO (com chicanas)

Etapa Clculo Frmula Sigla Valor Unidade

1 Volume V = t de deteno (12 dias) * Q V 22.387,20 m

2 rea superficial A = V/H A 22.387,20 m

3 Adotar valor de profundidade H 1,00 m

4 Dimenses da Lagoa externas Proporto de 2,5 (L/B) B 150 m

L 150 m

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Dimenses da Lagoa internas

L/B = L/B * (n+1) | n = chicanas (L/B)i 16 -

5.1 3 chicanas Bi 37 m

4 trechos Li 150 m

5.2 Comprimento total do sistema L * n de trechos L 600 m

6 rea total requerida para todo o sistema, cerca de 25% > A At 27.984,00 m

21 Remoo de coliformes na Lagoa de Maturao

21.1 Numero de disperso d = 1/(L/B) d 0,06 -

21.2 Coeficiente de remoo de coliformes Kb = 0,542 * H^-1,259 Kb 0,54

21.3 Correo para temperatura de 25C Kbt = Kb20 * ^ (t-20) Kbt 0,36

21.4 Concentrao efluente de Coliformes a = RAIZ(1+4*K*t*d) a 1,45 -

21.5 N = N0 * ((4*a)*e^(1/2*d) / ((1+a)*e^(a/2*d) - ((1-a)*e^(-a/2d)) N 1,2E+02 CF/100ml

26 Eficincia de remoo de coliformes E = ((Nf-Nm)/Nf)*100 E 99,98 %

27 Eficincia de remoo global Eg = ((N0-Nm)/N0)*100 Eg 100 %

28 Unidades log removidas -LOG(1-Eg/100) logr 5,61 log removidas

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1

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4. MANUAL DE OPERAO LAGOA FACULTATIVA E MATURAO

Para se atender aos objetivos de um tratamento de esgotos, faz-se necessrio a execuo

eficiente de atividades de inspeo, operao, manuteno e avaliao de desempenho.

Avaliao de desempenho visa conhecer as condies reais de funcionamento de instalao e

o acumulo desse conhecimento, atravs de parmetros de controle, permite:

Dominar instalao em termos de maneja-la tanto em condies normais como em

situaes especiais;

Prever problemas que possam ocorre.

Esse conhecimento s conseguido atravs de controle operacional da instalao.

Quando o controle rotineiro revelar que a instalao no est funcionando satisfatoriamente,

ou h insuficincia de dados para se assegurar uma anlise mais racional dos problemas, recomenda-

se uma avaliao de desempenho.

O controle adequado do processo envolve o conhecimento das composies qualitativas e

quantitativas do esgoto afluente as lagoas de estabilizao; entrada da lagoa e sada da lagoa. Em cada

um deles so efetuadas diversas analises e medies que sero utilizadas para se determinar como est

se desenvolvendo o processo de tratamento.

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4.1. ATIVIDADES DIRIAS DO OPERADOR

Para melhor funcionamento da estao os operadores devem ser bem treinados conforme

algumas recomendaes

a) Percorrer o permetro do sistema de tratamento, bem como o de cada lagoa procurando

verificar;

Se no existe nenhum mourao de cerca enfraquecido ou arame arrebentado,

visando impedir a entrada de animas e pessoas;

O estado de conservao dos gramados de proteo dos diques internos e externos;

Os avisos ao redor da estao, lembrando de que se trata de uma estao de

tratamento de esgoto e que pode apresentar problemas a sade da pessoa.

O estado das calhas de chegada do esgoto evitando assim problemas no calculo de

vazo e se houver um produto qumico despejado na entrada do sistema.

Se os nveis de operao esto em conformidade.

b) Anotar as variveis meteorolgicas: temperatura, precipitao, pluviometria e ventos. Na

ficha diria de operao do sistema.

Em relao as lagoas facultativas e maturao algumas recomendaes e operaes especificas

devem ser fiscalizadas e atendidas a fim do melhor tratamento e consequentemente melhor

disponibilidade do efluente ao corpo hdrico receptor.

a) Mediar a temperatura dos esgotos afluente, nvel da lamina da lagoa, ph no afluente da

lagoa, slidos sedimentveis no esgoto bruto, OD a 20 cm abaixo da superfcie pelo menos

3 vezes ao dia, anotar na ficha diria da operao.

b) Havendo crostas de escumas nas lagoas, essas devem ser jateadas com gua, destrudas

com rastelos ou removidas com peneiras.

c) Cuidar da conservao dos taludes de gramados a fim de evitar problemas de eroso do solo

da estao.

d) Combater qualquer inicio de eroso nos taludes.

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e) Caso no se tenha faixa de lajotas de concreto altura da lamina de agua, manter os taludes

limpos, nos pontos de contatos com os lquidos, nesse caso mudar os nveis de superfcie

liquida a cada 15 dias.

f) Manter limpos os dispositivos de entrada do esgoto afluente.

g) Controlar o nvel de agua de acordo com a insolao e eficincia do projeto.

h) Manter os poos vertedores dos afluentes longe de qualquer contato com o efluente

tratado.

O exemplo de planilha para operao diria por parte do operador da estao de tratamento

de esgoto segue na imagem a seguir:

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4.2. LIMPEZA DAS LAGOAS

O lodo acumulado numa lagoa de estabilizao deve ser removido quanto a sua espessura

atingir a metade da lamina de agua da operao

Os procedimentos adotas na limpeza esto listados a seguir;

a) a lagoa cujo lodo ser removido, sara temporariamente do circuito. Os esgotos devero ser

desviados para uma outra clula em uso ou em ultimo caso para o curso de agua. Esta

operao dever ser realizada de forma gradual de modo a no prejudicar o funcionamento

da lagoa.

b) Os stop-logs das caixas de sada devem ser removidos sequencialmente, de forma

gradativa, e os lquidos encaminhados para outra clula em uso. A lamina de agua dever

ser rebaixa at alcanar a camada de lodo.

c) O lodo exposto ao sol perder, paulatinamente, sua agua e secar ao ar livre.

d) Quando o lodo apresentar rachaduras e tornar-se manusevel com garfos de brita, dever

ser retirado da lagoa e utilizado como condicionador de solo na prpria estao.

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5. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

ARCEIVALA, S. L. wastewater treatment and diposal engineering and ecologu in pollution

control. New Yourk, Marcel Dekker, 1981. P.

AZEVEDO NETTO, J.M. & ALVAREZ, G.A. Manual de hidrologia 7 ed. So Paulo.

AZEVEDO NETTO, J.M. & ALVAREZ, G.A. Tratamento de guas residurias. So Paulo,

DAE. 1970

MANUAL DE OPERAO NORMA TCNICA. Operao e manuteno de lagoas de

estabilizao. Companhia ambiental do Estado de So Paulo.