tratamento ar

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D&S- Tratamento de Água Residual Problemas com a descarga descontrolada de resíduos (rev) Riscos para saúde Aumento do potencial e diversidade de microrganismos presentes em meios naturais que atentam contra saúde individual e pública. transmissão de doenças através de microrganismos patogénicos presentes na água (através de ingestão directa de água contaminada, através de alimentos contaminados, ou ainda através de contacto Efeitos nocivos no bem-estar e nas actividades humanas Efeitos sobre a estética dos meios receptores, podendo torná- los impróprios para o lazer, recreio, quer devido à eventuais odores, quer através da coloração da água ocorrência de efeitos secundários (e.g. eutrofização) que comprometem a utilização (e.g. navegabilidade, pesca e outros) 1 Tratamento AR comunitárias

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tratamento de aguas residuais, da faculdade de engenharia da universidade Eduardo Mondlane, Mocambique

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Page 1: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Problemas com a descarga descontrolada de resíduos (rev)

Riscos para saúde

Aumento do potencial e diversidade de microrganismos presentes em meios naturais que atentam contra saúde individual e pública.

transmissão de doenças através de microrganismos patogénicos presentes na água (através de ingestão directa de água contaminada, através de alimentos contaminados, ou ainda através de contacto

Efeitos nocivos no bem-estar e nas actividades humanas

Efeitos sobre a estética dos meios receptores, podendo torná-los impróprios para o lazer, recreio, quer devido à eventuais odores, quer através da coloração da água

ocorrência de efeitos secundários (e.g. eutrofização) que comprometem a utilização (e.g. navegabilidade, pesca e outros)

1Tratamento AR comunitárias

Page 2: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Problemas com a descarga descontrolada de resíduos

Prejuízos para a utilização da água

Compromisso para as utilizações de jusante (e.g. Abastecimento de água, irrigação, produção de energia etc.)

Contaminação de mananciais subterrâneos Aumento da complexidade e custos de tratamento da água

Perturbação e/ou destruição de ecossistemas

Consumo excessivo de OD dos meios receptores com consequências sobre a vida animal e aquática

produção e/ou acumulação de lodo com eventual ocorrência de condições anaeróbias, quebra da cadeia alimentar, libertação de odores e coloração da água

2Tratamento AR comunitárias

Page 3: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Origem e composição de AR que chegam às ETARs

Descargas residuais domésticas e da actividade público comercial;

Descargas residuais industriais (permitidas e clandestinas)

Caudais pluviais afluentes ao sistema de colectores (independentemente do tipo de sistema)

Caudais de infiltração.

99.9% águas; O.1% sólidos (70% orgânicos; 30% inogânicos)

3Tratamento AR comunitárias

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D&S- Tratamento de Água Residual

Origem e Composicão de AR-comunitárias

4Tratamento AR comunitárias

Page 5: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Objectivos do Tratamento de Águas residuais

Reduzir a carga de poluentes da água residual, de modo a evitar que o meio receptor sofra alterações indesejáveis e proteger as utilizações futuras do mesmo.

Parâmetros de qualidade geralmente considerados

BOD, Sólidos, Nutrientes (N, P) Microorganismos (patogênicos)

O objectivo a ser alcançado com processos que se assemelhem aos processos naturais de depuração contudo, com redução significativa da sua duração, e com capacidade aumentada de absorção/degradação de impurezas

5Tratamento AR comunitárias

Page 6: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Resultado esperado com o Tratamento de AR

Efluentes com qualidade que respeita padrões de rejeição de efluentes para o meio receptor, tendo em conta futuras utilizações como irrigação e abastecimentos de água,

Efluentes pobres em nutrientes capazes de induzir problemas de eutrofização à jusante dos pontos de lançamento,

Efluentes com qualidade compatível com a capacidade auto depurativa dos meios receptores

Efluentes com qualidade constante ao longo do ano

6Tratamento AR comunitárias

Page 7: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tipologia de ETARs

ETAR = associação de processos e operações unitárias agrupados de forma a que cada processo ou estágio desempenhe um determinado papel na depuração da AR e que o conjunto dos processos garanta a depuração da AR até aos níveis desejados

Processos unitários de depuracão da AR assentam em processos Físicos, Químicos e Biológicos

A forma como os processos unitários são seleccionados e agrupados permite a classificação das ETARs em “intensivas ou convencionais ”e “extensivas ou não convencionais”.

7Tratamento AR comunitárias

Page 8: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tipo de processos unitários

Processos Físicos Remoção de impurezas assenta em processos físicos como a

gravidade, retenção, diluicao

Processos Químicos Remoção de impurezas depende da adição de produtos

químicos para reagir ou promover reacções de transformação e de alteração das propriedades físicas das impurezas (e.g. coagulação; Desinfecção, Ozonação)

Processos Biológicos Remoção de impurezas depende da acção metabólica de

bactérias (e.g. degradação de matéria orgânica)

8Tratamento AR comunitárias

Page 9: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Estágios de tratamento numa ETAR

Tratamento preliminar (físico)

Tratamento primário (físico/químico)

Tratamento secundário (biológico)

Remoção de Nutrientes (Terciário),

Desinfecção (terceário)

Tratamento de lodos

9Tratamento AR comunitárias

Page 10: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Processos unitários comuns

Estágio de tratamentoPreliminar / Primário Secundário ou

BiológicoTerciário Tratamento de lodos

Grelhas, crivos Sedimentação (TSP)

Leitos Percoladores ou biofiltros

TSS Tanques de espessamento

Desarenação c/ ou s/ flotação

flotação Tanques de arejamento ou lamas activadas

Lagoas de maturação

Tanques de digestão aeróbica ou anaeróbica

Igualização (tanques de equilíbrio)

Tanques Imhof Valas de oxidação Clorinação; UV, Ozonacão

Lagoas para tratamento de Lamas

Tanques sépticos

Lagoas aeradas Remoção química ou biológica de Nutrientes

Unidades de desidratação

Lagoas de estabilização (aner/facultativas)

Leitos de secagem

10Tratamento AR comunitárias

Page 11: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Escolha da tecnologia depende de:

Disponibilidade de espaço Clima Disposições ambientais Custo (investimento, operação, pessoal, energia, etc.) Qualidade do afluente e normas de efluentes Eficiência, fiabilidade, adequabilidade, flexibilidade dos

processos unitários Disposições quanto ao tratamento e deposição dos

lodos Características dos meios receptores dos efluentes (e.g.

auto-depuração; re-uso etc.)11Tratamento AR comunitárias

Page 12: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Processos unitários P/Tratamento Preliminar Grelhas/gradagem (crivos); Tamisação; Desintegração Desarenadores

Grelhas/gradagem Destinadas à retenção puramente física de sólidos flutuantes e em

suspensão de dimensão maior que a abertura/espaçamento das grelhas. São barras de aço colocadas paralelamente de modo a intersectar o fluxo de AR e a obter determinada abertura (espaçamento) que permita reter sólidos de grandes dimensões .

A operação de grelhas tem por finalidade evitar O desgaste ou bloqueamento de equipamentos mecânicos O entupimento de canalizações de lamas A flutuação de detritos nos tanques de Sedimentação e/ou

desarenadores Estética do efluente

12Tratamento AR comunitárias

Page 13: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Preliminar-grelhas

As grelhas podem ser feitas de várias tipos:

Grelhas (10-50 mm de espessura; vários formatos) Crivos (geralmente, crivos rotativos providos a partir de membranas

sintéticas, placas perfuradas e malhas de aço)

Nos sistemas com recurso à grelhas, estas classificam-se em:

Grossas (espaçamento das barras entre 50-150 mm)

Médias (espaçamento das barras entre 20-50 mm Finas (espaçamento entre 5-20 mm)

13Tratamento AR

comunitárias

Page 14: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Processos unitários P/Tratamento Preliminar

O sistema de gradagem (crivos) pode ser feito através de

Nos sistemas com recurso à crivos o elemento filtrante é colocado num dispositivo rotativo (disco, tambor) que tem parte do ciclo debaixo da água e parte fora do fluxo altura em que se faz a limpeza.

Os modelos construtivos mais comuns compreendem:

Placas perfuradas com aberturas de 1-2 mm Malhas de aco ou membranas com aberturas de 0.2-1 mm

14Tratamento AR comunitárias

Page 15: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Preliminar-grelhas

As grelhas de barras são colocadas com uma inclinação de 200-250 em relação à horizontal no caso de limpeza manual e 600 -750 para limpeza mecânica

A limpeza pode ser manual ou mecânica por meio de ancinhos ou pentes que elevam os detritos para um contentor e os retiram do circuito da água

A quantidade de material retido é função da abertura das barras. Valores aproximados indicam:

Abertura (cm) Quantidade de retido (l/capita.ano)

5 15

10 10

20 5

50 2

15Tratamento AR comunitárias

Page 16: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

16Tratamento AR

comunitárias

Tratamento Preliminar-grelhas

Page 17: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Preliminar-grelhas

Critérios de dimensionamento

Velocidade de aproximação: Vmin= 0,3-0.5 m/s (para evitar a deposição de

areias nas proximidades das grades)

Velocidade nas grades: Vmax =0.7-1,0 m/s (para evitar o arrastamento de

retidos através das grades)

Perda de carga inicial

(a perda total deve ser majorada em 1,25 à 1,50)

ΔH0 = perda de carga inicial (m)

β= coeficiente que depende da forma das barras

17Tratamento AR comunitárias

senhD

AH v

3/40 )(

Page 18: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Processos unitários P/Tratamento PreliminarDimensionamento de grelhas - critério

A = largura máxima das barras medida perpendicularmente ao escoamentoB = espaçamento livre entre barrasHv = energia cinética

= ângulo da grade com a horizontal

Valores de β (manual de lencastre)

18Tratamento AR comunitárias

Tipo de grades Valor de β

Rectangulares, ângulos rectos 2,42

Rectangulares, face de montante semi-circular 1,83

circulares 1,79

Rectangulares, faces de montante e de jusante semi-circulares

1,67

Page 19: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Preliminar-grelhas

Exemplo de dimensionamento

19Tratamento AR comunitárias

Sabendo que numa ETAR dimensionada para uma população de 120.000 hab, na qual a contribuição per capita de água residual é de 115 l/p.dia o tratamento preliminar prevê o uso de três canais de acesso de largura útil B = 0.4m providos de grelhas calcule: 1.O número e espaçamento das grelhas sabendo que a velocidade admissível nas grelhas limpas é de 0,40 m/s e que a máxima admissível (grade colmatada) é de 0,8 m/s. As grelhas são para ser colocadas com uma inclinação de 650. Admita grades com 1.9 cm de diâmetro.

2.Sabendo que a acumulação de sólidos na grelha relaciona-se com a perda de carga pela expressão Δh = T* 0,5 cm/h (T em horas) calcule a periodicidade de limpeza se o critério for o alcance de uma perda de carga máxima igual à 1.5 a perda de carga com as grades limpas. (Assuma β = 1.83).

Page 20: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Preliminar- desintegracão

Princípio

Conversão por trituração ou corte do material sólidos em dimensões muito menores por forma a retorná-los ao fluxo de AR e remove-los por processos subsequentes

Técnica usada para ultrapassar os problemas com grelhas designadamente os relacionados com a septicidade dos resíduos recolhidos pelas grelhas. Nesta solução as grelhas podem ser dispensadas.

Por razões óbvias, os dispositivos devem ser instalados à jusante de desarenadores

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Tratamento AR comunitárias

Page 21: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Preliminar-desarenadores

São unidades de decantação destinadas à remoção de areias e outras partículas minerais de tamanho igual ou superior à 0,2 mm e densidade superior à 2,65

Há vários tipos de desarenadores dentre os quais os canais de desarenação e as câmaras areadas (vortex)

A operação é destinada a evitar problemas de erosão, deposição e entupimento bem como a danificação de bombas e instalações mecânicas

Princípio de funcionamento: consiste em fazer passar a AR por canais horizontais dimensionados com velocidade horizontal constante (<0,3 m/s) que permite a sedimentação da maior parte das partículas (areias)

21Tratamento AR comunitárias

Page 22: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento PreliminarDesarenadores

A área (superficial) dos canais é dada pela razão Q/velocidade de decantação das partículas em questão (tal como nos tanques de sedimentação)

A forma da secção transversal é função da velocidade de escoamento horizontal que deve ser mantida constante ao longo do canal independentemente do caudal afluente,

Para se alcançar este objectivo a secção transversal do desarenador tem que ser de altura ou largura variável. O controlo pode ser de montante ou jusante

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Tratamento AR comunitárias

Page 23: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

23Tratamento AR comunitárias

Page 24: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento PreliminarDesarenadores

Tracado da seccão (canal horizontal com seccão de referência rectangular)

B = largura da seccão de controlo X = largura do canal em funcão da altur da água na seccão de controlo

V0 = velocidade pretendida no canal de desarenacão

S0 = velocidade de sedimentacão das areias

Sólidos (areais) retidas nos desarenadores necessitam de tratamento posterior

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Tratamento AR comunitárias

2/38.1 BhQ hV

Bx

o

7.2

Page 25: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento PreliminarDesarenadores-valores práticos de dimensionamento

Contribuicão per capita areais = 2-12 l/hab.ano

S0 areias (0.01-1 mm)= 0.3-300 mm/s

S0 solidos orgânicos (0.01-1 mm)= 0.02-40 mm/s

S0 dimensionamento = 10-15 mm/s

Varrast areias (0.01-1 mm) = 70-700 mm/s

Varrast solidos orgânicos (0.01-1 mm) = 10-100 mm/s

V0 dimensionamento = 0.3-0.7 m/s

Relacão L/H = S0/V0 = L ≈ (S0/V0)* H

25

Tratamento AR comunitárias

Page 26: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento PreliminarDesarenadores- Exemplo

Q = 180 -300 l/s Pop = 50000 hab Contribuição areias (1 mm) = 8l/hab.ano

Secção de controlo rectangular; Bsc = 40 cm

V0 = 0.3 m/s

a. Calcular dimensões do Desarenador admitindo S0 = 11 mm/s e 20

mm/s

b. Calcular dimensões da zona de acumulação de areias admitindo largura Blodos= 2X largura da secção de controlo. Os desarenadores devem ser limpos pelo menos 1 vez por semana

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Tratamento AR comunitárias

Page 27: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Preliminar

Tanques de igualização

Processo físico destinado à mistura e homogeneização do caudal de AR

Objectivos:

Uniformizar caudais afluentes Homogeneizar cargas orgânicas Proteger as unidades de tratamento biológico de sobrecargas

orgânicas

TPC= que elementos devem entrar para o dimensionamento??????

27

Tratamento AR comunitárias

Page 28: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Preliminar

Flotacão

Processo físico destinado à remoção de impurezas por acção gravítica

Destinado essencialmente à remoção de óleos/gorduras e também material em suspensão

Princípio de funcionamento consiste na introdução de ar (aeração) que promover a flotação de material sólidos. Notar contudo que óleos e gorduras são menos densas que a água daí, a injecçao de ar ser feita com o intuíto de acelerar o processo.

Recolha do efluente através de surface skimming mechanisms Efluente precisa de tratamento posterior

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Tratamento AR comunitárias

Page 29: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Primário

Objectivos

Remoção de sólidos e matéria orgânica decantável, (30 a 50% da MO afluente com os sólidos em suspensão);

Remoção da escuma que flutua para a superfície Eficiência de Remoção esperada

60 % de sólidos suspensos (S.S.) 35 % de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)

29Tratamento AR comunitárias

Page 30: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Primário- processos unitários

Tanques Imhoff

Sedimentação primária

Fossas sépticas

30Tratamento AR comunitárias

Page 31: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Primário Tanques Imohff

Geralmente tanques rectangulares providos de um fundo tronco-cónico que combinam a decantação e digestão de lamas

A zona de decantação é geralmente dimensionada com base em 2 parâmetros:

Carga hidráulica superficial 1,1 à 1,4 (m/h) para o caudal médio

Tempo de retenção: 2-5 h para o caudal médio

A zona de digestão é dimensionada com base na carga de sólidos afluente (0.06-0.09 m3/hab.ano) e o grau de estabilização pretendido (6 meses)

31Tratamento AR comunitárias

Page 32: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Primário - Tanques Imohff

A forma geométrica da zona de decantação é escolhida por forma a respeitar as seguinte relações

Comprimento/largura ≈ 3 Comprimento /profundidade ≈ 1,5

Uso é geralmente recomendado para pequenas comunidades ou aglomerado de habitações. Na concepção dos sistemas é comum usar-se um mínimo 2 células de decantação

A DBO máxima recomendada é de 300mg/l. Para cargas maiores é comum diluir-se a carga afluente por meio da recirculação dos efluentes da decantação primária aduzidos ao tanque de igualizacão

32Tratamento AR comunitárias

Page 33: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Primário – Sedimentação Primária

Numa ETAR a sedimentação usa-se em três situações:

Nos desarenadores Nos decantadores primários (TSP) Nos decantadores secundários (TSS) Tanques de espessamento (tratamento de lodos)

Na sedimentação primária consegue-se a remoção de 25- 30% da DBO afluente

O efluente líquido deve ser submetido a tratamento secundário

As lamas dos decantadores exigem tratamento posterior

33Tratamento AR comunitárias

Page 34: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Primário – Sedimentação Primária

Sedimentação em ETARs- critério de projecto Tanques de sedimentação

Tanques de espessamento

34Tratamento AR comunitárias

Parâmetro TSP TSS

S0 (m3/m2/h) 1-2.1 (0.8-1.25) 1-1.5

Tr (h) 1-1.5 1.5-2

Qdescarregador (m3/m/h) <10 3-5

Origem Carga de lodos (kg/m2/d)

Grau de concentração (Kg/m3)

TSP/TSS 1-2 50-70

Lamas activadas 0.5-1 20-30

AA 5-10 80-120

Page 35: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento secundário - Processos

Lamas activadas Leitos Percoladores Lagoas de estabilização Lagoas aeradas Digestores anaeróbicos com manto de lodo Rotating Biological contactors

35Tratamento AR comunitárias

Page 36: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico-Classf.

Quanto ao oxigénio Dissolvido

Aeróbios Lodos Activados Filtro Biológico Sistema de Lagoas (aeradas, facultativas, de Maturação)

Anaeróbios Digestão Anaeróbia Sistema de lagoas anaeróbicas

Anóxicos e.g. Remoção de nutrientes

36Tratamento AR comunitárias

Page 37: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico- Class.

Quanto à fixacão da biomassa

Biomassa Livre ou suspensa Lodo ou lamas Activadas Sistema de Lagoas Digestão Anaeróbica

Biomassa Fixa

Filtros Biológicos Discos Biológicos

37Tratamento AR comunitárias

Page 38: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Comparação processos aeróbios/anaeróbicos

38

Variável Tratamento aerobico

Tratamento anaeróbico

Consumo de Energia + -

Produção de lodos + -

Tamanho das unidades + -

Tempo de maturacão - +

Cuidados de manutencão + -

Producão de Cheiro - +

Produção de biogás Não Sim

Tratamento AR comunitárias

Page 39: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico

39Tratamento AR comunitárias

Page 40: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico

40Tratamento AR comunitárias

Page 41: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico

41Tratamento AR comunitárias

Page 42: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento BiológicoLodo activado - Parâmetros de dimensionamento

Carga orgânica dos lodos (SRL)

A eficiência de tratamento (E)

O tempo de retencão (Tr)

A velocidade da produção de lodos ou idade dos lodos (SRT)

A Taxa de recirculação de lodos (Qr)

A capacidade oxigenacão (OC)

42Tratamento AR comunitárias

Page 43: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento BiológicoLodo activado - Parâmetros de dimensionamento

Carga orgânica dos lodos

SLR influencia sobre:

a eficiência de remoção velocidade de crescimento dos lodos O grau de estabilização dos lodos O grau de nitrificação e denitrificação

Valores comuns (ETARs) de SLR são de 0.2-0.4 KgDBO/KgMLSS.d, valores de carga orgânica volumétrica (rx) de 0.3-0.8 Kg/m3.dia e Sa = 2-5 kg/m3 MLSS

43Tratamento AR comunitárias

)./(.

.dkgkg

S

r

S

LQSLR

a

x

a

Sa = MLSS

Page 44: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento BiológicoLodo activado - Parâmetros de dimensionamento

Eficiência

Relação E(%) Vs SRL:

44Tratamento AR comunitárias

%.100*afl

efafl

L

LLE

Page 45: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento BiológicoLodo activado - Parâmetros de dimensionamento

Tempo de retencão

Valores comuns de dimensionamento:

45Tratamento AR comunitárias

Q

VTr

Tipo de reactor SLR (KgDBO/kgMLSS.d

TR (h)

Carga alta 1-2 2

Convencional 0.4-1 5

Carga Baixa 0.1-0.4 10

Estabilizacão de lodos 0.5-0.1 40

Page 46: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento BiológicoLodo activado - Parâmetros de dimensionamento

Idade do lodo e recirculação de lamas

SVI = Sludge Volume Index (ml/gr) = volume de lodos por unidade de peso =60-200

Sa = 2-5 kg/m3 MLSS

46Tratamento AR comunitárias

(d)(kg/d)excessoemlodosdeQtd

)( tanquenolodosdeQtd kgSRT )(

.

.d

SQ

SSRT

rs

a

iirrecareci SQSQSQQ .).(

ar

ia

SS

SSR

)/(*85,0

1000 3mKgSVI

Sr

Page 47: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico

Lodo activado - Parâmetros de dimensionamento

Capacidade de Oxigenação

OR = Demanda de oxigénio a 200C em água limpa (KgO2/h)

ΔDBO = Redução de DBO (kgDBO/h)2.2 = coeficiente para manter O2 no reactor = 2 mg/l

Eficiência de oxigenação por tipo de aerador

47Tratamento AR comunitárias

2.2/8.0 2 kgDBOKgODBOOR

Método Dispositivo Eficiência (%)

OC (KgO2/kwh)

Air diffusion Fine buble diffuser (4.5 m deep)

1210

2.251.87

Page 48: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento BiológicoLodo activado - Exemplo

Caudal afluente 50 m3/h/unidade BOD = 300 mg/l SS = 50 mg/l Eficiência de oxigenação por tipo de aerador

SVI = 150 ml/g Sa = 3 kgMLSS/m3

48Tratamento AR comunitárias

Método Dispositivo Eficiência OC (KgO2/kwh)

Air diffusion Fine buble diffuser (4.5 m deep)

1210

2.251.87

Page 49: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico

49Tratamento AR comunitárias

Page 50: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico

50Tratamento AR comunitárias

Page 51: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico

51Tratamento AR comunitárias

Page 52: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico-Biomassa FixaFiltros biológicos - Parâmetros de dimensionamento

Os parâmetros de base à estabelecer antes do dimensionamento são:

O caudal médio afluente à ETAR

A DBO média afluente à ETAR

O padrão do efluente em termos de DBO

A DBO afluente à entrada dos leitos percoladores (70% da DBO total afluente)

52Tratamento AR comunitárias

Page 53: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico-Biomassa FixaFiltros biológicos – Variáveis de dimensionamento

Carga Hidráulica (hydraulic surface load)

No caso de existir recirculacão

Carga Orgânica Volumétrica (lv)

53Tratamento AR comunitárias

h).m/(m 23

A

QCh

rectra QQQ tra

rec

Q

QR

d).(kgDBO/m 3

V

LQv

Page 54: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento BiológicoFiltros biológicos – variáveis de dimensionamento

Dependendo dos valores assumidos para Ch e lv destinguem dois tipos de LP

54Tratamento AR comunitárias

Variável LP de carga baixa

LP de carga alta

Carga hidráulica Ch (m3/m2.d) 1- 4 10-40

Carga volumétrica lv (kgDBO/m3.d) 0.05 -0.3 0.3-1.0

Profundidade (m) 1.5 – 3.0 1.0- 2.0

Factor de recirculação (R) - 1-3

Estado do efluente Completamente nitrificado

Não nitrificado

Produção de lodo (gr/cap.dia) 13 20

Page 55: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento BiológicoFiltros biológicos – dimensionamento

O dimensionamento dos LP consiste na determinação do Volume e/ou área do mesmo, tendo em conta os valores recomendados para os parâmetros de dimensionamento

Alguma fórmulas (empíricas) a aplicar são

Rankine/Rump Relaciona Eficiência de remoção de DBO com carga orgânica

volumétrica (expressa em grDBO/m3.dia). Aplicável apenas a LP de carga alta)

55Tratamento AR comunitárias

vE 017.093(%)

Page 56: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento BiológicoFiltros biológicos – Ábaco de dimensionamento- Método Rumpl

56Tratamento AR comunitárias

Page 57: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento BiológicoFiltros biológicos – Métodos de dimensionamento

Formula do NRC (National Research Council-EUA)

a= factor que depende das características da agua residual e da temperatura

lv = carga orgânica volumétrica (kg DBO/m3.d)

R = factor de recirculação

57Tratamento AR comunitárias

2)1.01(

1

/1

100

R

RF

FaE

v

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D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico

Filtros biológicos – Exemplo

Caudal afluente = 100 m3/h DBO afluente = 300 mg/l Sequência de tratamento (grelhas/desarenadores/TSP/ LP/TSS Padrão de efluente (DBO) = 40 mg/l

Pede-se: Dimensionamento do estágio de LP. Classifique se é de carga alta ou carga baixa justificando.

58Tratamento AR comunitárias

Page 59: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico-Lagoas de estabilizacão

59Tratamento AR comunitárias

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D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico-Lagoas de estabilizacão

60Tratamento AR comunitárias

Page 61: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico -Lagoas de Estabilizacão

Parâmetros de dimensionamento

Carga Orgânica Superficial (ls =KgDBO/m2.dia)

Carga Orgânica Volumétrica (lv =KgDBO/m3.dia)

Tempo de retencão Tr = V/Q

61Tratamento AR comunitárias

Page 62: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento BiológicoLagoas de estabilizacão – Configuracões Tipo

62Tratamento AR comunitárias

Page 63: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento BiológicoLagoas Anaeróbicas – Aspectos Gerais

Recebem efluente bruto e portanto cargas orgânicas elevadas A remocão de poluentes é funcão de:

Processos físicos (sedimentacão)

Acção de microrganismos anaeróbicos (estabilização da MO da massa líquida e dos lodos depositados)

Eficiência de remocão M.O. (50-60%)

Efluente de Lagoas Anaeróbicas necessita de tratamento posterior

63Tratamento AR comunitárias

Page 64: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento BiológicoLagoas Anaeróbicas – Aspectos Gerais

Na superfície forma-se uma camada de escumas que favorece o estabelecimento de condicões anaeróbicas

Dimunuicão do contacto entre massa líquida e O2 atmosférico Reducão de perdas de calor (essencial para processos An) e

minimizacão de emissão de odores

Desvantagem: promove proliferacão de insectos; aspecto visual desagradável

Tipos Convencional Carga alta

64Tratamento AR comunitárias

Page 65: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico - Lagoas Anaeróbicas

Factores Ambientais de decisão P/ escolha

Vento Temperatura Radiacão Solar Precipitacão

Aspectos a considerar no desenho

Mistura (adequada) Minimizacão de curto-circuito hidráulico (estruturas

entrada/saída) Relacão L/B = 3 (distribuicão do afluente; reducão do acúmulo

de lodos na zona de entrada; minimizacão da accão do vento; promocão de mistura)

65Tratamento AR comunitárias

Page 66: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico-Lagoas de anaeróbicas - critérios de projecto

Carga orgânica superficial

Tempo de retencão (20-50 dias) Profundidade H (2.5-5.0 m)

66Tratamento AR comunitárias

ha)(

mg/l)(

A

DBOQs

Temp média mensal (0C)

ls kgDBO/ha.dia)

Remocão esperada (%)

< 10 100 40

10-20 20T-100 2.T + 20

> 20 300 60

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D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico – Lagoas Anaeróbicas - critérios de projecto

Na escolha de Tr ter em atencão que:

Tr < 20 dias pode limitar a reproducão de bactérias metanogénicas essenciais aos processos de degradacão anaeróbica

Tr > 50 dias pode conduzir a que a lagoa funcione como Facultativa podendo-se estabelecer nívei de O2 que são letais às bactérias metanogénicas

67Tratamento AR comunitárias

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D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico-Lagoas de Facultativas

Variante mais simples do sistema de lagoas Retencão das AR por períodos suficientemente longos para

desenvolver processos naturais de estabilizacão da MO

Factores ambientais de decisão na escolha do tratamento por Lagoas facultativas

68Tratamento AR comunitárias

Page 69: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico-Lagoas de Facultativas- papel de algas em LF

Presenca de algas é importante para o funcionamento das lagoas (equilíbrio entre oxigênio consumido (respiracão) e produzido por fotossíntese)

Algas verdes: conferem às lagoas a cor esverdeada prodominante em lagoas facultativas

Algas azuis: são mais resistentes às condicões adversas e apresentam enor requisito nutricional. Predominam em lagoas de maturacão

69Tratamento AR comunitárias

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D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico-Lagoas Facultativas

dinâmica dos processos

70Tratamento AR comunitárias

Page 71: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico-Lagoas de Facultativas- Aspectos de desenho

Mistura

Minimizacão de curto circuito hidráulico e ocorrência de zonas estagnadas

Homogeneizacão da distribuicão vertical de DBO; algas e oxigênio

Transporte para a zona fótica superficial das algas não motoras que tendem a sedimentar

Transporte para as camadas mais fundas do O2 dissolvido

Tempo de retencão hidráulica Deve ser suficiente para que os microorganismos procedam à

estabilizacão da matéria orgânica

71Tratamento AR comunitárias

Page 72: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Lagoas de Facultativas - Aspectos de desenho Profundidade

compromisso entre V e A Do ponto de vista de desenho a tendência é adoptar H = 1,5 –

3,0 m

72Tratamento AR comunitárias

Profundidade

Particularidades de funcionamento

Rasa (< 1 m)

• Lagoas com H < 1 podem-se comportar como anaeróbicas se lv for elevado

• Área necessária maior para responder aos requisitos de tempo de retenção • Penetração de luz é maior (toda profundidade)• Produção de algas é maior; pH elevado o que permite a precipitação de

fosfatos• Remoção de patogénicos é maior• Risco de desenvolvimento de vegetação e potencial abrigo de larvas de

mosquitos• Mais susceptíveis à variações diurnas de Temperatura podendo transitar entre

anaeróbica (períodos quentes) e facultativa . Aumento taxa de decomposição e ressuspensão de sub-produtos da decomposição anaeróbica no fundo com produção de odores

Page 73: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Lagoas de Facultativas- Aspectos de desenho

Profundidade

73Tratamento AR comunitárias

Profundidade

Particularidades de funcionamento lagoas

Fundas (H < 1,2 m)

• Possibilitam maior Tempo de retenção• Mais estáveis em termos de eficiência l e menos afectada pelas

condições ambientais• Maior volume de acumulação de lodos• Camada inferior permanece sob condições anaeróbicas• Existência de camada facultativa considerável permite que produtos da

decomposição anaeróbica libertos para as camadas superiores sejam decompostos na camada facultativa. Os riscos em termos de odores são menores devido à oxidação química e biológica do gás sulfídrico produzido no fundo

• Lagoas Facultativas profundas permitem a sua conversão em lagoas aeradas através da inclusão de aeradores (e.g. quando há necessidade de expansão dos sistemas)

Page 74: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico - Lagoas de Facultativas

Critério de projecto

1. Carga orgânica superficial

ls = F ( temperatura, latitude, radiacão solar etc) [kgDBO/ha.d)

ls = 50x 1.072T (Temperatura média do ar)

ls = 350 x (1.107- 0.002T)(T-25) (Temperatura média do líquido)

74Tratamento AR comunitárias

A

DBOQs

mg/l)(

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D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico - Lagoas de Facultativas

Critério de projecto

Tr = V/Q = 5-30 dias

Procedimento de projecto

ls A ; adoptar Tr = calcular V; H (verificar limites); ls A ; adoptar H = calcular V; Tr (verificar limites);

75Tratamento AR comunitárias

Page 76: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento BiológicoLagoas de Maturacão - Aspectos Gerais

Objectivo principal é a remocão de bactérias (patogénicos), virus, protozoários e ovos de lombrigas (sedimentacão). Também contribuem para a remocão de DBO mas em menor proporcão

A morte de microorganismos deve-se à predominância de condicões ambientais adversas aos microrganismos designadamente:

radiacão ultravioleta; pH elevado (>9) Temperatura mais baixa que a do corpo humano Falta de nutrientes Predacão por outros microrganismos

76Tratamento AR comunitárias

Page 77: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico Lagoas de Maturação - Aspectos gerais

Constituem geralmente o estágio de pós-tratamento de processos concebidos para a remocão da DBO

Geralmente projectadas como lagoas em série ou como única unidade com divisões por chicanas

Lagoas de Maturação -critérios de projecto

Carga Orgânica superficial

Tempo de retencão

Profundidade : 0.75-1.5 m77Tratamento AR comunitárias

kgDBO/ha.d 150-50 mg/l)(

A

DBOQs

d 20 -5 Q

VTr

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D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico Lagoas de Maturacão – Critério de projecto

O dimensionamento prático assenta na dinâmica de morte de microorganismos

Calcula-se Tr para obter a eficiência desejada. Geralmente, sistemas em série

Kd = 0.1-2.0 d-1

Ni = 106-108 CF/100 ml ; Ne = 103-104 CF/100 ml

78Tratamento AR comunitárias

rdTkdt

dN

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e

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N

1

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2211 rndnrdrdi

e

TkTkTkN

N

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D&S- Tratamento de Água Residual

Lagoas de Macrófitas ou fito-ETARs

Aspectos gerais

As lagoas de macrófitas são sistemas projectados para garantir o tratamento de águas residuais num ambiente controlado, usando a envolvente natural e os vectores vegetação, solo e microrganismos a eles associados.

A construção de leitos de macrófitas visa reproduzir os mecanismos de degradação de poluentes que ocorrem naturalmente em zonas húmidas, tirando partido dos benefícios associados em termos de integração paisagística e elevados níveis de sustentabilidade (reduzido consumo de energia e reagentes químicos)

79Tratamento AR comunitárias

Page 80: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Lagoas de Macrófitas ou fito-ETARs

Classificacão de lagoas de macrófitas

De acordo com o tipo de vegetacão implantada

De acordo com o tipo de escoamento

Escoamento superficial:em que o efluente escoa através de um leito preenchido com água e plantas aquáticas;

Escoamento subsuperficial: em que o efluente escoa através de um leito preenchido com um meio poroso (geralmente gravilha), que apresenta na superfície plantas macrófitas.

80Tratamento AR comunitárias

Page 81: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Lagoas de Macrófitas ou fito-ETARs

LM-ES- aspectos gerais

apresentam a superfície livre de água exposta ao ar e permitem boas condições para a formação de biofilmes.

De acordo com a configuração do leito, altura do nível do líquido,

características do afluente e da planta usada, temperatura e outras condições ambientais, podem predominar mecanismos de remoção aeróbios, anaeróbios e anóxicos.

a área envolvente é propícia à presença de uma grande variedade de microrganismos (insectos, moluscos, peixes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos (Kadlec e Knight, 1996). Podem no entanto apresentar riscos para a saúde humana, devido à exposição a organismos patogénicos, daí não serem recomendadas para o tratamento secundário em geral.

81Tratamento AR comunitárias

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D&S- Tratamento de Água Residual

Lagoas de Macrófitas ou fito-ETARs

LM-ES- aspectos gerais

são mais indicados para climas quentes já que a taxa de degradação biológica aumenta com o aumento da temperatura da água.

A profundidade da coluna de água deve ser reduzida (0.4-0.6 m) O tipo de plantas existentes no leito pode ser emergente, flutuante ou

submerso.

82Tratamento AR comunitárias

Page 83: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

83Tratamento AR comunitárias

Lagoas de Macrófitas ou fito-ETARs

LM-ESS- aspectos gerais são caracterizados por apresentarem um meio de enchimento poroso no

interior do leito, através do qual flui o efluente. O enchimento pode ser constituído por gravilha de granulometria diversa, ou solo, que serve de suporte para a fixação das plantas macrófitas.

No sistema de escoamento subsuperficial, o efluente permanece abaixo da superfície do leito cuja profundidade pode variar de 0,3 a 1,0 m, sendo 0,6 m a mais vulgar. O escoamento pode ser vertical ou horizontal

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D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico-Lagoas de Macrófitas ou fito-ETARs

LM-ESS-aspectos gerais

A eficiência de remoção de poluentes nestes sistemas depende da capacidade de arejamento do solo e, portanto, das propriedades do material de enchimento.

As principais vantagens das LM-ESS face a sistemas de escoamento superficial são principalmente, a minimização de condições propícias à formação de mosquitos e outros organismos vectores da propagação de doenças, dado que a água residual é mantida abaixo da superfície do leito.

Devido às baixas taxas de transferência de oxigénio neste tipo de sistemas (principalmente horizontal), os processos de degradacão predominantes são anaeróbios a menos que o sistema seja pouco carregado:

84Tratamento AR comunitárias

Page 85: Tratamento AR

D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico-Lagoas de Macrófitas ou fito-ETARs

Mecanismos envolvidos na remocão de poluentes em LM

85Tratamento AR comunitárias

Processos Mecanismos de remocão

Físicos Sedimentaçãovolatilização

Químicos Radiação ultra-violetaTroca iónicaAbsorção

Biológicos Decomposição microbiológicaAssimilação microbiológicaAssimilação pelas plantasDecaimento naturalPredação microbiológica

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D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico-Lagoas de Macrófitas ou fito-ETARs

Aplicacões de LM

Tratamento primário ou secundário Adequadas para pequenos aglomerados populacionais e zonas rurais.

No entanto, se estiverem associados a fossas sépticas, pode verificar-se a produção de odores desagradáveis especialmente nos dias mais quentes e para efluentes com elevada carga orgânica

Vantagens de LM (face aos sistemas convencionais)

simplicidade conceptual e operacional grande capacidade de tamponamento, baixa produção de lamas como subprodutos e Custos reduzidos de manutenção e operação

86Tratamento AR comunitárias

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D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico-Lagoas de Macrófitas ou fito-ETARs

Problemas Operacionais com LM

Caminhos preferenciais

Crescimento desproporcionado da vegetacão

Colmatação do meio de enchimento. A ocorrência de uma situação de colmatação acentuada pode conduzir ao afloramento de água à superfície do leito, com a consequente redução do tempo de retenção da massa líquida em contacto com o meio de enchimento, diminuindo a eficiência de remoção (Galvão, 2009).

87Tratamento AR comunitárias

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D&S- Tratamento de Água Residual

Tratamento Biológico- Outros tipos de lagoas

Lagoas Aeradas (Facultativas)

Os mecanismos de remocão da DBO são semelhantes aos das lagoas facultativas. Contudo o oxigénio é fornecido por aeradores mecânicos ao invês da fotossíntese. Como a lagoa é facultativa, uma grande parte dos sólidos e da biomassa sedimentada é decomposta anaerobicamnte no fundo da lagoa.

Lagoas de decantacão (Lagoa aerada de mistura completa) Usadas geralmente a jusante de lagoas aeradas nas quais a energia

induzida por unidade de volume de lagoa é elevada. Os sólidos e a biomassa ficam dispersas no meio líquido (semelhante à Lamas activadas) o que faz com que o efluente contenha teores elevados de sólidos (e biomassa). As lagoas de decantacão proporcionam condicões para a remocão dos sólidos antes do despejo final.

88Tratamento AR comunitárias