Modelo ASM-HA1 e Otimização dos Processos.
IV. 13), o que implicou na divisão do tempo reacional em fases sem aeração e com aeração.
Consistia também de um cilindro de PVC com 150 mm de diâmetro e altura de 1,2 m, com volume útil de 15 litros. A alimentação e o descarte do efluente foi feita através de uma eletrobomba de drenagem com vazão máxima de 20 L.min-1 e 45W (modelo PCX-a),
comumente usada em máquinas de lavar. O sistema RB2 recebeu, além da suplementação
apresentada no IV.14, dosagens externas de fósforo com vistas a dar suporte a uma pesquisa de mestrado e outra de doutorado no mesmo sistema. O esquema ilustrativo e as imagens dos sistemas encontram-se visíveis na Figura IV.23.
Figura IV.23 - Desenho esquemático do sistema 𝑹𝑩𝟐 e fotografia do mesmo sistema instalado no campo experimental.
FONTE: próprio autor.
O sistema foi operado com ciclos de 6 horas, totalizando 4 ciclos por dia, onde em cada ciclo desenvolviam-se as etapas de alimentação, reação anaeróbia, reação aeróbia, sedimentação e
descarte do efluente. A idade de lodo foi de 5 dias, visando a remoção da nitrificação e favorecimento da remoção de fósforo. Os dados das características de operação são apresentados na Tabela IV.11.
Tabela IV.11 - Parâmetros de projeto e operacionais do sistema 𝑹𝑩𝟐 na fase 3.
Parâmetros de Projeto (𝑹𝑩𝟐) Unidade Valor
Altura total (Ht) m 1,2
Altura útil (Hu) m 0,85
Diâmetro interno (d) m 0,15
Volume Total (Vt) L 21,2
Volume Útil (Vu) L 15
Parâmetros de Operação (𝑹𝑩𝟐) Unidade Valor
Vazão diária L.d-1 28
Concentração de OD mgOD.d-1 ≈ 2 a 3
Idade de lodo (Rs) d-1 5
Vazão de descarte (q) L.d-1 3
Tempo de Detenção Hidráulica (TDH) d 0,5
Tempo de Alimentação (𝑡𝑎𝑙𝑖2 ) min 2
Tempo Anaeróbio (𝑡𝑎𝑛𝑎2 ) min 90
Tempo de Aeração (𝑡𝑎𝑒𝑟2 ) min 247
Tempo de Sedimentação (𝑡𝑠𝑒𝑑2 ) min 20
Tempo de Descarte (𝑡𝑑𝑒𝑠𝑐2 ) min 1
Tempo total do ciclo (𝑡𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙2 ) min 360
Número de ciclos (#𝐶2) min 4
IV.4.1.4. Reator em Batelada 3 (𝑅𝐵𝑝𝑟é−𝐷3 ) – Remoção de Matéria Orgânica e Nitrogênio (
O terceiro sistema preconizava a remoção de nitrogênio (contendo, portando, nitrificação e desnitrificação) e de matéria orgânica (ver Quadro IV.13). Para esse mérito, aplicou-se alta idade de lodo (20 dias), favorecendo a nitrificação e o nitrato produzido era removido ainda no início do ciclo, quando a presença de 𝑆𝑏𝑠 é maior. Foi utilizado apenas um cilindro (câmara única) de com as mesmas dimensões dos anteriores (𝑅𝐶1𝑒 𝑅𝐵2 ). Para evitar excesso de instrumentação, alimentou-se o reator de forma ascendente e no mesmo instante em que ocorria a alimentação, através do deslocamento do líquido em fluxo pistão, ocorria também o descarte do efluente. Esse sistema participou de todas as fases (1, 2 e 3) e seu afluente seguiu o descrito no Quadro IV.14. A alimentação do sistema e descarte do efluente (etapas simultâneas) foi feita através de uma eletrobomba de drenagem com vazão máxima de 20 L.min-1 e 45W
(modelo PCX-a), que enchia um reservatório elevado em que direcionava-se o fluxo por gravidade para a entrada do RBpré−D3 . A Figura IV.24 apresenta o esquema da configuração do
Figura IV.24 - Desenho esquemático do sistema 𝑹𝑩𝒑𝒓é−𝑫𝟑 e fotografia do mesmo sistema
instalado no campo experimental.
FONTE: próprio autor
Como a alimentação e descarte eram simultâneas, ao invés de 5 fases, o sistema (𝑅𝐵𝑝𝑟é−𝐷3 )
possuía 4: alimentação e descarte, fase anaeróbia (anóxica), fase aeróbia, sedimentação. O sistema foi operado com 5 ciclos de 4,85 horas. A Tabela IV.12 resume os parâmetros de projeto e operacionais desse sistema.
Tabela IV.12 – Parâmetros de projeto e operacionais do sistema 𝑹𝑩𝒑𝒓é−𝑫𝟑 nas fases 1, 2 e 3
Parâmetros de Projeto (𝑹𝑩𝒑𝒓é−𝑫𝟑 ) Unidade Valor
Altura total (Ht) m 1,2
Altura útil (Hu) m 0,85
Diâmetro interno (d) m 0,15
Volume Total (Vt) L 21,2
Volume Útil (Vu) L 15
Parâmetros de Operação (𝑹𝑩𝒑𝒓é−𝑫𝟑 ) Unidade Valor
Vazão diária L.d-1 35
Concentração de OD mgOD.d-1 ≈ 2 a 3
Idade de lodo (Rs) d-1 20
Vazão de descarte (q) L.d-1 0,75
Tempo de Detenção Hidráulica (TDH) d 0,42
Tempo de Alimentação e Descarte (𝑡𝑎𝑙𝑖,𝑑𝑒𝑠𝑐3 ) min 1
Tempo Anaeróbio (𝑡𝑎𝑛𝑎3 ) min 40
Tempo de Aeração (𝑡𝑎𝑒𝑟3 ) min 230
Tempo de Sedimentação (𝑡𝑠𝑒𝑑3 ) min 20
Número de ciclos (#𝐶 ) min 5
Para um ajuste dos tempos de operação, o terceiro ciclo de 5 teve seu tempo de aeração reduzido para 205 minutos, caso contrário não se compatibilizaria a operação em 24 horas
IV.4.1.5. Reator em Batelada 4 (𝑅𝐵𝑎𝑖𝑟 𝑙𝑖𝑓𝑡4 ) – Remoção de Matéria Orgânica, Nitrogênio e
Fósforo em Câmeras Separadas
O sistema 𝑅𝐵𝑎𝑖𝑟 𝑙𝑖𝑓𝑡4 ou somente “Air lift” recebe este nove devido ao deslocamento do licor
misto de uma câmera aerada para outra câmera não aerada, impulsionado pela expansão de ar (air lift – elevador de ar). Por possuir duas câmaras, previu-se um maior tempo do licor misto em condições anóxicas, favorecendo o esgotamento do nitrato e dando condições para a remoção de fósforo, com o surgimento do ambiente anaeróbio no decorrer do ciclo. Assim, o sistema 𝑅𝐵𝑎𝑖𝑟 𝑙𝑖𝑓𝑡4 era constituído de dois cilindros de PVC comunicantes tanto pela parte inferior
como na parte superior. Um sistema de coleta do licor misto que se expandia com o ar foi acoplado no topo do reator aeróbio e canalizado até o topo do reator anaeróbio/anóxico. A idade de lodo também foi de 20 dias e a vazão de entrada foi dobrada (35*2 = 70 L.d-1) pois agora
tinha-se duas câmaras de tratamento.
Semelhante ao sistema 𝑅𝐵𝑝𝑟é−𝐷3 , a alimentação do era promovida de forma ascendente e
simultaneamente ao instante de descarte, diminuindo assim gastos com bombas e válvulas solenoides. O sistema air lift esteve presente em todas as fases e foi operado com 5 ciclos diários, iguais ao aplicados ao 𝑅𝐵𝑝𝑟é−𝐷3 . Em ambos os reatores foi acoplado um sistema de mistura para evitar a sedimentação do lodo nos instantes anaeróbios, especialmente no reator anaeróbio/anóxico (mesmo aerando, o lodo nesse reator não seria suspendido caso não houvesse misturadores mecânicos). O sistema foi operado com 5 ciclos de 4,85 horas. A Figura IV.25 apresenta o esquema ilustrado da configuração do sistema air lift e a Tabela IV.13 resume as principais características operacionais e de projeto desse sistema.
Figura IV.25 - Desenho esquemático do sistema 𝑹𝑩𝒂𝒊𝒓 𝒍𝒊𝒇𝒕𝟒 e fotografia do mesmo sistema
FONTE: próprio autor.
Tabela IV.13 - Parâmetros de projeto e operacionais do sistema 𝑹𝑩𝒂𝒊𝒓 𝒍𝒊𝒇𝒕𝟒 nas fases 1, 2 e 3
Parâmetros de Projeto (𝑹𝑩𝒂𝒊𝒓 𝒍𝒊𝒇𝒕𝟒 ) Unidade Valor
Altura total (Ht) m 1,2
Altura útil (Hu) m 0,85
Diâmetro interno (d) m 0,15
Volume Total (Vt) L 21,2
Volume Útil (Vu) L 15
Parâmetros de Operação (𝑹𝑩𝒂𝒊𝒓 𝒍𝒊𝒇𝒕𝟒 ) Unidade Valor
Vazão diária L.d-1 2*35
Concentração de OD mgOD.d-1 ≈ 2 a 3
Idade de lodo (Rs) d-1 20
Vazão de descarte (q) L.d-1 2*0,75
Tempo de Detenção Hidráulica (TDH) d 0,42
Tempo de Alimentação e Descarte (𝑡𝑎𝑙𝑖,𝑑𝑒𝑠𝑐4 ) min 1
Tempo Anaeróbio (𝑡𝑎𝑛𝑎4 ) min 40
Tempo de Aeração (𝑡𝑎𝑒𝑟4 ) min 230
Tempo de Sedimentação (𝑡𝑠𝑒𝑑4 ) min 20
Tempo total do ciclo (𝑡𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙4 ) min 291
Número de ciclos (#𝐶4) min 5
Devido a diferenças de concentrações de sólidos entre os reatores 𝑹𝑩𝑨 𝟒𝒆 𝑹𝑩𝑩𝟒, o descarte de lodo
era feito da mistura de alíquotas idênticas de cada reator.
IV.4.1.6. Reator em Batelada 5 (𝑅𝐵𝑔𝑟𝑎𝑛𝑢𝑙𝑎𝑟5 ) – Remoção de Matéria Orgânica, Nitrogênio e
O sistema 𝑅𝐵granular5 trata-se uma variante dos sistemas de lodo ativado que apresenta perspectivas promissoras dentro do cenário do tratamento das águas residuárias devido a possiblidade de simultaneidade da remoção de nutrientes e matéria orgânica, desempenhada em um único reator. Essa perspectiva só é factível devido a um conjunto de estratégias que induzem a formação diferenciada do lodo biológico, na forma de grânulos aeróbios (antes apenas relatados para sistemas anaeróbios). Assim, operou-se o sistema 𝑅𝐵𝑔𝑟𝑎𝑛𝑢𝑙𝑎𝑟5 conforme as
recomendações de (MORALES et al., 2013; ROSMAN et al., 2013; WINKLER et al., 2011; ZHONG et al., 2013) que preconizam, sobretudo, a alternância entre ambientes aeróbios e anaeróbios e a extinção da comida ainda na fase anaeróbia, dando vantagens competitivas aos organismos de crescimento lento em detrimento aos demais. Além disso, a idade de lodo nesse tipo de sistema, especialmente na partida, deixa de ser um critério fundamental, descartando apenas o lodo que é arrastando para o efluente devido ao baixo tempo de sedimentação. Dessa forma, o sistema 𝑅𝐵𝑔𝑟𝑎𝑛𝑢𝑙𝑎𝑟5 foi operado nas três fases visando a granulação.
Devido à complexidade do procedimento de granulação e a falta de parâmetros assertivos para as regiões de clima tropical, foram necessários experimentos secundários até findar ao condicionamento final, já com o lodo granulado. Assim, as fases 1 e 2 retratam os instantes desses experimentos exploratórios e a fase 3 apresenta o sistema 𝑅𝐵𝑔𝑟𝑎𝑛𝑢𝑙𝑎𝑟5 já com suas
características definitivas de lodo granular.
O sistema 𝑅𝐵granular5 foi construído em PVC de 75 mm, com 2,2 metros de altura total. Devido
uma das estratégias indicar (WINKLER et al., 2011) a necessidade de aplicação no projeto de uma relação altura/diâmetro próxima ou superior a 15, optou-se por trabalhar com um sistema menor que os demais para garantir uma relação Hu/d favorável. A Figura IV.26 apresente o esquema final do sistema 𝑅𝐵𝑔𝑟𝑎𝑛𝑢𝑙𝑎𝑟5 e a imagem de campo, com o sistema instalado. A Tabela
IV.14 apresenta os parâmetros operacionais e de projeto, e acrescenta ainda duas etapas dentro
da fase 3 na qual o sistema foi operado, variando o tempo de sedimentação do lodo.
Figura IV.26 - Desenho esquemático do sistema 𝑹𝑩𝒈𝒓𝒂𝒏𝒖𝒍𝒂𝒓𝟓 e fotografia do mesmo sistema
FONTE: próprio autor.
Tabela IV.14 - Parâmetros de projeto e operacionais do sistema 𝑹𝑩𝒈𝒓𝒂𝒏𝒖𝒍𝒂𝒓𝟓 nas fases 1, 2 e 3.
Parâmetros de Projeto (𝑹𝑩𝒈𝒓𝒂𝒏𝒖𝒍𝒂𝒓𝟓 ) Unidade Valor
Altura total (Ht) m 2,2
Altura útil (Hu) m 1,5
Diâmetro interno (d) m 0,75
Volume Total (Vt) L 6,2
Volume Útil (Vu) L 4,2
Parâmetros de Operação (𝑹𝑩𝒈𝒓𝒂𝒏𝒖𝒍𝒂𝒓𝟓 ) (Fase 1 e 2 ) Unidade Valor
Vazão diária L.d-1 8
Concentração de OD mgOD.d-1 ≈ 2 a 3
Tempo de Detenção Hidráulica (TDH) d 0,52
Tempo de Alimentação e Anaeróbio (𝑡𝑎𝑙𝑖,𝑎𝑛𝑎5 ) min
Tempo de Aeração (𝑡𝑎𝑒𝑟5 ) min
Tempo de Sedimentação (𝑡𝑠𝑒𝑑5 ) min
Tempo de Descarte (𝑡𝑑𝑒𝑠𝑐5 ) min
Tempo total do ciclo (𝑡𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙5 ) min
Número de ciclos (#𝐶5) min 4
Parâmetros de Operação (𝑹𝑩𝒈𝒓𝒂𝒏𝒖𝒍𝒂𝒓𝟓 )