Lagoas de estabilização

Texto

(1)Prof Fábio Orssatto.

(2) Lagoas de estabilização  As lagoas de estabilização são consideradas como uma. das técnicas mais simples de tratamento de esgotos indicadas para regiões tropicais. Constituem-se em grandes tanques escavados no solo, nos quais os esgotos fluem continuamente e são tratados por processos naturais, sem introdução artificial de energia eletro-mecânica.  Os principais tipos de lagoas de estabilização são:.

(3) Lagoa Anaeróbia  As lagoas anaeróbias são projetadas sempre que. possível, em associação com lagoas facultativas ou aeradas mecanicamente.  Têm a finalidade de oxidar compostos orgânicos complexos antes do tratamento através desses tipos de lagoas.  Não dependem da ação fotossintética das algas, podendo ser construídas com profundidade maiores do que outras lagoas, com variação de 2,00 a 5,00 metros (MENDONÇA, 1990)..

(4) Lagoa Anaeróbia  A grande vantagem das lagoas anaeróbias é poder. oxidar altas cargas orgânicas com áreas bastante reduzidas. A principal desvantagem é o odor produzido principalmente pela liberação de gás sulfídrico (H2S)..  Necessita de temperatura acima de 15oC..

(5) Fundamentos da digestão anaeróbia  A digestão anaeróbia ocorre em 4 fases principais:  Hidrólise;.  Acidogênese;  Acetogênese;  Metanogênese..

(6) Hidrólise  Rompimento das cadeias polímeras, em compostos. mais simples, a nível de monômeros, cujo tamanho permite a passagem do mesmo através da membrana celular..

(7) Acidogênese  Os monômeros que são os produtos da hidrólise são. então reduzidos a ácidos graxos voláteis, CO2e H2 mediante um processo intracelular de oxidação e redução.  Estas reduções são possíveis por ação catalizadora de. um grupo de bactérias chamadas de acidogênicas..

(8) Acetogênese  Na continuação outro grupo de bactérias denominadas. acetogênicas transformam os compostos anteriores em acetato. De forma similar a etapa anterior neste passo se produz CO2 e H2..

(9) Metanogênese  Finalmente, outro grupo de bactérias, as. metanogênicas, cumprem a função de transformar o acetato em metano.  Além do metano (70%) e CO2 (30%) o biogás contém. outros gases como nitrogênio, hidrogênio e ácido sulfidrico (H2S) com concentrações inferiores a 1%..

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(11) “Quinta fase” Sulfetogênese  A produção de sulfetos é um processo no qual o sulfato. e outros compostos à base de enxofre são utilizados como aceptores de elétrons, durante a oxidação de compostos orgânicos;  Neste processo, bactérias anaeróbias estritas, denominadas bactérias redutoras de sulfato são utilizadas;  Produto final: Sulfeto de hidrogênio (H2S)..

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(14) Lagoa Anaeróbia.

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(16) Lagoa Facultativa  As lagoas facultativas têm profundidade que variam de. 1,0 a 2,5 metros e áreas relativamente grandes.  Funcionam através da ação de algas e bactérias sob a. influência da luz solar (fotossíntese).  A matéria orgânica contida nos despejos é estabilizada,. parte transformando-se em matéria mais estável na forma de células de algas e parte transformando-se em produtos inorgânicos finais que saem com o efluente..

(17) Lagoa Facultativa  Essas lagoas são chamadas de facultativa devido às. condições aeróbias mantidas na superfície, liberando oxigênio e às condições anaeróbias mantidas na parte inferior onde a matéria orgânica é sedimentada. São do tipo mais usado (MENDONÇA, 1990)  As lagoas facultativas podem receber águas residuárias. brutas ou decantadas. Tanto pode ser o efluente de uma lagoa anaeróbia, como o de uma rede de esgotos decantados (VON SPERLING, 1996) e reduzem em até 90% a DBO..

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(20) Arranjo – Sistema Australiano Lagoa. Anaeróbia. Lagoa Facultativa.

(21) Lagoa de Decantação ou sedimentação  As lagoas de decantação normalmente são empregadas. após lagoas aeradas de mistura completa, recebem afluentes com elevados teores de sólidos em suspensão, onde sedimentam e estabilizam estes sólidos.  Os tempos de retenção nas lagoas de decantação são baixos. Este tempo curto é suficiente para uma eficiente remoção de sólidos em suspensão produzidos na lagoa aerada, mas, no entanto, contribui pouco para remoção adicional de DBO, em virtude da baixa concentração de biomassa mantida em dispersão no líquido (a biomassa tende a sedimentar)...

(22) Lagoa de Decantação ou sedimentação  Ademais, a capacidade de acúmulo de lodo é. relativamente reduzida, implicando na necessidade de remoção em um espaço de tempo de 1 até 5 anos (VON SPERLING, 1996).  Essas lagoas tem profundidade acima de 3 metros..

(23) Lagoa de Maturação ou Polimento  As lagoas de maturação têm a principal finalidade a. destruição de organismos patogênicos, em particular coliformes termo resistentes contidos nos despejos de esgotos..  Diversos fatores contribuem para tal, como temperatura,. insolação, pH, escassez de alimento, organismos predadores, competição, compostos tóxicos, etc..  A lagoa de maturação é dimensionada de forma a fazer uma. utilização ótima de alguns destes mecanismos. Vários destes mecanismos se tornam mais efetivos com menores profundidades da lagoa, o que justifica o fato de que as lagoas de maturação são mais rasas, comparadas aos demais tipos de lagoas..

(24) Lagoa de Maturação ou Polimento  Dentre os mecanismos associados a profundidade da lagoa,. pode-se citar: a radiação solar (radiação ultra-violeta), elevado pH (pH>8,5), elevada concentração de OD (favorecendo uma comunidade aeróbia, mais eficiente na competição por alimento e na eliminação de patogênicos).  São construídas sempre, depois do tratamento completo. em uma lagoa facultativa ou em uma estação de tratamento de esgotos convencional. Com adequado dimensionamento pode-se conseguir remoções de coliformes maiores que 99,99%..

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(26) Lagoas aeradas mecanicamente  As lagoas aeradas constituem uma modalidade de processo. de tratamento através de lagoas de estabilização, onde o suprimento de oxigênio é realizado artificialmente por dispositivos eletromecânicos, com a finalidade de manter uma concentração de oxigênio dissolvido em toda ou parte da massa líquida, garantindo as reações bioquímicas que caracterizam o processo.  Com relação às lagoas de estabilização facultativas, as. lagoas aeradas apresentam a vantagem de requererem uma área até cinco vezes menor, no entanto, deve-se levar em consideração os custos de implantação e operação, como a necessidade do suprimento de energia elétrica..

(27) Lagoas aeradas mecanicamente  As lagoas aeradas mecanicamente, mais comumente. utilizadas são classificadas em duas categorias: • Aerada Aeróbia com mistura completa; • Aerada Facultativa;.

(28) Lagoa aerada de mistura completa  Neste tipo de lagoa todos os sólidos são mantidos em. suspensão devido a elevada relação potência/volume.  A idade do lodo é igual ao tempo de retenção hidráulico e. é frequentemente a primeira de uma série de lagoas aerada.  A remoção da DBO varia de 50 a 60% com grande. desvantagem de transportar muitos sólidos no efluente.  Funciona basicamente como um sistema de lodos ativados. sem reciclagem do lodo..

(29) Lagoa aerada de mistura completa  Vantagens:  Melhor eficiência em relação a um mesmo. período de aeração;  Menor área ocupada;  Ausência de algas..  Desvantagens:  Maior concentração de sólidos;  Maior consumo de energia elétrica..

(30) Lagoa aerada de mistura completa.

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(33) Lagoa aerada facultativa  Nas lagoas aeradas facultativas não há controle de. sólidos. Parte dos sólidos decantáveis saem com o efluente e o restante é decantado na sua parte inferior.  Sua potência é limitada e a idade do lodo é maior do. que o tempo de retenção hidráulico. A remoção de DBO varia de 70 a 90%.  Neste sistema que também se baseia no princípio do. processo de lodos ativados, não há reciclagem do lodo..

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(36) Lagoa aerada facultativa Lagoa mistura completa.

(37) Equipamentos de aeração A Introdução de oxigênio nas lagoas aeradas mecanicamente é efetuada por:  Ar difuso;  Turbina de aeração;.  Aeração superficial..

(38) Aeração por ar difuso  É obtido através de aspersores especiais, domos ou. discos cerâmicos porosos que recebem ar injetado de tubulações de suprimento de ar, assentadas no fundo das lagoas aeradas mecanicamente.  Aeração estática: consiste em tubos cilíndricos. verticais assentados no fundo das lagoas e ligados por tubulações que injetam ar em 3 “Venturi” instalados em série no interior desses cilindros através de compressores de baixa pressão ou sopradores..

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(41) Aeração por turbina de aeração  É realizada através de introdução de ar em tubos. difusos instalados no fundo das lagoas, e abaixo de dispositivos de rotação de dois rotores de lâminas, sendo o mais profundo instalado próximo aos difusores de ar, e o segundo pouco abaixo da superfície da massa líquida submetida a aeração.  É um sistema que tem pouca aceitação..

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(43) Aeração por Aeradores Superficiais  É obtida por dispositivos rotativos, levemente. submersos na água que, desta forma, espalham ou difundem a água da superfície;  A transferência de oxigênio para o despejo é baseada. no aumento da superfície de contato entre o líquido e o ar;.

(44) A ação mecânica dos aeradores efetua a transferência de oxigênio através dos seguintes mecanismos:  Movimento da superfície de água, devido a existência. de ondas no tanque de aeração;  Bolhas de ar arrastadas pela água;  Difusão da água em forma de gotas;.  Mistura ar- líquido nas proximidades do aerador, onde. o ar é puxado pela água..

(45) Tipos de aeradores superficiais  Aeradores com eixo horizontal;  Indicados para serem instalados em tanques pouco. profundos, onde evitem-se dificuldades devido ao lençol freático muito elevado ou em solos com baixa carga admissível..

(46)  Aeradores lentos tipo cone:  São recomendados para pequenas e médias potências. instaladas.  O funcionamento desses aeradores induz dois tipos de. movimentos espirais, sobrepondo-se um ao outro, em uma trajetória complexa de fluxo..

(47)  Aeradores rápidos tipo turbina  Os aeradores rápidos tipo turbina são utilizados para. grandes e médias potências instaladas.  Usam como meio de introdução de oxigênio no líquido simplesmente sua capacidade de bombeamento.  Nesses equipamentos a turbina apresenta pequeno diâmetro e trabalha em alta rotação, para que aumente ao máximo o volume bombeado. A transferência de oxigênio é feita somente pela difusão da água na atmosfera..

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(49) Aspectos Construtivos - Lagoas  Aspectos relativos à localização:.

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(52)  Aspectos relativos aos taludes.

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(55)  Forma das lagoas  As lagoas não precisam necessariamente ter uma forma. geométrica distinta, geralmente tem a forma retangular obedecendo à relação 2 a 4 para 1 entre o comprimento e a largura..

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(57)  Fundo das lagoas – permeabilidade do terreno  O fundo das lagoas de estabilização não deve possuir. uma permeabilidade excessiva, que possa causar um dos seguintes problemas:  contaminação do lençol freático;.  dificuldade na manutenção no nível do líquido nas. lagoas..

(58)  A impermeabilidade do fundo pode ser realizada. através de:  Revestimento asfáltico;  Mantas plásticas;  Camada de argila com espessura mínima de 40 cm;.

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(62)  Dispositivos de entrada  Garantir uma ampla homogeneização do líquido, evitando   . se a ocorrência de curtos circuitos hidráulicos e zonas mortas; Ser submersa, de forma a não possibilitar o desprendimento de gases mal cheirosos; Evitar o solapamento dos taludes e do fundo da lagoa (coloca-se uma placa de concreto, no fundo, no local de descarga da tubulação). Apenas em lagoas pequenas deve se ter uma única entrada. Em lagoas maiores deve se ter mais entradas, espaçadas de no máximo 50m entre si. A entrada não deverá ser localizada em frente à saída da lagoa, mesmo que a longas distâncias, pois poderá ser facilitado o processo de curto circuito hidráulico..

(63)  Dispositivos de saída  A saída deve situar-se na extremidade oposta à entrada, para .  .   . evitar curto circuito; A saída deve ser localizada no sentido predominante do vento, para permitir o arraste de materiais flutuantes para o local de saída; A localização inadequada pode implicar no acumulo de material em determinada região da lagoa; Os dispositivos de saída podem ser de nível fixo ou variável (este último mais desejável, para permitir maior flexibilidade); A saída deve possuir placas defletoras até 30 cm abaixo do NA, para evitar a saída de material flutuante, como algas nas lagoas facultativas ou escumas, nas lagoas anaeróbias; O acesso ao dispositivo de saída deve ser fácil, de forma a permitir medições de vazão, coleta de amostras e manobras de alteração no nível da lagoa; Pode-se adotar um sistema de descarga de fundo na própria estrutura de saída..

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