Lodos Ativados

(1)

Marcos von Sperling

(2)

LODOS ATIVADOS

Programa

• Visão geral do processo de lodos ativados

• Princípios da remoção da matéria carbonácea

• Dimensionamento do reator biológico

• Controle dos sólidos do sistema

• Sistemas de aeração

• Dimensionamento e controle do decantador secundário

• Remoção biológica de nutrientes

(3)

FUNDAMENTOS DO PROCESSO

Unidades básicas

(4)

LODOS ATIVADOS

ETE Morro Alto - MG

COPASA, 10.000 hab

tanque de aeração

decantador secundário

(5)

LODOS ATIVADOS

ETE Arrudas - BH

COPASA, 700.000 hab tanque de aeração decantador secundário

(6)

LODOS ATIVADOS

ETE Sul - Brasília

CAESB, 330.000 hab

Lagoa Paranoá

(7)

LODOS ATIVADOS

(8)

VARIANTES DO PROCESSO

Tipos de variantes

• Divisão quanto à idade do lodo • Lodos ativados convencional • Aeração prolongada

• Divisão quanto ao fluxo • Fluxo contínuo

• Fluxo intermitente (batelada)

• Divisão quanto ao afluente à etapa biológica do sistema de lodos ativados • Esgoto bruto

• Efluente de decantador primário • Efluente de reator anaeróbio

(9)

VARIANTES DO PROCESSO

(10)

LODOS ATIVADOS

Reator aeróbio

(11)

LODOS ATIVADOS

Decantador secundário

Circular, com remoção mecanizada do lodo Retangular, sem remoção mecanizada do lodo

(12)

VARIANTES DO PROCESSO

(13)

VARIANTES DO PROCESSO

Lodos ativados convencional - fluxo contínuo

Utilização de decantadores primários

(14)

VARIANTES DO PROCESSO

(15)

LODOS ATIVADOS

Fluxo intermitente

ETE em um condomínio (NA variável no reator)

ETE Riacho Fundo - DF (3 reatores aeróbios e um digestor aeróbio)

(16)

VARIANTES DO PROCESSO

(17)

LODOS ATIVADOS

Reator UASB - lodos ativados

Vantagens:

• Substancial redução da produção de lodo

• Substancial redução no consumo de energia

• Pequena redução no volume total das unidades

• Redução no consumo de produtos químicos para desidratação

• Menor número de unidades diferentes a serem implementadas

• Menor necessidade de equipamentos

• Maior simplicidade operacional

Desvantagem:

• Menor capacitação para remoção biológica de nutrientes

(N e P)

(18)

LODOS ATIVADOS

Reator UASB - lodos ativados

Lodos ativados

Reator UASB

(19)

LODOS ATIVADOS

Reator UASB - lodos ativados

REC.AG.UTIL DE LODO (AMPLIAÇÃO) ÁREA DE DEPÓSITO SIST. DE C AN AL D O E FLU E NTE PARSHALL DE LODO ÁREA DE DEPÓSITO E SECAGEM DE LODO SISTEMA DE ADENSAMENTO SUB ESTAÇÃO

SECUND.-4DECANT. _DECANT. SECUND.-3 RESERV. ELEVADO GRADEAMENTO DECANT. SECUND.-2 ALMOXARIFADOLABORATÓRIO ADMINISTRAÇÃO DESARENADOR SUB ESTAÇÃO SECUND.-1 DECANT. TANQUE DE A ERAÇÃO Nº 1 TANQUE DE A ERAÇÃO Nº 2 TANQUE DE AERAÇÃO Nº 4 (2ª ETAPA) TANQUE DE AERAÇÃO Nº 3 CDV-1 Tanque de Equalização Reator UASB Tanque de Lodos Ativados

Dec 1 Dec 2

(20)

COMPARA

Ç

ÃO ENTRE VARIANTES DO PROCESSO

Item geral Item específico Modalidade Convencional Aeração

prolongada UASB – lodos ativados

Idade do

lodo Idade do lodo (d) 4 - 10 18 - 30 6 - 10

Relação

A/M (kgDBO/kgSSVTA.d)Relação A/M 0,25 a 0,50 0,07 a 0,15 0,25 a 0,40

DBO (%) 85 - 95 93 - 98 85 – 95 DQO (%) 85 - 90 90 - 95 83 - 90 Sólidos em suspensão (%) 85 - 95 85 - 95 85 - 95 Amônia (%) 85 - 95 90 - 95 75 – 90 Nitrogênio (%) (1₎ _{25 - 30} _{15 - 25} _{15 – 25} Fósforo (%) (1₎ _{25 - 30} _{10 - 20} _{10 - 20} Coliformes (%) 60 - 90 70 – 95 70 – 95 Área

requerida Área (m2/hab) (2) 0,2 - 0,3 0,25 - 0,35 0,2 – 0,3

Volume

total Volume (m3/hab) (3) 0,10 – 0,15 0,10 – 0,15 0,10 – 0,12

Potência instalada (W/hab) 2,5 – 4,5 3,5 – 5,5 1,8 – 3,5

Consumo energético

(kWh/hab.ano) 18 - 26 20 – 35 14 – 20

A ser tratado - (L lodo/hab.dia) 3,5 – 8,0 3,5 – 5,5 0,5 – 1,0 A ser disposto (L lodo/hab.dia) 0,10 – 0,25 0,10 – 0,25 0,05 – 0,15

A ser tratado - (g ST/hab.dia) 60 - 80 40 - 45 20 – 30

A ser disposto (g ST/hab.dia) 30 - 45 40 - 45 20 – 30

Implantação (R$/hab) 80 - 150 70 – 120 60 – 100 Operação (R$/hab.ano) 10 – 18 10 - 18 7 – 12 Custos Massa de lodo Volume de lodo (5₎ Energia (4₎ Eficiência de remoção

(21)

LODOS ATIVADOS

UASB – LA comparado com UASB-FBP (filtro biológico percolador)

VOLUME DE CONCRETO 0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 Vo lu m e ( m 3) Dec.sec. 2.865 2.493 Reator aeróbio 2.352 6.064 LAconv FBP escória

POTÊNCIA INSTALADA PARA AERAÇÃO

2500 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 LAconv FBP escória Po tê n ci a (C V)

VOLUME DIÁRIO DE LODO A SER DISPOSTO

86 76 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 LAconv FBP escória V ol um e ( m 3/ d)

ETE para 1.000.000 hab

LA – com nitrificação FBP – sem nitrificação

(22)

LODOS ATIVADOS

UASB – LA comparado com UASB-FBP

CUSTOS ANUAIS DE OPERAÇÃO

0 500.000 1.000.000 1.500.000 2.000.000 2.500.000 C us to ( R $/ ano) Aeração 1.829.118 0 Disposição lodo 470.850 416.100 LAconv FBP escória CUSTOS DE IMPLANTAÇÃO 0 5.000.000 10.000.000 15.000.000 C us to ( R $) Distrib. FBP 0 1.476.000 Remov . lodo 1.920.000 2.048.000 Meio suporte FBP 0 660.129 Aeração 5.727.500 0 Concretagem 5 704 064 9 543 961 LAconv FBP escória

CUSTOS (VALOR PRESENTE)

0 5.000.000 10.000.000 15.000.000 20.000.000 25.000.000 30.000.000 C us to ( R $) Operação 12.995.334 2.351.058 Implantação 13.351.564 13.728.090 LAconv FBP escória

CUSTOS POR kgDBO(C+N) REM (VALOR PRESENTE) 0,08 0,26 0,08 0,04 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 LAconv FBP escória C us tos (R $/ kg D B O ) Oper (R$/kg) Impl (R$/kg)

(23)

TRATAMENTO DO LODO

Fluxogramas usuais

ADENSAMENTO

FASE LÍQUIDA DIGESTÃO DESIDRATAÇÃO HIGIENIZAÇÃO DISPOSIÇÃO FINAL

ATERRO SANITÁRIO ATERRO SANITÁRIO ADENSADOR GRAVIDADE DIGESTOR ANAERÓBIO INCINERAÇÃO ADENSADOR POR GRAVIDADE APLICAÇÃO NO SOLO APLICAÇÃO NO SOLO REUSO NÃO AGRÍCOLA

APLICAÇÃO NO SOLO LODOS ATIVADOS CONVENCIONAL LODOS ATIVADOS (AERAÇÃO PROLONGADA) DESIDRATAÇÃO MECANIZADA DESIDRATAÇÃO MECANIZADA ADENSAMENTO MECANIZADO ADENSAMENTO

MECANIZADO DIGESTORAERÓBIO DESIDRATAÇÃOMECANIZADA DESIDRATAÇÃO MECANIZADA LEITO DE SECAGEM LEITO DE SECAGEM DESIDRATAÇÃO MECANIZADA DESIDRATAÇÃO MECANIZADA ADIÇÃO DE CAL ADIÇÃO DE CAL

(24)

TRATAMENTO DO LODO

Adensamento

(25)

TRATAMENTO DO LODO

Digestão

Digestão aeróbia Digestão anaeróbia

(26)

TRATAMENTO DO LODO

Desaguamento

(27)

REMO

Ç

ÃO DA MAT

É

RIA CARBON

Á

CEA

Balanço de sólidos e substrato

Sistema sem decantação secundária e sem recirculação de lodo

S_o = concentração de substrato, ou DBO, afluente (mg/l ou g/m3₎

S = concentração de substrato, ou DBO, efluente (mg/l ou g/m3₎

Q = vazão (m3_/d)

X = concentração de sólidos em suspensão no reator (mg/l ou g/m3₎

X_o = concentração de sólidos em suspensão afluente (mg/l ou g/m3₎

(28)

REMO

Ç

ÃO DA MAT

É

RIA CARBON

Á

CEA

Balanço de sólidos e substrato

Sistema com decantação secundária e sem recirculação de lodo

(29)

REMO

Ç

ÃO DA MAT

É

RIA CARBON

Á

CEA

Balanço de sólidos e substrato

Sistema com decantação secundária e com recirculação de lodo

Q_r = vazão de recirculação (m3_/d)

Q_ex = vazão de lodo excedente (m3_/d)

(30)

REPRESENTA

Ç

ÃO DA BIOMASSA

Floco de lodo ativado

bactérias formadoras de floco protozoários partículas coloidais aderidas bactérias filamentosas (estrutura rígida do floco)

matriz de polissacarídeos

(31)

REPRESENTA

Ç

ÃO DA BIOMASSA

Representação dos sólidos em suspensão

Quanto à biodegradabilidade:

1.Sólidos em suspensão voláteis biodegradáveis (SS_b ou X_b)

2.Sólidos em suspensão voláteis inertes ou não

biodegradáveis (SS_nb ou X_nb)

Quanto à atividade:

1.Sólidos em suspensão voláteis ativos (SS_aou X_a) 2.Sólidos em suspensão voláteis não ativos (SS_na ou X_na)

Quanto à fração orgânica

Sólidos em suspensão inorgânicos (fixos) (SSi ou Xi) Sólidos em suspensão orgânicos (voláteis) (SSV ou Xv) Sólidos em suspensão totais (SS ou X)

(32)

TEMPO DE DETEN

TEMPO DE DETENÇ

Ç

ÃO HIDR

ÁULICA E IDADE DO LODO

Á

ULICA E IDADE DO LODO

Sistema

sem

recirculação de sólidos

tempo de unidade por sistema do retirado líquido de volume sistema no líquido de volume = hidráulica detenção de tempo t = V Q

idade do lodo = massa de sólidos no sistema

massa de sólidos retirada do sistema por unidade de tempo θ_c = V Q θ_c V V = X V X Q . .

t

= θ

c

(33)

TEMPO DE DETEN

TEMPO DE DETENÇ

Ç

ÃO HIDR

ÁULICA E IDADE DO LODO

Á

ULICA E IDADE DO LODO

Sistema

com

recirculação de sólidos

tempo de unidade por sistema do retirado líquido de volume sistema no líquido de volume = hidráulica detenção de tempo t = V Q

idade do lodo = massa de sólidos no sistema

massa de sólidos retirada do sistema por unidade de tempo

θ_c v ex vr X V Q X = . . Como Qex << Q:

t

< θ

c

(34)

REMO

Ç

ÃO DA MAT

É

RIA CARBON

Á

CEA

Produção de sólidos biológicos

P

_XV

= Y.Q.(S

_o

-S)

carga de DBO removida (kg/d)

Produção

bruta

Y = 0,5 a 0,7 gSSV/gDBO5 remov Q = vazão média afluente (m3_/d)

S_o = DBO total afluente ao reator biológico (mg/L) S = DBO solúvel efluente do reator biológico (mg/L)

(35)

REMO

Ç

ÃO DA MAT

É

RIA CARBON

Á

CEA

Produção de sólidos biológicos

P

_XV

= Y.Q.(S

_o

-S) – K

_d

.f

_b

.X

_V

.V

massa de sólidos biodegradáveis (kg)

Produção

líquida

Produção

bruta

- Decaimento

=

c

=

θ

.

K

0,2.

+

1

8 ,

0 f

d

b Y = 0,5 a 0,7 gSSV/gDBO5 remov K_d = 0,06 a 0,10 gSSV/gSSV.d Idade do lodo (d) 4 8 12 16 20 24 28 32 f_b 0,75 0,71 0,67 0,64 0,61 0,58 0,55 0,53 (para K_d= 0,08d-1₎

(36)

REMO

Ç

ÃO DA MAT

É

RIA CARBON

Á

CEA

Influência da idade do lodo na relação SSV/SS

Relação SSV/SS no reator Idade do lodo (d) 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0 5 10 15 20 25 30

Obs: aumento da idade do lodo Ædiminuição da relação A/M

Relação SSV/SS no reator (kg/kg)

SS no Decant. Coeficientes Idade do lodo (d)

afluente primária Y (g/g) Kd (d-1) 2 6 10 14 18 22 26 30

Não Não 0,5-0,7 0,07-0,09 0,89 0,87 0,85 0,84 0,83 0,82 0,81 0,81 Sim Sim 0,5-0,7 0,07-0,09 0,79 0,76 0,75 0,73 0,72 0,71 0,71 0,71 Sim Não 0,5-0,7 0,07-0,09 0,75 0,73 0,71 0,70 0,69 0,69 0,68 0,68

(37)

REMO

Ç

ÃO DA MAT

É

RIA CARBON

Á

CEA

Concentração de sólidos em suspensão no reator

(X

_v

ou SSVTA)

v

o

d

b

c

X =

Y.(S - S)

1 + K .f .

_θ

.(

t

)

θ

Sistema sem recirculação de sólidos: θ_c = t Æ X_v pequeno Æ V grande Sistema com recirculação de sólidos: θ_c > t Æ X_v grande Æ V pequeno

(38)

REMO

Ç

ÃO DA MAT

É

RIA CARBON

Á

CEA

Volume do reator

Cálculo com base na idade do lodo

)

θ

.

f

.

K

+

.(1

X

S)

-.Q.(S

Y.θ

=

V

c b d v o c Idade do lodo:

•lodos ativados convencional: 4 a 10 dias •aeração prolongada: 18 a 30 dias

Concentração de SSVTA (X_v):

•lodos ativados convencional: 1500 a 3500 mg/L •aeração prolongada: 2500 a 4000 mg/L

(39)

REMO

Ç

ÃO DA MAT

É

RIA CARBON

Á

CEA

Influência da idade do lodo no volume do reator

Massa de SSV (Xv.V) por DBO remov. (Sr)

Idade do lodo (d) 0 2 4 6 8 10 0 5 10 15 20 25 30

Volume relativo do reator: X_v.V/S_r (kgSSV por kgDBO/d)

- - 0,5 0,09 0,88 2,16 3,11 3,88 4,55 5,15 5,71 6,24

- - 0,6 0,08 1,07 2,67 3,87 4,85 5,70 6,47 7,17 7,84

(40)

REMO

Ç

ÃO DA MAT

É

RIA CARBON

Á

CEA

Volume do reator - cálculo com base na relação A/M

A

M

=

Q.S

V. X

0 v

(A/M)

.

X

1000

x

DBO

carga

(A/M)

.

X

S

.

Q

V

v LA afluente v o

=

Relação A/M:

•lodos ativados convencional: 0,3 a 0,5 kgDBO/kgSSVTA.d •aeração prolongada: 0,10 a 0,18 kgDBO/kgSSVTA.d

Concentração de SSVTA (X_v):

•lodos ativados convencional: 1500 a 3500 mg/L •aeração prolongada: 2500 a 4000 mg/L

(41)

REMO

Ç

ÃO DA MAT

É

RIA CARBON

Á

CEA

Relação entre idade do lodo e A/M

Relação A/M em função da idade do lodo

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 1,20 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Idade do lodo (d) Rel a ção A/ M ( k g D BO /k g S S V .d ) Y=0,5; Kd=0,09d-1 Y=0,6; Kd=0,08d-1 Y=0,7; Kd=0,07d-1

Relação A/M (kgDBO5/kgSSV.d) em função da idade do lodo (d) (assumindo E=0,95)

Idade do lodo (d)

Y (g/g) Kd (d-1) 2 4 6 8 10 18 20 22 24 26 28 30

0,5 0,09 1,20 0,67 0,49 0,40 0,34 0,23 0,22 0,20 0,19 0,18 0,18 0,17

0,6 0,08 0,99 0,54 0,39 0,32 0,27 0,18 0,17 0,16 0,15 0,15 0,14 0,13

(42)

REMO

Ç

ÃO DA MAT

É

RIA CARBON

Á

CEA

Principais parâmetros de projeto

Idade do lodo:

• lodos ativados convencional: θc = 4 a 10 dias

• aeração prolongada: θc = 18 a 30 dias

Tempo de detenção hidráulica:

• lodos ativados convencional: t = 6 a 8 horas (< 0,3 dias)

• aeração prolongada: t = 16 a 24 horas (0,67 a 1,0 dias) Relação A/M:

• lodos ativados convencional: A/M = 0,3 a 0,8 kgDBO5/kgSSV.d

• aeração prolongada: A/M = 0,08 a 0,15 kgDBO5/kgSSV.d

Concentração de SSVTA:

• lodos ativados convencional: Xv = 1.500 a 3.500 mgSSV/l

(43)

REMO

Ç

ÃO DA MAT

É

RIA CARBON

Á

CEA

DBO solúvel e DBO particulada efluente

DBO

₅

total = DBO

₅

solúvel + DBO

₅

particulada

a) DBO total (mg/l): usual 10 a 30 mg/l (para projeto)

b) DBO particulada (mg/l): função da concentração de SS no efluente final

DBO₅ dos SS efluentes (mgDBO₅/mgSS) = (SSV/SS).f_b

Lodos ativados convencional: 0,45 a 0,65 mgDBO₅/mgSS

Aeração prolongada: 0,25 a 0,50 mgDBO₅/mgSS

SS efluente : 20 a 30 mg/l (para projeto)

(44)

LODOS ATIVADOS CONVENCIONAL

E AERA

ÇÃO PROLONGADA

Ç

ÃO PROLONGADA

Parâmetros de projeto - Reator biológico

Parâmetro Lodos ativados convencional Aeração prolongada Idade do lodo (d) 4 - 10 18 - 30

Relação A/M (kgDBO₅/kgSSVTA.d) 0,3 - 0,8 0,08 - 0,15 Concentração de SSVTA (mg/l) 1500 - 3500 2500 - 4000 SS efluente (mg/l) 10 - 30 10 - 30 Razão de recirculação (Qr/Q) 0,6 - 1,0 0,8 - 1,2

Concentração média de OD no reator (mg/l) 1,5 - 2,0 1,5 - 2,0 Tempo de detenção hidráulica (h) 6 - 8 16 - 24 Concentração de SSTA (mg/l) 2000 - 4000 3500 - 5000 Relação SSV/SS no reator (-) 0,70 - 0,85 0,60 - 0,75 Fração biodegradável dos SSVTA (f_b) (-) 0,55 - 0,70 0,40 - 0,65 DBO5 solúvel efluente (mg/l) 5 - 20 1 - 4

(45)

LODOS ATIVADOS CONVENCIONAL

E AERA

ÇÃO PROLONGADA

Ç

ÃO PROLONGADA

Parâmetros de projeto - Reator biológico

Parâmetro Lodos

ativados convencional

Aeração prolongada

Produção de SSV por DBO5 removida (kgSSV/kgDBO5) 0,5 - 1,0 0,5 - 0,7

Produção lodo secundário por DBO5 removida (kgSS/kgDBO5) 0,7 - 1,0 0,9 - 1,1

Requisitos médios de O₂ sem nitrificação (kgO₂/kgDBO₅) 0,7 - 1,0

-Requisitos médios de O₂ com nitrificação (kgO₂/kgDBO₅) 1,1 - 1,5 1,5 - 1,8

Requisitos de nutrientes - Nitrogênio (kgN/100kgDBO₅) 4,3 - 5,6 2,6 - 3,2

Requisitos de nutrientes - Fósforo (kgP/100kgDBO₅) 0,9 - 1,2 0,5 - 0,6

N remov. por DBO₅ removida (kgN/100kgDBO₅) 0,4 - 1,0 0,1 - 0,4

(46)

SISTEMA UASB

SISTEMA UASB -

-

LODOS ATIVADOS

Parâmetros de projeto - Reator biológico

Item Parâmetro Valor

Idade do lodo (d) 6 a 10

Relação A/M (kg DBO/kgSSVTA.d) 0,25 a 0,40

Tempo de detenção hidráulica (h) 3 a 5

Concentração de SSVTA (mg/L) 1100 a 1500

Concentração de SSTA (mg/L) 1500 a 2000

Tanque de aeração

Relação SSV/SS no reator (-) 0,75 a 0,77

Requisitos médios de O2 – demanda carbonácea (kgO2/kgDQO aplicada ao LA) 0,35 a 0,50

Requisitos médios de O2 – demanda carbonácea (kgO2/kgDBO aplicada ao LA) 0,80 a 1,10

Requisitos médios de O2 – demanda para nitrificação (kgO2/kgNTK aplicado ao LA) 3,8 a 4,3

Requisitos médios de O2 – demanda para nitrificação (kgO2/kgN disponível) * 4,6

Relação consumo máximo O2 / consumo médio O2 1,2 a 1,5

Eficiência de oxigenação padrão (kgO2/kWh) 1,5 a 2,2

Sistema de aeração

(47)

SISTEMA UASB

SISTEMA UASB -

-

LODOS ATIVADOS

Parâmetros de projeto

Item Parâmetro Valor

Produção de lodo aeróbio exced. (retornado ao UASB) (kgSS/kgDBO removida no LA) 0,78 – 0,90 Produção per capita de lodo aeróbio excedente (retornado ao UASB) (gSS/hab.d) 8 – 14 Concentração de SS no lodo retornado ao UASB (mg/L) 3000 – 5000 Eficiência de remoção de SSV do lodo aeróbio no reator UASB 0,25 – 0,45 Produção de lodo anaeróbio (kgSS/kgDBO aplicada ao UASB) 0,28 – 0,36

Produção per capita de lodo anaeróbio (gSS/hab.d) 14 – 18

Produção de lodo misto total (a ser tratado) (kgSS/kgDBO aplicada ao sistema) 0,40 – 0,60 Produção per capita de lodo misto total (a ser tratado) (gSS/hab.d) 20 – 30 Produção volumétrica per capita de lodo misto total (a ser tratado) (L/hab.d) 0,5 – 1,0

Produção de lodo

Concentração do lodo misto (aeróbio + anaeróbio) retirado do UASB (%) 3,0 – 4,0 Produção per capita de SS no lodo a ser disposto (gSS/hab.d) 20 – 30 Produção per capita de SS no lodo a ser disposto (gSS/hab.d) 20 – 30 Produção volumétrica per capita de lodo a ser disposto (L lodo/hab.d) 0,05 – 0,15 Teor de sólidos (centrífuga, filtro prensa de correias) (%) 20 – 30

Teor de sólidos (filtro prensa) (%) 25 – 40

Tratamento do lodo

(48)

PROJETO DAS UNIDADES

Configuração física do reator

Mistura completa

Fluxo em pistão,

(49)

PROJETO DAS UNIDADES

Configuração física do reator

Valo de oxidação -Carrossel

(50)

PROJETO DAS UNIDADES

Configuração física do reator

Geometria:

• aeração mecânica: função do processo, mas dependente do arranjo dos aeradores

• ar difuso: função do processo Profundidade útil:

• aeração mecânica: 3,5 a 4,5 m • ar difuso: 4,5 a 6,0 m

Borda livre: ~ 0,50 m

Paredes: taludadas ou não Concreto:

• espessura paredes: 0,20 a 0,30 m • espessura laje de fundo: ~ 0,30 m

• custo da concretagem (concreto, forma, ferragem): ~ R$1.100/m3

Entrada: submersa ou sem turbilhonamento Saída: vertedores (fixos ou ajustáveis)

(51)

RECIRCULA

ÇÃO DE LODO

Ç

ÃO DE LODO

Razão de recirculação: R = Q_r / Q (usual entre 0,6 a 1,2)

X

-X

X

=

Q

=

R

r r

R

)

1 R

(

.

X

_r

=

+

(52)

PRODU

Ç

ÃO DE LODO

Lodo a ser tratado

Produção de lodo por DBO removida

Idade do lodo (d) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 0 5 10 15 20 25 30 Produção, em massa (kgSS/kgDBO₅ removida)

afluente primária Y (g/g) Kd (d-1) 2 6 10 14 18 22 26 30 Não Não 0,5 0,09 0,50 0,42 0,37 0,33 0,31 0,29 0,28 0,28 0,6 0,08 0,60 0,51 0,45 0,41 0,38 0,36 0,34 0,34 0,7 0,07 0,71 0,61 0,55 0,50 0,47 0,44 0,42 0,40 Sim Sim 0,5 0,09 0,83 0,75 0,70 0,67 0,65 0,63 0,63 0,63 0,6 0,08 0,96 0,87 0,81 0,78 0,75 0,73 0,71 0,71 0,7 0,07 1,04 0,95 0,88 0,84 0,80 0,78 0,76 0,74 Sim Não 0,5 0,09 1,08 1,00 0,95 0,92 0,90 0,88 0,88 0,88 0,6 0,08 1,23 1,14 1,09 1,05 1,02 1,00 0,98 0,98 0,7 0,07 1,29 1,20 1,13 1,08 1,06 1,03 1,01 0,99

(53)

PRODU

Ç

ÃO DE LODO

Lodo a ser tratado

Expressão da concentração de sólidos:

(kg/L)

específica

Massa

x

(mg/kg)

1x10

100 x

(mg/L)

ão

Concentraç

(%)

ão

Concentraç

6

=

Massa específica do lodo descartado: ~ 1,0 kg/L

10.000 (mg/l)

ão

Concentraç

(%)

ão

Concentraç

≈

(54)

PRODU

Ç

ÃO DE LODO

Lodo a ser tratado

Relação entre vazão, concentração e carga:

(g/kg)

1000

)

(g/m

ão

Concentraç

x

/d)

(m

Vazão

(kgSS/d)

Carga

3 3

=

lodo) lodo/m (kg lodo específica Massa x 100 (%) Sól.secos (kgSS/d) SS Carga /d) (m lodo Vazão 3 3 ₌

10 x

(%)

Sól.secos

(kgSS/d)

SS

Carga

/d)

(m

lodo

Vazão

3

=

(55)

PRODU

Ç

ÃO DE LODO

Lodo a ser tratado

Sistema Características do lodo produzido e descartado da fase líquida (dirigido à etapa de tratamento do lodo)

kgSS / kgDBO aplicada Teor de sólidos secos (%) Massa de lodo (gSS/hab.d) (a) Volume de lodo (L/ hab.d) (b) Lodos ativados convencional

• Lodo primário 0,70 – 0,90 2–6 35 - 45 0,6 – 2,2

• Lodo secundário 0,50 – 0,70 0,6–1 25 - 35 2,5 – 6,0

• Total 1,20 - 1,60 1-2 60 - 80 3,1 – 8,2

Lodos ativados – aeração prolongada 1,00 – 1,10 0,8–1,2 40 - 45 3,3 – 5,6 UASB + pós-tratamento aeróbio (c)

• Lodo anaeróbio (UASB) 0,24 – 0,36 3–4 12–18 0,3 – 0,6

• Lodo aeróbio (lodos ativados) (d) 0,16 – 0,28 3–4 8-14 0,2– 0,5

(56)

PRODU

Ç

ÃO DE LODO

Estabilização do lodo

Porcentagem de remoção dos sólidos

gerados no reator (%)

θ_c (dias) SS biodeg SSV 4 8 12 16 20 24 28 32 23 40 53 65 75 84 92 100 18 29 37 42 47 50 53 55

(57)

PRODU

Ç

ÃO DE LODO

Opções de retirada do lodo biológico excedente

a) Retirada da linha de recirculação

:

• Maior concentração

• Menor vazão

b) Retirada diretamente do reator

:

• Menor concentração

(58)

PRODU

Ç

ÃO DE LODO

Controle dos sólidos do sistema

• Q

_ex

controla a massa total de SS no sistema, mantendo-a em

um valor especificado

• Q

_r

controla o balanço entre a massa de SS no reator e nos

decantadores secundários, mantendo-a em uma relação

especificada

(59)

PRODU

Ç

ÃO DE LODO

Controle dos sólidos do sistema

Vazão de recirculação Q

_r

:

• Q

_r

constante

• Q

_r

proporcional à vazão afluente Q

• Q

_r

função de IVL

• Q

_r

função do nível da manta de lodo nos decantadores secundários

Vazão de descarte do lodo excedente Q

_ex

:

• controle de SSTA (SSTA constante);

• controle da carga de lodo (relação A/M constante);

• controle da idade do lodo (θ

_c

constante)

(60)

CONSUMO DE OXIGÊNIO

Demandas

• oxidação da matéria orgânica carbonácea

• oxidação do carbono orgânico para fornecer energia

para a

síntese

bacteriana

• respiração endógena

das células bacterianas

(61)

CONSUMO DE OXIGÊNIO

Demanda carbonácea (oxidação da matéria orgânica)

carga de DBO removida (kg/d) massa de SSV no reator (kg)

RO (kg/d) = a’.Q.(S

_o

-S) + b’.X

_v

.V

Síntese Respiração

endógena

a‘ = 1,46 - 1,42.Y

b‘ = 1,42.f

_b

.K

_d

(62)

CONSUMO DE OXIGÊNIO

Demanda carbonácea (oxidação da matéria orgânica)

Consumo de O2 por DBO removida

Idade do lodo (d) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 5 10 15 20 25 30

- - 0,5 0,09 0,84 0,95 1,02 1,07 1,10 1,13 1,14 1,14

- - 0,6 0,08 0,70 0,83 0,91 0,97 1,01 1,05 1,07 1,07

- - 0,7 0,07 0,57 0,70 0,80 0,86 0,91 0,95 0,98 1,01

(63)

CONSUMO DE OXIGÊNIO

Demanda nitrogenada

Formas do nitrogênio

N total = amônia (NH₄+_{) + nitrogênio orgânico + nitritos (NO}

2-) + nitratos (NO3-)

NTK = amônia + nitrogênio orgânico (forma predominante nos esgotos domésticos)

Esgotos brutos N total Faixa (mg/l) 35 – 60 Típico (mg/l) 45 N orgânico 15 – 25 20 Amônia 20 – 35 25 Nitrito 0 0 Nitrato 0 – 2 0

(64)

CONSUMO DE OXIGÊNIO

Demanda nitrogenada (oxidação da amônia)

Reação global da nitrificação:

NH4+_{-N + 2O}

2 Æ NO3--N + 2H+ + H2O + Energia

Estequiometricamente:

RO (kg/d) = 4,57 x (Q.NTK/103₎

Em termos práticos (devido à incorporação de amônia pela biomassa): RO (kg/d) = (3,8 a 4,3) x Q.NTK/103

(65)

CONSUMO GLOBAL DE OXIGÊNIO

Oxidação da DBO e da amônia

Valores para vazão média:

Item LA convencional Aeração

prolongada UASB - LA Oxidação DBO (kgO2/kgDBO aplicada) 0,7 – 1,0 1,1 – 1,2 0,9 – 1,2 Oxidação amônia (kgO2/kgNTK aplicado) 3,8 – 4,3 3,8 – 4,3 3,8 – 4,3

(66)

SISTEMA DE AERA

Ç

ÃO

(67)

SISTEMA DE AERA

Ç

ÃO

Fundamentos da transferência de gases

Cinética de primeira ordem:

dC

dt

=

K a C

L

.(

s

−

C

)

dC/dt = taxa de mudança da concentração de oxigênio (g/m3_.s)

C = concentração em um tempo t qualquer (g/m3₎

Cs = concentração de saturação (g/m3₎

K_La = coeficiente global de transferência de oxigênio (s-1₎

(68)

SISTEMA DE AERA

Ç

ÃO

Fundamentos da transferência de gases

Água limpa _{Líquido com consumo de OD (r)}

C C

r

K a

s L

=

−

C C

r

K a

s L

=

−

Estado estacionário: Estado estacionário: R = taxa de consumo de O₂ (g/m3_.d)

(69)

SISTEMA DE AERA

Ç

ÃO

Fundamentos da transferência de gases

Concentração de saturação C_s Temperatura do Altitude (m) líquido (oC) 0 500 1000 1500 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 11,3 11,1 10,8 10,6 10,4 10,2 10,0 9,7 9,5 9,4 9,2 9,0 8,8 8,7 8,5 8,4 8,2 8,1 7,9 7,8 7,6 10,7 10,5 10,2 10,0 9,8 9,7 9,5 9,2 9,0 8,9 8,7 8,5 8,3 8,2 8,1 8,0 7,8 7,7 7,5 7,4 7,2 10,1 9,9 9,7 9,5 9,3 9,1 8,9 8,7 8,5 8,4 8,2 8,0 7,9 7,8 7,6 7,5 7,3 7,2 7,1 7,0 6,8 9,5 9,3 9,1 8,9 8,7 8,6 8,4 8,2 8,0 7,9 7,7 7,6 7,4 7,3 7,2 7,1 6,9 6,8 6,6 6,6 6,4

(70)

SISTEMA DE AERA

Ç

ÃO

Principais tipos

Aeração mecânica

Classificação com relação ao eixo de rotação:

• aeradores de eixo vertical

• baixa rotação, fluxo radial • alta rotação, fluxo axial

• aeradores de eixo horizontal

Classificação com relação à fixação:

• aeradores fixos

• aeradores flutuantes

Ar difuso

• difusor poroso (bolhas finas e médias): prato, disco, domo e tubo

• difusor não poroso (bolhas grossas): tubos perfurados ou com ranhuras

(71)

SISTEMA DE AERA

Ç

ÃO

(72)

SISTEMA DE AERA

Ç

ÃO

Aeração mecânica

Flutuante Alta rotação Fluxo axial Fixo Baixa rotação Fluxo radial

(73)

SISTEMA DE AERA

Ç

ÃO

Ar difuso

• bolha fina: diâmetro inferior a 3 mm

• bolha média: diâmetro entre 3 e 6 mm

(74)

SISTEMA DE AERA

Ç

ÃO

(75)

SISTEMA DE AERA

Ç

ÃO

(76)

TAXA DE TRANSFERÊNCIA DE OXIGÊNIO

TTO padrão e TTO campo

Taxa de transferência de oxigênio (capacidade de oxigenação) nas condições padrão:

água limpa

temperatura do líquido = 20o_C

altitude = 0 m (nível do mar)

sistema de aeração instalado num tanque de teste

Taxa de transferência de oxigênio (capacidade de oxigenação) nas condições de operação (campo):

esgoto

temperatura real do líquido altitude real da estação

(77)

TAXA DE TRANSFERÊNCIA DE OXIGÊNIO

TTO padrão e TTO campo

TTO

f

C

padrão

campo

H

s

L

s

o

T

=

−

₋

β

α θ

.

(

20 )

. .

20

TTO_padrão = Taxa de Transferência de Oxigênio Padrão (kgO₂/h)

TTO_campo = Taxa de Transferência de Oxigênio no campo, nas condições de operação (kgO₂/h) C_s = concentração de saturação de oxigênio na água limpa, na temperatura de operação no campo (g/m3₎

C_L= concentração média de oxigênio mantida no reator (g/m3₎

C_s (20o_{C) = concentração de saturação de oxigênio da água limpa, nas condições padrão}

(g/m3₎

f_H = fator de correção de C_s para a altitude (= 1 – altitude / 9450) β = C_s (esgoto) / C_s (água limpa)

α = K_La (esgoto) / K_LA (água limpa) θ = coeficiente de temperatura

(78)

EFICIÊNCIA DE OXIGENA

EFICIÊNCIA DE OXIGENAÇ

Ç

ÃO

EO

TTO

P

padrão

=

EO = eficiência de oxigenação (kgO2/kWh)

P = potência consumida (kW)

DENSIDADE DE POTÊNCIA

DP

P

V

=

DP = densidade de potência (W/m_P _{= potência introduzida (W)} 3)

(79)

REQUISITOS ENERG

REQUISITOS ENERGÉ

ÉTICOS

TICOS

Aera

ç

ão mecânica

Eficiência de oxigenação padrão:

• aeradores de baixa rotação: EO

_padrão

= 1,4 a 2,0 kgO

₂

/kWh

• aeradores de alta rotação: EO

_padrão

= 1,2 a 1,8 kgO

₂

/kWh

Eficiência de oxigenação no campo:

EO

_campo

= 0,55 a 0,65 da EO

_padrão

Potência requerida:

)

kWh

/

kgO

(

(h/d).EO

24 /d)

(kgO

O

de

Requisitos

=

(kW)

Potência

2 campo 2 2 kW / 0,75 = CV

(80)

SISTEMAS DE AERA

Ç

ÃO

Aeradores mecânicos

Características básicas

(alta rotação)

Faixa de potência dos aeradores (CV) Profundidade normal de operação Diâmetro de influência (m) (m) Oxigenação Mistura 5 - 10 2,0 - 3,6 45 - 50 14 - 16 15 - 25 3,0 - 4,3 60 - 80 19 - 24 30 - 50 3,8 - 5,2 85 - 100 27 - 32 Notas:

• Potências usuais dos aeradores: 1; 2; 3; 5; 7,5; 10; 15; 20; 25; 30; 40 e 50 CV.

• Há aeradores de alta rotação com maiores potências, mas eles tendem, no conjunto, a s

eficientes.

• A tabela apresenta diâmetros de influência (e não raios)

(81)

SISTEMA DE AERA

Ç

ÃO

Ar difuso

Tipo de aeração Eficiência de transferência de oxigênio padrão média (%) Eficiência de oxigenação padrão (kgO2/kWh) Bolhas finas 10 - 30 1,2 - 2,0 Bolhas médias 6 - 15 1,0 - 1,6 Bolhas grossas 4 - 8 0,6 - 1,2 Aeradores por aspiração - 1,2 - 1,5

Eficiência de oxigenação no campo:

EO

_campo

= 0,55 a 0,65 da EO

_padrão kW / 0,75 = CV

)

kWh

/

kgO

(

(h/d).EO

24 /d)

(kgO

O

de

Requisitos

=

(kW)

Potência

2 campo 2 2

Potência requerida:

(82)

SISTEMA DE AERA

Ç

ÃO

Comparação de custos

Aeração mecânica x Ar difuso

Custos de implantação:

Sistema R$/CV

instalado

R$/kW instalado

Aerador mecânico flutuante (alta rotação) 550 a 900 750 a 1200 Aerador mecânico fixo (baixa rotação) 750 a 1300 1000 a 1700 Ar difuso (bolhas finas) - sopradores, tubos,

difusores)

1500 a 2100 2000 a 2800

Custos operacionais (energia elétrica):

• Consumo energético (tarifa industrial): R$0,12/kWh

• Demanda (função da potência instalada): acrescer ~ 15%

(83)

SISTEMA DE AERA

Ç

ÃO

Comparação de custos: Ar difuso x Oxigênio puro

População: 700.000 hab

Fevereiro/2001; R$2,00/US$)

CUSTOS PER CAPITA DE IMPLANTAÇÃO E MANUTENÇÃO AR DIFUSO X OXIGÊNIO PURO

0 10 20 30 C u st os per c api ta Ar difuso 7,9 1,2 O2 líquido 8,7 10,7 O2 fábrica 25,8 2,0 Custos de implantação (R$/hab) Custos de operação (R$/hab.ano)

CUSTOS EM VALOR PRESENTE AR DIFUSO X OXIGÊNIO PURO

0 10.000.000 20.000.000 30.000.000 40.000.000 50.000.000 60.000.000 V a lo r pr es ent e ( R $) Operação 4.818.579,58 42.144.537,15 7.972.877,16 Implantação 5.535.000,00 6.080.000,00 18.080.000,00

(84)

SISTEMA DE AERA

Ç

ÃO

Controle do fornecimento de oxigênio (ar)

Aeração mecânica

• liga-desliga de aeradores

• variação da velocidade de rotação dos aeradores (duas velocidades ou

velocidades variáveis)

• variação do nível das pás dos aeradores (variação da submergência dos

aeradores através da atuação no seu eixo)

• variação do nível do líquido (variação da submergência dos aeradores

através do ajuste do vertedor de saída)

Aeração por ar difuso

• variação da velocidade dos sopradores

• variação das aletas de entrada

• ajuste das válvulas de sucção de todos os sopradores ligados, de forma a

manter uma pressão constante na tubulação de alimentação de ar

(85)

SEDIMENTA

Ç

ÃO

(86)

SEDIMENTA

Ç

ÃO

Decantador retangular

DECANTADOR RETANGULAR DE FLUXO HORIZONTAL corte longitudinal

planta

entrada

entrada saída

de lodo de lodopoço

raspador de lodo ponte móvel vertedor de saída vertedor de saída saída saída lodo de fundo defletor defletor raspador de lodo defletor defletor

(87)

SEDIMENTA

Ç

ÃO

(88)

SEDIMENTA

Ç

ÃO

Decantador circular

DECANTADOR CIRCULAR corte transversal entrada saída de lodo raspador de lodo ponte rotatória anel defletor vertedor de saída saída saída camada de lodo defletor defletor planta saída lodo de retorno entrada canal de coleta do efluente ponte r otatória anel defletor entrada defletor

(89)

SEDIMENTA

Ç

ÃO

(90)

SEDIMENTA

Ç

ÃO

Decantador tipo Dortmund

DECANTADOR TIPO DORTMUND COM TRÊS CÂMARAS

ENTRADA DEFLETOR DEFLETOR VERTEDOR SAÍDA POÇO DE LODO CORTE LONGITUDINAL TUBULAÇÃO DE RETIRADA DO LODO TUBULAÇÃO DE SAÍDA DO LODO

(91)

TEORIA DA SEDIMENTA

Ç

ÃO

Tipos de sedimentação

Remoção da areia Tipo Esquema Discreta Floculenta Decantação primária

(92)

TEORIA DA SEDIMENTA

Ç

ÃO

Tipos de sedimentação

Decantação secundária

Tipo Esquema

Zonal

Compressão

(93)

TEORIA DA SEDIMENTA

Ç

ÃO

(94)

TEORIA DA SEDIMENTA

Ç

ÃO

Sedimentação discreta

Lei de Stokes:

v

_s

g

s

l

d

l

=

1 −

18

2 . .

.

υ

ρ

(95)

TEORIA DA SEDIMENTA

Ç

ÃO

Sedimentação discreta

(96)

TEORIA DA SEDIMENTA

Ç

ÃO

Sedimentação discreta

Tanque de sedimentação horizontal ideal

t

H

v

_s

=

t

V

Q

H A

Q

=

.

v

Q

A

s

=

(97)

TEORIA DA SEDIMENTA

Ç

ÃO

Sedimentação floculenta

(98)

TEORIA DA SEDIMENTA

Ç

ÃO

(99)

TEORIA DA SEDIMENTA

Ç

ÃO

(100)

PROJETO DAS UNIDADES

Sedimentação zonal - Decantador secundário

Taxas de aplicação

Taxa de aplicação hidráulica (TAH)

.h)

/m

(m

A

Q

TAH

=

3 2

Taxa de aplicação de sólidos (TAS)

.h)

(kgSS/m

A

).X

Q

(Q

TAS

=

+

r 2

(101)

PROJETO DAS UNIDADES

Decantador secundário

Sistema Taxa de aplicação

hidráulica (m3/m2.h) Taxa de aplicação de sólidos (kg/m2.h) Q média Q máxima Q média Q máxima

Lodos ativados convencional 0,67 - 1,33 1,70 - 2,00 4,0 - 6,0 10,0

Aeração prolongada 0,33 - 0,67 1,00 - 1,33 1,0 - 5,0 7,0

Fonte: Metcalf & Eddy (1991)

Cálculo da área requerida com base em TAH: •Para Q_méd: A = Q/(TAH para Q_méd)

•Para Q_máx: A = Q_máx/(TAH para Q_máx)

Cálculo da área requerida com base em TAS: •Para Q_méd: A = Q/(TAS para Q_méd)

•Para Q_máx: A = Q_máx/(TAS para Q_máx)

(102)

DECANTADOR SECUND

Á

RIO

Sedimentabilidade do lodo

(103)

DECANTADOR SECUND

Á

RIO

Sedimentabilidade do lodo

Determinação da manta de lodo

(104)

DECANTADOR SECUND

Á

RIO

Sedimentabilidade do lodo

Teste de IVL

Sedimenta-bilidade

Faixa de valores do Índice Volumétrico de Lodo (ml/g)

IVL IVLD IVLA IVLA_3,5

Ótima 0 - 50 0 - 45 0 - 50 0 - 40 Boa 50 - 100 45 - 95 50 - 80 40 - 80 Média 100 - 200 95 - 165 80 - 140 80 - 100 Ruim 200 - 300 165 - 215 140 - 200 100 - 120 Péssima > 300 > 215 > 200 > 120

IVL

H x

H SS

=

30 6 0

10 .

(105)

DECANTADOR SECUND

Á

RIO

Sedimentabilidade do lodo

Teste de IVL

IVL

H x

H SS

=

30 6 0

10 .

IVL máximo atingível em função da concentração de sólidos em suspensão 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 2 4 6 8 10 12 Concentração de SS(kg/m3)

(106)

PROJETO DAS UNIDADES

Decantador secundário

VALORES DE Q/A PARA SATISFAZER SIMULTANEAMENTE CLARIFICAÇÃO E ADENSAMENTO SSTA (kg/m3) Q/A (m/h) 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 Adensamento controla Clarificação controla Clarificação controla Adensamento controla SEDIMENT. RUIM SEDIMENT. MÉDIA Em cada faixa: - curva superior: R=1.0 - curva central: R=0.8 - curva inferior: R=0.6

(107)

PROJETO DAS UNIDADES

Decantador secundário

Diâmetro do tanque (m) Profundidade lateral (m)

Mínimo Recomendado < 12 12 - 20 20 - 30 30 - 40 > 40 3,0 3,3 3,6 3,9 4,2 3,3 3,6 3,9 4,2 4,5 Declividade de fundo: ~ 1/12 (v/h) com raspadores

~ plano com remoção por sucção Custos dos equipamentos:

• raspadores (R$/m): 6.000 a 8.000 • sucção: pode ser 50% mais caro

(108)

PROJETO DAS UNIDADES

Decantador secundário

Decantador Condição Taxa de vertedor (m3/m.h) Vazão média Vazão máxima

Pequeno - 5 10

Grande Fora da zona de virada das correntes Dentro da zona de virada das correntes

- -

15 10

(109)

SEDIMENTA

SEDIMENTAÇ

ÇÃO DO LODO

ÃO DO LODO

Seletores e melhoria da sedimentabilidade do lodo

SELETOR

(110)

PROJETO DAS UNIDADES

(111)

REMO

Ç

ÃO BIOL

Ó

GICA DE NITROGÊNIO

Nitrificação e desnitrificação

Nitrificação

NH

₄+

_{-N + 2O}

2

---> NO

3-

-N + 2H

+

+ H

2

O

• Consumo de oxigênio (4,57 mgO₂/ mg amônia oxidada)

• Consumo de alcalinidade (7,1 mg alcalinidade / mg amônia oxidada)

Desnitrificação

2NO

₃-

_{-N + 2H}

+

_{---> N}

2

+ 2,5O

2

+ H

2

O

• Economia de oxigênio (2,86 mgO₂ / mg nitrato reduzido)

• Economia de alcalinidade (3,5 mg alcalinidade / mg nitrato reduzido) • Liberação de N₂ gasoso (problemas em decantadores secundários quando não controlada)

(112)

REMO

Ç

ÃO BIOL

Ó

GICA DE NITROGÊNIO

(113)

REMO

Ç

ÃO BIOL

Ó

GICA DE NITROGÊNIO

(114)

NITRIFICA

Ç

ÃO

Fatores ambientais de influência

• temperatura

• pH

• oxigênio dissolvido

• substâncias tóxicas ou inibidoras

Idade do lodo mínima para nitrificação

Temperatura do líquido no reator (o_C) θ_c para nitrificação completa (dias) 5 12 10 9,5 15 6,5 20 3,5

(115)

REMO

Ç

ÃO BIOL

Ó

GICA DE NITROGÊNIO

(116)

REMO

Ç

ÃO BIOL

Ó

GICA DE NITROGÊNIO

(117)

REMO

Ç

ÃO BIOL

Ó

GICA DE NITROGÊNIO

Taxas de remoção de nitrato

Tipo Posição da zona anóxica Taxa de desnitrificação específica

(mg NO₃-_{-N /mg SSV.d)}

Esgoto bruto Zona anóxica a montante da zona aerada 0,03 - 0,11

Metabolismo endógeno Zona anóxica a jusante da zona aerada 0,015 - 0,045

Sistemas com pré-desnitrificação (zona anóxica a montante)

Eficiência de remoção de nitratos máxima teórica

0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700 0,800 0,900 0 1 2 3 4 5 6

Razão de recirc. total (Rlodo + Rint)

Eficiência int 1 int rec NO3 + + + = lodo lodo R R R R F

(118)

REMO

Ç

ÃO BIOL

Ó

GICA DE NITROGÊNIO

Desempenho dos processos

Processo Amônia Nitrogênio total

< 5 mg/l (a₎ _{8 - 12 mg/l} _{6 - 8 mg/l} _{3 - 6 mg/l}

Reator com zona aeróbia apenas X - -

-Reator com pré-desnitrificação X X X (b₎

-Reator com pós-desnitrificação X X -

-Bardenpho de quatro estágios X X X X

Valo de oxidação X X X (c₎

-Batelada X X -

-(a): a nitrificação ocorrerá consistentemente desde que θ

c aeróbio seja superior a aproximadamente 5 d

(b_{): com elevadas razões de recirculação interna (R}

int entre 200 e 400%)

(119)

REMO

Ç

ÃO BIOL

Ó

GICA DE N e P

(120)

REMO

Ç

ÃO BIOL

Ó

GICA DE N e P

(121)

REMO

Ç

ÃO BIOL

Ó

GICA DE N e P

Desempenho dos processos

Processo Efluente: 0,5 mgP/l Efluente: 1,0 mgP/l Efluente: 2,0 mgP/l Biol Biol + C Biol + F Biol

+ C + F Bio l Biol + C Biol + F Biol + C + F Biol Biol + C Biol + F Biol + C + F A2_{O / Phoredox 3 estág.} _N _N _N _S _V _S* _V _S _S _S _S _S

Bardenpho 5 estág. / Phoredox N N N S V S* V S S S S S UCT / VIP / UCT modif. N N N S V S* V S S S S S

Batelada N N N S V S* V S S S S S

Biol = tratamento biológico apenas Biol + C = trat. biol. + coagulante

Biol + F = trat. biol. + filtração Biol + C + F: = trat. biol. + coagulante + filtração

N = não atende o padrão de P V = atende o padrão de P de forma variável ou marginal S = atende o padrão de P S* = atende o padrão de P com clarificação eficiente

(122)