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LAGOAS DE ESTABILIZALAGOAS DE ESTABILIZAÇÇÃOÃO
Marcos von SperlingMarcos von Sperling
Universidade Federal de Minas Gerais
TEMASTEMAS
• Visão geral• Lagoas facultativas• Lagoas anaeróbias• Lagoas de maturação• Lagoas de polimento• Lagoas aeradas• Aeração do efluente• Remoção de nutrientes
Em todos os sistemas: conhecimento do processo para projeto e operação
LAGOAS DE ESTABILIZALAGOAS DE ESTABILIZAÇÇÃOÃOSem aeração
LAGOAS DE ESTABILIZALAGOAS DE ESTABILIZAÇÇÃOÃOFacultativa
CE
LAGOAS DE ESTABILIZALAGOAS DE ESTABILIZAÇÇÃOÃOFacultativa
ETE Parque Fluminense - CE
LAGOAS DE ESTABILIZALAGOAS DE ESTABILIZAÇÇÃOÃOAnaeróbia - Facultativa
ETE Jales - SP (21 ha, 60 L/s, 2 sistemas)
LAGOAS DE ESTABILIZALAGOAS DE ESTABILIZAÇÇÃOÃOAnaeróbia - Facultativa
ETE Brazlândia - DF (43.000 hab)
LAGOAS DE ESTABILIZALAGOAS DE ESTABILIZAÇÇÃOÃOAnaeróbia
ETE Maracanaú - CE
LAGOAS DE ESTABILIZALAGOAS DE ESTABILIZAÇÇÃOÃOFacultativa
ETE Maracanaú - CE - 1 LAn + 1 LF + 3 LM (100 ha)
LAGOAS DE ESTABILIZALAGOAS DE ESTABILIZAÇÇÃOÃOCom aeração mecanizada
LAGOAS DE ESTABILIZALAGOAS DE ESTABILIZAÇÇÃOÃOLagoa aerada
ETE Sul da França
LAGOAS DE ESTABILIZALAGOAS DE ESTABILIZAÇÇÃOÃOLagoa aerada
ETE Tupamirim - CE
LAGOAS DE ESTABILIZALAGOAS DE ESTABILIZAÇÇÃOÃOLagoa aerada
ETE em Bangoc, tailândia, tratando água de rio poluído
LAGOAS DE ESTABILIZALAGOAS DE ESTABILIZAÇÇÃOÃOLagoa aerada
ETE Vale do Amanhecer - DF (15.000 hab): Reator UASB - lagoas aeradas
LAGOAS DE ESTABILIZALAGOAS DE ESTABILIZAÇÇÃOÃOLagoa aerada
Reator UASB
LAMC
LAF
ETE Recanto das Emas - DF (100.000 hab):Reator UASB - lagoas aeradas de mistura completa - lagoa aeradas facultativas
LAGOAS DE ESTABILIZALAGOAS DE ESTABILIZAÇÇÃOÃOCom lagoas de maturação
LAGOAS DE ESTABILIZALAGOAS DE ESTABILIZAÇÇÃOÃOFacultativa + maturação
Nova Zelândia
LAGOAS DE ESTABILIZALAGOAS DE ESTABILIZAÇÇÃOÃOCom lagoas de maturação
Ceará
LAGOAS DE POLIMENTO / FACULTATIVASLAGOAS DE POLIMENTO / FACULTATIVASPós-tratamento de efluentes anaeróbios
REATORES ANAERREATORES ANAERÓÓBIOSBIOSReator UASB
Amostrageme retiradado lodo
Reator de FC
Coifa
Saída biogás
Selo hídrico
LAGOAS DE POLIMENTOLAGOAS DE POLIMENTOComparação de sistemas com e sem reator UASB
REATOR UASB REATOR UASB -- LAGOA FACULTATIVALAGOA FACULTATIVA
LAGOA FACULTATIVAREATOR UASB
CORPO RECEPTOR
Itabira (7.000 hab)
REATOR UASB REATOR UASB -- LAGOA FACULTATIVALAGOA FACULTATIVA
Itabira (7.000 hab)
REATOR UASB REATOR UASB -- LAGOA FACULTATIVALAGOA FACULTATIVA
Juramento (1.500 hab)
REATOR UASB REATOR UASB -- LAGOA FACULTATIVALAGOA FACULTATIVA
Samambaia (180.000 hab)
Reator UASB -Lagoa facultativa -Lagoa de alta taxa -Lagoa de maturação -
REATOR UASB REATOR UASB -- LAGOA DE POLIMENTO TIPO LAGOA DE POLIMENTO TIPO MATURAMATURAÇÇÃOÃO
ETE Experimental UFMG/COPASA - 250 hab
LAGOAS DE ESTABILIZALAGOAS DE ESTABILIZAÇÇÃOÃOComparação entre as variantes
Item específico Sistema de lagoasFacultativa Anaeróbia -
facultativaAerada
facultativaAerada de
mistura completa- decantação
DBO (%) 75 - 85 75 - 85 75 - 85 75 – 85DQO (%) 65 - 80 65 - 80 65 - 80 65 – 80SS (%) 70 - 80 70 - 80 70 - 80 80 - 87
Amônia (%) < 50 < 50 < 30 < 30Nitrogênio (%) < 60 < 60 < 30 < 30
Fósforo (%) < 35 < 35 < 35 < 35Coliformes (%) 90 - 99 90 - 99 90 - 99 90 – 99Á 2
Eficiência de remoção
LAGOAS DE ESTABILIZALAGOAS DE ESTABILIZAÇÇÃOÃOComparação entre as variantes
Remoção de organismos patogênicos
Eficiência típica de remoção (% ou unidades log removidas) (*)ParâmetroLagoa
facultativaLagoas
anaeróbia –facultativa
Lagoasfacultativa –maturação
Lagoasanaeróbia –facultativa -maturação
Reator UASB –lagoa de
polimento
Coliformes 1 – 2 log 1 – 2 log 3 – 6 log 3 – 6 log 3 – 6 logBactérias patogênicas 1 – 2 log 1 – 2 log 3 – 6 log 3 – 6 log 3 – 6 logVírus ≤ 1 log ≈ 1 log 2- 4 log 2- 4 log 2- 4 logCistos de protozoários ≈ 100% ≈ 100% 100% 100% 100%Ovos de helmintos ≈ 100% ≈ 100% 100% 100% 100%(*) 1 log = 90%; 2 log = 99%; 3 log = 99,9%; 6 log = 99,9999%
LAGOAS DE ESTABILIZALAGOAS DE ESTABILIZAÇÇÃOÃOParâmetros de projeto
Parâmetro de projeto Lagoasanaeróbias
Lagoasfacultativas
Lagoasaeradas
facultativas
Lagoasaeradas de
misturacompleta
Lagoas dedecantação
Lagoas dematuração
Tempo de detenção t (d) 3 - 6 15 - 45 5 - 10 2 - 4 ≈ 2 (b)Taxa de aplicação superficial LS (kgDBO5/ha.d) - 100 - 350 - - - -Taxa de aplicação volumétrica LV (kgDBO5/m3.d) 0,10 - 0,35 - - - - -Profundidade H (m) 3,0 - 5,0 1,5 – 2,0 2,5 - 4,0 2,5 - 4,0 3,0 - 4,0 0,8 – 1,2Relação L/B (comprimento/largura) usual 1 a 3 2 a 4 2 a 4 1 a 2 - (c)Coef. K rem. DBO (mist. completa) (20oC) (d-1) - 0,25 - 0,40 0,6 - 0,8 1,0 - 1,5 - -Coef. temperatura θ (mist. completa) - 1,05 - 1,085 1,035 1,035 - -Coef. K rem. DBO (fluxo disperso) (20oC)(d-1) - 0,13 - 0,17 - - - -Coef. temperatura θ (fluxo disperso) - 1,035 - - - -Número de dispersão d (L/B=1) - 0,4 - 1,3 - - - 0,4 - 1,1Número de dispersão d (L/B=2 a 4) - 0,1 - 0,7 - - - 0,1 - 0,5Número de dispersão d (L/B≥5) - 0,02 - 0,3 - - - 0,03 - 0,23DBO particulada efluente (mgDBO5/mgSS) - 0,3 - 0,4 0,3 - 0,4 0,3 - 0,6 - -Requisitos médios de O2 (kgO2/kgDBO5 remov) - - 0,8 - 1,2 1,1 - 1,4 - -Densidade de potência (W/m3) - - < 2,0 ≥ 3,0 - -Taxa de acúmulo de lodo (m3/hab.ano) 0,01 - 0,04 0,03 - 0,08 0,03 - 0,08 - (a) -Coef. decaim. colif. Kb (mist. compl.) (20oC) (d-1) - 0,4 – 5,0 - - - 0,6–1,2 (d)Coef. temperatura θ (mist. completa) - 1,07 - - - 1,07Coef. decaim. colif. Kb (fluxo disp.) (20oC) (d-1) - 0,2 – 0,3 - - - 0,4 – 0,7Coef. temperatura θ (fluxo disp.) - 1,07 - - - 1,07
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVAS
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASPrincípios de funcionamento
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASPrincípios de funcionamento
bactérias --> respiração: · consumo de oxigênio
· produção de gás carbônicoalgas --> fotossíntese:
· produção de oxigênio· consumo de gás carbônico
• Fotossíntese:
CO2 + H2O + Energia → Matéria orgânica + O2
• Respiração:
Matéria orgânica + O2 → CO2 + H20 + Energia
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASPrincípios de funcionamento
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASPrincípios de funcionamento
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASPrincípios de funcionamento
Sobrecarga orgânica(bactérias oxidadoras de sulfeto)
Carga orgânica adequada(cor verde)
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASPrincípios de funcionamento
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASEstratificação e mistura
Temperatura Diurna (10 h) no Verão - Médias por Ponto eProfundidade
21,321,421,521,621,721,821,9
2222,122,222,3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Ponto da Lagoa
T(oC)
0,20 m
0,60 m
1,0 m
Temperatura Noturna (23 h) no Verão - Médias por Ponto eProfundidade
20
21
22
23
24
25
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Ponto da Lagoa
T(oC)
0,20 m
0,60 m
1,0 m
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASEquipamento para mistura
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASRelação entre a temperatura da água e do ar
CORRELAÇÕES ENTRE TEM PERATURA DO AR E DA ÁGUA
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
15,0 20,0 25,0 30,0 35,0T ar (oC)
T á
gu
a (o
C)
Bras il 1
Peru 1
Peru 2
Jordania
Bras il 2
Média
Média: Tágua = 12,7 + 0,54xTar
Temperatura do ar(oC)
Temperatura do líquido média(oC)
1520253035
20,823,526,228,931,6
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASCritérios de projeto
• Taxa de aplicação superficial• Profundidade• T empo de detenção• Geometria (relação comprimento / largura)
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASParâmetros de projeto
Taxa de aplicação superficial - Ls
Ls = carga DBO / área superficial
Área superficial = carga DBO / Ls
• Regiões com inverno quente e elevada insolação: Ls = 240 a 350 kgDBO5/ha.d• Regiões com inverno e insolação moderados: Ls = 120 a 240 kgDBO5/ha.d• Regiões com inverno frio e baixa insolação: Ls = 100 a 180 kgDBO5/ha.d
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASParâmetros de projeto
Taxa de aplicação superficialMara: Ls = 350 x (1,107 - 0,002.T) (T-25)
(T = temperatura média do ar no mês mais frio)
Taxa de aplicação superficial em função da temperatura
0
100
200
300
400
T (oC)
Ls (k
gDBO
/ha.
d)
Ls 100 124 152 183 217 253 291 331 350 350 350
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASFatores climáticos no Brasil
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASTaxa de aplicação superficial
Mara: Ls = 350 x (1,107 - 0,002.T) (T-25)
TE MP ERATURAS MÉDIAS NO MÊS DE JULHOE TAXAS DE AP LICAÇÃO SUPERFICIAL
(segundo equação de Mara)
21 a 24 oC270 a 330 kgDBO/ha.d
18 a 21 oC220 a 270 kgDBO/ha.d
18 a 21 oC220 a 270 kgDBO/ha.d
Fonte: INMET (médias de 1931 a 1990)
12 a 15 oC120 a 170 kgDBO/ha.d
12 a 15 oC120 a 170 kgDBO/ha.d
9 a 12 oC90 a 120 kgDBO/ha.d
15 a 18 oC170 a 220 kgDBO/ha.d
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASFatores climáticos no Brasil
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASFatores climáticos no Brasil
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASFatores climáticos no Brasil
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASFatores climáticos no Brasil
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASParâmetros de projeto
Profundidade: H = 1,5 m a 2,0 m
Tempo de detenção hidráulica resultante: t = 15 a 45 d
t = V/Q
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASParâmetros de projeto
Balanço hídrico
Qmédia = (Qafl – Qefl)/2
Qefl = Qafl + Qprecipitação – Qevaporação – Qinfiltração
Entrada
99%
1%
A fluente Precipitação
S aída
15%
30%
55%
Infiltração Evaporação Efluente
Exemplo de uma lagoa com alta infiltração, no semi-árido de MG
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASParâmetros de projeto
Relação comprimento / largura: L/B = 2 a 4
• lagoas facultativas primárias: usualmente não são projetadas aproximando-se de reatores de fluxo em pistão (elevada relação comprimento/largura) com a introdução de chicanas
• lagoas facultativas secundárias: maior flexibilidade com relação à forma
• lagoas de maturação ou de polimento, após reatores UASB: após a remoção prévia de grande parte da matéria orgânica, hámenos preocupações com sobrecarga nos trechos iniciais, e as lagoas podem ser alongadas ou com chicanas
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASForma da lagoa
Terra Roxa - SP
Serra Azul - SP
Discutir implicações destas formas
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASForma da lagoa
Terra Roxa - SP
Franca - SP
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASDBO efluente
DBO total = DBO solúvel + DBO particulada
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASDBO efluente
DBO total = DBO solúvel + DBO particulada
DBO solúvel: função do tipo de reator
DBO particulada: função da quantidade de SS (algas) na lagoa
DBO
050
100150200250300350400
Bruto UASB L1 L2 L3 L4
Conc
(mg/
L)
DBOpart
DBOfilt
ETE Experimental Arrudas: reator UASB + 4 lagoas de polimento (250 hab)
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASModelos hidráulicos de reatores
Fluxo em pistão Mistura completa
Células em série Fluxo disperso
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASFluxo em pistão - reação de 1a ordem
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASMistura completa - reação de 1a ordem
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASConcentração de DBO solúvel efluente
Fluxo em pistão Mistura completa
K.t+1S
=S 0-K.t0eS=S
Células em série Fluxo disperso
n0
)ntK+(1
S=S
4K.t.d1a
ea)(1ea)(1
4ae.SSa/2d2a/2d2
1/2d0
+=
−−+=
−
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASConcentração de DBO solúvel efluente
Mistura completa:
•Lagoas primárias: K = 0,30 a 0,40 d-1
•Lagoas secundárias: K = 0,25 a 0,32 d-1
Correção para a temperatura: KT = K20. θ(T-20)
Coeficiente de temperatura: θ=1,05
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASConcentração de DBO solúvel efluente
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASConcentração de DBO solúvel efluente
Fluxo disperso:
K = 0,132.logLs - 0,146Ls
(kgDBO5/ha.d)120 140 160 180 200
K (d-1) (20oC) 0,128 0,137 0,145 0,152 0,158
Correção para a temperatura: KT = K20. θ(T-20)
Coeficiente de temperatura: θ=1,035
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASNúmero de dispersão
Fluxo dispersoEstimativa do número de dispersão
• Agunwamba et al (1992):
dB H t
L B HHL
HB
H B=+ − − +0 102
3 24
0 410 0 981 1 385, .(.( . ). .
. . .) .( ).( ), ( , , . / )υ
• Yanez (1993):
2)1,014x(L/B)0,254x(L/B0,261 (L/B)d
++−=
• Von Sperling (1999):
(L/B)1d =
L = comprimento da lagoa (m)B = largura da lagoa (m)H = profundidade da lagoa (m)t = tempo de detenção (d)ν = viscosidade cinemática da água (m2/d)
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASConcentração de DBO particulada efluente
1 mgSS/L = 0,3 a 0,4 mgDBO/L
1 mgSS/L = 1,0 a 2,0 mgDQO/L
Efluentes de lagoas: 60 a 100 mgSS/L (para projeto)
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASPolimento do efluente de lagoas
• filtros de areia intermitentes• filtros de pedra• micropeneiras• lagoas com macrófitas flutuantes• aplicação em solos com gramíneas• banhados construídos• processos de coagulação e clarificação• flotação• biofiltros aerados
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASPolimento do efluente de lagoas
Filtro grosseiro, de escória de alto-forno (Nova Zelândia)
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASPolimento do efluente de lagoas
Filtro grosseiro: uma lagoa com brita 3 e uma lagoa com pedra de mão (ETE Experimental UFMG-COPASA)
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASPolimento do efluente de lagoas
Escoamentosuperficial
Itabira
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASPolimento do efluente de lagoas
Terras úmidas construídas (Nova Zelândia)
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASPolimento do efluente de lagoas
Terras úmidas construídas (Nova Zelândia)
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASPolimento do efluente de lagoas
Macrófitas flutuantes (lentilhas d´água)
ETE Experimental Arrudas
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASPolimento do efluente de lagoas
Desinfecção por UV (Nova Zelândia)
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASAcúmulo de lodo
0,03 a 0,08 m3/hab.ano
2 a 3 cm por ano
• possível operação sem remoção de lodo durante todo o horizonte de projeto
• areia: pouca quantidade, caso haja boa desarenação; acúmulo próximo à entrada; necessidade de desarenação
GERENCIAMENTO DO LODOGERENCIAMENTO DO LODOAcúmulo excessivo de lodo / areia
LAGOAS PRIMLAGOAS PRIMÁÁRIASRIASAcúmulo de areia
ETE Estrela do Norte - SP
LAGOAS PRIMLAGOAS PRIMÁÁRIASRIASAcúmulo de areia
ETE Tarabaí - SP
GERENCIAMENTO DO LODOGERENCIAMENTO DO LODOAcúmulo excessivo de lodo
ETE em usina de açúcar - Colômbia
GERENCIAMENTO DO LODOGERENCIAMENTO DO LODOCaracterísticas do lodo
ST> 15% (após 1 ano: 4 a 6%)
SV/ST< 50% (após 1 ano: 60%)
CF: 102 a 104 CF/gST
Ovos de helmintos: 30 a 800 ovos/gST
GERENCIAMENTO DO LODOGERENCIAMENTO DO LODOCaracterísticas do lodo
Parâmetro de projeto Lagoasanaeróbias
Lagoasfacultativasprimárias
Lagoasfacultativassecundárias
Lagoas dematuração
Lagos depolimento (a)
Taxa de acúmulo de lodo (m3/hab.ano) 0,02 - 0,10 0,03 - 0,09 0,03 – 0,05 - -Intervalo de remoção (anos) < 7 > 15 > 20 > 20 > 20Concentração de sólidos totais no lodo (% ST) > 10% (d) > 10% (d) > 10% (d) - -Relação SV/ST < 50% < 50% < 50% - -Concentrações de coliformes no lodo (CF/gST) 102 - 104 102 - 104 102 - 104 102 - 104 102 - 104
Concentração de ovos de helmintos no lodo (ovos/gST) 101 - 103 101 - 103 101 - 103 101 - 103 101 - 103
Tratamento adicional requerido Secagem (a) Secagem (a) Secagem (b) - -Formas de disposição final (c) (c) (c) - -Obs: é essencial a presença de desarenação(a) No caso de lagoas de polimento, deve-se acrescentar ainda os valores correspondentes ao lodo retirado do reator
UASB(b) Higienização (usualmente adição de cal) no caso de disposição para reúso agrícola do lodo)(c) Formas de disposição final similares aos lodos dos demais sistemas de tratamento biológico de esgotos (reúso
agrícola, aterro, outros) (d) Ao ser removido por dragagem hidráulica (bombeamento) a concentração pode se reduzir a 5 a 7%
GERENCIAMENTO DO LODOGERENCIAMENTO DO LODORetirada de lodo
ETE Estrela do Norte - SP
GERENCIAMENTO DO LODOGERENCIAMENTO DO LODOTécnicas para remoção do lodo
Técnicas de remoção com desativação da lagoa
• Remoção manual • Remoção mecânica do lodo (uso de tratores)• Raspagem mecanizada e bombeamento
Técnicas de remoção com a manutenção da lagoa em funcionamento
• Sistema de vácuo com caminhão limpa fossa• Tubulação de descarga hidráulica• Dragagem • Bombeamento a partir de balsa• Sistema robotizado
GERENCIAMENTO DO LODOGERENCIAMENTO DO LODOTécnicas para remoção do lodoTécnica Desempenho Facilidade de
operaçãoTempo deexecução
Volume delodo Custo
Remoção manual * * * * * * * * * * * * *
Remoção mecânica(uso de tratores) * * * * * * * * * * * * *
Raspagem mecanizadae bombeamento * * * * * * * * * * * *
Sistema de vácuo comcaminhão limpa-fossa * * * * * * * * * * * * *
Tubulação de descargahidráulica * * * * * * * * * * *
Dragagem * * * * * * * * * * * * *
Bombeamento a partirde balsa * * * * * * * * * * *
Sistema robotizado * * * * * * * * * * * * *
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASArranjos de lagoas
• Células em série
• Células em paralelo
• Sobrecarga orgânica na primeira célula
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASDireção dos ventos
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASTaludes
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASTaludes
ETE Jales - SP
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASTaludes
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASTaludes
Evitar lona terreiro
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASDimensões da lagoa
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASCanteiros divisores
ETE Jales - SP
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASDrenagem pluvial
ETE Jales - SP
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASFundo das lagoas
Mococa - SP
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASFundo das lagoas
k > 10-6 m/s: o solo é muito permeável e o fundo deve ser protegido
k > 10-7 m/s: alguma infiltração pode ocorrer, mas não o suficiente para impedir o enchimento da lagoa
k < 10-8 m/s: o fundo da lagoa se impermeabilizará naturalmente
k < 10-9 m/s: não há risco de contaminação
k > 10-9 m/s: se houver utilização da água subterrânea para abastecimento doméstico, estudos hidrogeológicos devem ser efetuados
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASDetalhe da entrada
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASDetalhe da entrada
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASDetalhe da entrada
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASDetalhe da entrada
ETE Nova Vista - Itabira, MG
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASDetalhes da saída
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASDetalhes da saída
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASDetalhes da saída
ETE Jales - SP
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASDetalhes da saída
ETE Nova VistaItabira, MG
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASDetalhes da saída
ETE Sul da França
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASAeração do efluente em escadas
ETE Jales - SP
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASAeração do efluente em escadas
Ce = Co + K.(Cs – Co)
Co
déficit de oxigênio(Cs - Co)
K.Cs
Ce acréscimo daconcentração
(Ce - Co)
Cs
Cs
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASAeração do efluente em escadas
K: coeficiente de eficiência
Autor Coeficiente K Coeficientes da equaçãoBarret,Gameson eOgden
K = P.(1+0,046.T).H P=0,45 (água limpa)P=0,36 (água poluída)P=0,29 (esgoto)
Kroon e Schram K=R.H R = 0,40R=0,64 (no caso de vertedores com mais de 4 jatos por metrolinear, e quedas inferiores a 0,70 m)
Pomeroy K=1-e -F.H F=0,53 m-1 (água limpa sobre vertedores e comportas)F=0,41 m-1 (água ligeiramente poluída, em vertedores)F=0,28 m-1 (efluentes de tratamento, em vertedores)
K global em função do K de cada degrau: K = 1 – (1-K1)n
LAGOAS FACULTATIVASLAGOAS FACULTATIVASAeração do efluente na canaleta de saída
ETE Jales - SP
LAGOAS ANAERLAGOAS ANAERÓÓBIASBIAS
LAGOAS ANAERLAGOAS ANAERÓÓBIASBIASFundamentos
Conversão anaeróbia
• Hidrólise• Formação de ácidos• Formação de metano
Requisitos
• ausência de oxigênio dissolvido (bactérias metanogênicas são anaeróbias estritas)• temperatura do líquido adequada (acima de 15°C)• pH adequado (próximo ou superior a 7)
LAGOAS ANAERLAGOAS ANAERÓÓBIASBIAS
Critérios de projeto
• Taxa de aplicação volumétrica
• Tempo de detenção
• Profundidade
• Geometria (relação comprimento / largura)
LAGOAS ANAERLAGOAS ANAERÓÓBIASBIASParâmetros de projeto
Taxa de aplicação volumétricaTemperatura média do ar no
mês mais frio - T (°C)Taxa de aplicação volumétricaadmissível – LV (kgDBO/m3.d)
10 a 2020 a 25
> 25
0,02T – 0,100,01T + 0,10
0,35
Taxa de aplicação volum étrica em função da tem peratura
0,350,35
0,3
0,2
0,1
0
0,1
0,2
0,3
0,4
10 15 20 25 30
Temperatura (oC)
Lv (k
gDB
O/m
3.d)V = L / Lv
LAGOAS ANAERLAGOAS ANAERÓÓBIASBIASParâmetros de projeto
Tempo de detenção
t = V / Q
t = 3,0 d a 6,0 d
Recentemente: t = 1 a 2 d
LAGOAS ANAERLAGOAS ANAERÓÓBIASBIASParâmetros de projeto
Profundidade
H = 3,0 a 5,0 m
Formato da lagoa
Relação L/B = 1 a 3
LAGOAS ANAERLAGOAS ANAERÓÓBIASBIASEficiência na remoção de DBO
Temperatura média do arno mês mais frio - T (°C)
Eficiência de remoçãode DBO – E (%)
10 a 25> 25
2T + 2070
Eficiênc ia de remoção d e DBO e m funçã o da tempera tu ra
60
4050
70 70
0
10
20
30
40
50
60
70
80
10 15 20 25 30
Temperatura (oC)
Efic
iênc
ia (%
)
LAGOA FACULTATIVA SECUNDLAGOA FACULTATIVA SECUNDÁÁRIARIALagoa facultativa após lagoa anaeróbia
• Maior flexibilidade com relação à forma• Dimensionamento similar à lagoa facultativa primária
K = 0,25 a 0,32 d-1
(20 oC, lagoas facultativas secundárias, mistura completa)
LAGOAS ANAERLAGOAS ANAERÓÓBIASBIASAcúmulo de lodo
0,03 a 0,10 m3/hab.ano
2 a 8 cm por ano
• remoção quando camada de lodo atingir 1/3 da alturaou
• remoção anual sistemática
REMOREMOÇÇÃO DE ORGANISMOS ÃO DE ORGANISMOS PATOGÊNICOSPATOGÊNICOS
ORGANISMOS PATOGÊNICOSORGANISMOS PATOGÊNICOSRemoção de bactérias e vírus Remoção de organismos patogênicos:• lagoas facultativas• lagoas de maturação (de forma otimizada)
Fatores contribuintes:• temperatura• insolação• pH• escassez de alimentos• organismos predadores• competição• compostos tóxicos
Fatores relacionados com a profundidade:• penetração da radiação solar (UV)• fotossíntese → pH• fotossíntese → OD → fotooxid., comum. aerób.
ORGANISMOS PATOGÊNICOSORGANISMOS PATOGÊNICOSOrganismos indicadores
ORGANISMOS PATOGÊNICOSORGANISMOS PATOGÊNICOS
Remoção de cistos de protozoários e ovos de helmintos
Mecanismo: sedimentação
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃO
Requisitos de qualidade do efluenteDiretriz da OMS (1989)
Uso de efluentes tratados para irrigaçãoategoria Condições de reúso Grupo exposto Ovos de
helmintos/l (b)
(média aritmética)
CF/100 mL(c)
(média geométrica)
A Irrigação de culturas que sãoingeridas cruas, campos de esporte eparques públicos. (d)
Trabalhadores,consumidores,público
≤ 1 ≤ 1000 (d)
B Irrigação de culturas não ingeridascruas como cereais, para a industria,pastos, forragem e árvores.
Trabalhadores ≤ 1 Não se recomenda
C Irrigação de culturas da categoria Bse o público e os trabalhadores nãoficam expostos
Nenhum Não se aplica Não se aplica
REMOREMOÇÇÃO DE ORGANISMOS PATOGÊNICOSÃO DE ORGANISMOS PATOGÊNICOS
T 2T D H
O r g ./1 0 0 m L
1 0 1
1 0 2
1 0 3
1 0 4
1 0 5
1 0 6
1 0 7(c o lifo r m e s )
(s a lm o n e la )
T 1 (T D H n e c e s s á r io à r e m o ç ã o d e s a lm o n e la )< T 2 ( te m p o d e d e te n ç ã o n e c e s s á r io p a r a p r o d u ç ã o d ee f lu e n te c o m 1 03 C F /1 0 0 m L
T 1
LAGOAS DE ESTABILIZALAGOAS DE ESTABILIZAÇÇÃOÃO
Eficiências de remoção típicas
Eficiência típica de remoção (% ou unidades log removidas)ParâmetroLagoa
facultativaLagoas
anaeróbia –facultativa
Lagoasfacultativa –maturação
Lagoasanaeróbia –facultativa -maturação
Reator UASB –lagoa de
polimento
Coliformes 1 – 2 log 1 – 2 log 3 – 6 log 3 – 6 log 3 – 6 logBactérias patogênicas 1 – 2 log 1 – 2 log 3 – 6 log 3 – 6 log 3 – 6 logVírus ≤ 1 log ≈ 1 log 2- 4 log 2- 4 log 2- 4 logCistos de protozoários ≈ 100% ≈ 100% 100% 100% 100%Ovos de helmintos ≈ 100% ≈ 100% 100% 100% 100%
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃO
Conceito de unidades logarítmicas
Exemplo:
1.000.000 = 106 100 = 102
log(106 ) = 6 log (102 ) = 2
Eficiência = (106-102)/106 = 0,9999 = 99,99%Eficiência = 6 -2 = 4 unidades log removidas
Unid. log = - log (1-E)
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃO
Conceito de médias geométricas
Exemplo:
Dado CF (CF/100ml) Log10 (CF)1 50 = 5,00E+01 1,6992 400 = 4,00E+02 2,6023 3.000 = 3,00E+03 3,4774 20.000 = 2,00E+04 4,301
CF/100ml1,047x101047
00x20000)(50x400x30) x. x. x.(xgeométrica Média3
1/41/44321
==
===
CF/100m1,047x101047 10
10geométrica Média3(3,020)
)logaritmos dos aritmética (média
===
==
LAGOAS DE MATURALAGOAS DE MATURAÇÇÃOÃOFluxograma
REMOREMOÇÇÃO DE ORGANISMOS PATOGÊNICOSÃO DE ORGANISMOS PATOGÊNICOS
MaxMin
75%25%
Median
UFMG - ARRUDAS (escala de demonstração)
1
10
100
1000
10000
1e5
1e6
1e7
1e8
1e9
1e10
EB UASB L1 L2 L3 L4
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃO
Concentração efluente de coliformesREGIME
HIDRÁULICOESQUEMA FÓRMULA DA CONTAGEM D
COLIFORMES EFLUENTES (N
Fluxo empistão
N = N0e-Kb.t
Misturacompleta(1 célula)
N =N0
1+ Kb .t
Misturacompleta
(células iguaisem série)
N =N0
(1+ Kb . tn
)n
Fluxodisperso
.t.db4K1a
a/2de2a)(1a/2de2a)(1
1/2d4ae.0NN
+=
−−−+=
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃO
Lagoas chicaneadas
Samambaia (180.000 hab)
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃO
Lagoas chicaneadas
Samambaia (180.000 hab)
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃOEficiência de remoção de coliformes
Mistura completaUNIDADES LOG REMOVIDAS E
EFICIÊNCIA DE REMOÇÃO
Kb.t
Uni
dade
s lo
g re
mov
idas
0
1
2
3
4
5
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Eficiência (%
)
fluxo em pistão
mistura completa
n=1
n=2n=3
n=4
n=oo
99,999
99,99
99,9
99
90
unidades log removidas = - log10 [(100-E)/100]
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃOEficiência de remoção de coliformes
Fluxo disperso
UNIDADES LOG REMOVIDAS EEFICIÊNCIA DE REMOÇÃO
Kb.t
Uni
dade
s lo
g re
mov
idas
0
1
2
3
4
5
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Eficiência (%
)
fluxo em pistão
mistura completad=oo
d=4,0
d=1,0
d=0,5
d=0
99,999
99,99
99,9
99
90
d=0,1
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃO
Número de dispersãoFluxo disperso
Estimativa do número de dispersão
• Agunwamba et al (1992):
dB H t
L B HHL
HB
H B=+ − − +0 102
3 24
0 410 0 981 1 385, .(.( . ). .
. . .) .( ).( ), ( , , . / )υ
• Yanez (1993):
2)1,014x(L/B)0,254x(L/B0,261 (L/B)d
++−=
• Von Sperling (1999):
(L/B)1d =
L = comprimento da lagoa (m)B = largura da lagoa (m)H = profundidade da lagoa (m)t = tempo de detenção (d)ν = viscosidade cinemática da água (m2/d)
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃO
Eficiência de remoção de coliformesFluxo disperso [d=1/(L/B)]
UNIDADES LOG REMOVIDAS EEFICIÊNCIA DE REMOÇÃO
Kb.t
Uni
dade
s lo
g re
mov
idas
0
1
2
3
4
5
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Eficiência (%
)L/B=1
L/B=2
L/B=4
L/B=8
L/B=32
99,999
99,99
99,9
99
90
L/B=16
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃO
Coeficiente de decaimento bacteriano (Kb) Fluxo disperso
KB EM FUNÇÃO DA PROFUNDIDADE H (140 dados)Kb=0,542*H^(-1,259)
82 lagoas; n = 140; R2 = 0,500
H (m)
Kb
(20o
C)
-0,5
0,5
1,5
2,5
3,5
4,5
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃO
Coeficiente de decaimento bacteriano (Kb) Fluxo disperso
Kb (disperso) = 0,542.H –1,259
H (m) 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4
Kb (d-1) 0,72 0,54 0,43 0,35 0,30 0,26 0,23 0,20 0,18
LAGOAS DE POLIMENTOLAGOAS DE POLIMENTO
Coeficiente de decaimento bacteriano (Kb) Fluxo disperso (PROSAB)
Kb (disperso) = 0,710.H –0,965
Kb es tim x Kb obs (fluxo dis pers o)
Kb = 0,710.H-0,955
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2
H (m)
Kb
disp
(1/
d) ___ linha cheia: equação es pecífica:- - - linha tracejada: equação geral
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃO
Coeficiente de decaimento bacteriano (Kb) Mistura completa
Kb mistura completa (d-1) Kb mistura completa (d-1)Relação L/B Relação L/Bt (d) H (m)
1 2 3 4t (d) H
(m) 1 2 3 41,0 0,61 0,67 0,72 0,77 20 1,0 1,97 4,34 7,29 10,681,5 0,34 0,36 0,37 0,38 1,5 0,51 0,82 1,19 1,632,0 0,23 0,24 0,24 0,25 2,0 0,42 0,57 0,71 0,84
3
2,5 0,17 0,18 0,18 0,18 2,5 0,26 0,33 0,39 0,451,0 0,72 0,86 0,99 1,12 25 1,0 3,34 7,99 13,76 20,401,5 0,37 0,40 0,43 0,46 1,5 0,69 1,29 2,03 2,882,0 0,24 0,25 0,27 0,28 2,0 0,31 0,45 0,62 0,82
5
2,5 0,18 0,18 0,19 0,19 2,5 0,20 0,24 0,30 0,361,0 1,17 1,67 2,13 2,57 30 1,0 * * * *1,5 0,48 0,59 0,70 0,81 1,5 0,95 1,99 3,28 4,762,0 0,28 0,32 0,36 0,40 2,0 0,37 0,62 0,92 1,26
10
2,5 0,20 0,21 0,23 0,25 2,5 0,22 0,30 0,39 0,511,0 1,86 2,90 3,87 4,78 40 1,0 * * * *1,5 0,64 0,89 1,11 1,33 1,5 * * * *2,0 0,34 0,43 0,51 0,59 2,0 0,57 1,15 1,87 2,69
15
2,5 0,22 0,26 0,30 0,34 2,5 0,28 0,47 0,70 0,97
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃO
Remoção de coliformesCoeficiente de decaimento Kb
Resumo
Tipo de lagoa Tempo dedetenção t (d)
ProfundidadeH (m)
Relação L/B Kb fluxodisperso (d-1)
Kb misturacompleta (d-1)
Facultativa 10 a 2020 a 40
1,5 a 2,0 2 a 4 0,2 a 0,3 0,4 a 1,61,6 a 5,0
Maturação (sem chicanas, lagoas em série) 3 a 5 (em cadalagoa)
0,8 a 1,0 1 a 3 0,4 a 0,7 0,6 a 1,2
Maturação (com chicanas, lagoa única) 10 a 20 0,8 a 1,0 6 a 12 0,4 a 0,7 Nãorecomendado (*)
Maturação (com chicanas, lagoa em série) 3 a 5 (em cadalagoa)
0,8 a 1,0 6 a 12 0,4 a 0,7 Nãorecomendado (*)
Correção para outras temperaturas:
KbT = Kb20. θ (T-20)
θ (coeficiente de temperatura) = 1,07
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃO
Parâmetros de projeto para remoção de coliformes
• tempo de detenção hidráulica (t)
• profundidade da lagoa (H)
• número de lagoas (n)
• relação comprimento/largura (L/B).
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃO
Eficiências de remoção de coliformes (T=20o C)Unidades log removidas
Relação L/Bt
(d)H
(m)1 2 3 4 6 8 10 12 16 32
3 1,0 0,48 0,51 0,54 0,56 0,59 0,61 0,62 0,63 0,65 0,671,5 0,32 0,34 0,35 0,36 0,38 0,38 0,39 0,39 0,40 0,412,0 0,24 0,25 0,26 0,26 0,27 0,28 0,28 0,28 0,28 0,292,5 0,19 0,20 0,20 0,20 0,21 0,21 0,21 0,21 0,22 0,22
5 1,0 0,68 0,75 0,81 0,85 0,91 0,95 0,97 1,00 1,03 1,091,5 0,48 0,51 0,54 0,56 0,59 0,61 0,62 0,63 0,65 0,672,0 0,36 0,39 0,40 0,41 0,43 0,44 0,45 0,45 0,46 0,472,5 0,29 0,31 0,32 0,32 0,33 0,34 0,35 0,35 0,35 0,36
10 1,0 1,05 1,21 1,33 1,42 1,55 1,65 1,72 1,78 1,87 2,051,5 0,77 0,86 0,92 0,98 1,05 1,10 1,14 1,17 1,21 1,292,0 0,60 0,66 0,70 0,74 0,78 0,81 0,84 0,85 0,88 0,922,5 0,49 0,54 0,56 0,59 0,62 0,64 0,65 0,66 0,68 0,71
15 1,0 1,34 1,57 1,74 1,88 2,08 2,24 2,35 2,45 2,60 2,921,5 0,99 1,13 1,24 1,32 1,44 1,52 1,59 1,64 1,71 1,872,0 0,79 0,89 0,95 1,01 1,09 1,14 1,18 1,21 1,26 1,342,5 0,66 0,72 0,77 0,81 0,87 0,90 0,93 0,95 0,98 1,04
20 1,0 1,57 1,87 2,09 2,27 2,54 2,75 2,91 3,04 3,25 3,721,5 1,17 1,36 1,50 1,61 1,78 1,90 1,99 2,06 2,17 2,412,0 0,95 1,08 1,17 1,25 1,36 1,43 1,49 1,54 1,61 1,752,5 0,79 0,89 0,96 1,01 1,09 1,15 1,19 1,22 1,26 1,35
25 1,0 1,77 2,13 2,40 2,62 2,95 3,21 3,41 3,58 3,85 4,471,5 1,34 1,57 1,74 1,88 2,08 2,24 2,36 2,45 2,60 2,922,0 1,08 1,25 1,37 1,46 1,60 1,71 1,78 1,85 1,94 2,132,5 0,91 1,04 1,13 1,20 1,30 1,37 1,43 1,47 1,53 1,66
30 1,0 1,95 2,37 2,68 2,94 3,33 3,63 3,87 4,08 4,40 5,171,5 1,48 1,76 1,96 2,12 2,37 2,55 2,70 2,82 3,00 3,412,0 1,20 1,40 1,55 1,66 1,83 1,96 2,06 2,13 2,25 2,502,5 1,02 1,17 1,28 1,36 1,49 1,58 1,65 1,71 1,79 1,95
40 1,0 2,27 2,79 3,18 3,50 4,00 4,38 4,70 4,97 5,40 6,461,5 1,73 2,08 2,34 2,55 2,87 3,12 3,32 3,48 3,74 4,322,0 1,42 1,68 1,87 2,02 2,25 2,42 2,55 2,66 2,83 3,202,5 1,21 1,41 1,55 1,67 1,84 1,97 2,07 2,14 2,26 2,52
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃO
Eficiências de remoção de coliformes (T=25o C)Unidades log removidas
Relação L/B t
(d) H
(m) 1 2 3 4 6 8 10 12 16 32
3 1,0 0,61 0,66 0,71 0,74 0,79 0,82 0,84 0,86 0,88 0,93 1,5 0,42 0,45 0,47 0,49 0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 0,57 2,0 0,32 0,33 0,35 0,36 0,37 0,38 0,38 0,39 0,39 0,40 2,5 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,29 0,29 0,30 0,30 0,31 5 1,0 0,85 0,96 1,04 1,10 1,19 1,25 1,29 1,33 1,39 1,49 1,5 0,61 0,67 0,71 0,74 0,79 0,82 0,84 0,86 0,88 0,93 2,0 0,47 0,51 0,53 0,55 0,58 0,60 0,61 0,62 0,63 0,66 2,5 0,38 0,40 0,42 0,43 0,45 0,46 0,47 0,48 0,49 0,50
10 1,0 1,29 1,51 1,67 1,79 1,99 2,13 2,24 2,33 2,47 2,76 1,5 0,95 1,08 1,18 1,25 1,36 1,44 1,50 1,55 1,62 1,76 2,0 0,76 0,84 0,91 0,96 1,03 1,08 1,12 1,14 1,18 1,26 2,5 0,63 0,69 0,74 0,77 0,82 0,85 0,88 0,90 0,92 0,97
15 1,0 1,61 1,93 2,16 2,35 2,63 2,85 3,02 3,16 3,38 3,88 1,5 1,21 1,41 1,56 1,67 1,84 1,97 2,07 2,15 2,27 2,52 2,0 0,98 1,11 1,22 1,29 1,41 1,49 1,56 1,61 1,68 1,83 2,5 0,82 0,92 1,00 1,05 1,14 1,19 1,24 1,27 1,32 1,42
20 1,0 1,88 2,28 2,58 2,82 3,18 3,47 3,70 3,89 4,19 4,90 1,5 1,43 1,69 1,88 2,03 2,26 2,43 2,57 2,68 2,85 3,22 2,0 1,16 1,34 1,48 1,59 1,75 1,86 1,95 2,02 2,13 2,36 2,5 0,98 1,12 1,22 1,30 1,42 1,50 1,56 1,61 1,69 1,84
25 1,0 2,12 2,59 2,95 3,23 3,68 4,02 4,30 4,54 4,92 5,84 1,5 1,61 1,93 2,16 2,35 2,63 2,85 3,02 3,16 3,38 3,88 2,0 1,32 1,55 1,71 1,85 2,05 2,20 2,31 2,41 2,55 2,86 2,5 1,12 1,29 1,42 1,52 1,67 1,78 1,87 1,93 2,03 2,24
30 1,0 2,33 2,87 3,28 3,61 4,13 4,53 4,86 5,14 5,60 6,71 1,5 1,78 2,15 2,42 2,64 2,97 3,23 3,44 3,61 3,88 4,51 2,0 1,46 1,73 1,93 2,09 2,33 2,51 2,65 2,77 2,95 3,34 2,5 1,25 1,45 1,61 1,73 1,91 2,04 2,15 2,23 2,36 2,63
40 1,0 2,70 3,37 3,87 4,28 4,92 5,44 5,86 6,22 6,82 8,32 1,5 2,07 2,53 2,88 3,15 3,58 3,92 4,19 4,42 4,78 5,66 2,0 1,71 2,06 2,31 2,51 2,83 3,07 3,26 3,42 3,67 4,24 2,5 1,47 1,74 1,94 2,10 2,34 2,52 2,66 2,78 2,96 3,36
LAGOAS DE MATURALAGOAS DE MATURAÇÇÃOÃO
Parâmetros de projeto
Profundidade H: 0,6 a 1,0 m
Tempo de detenção mínimo em cada lagoa, de forma a evitar curtos-circuitos e varrimento de algas: 3 dias
Taxa de aplicação superficial Ls (kgDBO5/ha.d) máxima na primeira lagoa de maturação da série, de forma a evitar sobrecarga orgânica: 75% da taxa de aplicação na lagoa facultativa precedente
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃO
Remoção de ovos de helmintosModelo de Ayres
] 0,14.e [1 . 100E 0,38.t)(−−=Eficiência média:
] 0,41.e [1 . 100E )0,0085.t 0,49.t ( 2+−−=95% de confiança:
EFICIÊNCIA DE REMOÇÃO DE OVOS DE HELMINTOS
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Te m po de de te nção hidráulica (d)
Un
idad
es
log
re
mo
vid
as
V alores médios
95% de conf iança
OMS (irrigação):< 1 ovo/L
REMOREMOÇÇÃO DE OVOS DE HELMINTOSÃO DE OVOS DE HELMINTOS
Lagoas investigadas no PROSAB
MaxMin75%25%Median
ESGOTO BRUTO
0
100
200
300
400
500
600
UFVPE
ITAB-REALITAB-PILOTO
ARRUDAS
MaxMin75%25%Median
EFLUENTE UASB
0
50
100
150
200
250
300
UFV UFPE ITAB-REAL ITAB-PILOTO ARRUDAS
MaxMin75%25%Median
EFLUENTE LAGOA 1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
UFVUFPE
ITAB-REALITAB-PILOTO
ARRUDASUSP
MaxMin75%25%Median
EFLUENTE FINAL
0
1
2
3
4
5
6
7
UFV-L3 ITAB-PILOTO-L2 ARRUDAS-L4
LAGOAS DE MATURALAGOAS DE MATURAÇÇÃOÃORemoção de ovos de helmintos
Ovos no lodo de uma lagoa chicaneada
OV OS DE HELM INTOS NO LODO - V IÁV EIS E NÃO V IÁV EIS
0
200
400
600
800
1000
1200
Entrada Chicana 1 Chicana 2 Chicana 3 Chicana 4 SaídaPontos de am os trage m de ntro da lagoa chicane ada
Ovo
s/ g
TS
)
V iáveis Não v iáveis
DISTRIBUIÇÃO DAS ESPÉCIES DE HELM INTOS NO LODO
0,1
1
10
100
1000
10000
Entrada Chicana 1 Chicana 2 Chicana 3 Chicana 4 Saída
Ovo
s/ g
TS
A ncilostoma Trichuris A scaris
Itabira (piloto)
REMOREMOÇÇÃO DE NUTRIENTESÃO DE NUTRIENTES
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃORemoção de nitrogênio
Principais mecanismos
• volatilização da amônia• assimilação da amônia pelas algas• assimilação dos nitratos pelas algas• nitrificação - desnitrificação• sedimentação do nitrogênio orgânico particulado
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃORemoção de nitrogênio
Formas predominantes
Forma predominante nos esgotos domésticos:NTK = amônia + nitrogênio orgânico
Nitrogênio total:NT = NTK + NO2
- + NO3-
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃORemoção de nitrogênio
Formas predominantes no esgoto bruto
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃORemoção de nitrogênio
Formas predominantes no esgoto bruto
NH3 + H+ ↔ NH4+
amônia livre amônia ionizada
% de am ônia livre (NH3)
010
2030
405060
7080
90100
6,50 7,50 8,50 9,50 10,50 11,50
pH
T=15o C
T=20o C
T=25o C
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃORemoção de nitrogênio
Distribuição do nitrogênio ao longo do sistema
NITROGÊNIO
05
10152025303540
Bruto UASB L1 L2 L3 L4
Con
c (m
g/L)
N nitrato
N org
N amon
ETE Experimental Arrudas: reator UASB + 4 lagoas de polimento (250 hab)
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃORemoção de nitrogênioEficiência de remoção de amônia
EFICIÊNCIA DE REM OÇÃO DE AM ÔNIA
0
20
40
60
80
100
0,000 0,025 0,050 0,075 0,100 0,125 0,150
Q/A (m 3/m 2.d)
Efic
iên
cia
(%)
pH=7,0
pH=7,5
pH=8,0
pH=8,5
pH=9,0T>= 20oC
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃORemoção de nitrogênio
Eficiência de remoção de nitrogênio
EFICIÊNCIA DE REM OÇÃO DE NITROGÊNIO
0
20
40
60
80
0 5 10 15 20 25 30 35 40
TDH (d)
Efic
iên
cia
(%)
pH=7,0
pH=7,5
pH=8,0
pH=8,5pH=9,0
T= 20oC
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃORemoção de fósforo
Formas do fósforo no esgoto bruto
LAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURALAGOAS FACULTATIVAS E DE MATURAÇÇÃOÃORemoção de fósforo
Principais mecanismos
• retirada do fósforo orgânico contido nas algas e bactérias através de saída com o efluente final
• precipitação de fosfatos em condições de elevado pH (hidroxiapatita ou estruvita)
pH > 9 para uma remoção significativa
LAGOAS AERADASLAGOAS AERADAS
LAGOAS AERADAS FACULTATIVASLAGOAS AERADAS FACULTATIVASFluxograma
LAGOAS AERADAS FACULTATIVASLAGOAS AERADAS FACULTATIVASCritérios de projeto
t = 5 a 10 d
H = 2,5 a 4,0 m
LAGOAS AERADAS FACULTATIVASLAGOAS AERADAS FACULTATIVASDBO efluente
DBOtot = DBOsol + DBOpart
DBO solúvel (mistura completa):
K.t+1S
=S 0 K = 0,6 a 0,8 d-1
DBO particulada (função dos SS efluentes):
DBOpart = 0,3 a 0,4 mgDBO5/mgSS
LAGOAS AERADAS FACULTATIVASLAGOAS AERADAS FACULTATIVASSS efluente
Densidade de potência (W/m3) SS (mg/l)0,751,752,75
50175300
Densidade de potência: φ = Pot/V
Densidade de potência: φ = 0.75 to 1.50 W/m3
SS efluente: 50 a 100 mg/l(com trecho final sem aeradores)
LAGOAS AERADAS FACULTATIVASLAGOAS AERADAS FACULTATIVASRequisitos de oxigênio
RO = a.Q.(So-S)/1000 (kgO2/d)
a = coeficiente, variando de 0,8 a 1,2 kgO2/kgDBO5
LAGOAS AERADASLAGOAS AERADASAeradores mecânicosZonas de mistura e oxigenação
LAGOAS AERADAS FACULTATIVASLAGOAS AERADAS FACULTATIVASAeradores mecânicos
Características básicas
Faixa de potênciados aeradores (CV)
Profundidadenormal de operação
Diâmetro de influência (m) Diâmetro da placaanti-erosiva
(m) Oxigenação Mistura5 - 10 2,0 - 3,6 45 - 50 14 - 16 2,6 - 3,415 - 25 3,0 - 4,3 60 - 80 19 - 24 3,4 - 4,830 - 50 3,8 - 5,2 85 - 100 27 - 32 4,8 - 6,0
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 ser menos
eficientes.• A tabela apresenta diâmetros de influência (e não raios)• Placa anti-erosiva: situada no fundo da lagoa, abaixo do aerador• Fonte: elaborado a partir de dados apresentados em Crespo (1995)
LAGOAS AERADAS FACULTATIVASLAGOAS AERADAS FACULTATIVASRequisitos energéticos
Eficiência de oxigenação padrão:EOpadrão = 1,0 a 1,4 kgO2/kWh
Eficiência de oxigenação no campo:EOcampo = 0,55 a 0,65 da EOpadrão
Potência requerida:campo24.EO
RO=RE
LAGOAS AERADAS DE MISTURA COMPLETALAGOAS AERADAS DE MISTURA COMPLETAFluxograma
LAGOAS AERADAS DE MISTURA COMPLETALAGOAS AERADAS DE MISTURA COMPLETACritérios de projeto
Tempo de detenção hidráulica :
tempo de detenção hidráulica = tempo de retenção celular
t = 2 a 4 d
Profundidade :
H = 2,5 a 4,0 m
LAGOAS AERADAS DE MISTURA COMPLETALAGOAS AERADAS DE MISTURA COMPLETADBO efluente
DBOtot = DBOsol + DBOpart
DBO solúvel (mistura completa):
K.t+1S
=S 0 K = 1,0 a 1,5 d-1
DBO particulada (função dos SS efluentes):
DBOpart = 0,3 a 0,6 mgDBO5/mgSS
LAGOAS AERADAS DE MISTURA COMPLETALAGOAS AERADAS DE MISTURA COMPLETARequisitos de oxigênio
RO = a.Q.(So-S)/1000 (kgO2/d)
a = coeficiente, variando de 1,1 a 1,4 kgO2/kgDBO5
LAGOAS AERADAS DE MISTURA COMPLETALAGOAS AERADAS DE MISTURA COMPLETARequisitos energéticos para oxigenação
Eficiência de oxigenação padrão:EOpadrão = 1,0 a 1,4 kgO2/kWh
Eficiência de oxigenação no campo:EOcampo = 0,55 a 0,65 da EOpadrão
Potência requerida:campo24.EO
RO=RE
LAGOAS AERADAS DE MISTURA COMPLETALAGOAS AERADAS DE MISTURA COMPLETARequisitos energéticos para mistura
Densidade de potência: φ = Pot/V
Densidade de potência: φ ≥ 3,0 W/m3
LAGOAS DE DECANTALAGOAS DE DECANTAÇÇÃOÃOCritérios de projeto
Volume destinado à clarificação:
Tempo de detenção:t ≥1 d
Profundidade: H≥ 1,5 m
Volume total da lagoa:
Tempo de detenção: t ≤ 2,0 d (evitar o crescimento de algas)
Profundidade: H ≥ 3,0 m (permitir uma camada aeróbia acima do lodo)
ASPECTOS OPERACIONAISASPECTOS OPERACIONAIS
MANUTENMANUTENÇÇÃO E OPERAÃO E OPERAÇÇÃOÃOEquipe de trabalho
Pessoal Pop ≤ 10.000 hab Pop = 20.000 a 50.000 hab Pop > 50.000 habLagoa
facultativaLagoaaerada
Lagoafacultativa
Lagoaaerada
Lagoafacultativa
Lagoaaerada
AdministraçãoEngenheiro superintendente - - 1/2 1/2 1 1
Secretária - - 1/2 1/2 1 1Auxiliar - - 1 1 1 1
Motorista - - 1 1 1 1Operação/manutenção
Engenheiro chefe 1/4 1/4 1/2 1/2 1 1Químico - - 1/4 1/4 1/2 1/2
Laboratorista - - 1/2 1/2 1 1Mecânico-eletricista - - - 1/2 - 1
Operador - 08:00 - 16:00 h 1 1 1 1 1 1Operador 16:00 - 24:00 h - - - 1 1 1Operador 24:00 - 08:00 h - - - 1 - 1
Trabalhadores braçais 2 2 2-5 2-7 6-10 7-12
MANUTENMANUTENÇÇÃO E OPERAÃO E OPERAÇÇÃOÃOFicha de inspeção
Dia: Condições do tempo
Tempo (com sol, nublado, chuvoso)Vento (ausente, fraco, forte)
Item Sim Não Comentário / local / quantidade / providências
Observações na lagoaHá levantamento de lodo na lagoa?Há manchas verdes na superfície?Há manchas negras na superfície?Há manchas de óleo na superfície?Há vegetação em contato com a água?Há erosão nos taludes?Há infiltração visível?Há presença de aves?Há presença de insetos?
MANUTENMANUTENÇÇÃO E OPERAÃO E OPERAÇÇÃOÃOFicha de inspeção
Item Sim Não Comentário / local / quantidade / providências
Outros aspectosAs cercas estão em ordem?As canaletas de água pluvial estão limpas?O medidor de vazão está funcionando?Houve capina?Houve retirada de escuma?Houve remoção de sólidos na grade?Houve remoção de areia?Faltou energia?Foi usado o by-pass para o corpo receptor?
MANUTENMANUTENÇÇÃO E OPERAÃO E OPERAÇÇÃOÃOMonitoramento
Freqüência Parâmetro Local dadetermi-
nação
Esgotobruto
Lagoafaculta-
tiva
Lagoaaerada
Efluente
Diária Vazão (m3/d) In situ x xTemperatura do ar (oC) In situTemperatura do líquido (oC) In situ x x x xpH In situ x x x xSólidos sedimentáveis (ml/l) In situ x xOxigênio dissolvido (mg/l) In situ x x
Semanal DBO total (mg/l) Lab. central x xDQO total (mg/l) Lab. central x xDBO ou DQO filtrada (mg/l) Lab. central xColiformes fecais (ou E. coli) (NMP/100 ml) Lab. central x xSólidos em suspensão totais (mg/l) Lab. central x xSólidos em suspensão voláteis (mg/l) Lab. central x x
MANUTENMANUTENÇÇÃO E OPERAÃO E OPERAÇÇÃOÃOMonitoramento
Freqüência Parâmetro Local dadetermi-
nação
Esgotobruto
Lagoafaculta-
tiva
Lagoaaerada
Efluente
Mensal Nitrogênio orgânico (mg/l) Lab. central x xNitrogênio amoniacal (mg/l) Lab. central x xNitratos (mg/l) Lab. central xFósforo (mg/l) Lab. central x xSulfatos (mg/l) Lab. central x xSulfetos (mg/l) Lab. central x xAlcalinidade (mg/l) Lab. central xÓleos e graxas (mg/l) Lab. central x x
Eventual Contagem de zooplâncton Lab. central xContagem de fitoplâncton Lab. central xPrincipais gêneros de algas Lab. central xOD produzido por fotossíntese (mg/l.h) In situ xOD consumido por respiração (mg/l.h) In situ xVazão horária (m3/h) (24h de h/h) In situ xOD horário (mg/l) (24h de h em h) In situ x x
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