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FATEB - FACULDADE DE TELÊMACO BORBA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA ÊNFASE EM FABRICAÇÃO DE CELULOSE E PAPEL ALEXANDRE MARQUES DE ALMEIDA CLAUDIO MOISES DA SILVA PÂMILA THAIS HEITKOETER DE MELO KAROLLINE CHRISTINY SZEREMETA DA SILVA PROJETO DE UMA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES LÍQUIDOS (ETE) DE UMA INDÚSTRIA DE PAPEL TISSUE PELO PROCESSO DE LODOS ATIVADOS TELÊMACO BORBA - PR 2009

PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

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Page 1: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

FATEB - FACULDADE DE TELÊMACO BORBA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA

ÊNFASE EM FABRICAÇÃO DE CELULOSE E PAPEL

ALEXANDRE MARQUES DE ALMEIDA CLAUDIO MOISES DA SILVA

PÂMILA THAIS HEITKOETER DE MELO KAROLLINE CHRISTINY SZEREMETA DA SILVA

PROJETO DE UMA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES LÍQUIDOS (ETE) DE UMA

INDÚSTRIA DE PAPEL TISSUE PELO PROCESSO DE LODOS ATIVADOS

TELÊMACO BORBA - PR

2009

Page 2: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

ALEXANDRE MARQUES DE ALMEIDA CLAUDIO MOISES DA SILVA

PÂMILA THAIS HEITKOETER DE MELO KAROLLINE CHRISTINY SZEREMETA DA SILVA

PROJETO DE UMA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES LÍQUIDOS (ETE) DE UMA INDÚSTRIA

DE PAPEL TISSUE PELO PROCESSO DE LODOS ATIVADOS

Trabalho apresentado para a disciplina de Projetos e Processos, do Curso de Engenharia Química, da Faculdade de Telêmaco Borba, como requisito parcial para aprovação desta disciplina. Professor: Luis Renato Pesch

TELÊMACO BORBA - PR

2009

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SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS .........................................................................................................iv

LISTA DE TABELAS ........................................................................................................ v

LISTA DE SÍMBOLOS .................................................................................................... vii

1. DEFINIÇÃO DO PROJETO ....................................................................................... 01

2. OBJETIVO DO PROJETO ......................................................................................... 03

3. PREMISSAS DO PROJETO ....................................................................................... 03

4. DESCRIÇÃO DO PROCESSO ................................................................................... 05

4.1 Descrição do Processo Industrial: Planta de Aparas ................................................ 05

4.1.1 Máquina de fabricação de papel ...................................................................... 07

4.2 Descrição da ETE de Lodos Ativados ...................................................................... 08

4.2.1 Lodos ativados de aeração prolongada ............................................................ 11

5. CARACTERÍSTICAS DO EFLUENTE A SER TRATADO .................................. 12

6. BALANÇO HIDRAULICO E DE MASSA ................................................................ 13

6.1 Cinética das Reações ................................................................................................. 15

6.2 Memória de Cálculo do Sistema de Tratamento ...................................................... 15

6.3 Características Finais do Efluente Tratado ............................................................... 25

7. DIMENSIONAMENTO DOS EQUIPAMENTOS ................................................... 26

7.1 Tratamento Preliminar .............................................................................................. 26

7.2 Tratamento Secundário e de Lodo ............................................................................ 29

8. OPERAÇÃO DO SISTEMA DE TRATAMENTO .................................................... 41

8.1 Organograma da Empresa ........................................................................................ 41

9. AVALIAÇÃO DA VIABILIDADE ECONÔMICA ................................................... 43

9.1 Cenário 1: Projeto ETE Lodos Ativados ................................................................... 43

9.2 Cenário 2: Sem Tratamento Com Multa Diária ........................................................ 46

9.3 Comparativo dos Cenários Estudados ...................................................................... 47

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................... 48

ANEXO A: Resolução CONAMA Nº 357/2005 .............................................................. 51

ANEXO B: Fluxograma com Balanços ........................................................................... 65

ANEXO C: Fluxograma com Instrumentação ............................................................... 66

ANEXO D: Planta de Instalação e Layout ...................................................................... 67

ANEXO E: Layout Geral .................................................................................................. 68

ANEXO F: Perfil Hidráulico ............................................................................................ 69

Page 4: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

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LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1. Fluxograma típico de um sistema de Lodos Ativados com Aeração Prolongada

[Fonte: SPERLING, 1996] .................................................................................................. 12

FIGURA 2. Representação gráfica do Balanço de Massa [Fonte: PILOTTO, 2004] ......... 13

FIGURA 3. Balanço de massa dos sólidos no sistema de Lodos Ativados [Fonte:

SPERLING, 1996] ............................................................................................................... 16

FIGURA 4. Relações de dimensionamento das Calhas Parshall, segundo norma ASTM

1941:1975 ............................................................................................................................ 28

FIGURA 5. Simbologia adotada para o projeto dos tanques cilíndricos do processo ......... 33

FIGURA 6. Organograma proposto para a operação da planta de tratamento. ................... 41

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v

LISTA DE TABELAS

TABELA 1. Premissas pré-definidas para o projeto – características esperadas para o

efluente tratado (Anexo A) .................................................................................................. 04

TABELA 2. Características esperadas para o efluente bruto gerados na planta industrial

.............................................................................................................................................. 13

TABELA 3. Variáveis de Grau de Liberdade definidos para o projeto ............................ 14

TABELA 4. Dados calculados no balanço do sistema de Lodos Ativados projetado......... 22

TABELA 5. Dados calculados no balanço hidráulico e de massa para a Lagoa de

Polimento. ............................................................................................................................ 23

TABELA 6. Dados calculados no balanço hidráulico e de massa para o Adensador de

Lodo. ................................................................................................................................... 23

TABELA 7. Dados calculados no balanço hidráulico e de massa para a Centrífuga

Decanter .............................................................................................................................. 24

TABELA 8. Dados calculados no balanço hidráulico e de massa para os Produtos

Químicos requeridos (Nutrientes) ....................................................................................... 24

TABELA 9. Dados calculados no balanço hidráulico e de massa da saída final do efluente

tratado para o rio. ................................................................................................................ 25

TABELA 10. Dados pré-definidos para dimensionamento do tratamento preliminar ....... 26

TABELA 11. Dimensionamento das Calhas Parshall segundo norma ASTM 1941:1975 . 29

TABELA 12. Dados calculados para dimensionamento do tratamento preliminar ............ 29

TABELA 13. Dados pré-definidos para dimensionamento dos tanques de neutralização, do

tanque de aeração, do decantador secundário e da lagoa de polimento. ............................. 30

TABELA 14. Dados pré-definidos para dimensionamento do adensador, da centrífuga, dos

tanques de espuma, de filtrado e de lodo ............................................................................. 31

TABELA 15. Dados pré-definidos para dimensionamento dos tanques de produtos

químicos. ............................................................................................................................. 31

TABELA 16. Dados calculados para os tanques de neutralização .................................... 38

TABELA 17. Dados calculados para o dimensionamento do tanque de aeração (reator

biológico). ............................................................................................................................39

TABELA 18. Dados calculados para o dimensionamento do decantador secundário ........ 39

TABELA 19. Dados calculados para o dimensionamento da lagoa de polimento .............. 39

Page 6: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

vi

TABELA 20. Dados calculados para o dimensionamento do tanque de espuma do

decantador secundário.......................................................................................................... 30

TABELA 21. Dados calculados para o dimensionamento do adensador de lodo ............... 40

TABELA 22. Dados calculados para o dimensionamento do tanque de efluente clarificado

do adensador e centrífuga. .................................................................................................. 40

TABELA 23. Dados calculados para o dimensionamento tanque de lodo adensado .......... 40

TABELA 24. Dados calculados para o dimensionamento dos tanques de diluição de

produtos químicos. .............................................................................................................. 41

TABELA 25. Parâmetros a serem controlados pelo laboratório e operador da ETE .......... 42

TABELA 26. Estimativa de custos para implantação do projeto da ETE ........................... 43

TABELA 27. Custos previstos com energia elétrica requerida para os equipamentos

eletromecânicos da ETE. ..................................................................................................... 44

TABELA 28. Custos estimados de produtos químicos e recursos humanos ...................... 45

Page 7: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

vii

LISTA DE SÍMBOLOS

Eg Eficiência da grade [%]

Au Área útil da grade [m²]

As Área da seção do canal da grade [m²]

hmáx. Altura máxima do canal da grade [m]

B Largura do canal da grade [m]

Ne Numero de espaço da grade [-]

Nb Numero de barras da grade [-]

vg Velocidade da grade [m/s]

vc Velocidade no canal da grade [m/s]

hl Perda de velocidade na grade (limpa) [m]

ho Perda de velocidade na grade (obstruída) [m]

Qeb Vazão de efluente bruto na entrada da ETE [m3/h]

Xeb Concentração de sólidos suspensos totais (SST) na entrada da ETE [g/m3]

Seb Substrato (DBO) presente na entrada da ETE [g/m3]

Meb Vazão mássica de efluente na entrada da ETE [kg/h]

pH Potencial hidrogênio-iônico [-]

DBO Demanda bioquímica de oxigênio [mg/L]

BQO Demanda química de oxigênio [mg/L]

Acx Seção transversal da caixa de areia [m²]

Bcx Largura da caixa de areia [m]

L Comprimento da caixa de areia [m]

Tes Taxa de escoamento superficial [m³/m².d]

Vareia Volume diário de areia removida [m³/d]

Hareia Altura da areia acumulada diariamente [m/d]

l Intervalo entre as limpezas da caixa [d]

Qa Volume de areia removida por hora [L/h]

Hmáx. Altura máxima da Calha Parshall [m]

Hmin. Altura mínima da Calha Parshall [m]

Z Altura do degrau Z da Calha Parshall [m]

Qneu Vazão de NaOH ou H2SO4 para neutralização do efluente [L/h]

Page 8: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

viii

Vn Volume útil do tanque de neutralização [m3]

Tn Diâmetro do tanque de neutralização [m]

Hn Altura do nível do liquido do tanque de neutralização [m]

Dn Diâmetro do impelidor do tanque de neutralização [m]

Ln Largura da pá do tanque de neutralização [m]

Cn Distância entre o fundo do tanque e o centro do impelidor [m]

Bwn Largura das chicanas do tanque de neutralização [m]

wn Largura da pá do impelidor do tanque de neutralização [m]

TDHta Tempo de detenção hidráulico no tanque de aeração [h]

Vnta Volume necessário para o tanque de aeração [m3]

Vta Volume útil do tanque de aeração [m3]

F/M Relação alimento/microrganismo no tq. de aeração [kg DBO/kg SSVTA.d]

IVL Índice volumétrico de lodo [mL/g]

D Coeficiente de difusão molecular [m2/s]

Cs Concentração de saturação de O2 na água [mg/L]

xp Profundidade de penetração do oxigênio [m]

NO Necessidade específica de Oxigênio [kg O2/kg DBO]

DTO Consumo de O2 para a oxidação da matéria orgânica [kg O2/d]

Pta Potência requerida para os sopradores de ar [CV]

DP Densidade de potência [W/m3]

Ppa Potência requerida por soprador [CV]

IL Idade do lodo [d]

µmáx Taxa de crescimento específico máxima [d-1]

Y Coeficiente de produção celular [mg/mg]

kd Coeficiente de decaimento bacteriano [d-1]

Ks Constante de saturação [mg/L]

Xv Sólidos suspensos voláteis no tanque de aeração [mg/L]

EDBOt Estimativa teórica da eficiência da remoção de DBO do sistema em

função da TDH

[%]

EDQOt Estimativa teórica da eficiência da remoção de DQO do sistema em

função da TDH

[%]

EDBO Eficiência de remoção de matéria orgânica no tanque de aeração [%]

∆Xv Taxa de produção de lodo [kg/d]

Page 9: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

ix

fb Estimativa da fração biodegradável de Xv [-]

Qar Vazão volumétrica de ar no sistema [m3 Ar/h]

EO Eficiência de oxigenação [kg O2/kW.h]

rhoar Densidade da ar [kg/m3]

Qnut Vazão volumétrica de nutrientes (MAP e Uréia) [L/h]

QN Vazão mássica necessária de nitrogênio [kg/L]

QP Vazão mássica necessária de fósforo [kg/L]

Q0rb Vazão volumétrica na entrada do tanque de aeração [m3/h]

X0rb Concentração de sólidos suspensos na entrada do tanque de aeração [g/m3]

M0rb Vazão mássica na entrada do tanque de aeração [kg/h]

S0rb Substrato (DBO) na entrada do tanque de aeração [g/m3]

CO0rb Carga orgânica na entrada do tanque de aeração [kg DBO/h]

pH0rb Potencial hidrogênio iônico no tanque de aeração [-]

TAHds Tempo de aplicação hidráulico no decantador secundário [m3/m2.h]

TDHds Tempo de detenção hidráulico do decantador secundário [h]

Ads Área superficial do decantador secundário [m2]

Dds Diâmetro do decantador secundário [m]

Vds Volume útil do decantador secundário [m3]

Q0d Vazão volumétrica na entrada do decantador secundário [m3/h]

X0d Concentração de sólidos na entrada do decantador secundário [g/m3]

M0d Vazão mássica na entrada do decantador secundário [kg/h]

S0d Substrato (DBO) na entrada do decantador secundário [g/m3]

CO0d Carga orgânica na entrada do decantador secundário [kg DBO/h]

Qr Vazão volumétrica do retorno do lodo para tanque de aeração [m3/h]

Xr Concentração de sólidos suspensos do retorno do lodo [g/m3]

Mr Vazão mássica do retorno do lodo para tanque de aeração [kg/h]

Sr Substrato (DBO) do retorno do lodo para tanque de aeração [g/m3]

COr Carga orgânica do retorno do lodo para tanque de aeração [kg DBO/h]

Qex Vazão volumétrica do excesso do lodo para adensador [m3/h]

Xex Concentração de sólidos suspensos excesso do lodo para adensador [g/m3]

Mex Vazão mássica do excesso do lodo para adensador [kg/h]

Sex Substrato (DBO) do retorno do excesso do lodo para adensador [g/m3]

COex Carga orgânica do retorno do excesso do lodo para adensador [kg DBO/h]

Page 10: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

x

TAHad Tempo de aplicação hidráulico no adensodor de lodo [m3/m.2.h]

TDHad Tempo de detenção hidráulico do adensodor de lodo [h]

Aad Área superficial do adensodor de lodo [m2]

Dad Diâmetro do adensodor de lodo [m]

Vad Volume útil do adensador de lodo [m3]

Qsa Vazão volumétrica na saída de filtrado do adensador de lodo [m3/h]

Xsa Concentração de sólidos suspensos do filtrado do adensador de lodo [g/m3]

Msa Vazão mássica na saída de filtrado do adensador de lodo [kg/h]

Qla Vazão volumétrica na saída de lodo adensado [m3/h]

Xla Concentração de sólidos suspensos da saída de lodo adensado [g/m3]

Mla Vazão mássica na saída de filtrado da saída de lodo adensado [kg/h]

Q0c Vazão volumétrica na entrada da centrífuga [m3/h]

X0c Concentração de sólidos suspensos na entrada da centrífuga [g/m3]

M0c Vazão mássica na entrada da centrífuga [kg/h]

Qsc Vazão volumétrica da saída de filtrado da centrífuga [m3/h]

Xsc Concentração de sólidos suspensos da saída de filtrado da centrífuga [g/m3]

Msc Vazão mássica na saída de filtrado da centrífuga [kg/h]

Qld Vazão volumétrica de lodo desidratado na saída da centrífuga [m3/h]

Xld Concentração de sólidos do lodo desidratado na saída da centrífuga [g/m3]

Mld Vazão mássica de lodo desidratado na saída da centrífuga [kg/h]

CS Carga de sólidos da saída de lodo da centrífuga [kg SS/d]

Qec Vazão volumétrica do efluente clarificado do adensador e centrífuga [m3/h]

Xec Concentração de sólidos do efluente clarificado dos filtrados [g/m3]

Mec Vazão mássica do efluente clarificado dos filtrados [kg/h]

Qesp Vazão estimada de espuma do decantador secundário [m3/h]

Vnlp Volume necessário para a lagoa de polimento [m3]

Vulp Volume útil para a lagoa de polimento [m3]

As Área superficial da lagoa de polimento [m2]

Hlp Profundidade útil da lagoa de polimento [m]

d Número de dispersão da lagoa de polimento [-]

Kl Coeficiente de remoção de substrato, para lagoas, com fluxo disperso [d-1]

Q0lp Vazão volumétrica na entrada da lagoa de polimento [m3/h]

X0lp Concentração de sólidos na entrada da lagoa de polimento [g/m3]

Page 11: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

xi

M0lp Vazão mássica na entrada da lagoa de polimento [kg/h]

S0lp Substrato (DBO) na entrada da lagoa de polimento [g/m3]

CO0lp Carga orgânica na entrada da lagoa de polimento [kg DBO/h]

Qslp Vazão volumétrica na saída da lagoa de polimento [m3/h]

Xslp Concentração de sólidos na saída da lagoa de polimento [g/m3]

Mslp Vazão mássica na saída da lagoa de polimento [kg/h]

Sslp Substrato (DBO) na saída da lagoa de polimento [g/m3]

COslp Carga orgânica na saída da lagoa de polimento [kg DBO/h]

ESt Eficiência total de remoção de substrato (DBO) no efluente bruto [%]

EXt Eficiência total de remoção de sólidos suspensos no efluente bruto [%]

Page 12: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

1

1. DEFINIÇÃO DO PROJETO

O projeto proposto por nossa equipe consiste de uma estação de tratamento de

efluentes líquidos (ETE) por lodos ativados pelo método de aeração prolongada de uma

indústria de papel “tissue”, sendo que a matéria-prima base desta indústria são aparas de

papel reciclado e eventualmente celulose branqueada.

O processo de tratamento de efluentes por lodos ativados consiste em se provocar

o desenvolvimento de uma cultura microbiológica na forma de flocos (lodos ativados) em

um tanque de aeração, que é alimentada pelo efluente a ser tratado [5]. Neste tanque, a

aeração tem por finalidade proporcionar oxigênio aos microorganismos, evitar a deposição

dos flocos bacterianos e os misturar homogeneamente ao efluente. Esta mistura é

denominada "licor" [5]. O oxigênio necessário ao crescimento biológico é introduzido no

licor através de um sistema de aeração mecânica, por ar comprimido, ou ainda pela

introdução de oxigênio puro, sendo que neste projeto é proposta a aplicação de oxigênio

por sopradores de ar do tipo roots.

O licor é enviado continuamente a um decantador (decantador secundário),

destinado a separar o efluente tratado do lodo. O lodo é recirculado ao tanque de aeração a

fim de manter a concentração de microorganismos dentro de certa proporção em relação à

carga orgânica afluente [5]. O sobrenadante do decantador é o efluente tratado, pronto para

descarte ao corpo receptor ou para tratamento terciário.

O excesso de lodo, decorrente do crescimento biológico, é extraído do sistema

sempre que a concentração do licor ultrapassa os valores de projeto. Este lodo pode ser

espessado e desidratado, tendo como aplicação o uso em agricultura ou para fabricação de

cerâmicas em geral, entre outras aplicações.

O tratamento de águas residuárias pela ação de microrganismos resulta na

estabilização dos compostos orgânicos poluentes, e emprega reatores (bioreatores) com

diferentes configurações, constituindo verdadeiros ecossistemas microbianos. O principal

efeito dos processos biológicos de tratamento de rejeitos é a despoluição ambiental. Entre

os diferentes métodos de tratamento biológico de efluentes, pode-se citar o processo de

lodos ativados, que é um método comum e versátil de estabilizar os resíduos orgânicos

presentes em águas residuárias. Este processo aeróbio consiste primeiramente, na

assimilação da matéria orgânica por uma massa ativa de microrganismos em suspensão.

Posteriormente, a ocorrência de floculação dos microrganismos e outros materiais

coloidais em suspensão tornam a biomassa (massa biológica), ou floco, sedimentável, o

Page 13: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

2

que determina a produção de um efluente de qualidade elevada. A floculação ou

aglutinação biológica permite a separação dos microrganismos em suspensão, do meio

líquido, dentro do decantador secundário, proporcionando assim, o seu retorno ao tanque

de aeração. Por conseguinte, a eficiência global do processo de lodos ativados e,

consequentemente, a qualidade do efluente final é diretamente dependente da

sedimentabilidade do floco e do processo.

Os métodos físico-químicos nem sempre são suficientes para obtenção de uma

boa eficiência no tratamento, sendo assim, empregam-se métodos biológicos, com a

utilização de microorganismos que provocam a depuração do ambiente a ser tratado. Os

métodos biológicos podem ser classificados também como tratamento secundário, onde,

segundo VON SPERLING (1996, 2005), a essência do tratamento secundário de esgotos

domésticos é a inclusão de uma etapa biológica. Porém a inclusão desta etapa biológica

não mais é especifica para esgotos domésticos, sendo aplicada também em efluentes

industriais.

Ainda de acordo com VON SPERLING (1996, 2005), uma vasta gama de

microorganismos pode ser detectada num esgoto doméstico ou industrial. Dentre estes

microorganismos os que mais se destacam são: as bactérias, os fungos, protozoários e

algas.

• Bactérias e Arquéias: são os microorganismos mais importantes e numerosos,

sendo responsáveis pela decomposição e estabilização da matéria orgânica e de

demais poluentes;

• Protozoários: são os elementos mantenedores do equilíbrio das várias formas de

organismos;

• Algas: não possuem função especifica, ao contrario, podem ser fruto do próprio

desenvolvimento do tratamento.

A análise apurada destes microorganismos pode indicar se o esgoto possui

quantidades significativas de patogênicos ou se uma Estação de Tratamento Biológica está

em perfeitas condições.

Segundo VON SPERLING (1996, 2005), no tratamento secundário a remoção da

matéria orgânica é efetuada por reações bioquímicas, realizadas por microorganismos,

enquanto nos tratamentos preliminar e primário predominam mecanismos de ordem física.

Sendo assim, uma Estação de Tratamento de Efluentes pode ser classificada pelos

seguintes níveis de tratamento.

• Nível Preliminar: remoção de sólidos grosseiros;

Page 14: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

3

• Nível Primário: remoção de sólidos suspensos totais;

• Nível Secundário: remoção de matéria orgânica;

• Nível Terciário: remoção de poluentes específicos.

As principais vantagens do processo de Lodos Ativados, quando comparadas com

os demais métodos de tratamento, são:

• Grande eficiência na redução da matéria orgânica;

• Ocupa espaço reduzido;

• Investimento e custo operacional compatíveis com fabricas de papel;

• Admite variação na vazão e na carga orgânica aplicadas;

• Não produz mau cheiro;

• Não favorece a proliferação de insetos e vermes.

2. OBJETIVO DO PROJETO

Projetar uma estação de tratamento de efluentes pelo processo de lodos ativados

com aeração prolongada, de uma indústria de papel “tissue” que tem como principal

matéria-prima aparas de papel reciclado. Sendo o efluente tratado é lançado em um corpo

receptor do tipo Classe III.

O objetivo principal da Estação de Tratamento de Efluentes é transformar a

matéria orgânica poluidora em subprodutos, de forma que o líquido lançado no corpo

receptor atenda aos padrões da Legislação vigente regulamentada no Brasil pelo

CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente), onde o órgão oficial fiscalizador no

Paraná é o IAP (Instituto Ambiental do Paraná). Contribuindo para a redução da poluição

ambiental e melhor bem estar da comunidade em geral, preservando os recursos naturais.

3. PREMISSAS DO PROJETO

As premissas para este projeto esta diretamente relacionada com a qualidade do

efluente tratado que é lançado no rio (corpo receptor), conforme resolução do CONAMA

357/2005 Artigo 16 e 34 descrito no Anexo A, para um rio de Classe III. Para a elaboração

do projeto da Estação de Tratamento de Efluentes Líquidos, as premissas pré-definidas de

projeto são descritas na TABELA 1.

Page 15: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

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TABELA 1. Premissas pré-definidas para o projeto – características esperadas para o

efluente tratado (Anexo A).

Premissas de Projeto Dados UN. DBO 5 dias a 20°C 10,0 mg/L O2 OD (Oxigênio Dissolvido) < 4,0 mg/L O2 Turbidez Máx. 100,0 UNT Cor Máx. 75,0 mg Pt/L Sólidos Sedimentáveis < 1,0 mL/L Temperatura < 40 ºC pH 6,0 a 9,0 -

De acordo com o Art. 16 do CONAMA, para as águas de Classe III são

estabelecidos algumas outras condições para o efluente lançado no corpo receptor:

• Não verificação de efeito tóxico agudo a organismos, de acordo com os critérios

estabelecidos pelo órgão ambiental competente, ou, na sua ausência, por

instituições nacionais ou internacionais renomadas, comprovado pela realização de

ensaio ecotoxicológico padronizado ou outro método cientificamente reconhecido;

• Materiais flutuantes, inclusive espumas não naturais: virtualmente ausentes;

• Óleos e graxas: virtualmente ausentes;

• Substâncias que comuniquem gosto ou odor: virtualmente ausentes;

• Não será permitida a presença de corantes provenientes de fontes antrópicas que

não sejam removíveis por processo de coagulação, sedimentação e filtração

convencionais;

• Resíduos sólidos objetáveis: virtualmente ausentes;

• Coliformes termotolerantes: para o uso de recreação de contato secundário não

deverá ser excedido um limite de 2500 coliformes termotolerantes por 100

mililitros em 80% ou mais de pelo menos 6 amostras, coletadas durante o período

de um ano, com freqüência bimestral. Para dessedentação de animais criados

confinados não deverá ser excedido o limite de 1000 coliformes termotolerantes

por 100 mililitros em 80% ou mais de pelo menos 6 amostras, coletadas durante o

período de um ano, com freqüência bimestral. Para os demais usos, não deverá ser

excedido um limite de 4000 coliformes termotolerantes por 100 mililitros em 80%

ou mais de pelo menos 6 amostras coletadas durante o período de um ano, com

periodicidade bimestral. A E. Coli poderá ser determinada em substituição ao

parâmetro coliformes termotolerantes de acordo com limites estabelecidos pelo

órgão ambiental competente;

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5

4. DESCRIÇÃO DO PROCESSO

4.1 Descrição do Processo Industrial: Planta de Aparas

É a unidade onde são processadas as aparas separando os contaminantes que

podem prejudicar a qualidade do produto final. É composta pelos seguintes equipamentos:

• Esteira transportadora: onde os fardos de aparas são liberados dos arames que os

envolvem e são dispostas na esteira, alimentando o desagregador;

• Desagregador de alta consistência: é onde se inicia realmente o processo

industrial. Trata-se de um tanque cilíndrico com capacidade de 12 m3 dotado de um

rotor helicoidal, onde são adicionadas as aparas e a água. Após 15 a 20 minutos de

operação as aparas são desmanchadas, constituindo-se na polpa celulósica. Neste

processo as impurezas contidas nas aparas, principalmente os plásticos, não são

picados facilitando a sua posterior remoção;

• Descontaminador: é um equipamento onde é feita a primeira separação das fibras

boas das impurezas. A massa é retirada do desagregador pela sucção de uma bomba

e passa por uma peneira que separa as impurezas maiores; ao final da operação as

impurezas são lavadas para separar as fibras boas que são enviadas junto com a

polpa e as impurezas são enfardadas e enviadas para o armazenamento temporário

de resíduos sólidos;

• Tanque de massa TQ 01: recebe a polpa do desagregador e a mantém sob agitação;

• Depurador centrífugo de média consistência: sua função é retirar os contaminantes

pesados como pedras, parafusos, clipes, grampos, porcas, etc;

• Depurador primário de média consistência: removem contaminantes como

pequenos pedaços de plásticos, elásticos, pedaços de isopor, lascas de metal, pedras

de pequeno tamanho que escapam do equipamento anterior, etc. A massa aceita e

isenta de contaminantes segue diretamente para o tanque de massa TQ 02 e os

contaminantes mais uma porção de fibras segue diretamente para o depurador

secundário;

• Depurador secundário de média consistência: recebe o fluxo de rejeito do

depurador primário. A massa aceita segue para o tanque seguinte;

• Tanque de massa TQ 02: recebe a massa oriunda da depuração mantendo-a em

agitação;

Page 17: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

6

• Depurador centrífugo primário em baixa consistência: separam da polpa as

partículas de pequeno tamanho pelo efeito da força centrífuga;

• Depurador centrífugo secundário em baixa consistência: tem a função de continuar

a separação das fibras das impurezas, agora em maior concentração. As fibras

retornam para a entrada a entrada do depurador primário e o rejeito ainda misturado

com fibras segue para o estágio seguinte;

• Depurador centrífugo terciário em baixa consistência: recebe o rejeito do

depurador secundário e tem a função de completar a separação das fibras da areia.

A massa isenta de areia retorna para a entrada do depurador secundário e a areia é

depositada numa caçamba;

• Depurador primário em baixa consistência: recebe o fluxo de massa do depurador

centrífugo. Tem a função de separar partículas extremamente pequenas como fios

de linha, plásticos, isopor, aparas não totalmente desagregadas, pedaços

solidificados de colas, palitos, e tudo mais que conseguiu passar pelos estágios

anteriores de limpeza. O aceite de massa depurada segue para o estágio seguinte, e

o rejeito constituído de fibras e as impurezas seguem para a próxima etapa;

• Depurador secundário em baixa consistência: recebe o rejeito do depurador

primário. Tem por função separar completamente as fibras dos rejeitos. A massa,

agora totalmente isenta de impurezas segue para a etapa seguinte, e as impurezas

são dispostas na caçamba da desagregação;

• Lavador de tela inclinada (Side Hill): recebe o fluxo de massa e água, em baixa

consistência, diretamente do depurador primário e do secundário. A sua função é

separar a carga mineral e as tintas dissolvidas na água. A massa segue para a etapa

seguinte do processo e o filtrado segue para o sistema de clarificação de água

carregando parte das partículas de tinta e da carga mineral;

• Lavador de tambor: recebe a massa do lavador de tela inclinada;

• Tanque de massa TQ 03: recebe a massa oriunda da etapa de lavagem mantendo-a

em agitação;

• Caixa de nível: a sua função é manter um fluxo constante para a etapa seguinte;

• Rosca engrossadora: sua função é elevar a consistência da massa para 10%

possibilitando a estocagem num volume menor.

• Torre de estocagem: recebe a massa da rosca engrossadora (a 10% de consistência),

sua função é armazenar a massa num volume suficiente para suprir a máquina de

papel durante o horário de ponta;

Page 18: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

7

• Clarificador de água: recebe as águas contendo tinta e carga mineral oriundas da

etapa de lavagem. Sua função é, por processos físico-químicos, retirar da água os

sólidos suspensos e neutralizar a tinta dissolvida, produzindo a água clarificada,

reutilizada no processo da Planta de Aparas e nos chuveiros de lavagem na

máquina de papel. Como resíduo é retirado neste processo um lodo contendo carga

mineral e uma porção de tinta, sendo conduzido para Estação de Tratamento de

Efluentes.

4.1.1 Máquina de fabricação de papel

A máquina de papel é formada por um conjunto de equipamentos, tais como:

• Circuito de aproximação: é o conjunto formado por uma caixa de nível, por tanque

cilíndrico destinado a coletar as águas oriundas da máquina de papel, por uma

bomba de mistura onde a massa é diluída com água, por um depurador e por uma

peneira vibratória para receber o rejeito do depurador e separar eventuais

contaminantes da massa;

• Formador Crescent Former: constituído de um rolo formador e por cinco rolos

auxiliares, um a tela, um esticador e um regulador de tela. Fazem parte ainda os

chuveiros para a lavagem contínua da tela, a carenagem e a calha para

desaguamento;

• Caixa de entrada: aplica a suspensão de polpa celulósica pressurizada, num jato

uniforme através dos lábios da caixa de entrada no espaço entre a tela formadora e

feltro. Um grade volume de água é separado através da tela e o feltro conduz a

folha úmida para a zona de secagem;

• Secagem: é constituída de um cilindro, de um feltro, de rolos guias do feltro de

esticador e de regulador do feltro, de caixa de sustentação da folha, de tubo

condicionador de feltro e de caixa de vácuo de dupla fenda, estruturas, calhas,

raspadores de rolos, chuveiros de limpezas do feltro e dos rolos. O cilindro é

continuamente abastecido com vapor saturado no seu interior, aquecendo a

superfície onde ocorre a troca térmica com a folha, evaporando a água e secando a

folha;

• Enroladeira: a folha já seca é enrolada num tubete até diâmetro desejado. Uma vez

formada, a bobina é removida e colocada no estoque para conversão para o produto

final.

Page 19: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

8

4.2 Descrição da ETE de Lodos Ativados

O sistema de tratamento proposto é uma ETE pelo processo de Lodos Ativados,

da modalidade Aeração Prolongada de fluxo Contínuo.

Neste processo, seus tanques e acessórios têm as seguintes funções genéricas [4]:

• Tanque de Aeração: promover o desenvolvimento de uma colônia microbiológica

(biomassa), a qual consumirá a matéria orgânica do efluente; a quantidade de

biomassa é expressa como SSTA (sólidos em suspensão no tanque de aeração); • Aeradores, Compressores ou Sistema de Oxigênio Puro (Sopradores de Ar):

fornecer oxigênio ao licor, mantendo no mesmo uma concentração adequada (1,5 -

2,0 mg/L) de Oxigênio Dissolvido, necessário ao metabolismo dos

microorganismos aeróbicos; • Decantador Secundário: separar a biomassa que consumiu a matéria orgânica do

efluente, a qual sedimenta-se no fundo do decantador, permitindo que o

sobrenadante seja descartado como efluente tratado, já com sua carga orgânica

reduzida e isento de biomassa; • Bombas de Recirculação: retornar a biomassa ao tanque de aeração, para que a

mesma continue sua ação depuradora; o crescimento da biomassa é contínuo,

ocorrendo a necessidade de um descarte periódico de quantidades definidas da

mesma. Os sistemas de tratamento por lodos ativados são os mais amplamente

empregados no mundo todo em tratamentos de esgotos e em tratamentos de efluentes

industriais, principalmente pela alta eficiência alcançada associada à pequena área de

implantação requerida, quando comparado a outros sistemas de tratamento (SPERLING,

2005). Este processo está baseado na oxidação bioquímica dos compostos orgânicos e

inorgânicos presentes nos efluentes, mediada por uma população microbiana diversificada

e mantida em suspensão num meio aeróbio. A eficiência do processo depende, dentre

outros fatores, da capacidade de floculação da biomassa ativa e da composição dos flocos

formados (BENTO, et. al., 2005).

Em tratamentos de efluentes a simples aeração não é suficiente para tratar a água,

sendo necessário provocar a atividades dos microorganismos, daí o nome lodo ativado que

tem origem na Inglaterra (activated sludge), antigamente pensava-se que a atividade

provinha do lodo, mas atualmente sabe-se que a atividade vem do próprio esgoto, através

Page 20: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

9

da formação de flocos, estes flocos é que recebem o nome de lobo ativado (IMHOFF,

2002).

Os processos biológicos reproduzem, de certa maneira, os processos que ocorrem

em um corpo d’ água após o lançamento de despejos. No corpo d’ água, a matéria orgânica

é convertida em produtos mineralizados inertes por mecanismos puramente naturais,

caracterizando o assim chamado fênomeno de autodepuração. Em uma estação de

tratamento de esgotos os mesmos fenômenos básicos ocorrem, mas a diferença é que há

em paralelo a introdução de tecnologia. Essa tecnologia tem como objetivo fazer com que

o processo de depuração se desenvolva em condições controladas (controle da eficiência) e

em taxas mais elevadas (solução mais compacta).

A compreensão da microbiologia do tratamento de esgotos é, portanto, essencial

para a a otimização do projeto e operação dos sistemas de tratamentos biológicos. No

passado, as estações de tratamento eram projetadas por engenheiros tendo por base

critérios essencialmente empíricos. Nas útimas décadas, o caráter multidiciplinar da

Engenharia Sanitária tem sido reconhecido, e os biólogos tem trazido fundamentais

contribuições para a compreenção do processo. O conhecimneto racional tem se

expandido, com o comcomitante decréscimo do nível de empirismo, possibilitando a que

os sistemas venham a ser projetados e operados em bases mais sólidas. O resultado tem

sido o aumento da eficiência e a redução nos custos (SPERLING, 1996, p.11).

A massa microbiana envolvida nos processos aeróbios é constituida basicamente

por bactérias e protozoários. Outros organismos como fungos e rotíferos podem ser

eventualmente encontrados, mas a sua importância é menor. A capacidade dos fungos se

sobreviver em faixas de pH reduzidas e com pouco nitrogênio faz com que os mesmos

possam ser importantes no tratamento de certos despejos industriais. No entanto, fungos de

estrutura filamentosa podem prejudicar a decantabilidade do lodo, reduzindo a eficiência

do processo. Os rotíferos são eficientes no consumo de bactérias dispersas e pequenas

partículas de matéria orgânica. A sua presença no efluente indica um eficiente processo de

purificação biológica (METCALF & EDDY, 1991 p. 30).

O processo de Lodos Ativados é um sistema de tratamento biológico em que a

estabilização da matéria orgânica é realizada pela oxidação bacteriológica (oxidação

aeróbia). O sistema de Tratamento proposto neste projeto é composto de:

• Gradeamento: tem por função remover sólidos grosseiros. No gradeamento, o

material de dimensões maiores do que o espaçamento entre as barras é retido;

• Caixa de areia prismática retangular por gravidade: o mecanismo de remoção da

Page 21: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

10

areia é simplesmente o de sedimentação: os grãos de areia, devido às suas maiores

dimensões e densidade, vão para o fundo do tanque, enquanto a matéria orgânica,

sendo de sedimentação bem mais lenta, permanece em suspensão, seguindo para a

jusante;

• Medidor de vazão efluente bruto tipo Calha Parshall: recebe o efluente sem sólidos

grosseiros e sem areia para medição da vazão na entrada da estação;

• Tanques de neutralização: neutraliza as cargas alcalinas ou ácidas do efluente a fim

de manter um pH estável na entrada do tratamento biológico;

• Tanque de aeração (reator biológico): onde ocorre a degradação da matéria

orgânica via ação do crescimento aeróbio de microrganismos;

• Decantador secundário: no decantador secundário ocorre a sedimentação dos

sólidos (biomassa), permitindo que o efluente final saia clarificado. Os sólidos

sedimentados no fundo do decantador secundário são recirculados para o reator,

aumentando a concentração de biomassa no mesmo, o que é responsável pela

elevada eficiência do sistema;

• Tanque de espuma do decantador secundário: armazena a espuma removida do

decantador secundário;

• Adensador de lodo: concentra o lodo biológico em excesso proveniente do sistema

de lodos ativados;

• Tanque de lodo biológico: armazena o lodo adensado a fim de alimentar a

centrífuga para desidratação deste lodo;

• Centrífuga Decanter (sistema de desidratação de lodo biológico): desidrata o lodo

biológico adensado a um teor de sólidos acima de 20%;

• Tanque de efluente clarificado do adensador e centrífuga decanter: armazena o

efluente clarificado do adensador e da centrífuga para recirculação no processo ou

encaminhamento direto para lagoa de polimento;

• Tanques de diluição de ácido sulfúrico: onde ocorre o preparo da solução de ácido

sulfúrico para dosagem no processo para neutralização do efluente;

• Tanques de diluição de hidróxido de sódio: onde ocorre o preparo da solução

hidróxido de sódio para dosagem no processo para neutralização do efluente;

• Tanques de diluição de nutrientes (Uréia e MAP): onde ocorre o preparo da

solução de nutrientes para dosagem na entrada do tanque de aeração;

• Tanque de diluição de antiespumante: tanque de preparo de antiespumante para

dosagem na saída da lagoa e no tanque de aeração para controle da formação de

Page 22: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

11

espuma;

• Lagoa de polimento: responsável pelo polimento da matéria orgânica residual na

saída do decantador secundário;

• Medidor de vazão efluente tratado tipo Calha Parshall: mede a vazão de efluente

tratado para o rio.

4.2.1 Lodos ativados de aeração prolongada

No sistema de lodos ativados convencional, o lodo permanece no sistema de 4 a

10 dias (idade do lodo). Com este período, a biomassa retirada no lodo excedente requer

ainda uma etapa de estabilização no tratamento do lodo, por conter ainda um elevado teor

de matéria orgânica biodegradável na composição de suas células (SPERLING, 2005,

p.305).

No entanto, caso a biomassa permaneça no sistema por um período mais longo,

com uma idade do lodo da ordem de 18 a 30 dias (daí o nome aeração prolongada),

recebendo a mesma carga de DBO do efluente bruto que o sistema convencional, haverá

uma menor disponibilidade de alimento para as bactérias (SPERLING, 2005, p.305).

Devido à maior idade do lodo, o reator possui um maior volume (o tempo de

detenção do líquido é em torno de 16 a 24 horas) e, em decorrência, uma maior quantidade

de biomassa. Portanto, há menos matéria orgânica por unidade de volume do tanque de

aeração, e por unidade de massa microbiana. Como resultado, as bactérias, para sobreviver,

passam a utilizar nos seus processos metabólicos a própria matéria orgânica componente

das suas células. Esta matéria orgânica celular é convertida em gás carbônico e água

através da respiração (SPERLING, 2005, p.305). Isto corresponde a uma estabilização da

biomassa, ocorrendo no próprio tanque de aeração. Enquanto no sistema convencional a

estabilização do lodo é feita em separado (na etapa de tratamento de lodo), na aeração

prolongada ela é feita conjuntamente, no próprio reator. Desta forma, o fluxograma do

tratamento do lodo requer apenas uma etapa de adensamento e desidratação, dispensando a

etapa de digestão (estabilização) (SPERLING, 2005, p.305).

Já que não há necessidade de se estabilizar o lodo biológico excedente, procura-se

evitar no sistema de aeração prolongada também a geração de alguma outra forma de lodo,

que venha a requerer posterior estabilização. Deste modo, os sistemas de aeração

prolongada usualmente não possuem decantadores primários, para evitar a necessidade de

se estabilizar o lodo primário. Com isto, obtém-se uma grande simplificação no

Page 23: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

12

fluxograma do processo: não há decantadores primários nem unidades de digestão de lodo

(SPERLING, 2005, p.305).

A conseqüência desta simplificação do sistema é o maior gasto de energia para a

aeração, já que o lodo é estabilizado aerobiamente no reator. Por outro lado, a reduzida

disponibilidade de alimento e a sua praticamente total assimilação fazem com que a

aeração prolongada seja um dos processos de tratamento de efluentes industriais e

domésticos mais eficientes na remoção de DBO (SPERLING, 2005, p.305).

FIGURA 1. Fluxograma típico de um sistema de Lodos Ativados com Aeração

Prolongada [Fonte: SPERLING, 1996].

5. CARACTERÍSTICAS DO EFLUENTE A SER TRATADO

As prováveis características dos efluentes gerados na planta industrial

considerados para a execução do projeto são descritos na TABELA 2. Onde são

apresentadas as características de vazões máxima, mínima e média, como também a

qualidade média dos efluentes líquidos a ser tratados na planta de tratamento de efluentes.

Page 24: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

13

TABELA 2. Características esperadas para o efluente bruto gerados na planta

industrial.

Efluente Bruto Vazão média 65,48 m3/h Vazão máxima 98,03 m3/h Vazão mínima 36,56 m3/h DBO 5 dias 640 mg/L DQO 1600 mg/L Sólidos Suspensos Totais (SST) 718 mg/L Temperatura média 27 ºC pH 7,6 -

O método utilizado para as medições de vazão do efluente industrial é através de

Calha Parshall. O método utilizado para estimação da vazão de efluente sanitário é a

Tabela da NBR 7229 ABNT. A periodicidade das descargas é contínua.

6. BALANÇO HIDRAULICO E DE MASSA

A fim de realizar o balanço material e hidráulico do processo, foram definidas

algumas variáveis como “Grau de Liberdade” do projeto, que são descritos na TABELA 3.

O balanço de massa de reatores envolve a entrada e saída de materiais no reator e

reações cinéticas de produção e consumo de substrato e biomassa. Como o balanço de

massa baseia-se na lei da conservação de massa, a quantidade de material acumulado deve

ser igual à quantidade de material que entra menos a quantidade que sai mais a quantidade

transformada dentro de um volume qualquer.

Acúmulo = Entrada – Saída + Produção – Consumo

FIGURA 2. Representação gráfica do Balanço de Massa [Fonte: PILOTTO, 2004].

Page 25: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

14

TABELA 3. Variáveis de Grau de Liberdade definidos para o projeto.

Grau de Liberdade Dados UN. Calha Parshall

Dosagem H2SO4 ou NaOH 10 L/h Tanque de Neutralização

Tempo de detenção hidráulico (TDH) 1,5 h Tanque de Aeração (Reator Biológico)

Razão de recirculação de sólidos 0,3 - Coeficiente de decaimento bacteriano (kd) 0,09 d-1 Taxa de crescimento específico máxima (µmax) 1,758 d-1 Constante de saturação (KS) 60 mg/L Coeficiente de produção celular (Y) 0,99 mg/mg Dosagem de antiespumante 5 L/h Concentração antiespumante 1 %

Decantador Secundário Taxa de aplicação de sólidos 9,6 kg SS/m2.d Fator de segurança decantador 100 % Percentagem de remoção de espuma 1 % Eficiência de remoção de sólidos 90 % Profundidade útil 3,5 m

Tanque de Espuma Tempo de detenção hidráulico (TDH) 5 h

Lagoa de Polimento Tempo de detenção hidráulico (TDH) 3 d Dosagem de antiespumante 5 L/h Concentração antiespumante 1 %

Adensador de Lodo Concentração lodo removido 4 % Eficiência de adensamento 90 % Taxa de aplicação de sólidos 17 kg SS/m2.d Fator de segurança adensador 100 % Profundidade útil 3,5 m

Centrifuga Desidratação de Lodo Eficiência remoção de sólidos centrífuga 90 % Teor de sólidos secos no lodo desidratado 30 %

Tanque de Efluente Clarificado Adensador e Centrífuga Tempo de detenção hidráulico (TDH) 1,5 h

Tanque de Lodo Biológico Adensado Tempo de detenção hidráulico (TDH) 1,5 h

O fluxograma proposto para o projeto é mostrado no Anexo B, onde também são

mostrados os valores do balanço hidráulico e de massa para o sistema de tratamento

especificado neste projeto (Lodos Ativados de Aeração Prolongada).

Page 26: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

15

6.1 Cinética das Reações

No sentido de projetar sistemas para tratamento de esgoto, é necessário conhecer o

comportamento da variação da composição e da concentração dos materiais no reator

biológico, assim como a taxa em que tais variações ocorrem. Muitas das reações que

ocorrem em sistemas para tratamento de esgoto são lentas e sua cinética é considerada

importante.

A equação geral que relaciona a taxa de variação da concentração da substância

no tempo com a própria concentração da substância, pode ser expressa (ARCEIVALA,

1981, p. 562):

nAA

A CKdt

dC×±= (1)

Onde CA = concentração da substância reagente A (mg/L); KA = constante de

reação (dia-1); n = ordem da reação (para n = 1 reação de primeira ordem, para n = 2 reação

de segunda ordem, e assim por diante).

Os principais fatores que podem afetar os valores de KA são:

a) temperatura;

b) presença de catalisadores;

c) presença de substâncias tóxicas;

d) disponibilidade de nutrientes e fatores de crescimento;

e) outras condições ambientais.

As reações de ordem zero (n = 0) não dependem da concentração CA e portanto a

taxa dCA/dt é constante, como mostra a equação:

AA K

dtdC

= (2)

Certas reações catalisadoras ocorrem de acordo com esta cinética de ordem zero.

As reações de primeira ordem (n =1) são aquelas onde a taxa de mudança da concentração

da substância A é proporcional à primeira potência da concentração:

AAA CK

dtdC

×= (3)

6.2 Memória de Cálculo do Sistema de Tratamento

O balanço material e hidráulico foi realizado considerando o processo em regime

estacionário através de equações algébricas de balanço, como também balanços cinéticos

Page 27: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

16

no reator biológico (tanque de aeração) e na lagoa de polimento. O dimensionamento dos

equipamentos foi calculado amarrado com os balanços de massa e hidráulico, usando o

MS-Excel como ferramenta de programação dos modelos matemáticos. As equações são

descritas seguindo a ordem do processo.

FIGURA 3. Balanço de massa dos sólidos no sistema de Lodos Ativados [Fonte:

SPERLING, 1996].

Para o balanço de massa no sistema de Lodos Ativados, considera-se o tanque de

aeração como um reator de mistura completa. Os reatores de mistura completa apresentam

fluxo contínuo e ocorre uma dispersão máxima das substâncias que entram no reator. Desta

forma, o conteúdo do reator é homogêneo e as concentrações são iguais em qualquer ponto

do reator. No estado estacionário temos a concentração afluente constante implicando

numa concentração efluente constante, ou seja, não varia ao longo do tempo.

O balanço de massa para um reator de mistura completa no estado estacionário,

para uma substância biodegradável seguindo uma cinética de primeira ordem (dS/dt = -

K*S), nos fornece a seguinte equação:

( )tadsdrbrbrb

tad VSKSQSQdt

VSd××−×−×==

×00000

0 0 (4)

Onde: S0d = concentração de substrato (DBO) no efluente (mg/L);

S0rb = concentração de substrato (DBO) no afluente (mg/L);

Q0rb = vazão no reator (m³/dia);

Page 28: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

17

Ks = taxa de remoção de substrato (dia-1);

Vta = volume do reator (m³).

A equação (4) pode se reescrita na seguinte forma, possibilitando uma estimativa

da concentração de substrato no efluente:

( )rbtas

rbd QVK

SS0

00 1 ×+= (5)

Ou:

tas

rbd TDHK

SS×+

=1

00 (6)

Tanques quadrados ou circulares com alto grau de agitação, como por exemplo

lodos ativados, usados no tratamento de esgoto com freqüência se aproximam de condições

ideais de mistura completa (ARCEIVALA, 1981, p. 572).

De acordo com a equação (4), o balanço de massa de um reator de mistura

completa considerando como compostos os microorganismos existentes, estes

representando a biomassa, e o substrato afluente, teremos:

ta'gdrbrbrb

dta VrXQXQ

dtdXV ×+×−×=× 0000

0 (7)

Onde dX0d/dt = taxa de variação na concentração de microorganismos

(mg/m³.dia);

Vta = volume do reator (m³);

Q0rb = vazão de efluente no tanque de aeração (m³/s);

X0rb = concentração de microorganismos no afluente (mg/m³);

X0d = concentração de microorganismos no efluente (mg/m³);

r’g = taxa de crescimento líquido (mg/m³.dia);

Na equação (7) e nas equações que dela serão derivadas, a concentração de

microorganismos é representada pelos sólidos suspensos voláteis (SSV). Esta

representação parte da idéia de que a porção volátil é proporcional à atividade da massa

microbiana em questão (METCALF & EDDY, 1991, p. 376). Ao substituirmos a taxa

líquida, r`g, pela expressão (8), teremos a expressão a (9):

( )ds

ddmáx'g SK

SXr

0

00

+××μ

= (8)

( ) taddds

ddmáxdrbrbrb

dta VXk

SKSX

XQXQdt

dXV ××−

+××μ

+×−×=× 00

000000

0 (9)

Onde S0d = concentração de substrato no efluente do reator (mg/L);

Page 29: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

18

Considerando que a concentração de microrganismos no afluente seja

praticamente inexistente e que o estado estacionário prevaleça, a equação (9) pode ser

simplificada para a seguinte expressão:

( ) taddds

ddmáxdrbrb VXk

SKSX

XQQ ××−+

××μ+×−×= 0

0

00000 00 (10)

( ) tad

ds

ddmáx

ta

rb

TDHk

SKSX

VQ 1

0

000 =−+

××μ= (11)

Onde TDHta = tempo de detenção hidráulica no tanque de aeração (dias);

A equação (7) e conseqüentemente a equação (9) representam o balanço de massa

da massa de microorganismos num reator de mistura completa. O balanço de massa

correspondente ao substrato é expresso da seguinte maneira:

taSUrbrbd

ta VrSQdt

dSV ×+×=× 000 (12)

Onde S0rb = concentração de substrato no afluente (mg/m³);

S0d = concentração de substrato no efluente (mg/m³).

Substituindo a equação (13) na equação (12) e considerando o estado estacionário,

teremos:

( )ds

ddSU SK

SXkr0

00

+××

−= (13)

( )ds

ddrbrb

dta SK

SXkSQdt

dSV0

0000

0

+××−

+×=× (14)

E

( ) ( ) 00

0000 =⎥

⎤⎢⎣

⎡+××

×−−ds

ddtadrb SK

SXkTDHSS (15)

As concentrações no efluente do substrato e dos microorganismos podem ser

obtidas através das equações acima descritas, e as seguintes simplificações podem ser

realizadas: resolvendo a equação (11) pelo termo S0rb/(Ks + S0rb), substituindo-a na

equação (15) e simplificando pelo termo k = µmáx/Y, teremos a seguinte expressão para a

concentração no efluente de microorganismos:

( )( )tad

drbd TDHk

SSYX×+−×

=1

000 (16)

A expressão para a concentração no efluente do substrato pode ser obtida

igualando as equações (15) e (16):

Page 30: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

19

( )( ) 1

10 −−××

×+×=

dta

dtasd kkYTDH

kTDHKS (17)

As equações (16) e (17) podem ser utilizadas para fazer uma previsão da

qualidade final do efluente na saída do tanque de aeração e entrada no decantador

secundário, quando os coeficientes cinéticos são conhecidos ou estimados. Neste projeto

foram estimados os valores dos coeficientes cinéticos, através de dados Tabelados na

literatura, no entanto se faz necessário um estudo cinético do efluente a ser tratado em

caráter experimental, a fim de se determinar experimentalmente os valores dos coeficientes

cinéticos.

Para o balanço hidráulico e de massa na saída do reator biológico e entrada do

decantador secundário, teremos:

rbrd QQQ 00 += (18)

exrbsd QQQ −= 0 (19)

sdud QQQ +=0 (20)

sdsduudd QXQXQX +=00 (21)

( )( )rd

dsdsdr XX

XXQQ−+−

−=0

0 (22)

( )RRXX d

r10 +

= (23)

Onde R é a razão de recirculação de sólidos do decantador para o tanque de

aeração, sendo este definido como 0,3. Para o balanço do excesso de lodo biológico removido do sistema, tem-se:

r

vtaex XIL

XVQ××

= (24)

Balanço total e de componentes na entrada da lagoa de polimento, levando em

consideração o retorno de efluente clarificado do adensador e centrífuga (filtrado removido

do lodo), tem-se:

scsaec QQQ += (25)

scscsasaecec QXQXQX += (26)

( )( )scsa

scscsasaec QQ

QXQXX++

= (27)

Page 31: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

20

Balanço de massa total e no componente para a saída do adensador de lodo, lodo

adensado, tem-se:

laespexsa QQQQ −+= (28)

espespsasalalaexex QXQXQXQX −+= (29)

Substituindo a equação (28) na (29) e isolando Qla, tem-se:

sala

espespespsaexsaexexla XX

QXQXQXQXQ

+−−= (30)

Balanço de massa total e nos componentes para o lodo desidratado na saída da

centrífuga, tem-se:

ldccs QQQ −= 0 (31)

scscccldld QXQXQX −= 00 (32)

Substituindo a equação (31) na (32) e isolando Qld, tem-se:

( )scld

scccld XX

XXQQ

−−

= 00 (33)

As concentrações de sólidos na saída do efluente clarificado do decantador

secundário, do adensador e da centrífuga decanter foram estimadas através da eficiência de

remoção de sólidos, definidas como grau de liberdade do projeto através das equações:

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ×

−=100

00

dsddsd

EXXX (34)

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ×

−=100

adexexsa

EXXX (35)

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ×

−=1000

0cc

cscEXXX (36)

Onde: Eds, Esd, Ec são respectivamente as eficiências de remoção de sólidos do

decantador secundário, do adensador de lodo e da centrífuga decanter. Para a necessidade de nutrientes, a biomassa formada através da decomposição de

material orgânico contém 12,3% de nitrogênio e 2,6% de fósforo (JOHAN e HANNU,

2000). Conforme aumenta a idade do lodo e da biomassa, o seu teor em nitrogênio cai para

7% e os seus conteúdos de fósforo para 1%. Estes valores podem ser usados para calcular o

nitrogênio e fósforo requeridos no processo, como segue.

( ) ( )770

770070770

1230,

Xf,,,

X,dkgNitrogênio vbv Δ−+

Δ×= (37)

Page 32: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

21

( ) ( )770

770010770

0260,

Xf,,,

X,dkgFosforo vbv Δ−+

Δ×= (38)

Onde ∆Xv é a produção de excesso de lodo, kg SSV/d.

Fazendo-se o balanço para a lagoa de polimento, considerou-se um

comportamento de um reator biológico de fluxo disperso anaeróbio. Segundo FONSECA

(2005), o comportamento hidrodinâmico de uma lagoa de polimento não obedece aos

regimes ideais de mistura completa e de fluxo em pistão. Na verdade, se estabelece um

regime hidráulico intermediário denominado fluxo disperso, no qual o número de

dispersão, o coeficiente de remoção de matéria orgânica e o tempo de detenção são as

variáveis (FONSECA, 2005). Através da equação (39), pode-se determinar a coeficiente de

remoção de matéria orgânica (DBO residual na saída da lagoa). ( )

( ) ( ) ( ) ( )da

da

d

lpslpeaea

eaSS×−×

×

×−−×+

××=

2222

21

011

4 (39)

lplp TDHKa ××+= 41 (40)

Onde S0lp é a concentração de DBO total afluente (mg/L);

Sslp é concentração de substrato (DBO) no efluente (mg/L);

Klp é o coeficiente de remoção de DBO, para 20°C (d-1);

TDHlp é o tempo de detenção hidráulico (dias);

d é o número de dispersão.

O coeficiente de remoção de matéria orgânica (Klp), para lagoas com fluxo

disperso a 20ºC, pode ser obtido por meio de uma equação, proposta por Vidal (1983) apud

FONSECA (2005), que leva em consideração apenas a taxa de aplicação de carga orgânica

(CO0lp). No entanto neste projeto optou-se pela equação proposta por Mara e Silva (1979)

apud FONSECA (2005), que desenvolveram uma equação, equação (41), semelhante a

partir de dados de lagoas-piloto da Universidade Federal da Paraíba que utiliza o tempo de

detenção hidráulico (TDHlp) como parâmetro de calculo.

( )lplp TDH,

,K×+

=05201

5270 (41)

Considerou-se, também neste projeto, que a concentração de sólidos no efluente

da lagoa de polimento é estimada através das mesmas equações de balanço para um reator

de mistura perfeita utilizadas no tanque de aeração, equação (16).

Nas TABELAS 4, 5, 6, 7, 8 e 9 são mostrados todos os resultados calculados nos

balanços em cada equipamento do sistema de tratamento proposto.

Page 33: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

22

TABELA 4. Dados calculados no balanço do sistema de Lodos Ativados projetado.

Entrada Reator Biológico (Tanque de Aeração) Q0rb 65,49 m3/h X0rb 718,00 g/m3 M0rb 47,02 kg/h S0rb 640,0 g/m3 CO0rb 41,91 kg DBO/h pH0rb 6,80 -

Entrada de Ar no Tanque de Aeração Qar 3749,011 m3 Ar/h EO 1,303 kg O2/kW.h rhoar 1,157 kg/m3

Entrada Decantador Secundário Q0d 77,50 m3/h X0d 515,16 g/m3 M0d 42,42 kg/h S0d 60,60 g/m3 CO0d 4,70 kg DBO/h

Saída Decantador Secundário Qsd 60,31 m3/h Xsd 25,76 g/m3 Msd 1,55 kg/h Ssd 60,60 g/m3 COsd 3,65 kg DBO/h

Lodo Biológico Removido do DS Qu 17,19 m3/h Xu 2232,38 g/m3 Mu 38,37 kg/h Su 60,60 g/m3 COu 1,04 kg DBO/h

Retorno de Lodo para Tanque de Aeração Qr 12,01 m3/h Xr 2232,38 g/m3 Mr 26,81 kg/h Sr 60,60 g/m3 COr 0,73 kg DBO/h

Excesso de Lodo Removido para Adensador Qex 5,18 m3/h Xex 2232,38 g/m3 Mex 11,56 kg/h Sex 60,60 g/m3 COex 0,31 kg DBO/h

Page 34: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

23

TABELA 5. Dados calculados no balanço hidráulico e de massa para a Lagoa de

Polimento.

Entrada para Lagoa de Polimento

Q0lp 66,06 m3/h

X0lp 47,37 g/m3

M0lp 3,13 kg/h

S0lp 60,60 g/m3

CO0lp 4,00 kg DBO/h

Filtrado do Adendador e Centrifuga para Lagoa de Polimento

Qec 5,75 m3/h

Xec 274,20 g/m3

Mec 1,58 kg/h

Sec 60,60 g/m3

TABELA 6. Dados calculados no balanço hidráulico e de massa para o Adensador de

Lodo.

Saída de Espuma do DS para Adensador

Qesp 0,6 m3/h

Saída de Lodo Adensado

Qla 0,27 m3/h

Xla 40000,00 g/m3

Mla 10,94 kg/h

Saída Filtrado Clarificado do Adensador

Qsa 5,51 m3/h

Xsa 111,62 g/m3

Mas 0,61 kg/h

Page 35: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

24

TABELA 7. Dados calculados no balanço hidráulico e de massa para a Centrífuga

Decanter.

Entrada de Lodo na Centrífuga

Q0c 0,27 m3/h

X0c 40000,00 g/m3

M0c 10,94 kg/h

Saída de Filtrado Clarificado da Centrífuga

Qsc 0,24 m3/h

Xsc 4000,00 g/m3

Msc 0,96 kg/h

Saída de Lodo Desidratado da Centrífuga

Qld 0,033 m3/h

Xld 300000 g/m3

Mld 9,982 kg/h

CS 239,57 kg SS/d

TABELA 8. Dados calculados no balanço hidráulico e de massa para os Produtos

Químicos requeridos (Nutrientes).

Dosagem necessária de N e P

Qnut 50 L/h

QN 2,08 kg/h

QP 0,42 kg/h

Qtotal 2,50 kg/h

Requisitos de Nutrientes

N 4,952 kg N/100 kg DBO

P 1,009 kg P/100 kg DBO

Água Diluição para os Produtos Químicos

Qad 70 L/h

Page 36: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

25

TABELA 9. Dados calculados no balanço hidráulico e de massa da saída final do

efluente tratado para o rio.

Saída da Lagoa de Polimento para o Rio

Qslp 66,06 m3/h

Xslp 39,64 g/m3

Mslp 2,62 kg/h

Sslp 9,65 g/m3

COslp 0,637 kg DBO/h

ESt 98,49 %

EXt 94,48 %

De acordo com o balanço material e hidráulico realizado para este projeto, pode-

se verificar que a qualidade calculada para o efluente tratado a ser lançado no corpo

receptor atente às regulamentações exigidas pelo CONAMA fiscalizado no Paraná pelo

IAP. O valor calculado no projeto para o DBO é de 9,65 mg/L, obtendo, assim, uma

redução de DBO de 98,5%.

6.3 Características Finais do Efluente Tratado

De acordo com as simulações e definições das premissas do projeto, as seguintes

características podem ser esperadas no efluente líquido tratado para o corpo receptor.

• pH: entre 6,5 a 8,5;

• Temperatura: inferior a 40 ºC;

• Sólidos em suspensão: inferior a 40 mg/L;

• Oxigênio dissolvido (OD): inferior a 4,0 mg/L;

• DBO: inferior a 10 mg/L;

• BQO: inferior a 330 mg/L;

• Regime de lançamento: vazão máxima de até 1,5 vezes a vazão média do

período de atividade diária;

• Materiais flutuantes: virtualmente ausente.

Sendo assim, esses valores atendem a legislação ambiental vigente, de acordo

com a lei do CONAMA 357/2005, capítulo III, Seção 2, Art. 16 (Anexo A).

Page 37: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

26

7. DIMENSIONAMENTO DOS EQUIPAMENTOS

O dimensionamento dos equipamentos foi calculado considerando uma área total

disponível de 72.600 m2. Para a implantação deste projeto a área construída será de 3.600

m2. Portanto, restará uma área livre total de 69.000 m2 de área.

7.1 Tratamento Preliminar

Tem por principal objetivo a remoção de grande parte dos sólidos grosseiros que

por ventura cheguem à ETE, pois estes sólidos podem causar danos aos equipamentos

posteriores. Para o dimensionamento do tratamento preliminar ou pré-tratamento, alguns

parâmetros descritos na TABELA 10, foram definidos.

TABELA 10. Dados pré-definidos para dimensionamento do tratamento preliminar.

Gradeamento Espessura das barras (espe b) 0,01 m Espaçamento entre as barras (espa b) 0,025 m Inclinação da grade 45 º Velocidade passagem grade 0,6 m/s Material retido nas grades 0,023 L/m3

Caixa de Areia Velocidade horizontal de fluxo 0,3 m/s Velocidade sedimentação areia 2,0 cm/s Taxa de areia retida 0,04 L/m3 Altura de areia depositada 0,3 m Material de construção concreto armado

Calha Parshall (2 UN.) Garganta 9 pol. Constante de projeto (n) 1,53 Constante de projeto (K) 1926 Material de construção PRFV

Seguindo a sequência do fluxograma do projeto, as equações aplicadas para os

cálculos de dimensionamento, foram:

• Gradeamento: efluente bruto equalizado, entrada na estação de tratamento.

( ) 100×⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

=bespabespe

bespaEg (42)

Page 38: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

27

g

máxu v

QA = (43)

g

us E

AA = (44)

ZHh máxmáx −= (45)

máx

s

hAB = (46)

( )( )bespebespa

bespeBNe +−

= (47)

1+= eb NN (48)

( )gmáx

máxg EBh

Qv××

= (49)

( )BhQv

máx

máxc ×= (50)

( )42861

6219

22

,,

vvh cg

l ×⎥⎥⎦

⎢⎢⎣

⎡ −= (51)

( )42861

62192 22

,,

vvh cg

o ×⎥⎥⎦

⎢⎢⎣

⎡ −×= (52)

• Caixa de Areia: efluente equalizado sem sólidos grosseiros, decantador de areia.

cx

máxcx v

QA = (53)

máx

cxcx h

AB = (54)

máxhL ×= 25 (55)

LBQTcx

máxes ×= (56)

( )1000

ebareiaareia

QTV ×= (57)

( )cx

areiaareia BL

VH×

= (58)

areia

dep

HH

I = (59)

Page 39: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

28

• Calha Parshall (2 unidades): medidor de vazão de efluente bruto e do efluente final

tratado para o rio. n

máxmáx K

QH1

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= (60)

nmin

min KQH

1

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= (61)

( ) ( )[ ]( )minmáx

máxminminmáx

QQHQHQZ

××−×

= (62)

Os tamanhos das Calhas Parshall são designados pela largura da garganta (trecho

contraído). A norma vigente no Brasil é a norma NBR/ISO9826:2008. Porém, tendo em

vista ser uma norma relativamente nova, a grande maioria das calhas Parshall existentes

obedecem à norma ASTM 1941:1975. Os valores de dimensionamento e projetos das

Calhas Parshall são mostrados na FIGURA 4 e na TABELA 11.

FIGURA 4. Relações de dimensionamento das Calhas Parshall, segundo norma

ASTM 1941:1975.

Page 40: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

29

TABELA 11. Dimensionamento das Calhas Parshall segundo norma ASTM

1941:1975.

Dimensões

W (in)

A (mm)

2/3 A

(mm)

B (mm)

C (mm)

D (mm)

E (mm)

T (mm)

G (mm)

K (mm)

M (mm)

N (mm)

P (mm)

R (mm)

X (mm)

Y (mm)

9 880 587 864 381 575 762 305 457 76,2 305 114,3 1080 406 50,8 76,2

Na TABELA 12 são mostrados os valores calculados para o dimensionamento do

tratamento preliminar, compreendendo os equipamentos já descritos.

TABELA 12. Dados calculados para dimensionamento do tratamento preliminar.

Gradeamento Eg 0,714 Au 0,045 m2 As 0,064 m2 hmáx 0,108 m B 0,587 m Ne 16 - Nb 17 - vg 0,600 m/s vc 0,429 m/s hl 0,013 m ho 0,039 m

Caixa de Areia A 0,091 m2 Bcx 0,839 m L 2,705 m Tes 1036,8 m3/m2.d Vareia 0,063 m3/d Hareia 0,028 m I 11 dias

Calha Parshall Hmáx 0,143 m Hmin 0,075 m Z 0,035 m

7.2 Tratamento Secundário e de Lodo

O tratamento secundário tem como principal objetivo reduzir a DBO (demanda

bioquímica de oxigênio) solúvel, utilizando processos de oxidação biológica, esse tipo de

Page 41: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

30

tratamento remove a maior parte os compostos orgânicos presentes numa água residual e a

remoção de matéria orgânica por degradação biológica acarreta um consumo de oxigênio e

um crescimento microbiano.

Para o dimensionamento do tratamento secundário, alguns parâmetros descritos

nas TABELAS 13, 14 e 15, foram definidos.

TABELA 13. Dados pré-definidos para dimensionamento dos tanques de

neutralização, do tanque de aeração, do decantador secundário e da lagoa de

polimento.

Tanques de Neutralização Tipo misturadores Turbina eixo vertical Potência misturadores (2x) 5 CV Material de construção concreto armado

Tanque de Aeração (Reator Biológico) DBOafl (S0) 640 mg/L SSVTA (Xv) 3500 mg/L Idade do Lodo (θc) 25 dias Profundidade útil 5 m Comprimento 28 m Largura 14,15 m Espessura das paredes 0,3 m Espessura laje de fundo 0,3 m Material de construção Concreto armado Custo aproximado concretagem 1100 R$/m3 Necessidade específica de O2 30 kg O2/kg DBO Concentração de O2 no ar (Cg) 299,3 g O2/m3 Massa específica do ar 1,2 kg/m3 Porcentagem de O2 no ar 23,2 % Perda de carga sistema de ar 0,02 m Eficiência do motor e soprador 80 % Pressão soprador de ar 100000 Pa Rendimento do soprador de ar 8 %

Decantador Secundário Inclinação do fundo 01:12 - Potência bomba de lodo 5 CV Pressão bomba de lodo 20 mca Tipo bomba de lodo deslocamento positivo

Lagoa de Polimento Material barragem de argila compactada Comprimento lagoa 48 m Largura lagoa 25 m Profundidade útil 4 m Profundidade total 4,5 m

Page 42: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

31

TABELA 14. Dados pré-definidos para dimensionamento do adensador, da

centrífuga, dos tanques de espuma, de filtrado e de lodo.

Adensador de Lodo Massa específica do lodo adensado 1030 kg/m3 Tipo bomba extração lodo deslocamento positivo Potência bomba extração lodo 1 CV Pressão bomba de lodo 15 mca

Centrifuga Desidratação de Lodo Tipo centrífuga Decanter Modelo PIERALISI FP 600 2RS/M Potência requerida 11 kW Rotação 4100 RPM Relação L/B 2,62 - Diâmetro do tambor 353 mm

Tanque de Espuma Tipo bomba de espuma Centrífuga Potência bomba de espuma 0,5 CV Pressão bomba de espuma 10 mca Tipo misturador Turbina eixo vertical Potência misturador 5 CV Material de construção PRFV

Tanque de Efluente Clarificado: Adensador e Centrífuga Tipo misturador Turbina eixo vertical Potência misturador 2 CV Tipo de bomba Centrífuga Potência da bomba 0,5 CV Pressão da bomba 10 mca Material de construção PRFV

Tanque de Lodo Biológico Adensado Tipo misturador Turbina eixo vertical Potência misturador 7,5 CV Tipo bomba de transferência deslocamento positivo Potência bomba de transferência 1 CV Pressão bomba 15 mca Material de construção PRFV

Page 43: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

32

TABELA 15. Dados pré-definidos para dimensionamento dos tanques de produtos

químicos.

Tanque de diluição de H2SO4 Quantidade 2 tanques Volume 500 L Material Fibra de vidro Potência misturador 2 CV Tipo bomba dosadora diafragma – pneumática Vazão bomba dosadora 50 L/h Pressão bomba dosadora 12 mca Potência bomba dosadora 0,5 CV

Tanque de diluição de NaOH Quantidade 2 tanques Volume 500 L Material Fibra de vidro Potência misturador 2 CV Tipo bomba dosadora diafragma - pneumática Vazão bomba dosadora 50 L/h Pressão bomba dosadora 12 mca Potência bomba dosadora 0,5 CV

Tanque de diluição de Uréia de MAP Quantidade 2 tanques Volume 500 L Material Fibra de vidro Potência misturador 2 CV Tipo bomba dosadora diafragma – pneumática Vazão bomba dosadora 50 L/h Pressão bomba dosadora 12 mca Potência bomba dosadora 0,5 CV

Tanque de diluição de Antiespumante Quantidade 1 tanques Volume 500 L Material Fibra de vidro Potência misturador 2 CV Tipo bomba dosadora diafragma - pneumática Vazão bomba dosadora 50 L/h Pressão bomba dosadora 12 mca Potência bomba dosadora 0,5 CV

Page 44: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

33

Todos os tanques deste projeto, com exceção do sistema de lodos ativados (tanque

de aeração) e da lagoa de polimento, são considerados de desenho cilíndrico. Sendo assim,

esses tanques podem ser projetados seguindo as relações geométricas apresentadas na

FIGURA 5. Os tanques projetados por este método são:

• Tanques de neutralização;

• Tanque de espuma do decantador secundário;

• Tanque de lodo biológico do adensador de lodo;

• Tanque de efluente clarificado do adensador e centrífuga decanter;

• Tanques de diluição de ácido sulfúrico;

• Tanques de diluição de hidróxido de sódio;

• Tanques de diluição de nutrientes (Uréia e MAP);

• Tanque de diluição de antiespumante;

FIGURA 5. Simbologia adotada para o projeto dos tanques cilíndricos do processo.

As equações de projeto dos tanques são apresentadas a seguir, sendo relações

geométricas normalmente adotadas para projeto de agitadores e dimensionamento de

tanques cilíndricos.

1=TH

(63)

41

=DL

(64)

31

=TC

(65)

Page 45: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

34

31

=TD

(66)

51

=Dw

(67)

101

=TBw

(68)

151

=Tw

(69)

Dando sequência para o dimensionamento dos demais equipamentos do

tratamento secundário, as equações aplicadas são descritas a seguir:

• Tanques de Neutralização: Muitos efluentes industriais contêm elevadas cargas

ácidas ou alcalinas que requerem neutralização antes de serem submetidas a

tratamento biológico, ou antes, de serem descarregadas. No tratamento biológico, o

pH deverá estar entre 6,5 a 8,5, para garantir uma atividade microbiana ótima.

nebn TDHQV ×= (70)

• Tanque de Aeração (Reator Biológico): onde ocorre a oxidação biológica da

matéria orgânica pelo processo de lodos ativados.

nta

rbta V

QTDH 0= (71)

( )MFXSQV

v

rbrbnta ×

×= 00 (72)

vta

rbrb

XVSQMF

××

= 00 (73)

v

rb

XXIVL 10000 ×

= (74)

0911212 10011001101 −−− ×+××+××= ,T,TD (75)

TDHDxp ××π= (76) 35231 10777471099107101022465214 T,T,T,,Cs ××−××+××−= −−− (77)

( ) ( )ntavdbdrbd VXkf,SSQY,DTO ××××+−××= 421421 000 (78)

rbCODTONO

0

= (79)

sar ,,

DTOQη××

=212320

(80)

Page 46: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

35

taPDTOEO = (81)

K

arar T

,Prho

××

=8314

9728 (82)

Para a aeração por ar difuso, a potência requerida para os sopradores pode ser

expressa em termos da vazão de ar e da pressão a ser vencida, da seguinte forma (PÖPEL,

1979 apud SPERLING, 2005). ( )750,

HdgQP

s

arilarta ×η

Δ+××ρ×= (83)

Onde: Pta é a potência requerida (CV);

lρ é o peso específico do líquido (1000 kg/m3);

g é a aceleração da gravidade (9,81 m/s2);

di é a profundidade de imersão dos difusores (m);

arHΔ é a perda de carga no sistema de distribuição de ar (m);

sη é a eficiência do motor e do soprador.

As funções básicas de um sistema de aeração, na maioria dos sistemas de

tratamento com aeração, são (SPERLING, 1996):

a) Oxigenação do efluente em tratamento;

b) Mistura do líquido, de forma a manter a biomassa em suspensão.

Para a consecução do segundo objetivo, é necessário a introdução de uma potência

suficiente por unidade de volume, para impedir que os sólidos sedimentem. Esta relação é

representada através do conceito da densidade de potência (DP), expressa como:

ta

ta

V,PDP 1000750 ××

= (84)

Quanto maior a densidade de potência, maior a quantidade de sólidos em

suspensão que ficam dispersos no meio líquido.

rex

ntav

XQVXIL××

= (85)

Yk máxμ= (86)

( )⎟⎠⎞

⎜⎝⎛×

×+−×

=TDH

ILILkSSYX

d

drbv 1

00 (87)

( )5007001100 ,DBOt TDH,E −×−×= (88)

Page 47: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

36

( )3506801100 ,DQOt TDH,E −×−×= (89)

ILk,,f

db ××+=

20180 (90)

Onde EDBOt e EDQOt, são respectivamente as eficiências teóricas de remoção de

DBO e DQO calculadas empiricamente.

• Decantador Secundário: remove os sólidos presentes no lodo do tanque de aeração;

ds

dds A

QTAH 0= (91)

d

dsds Q

VTDH0

= (92)

sds

dds f

TASM

A ×= 0 (93)

π×

= dsds

AD 4 (94)

dsdsds hAV ×= (95)

Onde fs é o fator de segurança definido para o projeto;

TAHds é a taxa de aplicação de hidráulica do decantador secundário;

Dds é o diâmetro do decantador secundário.

• Lagoa de Polimento: tem por objetivo alcançar um certo polimento na qualidade do

efluente, em termos de remoção de matéria orgânica.

lpmáxnlp TDHQV ×= (96)

ulp

nlps h

VA = (97)

lp

nlplp Q

VTDH

0

= (98)

lp

lplp TDH

hTAH = (99)

( )( ) ( )2014125402610 BL,BL,,

BLd×+×+−

= (100)

lplp TDHKa ××+= 41 (101)

Onde d é o número de dispersão da lagoa, calculado segundo YANEZ (1993)

apud SPERLING (2000).

Page 48: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

37

• Tanque de Espuma: recolhe a espuma formada no decantador secundário;

espespesp TDHQV ×= (102)

• Adensador de Lodo por gravidade: desidrata parcialmente o lodo em excesso do

sistema de lodos ativados;

ad

exad A

QTAH = (103)

ex

adad Q

VTDH = (104)

sad

exad f

TASM

A ×= (105)

π×

= adad

AD 4 (106)

adadad hAV ×= (107)

Onde fs é o fator de segurança definido para o projeto;

TAHad é a taxa de aplicação de hidráulica do adensador;

Dad é o diâmetro do adensador.

• Tanque de Efluente Clarificado do Adensador e Centrífuga: recolhe e armazena o

filtrado clarificado do adensador e centrífuga para retorno ao processo.

ececec TDHQV ×= (108)

• Tanque de lodo adensado: recolhe e armazena o lodo biológico adensado com teor

de sólidos com aproximadamente 4%;

lacec TDHQV ×= 0 (109)

Nas TABELAS 16 a 24, a seguir são mostrados os resultados dos

dimensionamentos de todos os equipamentos pertencentes ao tratamento secundário e

tratamento do lodo biológico.

Page 49: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

38

TABELA 16. Dados calculados para os tanques de neutralização.

Tanque 1 – Neutralização Tanque 2 – Neutralização Vn1 49,116 m3 Vn2 49,116 m3 Tn1 3,969 m Tn2 3,969 m Hn1 3,969 m Hn2 3,969 m Dn1 1,323 m Dn2 1,323 m Ln1 0,331 m Ln2 0,331 m Cn1 1,323 m Cn2 1,323 m

Bwn1 0,397 m Bwn2 0,397 m wn1 0,265 m wn2 0,265 m Ttotal 7,94 m Htotal 3,97 m

Volume Total 98,23 m3

TABELA 17. Dados calculados para o dimensionamento do tanque de aeração (reator

biológico).

Tanque de Aeração (Reator Biológico Aeróbio)

TDH 30,25 h Vnta 1981,00 m3 Vta 1981,00 m3 F/M 0,145 kg DBO5/kg SSVTA.d IVL 205,10 mL/g D 2,00 x 10-9 m2/s xp 0,026 m Cs 7,87 mg/L NO 1,99 kg O2/kg DBO DTO 2003,95 kg O2/d Pta 85,47 CV DP 32,36 W/m3 Ppa 42,74 CV IL 25,00 Dias K 1,78 d-1 Xv 3500,69 mg/L EDBOt 87,27 % EDQOt 79,38 % EDBO 90,53 % ∆Xv 277,39 kg/d fb 0,552 kg/kg S0/X0 0,891 -

Page 50: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

39

Na TABELA 18, são mostrado os valores calculados de projeto para o tempo de

detenção hidráulico (TDH), para a taxa de aplicação hidráulica ou taxa de escoamento

superficial, da área, do diâmetro e do volume do decantador secundário.

TABELA 18. Dados calculados para o dimensionamento do decantador secundário.

Decantador Secundário

TAHds 0,365 m3/m2.h TDHds 9,580 h Ads 212,12 m2 Dds 16,43 m Vds 742,40 m3

TABELA 19. Dados calculados para o dimensionamento da lagoa de polimento.

Lagoa de Polimento Vnlp 4756,13 m3 Vulp 4800,0 m3 As 1189,03 m2 TDHlp 3,03 dias Hlp 4,00 m L/B 1,92 m TAHLP 1,32 m/d d 0,48 - Klp 0,46 d-1 a 1,92 -

TABELA 20. Dados calculados para o dimensionamento do tanque de espuma do

decantador secundário.

Tanque de Espuma Vesp 3,016 m3 Tesp 1,566 m Hesp 1,566 m Desp 0,522 m Lesp 0,130 m Cesp 0,522 m Bwesp 0,157 m

wesp 0,104 m

Page 51: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

40

Para o adensador de lodo, as mesmas considerações são válidas do decantador

secundário, sendo o que diferencia os dois equipamentos é que o decantador possui um

raspador mecânico de lodo e o adensador trabalha somente por ação da gravidade.

TABELA 21. Dados calculados para o dimensionamento do adensador de lodo.

Adensador de Lodo TAHad 0,159 m3/m3.h TDHad 22,061 h

Aad 32,63 m2 Dad 6,45 m Vad 114,22 m3

TABELA 22. Dados calculados para o dimensionamento do tanque de efluente

clarificado do adensador e centrífuga.

Tanque de Efluente Clarificado do Adensador e Centrífuga

Vec 8,621 m3 Tec 2,222 m Hec 2,222 m Dec 0,741 m Lec 0,185 m

Cec 0,741 m

Bwec 0,222 m

wec 0,148 m

TABELA 23. Dados calculados para o dimensionamento tanque de lodo adensado.

Tanque de Lodo Adensado

Vla 1,368 m3 Tla 1,203 m Hla 1,203 m Dla 0,401 m Lla 0,100 m

Cla 0,401 m

Bwla 0,120 m

wla 0,080 m

Page 52: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

41

TABELA 24. Dados calculados para o dimensionamento dos tanques de diluição de

produtos químicos.

Tanques de Produtos Químicos

Vac 0,500 m3 Tac 0,860 m Hac 0,860 m Dac 0,287 m Lac 0,072 m Cac 0,287 m Bwac 0,086 m wac 0,057 m

8. OPERAÇÃO DO SISTEMA DE TRATAMENTO

8.1 Organograma da Empresa

Os funcionários para a operação da planta de tratamento deverão ser quatro

operadores de nível técnico (um por turno), mais um supervisor no horário administrativo

de nível superior (engenheiro).

A manutenção do sistema de tratamento será realizada pelas equipes de

manutenção geral da fábrica.

FIGURA 6. Organograma proposto para a operação da planta de tratamento.

GERENTE INDUSTRIAL

SUPERVISOR

OPERADOR DA ETE

Page 53: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

42

8.2 Recomendações de Operação

O laboratório de um sistema de efluentes está como o coração para o ser humano,

pois é quem controla os fluxos e dá condições de vida ao sistema biológico. Se o coração

não pulsa a vida cessa. Se o laboratório não analise e interpreta as amostras, a vida também

cessa. Assim sendo, os dados fornecidos pelo laboratório devem ser utilizados

continuamente nas tomadas de decisões visando o bom funcionamento da Estação de

Tratamento de Efluentes (ETE). Vários parâmetros são utilizados para avaliação do

desempenho da ETE e a cada resultado se associa uma interpretação e uma ação para

manter ou corrigir a vida da biologia no sistema.

O objetivo principal do sistema de tratamento é remover a matéria orgânica do

despejo, oxidando-a e estabilizando-a de tal maneira que minimizará qualquer efeito que

sua descarga poderá causar ao meio ambiente. Para o operador da ETE alcançar este

objetivo é necessário conhecer.

• A qualidade de matéria orgânica (alimento ou DBO);

• A qualidade dos microorganismos (atividade biológica);

• A temperatura ideal para o desenvolvimento da atividade biológica;

• A concentração de nutrientes (nitrogênio e fósforo);

• O tempo de detenção hidráulico e a vazão de efluente.

Portanto os operadores devem manter os itens acima sob controle e numa faixa

ideal, para que o objetivo do processo seja atingido.

O tratamento biológico é projetado para aceitar pequenas variações do despejo

liquido industrial (até 20 % acima dos dados de projeto).

Ajustes no processo devem ser realizados pelo operador sempre que houver

necessidade, para que a operação seja eficiente e econômica. Os seguintes parâmetros

devem ser controlados pelo operador.

TABELA 25. Parâmetros a serem controlados pelo laboratório e operador da ETE.

pH DBO DQO SS Temp. SST OD N P Microscopia

Efluente Bruto X X X X X X X X

Tanque de Aeração X X X X X X X X X X

Decantador Secundário X X X X X X X X

Lodo de Recirculação X

Page 54: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

43

9. AVALIAÇÃO DA VIABILIDADE ECONÔMICA

Além de atender às questões ambientais, uma instalação de tratamento de

efluentes de lodos ativados deve ser eco-eficiente. Para tanto, é necessário que

operacionalmente tanto o balanço hidráulico quanto o de massas sejam favoráveis e que o

investimento feito tenha retorno.

Os custos do tratamento de efluentes variam amplamente com as características

do efluente, processo adotado, clima, critérios de projeto, condições locais e custos locais

unitários de mão de obra, materiais, terreno e energia (SPERLING, p. 398, 2005).

A estimativa de custos deve compreender o levantamento dos custos de

implantação e os custos anuais de operação (distribuídos no tempo) (ARCEIVALA,

1981). Os custos anuais de operação compreendem:

• Juros de empréstimo para execução do projeto;

• Amortização dos empréstimos;

• Depreciação da ETE;

• Seguro da ETE;

• Custos de operação e manutenção da ETE.

Para comprovar a viabilidade econômica deste projeto, optou-se por um

comparativo de dois cenários diferentes, sendo que o primeiro cenário foi calculado a

viabilidade econômica do projeto proposto e o segundo cenário considera uma situação no

qual não exista tratamento especifico para os efluentes gerados na planta industrial, através

do método do valor presente total.

9.1 Cenário 1: Projeto ETE Lodos Ativados

Os custos de implantação estimados do projeto da estação de tratamento de

efluentes estão descritos na TABELA 26.

TABELA 26. Estimativa de custos para implantação do projeto da ETE.

Equipamentos eletromecânicos 700.000,00 R$

Movimentação de terra (terraplanagem) 180.000,00 R$

Construção civil 500.000,00 R$

Total 1.380.000,00 R$

Page 55: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

44

O custo de operação foi estimado através do consumo de energia elétrica total, do

consumo estimado de produtos químicos e dos recursos humanos da planta de ETE

projetada. O consumo de energia elétrica requerida para a operação da planta projetada é

mostrada na TABELA 27.

Somando as potências requeridas de todos os equipamentos elétricos existentes na

planta, e utilizando então, um valor de tarifa de energia elétrica mais impostos, segundo a

Copel de 0,6558 R$/kW.h, têm-se um valor do custo operacional de energia elétrica por

mês na ETE.

TABELA 27. Custos previstos com energia elétrica requerida para os equipamentos

eletromecânicos da ETE.

Energia Elétrica Potência requerida Potência Misturador dos Tqs. de Neutralização 7,500 kW Potência Bomba de Lodo do Decentador Secundário 3,750 kW Potência Bomba Tq. de Espuma 0,375 kW Potência Misturador Tq. de Espuma 3,750 kW Potência Bomba de Lodo do Adensador 0,750 kW Potencia Motor da Centrifuga 11,000 kW Potência Misturador Tq. de Filtrado 5,625 kW Potencia Bomba Tq. de Filtrado 0,750 kW Potência Misturador Tq. de Lodo 5,625 kW Potencia Bomba Tq. de Lodo 3,750 kW Potência Misturador Tq. de Ácido Sulfúrico 1,500 kW Potência Bomba Dosadora Tq. de Ácido Sulfúrico 0,375 kW Potência Misturador Tq. de Soda Caustica 1,500 kW Potência Bomba Dosadora Tq. de Soda Caustica 0,375 kW Potência misturador Tq. de Nutrientes 1,500 kW Potência Bomba Dosadora Tq. de Nutrientes 0,375 kW Potência Misturador Tq. de Antiespumante 1,500 kW Potência Bomba Dosadora Tq. de Antiespumante 0,375 kW Potência Requerida para os Sopradores de Ar 64,106 kW Potência Total Requerida 114,481 kW Consumo de Energia Requerida por Mês 82426,141 kW.h/mês Custo Unitário de Energia Elétrica 0,6558 R$/kW.h Custo Total de Energia Elétrica 54.055,06 R$/mês Custo Total de Energia Elétrica por Ano 648.660,76 R$/ano

Na TABELA 28 são demonstrados os custos totais estimados de recursos

humanos e de produtos químicos para a operação da planta de ETE.

As estimativas dos custos operacionais para este projetos são bastante variáveis,

Page 56: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

45

devido à grande variação prevista para as vazões e características do efluente gerados no

processo fabril. Custos de manutenção e outros custos indiretos não foram aqui

considerados, pois sua estimação é muito incerta e variável.

TABELA 28. Custos estimados de produtos químicos e recursos humanos.

Produtos Químicos kg/mês R$/kg R$/mês

Ácido Sulfúrico 98% 300,00 0,750 225,00 Soda Caustica 98% 100,00 0,068 6,79 Uréia 1494,47 0,712 1064,06 MAP (fosfato de monoamônio) 304,59 7,000 2132,11 Antiespumante 10,00 5,000 50,00 Custo Total de Produtos Químicos (R$/mês): 3.477,97 Custo Total de Produtos Químicos (R$/ano): 41.735,58

Recursos Humanos Salário (R$)

Operador Turno 1 600,00 Operador Turno 2 600,00 Operador Turno 3 600,00 Operador Turno 4 600,00 Engenheiro Supervisor 3000,00 Custo Total por Mês: 5.400,00 R$/mêsCusto Total por Ano: 64.800,00 R$/ano

Portanto os custos totais para a operação da planta, estimados segundo

demonstrado nas TABELAS 27 e 28, ficam em torno de:

• Custo Total por Mês: R$ 62.933,03;

• Custo Total por Ano: R$ 755.196,34.

Considerando um investimento total de R$ 1.380.000,00, o custo total de

operação da planta por ano de R$ 755.196,34 e estimando uma depreciação linear em 10

anos e uma taxa mínima de atratividade de 10 % a.a, pode-se calcular o valor presente total

neste período de projeto, através da equação (110):

( )( )n

n

iiiAP

111

+×−+

×= (110)

Onde: A = é o gasto anual de operação da ETE;

P = é o valor presente de gastos anuais constantes;

i = é a taxa de juros anual;

n = números de anos.

Page 57: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

46

( )( )

$R,..,,

,,.P 58354640411001001100134196755 10

10

=+×−+

×=

Sendo assim, tem-se o valor presente total:

Ptotal = custo de implantação + valor presente dos gastos anuais

Ptotal = 1.380.000,00 + 4.640.354,58 = R$ 6.020.354,58

9.2 Cenário 2: Sem Tratamento Com Multa Diária

A fim de se obter a viabilidade econômica do projeto, considera-se agora um

segundo cenário com as mesmas condições de depreciação linear em 10 anos e uma taxa

mínima de atratividade de 10 % a.a, para a mesma empresa de papel tissue. Sendo este tipo

de empresa geradora de efluentes com alta capacidade poluidora, pode-se exemplificar um

cenário onde a mesma empresa não possua uma planta de tratamento de efluentes na suas

instalações fabris. Compreendendo crime ambiental, o órgão fiscalizador no Paraná, o IAP,

determina a imediata ação de correção e adaptação do processo às leis ambientais vigentes,

com aplicação de multa diária a partir da data de expiração do prazo máximo para a total

efetuação das devidas modificações aprovadas pelo IAP.

A multa pode variar de R$ 50,0 a R$ 50.000.000,0, de acordo com o Art. 75,

Capítulo VI da Lei nº 9.605, de 12 de fevereiro de 1998, Lei de Crimes Ambientais

(IBAMA, 1998).

O valor presente para um cenário sem uma planta de tratamento de efluente é

calculada a partir de uma multa diária no valor de R$ 500,0 por clausula de infração

ambiental cometida, sendo estas infrações definidas através de analises quantitativas e

qualitativas dos impactos ambientais produzidos pela empresa. Considera-se, portanto, um

cenário onde os seguintes itens estão fora dos parâmetros estabelecidos por lei, sujeitos

então a implicação de multa diária.

• OD (Oxigênio Dissolvido);

• DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio);

• DQO (Demanda Química de Oxigênio);

• Sólidos sedimentáveis e totais;

• Turbidez;

• pH;

• Temperatura.

Utilizando a equação (110) pode-se calcular o valor presente para este cenário,

Page 58: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

47

com a aplicação de sete infrações ambientais sujeitos a multa diária de R$ 500,00 sendo,

portanto R$ 3.500,0 de multa diária. Como a análise comparativa é feita anualmente,

multiplica-se este valor por 365 dias, obtendo uma multa de R$ 1.277.500,00 por ano.

Calculando o valor presente com depreciação de 10% para um período de 10 anos, tem-se:

( )( )

$R,..,,

,,..Ptotal 48684849711001001100105002771 10

10

=+×−+

×=

O valor presente total para um cenário sem a instalação de uma planta de

tratamento de efluentes é igual a R$ 7.849.684,48.

9.3 Comparativo dos Cenários Estudados

Comparando os dois cenários, tem-se a viabilidade econômica deste projeto:

• Cenário 1 – Projeto proposto, ETE Lodos Ativados: VP = R$ 6.020.354,58;

• Cenário 2 – Sem ETE, multa diária por infração cometida: VP = R$ 7.849.684,48

Portanto, verifica-se que de acordo com SPERLING (2005) em função do menor

valor presente pode-se viabilizar economicamente o projeto aqui proposto, com custos

descritos no cenário 1.

A presente análise foi efetuada de maneira bem simplificada. Outras

considerações de ordem econômica e financeira podem ser agregadas, de forma a subsidiar

o estudo da viabilidade econômica.

Page 59: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

48

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Residuárias: Princípios Básicos do Tratamento de Esgotos. DESA/UFMG. Belo

Horizonte, 1996.

[2] VON SPERLING, MARCOS. Princípios do Tratamento Biológico de Águas

Residuárias: Introdução à Qualidade das Águas e ao Tratamento de Esgotos.

DESA/UFMG. Vol. 1, 3º Edição. Belo Horizonte, 2005.

[3] GULLICHSEN, JOHAN; PAULAPURO, HANNU. Papermarking Science And

Technology Book 19, Environmental Control. Fapet Oy, Helsinki, Finland 2000.

[4] ARCEIVALA, S. J. Principles of Reactor Design. In: ___. Wastewater Treatment

and Disposal: Engineering and Ecology in Pollution Control. 1.ed. [s.l.]: Marcel

Dekker, 1981. p.561-600.

[5] ______. MANUAL DE OPERAÇÃO, LODOS ATIVADOS. Acqua Engenharia e

Consultoria S/C Ltda. São Paulo, SP

[6] ______. MANUAL DE OPERAÇÃO E INSTALAÇÃO: CALHA PARSHALL,

MEDIDOR DE VAZÃO EM CANAIS ABERTOS. InControl S/A. São Paulo, SP.

Novembro de 2008.

[7] BOFF MACIEL, CRISTIANE. Microbiologia de Lodos Ativados da Empresa

FRAS-LE. Monografia Engenharia Química. Universidade de Caxias do Sul. Caxias

do Sul. 2002.

[8] YÁNEZ, FABIAN. Lagunas de Estabilizacion: Teoria, Diseño, Evaluacion y

Mantenimiento. ETAPA Cuenca.1993. Pg. 421.

[9] LIOI NASCENTES, ALEXANDRE. Avaliação da Eficiência de Sistema de

Tratamento de Esgotos do Tipo Manta de Lodo – Filtro Biológico Aeróbio,

Page 60: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

49

Aplicado Em Escala Piloto. Fiocruz, Fundação Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ.

Junho de 2004.

[10] IMHOFF, K. KLAUS. Manual de Tratamento de Águas Residuárias. Trad. de M.

L. HESS. São Paulo. Ed. Edgard Blucher, 1996.

[11] PILOTTO, JULIANA SEIXAS. Contribuições Para Modelagem Matemática Do

Comportamento Dos Tanques Sépticos Para Remoção De Matéria Orgânica.

Dissertação Mestrado em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. UFPR.

Curitiba, 2004.

[12] BENTO, A. P.; SEZERINO, P. H.; PHILIPPI, L. S.; REGINATTO; V.; LAPOLLI

F. R. Caracterização da Microfauna em Estação de Tratamento de Esgotos do Tipo

Lodos Ativados: Um Instrumento de Avaliação e Controle do Processo. Eng. sanit.

ambiental. 329 Vol.10, Nº 4, 329-338 out/dez 2005.

[13] FONSECA, PATRÍCIA WEIBERT. Avaliação do Desempenho e Caracterização

de Parâmetros em Lagoas Facultativa e de Maturação. Dissertação Mestrado.

COPPE/UFRJ. Agosto, 2005.

[14] ORNELAS, PEDRO. Reuso De Água Em Edifícios Públicos: O Caso Da Escola

Politécnica Da UFBA. Dissertação de Mestrado. UFBA. Salvador 2004.

[15] METCALF & EDDY. Wastewater Engineering – Treatment, Disposal and Reuse.

3. ed. United States: McGraw Hill, 1991.

[16] PIERALISI DO BARSIL LTDA. Disponível na URL:

<http://www.pieralisi.com.br/produtos/decanter/modelos.htm> Acessado em:

06/04/2009.

[17] ______. Resolução CONAMA No 357/2005. Dispõe sobre a classificação dos

corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como

estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras

providências. Diário Oficial da República Federativa do Brasil. Brasília, 2005.

Page 61: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

50

ANEXOS

ANEXO A: Resolução CONAMA Nº 357, De 17 de Março de 2005

ANEXO B: Fluxograma com Balanços

ANEXO C: Fluxograma com Instrumentação

ANEXO D: Planta de Instalação e Layout

ANEXO E: Layout Geral

ANEXO F: Perfil Hidráulico

Page 62: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

51

ANEXO A: Resolução CONAMA Nº 357, De 17 de Março de 2005

CAPÍTULO I

DAS DEFINIÇÕES

Art. 2º Para efeito desta Resolução são adotadas as seguintes definições:

I – águas doces: águas com salinidade igual ou inferior a 0,5 %;

II – águas salobras: águas com salinidade superior a 0,5 ‰ e inferior a 30 %;

III – águas salinas: águas com salinidade igual ou superior a 30 %;

IV – ambiente lêntico: ambiente que se refere à água parada, com movimento lento ou

estagnado;

V - ambiente lótico: ambiente relativo a águas continentais moventes;

VI - aqüicultura: o cultivo ou a criação de organismos cujo ciclo de vida, em condições

naturais, ocorre total ou parcialmente em meio aquático;

VII - carga poluidora: quantidade de determinado poluente transportado ou lançado em um

corpo de água receptor, expressa em unidade de massa por tempo;

VIII - cianobactérias: microorganismos procarióticos autotróficos, também denominados

como cianofíceas (algas azuis) capazes de ocorrer em qualquer manancial superficial

especialmente naqueles com elevados níveis de nutrientes (nitrogênio e fósforo), podendo

produzir toxinas com efeitos adversos a saúde;

IX - classe de qualidade: conjunto de condições e padrões de qualidade de água necessários

ao atendimento dos usos preponderantes, atuais ou futuros;

X - classificação: qualificação das águas doces, salobras e salinas em função dos usos

preponderantes (sistema de classes de qualidade) atuais e futuros;

XI - coliformes termotolerantes: bactérias gram-negativas, em forma de bacilos,

oxidasenegativas, caracterizadas pela atividade da enzima - galactosidase. Podem crescer

em meios contendo agentes tenso-ativos e fermentar a lactose nas temperaturas de 44 –

45ºC, com produção de ácido, gás e aldeído. Além de estarem presentes em fezes humanas

e de animais homeotérmicos, ocorrem em solos, plantas ou outras matrizes ambientais que

não tenham sido contaminados por material fecal;

XII - condição de qualidade: qualidade apresentada por um segmento de corpo d'água, num

determinado momento, em termos dos usos possíveis com segurança adequada, frente às

Classes de Qualidade;

Page 63: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

52

XIII - condições de lançamento: condições e padrões de emissão adotados para o controle

de lançamentos de efluentes no corpo receptor;

XIV - controle de qualidade da água: conjunto de medidas operacionais que visa avaliar a

melhoria e a conservação da qualidade da água estabelecida para o corpo de água;

XV - corpo receptor: corpo hídrico superficial que recebe o lançamento de um efluente;

XVI - desinfecção: remoção ou inativação de organismos potencialmente patogênicos;

XVII - efeito tóxico agudo: efeito deletério aos organismos vivos causado por agentes

físicos ou químicos, usualmente letalidade ou alguma outra manifestação que a antecede,

em um curto período de exposição;

XVIII - efeito tóxico crônico: efeito deletério aos organismos vivos causado por agentes

físicos ou químicos que afetam uma ou várias funções biológicas dos organismos, tais

como a reprodução, o crescimento e o comportamento, em um período de exposição que

pode abranger a totalidade de seu ciclo de vida ou parte dele;

XIX - efetivação do enquadramento: alcance da meta final do enquadramento;

XX - enquadramento: estabelecimento da meta ou objetivo de qualidade da água (classe) a

ser, obrigatoriamente, alcançado ou mantido em um segmento de corpo de água, de acordo

com os usos preponderantes pretendidos, ao longo do tempo;

XXI - ensaios ecotoxicológicos: ensaios realizados para determinar o efeito deletério de

agentes físicos ou químicos a diversos organismos aquáticos;

XXII - ensaios toxicológicos: ensaios realizados para determinar o efeito deletério de

agentes físicos ou químicos a diversos organismos visando avaliar o potencial de risco à

saúde humana;

XXIII - escherichia coli (E.Coli): bactéria pertencente à família Enterobacteriaceae

caracterizada pela atividade da enzima - glicuronidase. Produz indol a partir do aminoácido

triptofano. É a única espécie do grupo dos coliformes termotolerantes cujo habitat

exclusivo é o intestino humano e de animais homeotérmicos, onde ocorre em densidades

elevadas;

XXIV - metas: é o desdobramento do objeto em realizações físicas e atividades de gestão,

de acordo com unidades de medida e cronograma preestabelecidos, de caráter obrigatório;

XXV - monitoramento: medição ou verificação de parâmetros de qualidade e quantidade

de água, que pode ser contínua ou periódica, utilizada para acompanhamento da condição e

controle da qualidade do corpo de água;

XXVI - padrão: valor limite adotado como requisito normativo de um parâmetro de

qualidade de água ou efluente;

Page 64: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

53

XXVII - parâmetro de qualidade da água: substâncias ou outros indicadores

representativos da qualidade da água;

XXVIII - pesca amadora: exploração de recursos pesqueiros com fins de lazer ou desporto;

XXIX - programa para efetivação do enquadramento: conjunto de medidas ou ações

progressivas e obrigatórias, necessárias ao atendimento das metas intermediárias e final de

qualidade de água estabelecidas para o enquadramento do corpo hídrico;

XXX - recreação de contato primário: contato direto e prolongado com a água (tais como

natação, mergulho, esqui-aquático) na qual a possibilidade do banhista ingerir água é

elevada;

XXXI - recreação de contato secundário: refere-se àquela associada a atividades em que o

contato com a água é esporádico ou acidental e a possibilidade de ingerir água é pequena,

como na pesca e na navegação (tais como iatismo);

XXXII - tratamento avançado: técnicas de remoção e/ou inativação de constituintes

refratários aos processos convencionais de tratamento, os quais podem conferir à água

características, tais como: cor, odor, sabor, atividade tóxica ou patogênica;

XXXIII - tratamento convencional: clarificação com utilização de coagulação e floculação,

seguida de desinfecção e correção de pH;

XXXIV - tratamento simplificado: clarificação por meio de filtração e desinfecção e

correção de pH quando necessário;

XXXV - tributário (ou curso de água afluente): corpo de água que flui para um rio maior

ou para um lago ou reservatório;

XXXVI - vazão de referência: vazão do corpo hídrico utilizada como base para o processo

de gestão, tendo em vista o uso múltiplo das águas e a necessária articulação das instâncias

do Sistema Nacional de Meio Ambiente-SISNAMA e do Sistema Nacional de

Gerenciamento de Recursos Hídricos-SINGRH;

XXXVII - virtualmente ausentes: que não é perceptível pela visão, olfato ou paladar; e

XXXVIII - zona de mistura: região do corpo receptor onde ocorre a diluição inicial de um

efluente.

CAPÍTULO II

DA CLASSIFICAÇÃO DOS CORPOS DE ÁGUA

Art.3º As águas doces, salobras e salinas do Território Nacional são classificadas, segundo

a qualidade requerida para os seus usos preponderantes, em treze classes de qualidade.

Page 65: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

54

Parágrafo único. As águas de melhor qualidade podem ser aproveitadas em uso menos

exigente, desde que este não prejudique a qualidade da água, atendidos outros requisitos

pertinentes.

Seção I

Das Águas Doces

Art. 4º As águas doces são classificadas em:

I - classe especial: águas destinadas:

a) ao abastecimento para consumo humano, com desinfecção;

b) à preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas; e,

c) à preservação dos ambientes aquáticos em unidades de conservação de proteção integral.

II - classe 1: águas que podem ser destinadas:

a) ao abastecimento para consumo humano, após tratamento simplificado;

b) à proteção das comunidades aquáticas;

c) à recreação de contato primário, tais como natação, esqui aquático e mergulho,

conforme Resolução CONAMA nº 274, de 2000;

d) à irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se desenvolvam

rentes ao solo e que sejam ingeridas cruas sem remoção de película; e

e) à proteção das comunidades aquáticas em Terras Indígenas.

III - classe 2: águas que podem ser destinadas:

a) ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional;

b) à proteção das comunidades aquáticas;

c) à recreação de contato primário, tais como natação, esqui aquático e mergulho,

conforme Resolução CONAMA nº 274, de 2000;

d) à irrigação de hortaliças, plantas frutíferas e de parques, jardins, campos de esporte e

lazer, com os quais o público possa vir a ter contato direto; e

e) à aqüicultura e à atividade de pesca.

IV - classe 3: águas que podem ser destinadas:

a) ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional ou avançado;

b) à irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras;

c) à pesca amadora;

d) à recreação de contato secundário; e

e) à dessedentação de animais.

V - classe 4: águas que podem ser destinadas:

a) à navegação; e

Page 66: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

55

b) à harmonia paisagística.

Seção II

Das Águas Salinas

Art. 5º As águas salinas são assim classificadas:

I - classe especial: águas destinadas:

a) à preservação dos ambientes aquáticos em unidades de conservação de proteção integral;

b) à preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas.

II - classe 1: águas que podem ser destinadas:

a) à recreação de contato primário, conforme Resolução CONAMA nº 274, de 2000;

b) à proteção das comunidades aquáticas; e

c) à aqüicultura e à atividade de pesca.

III - classe 2: águas que podem ser destinadas:

a) à pesca amadora; e

b) à recreação de contato secundário.

IV - classe 3: águas que podem ser destinadas:

a) à navegação; e

b) à harmonia paisagística.

Seção II

Das Águas Salobras

Art. 6º As águas salobras são assim classificadas:

I - classe especial: águas destinadas:

a) à preservação dos ambientes aquáticos em unidades de conservação de proteção integral;

b) à preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas.

II - classe 1: águas que podem ser destinadas:

a) à recreação de contato primário, conforme Resolução CONAMA nº 274, de 2000;

b) à proteção das comunidades aquáticas;

c) à aqüicultura e à atividade de pesca;

d) ao abastecimento para consumo humano após tratamento convencional ou avançado; e

e) à irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se desenvolvam rentes

ao solo e que sejam ingeridas cruas sem remoção de película, e à irrigação de parques,

jardins, campos de esporte e lazer, com os quais o público possa vir a ter contato direto.

III - classe 2: águas que podem ser destinadas:

a) à pesca amadora; e

b) à recreação de contato secundário.

Page 67: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

56

IV - classe 3: águas que podem ser destinadas:

a) à navegação; e

b) à harmonia paisagística.

CAPÍTULO III

DAS CONDIÇÕES E PADRÕES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS

Seção I

Das Disposições Gerais

Art. 7º Os padrões de qualidade das águas determinados nesta Resolução estabelecem

limites individuais para cada substância em cada classe.

Parágrafo único. Eventuais interações entre substâncias, especificadas ou não nesta

Resolução, não poderão conferir às águas características capazes de causar efeitos letais ou

alteração de comportamento, reprodução ou fisiologia da vida, bem como de restringir os

usos preponderantes previstos, ressalvado o disposto no § 3º do art. 34, desta Resolução.

Art. 8º O conjunto de parâmetros de qualidade de água selecionado para subsidiar a

proposta de enquadramento deverá ser monitorado periodicamente pelo Poder Público.

§ 1º Também deverão ser monitorados os parâmetros para os quais haja suspeita da sua

presença ou não conformidade.

§ 2º Os resultados do monitoramento deverão ser analisados estatisticamente e as

incertezas de medição consideradas.

§ 3º A qualidade dos ambientes aquáticos poderá ser avaliada por indicadores biológicos,

quando apropriado, utilizando-se organismos e/ou comunidades aquáticas.

§ 4º As possíveis interações entre as substâncias e a presença de contaminantes não

listados nesta Resolução, passíveis de causar danos aos seres vivos, deverão ser

investigadas utilizando-se ensaios ecotoxicológicos, toxicológicos, ou outros métodos

cientificamente reconhecidos.

§ 5º Na hipótese dos estudos referidos no parágrafo anterior tornarem-se necessários em

decorrência da atuação de empreendedores identificados, as despesas da investigação

correrão as suas expensas.

§ 6º Para corpos de água salobras continentais, onde a salinidade não se dê por influência

direta marinha, os valores dos grupos químicos de nitrogênio e fósforo serão os

estabelecidos nas classes correspondentes de água doce.

Art. 9º A análise e avaliação dos valores dos parâmetros de qualidade de água de que trata

Page 68: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

57

esta Resolução serão realizadas pelo Poder Público, podendo ser utilizado laboratório

próprio, conveniado ou contratado, que deverá adotar os procedimentos de controle de

qualidade analítica necessários ao atendimento das condições exigíveis.

§ 1º Os laboratórios dos órgãos competentes deverão estruturar-se para atenderem ao

disposto nesta Resolução.

§ 2º Nos casos onde a metodologia analítica disponível for insuficiente para quantificar as

concentrações dessas substâncias nas águas, os sedimentos e/ou biota aquática poderão ser

investigados quanto à presença eventual dessas substâncias.

Art. 10. Os valores máximos estabelecidos para os parâmetros relacionados em cada uma

das classes de enquadramento deverão ser obedecidos nas condições de vazão de

referência.

§ 1º Os limites de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), estabelecidos para as águas

doces de classes 2 e 3, poderão ser elevados, caso o estudo da capacidade de

autodepuração do corpo receptor demonstre que as concentrações mínimas de oxigênio

dissolvido (OD) previstas não serão desobedecidas, nas condições de vazão de referência,

com exceção da zona de mistura.

§ 2º Os valores máximos admissíveis dos parâmetros relativos às formas químicas de

nitrogênio e fósforo, nas condições de vazão de referência, poderão ser alterados em

decorrência de condições naturais, ou quando estudos ambientais específicos, que

considerem também a poluição difusa, comprovem que esses novos limites não acarretarão

prejuízos para os usos previstos no enquadramento do corpo de água.

§ 3º Para águas doces de classes 1 e 2, quando o nitrogênio for fator limitante para

eutrofização, nas condições estabelecidas pelo órgão ambiental competente, o valor de

nitrogênio total (após oxidação) não deverá ultrapassar 1,27 mg/L para ambientes lênticos

e 2,18 mg/L para ambientes lóticos, na vazão de referência.

§ 4º O disposto nos §§ 2º e 3º não se aplica às baías de águas salinas ou salobras, ou outros

corpos de água em que não seja aplicável a vazão de referência, para os quais deverão ser

elaborados estudos específicos sobre a dispersão e assimilação de poluentes no meio

hídrico.

Art. 11. O Poder Público poderá, a qualquer momento, acrescentar outras condições e

padrões de qualidade, para um determinado corpo de água, ou torná-los mais restritivos,

tendo em vista as condições locais, mediante fundamentação técnica.

Art. 12. O Poder Público poderá estabelecer restrições e medidas adicionais, de caráter

excepcional e temporário, quando a vazão do corpo de água estiver abaixo da vazão de

Page 69: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

58

referência.

Art. 13. Nas águas de classe especial deverão ser mantidas as condições naturais do corpo

de água.

Seção II

Das Águas Doces

Art. 14. As águas doces de classe 1 observarão as seguintes condições e padrões:

I - condições de qualidade de água:

a) não verificação de efeito tóxico crônico a organismos, de acordo com os critérios

estabelecidos pelo órgão ambiental competente, ou, na sua ausência, por instituições

nacionais ou internacionais renomadas, comprovado pela realização de ensaio

ecotoxicológico padronizado ou outro método cientificamente reconhecido.

b) materiais flutuantes, inclusive espumas não naturais: virtualmente ausentes;

c) óleos e graxas: virtualmente ausentes;

d) substâncias que comuniquem gosto ou odor: virtualmente ausentes;

e) corantes provenientes de fontes antrópicas: virtualmente ausentes;

f) resíduos sólidos objetáveis: virtualmente ausentes;

g) coliformes termotolerantes: para o uso de recreação de contato primário deverão ser

obedecidos os padrões de qualidade de balneabilidade, previstos na Resolução CONAMA

no 274, de 2000. Para os demais usos, não deverá ser excedido um limite de 200

coliformes termotolerantes por 100 mililitros em 80% ou mais, de pelo menos 6 amostras,

coletadas durante o período de um ano, com freqüência bimestral. A E. Coli poderá ser

determinada em substituição ao parâmetro coliformes termotolerantes de acordo com

limites estabelecidos pelo órgão ambiental competente;

h) DBO 5 dias a 20°C até 3 mg/L O2;

i) OD, em qualquer amostra, não inferior a 6 mg/L O2;

j) turbidez até 40 unidades nefelométrica de turbidez (UNT);

l) cor verdadeira: nível de cor natural do corpo de água em mg Pt/L; e

m) pH: 6,0 a 9,0.

Art 15. Aplicam-se às águas doces de classe 2 as condições e padrões da classe 1 previstos

no artigo anterior, à exceção do seguinte:

I - não será permitida a presença de corantes provenientes de fontes antrópicas que não

sejam removíveis por processo de coagulação, sedimentação e filtração convencionais;

II - coliformes termotolerantes: para uso de recreação de contato primário deverá ser

obedecida a Resolução CONAMA no 274, de 2000. Para os demais usos, não deverá ser

Page 70: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

59

excedido um limite de 1.000 coliformes termotolerantes por 100 mililitros em 80% ou mais

de pelo menos 6 (seis) amostras coletadas durante o período de um ano, com freqüência

bimestral. A E. coli poderá ser determinada em substituição ao parâmetro coliformes

termotolerantes de acordo com limites estabelecidos pelo órgão ambiental competente;

III - cor verdadeira: até 75 mg Pt/L;

IV - turbidez: até 100 UNT;

V - DBO 5 dias a 20°C até 5 mg/L O2;

VI - OD, em qualquer amostra, não inferior a 5 mg/L O2;

VII - clorofila a: até 30 μg/L;

VIII - densidade de cianobactérias: até 50000 cel/mL ou 5 mm3/L; e,

IX - fósforo total:

a) até 0,030 mg/L, em ambientes lênticos; e,

b) até 0,050 mg/L, em ambientes intermediários, com tempo de residência entre 2 e 40

dias, e tributários diretos de ambiente lêntico.

Art. 16. As águas doces de classe 3 observarão as seguintes condições e padrões:

I - condições de qualidade de água:

a) não verificação de efeito tóxico agudo a organismos, de acordo com os critérios

estabelecidos pelo órgão ambiental competente, ou, na sua ausência, por instituições

nacionais ou internacionais renomadas, comprovado pela realização de ensaio

ecotoxicológico padronizado ou outro método cientificamente reconhecido;

b) materiais flutuantes, inclusive espumas não naturais: virtualmente ausentes;

c) óleos e graxas: virtualmente ausentes;

d) substâncias que comuniquem gosto ou odor: virtualmente ausentes;

e) não será permitida a presença de corantes provenientes de fontes antrópicas que não

sejam removíveis por processo de coagulação, sedimentação e filtração convencionais;

f) resíduos sólidos objetáveis: virtualmente ausentes;

g) coliformes termotolerantes: para o uso de recreação de contato secundário não deverá

ser excedido um limite de 2500 coliformes termotolerantes por 100 mililitros em 80% ou

mais de pelo menos 6 amostras, coletadas durante o período de um ano, com freqüência

bimestral. Para dessedentação de animais criados confinados não deverá ser excedido o

limite de 1000 coliformes termotolerantes por 100 mililitros em 80% ou mais de pelo

menos 6 amostras, coletadas durante o período de um ano, com freqüência bimestral. Para

os demais usos, não deverá ser excedido um limite de 4000 coliformes termotolerantes por

100 mililitros em 80% ou mais de pelo menos 6 amostras coletadas durante o período de

Page 71: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

60

um ano, com periodicidade bimestral. A E. Coli poderá ser determinada em substituição ao

parâmetro coliformes termotolerantes de acordo com limites estabelecidos pelo órgão

ambiental competente;

h) cianobactérias para dessedentação de animais: os valores de densidade de cianobactérias

não deverão exceder 50.000 cel/ml, ou 5 mm3/L;

i) DBO 5 dias a 20°C até 10 mg/L O2;

j) OD, em qualquer amostra, não inferior a 4 mg/L O2;

l) turbidez até 100 UNT;

m) cor verdadeira: até 75 mg Pt/L; e,

n) pH: 6,0 a 9,0.

Art. 17. As águas doces de classe 4 observarão as seguintes condições e padrões:

I - materiais flutuantes, inclusive espumas não naturais: virtualmente ausentes;

II - odor e aspecto: não objetáveis;

III - óleos e graxas: toleram-se iridescências;

IV - substâncias facilmente sedimentáveis que contribuam para o assoreamento de canais

de navegação: virtualmente ausentes;

V - fenóis totais (substâncias que reagem com 4 - aminoantipirina) até 1,0 mg/L de

C6H5OH;

VI - OD, superior a 2,0 mg/L O2 em qualquer amostra; e,

VII - pH: 6,0 a 9,0.

Seção III

Das Águas Salinas

Art. 18 ao Art. 20.

Seção IV

Das Águas Salobras

Art. 21 ao Art. 23.

CAPÍTULO IV

DAS CONDIÇÕES E PADRÕES DE LANÇAMENTO DE EFLUENTES

Art. 24. Os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados, direta ou

indiretamente, nos corpos de água, após o devido tratamento e desde que obedeçam às

condições, padrões e exigências dispostos nesta Resolução e em outras normas aplicáveis.

Parágrafo único. O órgão ambiental competente poderá, a qualquer momento:

I - acrescentar outras condições e padrões, ou torná-los mais restritivos, tendo em vista as

condições locais, mediante fundamentação técnica; e

Page 72: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

61

II - exigir a melhor tecnologia disponível para o tratamento dos efluentes, compatível com

as condições do respectivo curso de água superficial, mediante fundamentação técnica.

Art. 25. É vedado o lançamento e a autorização de lançamento de efluentes em desacordo

com as condições e padrões estabelecidos nesta Resolução.

Parágrafo único. O órgão ambiental competente poderá, excepcionalmente, autorizar o

lançamento de efluente acima das condições e padrões estabelecidos no art. 34, desta

Resolução, desde que observados os seguintes requisitos:

I - comprovação de relevante interesse público, devidamente motivado;

II - atendimento ao enquadramento e às metas intermediárias e finais, progressivas e

obrigatórias;

III - realização de Estudo de Impacto Ambiental-EIA, às expensas do empreendedor

responsável pelo lançamento;

IV - estabelecimento de tratamento e exigências para este lançamento; e

V - fixação de prazo máximo para o lançamento excepcional.

Art. 26. Os órgãos ambientais federal, estaduais e municipais, no âmbito de sua

competência, deverão, por meio de norma específica ou no licenciamento da atividade ou

empreendimento, estabelecer a carga poluidora máxima para o lançamento de substâncias

passíveis de estarem presentes ou serem formadas nos processos produtivos, listadas ou

não no art. 34, desta Resolução, de modo a não comprometer as metas progressivas

obrigatórias, intermediárias e final, estabelecidas pelo enquadramento para o corpo de

água.

§ 1º No caso de empreendimento de significativo impacto, o órgão ambiental competente

exigirá, nos processos de licenciamento ou de sua renovação, a apresentação de estudo de

capacidade de suporte de carga do corpo de água receptor.

§ 2º O estudo de capacidade de suporte deve considerar, no mínimo, a diferença entre os

padrões estabelecidos pela classe e as concentrações existentes no trecho desde a montante,

estimando a concentração após a zona de mistura.

§ 3º Sob pena de nulidade da licença expedida, o empreendedor, no processo de

licenciamento, informará ao órgão ambiental as substâncias, entre aquelas previstas nesta

Resolução para padrões de qualidade de água, que poderão estar contidas no seu efluente.

§ 4º O disposto no § 1º aplica-se também às substâncias não contempladas nesta

Resolução, exceto se o empreendedor não tinha condições de saber de sua existência nos

seus efluentes.

Art. 27. É vedado, nos efluentes, o lançamento dos Poluentes Orgânicos Persistentes-POPs

Page 73: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

62

mencionados na Convenção de Estocolmo, ratificada pelo Decreto Legislativo nº 204, de 7

de maio de 2004.

Parágrafo único. Nos processos onde possa ocorrer a formação de dioxinas e furanos

deverá ser utilizada a melhor tecnologia disponível para a sua redução, até a completa

eliminação.

Art. 28. Os efluentes não poderão conferir ao corpo de água características em desacordo

com as metas obrigatórias progressivas, intermediárias e final, do seu enquadramento.

§ 1º As metas obrigatórias serão estabelecidas mediante parâmetros.

§ 2º Para os parâmetros não incluídos nas metas obrigatórias, os padrões de qualidade a

serem obedecidos são os que constam na classe na qual o corpo receptor estiver

enquadrado.

§ 3º Na ausência de metas intermediárias progressivas obrigatórias, devem ser obedecidos

os padrões de qualidade da classe em que o corpo receptor estiver enquadrado.

Art. 29. A disposição de efluentes no solo, mesmo tratados, não poderá causar poluição ou

contaminação das águas.

Art. 30. No controle das condições de lançamento, é vedada, para fins de diluição antes do

seu lançamento, a mistura de efluentes com águas de melhor qualidade, tais como as águas

de abastecimento, do mar e de sistemas abertos de refrigeração sem recirculação.

Art. 31. Na hipótese de fonte de poluição geradora de diferentes efluentes ou lançamentos

individualizados, os limites constantes desta Resolução aplicar-se-ão a cada um deles ou ao

conjunto após a mistura, a critério do órgão ambiental competente.

Art. 32. Nas águas de classe especial é vedado o lançamento de efluentes ou disposição de

resíduos domésticos, agropecuários, de aqüicultura, industriais e de quaisquer outras fontes

poluentes, mesmo que tratados.

§ 1º Nas demais classes de água, o lançamento de efluentes deverá, simultaneamente:

I - atender às condições e padrões de lançamento de efluentes;

II - não ocasionar a ultrapassagem das condições e padrões de qualidade de água,

estabelecidos para as respectivas classes, nas condições da vazão de referência; e

III - atender a outras exigências aplicáveis.

§ 2º No corpo de água em processo de recuperação, o lançamento de efluentes observará as

metas progressivas obrigatórias, intermediárias e final.

Art. 33. Na zona de mistura de efluentes, o órgão ambiental competente poderá autorizar,

levando em conta o tipo de substância, valores em desacordo com os estabelecidos para a

Page 74: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

63

respectiva classe de enquadramento, desde que não comprometam os usos previstos para o

corpo de água.

Parágrafo único. A extensão e as concentrações de substâncias na zona de mistura deverão

ser objeto de estudo, nos termos determinados pelo órgão ambiental competente, às

expensas do empreendedor responsável pelo lançamento.

Art. 34. Os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados, direta ou

indiretamente, nos corpos de água desde que obedeçam as condições e padrões previstos

neste artigo, resguardadas outras exigências cabíveis:

§ 1º O efluente não deverá causar ou possuir potencial para causar efeitos tóxicos aos

organismos aquáticos no corpo receptor, de acordo com os critérios de toxicidade

estabelecidos pelo órgão ambiental competente.

§ 2º Os critérios de toxicidade previstos no § 1º devem se basear em resultados de ensaios

ecotoxicológicos padronizados, utilizando organismos aquáticos, e realizados no efluente.

§ 3º Nos corpos de água em que as condições e padrões de qualidade previstos nesta

Resolução não incluam restrições de toxicidade a organismos aquáticos, não se aplicam os

parágrafos anteriores.

§ 4º Condições de lançamento de efluentes:

I - pH entre 5 a 9;

II - temperatura: inferior a 40ºC, sendo que a variação de temperatura do corpo receptor

não deverá exceder a 3ºC na zona de mistura;

III - materiais sedimentáveis: até 1 mL/L em teste de 1 hora em cone Imhoff. Para o

lançamento em lagos e lagoas, cuja velocidade de circulação seja praticamente nula, os

materiais sedimentáveis deverão estar virtualmente ausentes;

IV - regime de lançamento com vazão máxima de até 1,5 vezes a vazão média do período

de atividade diária do agente poluidor, exceto nos casos permitidos pela autoridade

competente;

V - óleos e graxas:

1 - óleos minerais: até 20 mg/L;

2- óleos vegetais e gorduras animais: até 50 mg/L; e

VI - ausência de materiais flutuantes.

Art. 35. Sem prejuízo do disposto no inciso I, do § 1o do art. 24, desta Resolução, o órgão

ambiental competente poderá, quando a vazão do corpo de água estiver abaixo da vazão de

referência, estabelecer restrições e medidas adicionais, de caráter excepcional e

temporário, aos lançamentos de efluentes que possam, dentre outras conseqüências:

Page 75: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

64

I - acarretar efeitos tóxicos agudos em organismos aquáticos; ou

II - inviabilizar o abastecimento das populações.

Art. 36. Além dos requisitos previstos nesta Resolução e em outras normas aplicáveis, os

efluentes provenientes de serviços de saúde e estabelecimentos nos quais haja despejos

infectados com microorganismos patogênicos, só poderão ser lançados após tratamento

especial.

Art. 37. Para o lançamento de efluentes tratados no leito seco de corpos de água

intermitentes, o órgão ambiental competente definirá, ouvido o órgão gestor de recursos

hídricos, condições especiais.

MARINA SILVA

Presidente do CONAMA

Page 76: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

65

Qeb = 65,48 m3/hXeb = 718,0 g/m3Meb = 47,01 kg/hSeb = 640,0 g/m3pH = 7,60

H2SO4 ou NaOHQneu = 10,00 L/h

Qeb = 65,49 m3/hXeb = 718,00 g/m3Meb = 47,02 kg/hpH = 6,80

Dosagem necessária de N e P:Qnut = 50,00 L/hQN = 2,08 kg/hQP = 0,42 kg/hQtotal = 2,50 kg/hRequisitos de Nutrientes:N = 4,952 kg N/100 kg DBOP = 1,009 kg P/100 kg DBO

Q0rb = 65,49 m3/hX0rb = 718,00 g/m3M0rb = 47,02 kg/hS0rb = 640,0 g/m3CO0rb = 41,91 kg DBO/hpH0rb = 6,80

Qar = 3749,011 m3 Ar/hEO = 1,303 kg O2/kW.hRhoar = 1,157 kg/m3

Qsd = 60,31 m3/hXsd = 25,76 g/m3Msd = 1,55 kg/hSsd = 60,60 g/m3COsd = 3,65 kg DBO/h

Q0lp =66,06 m3/hX0lp = 47,37 g/m3M0lp = 3,13 kg/hS0lp = 60,60 g/m3CO0lp = 4,00 kg DBO/h

Qslp = 66,06 m3/hXslp = 39,64 g/m3Mslp = 2,62 kg/hSslp = 9,65 g/m3COslp = 0,637 kg DBO/hEst = 98,49 %Ext = 94,48 %

Qant = 5,00 L/hXant = 0,10 g/LMant = 0,50 g/h

Qant = 5,00 L/hXant = 0,10 g/LMant = 0,50 g/h

Qec = 5,75 m3/hXec = 274,20 g/m3Mec = 1,58 kg/hSec = 60,59 g/m3

Qesp = 0,60 m3/hXesp = 0,00 g/m3

Q0d = 77,50 m3/hX0d = 515,16 g/m3M0d = 42,42 kg/hS0d = 60,60 g/m3CO0d = 4,70 kg DBO/h

Qu = 17,19 m3/hXu = 2232,38 g/m3Mu = 38,37 kg/hSu = 60,60 g/m3COu = 1,04 kg DBO/h

Qr = 12,01 m3/hXr = 2232,38 g/m3Mr = 26,81 kg/hSr = 60,60 g/m3COr = 0,73 kg DBO/h

Qex = 5,18 m3/hXex = 2232,38 g/m3Mex = 11,56 kg/hSex = 60,60 g/m3COex = 0,31 kg DBO/h

Qla = 0,27 m3/hXla = 40000,00 g/m3Mla = 10,94 kg/h

Qsa = 5,51 m3/hXsa = 111,62 g/m3Msa = 0,61 kg/h

Q0c = 0,27 m3/hX0c = 40000,00 g/m3M0c = 10,94 kg/h

Qsc = 0,24 m3/hXsc = 4000,00 g/m3Msc = 0,96 kg/h

Qld = 0,033 m3/hXld = 300000 g/m3Mld = 9,982 kg/hCS = 239,57 kg SS/d

Água Diluição:Qad = 70,00 L/h

Volume de Areia Removida:Qareia = 2,619 L/h

GRADEAMENTO

DESAREANADOR

CALHA PARSHALL

TANQUES DE NEUTRALIZAÇÃO

TANQUE DE AERAÇÃO (REATOR BIOLÓGICO)

DECANTADOR SECUNDÁRIO

LAGOA DE POLIMENTO

CALHA PARSHALL

TANQUE DE ESPUMA

CENTRÍFUGA DECANTER

ADENSADOR DE LODO

TANQUE DE LODO BIOLÓGICO

TANQUE DE EFLUENTE

CLARIFICADO

LEGENDA:EFLUENTE BRUTO

AFLUENTE TRATADOLODO BIOLÓGICO

LODO DESIDRATADOESPUMA DO DS

PRODUTOS QUÍMICOSRESÍDUO SÓLIDOAR COMPRIMIDO

TQS. DE NaOH TQS. DE H2SO4 TQS. DE MAP E URÉIA TQ. DE ANTIESPUMANTE

CORPO RECEPTOR ‐ RIO

SOPRADORES ROOTS

Dreno e Contenção para Tq. de

Neutralização

NaOH 50%

H2SO4

98%MAP e Uréia

Anties‐pumante

Título: ETE – LODOS ATIVADOS DE AERAÇÃO PROLONGADA

Fluxograma com Balanços

EscalaS/E

formato: unidades medidas: desenho nº: A3 [S/Unidades] 01/05 DATA

27-mai-09APROVADO

Page 77: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

66

Água Diluição

LEGENDA:EFLUENTE BRUTO

AFLUENTE TRATADOLODO BIOLÓGICO

LODO DESIDRATADOESPUMA DO DS

PRODUTOS QUÍMICOSRESÍDUO SÓLIDOAR COMPRIMIDO

PRO

CESS

O IN

DU

STRI

AL

(EFL

UEN

TE B

RUTO

EQ

UA

LIZA

DO

)

Dreno e Contenção para Tq. de

Neutralização

NaOH 50%

H2SO4

98%MAP e Uréia

Anties‐pumante

pHI

FIC

LI LI

LT LT

LT

FICFT

PTIFC

PI

PI

Título: ETE – LODOS ATIVADOS DE AERAÇÃO PROLONGADA

Fluxograma com Instrumentação

EscalaS/E

formato: unidades medidas: desenho nº: A3 [S/Unidades] 02/05 DATA

27-mai-09APROVADO

CORPO RECEPTOR ‐ RIOLIC

LICLIC

Page 78: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

67

Page 79: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

68

Page 80: PROJETO ETE Lodos Ativados Vf

69

Caixa de Areia

Calha Parshall

Tanques de Neutralização

Tanque de Aeração (Reator Biológico)

2 Un.

Decantador Secundário

i = 1:12Lagoa de Polimento

Calha Parshall

RIO

Título: ETE – LODOS ATIVADOS DE AERAÇÃO PROLONGADA

Perfil Hidráulico

Escala1:100

formato: unidades medidas: desenho nº: A3 [metros] 05/05 DATA

27-mai-09APROVADO