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8/12/2019 Apostila Tratamento de Esgoto Sanitrio
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TRATAMENTO DE ESGOTO SANITRIO
Roque Passos Piveli
So Paulo, 2007
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TRATAMENTO DE ESGOTO SANITRIO
Roque Passos Piveli
1 Cara!er"s!ias #os es$o!os, %eessi#a#es #e !ra!a&e%!o e o%e'(o
#as es!a()es
1*1Cara!er"s!ias #os Es$o!os
Os esgotos sanitrios variam no espao, em funo de diversas variveis desde
o clima at hbitos culturais. Por outro lado, variam tambm ao longo do tempo,o que torna complexa sua caracterizao. etcalf ! "dd# $%&&%' classificam os
esgotos em forte, mdio e fraco, conforme as caracter(sticas apresentadas na
)abela %*
)abela %* +aracter(sticas f(sicoqu(micas dos esgotos. etcalf ! "dd# $%&&%'
+aracter(stica -orte dio -raco/O0,12$mg34' 522 112 %%2
6O $mg34' %.222 022 102+arbono Org. )otal $mg34' 1&2 %72 829itrog:nio total ; 9)< $mg34' 80 52 129itrog:nio Org=nico $mg34' >0 %0 289itrog:nio ?moniacal $mg34' 02 10 %1-@sforo )otal $mg34' %0 28 25-@sforo Org=nico $mg34' 20 2> 2%-@sforo Anorg=nico $mg34' %2 20 2>+loreto $mg34' %22 02 >2Bulfato $mg34' 02 >2 12Cleos e Draxas $mg34' %02 %22 02
9o /rasil, mesmo que no se tenha informao segura com base local,
costumase adotar contribuiEes Fper capitaG de 05 e %22 g3habitante.dia para a
/O de cinco dias e para a 6O, respectivamente.
"m termos de vazo, podese afirmar que os esgotos esto suHeitos Is mesmas
variaEes relativas ao consumo de gua, variando de regio para regio,
dependendo principalmente do poder aquisitivo da populao. ?penas a t(tulo de
refer:ncia, podese considerar a contribuio t(pica de %72 43habitante.dia,referente ao consumo Fper capitaG de gua de 122 43habitante.dia e um
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coeficiente de retorno gua3esgoto igual a 2,8. Para a determinao das vazEes
mximas de esgotos, costumase introduzir os coeficientes J%K %,1 $relativo ao
dia de maior produo' e J1 K %,0 $relativo I hora de maior produo de
esgotos'. +onsequentemente, a vazo de esgotos do dia e hora de maior
produo %,8 vezes, ou praticamente o dobro da vazo mdia diria. eve ser
lembrado que as caracter(sticas dos esgotos so afetadas tambm pela
infiltrao de gua subterr=nea na rede coletora e pela poss(vel presena de
contribuiEes espec(ficas, como indLstrias com efluentes l(quidos ligados I rede
pLblica de coleta de esgotos.
Os esgotos sanitrios possuem excesso de nitrog:nio e f@sforo. Asto faz com
que, ao ser submetido a tratamento biol@gico, haver incorporao desses
macronutrientes nas clulas que tomam parte do sistema, mas o excesso deverser ainda grande. "sta uma importante preocupao em termos de tratamento
de esgotos, exigindo tratamento avanado quando se tem lanamento em
situaEes mais restritivas, sobretudo em represas utilizadas para o
abastecimento pLblico de gua potvel, onde o problema da eutrofizao poder
ter consequ:ncias drsticas. 9a )abela 1 so apresentados concentraEes
t(picas das diversas fraEes de s@lidos em esgotos*
)abela 1* +oncentraEes de s@lidos em esgotos. -onte* etcalf ! "dd# $%&&%'
+aracter(stica -orte dio -racoB@lidos )otais $mg34' %.122 M12 >02B@lidos issolvidos $mg34' 802 022 102B@lidos issolvidos -ixos $mg34' 802 022 102B@lidos issolvidos Nolteis $mg34' 010 >22 %50B@lidos em Buspenso )otais $mg34' >02 112 %22B@lidos em Buspenso -ixos $mg34' M0 00 12B@lidos em Buspenso Nolteis $mg34' 1M0 %70 82
B@lidos Bedimentveis $m434' 12 %2 209a )abela > so apresentadas algumas caracter(sticas biol@gicas dos esgotos,
importantes para referenciar as necessidades de desinfeco. "mbora a
legislao seHa restrita aos (ndices de coliformes, aplicaEes dos esgotos como,
por exemplo, na agricultura, podem exigir o controle de outros indicadores.
)abela >* +oncentraEes de organismos em esgotos. etcalf ! "dd# $%&&%'
+aracter(stica Nalor dio
/actrias )otais $3%22 m4' %2&
%2%2
+oliformes )otais $9P3%22 m4' %2M %28
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+oliformes -ecais $9P3%22 m4' %27 %2M
"streptococus -ecais $9P3%22 m4' %20 %27
Balmonella )#phosa $3%22 m4' %2% %25
+istos de Protozorios $3%22 m4' %21 %20
N(rus $3%22 m4' %2> %25
Ovos de elmintos $3%22 m4' %2%
%2>
1*1As'e!os +e$ais
?presentamse, em seguida, alguns padrEes de emisso de esgotos em guas
naturais constantes na legislao do "stado de Bo Paulo, o ecreto 8578 que
regulamenta a lei &&M de %&M7, como na legislao federal, a esoluo
>0M31220 do +O9?? $+onselho 9acional de eio ?mbiente'.
PadrEes de emisso de esgotos ; ecreto 9Q 8578
p* entre 0 e &
)emperatura* inferior a 52o+
B@lidos Bedimentveis* inferior a % m434
/O0,12* inferior a 72 mg34 ou 82R de reduo
PadrEes de emisso de esgotos ; esolu2 >0M do +O9??
p* entre 0 e &
)emperatura* inferior a 52o+
B@lidos Bedimentveis* inferior a % m434
?mSnia total* inferior a 12 mg34
Pode ser observado que o padro de emisso de 12 mg34 para amSnia no
pode ser atendido mediante a grande maioria dos processos de tratamento
biol@gicos, exceto os aer@bios com idade do lodo elevada.
?presentamse a seguir, a t(tulo de ilustrao, alguns padrEes de qualidade
estabelecidos nas legislaEes para uma gua natural classe 1, que pode ser
utilizada para abastecimento pLblico, ap@s tratamento*
PadrEes de qualidade ; Tguas +lasse 1 ; ecreto "stadual 9U 8578
Oxig:nio issolvido* no inferior a 0 mg34
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/O0,12* inferior a 0 mg34
+oliformes )otais* no superior a 0.222 3 %22 m4
+oliformes -ecais* no superior a %.222 3 %22 m4
PadrEes de qualidade ; Tguas oces +lasse % esoluo +O9?? >0M31220
p* entre 7 e &
Oxig:nio issolvido* no inferior a 0 mg34
/O0,12* inferior a 0 mg34
+oliformes )otais* no superior a 0.222 3 %22 m4
+oliformes -ecais* no superior a %.222 3 %22 m4
?mSnia total*
>,M mg934 para p V M,0
1,2 mg934 para M,0 W p V 8,2
%,2 mg934 para 8,2 W p V 8,0
2,0 para p X 8,0
Os limites de amSnia so estabelecidos em funo do p em vista que quanto
mais elevado, maior a parcela de amSnia gasosa, 9 >, que mais t@xica. O
(on amSnio, 95Y, menos t@xico, predomina em faixas mais baixas de p.
-@sforo )otal*
2,21 mgP34 para ambientes l:nticos,
2,210 mgP34 para ambientes intermedirios, com tempo de resid:ncia
entre 1 e 52 dias e tributrios diretos de ambiente l:ntico e
2,% mgP34 para ambiente l@tico e tributrios de ambientes intermedirios.
Zma dificuldade frequente no atendimento I legislao federal, referese ao
padro para f@sforo, bastante restritivo. Pode ser observado tambm quedificilmente se ter uma condio de diluio dos esgotos tratados no corpo
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receptor que dispense a desinfeco final dos esgotos antes do lanamento. [
poss(vel que mesmo empregandose tratamento f(sicoqu(mico I base de
coagulante ap@s o tratamento biol@gico, no se alcance condiEes para o
enquadramento.
1* Co%e'(o #as es!a()es #e !ra!a&e%!o #e es$o!o
O tratamento de esgoto desenvolvido, essencialmente, por processos
biol@gicos, associados I operaEes f(sicas de concentrao e separao de
s@lidos. Processos f(sicoqu(micos, como os a base de coagulao e floculao,
normalmente no so empregados por resultarem em maiores custos
operacionais e menor efici:ncia na remoo de matria org=nica biodegradvel.Porm, em algumas situaEes, notadamente quando se tem condiEes bastante
restritivas para as descargas de f@sforo, o tratamento f(sicoqu(mico pode ser
aplicado isoladamente ou, principalmente, associado aos processos biol@gicos.
O tratamento biol@gico pode ser subdividido em dois grandes grupos, processos
aer@bios e anaer@bios. Observouse uma tend:ncia hist@rica em se comparar
tais modalidades, enfatizandose vantagens e desvantagens de cada grupo, hoHe
consenso o interesse em associlos, obtendose com isso importantes
vantagens tcnicas e econSmicas.
Os processos biol@gicos podem ser classificados tambm em funo do tipo de
reator, que pode ser de crescimento em suspenso na massa l(quida ou de
biomassa aderida. 9os reatores de crescimento em suspenso, no h suporte
inerte para a ader:ncia dos microrganismos, que crescem geralmente floculados
e em suspenso na massa l(quida. 9o caso dos reatores aer@bios, o pr@prio
sistema de aerao acumula essa funo complementar de manter os s@lidos
biol@gicos em suspenso. 9os reatores de biomassa aderida, h introduo de
material de enchimento como areia, pedras ou plstico, dentre outros, que
podem se manter fixos ou m@veis no reator, garantindo a ader:ncia da biomassa
que cresce sob a forma de biofilme aderido ao meio inerte.
Os processos biol@gicos podem ser classificados ainda em funo da reteno
ou no de biomassa, entendendose por biomassa os microrganismosresponsveis pela degradao de matria org=nica dos esgotos. 9os processos
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em que no se pratica reteno de biomassa, o tempo de deteno hidrulica,
que o tempo de passagem do esgoto pelo sistema, equivalente ao tempo
mdio de resid:ncia celular, tambm conhecido por idade do lodo, que
representa o tempo de perman:ncia dos microrganismos no sistema. ?ssim, se
deseHado que os microrganismos permaneam durante determinado per(odo
no reator, os esgotos devero ser retidos pelo mesmo per(odo, o que torna as
dimensEes do sistema relativamente elevadas. [ o caso, por exemplo, das
lagoas aeradas mecanicamente de mistura completa. 9os sistemas com
reteno de biomassa, este mecanismo dever ser produzido de alguma forma.
6uando se empregam reatores de crescimento em suspenso na massa l(quida,
como so os tanques de aerao dos processos de lodos ativados, a reteno
de biomassa feita recirculandose o lodo sedimentado nos decantadoresposicionados I Husante do reator biol@gico. \ nos reatores de biomassa aderida,
seHam de leito fixo ou m@vel, a reteno de biomassa garantida pela pr@pria
ader:ncia dos microrganismos ao meio suporte formando os biofilmes. Os
reatores com reteno de biomassa compEem os chamados sistemas de
tratamento compactos que, por permitirem maior concentrao de
microrganismos ativos, possuem maior capacidade de recebimento de carga de
esgotos quando se compara com mesmo volume de reator onde no se procede
a reteno do lodo.
O processo de lodos ativados convencional composto das seguintes etapas
$-igura %'*
)ratamento preliminar* gradeamento e desarenao
ecantadores primrios
)anques de aerao
ecantadores secundrios
?densadores de lodo
igestores de lodo
Bistema de desidrat
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-igura %* Procsso de lodo ativado convencional
Os decantadores primrios providenciam uma reduo da carga org=nica
afluente ao tratamento biol@gico. O lodo separado nos decantadores
secundrios retorna para o tanque de aerao, mas h a necessidade de
descarte do lodo excedente para o controle do processo biol@gico. ?mbos oslodos, produzidos nos decantadores primrios e secundrios, podem ser
encaminhados para uma digesto biol@gica conHunta.
9a variante do processo de lodos ativados conhecida por aerao prolongada,
no se empregam decantadores primrios e o tratamento biol@gico
dimensionado de forma a produzir um excesso de lodo mais mineralizado, de
forma a se dispensar a necessidade de qualquer tipo de digesto complementar
de lodo. ispensando os decantadores primrios e digestores de lodo, as
principais etapas do sistema de lodos ativados com aerao prolongada so
$-igura 1'*
)ratamento preliminar* gradeamento e desarenao
)anques de aerao
ecantadores secundrios
?densadores de lodo
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Bistema de desidratao de lodo
-igura 1* Processo de lodo ativado com aerao prolongada
"m situaEes onde ocorrem grandes flutuaEes de populao e,
consequentemente, de carga org=nica, a variante com aerao prolongada pode
operar sob o regime de bateladas sequenciais. 9o se empregam tambm os
decantadores secundrios, sendo a funo de separar o lodo do efluente final
tambm atribu(da aos tanques de aerao. "stes, so alimentados na forma de
rod(zio e a operao de sedimentao poder ocorrer em tanques que no
esteHam sendo alimentados por esgotos em per(odos prestabelecidos de forma
sincronizada. ?ssim, um sistema de lodos ativados com aerao prolonga
operando em bateladas, fica reduzido a $-igura >'*
)ratamento preliminar* gradeamento e desarenao
)anques de aerao e decantao
?densadores de lodo
Bistema de desidratao de lodo
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-igura >* Processo de lodo ativado com aerao prolongada em bateladas
9otese que no esto sendo inclu(das as unidades correspondentes Is outras
necessidades de tratamento, como a desinfeco final ou a remoo de
nutrientes por processos f(sicoqu(micos, dentre outras.
Zm sistema de lagoas aeradas mecanicamente pode ser entendido como um
processo de lodos ativados sem recirculao de lodo. ?s principais unidades que
o compEem, so $-igura 5'*
)ratamento preliminar* gradeamento e desarenao
4agoas aeradas mecanicamente
4agoas de decantao
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-igura 5* Bistema de lagoas aeradas mecanicamente.
9o foram inclu(das aqui as necessidades de remoo e tratamento do lodo
separado das lagoas de decantao.
?s lagoas aeradas mecanicamente foram concebidas para resolver problemas
de sobrecargas em sistemas de lagoas de estabilizao. 9estes as unidadescentrais so as lagoas facultativas, desprovidas de aeradores mec=nicos, sendo
a aerao obtida da ventilao superficial e da fotoss(ntese de algas. Bo
chamadas de facultativas por que ocorre sedimentao de particulas no fundo
que entram em decomposio anaer@bia. ?s lagoas facultativas podem ou no
ser precedidas de lagoas anaer@bias, que provocam um al(vio de carga, e
sucedidas de lagoas de maturao, cuHo principal obHetivo aumentar o grau de
desinfeco dos esgotos. O chamado sistema australiano de lagoas de
estabilizao composto de $-igura 0'*
)ratamento preliminar* gradeamento e desarenao
4agoas anaer@bias
4agoas facultativas fotossintticas
4agoas de maturao
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-igura 0* Bistemas de lagoas de estabilizao
Noltando I concepo do processo de lodos ativados convencional, podemos
entender um sistema de tratamento por filtros biol@gicos aer@bios, simplesmente
substituindose as unidades principais do sistema, os tanques de aerao, pelos
filtros biol@gicos. Porm, neste caso, normalmente no h necessidade deretorno de lodo. ?ssim, um sistema de tratamento de esgotos por filtros
biol@gicos aer@bios composto das seguintes unidades principais $-igura 7'*
)ratamento preliminar* gradeamento e desarenao
ecantadores primrios
-iltros biol@gicos aer@bios
ecantadores secundrios
?densadores de lodo
igestores de lodo
Bistema de desidratao de lodo
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-igura 7* Bistemas de filtros biol@gicos aer@bios
Zma das principais tend:ncias atuais do tratamento de esgotos sanitrios reside
na incluso de uma etapa inicial de tratamento anaer@bio. O reator anaer@bio
que mais tem se consolidado em nosso meio o reator conhecido por Z?B/
$upflo] anaerobic sludge blanJet'. "stes sistemas mistos so constitu(dos detratamento preliminar e dos reatores Z?B/, que podem ter os seus efluentes
complementarmente tratados por um dos seguintes processos alternativos*
4odos ativados
4agoas aeradas mecanicamente
4agoas de estabilizao
-iltros biol@gicos aer@bios
)ratamento f(sicoqu(mico
9a -igura M observase o arranHo de um sistema constitu(do de reator Z?B/
seguido de lodo ativado. entre as vantagens dessa associao podem ser
destacados* o reator Z?B/ promove uma reduo de carga de /O bem
superior I do decantador primrio $70R contra >2R'^ o lodo ativado pode
trabalhar na faixa convencional com digesto complementar do excesso de lodono pr@prio reator Z?B/, eliminandose a necessidade de um digestor espec(fico
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de lodo^ o Z?B/ promove o adensamento do lodo, eliminando tambm a
necessidade desta etapa. +omo desvantagens, podem ser relacionados*
necessidade de controle de odores ofensivos emanados do processo anaer@bio
e falta de carbono org=nico para a desnitrificao do esgoto, quando esta
necessria e posicionada $c=maras an@xicas de prdesnitrificao' entre o
reator Z?B/ e o processo de lodo ativado, recebendo o lodo nitrificado
retornado deste Lltimo. 9este caso necessrio desviar parcela da vazo de
esgotos do reator Z?B/, enviandoa diretamente para a a entrada da c=mara de
prdesnitrificao. "ssa parcela pode chegar a 02R da vazo de esgoto,
reduzindo bastante o aproveitamento dos reatores Z?B/.
?s principais vantagens da incluso de um reator anaer@bio antes de um aer@bioconcentramse na operao do sistema, permitindo a reduo substancial no
consumo de energia eltrica e na produo de lodo pelo sistema de tratamento.
-igura M* Bistema com reator Z?B/ seguido de lodo ativado
9a -igura 8, apresentase o fluxograma de um sistema constitu(do de reator
Z?B/ seguido de filtro biol@gico aer@bio. ? avaliao das vantagens e
desvantagens desta concepo bem parecida com a anteriormente feita para o
arranHo com reator Z?B/ seguido de lodo ativado.
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-igura 8* Bistema com reator Z?B/ e filtro biol@gico aer@bio
Os filtros biol@gicos aer@bios podem operar como leitos percoladores, sem
afogamento com os esgotos e sob ventilao natural, ou como aerados de leitos
submersos, afogados e com aerao forada. 9este Lltimo caso, podese
proceder o retorno de lodo do decantador para o tanque de aerao e obterse a
nitrificao do esgoto.
1*- Cus!os #e i&'la%!a(o e #e o'era(o #os sis!e&as
"m um importante estudo desenvolvido pelo POB?/, Programa de Pesquisa
em Baneamento /sico $+hernicharo, 1222', foram identificadas as seguintes
caracter(sticas dos esgotos tratados pelos diversos processos e composio de
custos de implantao e operacionais*
Processo de 4odos ?tivados +onvencional. ? operao sob alta taxa ocorre
com idade do lodo $c' inferior a tr:s dias, sem que seHa esperada a
nitrificao dos esgotos. Os esgotos tratados apresentam /O 0e BB $s@lidos
em suspenso' inferiores a >2 mg34 e concentrao de nitrog:nio amoniacal
$9amon' superior a %0 mg34. O excesso de lodo produzido da ordem de >0
a 52 g BBB 3 ab.dia, sendo estabilizado. O custo de implantao estimado
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entre _ %22,22 e _ %>2,22 por habitante, para populaEes entre 122 e 722
mil habitantes. O consumo de energia para aerao estimado em %1
J]h3hab.ano. ? operao sob taxa convencional ocorre com idade do lodo
$c' entre 5 e M dias, ocorrendo a nitrificao dos esgotos. Os esgotos
tratados apresentam /O0e BB $s@lidos em suspenso' inferiores a 12 mg34
e concentrao de nitrog:nio amoniacal $9amon' inferior I 0 mg34. O
excesso de lodo produzido da ordem de >2 a >0 g BB 3 ab.dia, sendo
estabilizado. O custo de implantao estimado entre _ %12,22 e _
%72,22 por habitante, para populaEes entre 122 e 722 mil habitantes. O
consumo de energia para aerao estimado em 12 J]h3hab.ano.
Processo de -iltros /iol@gicos ?er@bios de ?lta )axa. Os esgotos tratados
apresentam /O0 e BB $s@lidos em suspenso' inferiores a >2 mg34 e
concentrao de nitrog:nio amoniacal $9amon' superiores I %0 mg34. O
excesso de lodo produzido da ordem de >0 a 52 g BB 3 ab.dia, sendo
estabilizado. O custo de implantao estimado entre _ %22,22 e _
%>2,22 por habitante.
Processo de 4odos ?tivados com ?erao Prolongada. ? operao sob altataxa ocorre com idade do lodo $c' na faixa de 12 a >2 dias, com nitrificao
dos esgotos. Os esgotos tratados apresentam /O0 inferior a 12 mg34, BB
$s@lidos em suspenso' inferior a 52 mg34 e concentrao de nitrog:nio
amoniacal $9amon' inferior I 0 mg34. O excesso de lodo produzido da
ordem de 52 a 50 g BB 3 ab.dia, sendo estabilizado aerobiamente, mais
dif(cil de desidratar. O custo de implantao estimado entre _ 72,22 e _
82,22 por habitante, para populaEes entre 02 e %02 mil habitantes. Oconsumo de energia para aerao estimado em >0 J]h3hab.ano.
Processo com eator Z?B/ seguido de 4odos ?tivados. ? operao da
etapa de lodos ativados sob alta taxa ocorre com idade do lodo $ c' inferior a
tr:s dias, sem que seHa esperada a nitrificao dos esgotos. Os esgotos
tratados apresentam /O0inferior a 12 mg34 e BB $s@lidos em suspenso'
inferior a >2 mg34 e concentrao de nitrog:nio amoniacal $9amon' superior
a 12 mg34. O excesso de lodo produzido inferior I 12 g BBB 3 ab.dia,
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sendo estabilizado. O custo de implantao estimado entre _ 02,22 e _
82,22 por habitante, para populaEes entre 02 e 022 mil habitantes. O
consumo de energia para aerao estimado em 7 J]h3hab.ano. ? operao
sob taxa convencional ocorre com idade do lodo $c' entre 5 e M dias,
esperandose a nitrificao dos esgotos. Os esgotos tratados apresentam
/O0inferior I 12 mg34e BB $s@lidos em suspenso' inferior a >2 mg34 e
concentrao de nitrog:nio amoniacal $9amon' inferior I 0 mg34. O excesso
de lodo produzido da ordem de 11 a 1M g BB 3 ab.dia, sendo estabilizado.
O custo de implantao estimado entre _ M2,22 e _ %22,22 por
habitante, para populaEes entre 02 e 022 mil habitantes. O consumo de
energia para aerao estimado em %0 J]h3hab.ano.
Processo com reator Z?B/ seguido de -iltro /iol@gico de ?lta )axa. Os
esgotos tratados apresentam /O0e BB $s@lidos em suspenso' inferiores a
>2 mg34 e concentrao de nitrog:nio amoniacal $9amon' superiores I 12
mg34. O excesso de lodo produzido da ordem de 10 a >2 g BB 3 ab.dia,
sendo estabilizado. O custo de implantao estimado entre _ 02,22 e _
82,22 por habitante, para populaEes entre 12 e 122 mil habitantes.
Processo com reator Z?B/ seguido de -iltro /iol@gico ?erado Bubmerso. Os
esgotos tratados apresentam /O0 inferior a 12 mg34 e BB $s@lidos em
suspenso' inferior a >2 mg34 e concentrao de nitrog:nio amoniacal
$9amon' superior I 12 mg34. O excesso de lodo produzido da ordem de 10
a >2 g BB 3 ab.dia, sendo estabilizado. O custo de implantao estimado
entre _ 82,22 e _ %22,22 por habitante, para populaEes entre 12 e 122
mil habitantes. "nergia para aerao* 7 J]h3hab.ano.
Processo de 4agoas ?eradas ?er@bias seguidas de 4agoas de ecantao.
Os esgotos tratados apresentam /O0inferior a >2 mg34 e BB $s@lidos em
suspenso' inferior a 52 mg34 e concentrao de nitrog:nio amoniacal
$9amon' superior I 10 mg34. O excesso de lodo produzido da ordem de %0
a 10 g BB 3 ab.dia, sendo estabilizado e removido a cada 5 a 0 anos. O
custo de implantao estimado entre _ 02,22 e _ M2,22 por habitante,
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para populaEes entre >2 e 122 mil habitantes. "nergia para aerao* 11
J]h3hab.ano.
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2 Tra!a&e%!o Preli&i%ar #e Es$o!os
2*1Co%si#era()es I%iiais
O tratamento preliminar de esgotos visa, basicamente, a remoo de s@lidos
grosseiros. 9o h praticamente remoo de /O, consiste em uma preparao
dos esgotos para o tratamento posterior, evitando obstruEes e danificaEes em
equipamentos eletromec=nicos.
O tratamento preliminar constitu(do de gradeamento e desarenao. O
gradeamento obHetiva a remoo de s@lidos bastante grosseiros como materiais
plsticos e de papelEes constituintes de embalagens e a desarenao aremoo de s@lidos com caracter(sticas de sedimentao semelhantes I da
areia, que se introduz nos esgotos principalmente devido `a infiltrao de gua
subterr=nea na rede coletora de esgotos.
2*2 Gra#ea&e%!o
Os dispositivos de remoo de s@lidos grosseiros $grades' so constitu(dos de
barras de ferro ou ao paralelas, posicionadas transversalmente no canal de
chegada dos esgotos na estao de tratamento, perpendiculares ou inclinadas,
dependendo do dispositivo de remoo do material retido. ?s grades devem
permitir o escoamento dos esgotos sem produzir grandes perdas de carga.
?s grades podem ser classificadas de acordo com o espaamento entre as
barras, conforme a tabela 5*
)abela 5* +lassificao das grades. -onte* \ordo e Pessoa $%&&0'
!i'o es'a(a&e%!o .&/grade grosseira 5 %2grade mdia 1 5grade fina % 1
[ conveniente quando se tem a necessidade de recalque dos esgotos para aestao de tratamento, que o tratamento preliminar seHa posicionado I montante
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da estao elevat@ria, visando a proteo dos rotores das bombas de corroso
por abraso. 9o entanto prtica mais usual apenas a instalao de uma grade
grosseira I entrada da elevat@ria, posicionandose uma grade mdia ou fina H
no canal de entrada da ")", normalmente de %,0^ %,& ou 1,0 cm de
espaamento entre barras.
imensEes das /arras e AnclinaEes das Drades
?s barras das grades so constru(das pelos fabricantes segundo dimensEes
padronizadas, sendo que a menor dimenso da seco, que posicionada
frontalmente ao escoamento, varia em mdia de 0 a %2 mm e a dimenso maior,
paralela ao escoamento, varia entre >,0 e 7,0 cm, aproximadamente.?s grades com dispositivo de remoo mecanizada de material retido so
implantadas com inclinaEes que variam de M2 a &2 o, enquanto que as de
remoo manual possuem inclinaEes variando geralmente na faixa de 50 a 72 o
$=ngulo formado pela grade e o fundo do canal a Husante. ? 9orma /rasileira 9/
; %1.12&3&2 da ?9/) impEe que para vazEes de dimensionamento superiores a
102 43s as grades devero possuir dispositivo de remoo mecanizada do
material retido.
ispositivos de emoo
9as estaEes de grande porte, as grades devem possuir dispositivo mecanizado
de remoo do material retido, que constitu(do de um rastelo mec=nico tipo
pente cuHos dentes se entrepEem nos espaos entre barras da grade. O rastelo
acionado por um sistema de correntes sendo que a remoo se d no sentido
ascendente e na parte superior o material depositado sobre esteira rolante que
o descarrega em caamba.
9as grades manuais, o operador remove o material retido atravs de ancinho,
quando a seco obstru(da atinge cerca de 02R do total. O material removido
depositado em tambores ou caambas possuindo orif(cios no fundo para o
escoamento da gua.
2
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? quantidade de material retido nas grades chega a atingir na prtica cerca de
2,25 litros por m>de esgoto. 9a tabela 0 relacionase a quantidade de material
retido com o espaamento entre barras das grades*
)abela 0* 6uantidade de material retido nas grades. \ordo e Pessoa $%&&0'
"spaamento $cm' 1,2 1,0 >,2 5,26uantidade $43m>' 2,2>8 2,21> 2,2%1 2,22&
Para a grade de 1,0 cm de abertura, bastante utilizada, a quantidade mdia
encontrada de 2,21 4 3 m> e a mxima de 2,2>7 4 3 m>.
O material retido pode sofrer processo de lavagem, secagem e adio de
subst=ncias qu(micas antes do envio a aterros sanitrios ou incineradores.
imensionamento das Drades
?s grades so proHetadas para que ocorra uma velocidade de passagem entre
2,7 e %,2 m3s, tomandose por refer:ncia a velocidade mxima horria de
esgotos sanitrios. ? obstruo mxima admitida de 02R da rea da grade,devendose adotar como perdas de cargas m(nimas os valores de 2,%0 m para
grades de limpeza manual e 2,%2 m para grades de limpeza mecanizada.
Para o clculo da perda de carga nas grades, podese utilizar a f@rmula de
etcalf ! "dd#*
K %,5> . $v1 vo1' 31g , onde v a velocidade de passagem pela grade e vo
a velocidade de aproximao.? relao entre a rea da seco transversal do canal e a rea Ltil da grade
dada por*
B K ?u . $a Y t' 3a , onde*
B K rea da seco transversal do canal, at o n(vel de gua.
?u K rea Ltil da grade.
a K espaamento entre as barras.
3
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t K espessura das barras.
? relao a 3 $a Y t' chamada de efici:ncia $"' da grade e representa a frao
de espaos vazios em relao I rea total.
-ixandose a velocidade de passagem, podese determinar a rea Ltil da grade
atravs da equao da continuidade, ?uK 6mx3 v. Obtendose a rea Ltil, pode
se calcular a rea da seco transversal do canal $B'. "scolhendose a
espessura e o espaamento entre barras determinase a efici:ncia " e B K ? u3".
Obtendose a rea da seco transversal, a largura do canal da grade pode ser
determinada atravs do conhecimento da l=mina l(quida decorrente doposicionamento da calha Parshall a Husante., conforme ser mostrado.
?lm das grades anteriormente descritas, as grades de barras curvas, as
peneiras estticas e as peneiras rotativas podem tambm serem usadas para a
remoo de s@lidos grosseiros dos esgotos sanitrios. ?s peneiras estticas so
bastante utilizadas no prcondicionamento de esgotos antes do lanamento em
emissrios submarinos e tambm no tratamento de efluentes de matadouros e
frigor(ficos, dentre outras aplicaEes. ?s peneiras rotativas tambm so bastante
utilizadas no tratamento de efluentes l(quidos industriais. 6uando se empregam
o tratamento por reatores anaer@bios do tipo Z?B/, as peneiras so prefer(veis,
reduzindo substancialmente o acLmulo de escuma na superf(cie destes reatores.
Para a observao de detalhes a respeito do proHeto e construo dos sistemas
de gradeamento, recomendase consultar a 9/ 07& e a 9/ ; %1.12&3&2 da
?/9).
9a -igura & mostrase uma fotografia de um sistema de tratamento preliminar
com a grade em primeiro plano e dois canais desarenadores com velocidade
controlada por calha Parshall I Husante $que no aparece na foto'.
4
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-igura &* Drade de limpeza manual e caixa de areia de velocidade constante
9a -igura %2 mostrase uma fotografia de grade mecanizada instalada na ")"
Piarro $B?9?B? ; +ampinas3BP'
-igura %2* Drade mecanizada
2* Desare%a(o .aias #e re!e%(o #e areia/
5
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+aracter(sticas do aterial emovido
? areia que infiltra no sistema de esgotos sanitrios e que danifica
equipamentos eletromec=nicos constitu(da de part(culas com di=metro de 2,1
a 2,5 mm e massa espec(fica K 1,05 ton3m>. "stas part(culas sedimentamse
individualmente nas caixas com velocidade mdia de 1 cm3s.
ispositivos de emoo de ?reia
e acordo com a 9/ %1.12&3&2, as caixas de areia de sistemas com remoo
manual, devemse ser proHetados dois canais desarenadores paralelos,
utilizandose um deles enquanto que o outro sofre remoo de areia. 9a
remoo mecanizada utilizamse bandeHas de ao removidas por talha e
carretilha, raspadores, sistemas de air lift, parafusos sem fim, bombas, etc. ?
areia retida deve ser encaminhada para aterro ou ser lavada para outras
finalidades. Para redes de esgotos novas e no imersas no lenol fretico a
quantidade de areia retida estimada em >2 litros por %222 m>de esgotos. Para
situaEes desfavorveis recomendase adotar 5243%222m>
.
+aracter(sticas Operacionais
?s caixas de areia so proHetadas para uma velocidade mdia dos esgotos de
2,>2 m3s. "sta velocidade mantida aproximadamente constante apesar das
variaEes de vazo, atravs da instalao de uma calha Parshall a Husante.
Nelocidades baixas, notadamente as inferiores a 2,%0 m3s provocam dep@sito de
matria org=nica na caixa, indicado pelo aumento da relao BBN3BB) do
material retido e que provoca exalao de maus odores devido I decomposio.
Nelocidades superiores a 2,52 m3s provocam arraste de areia e reduo da
quantidade retida.
9a -igura %% mostrase a operao de dois canais desarenadores pela manobra
de comportas.
6
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-igura %%* +aixa de areia da ")" de Bo 4oureno da Berra3BP $B?/"BP'
imensionamento
O comprimento $4' da caixa de areia determinado considerandose a
velocidade dos esgotos de 2,>2 m3s e a velocidade de sedimentao da areia de
1 cm3s.
Para que a part(cula que passe sobre a caixa na linha de corrente mais alta
atinHa a c=mara de estocagem de areia, preciso que percorra na vertical
enquanto percorre 4 na horizontal*
7
v2, t2
v1t1
L
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Para v%K 2,> m3s e v1K 2,21 m3s, temse 4 K %0.
+ostumase introduzir um coeficiente de segurana de %,0 devido ao efeito de
turbul:ncia e considerarse 4 K 11,0. ou 4 K 10 x .
? 9/ ; %1.12&3&2 recomenda que a taxa de escoamento superficial com base na
vazo mxima resulte na faixa de $M22 a %>22' m >3m1.d.
+ontrole da velocidade atravs de calha Parshall
Para se manter a mesma velocidade na caixa de areia tipo canal com velocidade
constante controlada por calha Parshall, para 6m(n e 6mx, temse*
-@rmula da calha Parshall*
6 K 3s'
K altura de gua $m'
Nalores de < e 9
8
2
2
1
1t
Hvx
t
Lv ==
LvHvvH
vLtt .. 21
21
1 ===
ZH
ZH
Q
Q
mx
mn
mx
mn
=
.
.'
.
HYHJ HM
Z
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4argura
9ominal
9 < +apacidade $43s'
(n. x..> %,05M 2,%M7 2,80 0>,8
7 %,082 2,>8% %,01 %%2,5& %,0>2 2,0>0 1,00 10%,&% %,011 2,7&2 >,%% 500,7
% %31 %,0>8 %,205 5,10 7&7,11 %,002 %,517 %%,8& &>7,M
"xemplo do imensionamento
ados*
?no Populao
?tendida $hab'
6m(n$43s' 6md$43s' 6mx$43s'
122M 50.222 5%,7M 8>,>> %02,2212%M 05.122 02,%& %22,>8 %82,22121M 78.>02 7>,1& %17,08 11M,8>
a' "scolha da +alha Parshall*
Para atender vazEes de 5%,7M 43s a 11M,8> 43s a +. Parshall recomendada ade 49K &.
-@rmula da +alha Parshall com 49K &*
6 K 2,0>0.%,0>
Para 6m(nK 5%,7M 43s m(nK 2,%8&m
Para 6mxK 11M,8> 43s mxK 2,0M1 m
b' +lculo do rebaixo I entrada da +alha Parshall*
9
mZZ
Z
ZHmx
ZHmn
Qmx
Qmn
1033,0572,0
189,0
83,227
67,41
.
.
.
.
=
=
=
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c' +lculo da grade
c.%. "fici:ncia $"'
c.1. Trea Ltil $?u'
?dotandose a velocidade de passagem v K 2,8m3s, temse*
c.>. Trea da Beco do +anal $B'
c.5. 4argura do canal da grade $b'
c.0. NerificaEes para vazEes intermedirias*
6
$l3s'
$m'
$'
$m'
BKb$'
$m1'
?uKB."
$m1'
NK6mx
?u
$m3s'
N2K6mx
B
$m3s'
11M,8> 2,0M1 2,57& 2,>82 2,180 2,822 2,722%82,7M 2,5&1 2,>8& 2,>%0 2,1>7 2,M77 2,0M5
10
==
mmaoespaamentmmtespessura
ferrodebarras
adotadosdados15)(.
5)(.
.
75,0515
15=
+=
+=
ta
aE
2
3
285,0/8,0
/22783,0m
sm
sm
v
QAu mx ===
238,075,0
285,0m
E
AuS ===
mZH
Sbmx
81,01033,0572,0
38,0 =
=
=
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%02,22 2,5>7 2,>>> 2,1M2 2,12> 2,M>& 2,0007>,1& 2,158 2,%50 2,%%M 2,288 2,M%& 2,05%02,%& 2,1%> 2,%%2 2,28& 2,27M 2,M5& 2,0755%,7M 2,%8& 2,287 2,2M2 2,20> 2,M87 2,0&0
Observase que para vazEes intermedirias as velocidades no se alteram
significativamente.
c.7. Perda de +arga na Drade
d' +lculo da caixa de areia
d.%' +lculo da rea da seco transversal $?'
?dotandose a velocidade sobre a caixa, v K 2,> m3s, temse*
d.1.' +lculo da largura $/'*
d.>' Nerificao*
11
g
vvH
2
43,1
2
0
2
=
mx
H 02,081,92
)6,0()8,0(43,1:limpa!a"#
22
=
=
mx
xHobstrudaGrade 16,0
81,92
)6,0()8,02(.43,1:$50
22
=
=
27594,03,0
22783,0m
v
QA mx ===
mBZH
AB
mx
62,11033,0572,0
7594,0=
=
=
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d.5' +lculo do comprimento $4'
d.0' )axa de escoamento superficial resultante*
d.7' +lculo do rebaixo da caixa de areia
Para a taxa de >243%222m>e para vazo mdia de final de plano, 6 K %17,08 4s,
temse o seguinte volume dirio de areia retida na caixa*
N K 2,2> 43m
>
x %17,08 l3s x 87,5 K >18 4
Portanto, para um rebaixo de 12cm temse um intervalo de limpeza da caixa de
aproximadamente %2 dias.
9a -igura %1 mostrase uma situao t(pica de implantao do tratamentopreliminar elevado, permitindo a continuidade do caminhamento do esgoto por
gravidade para a continuidade do tratamento e facilitando a remoo da areia
retida na caixa.
12
smv
mxA
mZH
mHslQPara
mn
mnmn
/3,01388,0
04167,0
1388,062,10857,0
0857,01033,0189,0
189,0/67,41
2
==
==
==
==
( ) mLxZHxL mx 55,101033,0572,05,22)(5,22 ===
diamm
x
x
A
Q
S
./1152
62,155,10
4,8683,227 23==
mx
!aixanaa!umuladaareiadediriaaltura 02,062,155,10
328,0==
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-igura %1* +aixa de areia com fundo troncopiramidal $+ampo Drade3B'
Outros tipos de caixas de areia
9as ")"s de maior porte, notadamente acima de 102 43s, recomendvel o uso
de caixas de areia de seo quadrada em planta com removedor mecanizado da
areia retida, transportador e lavador. )ambm neste caso, a taxa de escoamento
superficial dever ser mantida na faixa entre 722 e %.>22 m >3m1.dia, com base
na vazo mxima horria de esgoto, devendose definir corretamente o nLmero
de caixas para que esta condio seHa atendida em todo o per(odo de
funcionamento da ")".
9as ")"s de porte ainda maior so utilizadas as caixas de areia aeradas, emque os bocais de aerao so posicionados de forma a induzir um movimento
helicoidal no escoamento ao longo da caixa, de forma a acelerar a deposio
das part(culas por fora centr(fuga. +om este dispositivo, o comprimento
necessrio da caixa de areia tornase menor.
9a -igura %> mostrase uma caixa de areia de seo quadrada em planta, com
dispositivo de remoo mecanizada da areia retida.
13
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-igura %>* caixa de areia de seo quadrada e remoo mecanizada, vazia.
9a -igura %5, mostrase a caixa de areia mecanizada em operao.
-igura %5* +aixa de areia mecanizada em operao
Dea%!a#ores #e es$o!o
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*1Co%si#era()es i%iiais
9o tratamento de esgoto, o que ocorre como concentrao de fase s@lida,
removida na forma de lodo. emoverse s@lidos grosseiros no sistema de
gradeamento e s@lidos facilmente sedimentveis nas caixas de areia. 9os
decantadores primrios, sob as condiEes de escoamento normalmente
adotadas em seus proHetos, ocorre remoo de 52 a 72R de s@lidos em
suspenso dos esgotos sanitrios, correspondendo a cerca de >2 a 52R da
/O. ?t mesmo no tratamento biol@gico onde se conta com a mineralizao
dos compostos org=nicos, o efeito preponderante a floculao da matria em
estado coloidal tornando poss(vel sua remoo por sedimentao nos
decantadores secundrios. [ t(pico para o processo de lodos ativados tratandoesgotos sanitrios em coeficiente de produo celular da ordem de 2,7. Asto
indica que de cada %22 Jg de /O removida no processo biol@gico acarretar
uma produo de 72 Jg de BBN, ou seHa, apenas 52R da matria org=nica dos
esgotos foi de fato mineralizada e a maior parte apenas convertida em flocos.
esta forma, Hustificase plenamente o emprego de unidades de separao de
s@lidos, geralmente a base de sedimentao. 6uando no so usados
decantadores formais de concreto armado, so utilizadas lagoas de decantao
ou a sedimentao ocorre no pr@prio reator biol@gico. ais recentemente temse
estudado o emprego da flotao com ar dissolvido em algumas aplicaEes,
especialmente associada ao tratamento f(sicoqu(mico.
9o campo do tratamento de esgotos sanitrios, a aplicao mais consolidada da
flotao com ar dissolvido est no adensamento de excesso de lodos ativados,
onde o lodo bem floculado bastante prop(cio para o aprisionamento de bolhas
de ar e so produzidos graus mais elevados de adensamento do lodo do que por
gravidade, mesmo sob taxas de aplicao bem mais elevadas.
*2 Se#i&e%!a(o %o !ra!a&e%!o #e es$o!o
O processo de sedimentao governado principalmente pela concentrao das
part(culas em suspenso. 6uanto mais concentrado for o meio, maior a
resist:ncia I sedimentao. "m suspensEes bastante dilu(das prevalece asedimentao do tipo A $individual ou discreta'. 9este caso as part(culas
15
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sedimentamse individualmente sem ocorrer interrelaEes, segundo uma
velocidade constante ao longo da profundidade do tanque. [ o tipo de
sedimentao predominante nas caixas de areia. 9este caso, a velocidade de
sedimentao pode ser calculada atravs do equil(brio de foras atuantes sobre
a part(cula na direo vertical $fora gravitacional, para baixo, e empuxo mais
fora de atrito, para cima', do qual resulta a lei de BtoJes.
?umentandose a concentrao de s@lidos em suspenso, passa a prevalecer a
sedimentao do tipo AA, tambm chamada de sedimentao floculante. 9este
caso, a maior concentrao de part(culas permite a formao de emaranhados
ou flocos de maior velocidade de sedimentao ao longo de suas traHet@rias,
fazendo com que a velocidade de sedimentao aumente com a profundidade. [o que tipicamente ocorre nos decantadores das ")?s, tambm nos
decantadores primrios de esgotos onde a relativa e elevada concentrao de
s@lidos em suspenso permite tais interaEes. ? partir deste caso, no mais
vlida a lei de BtoJes, devendose proceder ensaios em colunas de
sedimentao para a obteno de par=metros para o proHeto das unidades.
?umentandose ainda mais a concentrao da suspenso, passa a prevalecer a
sedimentao do tipo AAA $tambm chamada de sedimentao por zona,
retardada ou impedida'. 9este caso, a concentrao de s@lidos muito elevada
e passa a ocorrer dificuldade de sa(da de gua em contracorrente para
possibilitar a sedimentao dos s@lidos. ?ssim, a velocidade de sedimentao
diminui ao longo da profundidade do decantador, sendo bastante baixa no fundo
onde a concentrao de s@lidos muito elevada. "ste tipo de sedimentao
predomina em decantadores secundrios de processo de lodos ativados, que
alimentado pelo lodo concentrado do tanque de aerao. 9este caso n(tida a
ocorr:ncia de interface lodo3l(quido sobrenadante. 6uando o lodo colocado em
proveta, o deslocamento desta interface pode ser cronometrado ao longo do
tempo e atravs de interpretao grfica podese calcular a velocidade de
sedimentao por zona $NB' importante para a interpretao da condio
operacional de um processo de lodos ativados. O resultado final, ap@s >2
minutos de sedimentao, utilizado para o clculo do AN4.
? sedimentao do tipo AN, tambm chamada de sedimentao por compresso,ocorre no fundo dos decantadores secundrios e nos adensadores de lodo.
16
8/12/2019 Apostila Tratamento de Esgoto Sanitrio
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9este caso, a suspenso to concentrada que a sedimentao dse pelo
peso de uma part(cula sobre a outra, provocando a liberao de gua intersticial.
*2Ti'os #e #ea%!a#ores
"xistem, basicamente, dois tipos de decantadores de esgotos* os de seco
retangular em planta e de escoamento longitudinal, e os de seco circular, que
mais comumente so alimentados pelo centro e a coleta do esgoto decantado
feita nas bordas dos decantadores, ao longo da linha da circunfer:ncia. "xistem
tambm os decantadores circulares de alimentao perifrica.
?lguns autores preconizam que como decantadores primrios devem serutilizados preferivelmente os de seco retangular, melhores para a assimilao
das variaEes de vazo de esgotos e, como decantadores secundrios podem
ser utilizados os de seco circular, pois nesta situao a variao de vazo de
alimentao menor e os decantadores circulares so de implantao mais
barata. Por isso, podese tambm empregar decantadores circulares como
primrios, atribuindolhe menor efici:ncia na remoo de /O. ever ser feita
anlise econSmica para subsidiar a escolha do tipo de decantador a ser
empregado em uma ")". Os removedores mecanizados de lodo e a estrutura
em concreto armado so os principais componentes de custo. Os raspadores
mecanizados so equipamentos de custo elevado, tanto os rotativos dos
decantadores circulares como especialmente os que so movidos por pontes
rolantes que tansladam ao longo do comprimento do decantador. Os
decantadores de seco circular so tambm favorecidos com relao aos
custos da estrutura em concreto armado.
Os decantadores retangulares possuem o fundo ligeiramente inclinado para que
o lodo raspado seHa direcionado ao poo de lodo, posicionado no in(cio do
decantador, de onde removido atravs de bombeamento ou presso
hidrosttica. 9o trecho final do decantador esto posicionadas, I superf(cie, as
canaletas de coleta do esgoto decantado cuHas funEes so as de reduzir a
velocidade dos esgotos na regio de sa(da evitandose a ressuspenso de lodo.
9estes decantadores pode ser observada tambm uma tubulao transversal decoleta de escuma superficial identificada por BJimmer. ?s comportas de
17
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distribuio dos esgotos no canal de entrada do decantador, t:m a funo de
evitar escoamentos preferenciais.
Para o tratamento de alguns efluentes industriais so necessrios removedores
de lodo atravs de aspirao. "ste processo mais sofisticado se Hustifica quando
os s@lidos sedimentados so to leves que podem ser ressuspensos pela ao
dos raspadores.
9as estaEes de pequeno porte podese optar pelo emprego de decantadores
sem raspador mec=nico de lodo, derivados dos chamados decantadores
ortmund.
O decantador ortmund de seco circular em planta mas com o fundo em
tronco de cone invertido com paredes bem inclinadas, permitindo que todo o
lodo convirHa para um Lnico poo de lodo de onde o lodo sedimentado pode
ser removido por presso hidrosttica.
Bo posicionados anteparos na regio de entrada dos esgotos para direcionar o
fluxo de s@lidos para baixo e na regio de sa(da para a reteno de escuma.
Zma tubulao com derivao horizontal posicionada para a remoo do lodo
sedimentado por presso hidrosttica.
Podem tambm ser utilizados os decantadores desprovidos de remoo
mecanizada de lodo de seco quadrada em planta, de fundo com o formato de
tronco de pir=mide invertida. estes, derivaram os de seo retangular em
planta com fundos mLltiplos troncopiramidais.
"stes decantadores so baratos para serem implantados por no possuirem os
removedores mecanizados de lodo, o que tambm dispensa a manuteno de
equipamento eletromec=nica. +onsomem mais concreto armado para a
construo dos fundos mLltiplos e so mais profundos, o que aumenta os
problemas de escavao. "ste fato tem restringido o emprego deste tipo de
decantador em apenas pequenos sistemas, inclusive com dimensEes limitadas
pela 9/%1.12&3&2.
18
8/12/2019 Apostila Tratamento de Esgoto Sanitrio
37/150
9a -igura %0 mostrase a fotografia de um decantador primrio de seo
retangular. Observase o dispositivo de remoo e o poo de lodo
-igura %0* ecantador primrio da ")" /arueri3BP $B?/"BP'
9a -igura %7 mostrase um decantador primrio em operao
-igura %7* ecantador primrio em operao
*- Di&e%sio%a&e%!o #e #ea%!a#ores 'ri&rios #e es$o!o
19
8/12/2019 Apostila Tratamento de Esgoto Sanitrio
38/150
e acordo com a 9/%1.12&3&2, os decantadores primrios devem ser
dimensionados com base na vazo mxima horria de esgotos sanitrios e para
vazEes de dimensionamento superiores a 102 43s devese empregar mais de um
decantador.
Para a determinao da rea de decantao devese utilizar como par=metro a
taxa de escoamento superficial. 9a literatura internacional so recomendadas
taxas na faixa de >2 a 72 m>3m1.dia
? 9/0M2 impEe tr:s condiEes para a adoo da taxa de escoamento
superficial para decantadores primrios de esgotos*
a' at 72 m>3m1.dia, s@ tratamento primrio
b' at 82 m>3m1.dia, seguido de filtros biol@gicos
c' at %12 m>3m1.dia, seguido de lodos ativados
+ostumase adotar taxa da ordem de 72m>3m1.dia para decantadores primrios
de sistemas de filtros biol@gicos e de at &2m>3m1.dia em sistemas de lodos
ativados.
O tempo de deteno hidrulico situase entre %,0 e >,2 horas, de acordo com a
literatura internacional sobre decantadores primrios.
? 9/0M2 recomenda tempo de deteno superior a %,2 hora, com base na
vazo mxima de esgotos e inferior a 7,2 horas, com base na vazo mdia.
eterminase a rea de decantao atravs da taxa de escoamento superficial e
o volume do decantador atravs do tempo de deteno. Obtendose rea e
volume, podese obter a profundidade Ltil dos decantadores.
Para decantadores retangulares a relao comprimento largura deve ser
superior a 1*%, sendo t(picos valores na faixa de >*% a 5*%, ou mais.
?s profundidades dos decantadores variam de 1,2 a 5,0 m, sendo mais comuns
na faixa de >,2 a 5,2 m. ? 9/ ; %1.12&3&2 impEe que os decantadores devempossuir profundidade superior a 1,2 m.
20
8/12/2019 Apostila Tratamento de Esgoto Sanitrio
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Zm par=metro importante a ser observado no dimensionamento de
decantadores a taxa de escoamento nos vertedores de sa(da. ? 9/0M2
recomenda valores inferiores a M12m>3m1.dia, mas na prtica so usados valores
bem inferiores, principalmente quando so usados decantadores de seo
circular.
9o caso de decantadores retangulares, devese manter o comprimento de
canaletas vertedoras compat(vel com a taxa de escoamento, sem que as
mesmas avancem alm de %35 do comprimento do decantador.
* Ee&'lo #e #i&e%sio%a&e%!o 3 #ea%!a#or 'ri&rio
a' ados para o imensionamento
?no Populao $hab.' 6md$43s' 6mx$43s'122M 50.222 8>,>> %02,2212%M 05.122 %22,>M %82,7M121M 78.>02 %17,0M 11M,8>
b' )axa de escoamento superficial adotada inicialmente*
c' Trea superficial necessria de decantadores primrios $1212'*
Bero utilizados 25 decantadores primrios de seco circular em planta.
21
diamm" mxA ./60 23
, =
2
23
3
328./60
/)4,8683,227(m
dmm
dmxA
A
Q" S
S
mxAmx
===
mxA
##
AmA#E$
2,108244
482
4
328 2
2=
=
=
===
8/12/2019 Apostila Tratamento de Esgoto Sanitrio
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Os decantadores devero portar removedores mecanizados de lodo.
d' Profundidade Ltil dos decantadores*
Nolume Ltil m(nimo necessrio*
Amplantao* > dec 122M $p3 atender at 12%M'
% dec 12%M $p3 atender at 121M'
e' )axa de escoamento nos vertedores de sa(da*
f' Nerificao para tr:s decantadores em 12%M*
g' ?lternativa* 1 decantadores
22
mHu
mxx%
tdQ%Q%tdtdmxQ
5,2328
2,820
2,8200.16,383,227
./0.1,
3
=
=
===
orasx
td
orasx
td
mx%mHuPara
m&d
mx
Q
Q
16,26,357,126
984
2,16,383,227
984
9843280,30,3 3
==
==
===
dmmx
xLQ
mx ./1542,10
4/)4,8683,227(/
3==
dmmx
x" mxA ./5,63
823
4,8667,180 23, ==
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h' ?lternativa* ecantadores retangulares com fundos troncopiramidais semremovedor mecanizado de lodo
evero ser usados quatro decantadores de $>,M x 11,1'm, com relao
comprimento3largura K 73%
Profundidade do trecho prismtico*
+lculo da Produo de 4odo
Nalores adotados*
Produoper capitade lodo primrio* 72gBB3hab.dia
"fici:ncia do decantador primrio na remoo de s@lidos em suspenso* 72R
Produo de lodo* P4K 2,27 x 2,7 x 78.>02 K 1.57% JgBB)3dia $ano 121M'
)eor de s@lidos no lodo descarregado* %R
assa espec(fica do lodo* %,212 Jg3m>
Nazo de lodo* 64K 1.57% 3 $2,2% x %.212' K 15% m>3dia
- Proesso #e lo#o a!iva#o
-*1 Co%si#era()es I%iiais
O processo de lodo ativado pode ser enquadrado como tratamento aer@bio, de
crescimento em suspenso na massa l(quida e com reteno de biomassa. ?
introduo de oxig:nio pode ser feita atravs de diferentes formas, como pormeio de aeradores superficiais, sistemas com difusores, at mesmo oxig:nio
23
m
x
# 5,142
3284
=
=
mxx
Hu 5,22,227,34
2,820==
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puro pode ser introduzido diretamente nos tanques. Os s@lidos biol@gicos
crescem na forma de flocos e so mantidos em suspenso pelo equipamento de
aerao, no h meio suporte de biomassa, como os materiais inertes $pedras,
plstico, etc.' introduzidos nos sistemas de filtros biol@gicos. ? reteno de
biomassa feita atravs de recirculao do lodo separado nos decantadores
acoplados aos reatores biol@gicos.
O resultado da interao entre microrganismos e matria org=nica nos tanques
de aerao a formao de flocos. Pol(meros extracelulares produzidos pelos
microrganismos so os principais agentes. Para a ocorr:ncia de flocos densos
necessrio que as principais condiEes ambientais dentro dos reatores esteHam
controladas. Zma das condiEes deseHveis meio neutro em termos de p, oque caracter(stico do esgoto domstico. -ora da faixa neutra, o nLmero de
grupos de microrganismos que se desenvolvem menor, dando maior
oportunidade para desequil(brios e predomin=ncia de microrganismos maus
formadores de flocos. ? presena dos principais nutrientes, sobretudo
compostos de nitrog:nio e f@sforo, deve ser bem administrada. Para esgoto
domstico, sabese que h nitrog:nio e f@sforo em excesso, no havendo
necessidade de adio artificial de nutrientes. O problema, na verdade, como
melhor remov:los. O efeito da defici:ncia do meio nos principais nutrientes
tambm no sentido de proporcionar a preval:ncia indeseHvel de certos grupos
de microrganismos. O oxig:nio deve ser adicionado em quantidade suficiente
para garantir o processo metab@lico dos microrganismos que se desenvolvem
no tanque reator e manter um pequeno saldo, segurana contra a ocorr:ncia de
anaerobiose. "stes, podem tambm ser influenciados negativamente pela
presena de subst=ncias t@xicas ou potencialmente inibidoras, que podem ser
descarregadas pelos efluentes industriais. Problemas em tratamentos biol@gicos
foram responsabilizados pela presena em quantidade excessiva de compostos
fen@licos ou de @leos e graxas, por exemplo.
Be os fatores ambientais externos estiverem sob controle, h que se planeHar e
manter adequadamente condiEes de funcionamento tais como a relao
alimento3microrganismos e o tempo mdio de resid:ncia celular.
24
8/12/2019 Apostila Tratamento de Esgoto Sanitrio
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Zma boa floculao necessria para que se tenha recuperao de s@lidos
elevada no decantador secundrio e um efluente final com baixa concentrao
de s@lidos em suspenso. ? perda de s@lidos em suspenso Huntos com o
esgoto tratado inevitvel, o aHuste operacional do processo de lodos ativados
consiste essencialmente em procurar encontrar as condiEes ambientais que
levem I melhor floculao poss(vel, reduzindose a perda de s@lidos com o
efluente final e obtendose maior efici:ncia na remoo de matria org=nica
biodegradvel.
O excesso de lodo biol@gico descartado continuamente do sistema dever ou
no sofrer digesto bioqu(mica complementar, dependendo das condiEes
operacionais. 6uando se mant:m maiores tempos de resid:ncia celular, oexcesso de lodo resultante melhor digerido. "stas caracter(stica uma das
principais que difere a variante com aerao prolongada dos processos
convencionais, conforme ser discutido.
-igura %M* ?specto do lodo ativado
-*2 As'e!os #e &iro4iolo$ia
25
8/12/2019 Apostila Tratamento de Esgoto Sanitrio
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Zm verdadeiro ecossistema formado no tanque de aerao de um sistema de
lodos ativados. ?s bactrias so os principais decompositores de
matria org=nica dos esgotos por assumirem grandes massas em
intervalos de tempo mais reduzidos do que os outros
microrganismos heterotr@ficos. 6uando as condiEes ambientais
so adequadas, surgem as zoogleas, flavobactrias, aerobacter,
pseudomonas e alcal(genes, responsveis por boa biofloculao.
6uando no, podem predominar excessivamente bactrias
filamentosas como Bphaerotillus natans, nocrdia e outras
bactrias responsveis pelo intumescimento filamentoso do lodo,
que leva I sua flutuao nos decantadores. ?lm das bactrias,
protozorios so importantes organismos em sistemas de lodosativados pois, alm de tambm consumirem matria org=nica,
consomem bactrias mal floculadas, dando polimento ao efluente
tratado. ?parecem mais rapidamente protozorios fixos e,
sucessivamente os ciliados cuHa presena indica boas condiEes
do lodo biol@gico. e fato, a presena de protozorios
determinante para o bom andamento do processo, que evolui em
direo ao aparecimento de micrometazorios como os rot(feros,
cuHa presena excessiva pode indicar lodo com idade
demasiadamente elevada.
-* Te&'o M5#io #e Resi#6%ia Celular .I#a#e #o +o#o/
O tempo mdio de resid:ncia celular, tambm conhecido por idade do lodo, a
relao entre a massa de clulas no reator e a massa de clulas descarregadas
por dia, ou seHa*
massa de clulas $
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escarregandose mais lodo do sistema por dia o tempo de resid:ncia celular
ser menor e viceversa. "sta a principal manobra operacional visando a
obteno do equil(brio do processo.
N .
c K
6d. r Y $6 6d' . e
esprezandose as perdas com o efluente final*
N .
c K
6d. r
+onsiderandose a retirada de lodo diretamente do tanque de aerao*
N . N
c K c K
6d. 6d
Observase que, retirandose o lodo diretamente do tanque de aerao, apesar
de se ter maior volume de lodo a ser descartado em virtude da sua menor
concentrao em relao ao lodo sedimentado no decantador, no preciso
anlise de BBN em nenhum ponto do sistema.
-*- ala%(os #e &assa #e su4s!ra!o e #e &iror$a%is&os e& sis!e&as #e
lo#os a!iva#os8 equa()es que $over%a& o 'roesso
+onsiderese o esquema do processo de lodos ativados, incluindose o tanque
de aerao, o decantador secundrio e o sistema de retorno e descarte de lodo.
Podese definir como limites do sistema apenas o tanque de aerao, apenas o
decantador secundrio ou o conHunto tanque de aerao3decantador secundrio
27
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46/150
e desenvolverse balanos de massa de substrato ou de microrganismos. Para
cada expresso imposta para a taxa de crescimento celular ou para a taxa de
utilizao do substrato, obtmse uma relao que governa o processo,
podendose associar principalmente tempos de deteno hidrulico e de
resid:ncia celular, com a concentrao de microrganismos no tanque de
aerao e de substrato solLvel no efluente tratado. Bero desenvolvidos, a t(tulo
de exemplo, dois balanos de massa que resultam em importantes equaEes
que representam o processo de lodos ativados.
ecantador
Becundrio
6, Bo, o $6Y6r'
$6Y6r' 66d
e, Be
, Be
$6Y6r', r
6r, r, Be
etorno de 4odo
6d, r, Be
/alano de massa de substrato em torno do tanque de aerao*
Ber considerado regime estabilizado, em que no h acLmulo de massa do
sistema e assim podese escrever*
6 . Bo Y 6r. Be $6 Y 6r' . Be N . B3t K 2
efinindose a taxa espec(fica de utilizao do substrato, Z*
massa de substrato $
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B3t
Z K B3t K Z .
6 . Bo Y 6r. Be 6 . Be Y 6r. Be N . Z . K 2
6 . $Bo Be'
Z K
N .
? taxa espec(fica de utilizao do substrato, Z, representa a massa de substrato
removida por unidade de tempo e por unidade de massa de microrganismos,
constituindo fator de dimensionamento do processo, visando a obteno dos
volumes dos tanques de aerao. elacionase com o par=metro emp(rico,
relao alimento3microrganismos, definida por*
6 . Bo
$?3' K
N .
Bo
$?3' K
td.
Observese que a taxa espec(fica de utilizao do substrato envolve a carga desubstrato removida, enquanto que a relao alimento3microrganismos considera
a carga aplicada. Portanto, a efici:ncia do tratamento na remoo do substrato
que associa os valores destas variveis entre si.
$ Bo Be '
" K . %22
Bo
29
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$?3' . "
Z K
%22
? relao alimento3microrganismos pode tambm ser usada como fator de
dimensionamento do tanque de aerao. Zm terceiro fator tambm costuma ser
usado, chamado Ffator de cargaG $f', cuHa Lnica diferena da relao
alimento3microrganismos que esta determinada com base na concentrao
de s@lidos em suspenso volteis no tanque de aerao $ v', enquanto que na
composio do fator de carga de usa a concentrao de s@lidos em suspenso
totais $t'.
6 . Bo
$?3' K
N . v
6 . Bo
f K
N . t
Zma forma de interpretao do processo de lodos ativados pode ser
estabelecida imaginandose um experimento em que se varia a relao
alimento3microrganismos aplicada ao sistema e se observa o efeito sobre a
floculao biol@gica atravs de outro par=metro emp(rico, o (ndice volumtrico
de lodo $AN4'. O AN4 representa o volume ocupado por determinada massa de
lodo, sendo obtido atravs de*
B@lidos Bedimentveis aos >2 minutos $m434'
AN4 K x %.222
B@lidos em Buspenso )otais $mg34'
Podese deduzir que, quando o lodo encontrase bem formado, os valores do
AN4 so baixos e viceversa.
30
8/12/2019 Apostila Tratamento de Esgoto Sanitrio
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Pode ser observado que existe uma faixa de relao alimento3microrganismos
que conduz a uma melhor floculao biol@gica e a valores mais baixos de AN4
+orresponde I faixa de operao dos sistemas de lodos ativados convencionais.
Pode se observado tambm que, reduzindose a relao
alimento3microrganismos h preHu(zo para a floculao biol@gica pela maior
incid:ncia de fase end@gena e os valores de AN4 so mais elevados. a faixa
operacional dos sistemas com aerao prolongada, em que ocorrem maior
perda de s@lidos com o efluente final. ?pesar disso, os sistemas com aerao
prolongada resultam em maior efici:ncia na remoo de matria org=nica
biodegradvel dos esgotos, uma vez que os s@lidos perdidos so mais digeridos.
9a tabela comparamse as efici:ncias na remoo de /O e s@lidos em
suspenso dos sistemas convencionais com os sistemas com aeraoprolongada.
)abela 7* "fici:ncias t(picas do processo de lodos ativados. espanhol $l&87'.
Processo3Par=metro /O
+arboncea $R'
/O
9itrogenada $R'
B@lidos em
Buspenso $R'4odos ?tivados
+onvencionais
&2 52 8M
4odos ?tivados com
?erao Prolongada
&0 80 &5
Observase que os sistemas com aerao prolongada promovem maior grau de
nitrificao dos esgotos, podendo ocorrer oxidao total de amSnia quando se
introduz no tanque de aerao cerca de >,2 JgO 13Jg/O. [ um dos raros
processos biol@gicos capazes de atender ao rigoroso padro de emisso de 12
mg34 para nitrog:nio amoniacal, imposto na esoluo 9U >0M do +O9??.
9os sistemas convencionais o grau de nitrificao dos esgotos menor,
reduzindose com o decrscimo da idade do lodo. \ a remoo de s@lidos em
suspenso menor nos sistemas com aerao prolongada.
/alano de massa de microrganismos no sistema de lodo ativado
31
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-azendose o balano de massa de microrganismos $BBN' no sistema de lodo
ativado como um todo $tanque de aerao e decantador secundrio, mais o
sistema de retorno3descarte de lodo', temse, no regime estabilizado*
6 . o ; 6d . r Y $6 6d' . e Y N . 3t K 2
Onde 3t representa o crescimento global de microrganismos.
efinese , taxa espec(fica de crescimento biol@gico, atravs de*
massa de clulas $
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N .
? taxa espec(fica de crescimento, , relacionase com a utilizao de substrato,
Z, pelo coeficiente de s(ntese celular, ou seHa*
K . Z % 3 c K . Z Jd
as, conforme obtido ainteriormente,
Bo Be
Z K
td.
Bo Be
% 3 c K . Jd
td.
"sta equao permite a determinao dos coeficientes e Jd. Operandose um
sistema de lodos ativados sob diversas idade do lodo, temse para cada uma um
valor estabilizado de Be e , de forma que cada condio representa um ponto
da reta em que o coeficiente angular e Jdo par=metro linear.
-* Mo#elo #e Mo%o#
onod adaptou as relaEes de ichaelisenten da microbiologia com culturas
puras para o tratamento de esgotos. Nerificou experimentalmente que em
sistemas de lodos ativados a taxa espec(fica de crescimento celular, , no constante e sim varivel com a concentrao de substrato at certo ponto em
que o alimento e o crescimento tornamse ilimitados. epende de um valor
mximo, mx, que a taxa de crescimento quando no h limitao de
substrato, da concentrao de substrato, Be, e do coeficiente de velocidade ou
constante de saturao,
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K
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"sta equao permite a determinao dos coeficientes cinticos J e < se, como
mxK .J, podem assim ser obtidos os cincos coeficientes cinticos que
governam o processo de lodos ativados, , Jd, mx, 82 %.&11 1.1%0 1.>55 1.507
/O0,12 $filtrada'
Be$mg34'
72 >1 %7 %% 2&
)odos os reatores foram alimentados com o mesmo esgoto com /O0,12K >22
mg34 e tempo de deteno hidrulico de 25 horas. Nariouse a idade do lodo deum sistema para o outro, atravs do descarte de diferentes quantidades mdias
de lodo por dia. eterminar os valores dos coeficientes cinticos , J d,
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"xistem diversas variantes do processo de lodos ativados. +abe inicialmente
caracterizar e estabelecer as diferenas entre os sistemas convencionais e os
com aerao prolongada. ? idia fundamental a de que nos sistemas
convencionais, as condiEes no tanque de aerao so planeHadas para que
ocorra a floculao biol@gica sob maior fator de carga e menor idade do lodo.
+om isso, os volumes necessrios de tanques reatores so menores porm, o
grau de digesto do excesso de lodo descartado baixo e necessria uma
estabilizao bioqu(mica complementar antes da secagem, ou seHa, a digesto
do lodo. 9os sistemas com aerao prolongada, contrariamente, permitese
maior incid:ncia de metabolismo end@geno mantendose no tanque baixa
relao alimento3microrganismos e idade do lodo alta.
esta forma, o volume necessrio de tanque de aerao maior, mas o lodo
descartado apresenta grau de mineralizao $BBN3BB)' mais elevado,
dispensandose a digesto complementar. "m geral, nos sistemas com aerao
prolongada no se utiliza decantador primrio, evitandose completamente a
necessidade de digesto de lodos em troca da exig:ncia de um volume de
tanque de aerao cerca de >2R maior.
? substituio dos decantadores primrios por reatores anaer@bios como o
Z?B/, tem demonstrado as vantagens de maior al(vio de carga org=nica
afluente ao tratamento aer@bio, bem como proporcionar um digestor de lodo na
pr@pria linha de tratamento dos esgotos. +om isso, podese operar o processo
de lodos ativados na faixa dos sistemas convencionais, enviando o excesso de
lodo desta etapa de volta aos reatores Z?B/ para aumentar a mineralizao. Os
volumes de tanques de aerao so substancialmente menores nesses arranHos.
9a )abela 8 apresentamse faixas t(picas de par=metros para os sistemas
convencionais e com aerao prolongada.
36
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55/150
)abela 8* -aixas t(picas de par=metros para sistemas de lodos ativados
convencionais e com aerao prolongada $-onte* adaptado de etcalf ! "dd# ;
%&&%e 9/ ; %1.12&3&2'
Par=metro 3 Nariante Bistemas +onvencionais ?erao Prolongada-luxo de pisto istura completa
-aixa t(pica 9/ 0M2 -aixa t(pica 9/ ; %1.12&)empo de deteno
hidrulico $horas'
5 a 8 X % %8 a >7
Adade do lodo $dias' > a %2 12 a >2+oncentrao BBN)?
$mg34'
%.022 a
>.222
>.222 a
7.222elao $?3'
$Jg/O03JgBBN.dia'
2,1 a 2,0 2,20 a 2,%0
-ator de carga $f'
$Jg/O03JgBB.dia'
2,%7 a 2,5 2,20 ; 2,%2
-ator de recirculao de
lodo
$6r 3 6'
2,0 a 2,M0 2,M0 a %,0
9ecessidade de oxig:nio
$JgO13Jg/Oaplicada'
X %,0 X %,0
ensidade de pot:ncia no
)anque de ?erao $] 3
m>'
X%2 X%2
O processo de lodo ativado em bateladas
O processo em bateladas constitui uma moderna modalidade operacional dossistemas de lodos ativados. Antroduzido no /rasil pela 9estl, tem sido
intensamente utilizado para o tratamento de esgotos sanitrios, especialmente
quando h grande variao de carga como em cidades litor=neas. 9este
processo, o tanque de aerao acumula a funo de decantao, suprimindose
o decantador secundrio e o sistema de retorno de lodo. 9ormalmente, utilizase
mais de um tanque de aerao, que so alimentados sob o regime de bateladas
sequenciais, isto , enquanto os esgotos so descarregados em um dos tanques
de aerao, nos outros ocorrem, de forma sincronizada, outras operaEes
37
8/12/2019 Apostila Tratamento de Esgoto Sanitrio
56/150
necessrias como aerao, decantao e descarga do esgoto tratado. [
necessrio um grau elevado de automao do sistema para o controle destas
operaEes. ")+?4- ! " $%&&%' recomendam as seguintes distribuiEes
percentuais das atividades dentro de cada ciclo.
?limentao com aerao*
?erao sem alimentao $reao'*
Bedimentao*
escarga do tratado*
Zm exemplo de esquema operacional com ciclo de durao total de 7 horas,
utilizandose quatro tanquesreatores o seguinte*
?limentao com aerao* %hora Y >2 minutos
?erao sem alimentao $reao'* 1 horas Y >2 minutos
Bedimentao* 52 minutos
escarga do tratado* % hora Y 12 minutos
+aso seHam usados apenas tr:s tanques, o esquema operacional do ciclo de
seis horas de durao total pode ser alterado para*
?limentao com aerao* 1 horas
?erao sem alimentao $reao'* 1 horas
Bedimentao* 52 minutos
escarga do tratado* % hora Y 12 minutos
Pode ser observado que em ambos os esquemas ocorre perfeito sincronismo,
terminandose a descarga do esgoto tratado exatamente quando dever ocorrer
o in(cio da alimentao de um dado tanque, controlandose o sistema pelo
tempo reservado para cada etapa, independentemente do volume recebido
naquele ciclo.
?lm das operaEes descritas, h tambm a necessidade de remoo do
excesso de lodo, controlada pelo tempo de resid:ncia celular deseHado.
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9a maioria dos sistemas implantados, operase na faixa com aerao
prolongada utilizandose aeradores superficiais ou, preferivelmente, ar difuso.
+onsiderase que o processo bem adequado para as situaEes em que
ocorrem grandes variaEes de carga, pois poss(vel variar os ciclos
operacionais e o nLmero de tanques na alta e na baixa estaEes. O resultado do
tratamento um efluente bastante clarificado, apto a receber desinfeco final,
caso seHa necessria. "studos t:m sido conduzidos no sentido de se modificar a
operao destes sistemas, obHetivando maximizao na remoo de nutrientes,
como o caso do estudo com enchimento an@xico $sem aerao'.
9a -igura %8 mostrase um tanque de aerao de um sistema de lodo ativadoem bateladas implantado no munic(pio de \uquitiba3BP $B?/"BP'
-igura %8* )anque de aerao com aerador flutuante.
Outras Nariantes do Processo
"xistem vrias outras modificaEes dos sistemas de lodos ativados, visando
benef(cios espec(ficos. 9os sistemas com alimentao escalonada, o esgoto
afluente distribu(do ao longo de um reator que tenha tend:ncia a fluxo depisto, de forma a manterse uma relao alimento3microrganismos mais
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constante ao longo do tanque de aerao. 9os sistemas com aerao
proporcional, a quantidade de ar introduzida de forma decrescente ao longo do
tanque de aerao, procurandose acompanhar a curva de remoo de /O e
com isso racionalizar o uso de energia. 9os sistemas de estabilizao por
contato, o tanque de aerao dividido em dois^ o primeiro tanque
dimensionado de forma bastante forada ocorrendo apenas a floculao. 9o
segundo, ocorre a aerao apenas do excesso de lodo, para aumentar seu grau
de mineralizao. +om isso, ocorre ganho substancial no volume necessrio de
tanques de aerao. 9o processo
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-igura %&^ )anque de aerao com sistema de ar difuso.
9a -igura 12 mostrase o tanque de aerao com ar difuso em aerao.
-igura 12* )anque de aerao por ar difuso em operao9a -igura 1% mostrase um tanque de aerao dotado de aeradores superficiais
de baixa rotao, implantado na ")" Buzano da B?/"BP.
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-igura 1%* )anque de aerao com aeradores superficiais de baixa rotao
9a -igura 11 mostrase os detalhes de um aerador superficial.
-igura 11* ?erador superficial
-*; C
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ecentemente, t:mse incorporado ao sistemas de lodo ativado as chamadas
c=maras an@xicas onde, em um compartimento misturado porm no aerado,
introduzse o esgoto e o lodo de retorno, a montante do trecho aerado. O
obHetivo a desnitrificao do efluente final, sendo que o volume da c=mara
an@xica representa em um acrscimo em torno de >2R de volume do tanque de
aerao. esulta tambm em combate ao crescimento excessivo de organismos
filamentosos.
-*> Dea%!a#ores seu%#rios
Os decantadores secundrios de processos de lodos ativados t:m a funo deseparar o lodo do efluente fina da forma mais adensada quanto poss(vel. Para
isso, alm de obedecer a o limite imposto para a taxa de escoamento superficial,
h que respeitar tambm aos limites para a taxa de aplicao de s@lidos.
Os limites impostos pela 9/ %1.12&3&2 so definidos em funo da
concentrao de s@lidos em suspenso definida para o tanque de aerao*
)axa de escoamento superficial $q?'*
a' q?W >7 m>3m1.dia se )W >,2 JgBB)3m>
b' q?W 15 m>3m1.dia se >,2 lgBB)3m>W ) W 5,0 JgBB)3m>
c' q?W %7 m>3m1.dia, se ) X 5,0 JgBB)3m>
q?K 6 3 ?Bem que*
6* Nazo mdia de esgoto, sem incluir a vazo de retorno de lodo
?B* Trea superficial do decantador secundrio
)axa de aplicao de s@lidos $D?'*
D?K $6 Y 6r' . 3?B em que*
6*Nazo mdia de esgoto6r* Nazo de retorno de lodo
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?B* Trea superficial do decantador secundrio
e acordo com a 9/ %1.12&3&2 a taxa de aplicao de s@lidos no decantador
secundrio de processo de lodo ativado no dever exceder a %55 JgBB)3m 1.dia
$7,2 JgBB)3m1.h'. [ usual o emprego de valores na faixa de 5,2 a 0,2
lgBB)3m1.hora.
9a -igura 1> mostrase a implantao de um decantador secundrio em
implantao.
-igura 1>* Amplantao de decantador secundrio de seo circular
9a -igura 15 apresentase uma fotografia de um decantador secundrio em
operao.
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-igura 15* ecantador secundrio de sistema de lodo ativado
-*10 Eer"io #e #i&e%sio%a&e%!o ? 'roesso #e lo#o a!iva#o
Co%ve%io%al
%' ados de populao, vazo e carga de /O*
Populao
?tendida $hab.'
Nazo mdia de
esgotos
+arga de /O
$Jg3dia'm>3d 43s
%")?P? 115.&>> 0>.581 7%& %5.M011")?P? 1>>.8MM 0M.222 772 %M.2%M
1' Nolume necessrio de tanques de aerao*
+onsiderandose a instalao de decantadores primrios com efici:ncia
estimada em >2R na remoo de /O, a carga afluente aos tanques de
aerao ser $1etapa'*
+arga /O K 2,M x %M.2%M K %%.&%1 Jg3d
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9ota* 9o sero considerados neste excerc(cio, acrscimos de vazEes e cargas
decorrentes das recirculaEes provenientes da linha de tratamento de lodo.
+onsiderandose o fator de carga f K 2,11 Jg/O3JgBB.dia, correspondente I
relao $?3' K 2,18 Jg/O 3 JgBBN.d e a concentrao de >,1 Jg BB 3 m> no
tanque de aerao, correspondente I concentrao de BBN de 1,07 Jg3m>, tem
se o seguinte volume necessrio de tanques de aerao*
N)? K %%.&%1 3 $>,1 x 2,11' K %7.&12 m>
Ber considerado o emprego de quatro tanques de aerao, obHetivandose a
modulao da implantao do sistema. +ada tanque possuir %7.&12 3 5 K 5.1>2m>.
>' Bistema de aerao*
9ecessidade de oxig:nio
+onsiderandose a necessidade de oxig:nio igual a 1,2 JgO1 3 Jg/Oapl., anecessidade de oxig:nio ser*
9"+O1 K $1,2 x %%.&%1' 3 15 K &&> JgO13hora
"mprego de aeradores superficiais de baixa rotao*
Ber considerada a capacidade de transfer:ncia de oxig:nio de 2,&
JgO13+vxhora, nas condiEes de campo.
Pot:ncia necessria*
P9"+K &&> 3 2,& K %.%2> +N ou %.%2> 35 K 1M7 +N por tanque
imensEes dos tanques de aerao*
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Ber considerado o emprego de 27 $seis' aeradores de 02 +N por tanque de
aerao, dispostos em srie. imensEes dos tanques*
+omprimento* 8%,2 m
4argura* %>,0 m
Profundidade Ltil* 5,2 m
Profundidade total* 0,2 m
Nolume Ltil resultante*
NuK 5,2 x %>,0 x 8%,2 K 5.>M5 m>por tanque ou 5.1M5 x 5 K %M.5&7 m>$total'
-ator de carga resultante*
f K %%.&%1 3 $%M.5&7 x >,1' K 2,1% Jg/O3JgBBxdia
ensidade de pot:ncia resultante*
dp K $>22 x M>0' 3 5.>M5 K 02 ] 3 m>
)empo de deteno hidrulico resultante*
td K %M.5&7 3 $0M.222 315' K M,5 horas
?lternativa para o sistema de aerao
+aso se utilize sistema de aerao por ar difuso, considerandose a massa
espec(fica do ar igual a %,1 Jg3m>, a porcentagem de O1no ar de 1>,1 R e o
rendimento do soprador de 8R, a vazo necessria de ar ser*
6? K &&> 3 $%,1 x 2,1>1 x 2,28 x 72' K M5> m>ar 3 minuto
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O soprador dever possuir presso suficiente para vencer a carga
correspondente I profundidade Ltil do tanque mais cerca de 2,0 m de perda de
carga na linha de ar.
5' Nerificao das condiEes de funcionamento com apenas tr:s tanques na
primeira etapa*
f K $2,M x %5.M01' 3 $>,1 x >,2 x 5.>M5' K 2,10 JgBB3Jg/O.d,
correspondente I ?3 K 2,>% Jg/O3Jg BBN.d
9ec O1 K $1,2 x %2.>17' 3 15 K 872 Jg O13 hora
P9"+ K 872 3 2,& K &07 +N
td K $> x 5.1>M' 3 $0>.581 315' K 0,& horas
0' Nazo de retorno de lodo
? vazo de retorno de lodo ser estimada considerandose que o lodo estar
sedimentado no fundo do decantador secundrio a uma concentrao de 8,2
Jg3m>$dado t(pico'. -azendose um balano de massa de s@lidos em suspenso
no decantador secundrio, desprezandose a perda com o efluente final, temse*
$ 6 Y 6r ' . K 6r . r
ividindose por 6 e fazendose r K 6 r3 6, temse*
$ % Y r ' . K r . r
Para K >,1 Jg3m>e r K 8,2 Jg3m>, temse r K 2,7Me 6rK 2,7Mx 772 K 552
43s ou %%2 43s por m@dulo, na segunda etapa.
7' Produo de excesso de lodo biol@gico*
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K 2,70 Jg BB 3 Jg BB 3 dia
Para lodo com 8,2 JgBB3m>e massa espec(fica %2%2 Jg3m>, a vazo de excesso
de lodo ser*
M.M5>
6lodoK K &78 m>3d
8
Adade do lodo resultante*
c K N. 3 K $%M.5&7 x >,1' 3 M.M5> K M,1 dias
M' ecantadores secundrios*
Trea superficial de decantadores secundrios
?dotandose a taxa de aplicao de s@lidos D?K 5,2 Jg BB 3 m1 . h, temse a
seguinte rea superficial necessria de decantadores secundrios*
$ 6 Y 6r' .
D?K
?s
$ 6 Y 6r ' .
?sK
D?
%, 7Mx0M222x>,1
?sK K >.%M> m1
ou >.%M> 3 5 K M&> m1
por decantador. 5,2 x 15
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Ztilizandose quatro decantadores secundrios com >1 m de di=metro, temse a
rea superficial de 825,10 m1por decantador e rea total de >.1%M m1.
? taxa de aplicao de s@lidos resultantes ser*
%, 7Mx0M222x>,1
D?K K >,&0 Jg BB 3 m1x hora
>.1%M x 15
? taxa de escoamento superficial resultante ser*
6
q?K K 0M.222 3 >.1%M K %M,M m>3m1.d
?s
Nolume Ltil dos decantadores secundrios*
Para a profundidade Ltil uK >,0 m, temse*
NuK >,0 x 825,10 K 1.8%0 m>por decantador $volume total de %%.172 m>'
)empo de deteno hidrulico resultante*
td K $%%.172 x 15' 3 0M.222 K 5,M horas
)axa de escoamento nos vertedores de sa(da*
q4 K 0M.222 3 $5 x x >1' K %51 m>3m13d
Nerificao das condiEes de funcionamento com apenas tr:s decantadores
na primeira etapa*
)axa de aplicao de s@lidos*
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%, 7Mx0>581x>,1
D?K K 5,& Jg BB 3 m1x hora
> x 825,10 x 15
)axa de escoamento superficial*
6
q?K K 0>581 3 > x 825,10 K 11,1 m>3m1.d
?s
)empo de deteno hidrulico*
td K $> x 18%0 x 15' 3 0>581 K >,8 horas
"xerc(cio de dimensionamento ; processo de lodo ativado com aerao
prolongada de fluxo cont(nuo
ados*
Populao atendida* 78>01 habitantesNazo mdia de esgotos* %17,7 43s
+arga de /O* >7&% Jg3d
%' Nolume necessrio de tanques de aerao*
+arga /O K >7&% Jg3d
+onsiderandose o fator de carga f K 2, 28 Jg/O 3 JgBB.d e a concentrao de
5,2 Jg BB 3 m> )?, temse o seguinte volume necessrio de tanques de aerao*
>.7&%
N)?K K %%.0>5 m>
2,28 x 5,2
1' 9ecessidade de oxig:nio
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