Tratamento de efluentes lquidos industriais

Tratamento de efluentes lquidos industriais Lagoas de Estabilizao Lagoas FacultativasIntroduoH diversas variantes dos sistemas de lagoas de estabilizao, com diferentes nveis de simplicidade operacional e requisitos de rea. Lagoas facultativas;Sistema de lagoas anaerbias seguidas por lagoas facultativas;Lagoas aeradas facultativas;Sistema de lagoas aeradas de mistura completa seguidas por lagoas de decantao.IntroduoDe maneira geral, as lagoas de estabilizao so bastante indicadas para regies de clima quente e pases em desenvolvimento, devido aos seguintes aspectos:Suficiente disponibilidade de rea em um grande nmero de localidades;Clima favorvel (temperatura e insolao elevadas);Operaes simples;Necessrio de poucos ou nenhum equipamento.Observao O lanamento de despejos industriais com caractersticas adversas ao equilbrio biolgico das lagoas de estabilizao dever ser submetido a um tratamento prvio antes de seu lanamento a rede de esgoto ou no corpo receptor.

Processos de tratamento de efluentes lquidosIndicaoTipo de processoSistema de controlede poluioobservaoEfluentes quecontm matriaorgnicaProcessosbiolgicosLodo ativado, filtrobiolgico, lagoasaeradas, lagoa deEstabilizaoResduobiodegradvelDQO < ou = 3,0DBOEfluentesDomsticosProcessosBiolgicosLagoas deestabilizaoaerbias oufacultativas.Processos de tratamento de efluentes lquidosPoluenteNvel de tratamentoOperao, processo ou sistemade tratamentoMatria orgnicaBiodegradvelSecundrio Primrio (remoo parcial)Lagoas de estabilizaes e variaes, lodos ativados e variaes, filtro biolgico e variaes, tratamento anaerbico, disposio no solo.PatognicosTercirio (principal)SecundrioLagoas de maturao, disposio no solo, desinfeco com produtos qumicos, desinfeo com radiao ultravioleta.Sistema de lagoas de Estabilizao Lagoa Facultativa

GradeFaseSlidaFaseSlidaCx de areiaMedio de vazoLagoa FacultativaO uso de lagoa facultativa uma soluo simples e de baixo custo, isto quando se dispe de rea com topografia adequada e custo acessvel. Esta tcnica exige o uso de tratamento preliminar, provido de grade e desarenador. Esta uma alternativa simples para a construo, e que exige operao mnima, sem qualquer necessidade de se contratar operador especializado.Sistema de Lagoas de Estabilizao Lagoa Anaerbia Lagoa Facultativa

GradeFaseSlidaFaseSlidaCx de areiaMedio de vazoLagoa AnaerbiaLagoa FacultativaSistema Australiano uma das melhores solues tcnicas, mas esbarra no problema de necessitar de uma grande rea para sua implantao. Na lagoa anaerbia ocorre reteno e a digesto anaerbia do material sedimentvel e na facultativa ocorre predominantemente a degradao dos contaminantes solveis e contidos em partculas suspensas muito pequenas. O lodo retido e digerido na primeira lagoa tem de ser removido em intervalos que geralmente variam de 2 a 5 anos. Na primeira, predomina o processo anaerbio e na segunda o aerbio, onde se atribui s algas, a funo da produo do oxignio a ser consumido pelas bactrias.Sistema de Lagoas de Estabilizao Lagoa Aerada Facultativa

GradeFaseSlidaFaseSlidaCx de areiaMedio de vazoLagoa Aerada FacultativaEsta diminui a necessidade de grande rea, mas em conseqncia da utilizao de aeradores, aumenta o seu custo de operao. Quando o sistema incluir um decantador primrio, a lagoa aerada pode ter o tempo de deteno (ou reteno) menor, porm, quando somente se usa grade e caixa de areia, normalmente empregado um tempo de deteno maior.Sistema de Lagoas de Estabilizao Lagoa Aerada FacultativaNa aerao h produo de lodo biolgico, que tem de ser removido antes do lanamento dos efluentes no corpo receptor. Por este motivo emprega-se uma segunda lagoa que tem como funo a reteno e digesto desse resduo. Devido introduo da mecanizao, as lagoas aeradas so menos simples em termos de manuteno e operao, comparadas com as lagoas facultativas convencionais. A reduo dos requisitos de rea conseguida empregando certa elevao no nvel de operao, alm do consumo de energia eltrica.

Sistema de Lagoas de Estabilizao Lagoa Aerada de Mistura Completa Lagoa de Decantao

GradeFaseSlidaFaseSlidaCx de areiaMedio de vazoLagoa Aerada de Mistura Completa

Lagoa de DecantaoO tempo de deteno tpico da lagoa aerada da ordem de 2 a 4 dias. A operao deste tipo de lagoa so mais complicados devido ao fato de se ter um menor perodo de armazenagem na lagoa, comparado com os outros sistemas.Sistema de Lagoas de Estabilizao Lagoa Anaerbia Lagoa de Facultativa Lagoa de Maturao

GradeFaseSlidaFaseSlidaCx de areiaMedio de vazoLagoa AnaerobiaLagoas de Polimento (maturao) em srie

Lagoa FacultativaA funo desta lagoa a remoo de patognicos. Esta uma alternativa mais barata outros mtodos como por exemplo a desinfeco por clorao.

ROTINAS GERAIS DE OPERAO conferir, periodicamente, as condies estruturais da lagoa, minimizando a possibilidade de ocorrncia de eroso dos taludes e de infiltrao no solo, observando-se a variao do nvel da lmina dgua; evitar os entupimentos nos dispositivos de entrada, para garantir a distribuio uniforme do esgoto na lagoa; promover a retirada de materiais grosseiros que, eventualmente, possam passar pelo tratamento preliminar;ROTINAS GERAIS DE OPERAO conservar limpos os dispositivos de sada; conservar as margens da lagoa sem qualquer tipo de vegetao, para evitar a proliferao de insetos; fazer diariamente a leitura das vazes com freqncia horria e anotar os valores no livro de registro de operao.

LAGOAS FACULTATIVASO processo de tratamento por lagoas facultativas muito simples e constitui-se unicamente por processos naturais. Estes podem ocorrer em trs zonas da lagoa: zona anaerbia, zona aerbia e zona facultativa.

GradeFaseSlidaFaseSlidaCx de areiaMedio de vazoLagoa FacultativaDescrio do processoO efluente entra por uma extremidade da lagoa e sai pela outra. Durante este caminho, que pode demorar vrios dias, o esgoto sofre os processos que iro resultar em sua purificao. Aps a entrada do efluente na lagoa, a matria orgnica em suspenso (DBO particulada) comea a sedimentar formando o lodo de fundo. Este sofre tratamento anaerbio na zona anaerbia da lagoa. Descrio do processoJ a matria orgnica dissolvida (DBO solvel) e a em suspenso de pequenas dimenses (DBO finamente particulada) permanecem dispersas na massa lquida. Estas sofrero tratamento aerbio nas zonas mais superficiais da lagoa (zona aerbia). Nesta zona h necessidade da presena de oxignio. Este fornecido por trocas gasosas da superfcie lquida com a atmosfera e pela fotossntese realizada pelas algas presentes, fundamentais ao processo.Descrio do processoPara isso h necessidade de suficiente iluminao solar, portanto, estas lagoas devem ser implantadas em lugares de baixa nebulosidade e grande radiao solar. Na zona aerbia h um equilbrio entre o consumo e a produo de oxignio e gs carbnico. Enquanto as bactrias produzem gs carbnico e consomem oxignio atravs da respirao, as algas produzem oxignio e consomem gs carbnico na realizao da fotossntese.Descrio do processoTem-se o perfeito equilbrio entre o consumo e a produo de oxignio e gs carbnico:BACTRIAS RESPIRAOConsumo de oxignioProduo de gs carbnicoALGAS FOTOSSNTESEProduo de oxignioConsumo de gs carbnicoDescrio do processo

Descrio do processoO efluente de uma lagoa facultativa possui as seguintes caractersticas principais: (Cetesb, 1989)Cor verde devida s algas;Elevado teor de oxignio dissolvido;Slidos em suspenso, embora praticamente estes no sejam sedimentveis. (as algas praticamente no sedimentam no teste do cone Imhoff)Influncias das algasNuma lagoa de estabilizao facultativa, as algas desempenham um papel fundamental. A sua concentrao mais elevada do que a de bactrias. Em termos de slidos em suspenso secos, a concentrao usualmente inferior a 200mg/l embora em termos de nmeros elas podem estar na contagens na faixa de 104 a 106 organismos por ml. Influncias das algasGrupos de algas de importncia encontrados nas lagoas de estabilizao:Algas verdes (clorofceas);Cianobactrias

As espcies variam de local para local, e, ainda, coma posio na srie de lagoas (facultativas e lagoas de maturao)Profundidade da zona aerbia em funo da carga de DBOA profundidade da zona aerbia, alm de variar ao longo do dia, varia tambm com as condies de carga da lagoa. Lagoas com uma maior carga de DBO tendem a possuir uma maior camada anaerbia, que pode ser praticamente total durante a noite.O pH na lagoa tambm varia ao longo da profundidade e ao longo do dia. Durante o dia, nas horas de mxima atividade fotossinttica, o pH pode atingir valores em torno de 10.Influncias das condies ambientaisAs principais condies ambientais em uma lagoa de estabilizao so a radiao solar, temperatura e o vento.FatorInflunciaRadiao solarVelocidade de fotossnteseTemperaturaVelocidade de fotossnteseTaxa de decomposio bacterianaSolubilidade e transferncia de gasesCondies de misturaVentoCondies de misturaReaerao atmosfrica Mistura e estratificao trmicaEm lagos de pequena profundidade a mistura pode ocorrer uma vez ao dia, de acordo com a seguinte seqncia: Inicio da manh, com vento: Mistura completa. A temperatura uniforme ao longo da profundidade.Meio da manh, com sol, sem vento: Aumento da temperatura na camada superficial. A temperatura no fundo, varia pouco, sendo influenciada pela temperatura do solo.Inicio da noite, sem vento: A camada acima da termoclima perde calor mais rapidamente do que a camada de fundo. Caso as temperaturas das camadas se aproximem, ocorre a misturaNoite, com vento. O vento auxilia na mistura das camadas. A camada superior afunda, e a inferior se eleva.Critrios de projetoOs principais parmetros de projeto das lagoas facultativas so:Taxa de aplicao;Profundidade;Tempo de deteno;Geometria (relao comprimento/largura)Critrios de projetoTaxa de aplicao superficial.O critrio taxa de aplicao superficial (carga orgnica por unidade de rea), baseia-se na necessidade de se ter uma rea de exposio luz solar na lagoa. Este critrio baseia-se na necessidade de oxignio para a estabilizao da matria orgnica. A rea requerida para a lagoa calculada em funo da taxa de aplicao superficial Ls . Critrios de projetoA rea requerida para a lagoa calculada em funo da taxa de aplicao superficial Ls . A taxa expressa em termos de carga de DBO (L, expressa em KgDBO5 /d) que pode ser tratada por unidade de rea da lagoa (A, expressa em ha).

A = rea requerida para a lagoa (ha)L = carga de DBO total (solvel + particulada) afluente (kgDBO5 /d)Ls = taxa de aplicao superficial (KgDBO5 /ha.d)A = L / LSCritrios de projetoProfundidadeA profundidade tem influncia em aspectos fsicos, biolgicos e hidrodinmicos da lagoa. Atravs da taxa de aplicao superficial e da profundidade tem-se o volume da lagoa.

H = ProfundidadeV = Volume requeridoA = rea requeridaA faixa de profundidade a ser adotada no projeto situa-se entre 1,5 a 3,0m.

H = V/ACritrios de projetoTempo de deteno um parmetro de verificao (resultante da determinao do volume da lagoa). o tempo necessrio para que os microorganismos procedam estabilizao da matria orgnica na lagoa. Esta associado ao volume e vazo de projeto:

t = tempo de deteno (d)V = Volume da lagoa (m3 )Q = vazo mdia afluente (m3/d)t = V/QCritrios de projetoGeometria da LagoaA relao comprimento/largura (L/B) influencia no regime hidrulico da lagoa. O projeto das lagoas poder fazer um aproveitamento do terreno disponvel e da sua topografia para se obter a relao mais adequada do comprimento/largura. Relao comprimento / largura (L/B) = 2 a 4ROTINA DE OPERAO - Lagoas seguir as rotinas gerais de operao de lagoas de estabilizao; retirar todo o material sobrenadante - escumas, leos, graxas, lodo e folhas usando peneiras ou jatos dgua. O material removido deve ser desidratado, tratado e disposto em valas na rea da ETE, com recobrimento dirio, ou em aterro sanitrio preferencialmente licenciado;ROTINA DE OPERAO Lagoas variar o nvel dgua em funo da maior ou menor insolao - mais alto no perodo de maior insolao e mais baixo no de menor insolao; verificar a colorao do efluente tratado - deve estar preferencialmente verde-claro e sem cheiro; verificar diariamente as condies de tempo, da temperatura do ar e do lquido, do pH e do oxignio dissolvido - OD. Os dados devem ser anotados no registro de operao da ETE

ESTIMATIVA DA CONCENTRAO EFLUENTE DE DBOA remoo de DBO processa-se segundo uma reao na qual a taxa de reao diretamente proporcional concentrao do substrato. Nestas condies o regime hidrulico da lagoa influencia a eficincia do sistema.

Caractersticas dos modelos hidrulicosModelo HidrulicoEsquema CaractersticasFluxo em pistoAs partculas do fluido entram continuamente em uma extremidade do tanque, passam atravs dos mesmos e so descarregados na outra extremidade, na mesma seqncia que entram. Estes tipo de fluxo produzido em tanques longosMistura completaAs partculas entram no tanque e so imediatamente dispersas em todo o corpo do reator. Pode ser obtida em tanques circulares ou quadrados. Difcil conseguir uma disperso de todo volume

Caractersticas dos modelos hidrulicosModelo HidrulicoEsquema CaractersticasReatores de mistura completa em srieOs reatores so usados para modelar o regime hidrulico que existe entre os regimes ideais fluxo em pisto e mistura completaFluxo dispersoO fluxo disperso obtido em um sistema qualquer com um grau de mistura intermedirio entre os dois extremos de fluxo em pisto e mistura rpida

Caractersticas dos modelos hidrulicosA eficincia do sistema de remoo de poluentes pela reao (Exemplo: remoo de DBO e coliformes):

Lagoa de fluxo em pistoSrie de lagoas de mistura completa Lagoa nica de mistura completaMaior eficincia

Menor eficincia

Frmulas para clculo de concentrao de efluentes S (DBO Solvel)ARRANJOS DE LAGOASAs lagoas facultativas pode ser projetadas para ter mais de uma lagoa, o que confere flexibilidade operacional. Ao se analisar a diviso das unidades, deve-se levar em considerao:Clulas em srie: Um sistema de lagoas em srie, com um determinado tempo de deteno total, possui uma maior eficincia do que uma lagoa nica, com o mesmo tempo de deteno total. Pode-se ter uma menor rea ocupada com um sistema de lagoas em srie.ARRANJOS DE LAGOASClulas em paralelo: Possui a mesma eficincia que uma lagoa nica. No entanto, o sistema possui uma maior flexibilidade e garantia, no caso de se ter que interromper o fluxo para uma lagoa.Sobrecarga orgnica na primeira clula: A primeira recebe toda a carga do efluente. O projeto dever avaliar o balano de oxignio nesta clula (produo e consumo). Geralmente constitui-se a primeira clula maior. ACUMULO DE LODOO lodo acumulado no fundo da lagoa resultado dos slidos em suspenso do esgoto bruto, incluindo areia, mais microorganismos. A frao orgnica do lodo estabilizado anaerobiamente, sendo convertida em gua e gases.A taxa de acumulo mdia de lodo em lagoas facultativas da ordem de apenas 0.03 a 0.08 m3 /hab. Ano. A menos que a lagoa esteja com uma alta carga, o lodo se acumular por diversos anos, sem necessidade de qualquer remoo.BibliografiaLagoas de estabilizao, volume 3, Marcos Von Sperling 2 Edio Ampliada; 2 2006. Editora UFMG (publicao do DESA)Braile, Pedro Marcio. Manual de Tratamento de guas Residurias Industriais. So Paulo. CETESB,1993Giordano,Gandhi.TRATAMENTO E CONTROLE DE EFLUENTES INDUSTRIAIS. Universidade Estadual do Rio de JaneiroFundao Estadual do Meio Ambiente . F981o Orientaes bsicas para operao de estaes de tratamento de esgoto / Fundao Estadual do Meio Ambiente. - Belo Horizonte: FEAM, 2006.