Aula 6 lagoas aeradas facultativas

Aulas de Tratamento de Águas Residuárias e Tratamento de Efluentes. Aulas não revisadas. Vários autores.

1. TRATAMENTO ÁGUAS
RESIDUÁRIAS
Aula 6 – Lagoas aeradas facultativas

2. Introdução
A lagoa aerada facultativa é utilizada quando se
deseja ter um sistema predominantemente aeróbio,
e de dimensões mais reduzidas que as lagoas
facultativas ou o sistema de lagoas anaeróbias
seguidas por lagoas facultativas.

Grade
Fase
Sólida
Fase
Sólida
Cx de
areia
Medição
de vazão
Lagoa Aerada Facultativa

3. Princípio de funcionamento
A principal diferença entre
este tipo de sistema e
uma lagoa facultativa
convencional é que o
oxigênio, ao invés de ser
produzido por
fotossíntese realizada
pelas algas, é fornecido
por aeradores
mecânicos.

Estes constituem-se de
equipamentos providos de
turbinas rotativas de eixo vertical
que causam um grande
turbilhonamento na água através
de rotação em grande
velocidade.

4. Princípio de funcionamento
O turbilhonamento da água facilita a penetração e
dissolução do oxigênio. Tendo em vista a maior
introdução de oxigênio na massa líquida do que é
possível numa lagoa facultativa convencional, há
uma redução significativa no volume necessário
para esse tipo de sistema, sendo suficiente um
tempo de detenção hidráulica variando entre 5 a
10 dias, e como conseqüência, o requisito de área
é menor.

5. Princípio de funcionamento
higra.com.
br

Aerovor modelo
"Embarcado com
Bomba Submersa"
realiza a oxigenação
Intensiva e produção
de micro bolhas.
aerovor.com.
br

6. Descrição do Processo
O grau de energia introduzido na lagoa através dos
aeradores é suficiente apenas para a obtenção de
oxigênio, porém não é suficiente para a
manutenção dos sólidos em suspensão e bactérias
dispersos na massa líquida. Portanto ocorre
sedimentação da matéria orgânica formando o
lodo de fundo que será estabilizado
anaerobiamete como em uma lagoa facultativa
convencional.

7. Descrição do Processo
A lagoa aerada pode ser utilizada quando se deseja
um sistema predominantemente aeróbio e a
disponibilidade de área é insuficiente para a
instalação de uma lagoa facultativa convencional.
A lagoa aerada pode também ser uma solução
para lagoas facultativas que operam de forma
saturada e não possuem área suficiente para sua
expansão.
O tempo de detenção na lagoa é de ordem de 5 a
10 dias, requisito de área é bem menor.

8. Critérios de Projeto
O dimensionamento das lagoas aeradas facultativas
é similar ao as lagoas facultativas. Não é
considerado neste caso a taxa de aplicação
superficial (pois o processo não depende de
fotossíntese).
Critérios levados em conta:
Tempo de detenção;
Profundidade.

9. Critérios de Projeto
Tempo de detenção
O tempo de detenção deve ser adotado de forma a
permitir uma remoção satisfatória da DBO. De
maneira geral, adotam-se valores variando de:

t = 5 a 10d

10. Critérios de Projeto
Profundidade
A profundidade da lagoa deve satisfazer os
seguintes critérios:
•Compatibilidade com o sistema de aeração;
•Necessidade de uma camada aeróbia de
aproximadamente 2m para oxidar os gases de
decomposição anaeróbia do lodo de fundo.
Adota-se H na faixa de:
H = 2,5 a 4,0 m

11. Estimativa da Concentração Efluente
de DBO
A estimativa da concentração efluente de DBO segue
um procedimento similar ao utilizado para as
lagoas facultativas o regime hidráulico deve ser
levado em consideração.
O efluente das lagoas aeradas facultativas é
constituído de matéria orgânica dissolvida (DBO
solúvel) e matéria orgânica em suspensão (DBO
particulado).

DBO
total = DBO
solúvel + DBO
particulado

12. DBO solúvel
A estimativa do DBO solúvel efluente é feita utilizando-se
as mesmas apresentadas para as lagoas facultativas.
O valor do coeficiente de remoção K é, no caso das
lagoas aeradas facultativas mais elevado.
Valores típicos situam-se na faixa:
K = 0,6 a 0,8 d
-1

O valor de S
0 (Concentração de DBO) a ser adotado nos
cálculos depende da atividade anaeróbia qual é
função da temperatura do líquido.

13. DBO particulada
Para se calcular a DBO particulada do efluente da
lagoa aerada facultativa, é necessário que se
estime a concentração de sólidos em suspensão
no efluente da lagoa, já que a DBO particulada é
causada exatamente pelos sólidos suspensos.
A quantidade de sólidos em suspensão no meio
líquido é função do nível de turbulência introduzido
pelos aeradores. Isso é avaliado através do
conceito de densidade de potência.

14. DBO particulada
A densidade de potencia representa a energia
introduzida pelos aeradores por unidade de
volume do reator, sendo obtida por meio da
fórmula.
ɸ = Pot / V
Onde:
ɸ = densidade de potência ( W/m
3
)
Pot = Potência instalada (W)
V = Volume do reator (m
3
)

15. DBO particulada
Estimativas de valores

Densidade da
potência (W/m
3
)
SS
(mg/l)
0,75 50
1,75 175
2,75 300
Quanto maior a densidade da
potencia, maior a quantidade
de sólidos em suspensão.

A intensidade da mistura
depende do número e
distribuição dos aeradores e
no tamanho e geometria da
lagoa.

16. DBO particulada
As lagoas aeradas facultativas trabalham com baixa
densidade de potencia pois um dos seus objetivos é
possibilitar a sedimentação dos sólidos. Os valores
situam-se na faixa de:
Densidade de potência: ɸ = 0,75to 1,50 W/m
3
A concentração de SS no efluente pode ser
controlado reduzindo o número de aeradores. A
faixa de SS situam-se:
SS efluente: 50 a 100mg/l

17. Requisitos de Oxigênio
A quantidade de oxigênio a ser fornecida pelos
aeradores para a estabilização aeróbia da
matéria orgânica é usualmente igual à DBO total
última afluente. Adota-se DBO
u / DBO
5 entre 1,2 e
1,5.
A quantidade a ser fornecida de oxigênio pode ser
adotada como:

RO =a.Q.(S
0 – S)/100

RO = Requisito de Oxigênio (kgO
2 /d)
a = coeficiente, variando de 0,8 a 1,2 (kgO
2
/kgBDO
5 )
Q = vazão afluente (m
3
/d)
S
0 = Concentração de DBO total (solúvel +
particulado) Afluente (g/m
3
)
S = concentração de DBO solúvel efluente (g/m
3
)
1000 = conversão de Kg pra g

18. Sistema de Aeração
Os seguintes aspectos devem ser levados em
consideração:
•Os aeradores devem ser distribuídos homogeneamente
pela zona aerada da lagoa.
•No caso das lagoas predominantemente retangulares,
pode-se ter um maior número de aeradores mais
potentes na região próxima à entrada, onde a
demanda de oxigênio é superior.
•Aeradores contíguos devem ter sentidos de rotação
opostos, isto é, um deve ter o sentido horário e o outro
anti-horário.

19. Sistema de Aeração
•Caso se deseje uma menor perda de sólidos no
efluente, a região final da lagoa poderá ficar sem
aeradores, de forma a garantir melhores condições
de sedimentabilidade.
•Deve-se ter um mínimo de 2 aeradores em lagoas
pequenas.
•Os dados do fabricante devem ser consultados com
relação à profundidade recomendada da lagoa,
zona de influência de cada aerador eficiência de
oxigenação.

20. Sistema de Aeração

•Zona de mistura: Área na qual
é garantida mistura do líquido,
propiciando a manutenção do
sólidos em suspensão.
•Zona de oxigenação: Área na
qual é garantida a difusão de
oxigênio no meio líquido, mas
não a mistura.

Há dois tipos de área de influência de um aerador.

21. Sistema de Aeração
Faixa de
potência dos
aeradores
(CV)
Profundidade
normal de
operação (m)
Diâmetro de influencia (m)
Diâmetro da
placa anti-
erosiva
Oxigenação Mistura
5 – 10 2,0 - 3,6 45 – 50 14 – 16 2,6 - 3,4
15-25 3,0 – 4,3 60 – 80 19 – 24 3,4 – 4,8
30 – 50 3,8 – 5,2 85 – 100 27 – 32 4,8 – 6,0
Valores aproximados para as faixas de operação de
aeradores mecânicos, em função da sua potencia. Como
pode ser observado, a área de influência de cada
aerador em termos de oxigenação é bem superior à
área de mistura.

22. Requisitos energéticos
A energia necessária para o suprimento dos requisitos
dos aeradores é calculada com base no consumo
de oxigênio (RO). O parâmetro que converte
consumo de oxigênio em consumo de energia é a
eficiência de oxigenação (EO) expressa nas
unidades de KgO
2/kWh.
Faixa padrão:
Eo
padrão = 1,2 a 2,0 KgO
2/kWh
Condições reais:
Eo
campo = 0,55 a 0,65 da EO
padrão

23. Requisitos energéticos
Potencia requerida

RE = ____RO____
24. Eo
campo

RE = requisitos energético (kW)
24 = conversão de dias para horas (24h/d)
RO = Consumo de oxigênio
EO = Eficiência de oxigenação

24. Acúmulo de Lodo
A taxa de acúmulo de lodo é da ordem de 0,03 a
0,08 m
3
/hab.ano. O lodo deverá ser removido
quando a camada atingir uma espessura que
possa ser afetada pelos aeradores, ou quando a
redução do volume útil for julgada substancial
(1/3 da altura útil).

25. Bibliografia
Lagoas de estabilização, volume 3, Marcos Von
Sperling 2ª Edição Ampliada; 2ª 2006. Editora
UFMG (publicação do DESA)
Giordano,Gandhi.TRATAMENTO E CONTROLE DE
EFLUENTES INDUSTRIAIS. Universidade Estadual
do Rio de Janeiro
Fundação Estadual do Meio Ambiente . F981o
Orientações básicas para operação de estações
de tratamento de esgoto / Fundação Estadual do
Meio Ambiente. —- Belo Horizonte: FEAM, 2006.

26. Sugestão
http://www.recolast.com.br/calculolagoas.htm
Cálculo para lagoas