Trata_aula 10

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LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
Profa. Dra. Gersina N. da Rocha Carmo Junior
Lagoa Anaeróbia
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LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
Lagoas Anaeróbias
Constituem-se em uma forma alternativa de tratamento onde a existência de condições estritamente anaeróbias é essencial.
Para isso, o lançamento de uma grande carga de DBO por unidade de volume da lagoa.
A taxa de consumo de oxigênio é várias vezes superior à taxa de produção.
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LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
Lagoas Anaeróbias
Tudo se processa como num digestor anaeróbio ou numa fossa séptica.
Utilização: tratamento de esgotos domésticos e despejos industriais predominantemente orgânicos, com altos teores de DBO, como matadouros, laticínios, bebidas, etc.
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LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
Lagoas Anaeróbias
Descrição do Processo
Conversão anaeróbia é um processo sequêncial:
Se desenvolve em duas etapas:
Liquefação e formação de ácidos (através das bactérias acidogênicas); e
Formação de metano (através das bactérias metanogênicas).
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a) Microorganismos facultativos, bactérias acidogênicas
Ausência de oxigênio, transformam compostos orgânicos complexos em substâncias mais simples, principalmente ácidos orgânicos.
Liquefação
Formação de ácidos
“fase digestão ácida”
Lagoas Anaeróbias
Produção de material celular;
Produtos mal cheirosos (gás sulfidrico, mercaptana);
pH baixa para 6, até 5.
Primeira fase:
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b) bactérias metanogênicas
Transformam os ácidos orgânicos formados na fase inicial em metâno (CH4) e dióxido de carbono (CO2)
“Fermentação metânica ou alcalina” 
Formação de escuma de cor cinzenta e aspecto feio;
Maus odores desaparecem
pH sobe para 7,2 ou 7,5;
Temperatura deve manter-se acima de 15°C.
LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
Lagoas Anaeróbias
Segunda fase:
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Bactérias metanogênicas são bastante sensíveis às condições ambientais
Redução da taxa de reprodução
Acúmulo de ácidos formados na primeira etapa
Lagoas Anaeróbias
Conseqüências
Interrupção da remoção da DBO;
Geração de maus odores, os ácidos são extremamente fétidos.
Equilíbrio entre as duas comunidades de bactérias
Fundamental
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Lagoas Anaeróbias
Condições para o desenvolvimento das bactérias metanogênicas:
Ausências de oxigênio dissolvido;
Temperatura do líquido adequada (acima de 15°C);
pH adequado (próximo ou superior a 7)
Lagoa Anaeróbia
Etapa inicial remoção de poluentes: ação de forças físicas
Sólidos suspensos
Sólidos sedimentáveis
Microrganismos da degradação da MO, são encontrados em toda massa líquida
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LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
Lagoas Anaeróbias
Na fase de digestão ácida praticamente não ocorre a redução de DBO ou DQO, o que vai acontecer na fermentação metânica.
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A crosta cinzenta escura de escuma, típica de lagoas anaeróbias extremamente benéfica , pois:
impede o desprendimento de gás sulfídrico para a atmosfera;
Interpõe à penetração de luz solar na lagoa, impedindo assim o desenvolvimento de algas, que produzem oxigênio na camada superior;
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Protege a lagoa contra curto – circuitos, agitação provocada pelos ventos, e transferência d oxigênio da atmosfera;
Conserva e uniformiza a temperatura no meio líquido, impedindo a sua alteração por súbita modificação no meio externo;
Impede o maior aquecimento da superfície líquida durante o dia, e o rápido esfriamento durante a noite.
LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
Lagoas Anaeróbias
Contin...
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Lagoa anaeróbia
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Lagoas Anaeróbias
Camada flotante
Espessura e área de recobrimento da lagoa bastante variáveis.
Mantida para diminuir o contato entre a massa líquida e o oxigênio (redução da perda de calor, minimizar emissões de odores);
Conservação ou retirada da camada flotante
Removida para evitar a proliferação de mosquitos e atenuar os aspectos visuais indesejáveis.
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Conservação ou retirada da camada flotante
Lagoas Anaeróbias
Decisão final:
Relacionada às condições ambientais da região
Clima frio: não remoção
Lagoa Anaeróbia substitui com vantagem:
Decantadores primários;
Adensadores de lodos;
Digestores anaeróbios;
Unidades de desaguamento de lodos.
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Lagoas Anaeróbias
Eficiência de remoção de DBO
50 a 70%
Necessidade de unidade posterior de tratamento
Sistemas de lagoas anaeróbias seguidas de lagoas facultativas
Sistema Australiano
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Lagoas Anaeróbias
Economia de área para lagoa facultativa
45 a 70% do requisito de uma lagoa facultativa única
Área total (lagoas anaeróbia + facultativas)
Redução de custos de aquisição de terreno e obras civis.
A remoção de DBO na lagoa anaeróbia proporciona
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Lagoas Anaeróbias
Grade
Fase
Sólida
Fase
Sólida
Cx de areia
Medição de vazão
Lagoa Anaeróbia
Lagoa Facultativa
Corpo Receptor
Sistema Australiano
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Lagoas Anaeróbias
Fator negativo
Risco potencial de exalação de maus odores
Acúmulo de materiais flutuantes
Sistema equilibrado, não ocorrência de maus odores
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Lagoas Anaeróbias
Fatores ambientais que interferem no processo
Temperatura
Ação dos ventos;
Insolação e precipitação pluviométrica
Ventos
Efeitos adversos:
Danos físicos por erosão dos taludes internos devido à formação de ondas.
Recomenda-se: a proteção dos taludes, no mínimo 30cm abaixo e 30cm acima do nível da água.
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Efeitos adversos:
Ventos
Formação de curto-circuitos hidráulicos na lagoa;
Acúmulo de material flutuante em pontos localizados da lagoa
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Fatores ambientais que interferem no processo
Temperatura
Fator determinante da velocidade de crescimento e atividade de degradação bioquímica.
Depende da combinação de vários fatores:
Temperatura do esgoto afluente;
Temperatura do ar e radiação solar;
Vazão do esgoto afluente;
Ação dos ventos;
Volume da lagoa;
Área superficial da lagoa.
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Fatores ambientais que interferem no processo
Temperatura
Valores de interesse, condições de inverno;
A atividade de fermentação do lodo não ocorre significativamente em temperaturas abaixo de 17°C.
Aumenta em atividade na proporção de quatro vezes para cada 5° C de elevação de temperatura entre 4°C e 22°C
Atividade biológica máxima, verão, temperatura na ordem de 30°C
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Fatores ambientais que interferem no processo
Balanço hídrico
Poucos estudos conclusivos sobre o efeito das precipitações pluviométricas
Efeito negativo ocorre de maneira indireta:
Aumento considerável da vazão de esgotos por vazões parasitárias nas redes de esgoto ou introdução indevida de águas pluviais.
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Em oposição a evaporação
Problemas hidráulicos devido o abaixamento indesejado do nível de água.
Interesse em regiões com reduzido índice pluviométrico e elevadas temperaturas-Nordeste brasileiro
Fatores ambientais que interferem no processo
Balanço hídrico
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Configuração de Lagoas Anaeróbias
Características construtivas simplificadas
Cuidados especiais
Adequada mistura, minimização de curtos-circuitos ou formação de camadas estratificadas
Relação comprimento/largura não superior a 3
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Classificação das lagoas anaeróbias em dois modelos hidráulicos básicos :
Lagoa anaeróbia convencional;
Lagoa anaeróbia de alta taxa.
Configuração de Lagoas Anaeróbias
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a) Convencional
b)Alta Taxa
Banco de lodos
Banco de lodos
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Lagoa anaeróbia – Padre Bernardo - GO
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LAGOAS ANAERÓBIAS + LAGOAS FACULTATIVAS
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Configurações de Lagoas Anaeróbias e Problemas Operacionais Associados
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Configurações de Lagoas Anaeróbias e Problemas Operacionais Associados
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LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
Lagoas Anaeróbias
Critérios de dimensionamento
Uma lagoa anaeróbia criteriosamente projetada pode operar livre de maus odores, oferecendo uma redução de DBO na faixa de 50 até 70%.
Os principais parâmetros de projeto das lagoas anaeróbias são:
Tempo de detenção hidráulico;
Taxa de aplicação volumétrica;
Profundidade;
Geometria(relação comprimento/largura).
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Tempo de detenção hidráulico (θh)
Deve ser suficiente para a sedimentação dos sólidos e degradação anaeróbia da
matéria orgânica solúvel
LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
Lagoas Anaeróbias
Bactérias formadoras de metano requerem de 3 a 6 dias, as de crescimento mais rápido e de 20 a 30 dias, as de crescimento mais lento.
Tempo de detenção hidráulico para esgoto doméstico pode ser adotado de 3 a 6 dias.
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LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
Lagoas Anaeróbias
Tempo de detenção hidráulico(θh), expresso em dias
(Faixas admissíveis)
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Q = Vazão média afluente (m3/d)
θh = Tempo de detenção hidráulica (d)
V = Volume requerido para a lagoa (m3)
θh= V/ Q 
Tempo de detenção hidráulico
LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
Lagoas Anaeróbias
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Tempo de detenção hidráulico
LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
Lagoas Anaeróbias
Nas lagoa anaeróbias convencionais
Tempos inferiores a 3 dias, poderá ocorrera a saída das bactérias metanogênicas com como o efluente da lagoa (fatores hidráulicos) seja superior a própria taxa de reprodução, a qual é lenta(fatores biológicos).
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Tempo de detenção hidráulico
LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
Lagoas Anaeróbias
Nas lagoa anaeróbias convencionais
Tempos superiores a 6 dias, a lagoa anaeróbia poderia se comportar ocasionalmente como uma lagoa facultativa. 
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CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO
Lagoas Anaeróbias
Taxa de aplicação volumétrica (Lv)
Principal parâmetro de projeto das lagoa anaeróbias, é função da temperatura. 
Locais mais quentes permitem uma maior taxa (menor volume).
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CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO
Taxa de aplicação volumétrica (Lv)
Lagoas Anaeróbias
Taxas de aplicação volumétrica admissíveis para projeto de lagoas anaeróbias em função da temperatura.
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Volume útil determinado em função de:
Taxa de aplicação volumétrica (Lv), expressa em KgDBO5/m3.dia
Carga de DBO afluente (KgDBO/d)
CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO
L = carga de DBO afluente (KgDBO/d)
Lv = Taxa de aplicação Volumétrica (kg DBO/m3.d)
V = volume requerido para a lagoa
V = L/Lv 
Dimensionamento
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Taxa de aplicação de carga orgânica (TCO)
Admite-se que valores acima de 1.000 KgDBO5.Ha-1.dia-1
Condições anaeróbias em toda massa líquida
Valores de taxa de aplicação de carga orgânica e remoção de DBO5 em lagoas anaeróbias
CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO
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Profundidade
Projetar uma lagoa mais profunda, com 3,5 a 5,0 metros de profundidade.
Vantagens da lagoa mais profunda:
Menor área superficial;
Menor ação do meio externo sobre o meio líquido;
Volume adequada para acumulação de sólidos.
Não havendo desarenação prévia 
recomenda-se profundidade adicional de 0,50 m no mínimo junto a entrada.
CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO
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Geometria (relação comprimento/largura)
Comprimento/largura (L/B) = na ordem de 1 a 3
CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO
As lagoas anaeróbias variam entre quadradas ou levemente retangulares, com relação: 
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Cálculo da concentração efluente (DBOefl) da lagoa anaeróbia.
Uma vez estimada a eficiência de remoção (E), calcula-se a concentração efluente pelas fórmulas:
E = (S0 – DBOefl) x 100/S0
DBOefl = S0 (1 – E/100)
Onde:
S0=concentração de DBO total afluente (mg/L);
DBOefl=concentração de DBO total efluente(mg/L);
E= eficiência de remoção(%).
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Exemplo de Dimensionamento
Exemplo: Dimensionar uma lagoa anaeróbia para os seguintes dados:
População: 20.000 hab.
Vazão afluente: 3.000 m3/d
DBOafluente :350mg/L
Temperatura: T=23°C e Lv = 0,15kgDBO5/d
Eficiência de remoção de DBO desejada de 60%
V = L/Lv 
Solução:
Carga de DBO:
L= Q x conc. = 3000m3/d x 0,350 Kg/m3 = 1050kg/d
350mg/L = 350g/m3
Carga de DBOtotal
Taxa de aplicação volumétrica
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V = 1050kgDBO/d
0,15kgDBO/m3.d
= 7000m3
Cálculo do volume requerido
V = L/Lv 
Verificação do tempo de detenção hidráulico
θh= V/ Q 
θh= 7000m3
3000m3/d
θh = 2,3d 
Obs: lagoa com esse baixo tempo de detenção deve ter sua entrada pelo fundo.
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Exemplo de Dimensionamento
Profundidade adotada - 4,5m
Área média:
V=volume da lagoa e;
h = profundidade.
Am = V/h
Am = 7000 m3/4,5m = 1.556m2
Vamos adotar 2 lagoas
Área de cada lagoa = 1.556m2/2 = 778m2
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Exemplo de Dimensionamento
Possíveis dimensões de cada lagoa:
Caso seja adotadas 2 lagoas em paralelo e uma relação comprimento/largura(L/B) igual a 2,5 em cada lagoa ter-se-á:
Área de cada lagoa = 1.556m2/2 = 778m2
A=B.L = (2,5.B).B = 2,5.B2
778m2 = 2,5.B2
B = 18 m
e 778 = 18.L
L = 43m
Possível dimensões de cada lagoa: 43 x 18 
A=B.L
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Eficiência de remoção de DBO desejada de 60%
Exemplo de Dimensionamento
DBOefl = S0 (1 – E/100)
DBOefl = 350 (1 – 60/100)
DBOefl = 140mg/L
O efluente da lagoa anaeróbia é o afluente da lagoa facultativa.
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Exemplo de Dimensionamento
Exemplo: apresenta-se o caso da contribuição de esgotos domésticos de 3500m3/d e DBO 300mg/L. A temperatura média do mês mais frio é 20°C. Deseja-se pré-dimensionar uma lagoa anaeróbia, aceitando uma remoção de DBO de 50%. 
Adotar taxa de aplicação de carga orgânica de 0,75kgDBO/m3.d