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1 MANUAL DE OPERAÇÃO DE ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ESGOTO 1.TRATAMENTO PRELIMINAR 1.1 Componentes: Grade, Caixa de Areia e Medidor de vazão. 1.2 Definições: Neste nível de tratamento, são utilizados métodos de ordem física. O gradeamento e a caixa de areia, componentes destacados acima, tem objetivo de remover os sólidos grosseiros e a areia. A entrada e acumulação destes sólidos indesejáveis nas unidades seguintes são prejudiciais ao desempenho do tratamento. Segundo von Sperling (1996), a remoção dos sólidos grosseiros através do gradeamento tem finalidade de proteger os dispositivos de transporte dos esgotos, das unidades de tratamento subsequentes e dos corpos receptores. A remoção da areia tem finalidade de evitar a abrasão nos equipamentos e tubulações; eliminar ou reduzir a possibilidade de obstrução em tubulações, tanques, orifícios e sifões e facilitar o transporte do líquido. 1.3 Dimensionamento: Grade: NBR 12208 (5.3. Remoção de sólidos grosseiros). Caixa de Areia: NBR 12209 (6.1.2. Desarenação). 1.4 Cuidados operacionais: Os componentes do tratamento preliminar necessitam de limpeza continua. Nas grades o material retido deve ser retirado diariamente. Já na caixa de areia recomenda-se limpar a caixa de areia sempre que o material acumulado ocupar a metade da altura da câmara de armazenamento ou 2/3 do seu comprimento. Seguem abaixo os procedimentos para limpeza manual das unidades de tratamento. 2 1.4.1 Grade de limpeza manual: 1. Remover o material retido usando o rastelo, com o devido cuidado, de forma a evitar a entrada de sólidos grosseiros no sistema e o contato direto com o material removido. 2. Depositar o material removido em vasilhame devidamente protegido, posteriormente, limpar a grade com jato de água. 3. Ao fim do turno, medir o volume do material, em seguida, ensacar o material para ser encaminhado ao aterro sanitário. 1.4.2 Caixa de areia manual: 1. Colocar a comporta (stop-log) para impedir a entrada de esgoto na caixa, verificando se ficou bem vedada. 2. Utilizando balde, retirar o líquido que ficou na caixa, o qual deve ser encaminhado para a entrada da caixa de areia em operação. 3. Retirar o material depositado com a pá e a enxada, colocando-o no carrinho de mão e, posteriormente, ensacar o material para o seu aterramento. 4. Limpar a caixa de areia com jato de água, esfregando as paredes internas com vassoura, e retirar a água de lavagem. 1.5 Problemas operacionais e possíveis soluções: O quadro abaixo indica os possíveis problemas operacionais, bem como a forma de detecção e correção dos problemas. Observação Causa provável Verificar Solução Vazão sempre menor que a esperada População ou contribuição per capita menor que a projetada Dispositivo de medição de vazão Aumentar população beneficiada Vazão repentinamente menor que a esperada Entupimento na rede de esgoto Extravasamento na área de contribuição Desentupir a rede de esgotos Vazão sempre maior que a esperada População ou contribuição per capita maior que a projetada Dispositivo de medição de vazão Aumentar capacidade de tratamento Picos diários maiores que os esperados Equalização menor que esperada Dispositivo de medição de vazão Utilizar tanque de equalização Picos repentinos irregulares Ligação da rede de águas pluviais Coincidência com chuvas Desfazer ligação clandestina 3 Vazão ocasionalmente maior que a esperada Infiltração grande de água subterrânea Coincidência com chuvas Descobrir pontos de infiltração pH anormal Despejo industrial Existência de fontes clandestinas Localizar e atuar sobre as fontes, no sentido de corrigir o problema Temperatura anormal Despejo industrial Existência de fontes clandestinas Localizar e atuar sobre as fontes, no sentido de corrigir o problema. Sólidos sedimentáveis maiores que o normal Despejo clandestino de lixo doméstico ou industrial na rede Natureza dos sólidos sedimentáveis Localizar e atuar sobre as fontes, no sentido de corrigir o problema Odor ou insetos na barra Intervalo longo entre limpezas Intervalo de limpeza Aumentar a frequência de limpeza Aumento repentino da massa de sólidos grosseiros retidos Descarga clandestina de resíduos sólidos Existência de fontes clandestinas Localizar e atuar sobre as fontes, no sentido de corrigir o problema Diminuição repentina da massa de sólidos grosseiros retidos Falha de retenção na grade Condição da grade Consertar a grade Aumento repentino da massa de areia retida Descarga de águas pluviais na rede Vazão de esgoto Desfazer ligação de águas pluviais Diminuição repentina da massa de areia retida Arraste de areia na caixa Velocidade da água (corante) Reduzir a velocidade Odor de ovo podre na caixa de areia Sedimentação de material orgânico Velocidade da água (corante) Aumentar a velocidade da água Areia retida é cinza, tem odor e contém graxa Sedimentação de material orgânico Velocidade da água (corante) Aumentar a velocidade da água Corrosão de metal e concreto nas unidades de pré- tratamento Ventilação insuficiente Ventilação Melhorar a ventilação Fonte: ReCESA (2008). 2. TAQUE SÉPTICO 2.1 Definições: 4 Unidade cilíndrica ou prismática retangular de fluxo horizontal, para tratamento de esgotos por processos de sedimentação, flotação e digestão. Também conhecido como decanto-digestor ou fossa séptica, o tanque séptico é um dispositivo utilizado primordialmente ao tratamento de esgoto doméstico. Os tanques sépticos são reatores biológicos anaeróbios, onde há reações químicas com a interferência de microorganismos, os quais participam ativamente no decréscimo da matéria orgânica. Suas principais funções são: reter os despejos domésticos e/ou industriais por um período determinado, permitir a sedimentação dos sólidos, decomposição da parte orgânica e retenção do material graxo. O tratamento do esgoto pelo tanque séptico não apresenta alta eficiência, mas produz efluente de qualidade razoável, que pode ser encaminhado a um pós- tratamento complementar, de preferência aquele que remove matéria orgânica dissolvida. 2.2 Dimensionamento: NBR 7229 (5.7 Dimensionamento de tanque séptico) 2.3 Restrições ao uso do sistema: É vedado o encaminhamento ao tanque séptico de: a) águas pluviais; b) despejos capazes de causar interferência negativa em qualquer fase do processo de tratamento ou a elevação excessiva da vazão do esgoto afluente, como os provenientes de piscinas e de lavagem de reservatórios de água. Os tanques sépticos devem observar as seguintes distâncias horizontais mínimas: a) 1,50 m de construções, limites de terreno, sumidouros, valas de infiltração e ramal predial de água; b) 3,0 m de árvores e de qualquer ponto de rede pública de abastecimento de água; c) 15,0 m de poços freáticos e de corpos de água de qualquer natureza. 2.4 Cuidados operacionais: 5 O lodo e a escuma acumulados nos tanques devem ser removidos periodicamente para que não haja perda de eficiência. Geralmente é de um a dois anos, podendo chegar a três. A remoção do lodo excedente pode ser feita ser feita basicamente de duas maneiras: através de pressão hidrostática ou bombeamento. O mais comum no Estado é através de bombeamento sendoo mangote de sucção inserido no interior do tanque. Para tanto, o projeto deverá prever um ou mais tubos guias de diâmetro igual a 150mm, a fim de possibilitar o correto posicionamento dos mangotes de sucção. Anteriormente a qualquer operação que venha a ser realizada no interior dos tanques, as tampas devem ser mantidas abertas por tempo suficiente à remoção de gases tóxicos ou explosivos (mínimo: 5 min). 2.5 Problemas operacionais e possíveis soluções: Observação Causa provável Solução Maus odores Sobrecarga de esgotos e redução do tempo de detenção hidráulica; Adicionar nitrato de sódio no tanque séptico. Queda brusca de temperatura do esgoto; Adicionar cal (~12g/m³ de tanque) para elevar o pH. Presença de substâncias tóxicas; Adicionar produtos que sequestram os sulfetos. Localizar e eliminar fontes de substâncias tóxicas. Elevado teor de sólidos no efluente Sobrecarga de esgotos e redução do tempo de detenção hidráulica; Colocar outra unidade em operação. Frequência inadequada de remoção do lodo do tanque séptico; Promover limpeza do tanque séptico, inclusive da camada de escuma. Entupimento do filtro anaeróbio Frequência inadequada de remoção de lodo do tanque séptico. Promover limpeza do tanque séptico, inclusive da camada de escuma. Verificar a possibilidade de descarte parcial dos sólidos retidos no filtro. Fonte: ReCESA (2008). Outros problemas operacionais podem ser prevenidos no projeto e operação. A presença de gordura, sólidos grosseiros e lodo interferem e diminuem a eficiência no tratamento da água residuária. 2.5.1 Gordura 6 O problema da entrada de gordura advém das características do material que vão se constituindo numa camada grossa de escuma, que diminui o volume útil do tanque e tende a comprometer o funcionamento do mesmo e das unidades subsequentes. A necessidade de implantação de unidades de remoção de gordura a montante de tanques sépticos depende intrinsicamente da quantidade de óleos e graxas presentes nos esgotos. Como essa unidade de tratamento é largamente utilizada para tratamento de esgoto doméstico, é sempre imprescindível a implantação de caixa de gordura antecedendo aos tanques sépticos. 2.5.2 Sólidos grosseiros A não incorporação de unidades de remoção de sólidos grosseiros, como gradeamento, antecedendo os tanques sépticos contribui para a ocorrência de problemas operacionais, a exemplo de entupimento de tubulações e consequentemente extravasamento dos esgotos a montante do local obstruído. 2.5.3 Lodo A não retirada do lodo produzido, no intervalo de limpeza considerado no projeto, ocasionará uma redução no tempo de detenção hidráulica e, consequentemente, o mau funcionamento do tanque com a perda excessiva de sólidos na sua saída, deteriorando a qualidade do efluente final. 2.6 Eficiência: Os dados sobre eficiência dos tanques sépticos são bastantes variáveis e sujeitos as condições locais e de operação da unidade. A bibliografia especializada indica as seguintes eficiências médias de remoção: DBO: 30 a 55% Sólidos suspensos: 20 a 90% Óleos e graxas: 70 a 90% 3. REATOR UASB 3.1 Definições: Coluna de fluxo ascendente, composta de uma zona de digestão, uma de sedimentação, e o dispositivo separador de fases gás-sólido-líquido, o reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) é uma tecnologia de tratamento biológico de esgoto baseada na decomposição anaeróbia da matéria orgânica. 7 O esgoto segue uma trajetória ascendente após ser distribuído pelo seu fundo até encontrar a manta de lodo (constituída pelos sólidos em suspensão), onde ocorre a mistura, a biodegradação e a digestão anaeróbia do conteúdo orgânico pela ação dos organismos anaeróbios, gerando gases metano, carbônico e sulfídrico. 3.2 Dimensionamento: Chernicharo (1997) (5.4 Projetos de reatores anaeróbios – reatores de manta de lodo). 3.3 Restrições ao uso do sistema: 3.4 Cuidados operacionais: 3.4.1 Remoção do lodo No reator UASB, o descarte de lodo deve ser feito do fundo e à meia altura do compartimento de digestão, a partir da abertura individualizada de registros que são previstos na lateral do reator. O monitoramento da concentração e altura do lodo no reator é realizado a partir de pontos de amostragem dispostos em diferentes alturas da unidade, a fim de definir os volumes de lodo a serem descartados em cada ponto (superior e inferior). A frequência de descarga é de duas a três semanas, variando de acordo com a capacidade de armazenamento de lodo do reator e com o tempo médio de secagem. 3.4.2 Remoção da escuma A remoção de escuma é feita a partir da abertura de escotilhas inspecionáveis acima da laje dos reatores, que devem ser operadas com cuidado devido aos riscos ao se acessar um compartimento contendo o biogás. Deve ser feito o fechamento da válvula de gás correspondente ao separador trifásico que se queira inspecionar, isolando-o dos demais separadores e não se deve fumar nem portar objetos que possam produzir fogo ou faísca durante a realização da atividade. 8 3.5 Problemas operacionais e possíveis soluções: Observação Causa provável Solução Distribuição desigual do afluente Estrutura de distribuição desnivelada; Nivelar estrutura de distribuição; Ponto de distribuição não recebe esgoto Entupimento; Desbloquear; Coleta do efluente não uniforme Estrutura de coleta desnivelada; Nivelar a estrutura de distribuição; Camada superficial obstrui ponto de coleta; Remover obstrução; Teor elevado de sólidos sedimentáveis no efluente Carga hidráulica excessiva; Diminuir vazão; Excesso de sólidos no reator; Promover a descarga de lodo em excesso; Produção de gás menos que normal Vazamento do biogás; Eliminar vazamento Defeito do gasômetro; Consertar ou substituir; Diminuição da vazão; Desentupir rede de esgoto; Material tóxico no afluente; Identificar e atuar sobre eventuais fontes de materiais tóxicos; Carga orgânica excessiva; Diminuir carga orgânica; Produção de lodo maior que o normal Sobrecarga do lodo; Diminuir carga aplicada; Sólidos grosseiros e/ou inorgânicos entrando no reator; Restabelecer funcionamento das unidades de pré- tratamento; Produção de lodo menos que o normal Vazão pequena; Desentupir rede de esgoto; Retenção de lodo deficiente; Consertar separador; Alta fração de sólidos inorgânicos Falha da caixa de areia; Diminuir velocidade; Baixa velocidade ascensional no reator; Aumentar velocidade; Lodo flutuante cresce rapidamente Carga hidráulica excessiva; Diminuir carga; Eficiência da remoção do material orgânico reduzida Carga hidráulica excessiva; Diminuir carga; Descarga do afluente deficiente; Consertar falhas; Fonte: ReCESA. 9 Problemas operacionais Causas Prováveis Soluções Possíveis Odores Desagradáveis Sobrecarga de esgoto com consequente diminuição do tempo de detenção; Elevadas concentrações de compostos de enxofre no esgoto afluente; Elevadas concentrações de ácidos voláteis no reator, alcalinidade reduzida e queda de pH; Presença de substâncias tóxicas no esgoto; Queda brusca de temperatura do esgoto. Diminuir a vazão afluente a unidade com problemas; Verificar a possibilidade de reduzir as concentrações de sulfetos no sistema; Adicionar cal hidratada, a fim de elevar a alcalinidadedo reator e manter o pH próximo a 7,0 (6,8 a 7,4); Localizar e eliminar as fontes de substancias tóxicas; Caso o reator não seja coberto, avaliar a possibilidade de cobri-lo. Efluente contendo elevado teor de sólidos suspensos Sobrecarga da vazão de esgoto, com consequente elevação das velocidades superficiais; Elevadas concentrações de sólidos suspensos no afluente; Excesso de sólidos no reator. Diminuir a vazão afluente a unidade com problemas; Verificar a possibilidade da remoção de sólidos a montante dos reatores; Proporcionar o descarte do excesso de sólidos presentes no sistema. Queda da produção de Biogás Vazamentos nas tubulações de gás; Entupimento das tubulações de gás; Defeito nos medidores de gás; Elevadas concentrações de ácidos voláteis no reator, alcalinidade reduzida e queda do pH; Presença de substâncias tóxicas no esgoto; Queda brusca de temperatura de esgoto; Diminuição da vazão; Material tóxico do afluente; Carga orgânica excessiva. Corrigir os vazamentos; Desentupir as tubulações de gás; Reparar os medidores de gás; Adicionar cal hidratada, a fim de elevar a alcalinidade do reator e manter o pH próximo a 7,0 (6,8 a 7,4); Localizar e eliminar as fontes de substancias tóxicas; Caso o reator não seja coberto, avaliar a possibilidade de cobri-lo; Diminuir carga orgânica. Queda da eficiência do sistema Sobrecarga de esgoto com consequente diminuição do tempo de detenção; Elevadas concentrações de ácidos voláteis no reator, alcalinidade reduzida e queda de pH; Perda excessiva de sólidos no sistema, com redução do leito e da manta de lodo; Presença de substâncias tóxicas no esgoto; Diminuir a vazão afluente a unidade com problemas; Adicionar cal hidratada, a fim de elevar a alcalinidade do reator e manter o pH próximo a 7,0 (6,8 a 7,4); Diminuir a vazão afluente a unidade com problemas ou retirar temporariamente o reator de operação; Localizar e eliminar as fontes de 10 Queda brusca de temperatura do esgoto; Carga hidráulica excessiva; Descarga do afluente deficiente; Presença de sólidos grosseiros no reator. substancias tóxicas; Eventualmente, retirar o reator de operação ate que ocorra a redução dos ácidos voláteis; Diminuir a carga; Reestabelecer funcionamento das unidades de pre-tratamento. Flutuação de grânulos Sobrecarga de esgoto com consequente diminuição do tempo de detenção; Reinicialização da operação do sistema, apos longos períodos de paralização. Diminuir a vazão afluente a unidade com problemas; Reinicializar o sistema com aplicação de menores cargas volumétricas. Proliferação de insetos Presença de camada de escuma e óleo que normalmente se forma nos reatores anaeróbios; Sólidos voláteis no reator, alcalinidade reduzida e queda no pH. Aplicar dosagens adequadas de algum tipo de inseticida, de modo a não prejudicar o funcionamento do reator; Remover a camada de escuma e aterrar adequadamente; Caso o reator não seja coberto, avaliar a possibilidade de cobri-lo. Distribuição desigual do afluente Estrutura de distribuição desnivelada. Nivelar a estrutura. Coleta do efluente desuniforme Estrutura de coleta desnivelada; Camada superficial obstrui ponto de coleta. Nivelar a estrutura; Remover obstrução. Fonte: Chernicharo (1997). 3.6 Eficiência: Remoção de DBO/DQO de ordem de 65-75%. A variação da eficiência é diretamente proporcional ao tempo de detenção hidráulica. 4. FILTRO ANAERÓBIO 5.1 Definições: Os filtros anaeróbios, utilizados como pós-tratamento de tanque séptico ou reator UASB, consistem basicamente em tanques contendo leito de pedras ou outro material inerte que serve de suporte para aderência e desenvolvimento de microrganismos. O material de enchimento serve como suporte para os microrganismos, que formam películas ou um biofilme na sua superfície, propiciando alta retenção de biomassa no reator. O esgoto é depurado ao 11 percolar por entre os interstícios do meio suporte, estando em contato com o lodo ativo retido. (TIPOS DE FLUXOS/ FUNDO FALSO) Características gerais Fluxo ascendente Fluxo descendente Fluxo horizontal Maior retenção de lodo em excesso; Bom tempo de contato entre o esgoto e o biofilme devido aos lodos em sustentação hidráulica; Propiciam alta eficiência e baixa perda dos sólidos que São arrastados no efluente; São mais indicados para esgotos com baixa concentração; Maiores riscos de entupimento dos interstícios. Apresentam facilidade para remoção de lodo em excesso; Menor risco de entupimento no leito; Podem receber esgotos com maior concentração de sólidos; Indicado para altas e baixas cargas orgânicas; Os filtros com fluxo não afogado apresentam baixa eficiência. Funciona com características intermediárias entre o fluxo ascendente e descendente. Maior dificuldade na distribuição do fluxo; Desempenho diferenciado ao longo do leito; Concentração de lodo em excesso mal distribuída; Remoção do lodo difícil; Deve ser usado com baixas taxas de carga orgânica. 5.2 Dimensionamento: NBR 13969/97 (4.1Filtro anaeróbio de leito fixo com fluxo ascendente) 5.3 Restrições ao uso do sistema: Podem ser aplicados para tratamento de esgotos concentrados ou diluídos. São mais indicados para esgotos com contaminantes predominantemente solúveis, pois quanto maior a quantidade de contaminantes particulados (sólidos suspensos) maior a possibilidade de entupimento. 5.4 Cuidados operacionais: O filtro anaeróbio de fluxo ascendente deve ser limpo quando for observada a obstrução do leito filtrante, observando-se os dispostos a seguir: a) para a limpeza do filtro deve ser utilizada uma bomba de recalque, introduzindo-se o mangote de sucção pelo tubo-guia, quando o filtro dispuser daquele; 12 b) se constatado que a operação acima é insuficiente para retirada do lodo, deve ser lançada água sobre a superfície do leito filtrante, drenando-a novamente. Não deve ser feita a “lavagem” completa do filtro, pois retarda a partida da operação após a limpeza; c) nos filtros com tubos perfurados sobre o fundo inclinado, a drenagem deve ser feita colocando-se mangote de sucção no poço de sucção existente na caixa de entrada. 5.5 Problemas operacionais e possíveis soluções: 4.5.1 Sólidos grosseiros A não previsão de unidades de remoção de sólidos grosseiros contribui negativamente para a ocorrência de problemas operacionais nas unidades de jusante, ou seja, quando sólidos flutuantes de maiores dimensões tem acesso a um filtro anaeróbio, precedido ou não de tanque séptico, estes podem provocar a obstrução dos furos da laje superior do fundo falso do filtro, constituindo-se num problema de difícil correção, podendo demandar a paralisação do filtro. Dessa forma, torna-se imprescindível a implantação de uma unidade de gradeamento a montante de filtros anaeróbicos. 5.6 Eficiência: Segundo Chernicharo (1997), estudos estatísticos indicaram que o tempo de detenção hidráulica foi o parâmetro que mais influenciou a eficiência de remoção de DQO do sistema. Em relação aos módulos corrugados, o acréscimo da área superficial pareceu não influir significativamente na eficiência do sistema, enquanto o tamanho dos espaçosvazios e a geometria do material corrugado mostraram ter influência sobre a eficiência dos reatores. Para a DBO5,20, a eficiência pode variar de 40 a 75%, para DQO, de 40 a 70%, para sólidos suspensos, de 60 a 90% e para sólidos sedimentáveis, 70% ou mais. Os limites inferiores correspondem às temperaturas abaixo de 15ºC e os limites superiores correspondem às temperaturas acima de 25ºC. 5.LAGOA FACULTATIVA 5.1 Definições: Lagoas facultativas apresentam processos divididos em três zonas: zona anaeróbia, zona aeróbia e zona facultativa. A zona anaeróbia encontra-se no 13 lodo de fundo, formado pela sedimentação da matéria orgânica, que sofre decomposição por organismos anaeróbicos. Na camada mais superficial tem-se a zona aeróbia, onde a matéria orgânica solúvel e finamente particulada é oxidada por meio da respiração aeróbica. À medida que se aprofunda a lagoa, a disponibilidade de luz é menor, o que ocasiona a predominância do consumo de oxigênio sobre a produção pela fotossíntese. Na região intermediária da lagoa, onde pode ocorrer presença ou ausência de oxigênio, é denominada zona facultativa. O efluente de uma lagoa facultativa possui cor verde devido às algas, elevado teor de oxigênio dissolvido e sólidos em suspensão. Fator Influência Radiação solar Velocidade de fotossíntese. Temperatura Velocidade de fotossíntese; Taxa de decomposição bacteriana; Solubilidade e transferência de gases; Condições de mistura. Vento Condições de mistura; Reaeração atmosférica. Fonte: von Sperling (1996). 5.2 Dimensionamento: Cetesb (1981) 5.3 Restrições ao uso do sistema: Há fatores naturais não controlados pelo homem que interferem no funcionamento das lagoas que podem restringir o uso do sistema em algumas localidades. Estes fatores incluem ventos, temperatura, precipitação, evaporação e radiação. Os ventos podem formar ondas que causam erosão nos taludes, bem como contribui para introdução de oxigênio no meio líquido. A temperatura está relacionada com a radiação solar e afeta a velocidade da fotossíntese e a velocidade de metabolismo das bactérias responsáveis pela depuração dos esgotos. Nas temperaturas baixas, a concentração de oxigênio dissolvido tende a ser maior. 14 5.3.1 Precipitação pluviométrica A precipitação é desfavorável para o sistema pelo aspecto de produzirem diluição dos esgotos, bem como carregam areia para o interior da lagoa. 5.4 Cuidados operacionais: Este sistema não necessita de grandes cuidados operacionais, pois não requer equipamentos ou capacitação especial dos operadores. A manutenção está relacionada a atividades simples. Conferir, periodicamente, as condições estruturais da lagoa, minimizando a possibilidade de ocorrência de erosão dos taludes e de infiltração no solo, observando-se a variação do nível da lâmina d’água; Evitar os entupimentos nos dispositivos de entrada, para garantir a distribuição uniforme do esgoto na lagoa; Promover a retirada de materiais grosseiros que, eventualmente, possam passar pelo tratamento preliminar; Conservar limpos os dispositivos de saída; Conservar as margens da lagoa sem qualquer tipo de vegetação, para evitar a proliferação de insetos; Fazer diariamente a leitura das vazões com frequência horária e anotar os valores no livro de registro de operação. Retirar todo o material sobrenadante - escumas, óleos, graxas, lodo e folhas usando peneiras ou jatos d’água. O material removido deve ser desidratado, tratado e disposto em valas na área da ETE, com recobrimento diário, ou em aterro sanitário preferencialmente licenciado; Variar o nível d’água em função da maior ou menor insolação - mais alto no período de maior insolação e mais baixo no de menor insolação; Verificar a coloração do efluente tratado - deve estar preferencialmente verde-claro e sem cheiro; Verificar diariamente as condições de tempo, da temperatura do ar e do líquido, do pH e do oxigênio dissolvido - OD. Os dados devem ser anotados no registro de operação da ETE. 15 5.5 Problemas operacionais e possíveis soluções: Problemas operacionais Causas Prováveis Soluções Possíveis Escuma e flutuantes Superfloração de algas (formando nata esverdeada); Lançamento de material estranho (ex: lixo); Placas de lodo desprendidas do fundo; Pouca circulação e atuação do vento. Quebrar a escuma com jatos d’água ou um rastelo; Remover a escuma com peneiras de pano, enterrando-a depois; Descarregar ou remover placas de lodo; Remover obstáculos para a penetração do vento. Maus odores causados por sobrecarga Sobrecarga de esgotos, causando abaixamento do pH, queda de concentração de OD, mudança na cor do efluente de verde para verde- amarelo (predominância de rotíferos e crustáceos, que se alimentam das algas), aparecimento de zonas cinzentas junto ao afluente e maus odores. Transformar a operação de série para paralelo; Retirar temporariamente a lagoa problemática de operação (desde que haja pelo menos duas lagoas em paralelo); Recircular o efluente na razão de 1/6/ Considerar entradas múltiplas do afluente, para evitar caminhos preferenciais; No caso de sobrecargas consistentes, considerar a inclusão de aeradores na lagoa; Eventualmente adicionar nitrato de sódio, como complementação de fonte de oxigênio combinado. Maus odores causados por más condições atmosféricas Longos períodos com tempo nublado e temperatura baixa. Diminuir a altura da lâmina d’água; Colocar uma lagoa em paralelo em operação; Instalar aeradores superficiais próximos à entrada do afluente; Maus odores causados por bactérias tóxicas Substâncias tóxicas advindas de descargas industriais, gerando repentinas condições anaeróbias na lagoa. Efetuar análise físico-química completa do afluente, de forma a identificar o possível composto tóxico; Identificar na bacia de contribuição a indústria causadora da descarga, tomando as providencias dentro da legislação; Isolar a lagoa afetada; Colocar uma segunda unidade em operação em paralelo, com aeração, caso seja possível. Maus odores causados por Má distribuição do afluente; Zonas mortas, advindas de Coletar amostras em vários pontos da lagoa (ex: OD) para verificar se 16 curtos-circuitos hidráulicos excessivo aproveitamento de curvas de nível; Presença de vegetais aquáticos no interior da lagoa. há significativas diferenças de ponto para ponto. No caso de entradas múltiplas, regularizar a distribuição uniforme da vazão afluente por todas as entradas; No caso de entradas simples, construir novas entradas; Cortar e remover vegetais aquáticos; No caso de zonas mortas, introduzir aeração para causar pequena mistura. Maus odores causados por massas de algas flutuantes Superfloração de algas, impedindo a penetração da energia luminosa, e causando problemas com a mortandade da população em excesso. Jateamento com mangueira d’água; Destruição com rastelo; Remoção com peneiras. Elevadas concentrações de algas (SS) no efluente Condições atmosféricas que favorecem o crescimento de certas populações de algas. Retirar o efluente submerso, após passar por defletores, que retêm as algas; Usar múltiplas células em série, com um reduzido tempo de detenção em cada célula; Efetuar pós-tratamento do efluenteda lagoa, para remover excesso de SS. Presença de algas (bactérias) verde-azuladas Tratamento incompleto; Sobrecarga; Desbalanço de nutrientes. Quebrar as florações de algas; Adicionar criteriosamente sulfato de cobre. Presença de algas filamentosas e musgo, que limitam a penetração da energia luminosa Lagoas superdimensionadas; Carga afluente sazonalmente reduzida. Aumentar a carga unitária, através de redução do numero de lagoa em operação; Usar operação em série. Tendência progressiva de decréscimo no OD (OD abaixo de 3mg/L nos meses quentes) Baixa penetração da luz solar; Baixo tempo de detenção; Alta carga de DBO; Despejos industriais tóxicos. Remover a carga na lagoa primária através de operação em paralelo; Introduzir aeração complementar;Reciclar o efluente final. Tendência progressiva de decréscimo no Sobrecarga; Logos períodos com condições atmosféricas adversas; Ver medidas relativas a baixo OD ou maus odores por sobrecarga. 17 pH (pH ideal acima de 8), com mortalidade das algas verdes Organismos se alimentando das algas. Proliferação de insetos Presença de vegetais nas margens dos taludes internos das lagoas. Reduzir o N.A., fazendo com que as larvas presas aos vegetais desapareçam, quando a área secar; Operar a lagoa com variação do N.A.; Proteger o talude interno com placas de concreto, argamassa armada, rip- rap etc; Colocação de peixes na lagoa, como tilápia e carpas; Destruir as escumas; Aplicar criteriosamente produtos químicos. Vegetação Baixar nível operacional da lagoa (abaixo de 60cm); Infiltração excessiva; Baixa vazão de esgotos. Operar as lagoas com um nível superior a 90cm; Cortar os vegetais nas margens internar, evitando que os mesmos caiam dentro das lagoas; Proteger o talude internamente com placas de concreto, argamassa, rip- rap etc; Remover vegetais internos à lagoa com canoas ou dragas (abaixar o N.A. para facilitar operação); Reduzir permeabilidade da lagoa com uma camada de argila; Aplicar criteriosamente herbicidas. Fonte: von Sperling (1996). 6.LAGOA ANAERÓBIA 6.1 Definições: As lagoas anaeróbias são utilizadas para o tratamento de esgotos domésticos e despejos industriais predominantemente orgânicos. Desta forma, a grande carga de matéria orgânica faz com que a taxa de consumo de oxigênio seja muito superior à taxa de produção, garantindo condições estritamente anaeróbias. A estabilização anaeróbia é lenta e se desenvolve em duas etapas. Na primeira fase há conversão da matéria orgânica a outras formas, como ácidos. Nesta fase não há remoção de DBO. Somente na segunda fase a DBO é removida e a 18 matéria orgânica que foi convertida é transformada em metano, gás carbônico e água. O carbono é removido pela vaporização do metano. As bactérias metanogênicas, responsáveis pela segunda etapa, são muito sensíveis, sendo necessário ausência de oxigênio dissolvido, temperatura adequada e pH adequado. Estas lagoas são usualmente profundas a fim de reduzir a penetração de oxigênio da atmosfera pela interface. O efluente da lagoa anaeróbia ainda apresenta elevada DBO, implicando na necessidade da utilização de um tratamento posterior. As unidades mais utilizadas para o tratamento são as lagoas facultativas. Este sistema é denominado sistema australiano. 6.2 Dimensionamento: CETESB (1981). 6.3 Restrições ao uso do sistema: 6.4 Cuidados operacionais: Este sistema não necessita de grandes cuidados operacionais, pois não requer equipamentos ou capacitação especial dos operadores. A manutenção está relacionada a atividades simples. Conferir, periodicamente, as condições estruturais da lagoa, minimizando a possibilidade de ocorrência de erosão dos taludes e de infiltração no solo, observando-se a variação do nível da lâmina d’água; Evitar os entupimentos nos dispositivos de entrada, para garantir a distribuição uniforme do esgoto na lagoa; Promover a retirada de materiais grosseiros que, eventualmente, possam passar pelo tratamento preliminar; Conservar limpos os dispositivos de saída; Conservar as margens da lagoa sem qualquer tipo de vegetação, para evitar a proliferação de insetos; 19 Fazer diariamente a leitura das vazões com frequência horária e anotar os valores no livro de registro de operação. 6.5 Problemas operacionais e possíveis soluções: Problemas operacionais Causas Prováveis Soluções Possíveis Maus odores Sobrecarga de esgotos e diminuição do tempo de detenção hidráulica; Carga bem baixa e elevação do tempo de detenção hidráulica (a lagoa se comporta como facultativa, com OD na massa líquida); Presença de substâncias tóxicas; Queda brusca de temperatura dos esgotos. Recircular o efluente da lagoa facultativa ou de maturação para a entrada da lagoa anaeróbia (razão de recirculação de aproximadamente 1/6); Melhorar a distribuição do afluente na lagoa (distribuição por tubulações perfuradas no fundo da lagoa) No caso de sobrecarga, eventual by- pass parcial para a lagoa facultativa (caso ela suporte elevações de carga); No caso de longos tempo de detenção, operar com uma lagoa anaeróbia apenas (caso haja duas ou mais lagoas em paralelo); Adicionar nitrato de sódio em vários pontos da lagoa; Adicionar cal (120 g/10m³ de lagoa) para elevar o pH, reduzindo as condições ácidas responsáveis pela inibição da metanogênese e pela maior presença do sulfeto na forma livre, tóxica); Adicionar produtos que sequestrem os sulfetos; Evitar a adição de cloro, pois o mesmo causará problemas posteriores para o reinício das atividades biológicas. Proliferação de insetos Material gradeado ou areia removida não dispostos convenientemente; Crescimento de vegetais no encontro entre NA e talude interno; Camada de escuma e óleo sempre presente nas lagoas anaeróbias; Circulação e manutenção fracas. Aterrar o material removido das grades e caixas de areia em valas; Cortar os vegetais desenvolvidos; Revolver, com rastelo ou jato d’água, a camada de material flutuante que cobre as lagoas; Aplicar cuidadosamente inseticidas ou larvicidas na camada de escuma. Crescimento de vegetais Manutenção inadequada Vegetais aquáticos (crescem no talude interno): remoção total, evitando a sua queda na lagoa; Vegetais terrestres (crescem no talude externo): capinar o terreno, adicionar 20 produtos químicos para controle de ervas. Manchas verdes no encontro do NA com o talude Proliferação de algas, face à pequena profundidade no trecho NA-talude. Remover colônias de algas. Entupimento das tubulações de entrada Tubulação de entrada obstruída. Limpar as tubulações com vara ou arame de aço. Superfície da lagoa coberta por uma camada de escuma Escuma, óleos e plásticos. Não há que se tomar atitudes: a camada de escuma é totalmente normal em lagoas anaeróbias, ajudando a manter a ausência de oxigênio, e dificultando o desprendimento de maus odores. Fonte: von Sperling (1996). 6.6 Eficiência A eficiência da remoção de DBO nas lagoas anaeróbias é da ordem de 50% a 60%. 7. LAGOA DE MATURAÇÃO 7.1 Definições: As lagoas de maturação possibilitam um polimento no efluentede qualquer dos sistemas de lagoas, cujo objetivo é a remoção de patógenos e não a remoção adicional de DBO. Diversos fatores, como temperatura, insolação, pH, escassez de alimento e competição contribuem para a mortandade dos patogênicos. 7.2 Dimensionamento: 7.3 Restrições ao uso do sistema: 7.4 Cuidados operacionais: Este sistema não necessita de grandes cuidados operacionais, pois não requer equipamentos ou capacitação especial dos operadores. A manutenção está relacionada a atividades simples. 21 Conferir, periodicamente, as condições estruturais da lagoa, minimizando a possibilidade de ocorrência de erosão dos taludes e de infiltração no solo, observando-se a variação do nível da lâmina d’água; Evitar os entupimentos nos dispositivos de entrada, para garantir a distribuição uniforme do esgoto na lagoa; Promover a retirada de materiais grosseiros que, eventualmente, possam passar pelo tratamento preliminar; Conservar limpos os dispositivos de saída; Conservar as margens da lagoa sem qualquer tipo de vegetação, para evitar a proliferação de insetos; Fazer diariamente a leitura das vazões com frequência horária e anotar os valores no livro de registro de operação; Dispor, após tratamento e desidratação, o material flutuante e o lodo removido em valas na área da ETE, com recobrimento, ou em aterro sanitário preferencialmente licenciado. 7.5 Problemas operacionais e possíveis soluções: 7.6 Eficiência As lagoas de maturação devem cumprir elevadas eficiências na remoção de coliformes (E> 99,9 ou 99,99%), para que possam ser atingidos os padrões para utilização do efluente para a irrigação, ou padrões para corpos d’água, em função da classe a que pertencem. 8. LAGOA AERADA 8.1 Definições: 8.2 Dimensionamento: 8.3 Restrições ao uso do sistema: 8.4 Cuidados operacionais: Este sistema não necessita de grandes cuidados operacionais, pois não requer equipamentos ou capacitação especial dos operadores. A manutenção está relacionada a atividades simples. Conferir, periodicamente, as condições estruturais da lagoa, minimizando a possibilidade de ocorrência de erosão dos taludes e de infiltração no solo, observando-se a variação do nível da lâmina d’água; 22 Evitar os entupimentos nos dispositivos de entrada, para garantir a distribuição uniforme do esgoto na lagoa; Promover a retirada de materiais grosseiros que, eventualmente, possam passar pelo tratamento preliminar; Conservar limpos os dispositivos de saída; Conservar as margens da lagoa sem qualquer tipo de vegetação, para evitar a proliferação de insetos; Fazer diariamente a leitura das vazões com frequência horária e anotar os valores no livro de registro de operação; Retirar todo o material sobrenadante - escumas, óleos, graxas, lodo e folhas usando peneiras ou jatos d’água. O material removido deve ser desidratado, tratado e disposto em valas na área da ETE, com recobrimento diário, ou em aterro preferencialmente licenciado; Conferir periodicamente a posição dos aeradores; Executar freqüentemente a manutenção dos equipamentos; Monitorar o OD para estabelecer a disposição mais adequada dos aeradores. 8.5 Problemas operacionais e possíveis soluções:/eficiência 9. Lodos Ativados 1.Geral O processo de lodos ativados consiste em se provocar o desenvolvimento de uma cultura microbiológica na forma de flocos (lodos ativados) em um tanque de aeração, que é alimentada pelo efluente a tratar. Neste tanque, a aeração tem por finalidade proporcionar oxigênio aos microrganismos e evitar a deposição dos flocos bacterianos e os misturar homogeneamente ao efluente. Esta mistura é denominada "licor". O oxigênio necessário ao crescimento biológico é introduzido no licor através de um sistema de aeração mecânica, por ar comprimido, ou ainda pela introdução de oxigênio puro. O licor é enviado continuamente a um decantador (decantador secundário), destinado a separar o efluente tratado do lodo. O lodo é recirculado ao tanque de aeração a fim de manter a concentração de microorganismos dentro de uma certa proporção em relação à carga orgânica afluente. O sobrenadante do decantador é o efluente tratado, pronto para descarte ao corpo receptor. O excesso de lodo, decorrente do crescimento biológico, é extraído. do sistema sempre que a concentração do licor ultrapassa os valores de projeto. Este lodo pode ser espessado e desidratado, tendo como aplicação o uso em agricultura. 23 Neste sistema, seus tanques e acessórios têm as seguintes funções: - Tanque de Aeração: promover o desenvolvimento de uma colônia microbiológica (biomassa), a qual consumirá a matéria orgânica do efluente; a quantidade de biomassa é expressa como SSTA (sólidos em suspensão no tanque de aeração). - Aeradores, Compressores ou Sistema de Oxigênio Puro: fornecer oxigênio ao licor, mantendo no mesmo uma concentração adequada (1,5 - 2,0 mg/l) de Oxigênio Dissolvido, necessário ao metabolismo dos microorganismos aeróbicos. - Decantador Secundário: separar a biomassa que consumiu a matéria orgânica do efluente, a qual sedimenta-se no fundo do decantador, permitindo que o sobrenadante seja descartado como efluente tratado, já com sua carga orgânica reduzida e isento de biomassa. - Bombas de Recirculação: retornar a biomassa ao tanque de aeração, para que a mesma continue sua ação depuradora; o crescimento da biomassa é contínuo, ocorrendo a necessidade de um descarte periódico de quantidades definidas da mesma. 24 2. Controle Operacional a. Parâmetros de Processo Os seguintes parâmetros são fundamentais para a operação do processo de lodos ativados (conforme figura abaixo): Q DBOeCOe Efluente a Tratar CATO A Va Aeração Retor no de Lodo R L SS RL Tanqu e de Aeraç ão “Lico r” Decant ador Secund ário Efluente Tratado Q DBOs F/M SSTA RS OD IVL IL V Qr B Bomba de CO Descarte de Lodo em Excesso DLE Recirculação 25 - Qe, Qs, Qr e Qdle: Vazões de entrada, saída, retorno de lodo, e de descarte de lodo em excesso, em m3/d; - DBOe e DBOs: Valores de DBO de entrada e saída; - COe e COs: Cargas Orgânicas de entrada e saída, em kg DBO/d; - CA: Capacidade de Aeração, kg O2/d, propiciada pelo sistema de aeração, depende do tipo de equipamento; - TO: Taxa de Oxigenação: relação entre a quantidade de oxigênio propiciada pelo sistema de aeração e a carga orgânica de entrada no tanque de aeração, expressa em kg O2/kg DBO: CA (kgO2/d) TA = -------------------------- CO (kg DBO/d) - SSTA (sólidos em suspensão no tanque de aeração): expresso em mg/l; - F/M: Relação Alimento/Microorganismo (Food/Microorganism Ratio), indicando a proporção entre a Carga Orgânica alimentada ao tanque de aeração (COe) e a massa de microorganismos presentes no mesmo, expressa em kgDBO/d. kg SSTA: COe (kg DBO/d) F/M = ------------------------------ V (m3) x SSTA(g/l) - RS (resíduo sedimentável no tanque de aeração): é o volume de lodo que se sedimenta em 1 hora, em cone Imhoff, do liquor do tanque de aeração, expresso em ml/l; - OD = Oxigênio Dissolvido no Tanque de Aeração: mg/l; - SSRL (sólidos em suspensão no retorno de lodo): expresso em mg/l; - IVL (índice volumétricode lodo): representa o volume em ml ocupado por um grama de sólidos em suspensão (seco), sendo obtido pela divisão do valor de RS (ml/l) pelo de SSTA (g/l), e é expresso em ml/g; indica qualitativamente os padrões de sedimentabilidade do lodo; - IL (idade do lodo): representa o tempo médio que uma partícula de lodo permanece no sistema, e pode ser estimada grosseiramente dividindo-se a quantidade de lodo (seco) contida no tanque de aeração pela quantidade diária de lodo (seco) retirada do sistema como lodo em excesso; pode ser calculada pela seguinte expressão: 26 Vol. do Tq. de Aeração (m3) x SSTA (g/l) IL (dias) = ---------------------------------------------------------- Vazão de Lodo em Excesso (m3/d) x SSRL (g/l) - A: Superfície de Decantação, m2; - Va (velocidade ascencional no decantador): expresso em m 3/h.m2, calculada como: Q(m3/d) Va = ----------------------- A (m2) x 24 h/d Os valores normais para estes índices variam entre: TO: 1,0 a 2,2 kg O2/kg DBO F/M: 0,07 a 0,45 kg DBO/d. kg SSTA RS: 300 a 500 ml/l (Cone Imhoff) SSTA: 1,5 a 4,0 g/l SSRL: 4,0 a 8,0 g/l O2D: 1,5 a 2,5 mg/l IL: entre 10 e 30 dias IVL: entre 90 e 150 ml/g --> boa sedimentabilidade abaixo de 90 ml/g ----> excelente sedimentabilidade acima de 150 ml/g ----> más condições de sedimentação Va: 0,4 a 0,8 m 3/h.m2 A figura 2.47 abaixo relaciona os principais parâmetros de operação do processo de lodos ativados. Nesta figura, o parâmetro “Taxa de Aplicação ao Resíduo Seco” eqüivale ao fator F/M acima definido. 27 b.Microscopia No processo de lodos ativados verifica-se uma microfauna composta por bactérias, fungos e leveduras, pois, a turbulência não permite o crescimento de organismos maiores, tampouco desenvolvem-se algas devido à ausência de luz provocada pela turbidez do meio. A composição desta microfauna é um indício importante de funcionamento do processo. É importante a avaliação do desenvolvimento de microrganismos filamentosos, sendo estes quase sempre presentes nos lodos ativados, porém, sua quantidade relativa aos flocos não pode aumentar de certo ponto sem que ocorram problemas de decantação, devido ao intumescimento filamentoso do lodo. O aspecto do lodo ao microscópio, em geral pode ser descrito da seguinte forma: - as bactérias se agregam formando flocos biológicos, que também congregam bactérias filamentosas e na superfície destes flocos fixam-se os protozoários e ciliados pedunculados; - presença de ciliados livre-nadantes, que se movem livremente nos espaços entre os flocos; A realização regular de análises microscópicas de um lodo em aeração, pode indicar as tendências do processo de lodos ativados, em termos de eficiência de remoção de matéria orgânica, da sedimentação de lodo, da adequação da aeração empregada e da eventual presença de compostos tóxicos ou 28 ocorrências de sobrecargas orgânicas, sugerindo a realização de medidas operacionais do sistema de tal forma que seu desempenho seja mantido. As amostras devem ser coletadas em um ponto próximo a saída e ao meio do tanque ou lagoa de aeração e devem ser analisadas o mais breve possível. Para análises qualitativas ou quantitativas, observa-se o aspecto dos flocos quanto à forma, tamanho e estrutura (grau de agregação e presença de sólidos dispersos) e também a presença de microrganismos filamentosos e sua distribuição entre os flocos. Recomendamos a aquisição da publicação “Microbiologia de Lodos Ativados – Série Manuais”, publicada pela CETESB e disponível nas agências regionais deste órgão. I M P O R T A N TE : O sistema de lodos ativados, em sua modalidade de aeração prolongada, é bastante estável e controlável, para o tipo de despejo em questão; no entanto, o indústria deverá evitar o lançamento excessivo e indiscriminado na rede de efluentes industriais, de substâncias que pudessem comprometer a boa performance do sistema de tratamento, tais como: - desinfetantes - detergente - óleos - solventes -ácidos e bases fortes Efetuadas as considerações acima, a operação do sistema secundário deverá obedecer os seguintes procedimentos básicos: -Tanque de Aeração Manter o sistema de aeração operando ininterruptamente. 29 % R e to rn o Verificar diariamente os valores RS e SSTA, e calcular o IVL (índice Volumétrico de Lodo). Verificar diariamente o OD no tanque de aeração, o qual deverá ser mantido em torno de 2,0 mg/l. - Dosagem de Nutrientes À entrada do Tanque de Aeração: DBP:N:P = 100:5:1 (aceitável 100:3,5:0,5) - Decantador Secundário / Elevatória de Lodo Regular a vazão de extração de lodo pelas válvulas de descarga, para valores entre 30 e 150% da vazão média afluente do efluente bruto. A vazão de recirculação pode ser estimada utilizando-se o gráfico abaixo, em função dos Sólidos Sedimentáveis medidos no tanque de Aeração 100 80 60 40 20 0 0 100 200 300 400 500 Sólidos Sedimentáveis (ml/l) Exemplo: Q = Vazão de Efluente = 100 m3 /h SS = 270 ml/l % Recirculação = 38% (Obtidos do Gráfico) % R x Q 100 x 32 QR = Vazão de Recirculação = ---------------- = -------------- = 32 m 3/h 100 100 Através deste ajuste deverão ser obtidos os padrões de operação acima especificado. 30 3 – Exemplos de Cálculo 3.1 – Cálculo da Carga Orgânica Exemplo: Vazão de Efluente Primário = Q = 2.200 m3/d DBO (Efluente Primário) = 2500 mg/l Q x DBO 2200 x 2500 Carga Orgânica = ---------- = -------------------- = 5500 kg DBO/d 1000 1000 3.2 – Cálculo do Fator F/M Dados: Carga Orgânica = 5500 Kg DBO/d Volume do Tanque de Aeração = 4374 m3 Sólidos em Suspensão no Tanque de Aeração = 3500 mg/l C.O. x 1000 5500 x 1000 F/M = ---------------- = -------------------- = 0,35 kg DBO/d. KSSTA V x SSTA 4374 x 3500 3.3 – Cálculo da Idade do Lodo Conhecidos: V = 4374 m3 (Tanque de Aeração) SSTA = 3500 mg/l SSRL = 6000 mg/l (Retorno/ Descarte do Lodo) QDLE = 150 m3/d (vazão de descarte de Lodo) V x SSTA 4374 x 3500 IL = ------------------ = -------------------- = 17 dias QLDE x SSRL 150 x 6000 31 3.4 – Cálculo da Vazão de Descarte de Lodo em Excesso para Obtenção de uma determinada I.L. Conhecidos: V = 4374 m3 SSTA = 3500 mg/l SSRL = 6000 mg/l IL = 8 dias (desejada) V x SSTA 4374 x 3500 QDLE = ---------------- = ----------------------- = 318 m 3/d IL x SSRL 8 x 6000 Mesmo Exemplo, porém com SSRL = 8000 mg/l 4374 x 3500 QDLE = ---------------------- = 239 m 3/d 8 x 8000 3.5 – Cálculo do IVL Conhecidos: SSTA = 3500 mg/l SS = 400 ml/l SS x 1000 400 x 1000 IVL = ----------------- = ------------------- = 114 ml/g SSTA 3500 3.6 – Cálculo da Velocidade Ascencional no decantador Secundário Exemplo: Q = Vazão = 100 m3/h Diâmetro do Decantador = 24,00 A = Superfície de Decantação = 452 m2Q 100 Va = ---- = ------ = 0,22 m3/h.m2 ou 0,22 m/h A 452 32 3.7 – Espessamento e Desidratação de Lodo Secundário Descarte de Lodo em Excesso = 239 m3/d, com 8000 mg/l de SSRL 239 x 8000 “Matéria Seca” no Descarte = ------------------- = 1912 Kg MS/d 1000 Concentração de Extração de Lodo Espessado = 25 g/l = 25 Kg/m3 1912 Volume de Lodo Espessado = -------- = 76 m3/d 2 33 GUIA DE RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS Lodos Ativados INTRODUÇÃO Apresentamos a seguir o Guia de Resolução de Problemas para a operação de sistemas de tratamentos de efluentes por lodos ativados. Este guia é uma extração e adaptação da ACQUA ENGENHARIA a partir do livro "Activated Sludge - Manual of Practice OM-9" editado pela Water Environment Federation - USA e tem por objetivo fornecer uma referência rápida entre os principais problemas encontrados nas estações de tratamento por lodos ativados, suas causas e medidas de controle adequada. 34 OPERAÇÃO DE SISTEMA DE LODOS ATIVADOS GUIA DE ADEQUAÇÃO A PROBLEMAS PRINCIPAIS Problemas de Aeração Indicações/Observações Causa Provável Verificar/Monitorar Solução 1) Baixo O.D. e/ ou presença de odores sépticos no licor misto Sub - aeração. Verificar valor de O.D., deve-se ser da ordem de 1,5 a 2 mg/L em todo tanque de aeração. Aumentar aeração para manter taxa de O.D. adequada Verificar adequada mistura no tanque de aeração. Aumentar a vazão de ar se possível Verificar taxas de retorno de lodo e da camada de lodo no decantador. Ajustar taxa de retorno de lodo para manter espessura da camada de lodo em torno de 30 a 90 cm no decantador. Concentração de SSTA elevada. Verificar SSTA. Ajustar SSTA para taxa adequada de F/M. Se F/M estiver adequada, aumentar a aeração no tanque. 2) Aeração excessiva necessária embora sem alteração aparente na carga orgânica ou na carga hidráulica. Dificuldade para manter taxa de O.D. adequada Resíduos incrustados na lamina Verificar laminas dos aeradores. Remover a incrustação da lamina. Transferência de oxigênio insuficiente ou inadequada. Verificar performance do sistema de aeração. Sistemas de aeração mecânica devem prover oxigênio entre 0,45 a 0,55 Kg de Oxigênio / Kg de DBO removida. Acrescentar mais aeradores mecânicos. Alta taxa de carga orgânica (DBO, DQO, material suspenso) do efluente bruto Verificar se a carga orgânica das linhas de efluente contribuem significativamente para a carga do orgânica total do processo Se a carga orgânica for superior a 15% , otimizar operação ou melhorar processos na ETE 35 3) Dificuldade na manutenção do nível de O.D. na entrada do tanque de aeração. Distribuição inadequada da entrada de efluentes no tanque de aeração. Verificar se o O.D. também esta baixo na saída ou em outras partes do tanque Se possível alterar locais de entrada do efluente ou a mistura do tanque de aeração. OPERAÇÃO DE SISTEMA DE LODOS ATIVADOS GUIA DE ADEQUAÇÃO A PROBLEMAS PRINCIPAIS Problemas de Formação de Escumas Indicações/Observações Causa Provável Verificar/Monitorar Solução 1) Espuma branca, densa, com aspecto saponáceo, sobre a superfície do tanque de aeração Lodo jovem no tanque de aeração sob sobrecarga (baixo SSTA). Nota: Esse problema ocorre normalmente durante o período de partida do reator, sendo temporário. Sem maiores problemas caso ocorra nesse período. Verificar carga orgânica no tanque de aeração e SSVTA. Incluir qualquer carga orgânica proveniente de outras entradas tais como sobrenadante do digestor, sólidos em suspensão, etc. Calcular F/M para determinar inventário de SSTA para carga orgânica presente. Após calculado F/M e SSVTA necessários, pode-se verificar que F/M encontra-se alto e SSVTA encontra-se baixo. Entretanto, não descartar o lodo do processo por alguns dias ou manter uma mínima descarga, caso já iniciado o descarte. Verificar se o efluente clarificado saindo do decantador secundário se esta arrastando sólidos. Efluente com aparência turva. Manter RL suficiente para minimizar o arraste de sólidos durante períodos de pico de vazão. O arraste de sólidos reduz a quantidade de SSTA e aumenta a relação F/M. Verificar valores de O.D. no tanque de aeração, Tentar manter taxa de O.D. entre 1,5 a 2,0 mg/l . Certificar de ocorrência de mistura completa no tanque de aeração enquanto tenta-se manter valores de O.D. 36 Considerar inoculação de semente de lodo ativado de outro reator. Inocular com lodo ativado de outra reator com boa operação. Elevado descarte de lodo em excesso causando perda de lodo no processo provocando sobrecarga de carga orgânica no tanque de aeração (baixo SSTA) Monitorar os parâmetros da ETE e sua tendência para: a. Redução de SSVTA b. Redução de idade do lodo c. Aumento de F/M d. Redução da aeração para mesmo níveis de O.D. e. Aumento da taxa de descarte. Reduzir perdas/descartes diária para no máximo de 10%, até que processo atinja valores próximos aos parâmetros de controle. Aumentar taxa de retorno minimizando arraste de sólidos do decantador secundário. Manter profundidade da camada de lodo entre30 a 90 cm no fundo do decantador. 37 Problemas de Formação de Escumas - continuação Problemas de Formação de Escumas - continuação Indicações/Observações Causa Provável Verificar/Monitorar Solução 1) Espuma branca, densa, com aspecto saponáceo, sobre a superfície do tanque de aeração Condições desfavoráveis com resíduos tóxicos (metais ou bactericidas), deficiência de nutrientes, pH anormais, O.D. insuficientes, baixa temperatura ou grandes variações da mesma provocando redução de SSTA. Verificar taxa de respiração. O distúrbio é devido a tóxicos ou bactericidas se a taxa de respiração é extremamente baixa (menos de 5 mg/g.h). Coletar amostra de SSTA e testar para metais, bactérias e temperatura. Restabelecer nova cultura de lodo ativado. Se possível descartar o lodo tóxico do processo sem recirculação ou retorno para o processo. Se possível, obter inoculo de outra unidade. Verificar e monitorar afluente para variações significativas de temperatura. Policiar descartes nas redes de efluentes/esgotos Perda não intencional de biomassa,devido ao arraste de sólidos do decantador secundário reduzindo SSTA, causando sobrecarga no tanque de aeração . Verificar escoamento superficial no decantador secundário. Consultar guia de resolução de problemas arraste de sólidos - item 1 e tabela Agrupamento e Flotação de Lodo - item 1. Distribuição inadequada do efluente ou do retorno de lodo e conseqüente formação de espuma em um ou mais tanques de aeração. Verificar e monitorar distribuição do efluente e RL para cada tanque de aeração. Disparidades podem causar diferenças nas concentrações de SSTA entre os tanques. Modificar a distribuição de modo a equalizar o efluente e RL para cada tanque de aeração. Concentrações de SSTA, RL e O.D. devem ser uniformespara tanques múltiplos. 38 Indicações/Observações Causa Provável Verificar/Monitorar Solução 2) Espuma marrom escura e brilhante na superfície do tanque de aeração Tanque de aeração aproximando-se de condições de baixa carga (Baixa F/M) devido a insuficiente descarte de lodo no processo. Verificar e monitorar tendências para: a. aumento de SSVTA b. aumento de idade do lodo c. redução de F/M d. aumento da aeração para mesmo valores de O.D. e. redução dos valores de descarte. f. Aumento de temperatura. Aumentar taxa de descarga para até 10% por dia até o processo aproximar- se dos valores normais dos parâmetros de operação e presença de pequena quantidade de espuma clara observada na superfície do tanque de aeração. Verificar e monitorar o efluente e taxas de retorno de lodo para cada tanque. Desequilíbrio pode sobrecarregar de SSTA nos tanques de aeração. Equalizar efluente e recirculação para cada tanque de aeração. 3) Espuma grossa marrom escura na superfície do tanque de aeração Tanque de aeração encontra-se criticamente sub-carregado. Baixíssimo F/M devido a baixa descarga do lodo. Verificar e monitorar tendências para: a. Aumento de SSVTA. b. Aumento de idade do lodo c. Redução de F/M d. Aumento da aeração para mesmo valores de O.D. e. Redução dos valores de descarte. f. Aumento de concentração de nitrato no efluente secundário (acima de 1,0 mg/l) g. Aumento na demanda de cloro no efluente secundário h. Redução no pH do efluente do tanque de aeração Aumentar taxa de descarga para até 10% por dia até processo aproximar-se dos valores normais dos parâmetros de operação e presença de pequena quantidade de espuma clara observada na superfície do tanque de aeração. Verificar e monitorar o efluente e taxas de retorno de lodo para cada tanque. Desequilíbrio pode sobrecarregar de SSTA nos tanques de aeração. Equalizar o efluente e recirculação para cada tanque de aeração. 39 Problemas de Formação de Escumas - continuação Indicações/Observações Causa Provável Verificar/Monitorar Solução 3) Espuma grossa marrom escura na superfície do tanque de aeração Entrada de escuma nos tanques de aeração Verificar: a. óleos e graxas no efluente. b. sistema de coleta de escuma primário Policiar lançamentos nas redes de efluentes. Aprimorar sistema de coleta de escuma 4) Espuma oleosa escura cor bronze escuro, consistente e carregada para decantador Organismos filamentosos (Nocardia) Verificar resultados de análise microscópica do licor misto. Consultar guia de resolução de problemas tabela Formação de Lodo - número 2 5) Espuma marrom escura, saponácea, quase preta na superfície do tanque de aeração. Licor misto com coloração escura, próximo ao preto. Odor desagradável exalado do tanque de aeração. Ocorrência de condições anaeróbias no tanque de aeração Consultar guia de resolução de problemas tabela problemas de aeração Consultar guia de resolução de problemas tabela problemas de aeração Resíduos industriais contento corantes ou tintas Verificar fontes do resíduo industrial Policiar lançamentos nas redes de efluentes. 6) Pequena quantidade de espuma leve e recente cor bronze Não caracterizado como problema. Normalmente indica um bom processo de operação com produção de efluente de boas características. 40 OPERAÇÃO DE SISTEMA DE LODOS ATIVADOS GUIA DE ADEQUAÇÃO A PROBLEMAS PRINCIPAIS Problemas de Arraste de Sólidos Indicações/Observações Causa Provável Verificar/Monitorar Solução 1) Aglomerados localizados de sólidos de lodo emergindo em determinados locais do decantador. Licor misto com fácil sedimentação quando submetido ao teste de sedimentação com sobrenadante limpo claro. Mal funcionamento do equipamento. Verificar a operação dos seguintes equipamentos: a. calibração do medidor de vazão b. entupimento parcial ou completo das bombas e/ou tubulação de retorno e descarte de lodo. c. equipamento de coleta de lodo (acionamento, correias,etc.) d. danos nas chicanas e cortinas de entrada e saída do decantador. e. nivelamento dos vertedores Reparo ou troca de equipamento danificado a. recalibrar medidores de vazão b. desentupir bombas ou tubulações c. reparar equipamento. d. reparar ou substituir partes danificadas e. nivelar vertedores Verificar taxa de remoção de lodo e espessura da camada de lodo no decantador. Ajustar taxas de retorno e coletor de lodo e velocidade do mecanismo coletor . Se possível manter profundidade da camada de lodo de 30 cm a 1 m do fundo do decantador. Ar ou gás aprisionado nos flocos de lodo ou ocorrência de denitrificação Executar testes de sedimentação do licor. Movimentar vagarosamente enquanto ocorre sedimentação do lodo verificando a liberação de bolhas. a. caso ocorra, verificar concentração de nitrato no efluente secundário para constatar processo de nitrificação b. se não ocorre liberação de bolhas, não está ocorrendo nitrificação. Dos resultados dos testes: a. se ocorre nitrificação, verificar tabela agrupamento e flotação de lodo- item 1. b. se não ocorre nitrificação , verificar causa acima e tabela flocos dispersos 41 Correntes de Temperatura Verificar a temperatura ao longo do decantador. Se diferença de temperatura exceder 2 a 4ºC entre topo e fundo do decantador, tirar de operação 1 ou mais decantadores 42 Problemas de Arraste de Sólidos - continuação Indicações/Observações Causa Provável Verificar/Monitorar Solução 1) Aglomerados localizados de sólidos de lodo emergindo em determinados locais do decantador. Licor misto com fácil sedimentação quando submetido ao teste de sedimentação com sobrenadante limpo claro. Temperatura do sistema Verifique as chicanas de entrada e saída para ter uma distribuição apropriada dos sólidos no decantador Modificar ou instalar chicanas adicionais nos decantadores Sobrecarga hidráulica ou de sólidos Verificar distribuição de vazão para cada tanque de aeração e decantador. Equalizar escoamento ajustando níveis de vertedores, válvulas, etc. Verificar a velocidade ascensional na superfície do decantador para vazões médias e de pico. Se a velocidade ascensional exceder a capacidade de projeto, utilizar decantadores adicionais se possível Verificar taxa de aplicação de sólidos Ampliar o sistema de lodos ativados, com a construção de um novo decantador ou tanque de aeração, ou aumentar o descarte de lodo de maneira que a reduzir o SSTA para um F/M apropriado. Verificar camada de lodo no decantador Se a carga de sólidos encontra-se correta mas a camada de lodo esta muito alta, aumentar taxa de retorno e, se possível, mudar a alimentação para o processo de estabilização por contato, de forma a transferiri o lodo do decantador para o tanque de aeração.Aumentar taxa de descarte se o idade do lodo está muito alto Verificar arredores do decantador para ventos excessivos Providenciar protetor para ventos caso decantador de grandes dimensões. 43 Verificar modalidade do processo Se possível, alterar processos para reaeração do lodo ou modo de estabilização por contato Verificar resultados da JAR-test acrescentar polímero ou sulfato alumínio como medida temporária Verificar infiltração ou vazão de alimentação excessivos. Determinar programa de redução de Ivazão/infiltração 44 Problemas de Entumecimento de Lodo (Bulking) Indicações/Observações Causa Provável Verificar/Monitorar Solução 1) Nuvens de Aglomerados homogêneos de lodo no decantador. Licor misto com fácil sedimentação quando submetido ao teste de sedimentação com sobrenadante limpo claro. Exames microscópicos mostram poucos ou ausência de organismos filamentosos. Aumento abrupto in IVL. Carga orgânica inadequada, causando crescimento de lodo entumecido e disperso. Verificar e monitorar tendências para: a. variação de SSVTA. b. variação do idade do lodo. c. variação de F/M d. variação dos níveis de O.D. e. variação na DBO do afluente Ajuste a taxa de descarte para não maisque 10% por dia até o processo voltar a seus parâmetros operacionais normais. Temporariamente aumente a taxa de retorno para minimizar o arraste de sólidos do decantador. Continue até os parâmetros operacionais se normalizarem. Alto nível de O.D. causando crescimento descontínuo do lodo. Avalie o aumento dos níveis de O.D. Diminuir o nível de O.D, preferencialmente para a faixa de 1,5 a 2 mg/l Presença de substâncias tóxicas causando crescimento descontínuo do lodo. Verifique a taxa de consumo de oxigênio do licor do tanque de aeração. Policiar lançamentos nas redes de efluentes. 2) Mesmo que acima exceto que os exames microscópicos mostram numerosos filamentos presentes. Nota: Tente identificar se os filamentos são fungos ou bactérias. Deficiência de nutrientes no efluente causando formação de aglomerados filamentosos. Verifique o nível de nutrientes no afluente do tanque de aeração. Se o nível de nutrientes é menor que a taxa média, realize testes procurando dosar nutrientes através da adição de nitrogênio (amônia anidra), fósforo (fosfato trisódico) e/ou ferro na forma de cloreto férrico Verifique a sedimentabilidade do licor misto através de teste de sedimentabilidade Realize teste para melhoramento das características de sedimentabilidade do lodo através da adição de nutrientes. Clorar o RL a 2 a 3 Kg /dia/1000 Kg SSVTA. Acrescentar produtos para sedimentação,se possível para reduzir os efeitos enquanto o problema está sendo corrigido. 45 OPERAÇÃO DE SISTEMA DE LODOS ATIVADOS GUIA DE ADEQUAÇÃO A PROBLEMAS PRINCIPAIS Problemas de Entumecimento de Lodo (Bulking)- continuação Indicações/Observações Causa Provável Verificar/Monitorar Solução 2) Mesmo que dito acima exceto que os exames microscópicos mostram numerosos filamentos presentes. Nota: Tente identificar quais filamentos são fungos ou bactérias. Baixo O.D. nos tanques de aeração causando aglomerados filamentosos. Verificar O.D. em diversos pontos do tanque Se a média de O.D. encontra-se inferior a 0,5 mg/l, aumentar a aeração até obtenção de valores de 1,5 a 4,0 mg/l ao longo do tanque. Se O.D. próximo a zero em alguns pontos do reator porém com 1,0 mg/l ou mais em outras localidades: aumentar velocidade dos aeradores se possível ou aumentar a elevação do vertedor de saída ou a submergência dos rotores. Se O.D. apresenta-se baixo somente à entrada dos tanques que estão sendo operados com sistema "seqüencial", alterar para alimentação escalonada ou mistura completa, ou usar aeração se possível. clorar o RL em 2 a 3 kg/dia/1000kg SSTA. Acrescentar produtos para sedimentação, se possível para reduzir efeitos enquanto o problema está sendo corrigido. 46 Problemas de Entumecimento de Lodo (Bulking)- continuação Indicações/Observaçõe s Causa Provável Verificar/Monitorar Solução 2) Mesmo que dito acima exceto que os exames microscópicos mostram numerosos filamentos presentes. Nota: Tente identificar quais filamentos são fungos ou bactérias. Grande variação no pH da água residuária, ou pH do tanque de aeração inferior a 6,5, causando aglomerados filamentosos. Verificar e monitorar pH do afluente Se o pH for inferior a 6,5, verificar a origem do efluente industrial. Se possível parar ou neutralizar descarga na origem, ou antes o tanque de aeração. Caso impossibilidade de executar item acima, elevar o pH adicionando produto alcalino como bicarbonato de sódio, soda caustica ou cal no afluente do tanque de aeração. Verificar ocorrência de nitrificação no processo devido a elevada temperatura ou baixo F/M Se não há necessidade de nitrificação, aumentar valor de descarte para até 10% por dia para interromper nitrificação. Se necessária nitrificação elevar o pH adicionando produtos alcalinos como bicarbonato de sódio, soda caustica ou cal no afluente do tanque de aeração. Clorar o RL em 2 a 3 kg/dia/1000kg SSTA. Acrescentar produtos para sedimentação, se possível para reduzir os efeitos enquanto o problema está sendo corrigido 47 Quantidades elevadas de bactérias filamentosas na água residuária afluente ou linhas internas na ETE estão causando aglomerados filamentosos no processo de lodo ativado Verificar a presente de filamentos na água residuária afluente. Clorar o afluente em dosagens de 5 a 10 mg/l.Se necessário alta dosagens, efetuar com cautela. Aumentar dosagens em incrementos de 1,0 a 2,0 mg/l Verificar nos fluxos secundários a presença de aglomerados filamentosos Otimizar performance de outras unidades do processo. Expandir processos das unidades. Gradiente de DBO5 solúvel insuficiente causando baixo F/M Verificar solubilidade de DBO5 ao longo do tanque de aeração Avaliar a alteração do processo para alimentação escalonada ou fluxo pistão. 48 OPERAÇÃO DE SISTEMA DE LODOS ATIVADOS GUIA DE ADEQUAÇÃO A PROBLEMAS PRINCIPAIS Problemas de AGRUPAMENTO E FLOTAÇÃO DE LODO Indicações/Observaçõe s Causa Provável Verificar/Monitorar Solução 1) Aglomerados de lodo (do tamanho de bolas de ping- pong a bolas de futebol) surgindo e dispersando na superfície do decantador. Presença de bolhas na superfície do decantador. Teste de sedimentação do licor misto apresenta rápida sedimentação, entretanto, parte ou todo o lodo flota a superfície em período de 2 horas após inicio do teste. Denitrificação no decantador Verificar para aumento de nitratos no efluente secundário se não há necessidade de nitrificação, aumentar gradualmente valor de descarte para reduzir ou interromper nitrIficação. Se a nitrificação
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