Saneamento parte 5 2015

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02/11/2015
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Saneamento
Paulo Eduardo S. Martins
Aracaju - SE, Novembro de 2015
UNIT
Universidade Tiradentes
CENTRO UNIVERSITÁRIO DE PATOS DE MINAS
Lagoas anaeróbias + Lagoas facultativas
Princípio: DBO solúvel finamente particulada é estabilizada
aerobiamente. DBO particulada em suspensão tende a sedimentar
sendo estabilizada por bactérias anaeróbias presentes no fundo do
tanque.
A taxa de lodo varia entre 0,03 - 0,08 m³/ha.dia e o TDH é de 15 - 45 
dias.
Grade Caixa
de Areia
Medidor de vazão
Lagoa
anaeróbia
Lagoa
facultativa
Sistema australiano
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Grade
Fase
Sólida
Fase
Sólida
Cx de 
areia
Medição 
de vazão
Lagoa 
Anaeróbia Lagoa Facultativa
Corpo 
Receptor
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Lagoa Facultativa: Dispositivo de Saída
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Lagoas Facultativas
Variante mais simples
Retenção dos esgotos por um período de tempo
longo o suficiente para que os processos naturais de
estabilização da matéria orgânica se desenvolvam.
Vantagens e Desvantagens
Predominância dos fenômenos naturais
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zona anaeróbia
zona facultativa
zona aeróbia
algasbactérias
CO2
O2
adaptado de VON SPERLING, 1996
Lagoa Facultativa
DBO solúvel 
Decomposição Aeróbia
DBO particulada 
Decomposição Anaeróbica
Algas utilizam compostos
metabolizados por bactérias, N, P
e CO2 e libera O2 através da
fotossíntese
Compostos gasosos formados na zona anaeróbia
são oxidados na parte superior, evitando,
parcialmente, sua emissão para atmosfera
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Lagoas de estabilização de Lins/SP 
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Influência da Algas
Grupo de algas de importância encontradas nas lagoas de
estabilização:
•Algas verdes (clorofíceas): conferem a cor esverdeada
Principais gêneros:Chlamydomonas, Euglenas e Chlorellas;
Possuem flagelo: capacidade de locomoção
(otimização da posição em relação à incidência de luz e à
temperatura)
Indicam geralmente boas condições
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Algas, Energia luminosa e oxigênio em função da profundidade
Figura 2 - Algas, energia luminosa e oxigênio em uma lagoa facultativa
(seção transversal)
Fonte: Sperling, 2002
P
ro
fu
n
d
id
a
d
e
Consumo de 
oxigênio
Produção de 
oxigênioAlgas
Intensidade 
luminosa
Oxipausa
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Lagoas facultativas
Eficiências de remoção:
Parâmetro Eficiência (%)
DBO 70 – 80%
N 30 – 50%
P 20 – 60%
Coliformes 60 – 99%
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Profundidade da zona aeróbia em função da carga de DBO
Dia Noite Dia NoiteSuperfície 
da lagoa
Fundo da 
lagoa
Baixa carga 
de DBO
Elevada carga 
de DBO
Zona 
aeróbia
Zona 
anaeróbia
Zona 
aeróbia
Zona 
anaeróbia
Fig. Influência da carga aplicada à lagoa e da hora do dia na espessura das
camadas aeróbias (Sperling, 2002).
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A influência das condições ambientais
Em lagoas de estabilização
Radiação solar, temperatura e o vento
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(Sperling, 2002).
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Lagoas facultativas
Requisitos de área, implantação e custos:
• Área (m².hab-1): 2 – 5
• Custo de implantação: (US$ . hab-1): 10 - 30
Vantagens do processo:
• Boa remoção de DBO;
• Razoável remoção de patogênicos;
• Baixo custo de implantação e manutenção;
• Ausências de equipamentos de aeração;
• Remoção de lodo após 20 anos.
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Lagoas facultativas
Desvantagens do processo:
• Elevados requisitos de área;
• Possível necessidade de remoção de algas;
• Desempenho associado às variações climáticas;
• Possível desenvolvimento de vetores de doenças de veiculação
hídrica.
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Lagoas facultativas
Papel das algas:
• Através da fotossíntese
• Oxigenam massa líquida;
• Modificam pH;
• Consome nutrientes.
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Dimensionamento
Dimensionamento baseia-se nos seguintes parâmetros:
• Tempo de detenção hidráulico;
• Taxa de aplicação superficial;
• Profundidade;
• Geometria.
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Taxa de aplicação superficial
Carga orgânica por unidade de área
Baseia-se na necessidade de se ter uma
determinada área de exposição à luz solar na
lagoa, para que o processo de fotossíntese
ocorra.
Critérios de projetos
Objetivo de se garantir a fotossíntese e, o
crescimento de algas, é o de se ter uma produção de
oxigênio suficiente para suprir a demanda de
oxigênio.
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adaptado de UFSM- 2012
DBO sol. + DBO part.
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A taxa a ser adotada, varia com a temperatura local, 
latitude, exposição solar, altitude e outros.
Equação proposta por Mara (1997), segundo o autor,
possui aplicabilidade global:
( )( )25T0,002 - 1,107 350 −××= T
s
L
Temperatura média do
ar no mês mais frio.
(Sperling, 2002).
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Taxas de aplicação superficial no Brasil, em função da temperatura média
do ar no mês mais frio, tendo por base a equaçãode Mara(Sperling,2002).
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A área requerida para a lagoa
Não há um valor máximo absoluto de área, a partir do
qual o sistema de lagoas facultativas se torna inviável.
No Brasil há um sistema de lagoas ocupando 100 ha.
Argentina e Austrália, há sistema com mais de 300 ha.
Observar: Condições locais, da topografia, da geologia e
do custo do terreno.
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entre 1,5 a 3,0 m
1,5 a 2,0 m mais usual
Após a obtenção do valor da área superficial (através da
adoção de um valor para a taxa de aplicação superficial) e da
adoção da profundidade, obtém-se o volume da lagoa.
V= H x A
Projetos
O conhecimento disponível é ainda limitado. Para
otimizar a profundidade da lagoa de forma a obter o
maior número de benefícios.
Profundidade (H)
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adaptado de UFSM- 2012
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Tempo de Detenção
O tempo de detenção requerido para oxidação da matéria orgânica varia
com as condições locais, notadamente a temperatura.
Menores tempo de detenção- regiões em que a
temperatura do líquido é elevada.
Esgotos concentrados - tempo de detenção
elevado.
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adaptado de UFSM- 2012
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adaptado de UFSM- 2012
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Geometria da lagoa
(relação comprimento/largura)
Importante critério, influência no regime hidráulico da
lagoa.
O regime hidráulico de fluxo de pistão é o mais
eficiente em termos de remoção de DBO.
Regime mistura completa é mais indicado quando
se tem um despejo com grande variedade de carga e
à presença de compostos tóxicos.
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Pode ser projetado para se aproximar das condições de fluxo 
em pistão ou mistura completa.
fluxo em pistão (elevada relação comprimento/largura)
•As partículas entram continuamente no reator;
•Sem misturas longitudinais;
•Concentração próximo a entrada é diferente a
concentração de saída.
Geometria da lagoa
(relação comprimento/largura)
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Geometria da lagoa(relação comprimento/largura)
Mistura completa
Homogeneização em todo tanque possibilita a
imediata dispersão dos poluentes;
A concentração logo se iguala a baixa concentração
do efluente;
Menor eficiência na remoção de DBO.
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Relação comprimento/largura
Elevada, tendem
a fluxo pistão
Próximo a 1 lagoa
quadrada, regime mistura
completa.
Relação comprimento/largura (L/B) = 2 a 4
Geometria da lagoa(relação comprimento/largura)
Lagoas facultativas
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LAGOAS FACULTATIVAS
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Estimativa de remoção de DBO
Dimensionamento baseia-se em dois parâmetros principais:
• DBO solúvel;
• DBO particulada.
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Estimativa da Concentração de DBO solúvel efluente para Mistura 
Completa:
Onde:
DBO sol. = concentração da DBO solúvel (mg L-1);
DBO afl. = concentração da DBO afluente (mg L-1);
TDH = Tempo de detenção hidráulica (dias);
Kt = coeficiente de remoção corrigido (d-1);
K20 = 0,3 d-1
TDHKt
DBO
DBO aflsol
.1
.
. +
=
)20(
20 05,1. −= Tt KK
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Estimativa da Concentração de DBO solúvel para Fluxo Pistão:
Onde:
DBO sol. = concentração da DBO solúvel (mg L-1);
DBO afl. = concentração da DBO afluente (mg L-1);
TDH = Tempo de detenção hidráulica (dias);
Kt = coeficiente de remoção corrigido (d-1);
K20 = 0,3 d-1
-kt
afl. .e DBO =solDBO )20(20 05,1. −= Tt KK
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Estimativa da Concentração de DBO particulada efluente:
Onde:
1 mg SS/L = 0,35 mg DBO5/L
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Cálculo da DBO total do efluente:
DBOefl. = DBOpart. + DBOsolúvel
Estimativa da Concentração de DBO do efluente final:
100
.
..
.
x
DBO
DBODBO
E
afl
eflafl −
=
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Acúmulo de lodo 
A taxa de acúmulo do lodo em lagoas
facultativas é da ordem de 0,03 a 0,08
m3/hab.ano
Elevação média da camada de lodo em torno de 1 
a 3 cm/ano.
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Exemplo 15: Dimensionar uma lagoa facultativa, para uma pequena
comunidade com 5.000 hab, considerando o consumo per capita de
120L/hab.d e com uma concentração de DBO afluente de 300 mg/l. A
concentração de sólidos suspensos é de 120 mg SS/l e a temperatura do mês
mais frio é de 18oC:
Adote a profundidade de 2,0 m.
K = 0,3 d-1 (20oC)
1 mg SS/L = 0,35 mg DBO5/L
Acúmulo de lodo: 0,03 m³/hab.ano
A área total da lagoa deve ser acrescida em 30%
Estime também a espessura do lodo após 20 anos.
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So = concentração de DBO total afluente (mg/L)
S = concentração de DBO solúvel efluente (mg/L)
t = tempo de detenção total (d)
d = número de dispersão
K = coeficiente de remoção à dada temperatura
L = comprimento do percurso longitudinal no reator (m)
B = largura dimensionada para o reator (m)
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2)/(014,1)/(254,0261,0
)/(
BLBL
BLd
×+×+−
=
dtka ××+= 41
dada
d
eaea
aeSS 2/22/2
2/1
0 )1()1(
4
−×−−×+
×=