Tratamento de esgotos graduacao Lagoas de estabilizacao

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LAGOAS DE
ESTABILIZAÇÃO
PROJETO DE ETES E TRATAMENTO
BIOLÓGICO
Processos Biológicos de 
Tratamento de EsgotosTratamento de Esgotos
L d L d ReatoresLagoas de 
Estabilização 
e variantes
Disposição 
no solo
Reatores 
anaeróbios
Lodos 
ativados e 
variantes
Reatores 
aeróbios 
com 
biofilmesbiofilmes
TIPOS DE LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
Sem aeração artificial
 Lagoas Facultativas (primários ou secundárias)
 Lagoas Anaeróbias
 Lagoas de Maturação
 Lagoas de Polimento
 Lagoas de Alta Taxa
Com aeração artificialCom aeração artificial
 Lagoas aeradas facultativas
 Lagoas aeradas de mistura completa Lagoas aeradas de mistura completa
TIPOS DE LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
Lagoas de Estabilização
Lagoa 
Facultativa
A DBO solúvel e finamente particulada é
estabilizada aerobiamente por bactérias dispersasFacultativa estabilizada aerobiamente por bactérias dispersas
no meio líquido, ao passo que a DBO suspensa
tende a sedimentar, sendo estabilizada
bi t l i i f danaerobiamente pelos microrganismos no fundo
da lagoa. O oxigênio requerido pelas bactérias
aeróbias é fornecido pelas algas, através da
fotossíntese.
Lagoa 
anaeróbia
Lagoa anaeróbia  Lagoa facultativa. A DBO é
em torno de 50% estabilizada na lagoa anaeróbiaanaeróbia 
Lagoa 
facultativa
em torno de 50% estabilizada na lagoa anaeróbia
(mais profunda e com menor volume), enquanto a
DBO remanescente é removida na lagoa
facultativa O sistema ocupa uma área inferior aofacultativa. O sistema ocupa uma área inferior ao
de uma lagoa facultativa única.
LAGOAS CONVENCIONAIS
LAGOAS CONVENCIONAIS
TIPOS DE LAGOAS
Lagoas de Estabilização
Lagoa 
aerada
Os mecanismos de remoção de DBO são similares aos de uma lagoa
facultativa. No entanto, o oxigênio é fornecido por aeradoresaerada 
Facultativa
facultativa. No entanto, o oxigênio é fornecido por aeradores
mecânicos, ao invés de através da fotossíntese. Como a lagoa é
também facultativa, uma grande parte dos sólidos do esgoto e da
biomassa sedimenta, sendo decomposta anaerobiamente no fundo.
Lagoa 
aerada de 
A energia introduzida por unidade de volume da lagoa é elevada, o
que faz com que os sólidos (principalmente biomassa) permaneçam
di i lí id i t l t A d tmistura 
completa 
Lagoa de 
d t ã
dispersos no meio líquido, ou em mistura completa. A decorrente
maior concentração de bactérias no meio líquido aumenta a
eficiência do sistema na remoção de DBO, o que permite que a lagoa
tenha um volume inferior ao de uma lagoa aerada facultativa Nodecantação tenha um volume inferior ao de uma lagoa aerada facultativa. No
entanto, o efluente contém elevados teores de sólidos (bactérias),
que necessitam ser removidos antes do lançamento no corpo
receptor. A lagoa de decantação a jusante proporciona condiçõesp g ç j p p ç
para esta remoção. O lodo da lagoa de decantação deve ser
removido em períodos de poucos anos.
LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO AERADAS
LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO AERADAS
LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO AERADAS
Floco biológico em suspensão na 
fase líquida
Floco biológico em 
suspensão na fase líquida
Floco biológico sedimentado 
no fundo da lagoa
Lagoa Facultativa
Vantagens Desvantagens
Satisfatória E% DBO Elevados requisitos de área
R á l E% tó Difi ld d d ti f d õ dRazoável E% patógenos Dificuldade de satisfazer padrões de 
lançamentos restritos
Construção, operação e A simplicidade operacional pode trazer o 
manutenção simples descaso na manutenção (crescimento 
de vegetação)
Reduzidos custos de implantação e Possível necessidade de remoção deReduzidos custos de implantação e 
operação
Possível necessidade de remoção de 
algas do efluente para descarte
Ausência de equipamentos 
mecânicos
Performance variável com as condições 
climáticasmecânicos climáticas
Requisitos energéticos praticamente 
nulos
Possibilidade de crescimento de insetos
Satisfatória resistência a variações
de carga
R ã d l d á iRemoção de lodo necessária 
apenas após períodos superiores a 
20 anos
Lagoa Anaeróbia seguida de Facultativa
Vantagens Desvantagens
Idem as lagoas facultativas Idem as lagoas facultativas
R i it d á i f i d P ibilid d d dRequisitos de área inferiores aos das 
lagoas facultativas únicas 
Possibilidade de maus odores na 
lagoa anaeróbia
Necessidade de um afastamento 
razoável às residências circunvizinhas
Necessidade de remoção contínua ou 
periódica (intervalo de alguns anos) doperiódica (intervalo de alguns anos) do 
lodo da lagoa anaeróbia
Lagoa de maturação
Vantagens Desvantagens
Idem as lagoas facultativas Idem as lagoas facultativas
El d fi iê i ã d R i it d á b t t l dElevada eficiência na remoção de 
patógenos
Requisitos de áreas bastante elevados
Razoável eficiência na remoção de 
nutrientes
Lagoa Aerada Facultativa
Vantagens Desvantagens
Satisfatória E% DBO Introdução de equipamentos
Construção, operação e 
manutenção simples
Ligeiro aumento no nível de sofisticação
manutenção simples
Requisitos de área inferiores 
aos sistemas de lagoas 
Requisitos de área ainda elevados
facultativas ou anaeróbia-
facultativa
Maior independência das Requisitos de energia relativamente elevadosp
condições climáticas que as 
lagoas facultativas ou 
anaeróbia-facultativa
q g
Satisfatória resistência a 
variações de cargas
Baixa eficiência na remoção de coliformes
R d id ibilid d d N id d d ã tíReduzidas possibilidades de 
maus odores
Necessidade de remoção contínua ou 
periódica (intervalo de alguns anos) do lodo
Lagoa Aerada de Mistura Completa seguida de Lagoa de Decantação
Vantagens Desvantagens
Idem as lagoas aeradas facultativas Idem as lagoas aeradas facultativas 
(exceção: requisitos de área)
Menores requisitos de área de todos 
os sistemas de lagoas
Preenchimento rápido da lagoa de 
decantação com o lodo (2 a 5 anos)
Necessidade de remoção contínua ou 
periódica (2 a 5 anos) do lodo
PRINCIPAIS PARÂMETROS DE
PROJETO
Parâmetro de 
projeto
LA LF LAF LAM LD LM
projeto
Tempo de detenção 
(dias)
3-6 15-45 5-10 2-4 ~2 A
Taxa de aplicação 
superficial 
(kgDBO5/ha.dia)
- 100-350 - - - -
Taxa de aplicação 
volumétrica 
(kgDBO5/m3.dia)
0,1-0,35 - - - - -
Profundidade (m) 3,0-5,0 1,5-2,0 2,5-4,0 2,5-4,0 3,0-4,0 0,8-1,2
Relação L/B 1-3 2-4 2-4 1-2 - B
(comp./larg) usual
PRINCIPAIS PARÂMETROS DE
It l It ífi LF LA LF LAF LM LD
PROJETO
Item geral Item específico LF LA-LF LAF LM-LD
Eficiência DBO (%) 75-85 75-85 75-85 75-85
DQO (%) 65-80 65-80 65-80 65-80
SS (%) 70-80 70-80 70-80 80-87
Amônia (%) < 50 < 50 < 30 < 30Amônia (%) < 50 < 50 < 30 < 30
Nitrogênio (%) < 60 < 60 < 30 < 30
Fósforo (%) < 35 < 35 < 35 < 35( )
Coliformes (%) 90-99 90-99 90-99 90-99
Requisitos Área (m2/hab) 2,0-4,0 1,5-3,0 0,25-0,5 0,2-0,4
Potência (W/hab) 0 0 1,2-2,0 1,8-2,5
Custos Implantação 
(R$/hab)
40-80 30-75 50-90 50-90
(R$/hab)
Operação
(R$/hab.dia)
2,0-4,0 2,0-4,0 5,0-9,0 5,0-9,0
LAGOAS FACULTATIVAS
TIPOS DE LAGOAS FACULTATIVAS
Lagoa Primária  primeira lagoa da
série recebe esgoto brutog
L S dá i  b fl tLagoa Secundária  recebe efluente
de uma lagoa a montante 
usualmente anaeróbia
Lagoas 
FacultativasFacultativas
PROCESSO
Fotossíntese: Fotossíntese:
 Consumo de CO2
 Produção de O2
 CO2 + H2O + Energia  MO + O2
 O íon bicarbonato (HCO3-) do esgoto  OH-  elevação 
do pH
 Obs: algas também consomem O2 mas a produção é 
cerca de 15 vezes superior ao consumo
 Respiração
 Consumo de O2
 Produção de CO2Produção de CO2
 MO + O2 CO2 + H2O + Energia
 O íon bicarbonato (HCO3-) do esgoto  H+  diminuição 
do pHdo pH
PROCESSO
Processo Impacto no Balanço 
de OD
Respiração aeróbia Decréscimo
Digestão anaeróbia Nenhum
Fotossíntese AcréscimoFotossíntese Acréscimo
Nitrificação Decréscimoç
Reaeração
t fé i
Acréscimo
atmosférica
PROCESSO
Características do efluente:
 A concentração de algas vai depender da carga
orgânica e temperatura, mas usualmente está
na faixa de 500 a 2000 g de clorofila a por litro
PROCESSO
Características do efluente:
 As algas que tendem a dominar em lagoas
facultativaspertencem ao gênero móvel (tais
como Chlamydomonas, Pytobotrys e Euglena) já
que podem otimizar a sua posição na vertical emque podem otimizar a sua posição na vertical em
relação a intensidade de luz incidente quando
comparada a forma não móvel (Chlorella)p ( )
 Podem se apresentar ocasionalmente vermelho
ou rosa (especialmente quando
sobrecarregadas) devido a presença das
bactérias fotossintéticas oxidantes de sulfeto
PROCESSO
INFLUÊNCIA DAS CONDIÇÕES
AMBIENTAIS
fl êfl êFatorFator InfluênciaInfluência
Radiação Radiação 
solarsolar
Velocidade da fotossínteseVelocidade da fotossíntese
solarsolar
TemperaturaTemperatura Velocidade da fotossínteseVelocidade da fotossíntese
Taxa de decomposição bacterianaTaxa de decomposição bacterianaTaxa de decomposição bacterianaTaxa de decomposição bacteriana
Solubilidade e transferência de gasesSolubilidade e transferência de gases
Condições de misturaCondições de misturaCondições de misturaCondições de mistura
VentoVento Condições de misturaCondições de mistura
ReaeraçãoReaeração atmosférica (pouca importânciaatmosférica (pouca importânciaReaeraçãoReaeração atmosférica (pouca importância atmosférica (pouca importância 
no balanço de OD)no balanço de OD)
INFLUÊNCIA DAS CONDIÇÕES
AMBIENTAIS
Mi t  d id t dif i l d Mistura  ocorre devido ao vento e diferencial de
temperatura
 Importância da mistura:
 Minimização da ocorrência de curtos-circuitos hidráulicos
 Minimização da ocorrência de zonas estagnadas Minimização da ocorrência de zonas estagnadas
 Boa distribuição vertical da DBO, alga e oxigênio
 Transporte para a zona fótica superficial das algas não
motoras que tendem a sedimentar
 Transporte para as camadas mais profundas do O2
produzido pela fotossíntese na zona fótica
 Para maximizar a influência do vento, a lagoa não
deverá ser cercada por obstáculos naturais edeverá ser cercada por obstáculos naturais e
artificiais
ARRANJOS DE LAGOAS DE
ESTABILIZAÇÃO
Células em série: um sistema de lagoas em
série com um determinado TDH total 
maior eficiência do que uma única lagoa
com o mesmo TDH total
Células em paralelo: um sistema de lagoasp g
em paralelo possui a mesma eficiência que
uma única lagoa. No entanto, o sistemag ,
possui maior flexibilidade operacional
ESTIMATIVA DA CONCENTRAÇÃO
EFLUENTE DE DBO
 Influência do regime hidráulico: a remoção
de DBO  reação de 1ª ordem  taxa de
reação é diretamente proporcional à
concentração do substrato  quanto maior
C inicial maior a E%
PRINCIPAIS REGIMES HIDRÁULICOS
FLUXO EM PISTÃO
MISTURA COMPLETA
FLUXO DISPERSO
PRINCIPAIS REGIMES HIDRÁULICOS
PRINCIPAIS REGIMES HIDRÁULICOS
ESTIMATIVA DA DBO EFLUENTE
kteSS  0
FLUXO EM PISTÃO
k
S
S 
1
0
kt1
)2/1(4 d
MISTURA COMPLETA
)2/(2)2/(2
)2/1(
0 )1()1(
4
dada
d
eaea
aeSS 

ktda 41FLUXO DISPERSO
ESTIMATIVA DA DBO EFLUENTE
O dOnde:
S0 = concentração de DBO total afluente (mg/L)S0 = concentração de DBO total afluente (mg/L)
S = concentração de DBO solúvel efluente (mg/L)
K = coeficiente de remoção de DBO (d-1)K coeficiente de remoção de DBO (d )
t = tempo de detenção total (d)
d = número de dispersão (adimensional)
L = comprimento da lagoa (m)
B = largura da lagoa (m)
ESTIMATIVA DA DBO EFLUENTE
Mistura completa:
 Lagoas primárias: K = 0,30 a 0,40 d-1Lagoas primárias: K 0,30 a 0,40 d
 Lagoas secundárias: K = 0,25 a 0,32 d-1
Correção para a temperatura:ç p p
K = K θ(T-20)KT= K20. θ(T 20)
 Coeficiente de temperatura: θ=1,05
ESTIMATIVA DA DBO EFLUENTE
K20 K20 Fluxo disperso:
Ls
K20 K20
Arceivala Vidal
120 0,128 0,1160 0, 8 0, 6
140 0,137 0,120
160 0,145 0,124
180 0 1 2 0 128
K = 0,132.log(Ls)-0,146
A i l (1981) 180 0,152 0,128
200 0,158 0,132
220 0 163 0 136
Arceivala (1981)
220 0,163 0,136
240 0,168 0,140
260 0,173 0,144
K = 0,091+2,05x10-4 x Ls
Vidal (1983)
280 0,177 0,148
300 0,181 0,153
320 0 185 0 157320 0,185 0,157
340 0,188 0,161
360 0,191 0,165
ESTIMATIVA DA DBO EFLUENTE –
FLUXO DISPERSO
 Número de dispersão:
2)/(0141)/(25402610
)/(
BLBL
BLd  Yanez2)/(014,1)/(254,0261,0 BLBL  Yanez
1d 
)/( BL
d 
Von Sperling
ESTIMATIVA DA DBO EFLUENTE –
FLUXO DISPERSO
d d
 Número de dispersão: L/B Yanez Von Sperling
1 0,993 1,000
1,2 0,798 0,833
1,4 0,672 0,714
1,6 0,584 0,625
1,8 0,517 0,5561,8 0,517 0,556
2 0,465 0,500
2,2 0,423 0,455
2 4 0 388 0 4172,4 0,388 0,417
2,6 0,358 0,385
2,8 0,333 0,357
3 0 312 0 3333 0,312 0,333
3,2 0,293 0,313
3,4 0,276 0,294
3,6 0,261 0,278
3,8 0,248 0,263
4 0,236 0,250
ESTIMATIVA DA DBO EFLUENTE –
FLUXO DISPERSO
EXERCÍCIO
Calcular a concentração de DBO
solúvel efluente (S) segundo o modelo( ) g
de mistura completa, assumindo-se:
 DBO afluente = 350mg/L DBO afluente = 350mg/L
 TDH = 20 dias
 Temperatura do ar no mês mais frio =
20ºC
ACÚMULO DE LODO EM LAGOAS DE
ESTABILIZAÇÃO
A taxa de acúmulo média de lodo
é da ordem de 0 03-0 08é da ordem de 0,03 0,08
m3/hab.ano ~2cm/ano
O lodo se acumulará por diversosO lodo se acumulará por diversos
anos sem necessidade de
qualquer remoção
CARACTERÍSTICAS DE OPERAÇÃO
Cor da lagoa Interpretação
Verde escura e parcialmente Presença pouco importante de outrosVerde escura e parcialmente 
transparente
Presença pouco importante de outros 
microrganismos no efluente
Altos valores de pH e OD
Lagoa em boas condiçõesg ç
Verde amarelada ou 
excessivamente clara
Crescimentos de rotíferos, protozoários ou 
crustáceos, que se alimentam de algas, 
podendo causar a sua destruição em poucospodendo causar a sua destruição em poucos 
dias
Caso as condições persistam, haverá 
decréscimo de OD e eventual mal cheirodecréscimo de OD e eventual mal cheiro
Acinzentada Sobrecarga de MO e/ou TDH curto
Fermentação na camada de lodo incompleta
A lagoa deve ser posta fora de operação
CARACTERÍSTICAS DE OPERAÇÃO
Cor da lagoa Interpretação
Verde Leitosa A lagoa está em processo de auto-floculação, Verde Leitosa A lagoa está em processo de auto floculação, 
decorrente de elevação do pH e da temperatura
Precipitação de hidróxidos de magnésio e de cálcio, 
arrastando consigo algas e outros microrganismosg g g
Azul esverdeada Excessiva proliferação de cianobactérias
A floração de certas espécies forma natas que se
decompõem facilmente, provocando a exalação dedecompõem facilmente, provocando a exalação de 
maus odores, reduzindo o penetração da luz e, em 
conseqüência, diminuindo a produção de oxigênio 
Marrom avermelhada Sobrecarga de MOMarrom avermelhada Sobrecarga de MO
Presença de bactérias fotossintéticas oxidantes de 
sulfeto (requerem luz e sulfetos, utilizam CO2 como 
receptor de elétrons não produzem oxigênio e nãoreceptor de elétrons, não produzem oxigênio e não 
contribuem para remoção de DBO)
CARACTERÍSTICAS DE OPERAÇÃO
CARACTERÍSTICAS DE OPERAÇÃO
CRITÉRIOS DE PROJETO: LAGOAS
FACULTATIVAS
CRITÉRIOS DE PROJETO
Para lagoas facultativas:
 Taxa de aplicação superficial  relaciona-se à
atividade fotossintética das algas
 Tempo de detenção hidráulica  relaciona-se à
ti id d d b té i d t bili MOatividade das bactérias de estabilizar a MO
Taxa de aplicação superficial (Ls): carga de
DBO que pode ser tratada por unidade de
área de lagoa
A = L/Ls
CRITÉRIOS DE PROJETO
A = L/Ls
 A: área requerida para a lagoa (ha)
 L: carga de DBO total (solúvel+particulada)
afluente (kgDBO/d)
 Ls: taxa de aplicação superficial (kgDBO/ha.d)
Taxa  f (T, latitude, exposição solar,( , , p ç ,
altitude, etc.)
CRITÉRIOS DE PROJETO
Região Ls
(kgDBO/ha.d)
Inverno quente e elevada 
insolação
240 - 350
insolação
Inverno e insolação 
mode ados
120 - 240
moderados
Inverno frio e baixa insolação 100 - 180
CRITÉRIOS DE PROJETO
T d d t ãTempo de detenção: 
V = TDH x Q
 V = volume requerido para a lagoa (m3)
 TDH = tempo de detenção hidráulica (d)
 Q = Vazão média afluente (m3/d)
 Varia também com as condições climáticas
locais  15 – 45 dias para lagoas
f lt ti i á ifacultativas primárias
Profundidade  1,5 – 2,0 m
ESTIMATIVA DA DBO EFLUENTE
Misturacompleta:
 Lagoas primárias: K = 0,30 a 0,40 d-1Lagoas primárias: K 0,30 a 0,40 d
 Lagoas secundárias: K = 0,25 a 0,32 d-1
Correção para a temperatura: ç p p
KT= K20. θ(T-20)
Coeficiente de temperatura: θ=1,05
ESTIMATIVA DA DBO EFLUENTE
ESTIMATIVA DA DBO EFLUENTE
S
S 0
kt
S


1
MISTURA COMPLETA
)2/1(4 d
)2/(2)2/(2
)2/1(
0 )1()1(
4
dada
d
eaea
aeSS 

ktda 41
FLUXO DISPERSO
DIMENSIONAMENTO LAGOA
FACULTATIVA PRIMÁRIA
LAGOAS ANAERÓBIAS
INTRODUÇÃO
Necessidade de condições estritamente
anaeróbias
Elevadas taxas de aplicação volumétrica p ç
consumo de oxigênio bem superior a
produção condições anaeróbiasp ç ç
Utilizadas com esgotos domésticos eUtilizadas com esgotos domésticos e
industriais como matadouros, laticínios,
bebidas etcbebidas, etc.
INTRODUÇÃO
Eficiências de % DBO da ordem de 50-70%
Cerca de 30% da DBO é convertida emCerca de 30% da DBO é convertida em
Biogás
INTRODUÇÃO
Microrganismos anaeróbios crescem
lentamente grande importância da T
LA são usualmente profundas  3 a 5p
metros  importante para evitar que o
oxigênio produzido na superfície se dirijag p p j
para as demais camadas  redução na
demanda de área
INTRODUÇÃO
O i l t há f ã d fiOcasionalmente há a formação de uma fina
camada de alga na superfície
(Chlamydomonas)(Chlamydomonas)
Muitos compostos em esgotos industriais sãoMuitos compostos em esgotos industriais são
tóxicos para as algas  necessidade da LA
antes da lagoa facultativa e maturaçãog
Metais pesados podem ser precipitados pelop p p p p
sulfeto e muitos poluentes orgânicos (por
exemplo fenol) podem ser convertidos a formas
não tóxicasnão tóxicas
INTRODUÇÃO
M t i i fl t t (i l i d ól )Materiais flutuantes (incluindo óleos) e
escuma, os quais bloqueiam a luz requerida
nas lagoas facultativas para a fotossíntesenas lagoas facultativas para a fotossíntese
das algas, são retinas nas lagoas
anaeróbiasanaeróbias.
A escuma que se acumula na superfície dasA escuma que se acumula na superfície das
LA não precisa ser removida pois ela ajuda
a manter as condições anaeróbias, aa manter as condições anaeróbias, a
menos que comece a produzir odor ou
proliferar mosquitosp q
ODOR EM LAGOAS ANAERÓBIAS
 Produzido normalmente pela redução do sulfato
(Desulfovibrio spp)
 Formação do sulfeto (H2S, HS-, S2-)  formas
dependentes do pHdependentes do pH
Odor não é problema se a concentração de sulfato Odor não é problema se a concentração de sulfato
< 500mg/L  checar a concentração na água de
abastecimentoabastecimento
ODOR EM LAGOAS ANAERÓBIAS
ODOR EM LAGOAS ANAERÓBIAS
Controle do pH > 7 para evitar a
formação de odor  sulfeto ficar naç
forma de bissulfito  adição de cal ou
recirculando o efluente da lagoa derecirculando o efluente da lagoa de
maturação
CRITÉRIOS DE PROJETO –
LAGOAS ANAERÓBIAS
Critérios de projeto:
 Taxa de aplicação volumétrica Taxa de aplicação volumétrica
 Tempo de detenção hidráulica
 Profundidade
G t i ( l ã i t / Geometria (relação comprimento / 
largura)
CRITÉRIOS DE PROJETO –
LAGOAS ANAERÓBIAS
C éCritérios de projeto:
 Taxa de aplicação volumétrica: função Taxa de aplicação volumétrica: função 
da Temperatura
Lv = 0,1 a 0,35 kgDBO/m3.d
V = L/LvV = L/Lv
V = volume requerido para a lagoa (m3)V volume requerido para a lagoa (m3)
L = carga de DBO total afluente (solúvel + 
particulada) (kgDBO/d)
Lv = taxa de aplicação volumétrica (kgDBO/m3 d)Lv = taxa de aplicação volumétrica (kgDBO/m3.d)
CRITÉRIOS DE PROJETO –
LAGOAS ANAERÓBIAS
Critérios de projeto:
 Taxa de aplicação volumétrica Taxa de aplicação volumétrica
Temperatura média do Lv admissível 
mês mais frio (ºC) (kgDBO/m3.dia)
10 - 20 0,02T-0,10
20 - 25 0,01T+0,10
25 0 35> 25 0,35
CRITÉRIOS DE PROJETO –
LAGOAS ANAERÓBIAS
CRITÉRIOS DE PROJETO –
LAGOAS ANAERÓBIAS
C ité i d j tCritérios de projeto:
 Tempo de detenção hidráulica: entre 2 
3 die 3 dias
TDH (dias) Lv (kgDBO/m3.dia) Remoção de DBO (%)( ) ( g ) ç ( )
0,8 306 76
1 0 215 761,0 215 76
1,9 129 80
2,0 116 75
4,0 72 68
6,8 35 74
CRITÉRIOS DE PROJETO –
LAGOAS ANAERÓBIAS
P f did d 3 0 5 0 (C á LAProfundidade: 3,0 – 5,0 m (Ceará  LA 
com 3,0m)
Relação L/B: 1 a 3
Eficiência de Remoção de DBO: 50-70% 
CRITÉRIOS DE PROJETO –
LAGOAS ANAERÓBIAS
TAXA DE ACUMULAÇÃO DE LODO
EM LAGOAS ANAERÓBIAS
 A taxa de acúmulo média de lodo é da ordem de
0,04 m3/hab.ano ~2cm/ano
 No Nordeste foi encontrada uma taxa de
acumulação da ordem de 0 01 m3/hab anoacumulação da ordem de 0,01 m3/hab.ano
A limpeza deve proceder quando a altura de lodo A limpeza deve proceder quando a altura de lodo
atingir aproximadamente 1/3 ou remoção anual de
um certo volume de lodo  definição da operaçãoum certo volume de lodo  definição da operação
da lagoa pelas companhias de saneamento
DIMENSIONAMENTO LAGOA ANAERÓBIA
SEGUIDA DE FACULTATIVA SECUNDÁRIA
REMOÇÃO DE PATÓGENOS EMÇ
LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
PATÓGENOS NO ESGOTO
O i C ãOrganismo Concentração
Escherichia coli 106-108 /100 mL 
Salmonella spp 102 103 /100 mLSalmonella spp. 102-103 /100 mL
Cistos de Giardia 102-104 / L 
(oo) Cistos de Cryptosporidium 101-102 / L(oo) Cistos de Cryptosporidium 10 -10 / L 
Ovos de Helmintos 101-103 / L 
Vírus 102-105 / LVírus 10 10 / L 
PATÓGENOS NO ESGOTO
Vírus: Hepatitis A, Rotavirus, 
Norovirus, Poliovirus
Bactéria: Vibrio cholera, Salmonella, 
Shigella, Campylobacter
Protozoário: Cryptosporidium, 
Giardia, Entamoeba
Helmintos: Ascaris, Taenia, 
Trichuris
PATÓGENOS NO ESGOTO
20 100 nm20-100 nm
Nenhuma 
membrana lipídica
0.5 – 1 μm
“Responde” ao meio
Vírus: Hepatitis A, Rotavirus, 
Norovirus, Poliovirus
Bactéria: Vibrio cholera, Salmonella, 
Shigella, Campylobacter
2 20 μm 20 - 100 μm2 – 20 μm
Carapaça grossa
20 100 μm
Carapaça muito grossa
Protozoário: Cryptosporidium, 
Giardia, Entamoeba
Helmintos: Ascaris, Taenia, 
Trichuris
CaracterísticasCaracterísticas dos dos PatógenosPatógenos
BactériaBactéria
( ≈ 1 ( ≈ 1 μmμm ))
R t iR t i
(( μμ ))
S l ll RotavirusRotavirus
VírusVírus (n(nm)m)
Salmonella
GiardiaGiardia
CryptosporidiumCryptosporidium
Ascaris
Cistos de Protozoários (4 Cistos de Protozoários (4 –– 20 20 μm)μm) OvosOvos de de HelmintosHelmintos ( > 50 ( > 50 μmμm ))
DESAFIOS NA REMOÇÃO DE PATÓGENOSÇ
EM LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
M i d ã diMecanismos de remoção diversos
 Ampla variedade de comportamentos entre os
patógenos
 Inexistência de um organismos indicador que Inexistência de um organismos indicador que
modele adequadamente todos os patógenos
 Patógenos de interesse são difíceis ou mesmo
impossíveis de se medirimpossíveis de se medir
BENEFÍCIOS DE SE AUMENTAR O CONHECIMENTOBENEFÍCIOS DE SE AUMENTAR O CONHECIMENTO
NA REMOÇÃO DE PATÓGENOS
 Recomendações práticas de projeto Recomendações práticas de projeto
 Modelos que sejam capazes de predizer
resultados confiáveis
 Maior apreciação em como as lagoas de
estabilização são eficientes na remoção deestabilização são eficientes na remoção de
patógenos
 Maior garantia da saúde das pessoas e
preservação do meio ambientep ç
PRINCIPAIS MECANISMOS DE
REMOÇÃO
Sedimentação ( Lodo)
 Ovos de helmintos
 Cistos de protozoários
 Partículas associadas a bactérias e vírus
Inativação mediada pela energia solar Inativação mediada pela energia solar
 Vírus
B té i Bactéria
 Cistos de protozoários
REMOÇÃO POR SEDIMENTAÇÃO
Ovos de helmintosOvos de helmintos
 Os helmintos são parasitas intestinais referenciados como
( A i l b i id T i N tvermes (e.g. Ascaris lumbricoides, Taenia sp., Necator
americanus, Schistosoma sp., Ancylostoma duodenale).
Sã i iõ d li t i l d São mais comuns em regiões de clima tropical e onde as
condições de saneamento são piores.
 A presença de ovos de helmintos é muito grande em esgotos
domésticos nestas regiões.
 A remoção dos ovos destes parasitas dos esgotos quebra o
ciclo de contaminação e reinfestação nos seres humanos.
REMOÇÃO POR SEDIMENTAÇÃO
Ovos de helmintos
Ovos de Ascaris  vs ~ 1 m/h (outros sãomenores)
Equação de projeto:Equação de projeto:
REMOÇÃO POR SEDIMENTAÇÃO
TDH E% C=10ovos/L C=100ovos/L C=1000ovos/L
2 84,08 1,592 15,920 159,199
4 93,38 0,662 6,617 66,165, , , ,
6 97,06 0,294 2,943 29,434
8 98,60 0,140 1,402 14,015
10 99 29 0 071 0 714 7 14310 99,29 0,071 0,714 7,143
12 99,61 0,039 0,390 3,897
14 99,77 0,023 0,228 2,275
16 99 86 0 014 0 142 1 42216 99,86 0,014 0,142 1,422
18 99,90 0,010 0,095 0,951
20 99,93 0,007 0,068 0,681
22 99 95 0 005 0 052 0 52222 99,95 0,005 0,052 0,522
24 99,96 0,004 0,043 0,428
26 99,96 0,004 0,038 0,376
28 99,96 0,004 0,035 0,354
30 99,96 0,004 0,036 0,356
REMOÇÃO POR SEDIMENTAÇÃO
Cryptosporidium e Cistos de Giardia
Vs ~ 2.5 cm/hs
Associação de partículas pode ser 
importanteimportante
Vírus e Bactérias
 Somente se aderido a partículasp
 Elevadas concentrações no lodo
GERENCIAMENTO DO LODO
Patógenos estão concentrados no
lodo!lodo!
Acumulação do lodo pode
diminuir a eficiência do tratamentodiminuir a eficiência do tratamento
 Diminuição do TDH
 Modificação da hidráulica
GERENCIAMENTO DO LODO
9393
GERENCIAMENTO DO LODO
Tempo de sobrevivência no lodo
 Ascaris – anos
 Vírus – meses a anos
Bactéria semanas a meses Bactéria – semanas a meses
A maior parte do lodo retirado dep
lagoas requer tratamento posterior
CRITÉRIOS DE PROJETO: LAGOAS
DE MATURAÇÃO
CRITÉRIOS DE PROJETO
kteNN  0
FLUXO EM PISTÃO
kt
N
N


1
0
MISTURA COMPLETA
)2/(2)2/(2
)2/1(
0 )1()1(
4
dada
d
eaea
aeNN 

ktda 41
)()(
FLUXO DISPERSO
CONSIDERAÇÕES HIDRÁULICAS
Evite curtos circuitos
Procure o fluxo em pistãop
Utili hi ti iUtilize chicanas verticais ou
horizontaiso o a s
NÚMERO DE COMPARTIMENTOS
NÚMERO DE COMPARTIMENTOS
NÚMERO DE COMPARTIMENTOS
CRITÉRIOS DE PROJETO
Configurações
 Fluxo em pistão  uso de chicanasp
 Série de lagoas  > 3 lagoas
Profundidade: 0,8 – 1,2 m
Obs: TDH mínimo de 3 dias de formaObs: TDH mínimo de 3 dias de forma 
a evitar curto-circuitos e varrimento de 
algas
CRITÉRIOS DE PROJETO
Lagoa TDH 
(dias)
Profundid
ade (m)
Relação 
L/B
Kb,20
Fluxo 
disperso 
(d 1)
Kb,20
Mistura 
completa(
d 1)(d-1) d-1)
Facultativa 15 a 45 1,5 a 2,0 2 a 4 0,2 a 0,3 0,4 a 5,0
Maturação 
(em série)
3 a 5 dias 
(em cada 
lagoa)
0,8 a 1,2 1 a 3 0,4 a 0,7 0,6 a 1,2
Maturação 
(com 
chicanas)
10 a 20 0,8 a 1,2 6 a 12 0,4 a 0,7 Não 
recomend
ado)
CRITÉRIOS DE PROJETO: REMOÇÃO
DE CTER
329,0877,09170  TDHHKb ,,917,0 TDHHKbFD
 8426,08166,1)(054,01  dTDHKb
Kb
Kb
FD
MC  
KbFD
)20(07,1´  TKK
CRITÉRIOS DE PROJETO: REMOÇÃO
DE DBO
)20(05,1´  TKK 05,1KK
kt
SS


1
0
kt1
SSDBOpart *35,0
DIMENSIONAMENTO LAGOAS DE
MATURAÇÃO EM SÉRIE
REMOÇÃO DE NUTRIENTES EMÇ
LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
REMOÇÃO DE NITROGÊNIO
Principais mecanismos de remoção:
 Volatilização da amônia
 Assimilação da amônia pelas algas
 Assimilação dos nitratos pelas algas
 Nitrificação – desnitrificação
 Sedimentação do nitrogênio orgânico particulado
Mais importante é a volatilização daMais importante é a volatilização da 
amônia: NH3 + H+  NH4+
REMOÇÃO DE NITROGÊNIO
H ó i d 7 f d NH + pH próximo de 7  forma de NH4+
 pH próximo de 9,5  50% forma de NH3 e 50% 
forma de NH4+forma de NH4
 pH superior a 11  forma de NH3
 Fotossíntese: 
 Elevação do pH  aumento volatilização do NH3
 Aumento da produção de algas  consumo de NH3
 Perda por volatilização mais importante em Perda por volatilização  mais importante em 
lagoas de maturação
REMOÇÃO DE FÓSFORO
Fósforo em esgotos:
 Orgânico
 Fosfatos (maioria)
Remoção de P em lagoas:
 Retirada do fósforo orgânico contido nas algas eRetirada do fósforo orgânico contido nas algas e 
bactérias através da saída com o efluente
 Precipitação de fosfatos em condições de p ç ç
elevado pH
PROJETO E CONSTRUÇÃO DEPROJETO E CONSTRUÇÃO DE
LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
LAGOAS ANAERÓBIAS: ASPECTOS
CONSTRUTIVOS
Seleção da área
Serviços de topografiaç p g
S i d t iServiços de geotecnia
Acessórios das lagoas
LAGOAS ANAERÓBIAS: ASPECTOS
CONSTRUTIVOS
Locação da lagoa
 Disponibilidade de área
 Proximidade do SES e corpo receptor
 Distância de edificações: 500m
 Obedecer as cotas de inundação
 Nível do NA e qualidade do solo
 Ventos: mistura e homogeneização
 Aquisição e custos
FUNDO DAS LAGOAS
6 k > 10-6 m/s: o solo é muito permeável e o fundo
deve ser protegido
k > 10 7 / l i filt ã d k > 10-7 m/s: alguma infiltração pode ocorrer, mas
não o suficiente para impedir o enchimento da
lagoalagoa
 k < 10-8 m/s: o fundo da lagoa se impermeabilizará
naturalmentenaturalmente
 k < 10-9 m/s: não há risco de contaminação
 k > 10-9 m/s: se houver utilização da água k 10 m/s: se houver utilização da água
subterrânea para abastecimento doméstico,
estudos hidrogeológicos devem ser efetuados
Detalhe da Entrada
Detalhe da Entrada
Detalhe da Entrada
Detalhe da Entrada
DISPOSITIVO DE ENTRADA
DISPOSITIVO DE ENTRADA
Detalhe da Saída
Detalhe da Saída
Detalhe da Saída
Detalhe da Saída
DISPOSITIVO DE SAÍDA
DEFINIÇÃO DOS TALUDES INTERNOS E
EXTERNOS DAS LAGOAS
Taludes
 Internos:
Inc. mín. = 1(vertical): 3-6 (horizontal)  areia
Inc. máx. = 1(vertical): 3 (horizontal)  argila( ) ( ) g
 Externos: Externos:
Inc. mín. = 1(vertical): 5-8 (horizontal)  areia
Inc máx = 1(vertical): 2 5 (horizontal) argilaInc. máx. = 1(vertical): 2,5 (horizontal)  argila
DEFINIÇÃO DO COROAMENTO E
BORDA LIVRE
Coroamento: 2-4 metros
Borda livre: superior a 0,5m
Canteiros Divisores
Drenagem de Águas 
Pluviais
Proteção dos Taludes
Proteção dos Taludes
CÁLCULOS DAS DIMENSÕES DE
FUNDO, NA E CRISTA
Cota coroamento
Cota NA
Cota a meia altura (h/2)
C t d f dCota de fundo
Dimensionamento  dimensões a h/2
• comprimento do fundo: comprimento h/2 – (dec x h)
• comprimento do NA: comprimento h/2 + (dec x h)
• comprimento no coroamento: comprimento do NA + (dec x comprimento no coroamento: comprimento do NA + (dec x 
borda livre)
• largura do fundo: largura h/2 – (dec x h)
l d NA l h/2 (d h)• largura do NA: largura h/2 + (dec x h)
• largura na crista: largura do NA + (dec x borda livre)
PROBLEMAS OPERACIONAIS EMPROBLEMAS OPERACIONAIS EM
LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
PROBLEMAS OPERACIONAIS EM
LAGOAS ANAERÓBIAS
Entre os principais problemas
operacionais em lagoas anaeróbiasp g
podem ser citados:
 Remoção de lodo e areia acumulados Remoção de lodo e areia acumulados
 Odores desagradáveis
 Aparecimento de moscas e outros insetos
 Crescimento de vegetaçãog ç
Si t d t t t F üê i d ã
ACÚMULO DE LODO
Sistemas de tratamento Freqüência de remoção
Tratamento primário Variável
Lagoa facultativa > 20 anosg
Lagoa anaeróbia  lagoa facultativa > 10 anos
Lagoa aerada facultativa > 10 anos
Lagoa aerada mistura completa  lagoa de 
sedimentação
< 5 anos
Lodos ativados convencional ~ Contínua
Lodos ativados aeração prolongada ~ Contínua
Lodos ativados de fluxo intermitente ~ Contínua
Filt bi ló i d b i C tíFiltro biológico de baixa carga ~ Contínua
Filtro biológico de alta carga ~ Contínua
Biodiscos ~ Contínua
Reator anaeróbio de manta de lodo Meses
Fossa séptica  filtro anaeróbio Meses
ACÚMULO DE LODO
0,03 a 0,10 m3/hab.ano
2 a 8 cm por ano
 remoção quando camada de lodo atingir 1/3 
da altura ouda altura ou
 remoção anual sistemática
ACÚMULO DE LODO / AREIA
possível operação sem remoção de lodo
durante todo o horizonte de projeto
areia: pouca quantidade, caso haja boap q , j
desarenação; acúmulo próximo à entrada;
necessidade de desarenaçãoç
ACÚMULO DE LODO / AREIA
ACÚMULO DE LODO / AREIA
TÉCNICAS PARA REMOÇÃO DO
LODO
Té i d ã d ti ã d Técnicas de remoção com desativação da
lagoa
 Remoção manual Remoção manual
 Remoção mecânica do lodo (uso de tratores)
 Raspagem mecanizada e bombeamentop g
 Técnicas de remoção com a manutenção daç ç
lagoa em funcionamento
 Sistema de vácuo com caminhão limpa fossa
 Tubulação de descarga hidráulica
 Dragagem Bombeamento a partir de balsa Bombeamento a partir de balsa
TÉCNICAS PARA REMOÇÃO DO
LODO
TÉCNICAS PARA REMOÇÃO DO
LODO
 Filme
ODORES DESAGRADÁVEIS
Principais Causas Prevenção/Recuperação
Sobrecarga de esgotos Se existir uma lagoa facultativa após ag g g p
lagoa anaeróbia  recircular o líquido
da LF para entrada do esgoto na LA
Diminuição do pH Corrigir o valor do pH pela adição de cal
Presença de
substâncias tóxicas nos
Eliminar a fonte de substâncias tóxicas
na fontesubstâncias tóxicas nos
esgotos
na fonte
Queda brusca da Adição de cal para elevar o pH e assimQueda brusca da
temperatura dos
esgotos
Adição de cal para elevar o pH e assim
cessar a fase de fermentação ácida
responsável para produção de H2S
PROLIFERAÇÃO DE MOSCAS E
OUTROS INSETOS
Principais Causas Prevenção/Recuperação
Material gradeado ou areia removida Havendo grade ou caixa de areia junto àMaterial gradeado ou areia removida
não enterrados convenientemente ou
mesmo deixados expostos em algum
ponto da área externa da lagoa
Havendo grade ou caixa de areia junto à
lagoa, o material deverá ser enterrado
em valas previamente abertas
p g
Crescimento de vegetais no talude
interno da lagoa, na parte em que o
nível de água está em contato com o
Os vegetais deverão ser cortados tão
logo ocorra o aparecimento dos
mesmos Cuidado para os vegetais nãonível de água está em contato com o
talude
mesmos. Cuidado para os vegetais não
caiam na massa líquida
A origem de grandes quantidades de
moscas poderá também ser
Quando ocorrerem moscas junto às LA,
é sempre conveniente revolver com omoscas poderá também ser
proveniente da película da escuma e
óleo sempre presente nas lagoas
anaeróbias bem como sua disposição
é sempre conveniente revolver, com o
auxílio de um rastelo ou jato d’água, a
camada de material flutuante que cobre
as lagoas anaeróbiasanaeróbias, bem como sua disposição
inadequada, quando removida
as lagoas anaeróbias.