Lagoas de tratamento

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Prof Fábio Orssatto
Lagoas de estabilização
 As lagoas de estabilização são consideradas como uma
das técnicas mais simples de tratamento de esgotos
indicadas para regiões tropicais. Constituem-se em
grandes tanques escavados no solo, nos quais os
esgotos fluem continuamente e são tratados por
processos naturais, sem introdução artificial de
energia eletro-mecânica.
 Os principais tipos de lagoas de estabilização são:
Lagoa Anaeróbia
 As lagoas anaeróbias são projetadas sempre que
possível, em associação com lagoas facultativas ou
aeradas mecanicamente.
 Têm a finalidade de oxidar compostos orgânicos
complexos antes do tratamento através desses tipos de
lagoas.
 Não dependem da ação fotossintética das algas,
podendo ser construídas com profundidade maiores
do que outras lagoas, com variação de 2,00 a 5,00
metros (MENDONÇA, 1990).
Lagoa Anaeróbia
 A grande vantagem das lagoas anaeróbias é poder
oxidar altas cargas orgânicas com áreas bastante
reduzidas. A principal desvantagem é o odor
produzido principalmente pela liberação de gás
sulfídrico (H2S).
 Necessita de temperatura acima de 15oC.
Fundamentos da digestão 
anaeróbia
 A digestão anaeróbia ocorre em 4 fases principais:
 Hidrólise;
 Acidogênese;
 Acetogênese;
 Metanogênese.
Hidrólise
 Rompimento das cadeias polímeras, em compostos 
mais simples, a nível de monômeros, cujo tamanho 
permite a passagem do mesmo através da membrana 
celular.
Acidogênese
 Os monômeros que são os produtos da hidrólise são 
então reduzidos a ácidos graxos voláteis, CO2e H2 
mediante um processo intracelular de oxidação e 
redução.
 Estas reduções são possíveis por ação catalizadora de 
um grupo de bactérias chamadas de acidogênicas.
Acetogênese
 Na continuação outro grupo de bactérias denominadas 
acetogênicas transformam os compostos anteriores em 
acetato. De forma similar a etapa anterior neste passo 
se produz CO2 e H2.
Metanogênese
 Finalmente, outro grupo de bactérias, as 
metanogênicas, cumprem a função de transformar o 
acetato em metano.
 Além do metano (70%) e CO2 (30%) o biogás contém 
outros gases como nitrogênio, hidrogênio e ácido 
sulfidrico (H2S) com concentrações inferiores a 1%.
“Quinta fase” Sulfetogênese
 A produção de sulfetos é um processo no qual o sulfato 
e outros compostos à base de enxofre são utilizados 
como aceptores de elétrons, durante a oxidação de 
compostos orgânicos;
 Neste processo, bactérias anaeróbias estritas, 
denominadas bactérias redutoras de sulfato são 
utilizadas;
 Produto final: Sulfeto de hidrogênio (H2S).
Lagoa Anaeróbia
Lagoa Facultativa
 As lagoas facultativas têm profundidade que variam de 
1,0 a 2,5 metros e áreas relativamente grandes. 
 Funcionam através da ação de algas e bactérias sob a 
influência da luz solar (fotossíntese). 
 A matéria orgânica contida nos despejos é estabilizada, 
parte transformando-se em matéria mais estável na 
forma de células de algas e parte transformando-se em 
produtos inorgânicos finais que saem com o efluente. 
Lagoa Facultativa
 Essas lagoas são chamadas de facultativa devido às 
condições aeróbias mantidas na superfície, liberando 
oxigênio e às condições anaeróbias mantidas na parte 
inferior onde a matéria orgânica é sedimentada. São do 
tipo mais usado (MENDONÇA, 1990)
 As lagoas facultativas podem receber águas residuárias
brutas ou decantadas. Tanto pode ser o efluente de 
uma lagoa anaeróbia, como o de uma rede de esgotos 
decantados (VON SPERLING, 1996) e reduzem em até 
90% a DBO.
Arranjo – Sistema Australiano
Lagoa
Anaeróbia
Lagoa
Facultativa
Lagoa de Decantação ou 
sedimentação
 As lagoas de decantação normalmente são empregadas
após lagoas aeradas de mistura completa, recebem
afluentes com elevados teores de sólidos em suspensão,
onde sedimentam e estabilizam estes sólidos.
 Os tempos de retenção nas lagoas de decantação são
baixos. Este tempo curto é suficiente para uma eficiente
remoção de sólidos em suspensão produzidos na lagoa
aerada, mas, no entanto, contribui pouco para remoção
adicional de DBO, em virtude da baixa concentração de
biomassa mantida em dispersão no líquido (a biomassa
tende a sedimentar)..
Lagoa de Decantação ou 
sedimentação
 Ademais, a capacidade de acúmulo de lodo é 
relativamente reduzida, implicando na necessidade de 
remoção em um espaço de tempo de 1 até 5 anos (VON 
SPERLING, 1996).
 Essas lagoas tem profundidade acima de 3 metros.
Lagoa de Maturação ou Polimento
 As lagoas de maturação têm a principal finalidade a
destruição de organismos patogênicos, em particular
coliformes termo resistentes contidos nos despejos de
esgotos.
 Diversos fatores contribuem para tal, como temperatura,
insolação, pH, escassez de alimento, organismos
predadores, competição, compostos tóxicos, etc.
 A lagoa de maturação é dimensionada de forma a fazer uma
utilização ótima de alguns destes mecanismos. Vários
destes mecanismos se tornam mais efetivos com menores
profundidades da lagoa, o que justifica o fato de que as
lagoas de maturação são mais rasas, comparadas aos
demais tipos de lagoas.
Lagoa de Maturação ou Polimento
 Dentre os mecanismos associados a profundidade da lagoa,
pode-se citar: a radiação solar (radiação ultra-violeta),
elevado pH (pH>8,5), elevada concentração de OD
(favorecendo uma comunidade aeróbia, mais eficiente na
competição por alimento e na eliminação de patogênicos).
 São construídas sempre, depois do tratamento completo
em uma lagoa facultativa ou em uma estação de tratamento
de esgotos convencional. Com adequado dimensionamento
pode-se conseguir remoções de coliformes maiores que
99,99%.
Lagoas aeradas mecanicamente
 As lagoas aeradas constituem uma modalidade de processo
de tratamento através de lagoas de estabilização, onde o
suprimento de oxigênio é realizado artificialmente por
dispositivos eletromecânicos, com a finalidade de manter
uma concentração de oxigênio dissolvido em toda ou parte
da massa líquida, garantindo as reações bioquímicas que
caracterizam o processo.
 Com relação às lagoas de estabilização facultativas, as
lagoas aeradas apresentam a vantagem de requererem uma
área até cinco vezes menor, no entanto, deve-se levar em
consideração os custos de implantação e operação, como a
necessidade do suprimento de energia elétrica.
Lagoas aeradas mecanicamente
 As lagoas aeradas mecanicamente, mais comumente 
utilizadas são classificadas em duas categorias:
• Aerada Aeróbia com mistura completa;
• Aerada Facultativa;
Lagoa aerada de mistura completa
 Neste tipo de lagoa todos os sólidos são mantidos em
suspensão devido a elevada relação potência/volume.
 A idade do lodo é igual ao tempo de retenção hidráulico e
é frequentemente a primeira de uma série de lagoas
aerada.
 A remoção da DBO varia de 50 a 60% com grande
desvantagem de transportar muitos sólidos no efluente.
 Funciona basicamente como um sistema de lodos ativados
sem reciclagem do lodo.
Lagoa aerada de mistura completa
Vantagens:
Melhor eficiência em relação a um mesmo 
período de aeração;
Menor área ocupada;
Ausência de algas.
Desvantagens:
Maior concentração de sólidos;
Maior consumo de energia elétrica.
Lagoa aerada de mistura completa
Lagoa aerada facultativa
 Nas lagoas aeradas facultativas não há controle de 
sólidos. Parte dos sólidos decantáveis saem com o 
efluente e o restante é decantado na sua parte 
inferior.
 Sua potência é limitada e a idade do lodo é maior do 
que o tempo de retenção hidráulico. A remoção de 
DBO varia de 70 a 90%. 
 Neste sistema que também se baseia no princípio do 
processo de lodos ativados, não há reciclagem do 
lodo.
Lagoa aerada 
facultativa
Lagoa mistura 
completa
Equipamentos de aeração
A Introdução de oxigênio nas lagoas aeradas 
mecanicamente é efetuada por:
 Ar difuso;
 Turbina de aeração;
 Aeração superficial.
Aeração por ar difuso
 É obtido através de aspersores especiais, domos ou 
discos cerâmicosporosos que recebem ar injetado de 
tubulações de suprimento de ar, assentadas no fundo 
das lagoas aeradas mecanicamente.
 Aeração estática: consiste em tubos cilíndricos 
verticais assentados no fundo das lagoas e ligados por 
tubulações que injetam ar em 3 “Venturi” instalados 
em série no interior desses cilindros através de 
compressores de baixa pressão ou sopradores.
Aeração por turbina de aeração
 É realizada através de introdução de ar em tubos 
difusos instalados no fundo das lagoas, e abaixo de 
dispositivos de rotação de dois rotores de lâminas, 
sendo o mais profundo instalado próximo aos 
difusores de ar, e o segundo pouco abaixo da superfície 
da massa líquida submetida a aeração. 
 É um sistema que tem pouca aceitação.
Aeração por Aeradores Superficiais
 É obtida por dispositivos rotativos, levemente 
submersos na água que, desta forma, espalham ou 
difundem a água da superfície;
 A transferência de oxigênio para o despejo é baseada 
no aumento da superfície de contato entre o líquido e o 
ar;
A ação mecânica dos aeradores efetua a transferência de 
oxigênio através dos seguintes mecanismos:
 Movimento da superfície de água, devido a existência 
de ondas no tanque de aeração;
 Bolhas de ar arrastadas pela água;
 Difusão da água em forma de gotas;
 Mistura ar- líquido nas proximidades do aerador, onde 
o ar é puxado pela água.
Tipos de aeradores superficiais
 Aeradores com eixo horizontal;
 Indicados para serem instalados em tanques pouco 
profundos, onde evitem-se dificuldades devido ao 
lençol freático muito elevado ou em solos com baixa 
carga admissível.
 Aeradores lentos tipo cone:
 São recomendados para pequenas e médias potências 
instaladas. 
 O funcionamento desses aeradores induz dois tipos de 
movimentos espirais, sobrepondo-se um ao outro, em 
uma trajetória complexa de fluxo.
 Aeradores rápidos tipo turbina
 Os aeradores rápidos tipo turbina são utilizados para 
grandes e médias potências instaladas. 
 Usam como meio de introdução de oxigênio no líquido 
simplesmente sua capacidade de bombeamento.
 Nesses equipamentos a turbina apresenta pequeno 
diâmetro e trabalha em alta rotação, para que aumente 
ao máximo o volume bombeado. A transferência de 
oxigênio é feita somente pela difusão da água na 
atmosfera.
Aspectos Construtivos - Lagoas
 Aspectos relativos à localização:
 Aspectos relativos aos taludes
 Forma das lagoas
 As lagoas não precisam necessariamente ter uma forma 
geométrica distinta, geralmente tem a forma retangular 
obedecendo à relação 2 a 4 para 1 entre o comprimento e 
a largura.
 Fundo das lagoas – permeabilidade do terreno
 O fundo das lagoas de estabilização não deve possuir 
uma permeabilidade excessiva, que possa causar um 
dos seguintes problemas:
 contaminação do lençol freático;
 dificuldade na manutenção no nível do líquido nas 
lagoas.
 A impermeabilidade do fundo pode ser realizada 
através de:
 Revestimento asfáltico;
 Mantas plásticas;
 Camada de argila com espessura mínima de 40 cm;
 Dispositivos de entrada
 Garantir uma ampla homogeneização do líquido, evitando-
se a ocorrência de curtos circuitos hidráulicos e zonas 
mortas;
 Ser submersa, de forma a não possibilitar o 
desprendimento de gases mal cheirosos;
 Evitar o solapamento dos taludes e do fundo da lagoa 
(coloca-se uma placa de concreto, no fundo, no local de 
descarga da tubulação).
 Apenas em lagoas pequenas deve se ter uma única entrada. 
Em lagoas maiores deve se ter mais entradas, espaçadas de 
no máximo 50m entre si. 
 A entrada não deverá ser localizada em frente à saída da 
lagoa, mesmo que a longas distâncias, pois poderá ser 
facilitado o processo de curto circuito hidráulico.
 Dispositivos de saída
 A saída deve situar-se na extremidade oposta à entrada, para 
evitar curto circuito;
 A saída deve ser localizada no sentido predominante do vento, 
para permitir o arraste de materiais flutuantes para o local de 
saída;
 A localização inadequada pode implicar no acumulo de 
material em determinada região da lagoa;
 Os dispositivos de saída podem ser de nível fixo ou variável 
(este último mais desejável, para permitir maior flexibilidade);
 A saída deve possuir placas defletoras até 30 cm abaixo do NA, 
para evitar a saída de material flutuante, como algas nas lagoas 
facultativas ou escumas, nas lagoas anaeróbias;
 O acesso ao dispositivo de saída deve ser fácil, de forma a 
permitir medições de vazão, coleta de amostras e manobras de 
alteração no nível da lagoa;
 Pode-se adotar um sistema de descarga de fundo na própria 
estrutura de saída.