PROJETO DE TRATAMENTO DE ESGOTOS DOMÉSTICOS

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1 PROJETO DE TRATAMENTO DE ESGOTOS DOMÉSTICOS Recanto das Árvores (CDHU) DAE DEPARTAMENTO DE AGUA E ESGOTOS DE SUMARÉ SUMARÉ/SP Data : agosto/2006 Projeto : 013/2006 Cliente : DAE - Sumaré 1

2 LODO ATIVADO POR BATELADA 2

3 ÍNDICE 1 INTRODUÇÃO AO TRATAMENTO DE EFLUENTES Objetivo da ETE Depuração natural dos cursos d água Controle da poluição Processos de tratamento dos esgotos Termos técnicos utilizados DIMENSIONAMENTO DA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO Características técnicas da estação de tratamento Dimensionamento do medidor Parshall Dimensionamento da grade manual Dimensionamento do canal sedimentador Dimensionamento da elevatória Tanque reator Remoção do lodo O Reator Remoção de lodo excedente Requisitos de oxigenação Desinfecção do tratado Desidratação do lodo Condicionamento do lodo UNIDADES DO SISTEMA Grade, caixa de areia e elevatória Reatores Desidratação do lodo Retirada do tratado do reator com desinfecção Destinos CARACTERÍSTICAS REQUERIDAS AO EFLUENTE TRATADO OPERAÇÃO DA ESTAÇÃO Descrição do fluxo Grade fixa, caixa de areia Elevatória de esgoto Tanque Reator Descarga do tratado Desinfecção do efluente final Operação do sistema de desidratação do lodo Solução de problemas operativos Sugestões simples para uma operação eficiente TÉCNICAS DE AMOSTRAGEM E ANÁLISES DE CONTROLE Análises de controle operacional Análises de eficiência do tratamento Higiene e segurança PROJETISTA E REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS Projetista Referências Bibliográficas ART ANEXOS DESENHOS. 55 3

4 1 INTRODUÇÃO AO TRATAMENTO DE EFLUENTES. 1.1 Objetivo da ETE. Águas residuárias, águas servidas ou esgoto são líquidos gerados pela atividade humana, nos mais diversificados usos. Seja na mais simples atividade ou na mais sofisticada indústria, a água é utilizada sendo posteriormente disposta, arrastando impurezas que certamente são nocivas ao meio ambiente. São conhecidos inúmeros casos de populações que foram afetadas por doenças patogênicas ou de origem em contaminantes industriais, em regiões desprovidas de qualquer tipo de instalação de tratamento de efluente. Já, ao contrário nas regiões onde os esgotos sanitários e industriais são tratados, a incidência dessas doenças é praticamente nula. Uma estação de tratamento de afluente tem por objetivo, reduzir a carga contaminante ou poluente dos esgotos, a um nível compatível com o corpo receptor, ou seja, de modo que o efluente final tratado possa ser absorvido, sem provocar a degradação do meio e riscos à saúde do homem. 1.2 Depuração natural dos cursos d água. Na maioria dos casos, os esgotos são direta ou indiretamente lançados nos rios. Um curso d água em seu estado normal constitui-se em um ecossistema. Nele coexistem inúmeros organismos que se relacionam entre si e com o próprio ambiente, qualquer modificação introduzida pode provocar sérios desequilíbrios, eliminando algumas espécies do meio ambiente. A grande maioria das espécies de organismos que habitam um curso d'água necessita de oxigênio dissolvido no meio líquido para sua sobrevivência. O oxigênio existe em abundância na atmosfera, tendo a característica de ser solúvel em água. A concentração de oxigênio dissolvido na água varia em função de diversos fatores, entre os quais a temperatura é destacada, sendo que temperaturas baixas permitem uma maior concentração. A existência de seres vivos no meio líquido implica num consumo contínuo de OD. Se não ocorresse um processo de suprimento de OD no meio líquido, em pouco tempo ocorreria à morte da maioria dos organismos. Entretanto os cursos d água têm capacidade de absorver oxigênio da atmosfera, ocorrendo o fenômeno da reaeração. Esta capacidade está limitada a uma série de fatores, entre eles a altitude, temperatura, acidentes geográficos, vazão, etc. Genericamente, o teor de oxigênio dissolvido em um curso d água sofre influência de suas ações: uma tendência a baixar, devido ao consumo e uma tendência a recuperarse, devido a reaeração. Em condições naturais existe normalmente equilíbrio entre os dois fatores, porém no caso do curso receber o lançamento de despejos sanitários ou industriais, esse equilíbrio pode ser quebrado. A carga poluidora contendo grande demanda de oxigênio, sendo lançada em certo ponto do curso d água, concentra o consumo do OD. Deste modo, no início do fenômeno, quando o OD consumido é maior que o OD recuperado, o nível de OD irá cair até um mínimo, ou mesmo poderá deixar de existir, gerando condições sépticas. 4

5 Ao longo do percurso do curso d água, o consumo de OD irá baixando, até ocorrer o equilíbrio com OD recuperado, voltando à condição anterior a ponto de lançamento dos esgotos. Como vimos, o teor de oxigênio dissolvido no curso d água, tem importância fundamental quanto à presença dos seres vivos em seu interior. Assim, aos diversos níveis de OD existentes ao longo do curso de água, após o lançamento, correspondem determinados tipos de organismos que se ambientam melhor às condições que no curso d água, caracterizam zonas ao longo das quais determinados organismos predominam. A Biota (Conjunto de seres vivos que habitam um determinado ecossistema) existente antes do lançamento, adaptada a um nível de OD elevado, irá sofrendo modificações à medida que o OD vai caindo, e pode se distinguir a jusante do lançamento, zonas características do estado do curso de água, que correspondem ao nível do OD. 1.3 Controle da poluição. Quando se deseja que o nível mínimo de OD no ponto crítico se mantenha acima de um determinado limite, podem-se adotar duas soluções: aumentar artificialmente o teor de OD na zona de degradação ativa (onde se situa o ponto crítico) ou diminuir a carga poluidora. A primeira solução se obtém pela aeração artificial dos cursos d água, utilizando dispositivos artificiais de aeração, notadamente antieconômico e de difícil controle. A segunda se obtém através do tratamento de esgoto reduzindo a DBO até um nível compatível com as condições do corpo receptor. Para atingir a este fim, existem diversos processos de tratamento que oferecem distintos graus de eficiência. Em geral mede-se o grau de tratamento oferecido por um determinado processo através da eficiência de remoção de DBO, ou seja, da porcentagem da DBO do esgoto que foi removida pelo tratamento. A finalidade do tratamento de esgotos é, portanto, proteger o corpo receptor dos efeitos da poluição. Tal proteção deve ser feita basicamente pelas seguintes razões: - Razões de saúde pública Para evitar que a população das regiões à jusante ou mesmo consumidora de águas subterrâneas, adquira doenças de veiculação hídrica, através de contaminação direta (banho, lavagem, de roupa, etc.), ou indireta (irrigação de verduras, abastecimento de água, etc.). - Razões Ecológicas Para manter no corpo receptor, condições favoráveis à vida animal e vegetal, evitando a degradação do meio ambiente. 5

6 - Razões Econômicas A água é um bem natural utilizado em inúmeras atividades econômicas (água potável para abastecimento, água para consumo industrial, irrigação, pesca, etc.). Um elevado grau de poluição pode torná-la imprestável para certos usos, ou obrigar um tratamento de água muito caro. - Razões estéticas ou de conforto Prejuízo para o turismo, mau aspecto, mau cheiro, presença de matérias flutuantes (água imprestável para recreação). - Razões legais As comunidades e os proprietários das terras situadas à jusante têm direito legal ao uso da água em estado natural. Por isso as autoridades sanitárias instituem padrões de qualidade de água e de lançamento de efluentes, que devem ser obedecidos Processos de tratamento dos esgotos. De acordo com o grau de tratamento exigido pelo corpo receptor, pode-se optar por um dentre os diversos processos de tratamento existentes. Os processos mais utilizados são os chamados Sistemas Biológicos. Tais processos listados a seguir se dispõem em quatro fases, a saber: a) Tratamento Preliminar Fase de preparação para o tratamento propriamente dita, onde a redução de DBO é desprezível. Consiste apenas em remover sólidos grosseiros, sólidos flutuantes, óleos e graxas e areia. Pode constar de: - Grades, crivos, peneiras, ou desintegradores, (sólidos grosseiros); - Caixas de areia, (remoção de areia); - Caixas de gordura, (remoção de óleos e graxas). b) Tratamento Primário Fase de tratamento onde são parcialmente removidos os sólidos em suspensão, aos quais se dá um tratamento adequado, reduz a DBO de 30 a 40%. Consta de: - Decantadores primários, com ou sem adição de floculantes, (remoção dos sólidos em suspensão); - Digestores, (tratamento de lodo removido); - Secagem de lodo. c) Tratamento Secundário Fase do tratamento onde, através da ação de microorganismos efetua a estabilização parcial da matéria orgânica contida no efluente do tratamento primário, reduzindo a DBO do esgoto afluente de até 98%. Os processos mais adotados são: 6

7 Anaeróbico : lagoas anaeróbicas. Aeróbico : filtração biológica; lodos ativados; lagoas aeróbicas ou facultativas. d) Tratamento Terciário Fase do tratamento adotada quando razões especiais exigem um alto grau de pureza do afluente ou a remoção de um determinado poluente: - Lagoas aeróbicas após tratamento secundário; - Desinfecção; - Filtração Termos técnicos utilizados. Relacionamos a seguir, alguns dos mais freqüentes termos técnicos utilizados na linguagem de tratamento de efluente e suas condições e definições (ref. P-TB-145- ABNT). Ação bioquímica: Modificação química resultante de metabolismo de organismos vivos. Adensamento de lodo: Aumento da concentração de sólidos do lodo nos tanques de sedimentação, de adensamento e de digestão. Aeração: Ação de fazer um contato íntimo entre o ar e o líquido, por um ou mais dos seguintes métodos: a) Aspersão do líquido no ar; b) Insuflação do ar no líquido; c) Agitação do líquido para promover a absorção superficial do ar. Aeração por ar difuso: A aeração produzida no líquido pela introdução de ar através de difusores. Aeração prolongada: Modificação do processo de lodos ativados, que realiza a digestão do lodo dentro do sistema de aeração. Aeróbico (ou aeróbico): Organismo que necessita de ar ou oxigênio elementar ou que é prejudicado pela ausência deste. 7

8 Anaeróbico (ou anaeróbico): Organismo que requer ausência de ar ou oxigênio elementar, ou que não é destruído pela ausência deste. Ativação de lodo: Obtenção sob condições aeróbicas, de organismos capazes de metabolizar matéria orgânica de água residuária. Bactérias: Organismos microscópicos, geralmente aclorofilados e de grande proliferação. Biodegradação: Decomposição ou estabilização da matéria orgânica natural ou sintética, por microorganismos existentes no solo, na água, ou em um sistema de tratamento de água residuária. Carga de DBO: Quantidade de DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio) expressa em massa por unidade de tempo. DBO: Abreviação de Demanda Bioquímica de Oxigênio. Demanda Bioquímica de Oxigênio: Quantidade de oxigênio utilizado na oxidação bioquímica da matéria orgânica, num determinado período de tempo, geralmente expressas em miligramas de oxigênio por litro. Demanda química de oxigênio (DQO): Medida da capacidade de consumo de oxigênio pela matéria orgânica presente na água residuária. É expressa como a quantidade de oxigênio consumido pela oxidação química, no teste específico não diferencia a matéria orgânica estável e assim não pode ser necessariamente correlacionada com a DBO. Desidratação do lodo: Processo de remoção da parte líquida do lodo, por meio de centrifugação, filtração a vácuo, prensagem, etc., até uma condição de disposição final mais fácil. 8

9 Escuma: É uma dispersão na qual o ar ou outro gás forma a fase dispersa e um líquido a fase contínua. Este termo é utilizado quando a concentração da fase dispersa é suficiente para que o sistema consista de bolhas de gás separadas por finas películas de líquido. Floco biológico ativo: Floco formado pela ação de agentes biológicos, como por exemplo, lodo ativado. Idade do lodo: Tempo em que uma partícula de sólido suspenso sofre aeração no processo de lodos ativados, sendo expresso em dias. Índice do lodo: É o volume em milímetros, ocupado por um grama de lodo ativado após decantação por 30 minutos (índice de MOHLMAN). Índice de densidade do lodo: O inverso do índice de volume de lodo, multiplicado por 100, (Índice de Donaldson). Índice de volumétrico de lodo (IVL): O mesmo que índice de lodo. Inoculação de lodo: Introdução de lodo com microorganismos biologicamente ativos, que venham proporcionar a estabilização da matéria orgânica da água residuária. Lodo: Sólidos acumulados e separados dos líquidos, da água ou água residuária durante um processo de tratamento ou depositados no fundo de rios ou outros corpos receptores. Lodo ativado: Floco de lodo produzido em água residuária bruta ou sedimentado, formado pelo crescimento de bactérias e outros microorganismos na presença de oxigênio dissolvido. Lodo recirculado: Lodo ativado, sedimentado no decantador secundário, que retorna ao tanque de aeração, com intento de manter uma concentração de sólidos desejada. 9

10 Mineralização: Processo pelo quais elementos combinados em forma orgânica, proveniente de organismos vivos ou mortos, ou ainda, sintéticos, são reconvertidos em formas inorgânicas. A mineralização de compostos orgânicos ocorre através de oxidação por animais vivos, predominantemente microscópicos. Nitrificação: Conversão de amônia em nitratos, por bactérias aeróbicas, passando por nitritos como etapa intermediária. Óleos e graxas: Grupo de substâncias incluindo gorduras, graxas, ácidos graxos livres, óleos minerais e outros materiais graxos. Poluente: Qualquer forma de matérias ou energia que interfira prejudicialmente aos usos das águas, ar e solo, previamente definidos. 2 DIMENSIONAMENTOS DA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO. 2.1 Características técnicas da estação de tratamento. Habitantes pessoas Nº. de lotes lotes Padrão das residências Popular Nº. de habitantes por residência 6 pessoas Consumo per capita, (dados do DAE) 200 l/p x dia Contribuição per capita esgoto, (dados do DAE) 80% = 160 l/p x dia Contribuição per capita orgânica 60 g DBO 5 p/ dia Período de contribuição 24 horas/dia Vazão média de tratamento, (dados do DAE) 74,00 m /h Tipo de afluente esgoto doméstico Concentração DBOafluente 375 mg/l Carga de DBOafluente 660 mg/l Vazões: Qmédia = 1.776,00 m³/dia = 74,00 m³/h = 20,37 l/s Qmáx. = 1.987,20 m³/dia = 82,80 m³/h = 23,00 l/s Qmín. = 880,32 m³/dia = 36,68 m³/h = 10,19 l/s Valores adotados no dimensionamento: Coeficiente de produção celular Y = 0,6 gssv/g DBO Coeficiente de respiração endógena Kd = 0,08 d -1 Fração biodegradável dos SSVTA f b = 0,57 mgx b /mgx v Relação SSV/SS no reator SSV/SS = 0,69 10

11 Critério de projeto: Idade do lodo θ c = 25 dias Concentração de SSVTA X v = 3500 mg/l Numero de ciclos por dia m = 3,0 Tempo de geração de afluente por dia 24 horas Altura útil do reator 4,00 m Concentração de DBOsol.efl. = S = 2,68 mg/l Concentração de DBOafl. = S o = 375 mg/l Carga de DBO removida na etapa biológica = S r = 661,24 KgDBO 5 /dia Eficiência dimensionada E = 96,35% 2.2 Dimensionamento do medidor Parshall. Calha Parshall W = 3 faixa de medição 0,85 a 53,8 n = 1,547 e K = 0, Dimensionamento da grade manual. H = (Q/K) 1/n Altura da lamina líquida no Parshall: H máx = (23,00 x 10-3 /0,176) 1/1,547 = 0,27 m = 27,00 cm H méd = (20,37 x 10-3 /0,176) 1/1,547 = 0,25 m = 25,00 cm H mín = (10,19 x 10-3 /0,176) 1/1,547 = 0,16 m = 16,00 cm Cálculo do rebaixo z: z = [(Q máx x H min ) (Q mín x H máx )] / (Q máx - Q min ) z = [(1.987,20 x 0,16) (880,32 x 0,27)] / (1.987,20 880,32) z = 0,073 m = 7,30 cm; adoto 7,5 cm Altura da lâmina antes do rebaixo: h máx = H máx z = 0,27 0,075 = 0,195 m h méd = H méd z = 0,25 0,075 = 0,175 m h min = H min z = 0,16 0,075 = 0,085 m Seleção da grade: Adotada grade média com barras retangulares de 3/16 x 1 (4,76 x 25,4), com aberturas de a = 15 mm e inclinação de 45º. a) Eficiência da grade: Grade média: a = 15 mm E = a/(t+a) = 15 / (4, ) = 76% (ótima). 11

12 b) Área útil necessária: Adotando-se velocidade através das grades de 0,6 m/s. Au = Q máx /vel = (23,00/1000)/0,60 = 0,038 m² Área total a eficiência de 76%: At = Au/E = 0,038/0,76 = 0,050 m² c) Largura do canal da grade: b = At / h máx = 0,050 / 0,195 = 0,26 m adoto, b = 26 cm. d) Verificação das velocidades: Q (m³/s) h (m) At = b x h Au = At x E V = Q/Au (m/s) Máxima 0, ,195 0,0507 0,039 0,59 Média 0, ,175 0,0455 0,035 0,58 Mínima 0, ,085 0,0221 0,017 0,60 0,4 m/s v 0,75 ótimo satisfaz a regra OK. e) Comprimento mínimo da grade: X = h / sem 45º h = h máx + hf + θ tub + 0,10m h = 0, , ,30 + 0,10 = 0,6044 m. Logo: 0,6044/0,707 = 0,85 m, portanto X = 0,85 m. f) Quantidade de barras: n = b / (t + a) = 260 / (4, ) = 13,16 adoto, 13 barras. A grade será executada em aço inox 304. A grade é do tipo média com 13 barras paralelas retangulares (3/16 x 1,0 ), espaçadas de 1,9 cm e com ângulo de 45º de inclinação. O canal de chegada terá a largura projetada e aqui adotada de 0,26 m. O rebaixo no Parshall é de 7,5 cm e a altura máxima de acordo com a vazão máxima horária do ano é de 0,60 m. 2.4 Dimensionamento do canal sedimentador. Adotando velocidade de escoamento v = 0,30 m/s e Volume estimado de areia Va = 25 litros de areia / 1000 m³, temos: 12

13 2.4.1 Largura do canal: b = Q máx / (h máx x v) = 0,023 / (0,195 x 0,30) = 0,39 m adoto, b = 40 cm = 0,40 m Q (m³/s) h (m) S= [h x b](m²) V = [Q/S] (m/s) Máxima 0, ,195 0,078 0,295 Média 0, ,175 0,070 0,291 Mínima 0, ,085 0,034 0,300 0,24 m/s v 0,36 OK, para Q máx Comprimento do canal: L = 22,5 x h máx = 22,5 x 0,195 = 4,39 m, adoto 4,40 m Verificação da taxa de escoamento superficial: I = Q máx / (B x L) = (0,023 x 3600 x 24) / (0,40 x 4,40) = 1129,09 m³/m² x dia. 600 I 1200 satisfaz. Serão dois canais, um limpo e outro em operação. Nota: 1 - Sobre o canal do gradeamento será instalado um cesto móvel em polipropileno este com fundo perfurado, permitindo o escoamento de líquidos presentes nos materiais removidos da grade. Será provido de alça para manuseio do operador da ETE. 2.5 Dimensionamento da elevatória: Vazão máxima = 1.987,20 m³/d = 82,80 m³/h Vazão máxima horária = 82,80 x 1,5 = 124,20 m³/h, adoto 125 m³/h Seleção da bomba de recalque: Vazão = 125,00 m³/h Desnível geométrico = 10,0 mca Tubulação de recalque = PVC-PBS Ø = 150 mm Serão instaladas duas bombas, sendo uma reserva da outra, comandadas por rele cíclicos. A bomba selecionada é: Marca: IMBIL Modelo: E 4 Motor: 10 cv 13

14 2.5.2 Dimensionamento do volume útil do poço de sucção: Vazão média da bomba = 125 m³/h = 2,084 m³/min Numero de partida por hora = 12 no máximo Tempo entre partidas = 60/12 = 5 minutos Volume do poço = (Q bomba x 60)/12 = 10,42 m³. Dimensões poço: altura útil = 3,50 m Diâmetro = 1,95 adotado, Ø = 2,00 m. Volume útil = 10,99 m³. Para o funcionamento da bomba foi previsto 2 níveis, sendo acionamento e desligamento. No poço serão instaladas duas bombas, sendo uma reserva da outra e com funcionamento simultâneo para desgastes conjuntos. Uma terceira bomba deverá ser mantida em estoque para eventual reparo em uma das bombas instaladas e em funcionamento. 2.6 Tanque reator Duração das etapas Tempo total do ciclo: T total = 24 = 24 = 8 h/ciclo m Tempo ativo: T ativo = T engh + T reação = T total - (T sedim + T retir. + T repouso ) T ativo = 8 (2,0 + 1,0 + 0,5) = 4,5 horas Tempo de entrada de efluente no ciclo: T entr efl no cicl = T geração de efl / m = 24/3 = 8 h Volumes Volume de reação: V reac = Y. θ c. Q méd. (S o S) = 0, (375 2,68) x v. (1 + f b. K d. θ c ) (1 + 0,57. 0,08. 25) V reac = ,80 = 1324 m³

15 Volume de enchimento/ciclo: V ench = Q méd = 1776 = 592 m 3. m Volume de transição: V trans = f hench.v reac = 0,10 (adotado) = 132,40 m Volume total de reator: V total = V reaç + V ench + V trans = ,40 = 2.048,40 m Alturas das camadas Altura total, útil adotada: H tot = 4,00 m. (adotada) Altura do enchimento: H ench = V ench = _V ench = 592 = 1,16 m. Área (V tot / H tot ) (2048/4,00) Altura de transição: H trans = f ench = 0,10. 1,16 = 0,12 m Altura do lodo: H lodo = H tot (H ench + H trans ) = 4,00 (1,16 + 0,12) = 2,72 m Concentração e massa de SSTA Concentração de SS totais no reator, na fase de reação: X = X v = = 5072,46 mg/l. (SSV/ SS) 0, Massa do SSTA no reator: M x = X. V tot = 5072, = 10388,40 kg SS Números de reatores. Adotado n = 3 reatores. 15

16 Volume de cada reator: V reator = V tot = 2048 = 683 m 3 n Tempos operacionais Tempo de enchimento: T ench = T entrada afluente/ciclo / m = 8/3 = 2,70 h Tempo ativo: T ativo = T total. V reac = = 5,17 h. V tot Tempo de reação: T reac = T ativo - T ench = 5,17 2,70 = 2,47 h Tempo de sedimentação: Assumindo-se uma sedimentação entre média e ruim tem-se: v = 7,4 * e (0,59 * x/1000) = 7,4 * e (0,59 * 3500/1000) = 0,94 m/h Tempo de sedimentação na interface: T sedim = (H trans + H ench ) = 0,12 + 1,16 = 1,36 h. v 0, Tempo de retirada do sobrenadante: T retir T tot. (T ench + T reaç + T sedim ) 8 (2,70 + 2,47 + 1,36) T retir 1,47 h Tempo de repouso: T repou = T tot (T ench + T reaç + T sedim + T retir ) T repou = 8 (2,70 + 2,47 + 1,36 + 1,47) T repou = 0,0 h. 16

17 2.6.7 Resumo dos tempos componentes do ciclo. ETAPA NOMENCLATURA DURAÇÃO (h) PERCENTAGEM TOTAL (%) Enchimento T ench 2,70 33,750 Reação T reac 2,47 30,875 Sedimentação T sedim 1,36 17,000 Retirada T retir 1,47 18,375 Repouso T repou 0,00 0,00 TOTAL... 8,00 100, Vazão de retirada de cada reator Números de retiradas de efluente por dia: N retir/dia m. n = 3 x 3 = 9 retiradas / dia Volume de cada retirada: Vd retirada = Q / (m. n ) = 1776/(3. 3) = 197 m³/retirada Vazão de cada retirada: Q retir = Vd retir / T retir = 197 / 1,47 = 134,24 m3/h Concentração de SS no lodo sedimentado. Xr = Mx = V tot. X = X = 5072,46 = 7459,50 mg/l. V lodo V tot. (H lodo /H tot ) (H lodo /H tot ) (2,72/4,00) 2.7 Remoção do lodo Sólidos afluentes ao reator Sólidos em suspensão totais: Carga de DBO aflue = DBO 5. Q méd /1000 Carga de DBO aflue = /1000 = 666 Kg/d. Carga de SS aflue. = Carga de DBO aflue = 666,00 90% 0,90 Carga de SS aflue. = 740 Kg/d. P x = Carga de SS aflue = 740 Kg/d. 17

18 Sólidos em suspensão voláteis: P xv = (relação SSV/SS b no esgoto bruto). P x P xv = 0, = 592 kgssv/d Sólidos em suspensão voláteis biodegradáveis: Não entram no balanço por já estarem inclusos na DBO afluente, são utilizados apenas para computar P xnb. P xb = (relação SS b /SSV no esgoto bruto). P xv P xb = 0, = 355,20 Kg SS b /d Sólidos em suspensão voláteis não biodegradáveis: P xnb = P xv - P xb = ,20 = 236,80 Kg SS nb /d Sólidos em suspensão inorgânicos (não voláteis): P xi = P x - P xv = = 148 Kg SS i /d Sólidos biológicos formados no reator Sólidos em suspensão voláteis formados: P xv formados = Y.S r = 0, ,24 = 396,74 KgSSV/d Sólidos em suspensão totais formados: P x formados = P xv / (relação SSV/SS, na geração de sólidos) P x formados = 396,74/0,9 = 440,82 KgSS/d Sólidos em suspensão inorgânicos formados: P xi formados = P x formados - P xv formados P xi formados = 440,82 105,86 = 44,08 KgSS i /d Sólidos em suspensão biodegradáveis formados: P xb formados = f b. P xv formados P xb formados = 0,57 x 396,74 = 226,14 KgSS b /d Sólidos em suspensão não biodegradáveis formados: P xnb formados = P xv formados - P xb formados P xnb formados = 396,74 226,14 = 170,60 KgSS nb /d. 18

19 Sólidos em suspensão biodegradáveis destruídos na respiração endógena: P xb destruídos = P xb formada. (K d. θ c )/(1+ f b. K d. θ c ) P xb destruídos = 226,14. (0,08. 25)/(1+ 0,57. 0,08. 25) P xb destruídos = 211,35 KgSS b /d Sólidos em suspensão biodegradáveis remanescentes, (produção líquida): P xb líquida = P xb formados - P xb destruídos P xb líquida = 226,14 211,35 = 14,79 KgSS b /d Sólidos em suspensão voláteis remanescentes (produção líquida): P xv líquida = P xb líquida + P xnb formados P xv líquida = 14, ,60 = 185,39 KgSSV/d Resumo do reator. Produção total = Produção pelo esgoto afluente + Produção dos Sólidos biológicos no reator Sólidos em suspensão inorgânicos: SSP xi = Pxi + P xi formados = ,08 = 192,08 KgSS i /d Sólidos em suspensão não biodegradáveis: SSP xnb = P xnb +P xnb formados =236,80+170,60 = 407,40 KgSS nb /d Sólidos em suspensão biodegradáveis: SSP xb = P xb + P xb líquida = 211, ,79 = 226,14 KgSS b /d Sólidos em suspensão voláteis: SSP xv = SSP xnb + SSP xb = 407, ,14 = 633,54 Kg SSV/d Sólidos em suspensão totais: SSP x = SSP xv + SSP xi = 633, ,08 = 825,62 Kg SS/d Relação SSV/SS resultante: SSV/SS = SSP xv / SSP x = 633,54/825,62 = 0,77 OK 19

20 2.8 O Reator Relação SS produzido por DBO removida: SSP x /S r = 825,62/661,24 = 1,25 OK Volume total de Reator conforme item = 2048,40 m³. Número de Reatores = 3 Reatores. Volume de cada Reator = 682,80 m³. Área requerida para cada Reator: A = Volume = 682,80 = 170,70 m² H util 4,00 Para a relação L/B = 2,35 temos: A = L x B e L = 2,35B, Logo: 170,70 = 2,35B 2 B = 8,52 m e L = 20,02 m Adoto: B = 8,50 m e L = 20,00 m. DESENHO ESQUEMÁTICO DOS REATORES: 8,5 8,5 8,5 8,5 8,5 8,5 20,0 4,50 total PLANTA CORTE 2.9 Remoção de lodo excedente SS total produzido (afluente + produzido no reator) = SSP x SSP x = 828,62 Kg SS/d SS saindo com o efluente final = Q. SSefluente/1000 Q. SSefluente/1000 = 1776 x 30/1000 = 53,28 Kg SS/d SS a ser removido do sistema = SStotal - SSefluente SS a ser removido do sistema = 828,62 53,28 = 775,34 Kg SS/d. 20

21 OBS: Remoção diretamente do reator Concentração: SSTA = SSVTA/(SSV/SS) SSTA = 3500/0,69 = 5072 mg/l Volume a ser removido por dia: Q ex = carga/concentração Q ex = 775, /5072 = 152,87 m³/d Requisitos de oxigenação. Dados de requisitos (adotados) a = 1,46 1,42. Y = 1,46 1,42. 0,60 = 0,608 kgo 2 /kgdbo 5 b = 1,42. f b. K d = 1,42. 0,57. 0,08 = 0,065 kgo 2 /kg SSV Demanda para síntese = a. S r = 0,608 x 661,24 = 402,03 kgo 2 /d Demanda para resp. endógena = b. X v. V = 0, ,40/1000 = 466,00 kgo 2 /d. Demanda para nitrificação: Assumido 100% de eficiência na nitrificação Fração de amônia no lodo excedente: 0,1 KgNTK/KgSSV (assumido). Carga de NTK afluente ao reator = Q. NTK/1000 = 1776 m³/d. 60g/m³. 1Kg/1000g Carga de NTK afluente ao reator = 106,56 KgNTK/d Carga de NTK no lodo excedente = 0,1. P xv liquida = 0,1. 185,39 = 18,54 KgNTK/d Carga de NTK a ser oxidada = carga NTK afluente carga de NTK lodo exedente Carga de NTK a ser oxidada = 106,56 18,54 = 88,02 KgNTK/d Coeficiente estequiométrico de demanda de O 2 para nitrificação (adot) = 4,57 KgO 2 /KgNTK Demanda de O 2 para nitrificação = 4,57. 88,02 = 402,25 KgO 2 /d Demanda e economia de desnitrificação = Não há desnitrificação intencional no reator. RO méd : Demanda total (Q méd ) = 402, , ,25 0 = 1270,28 kgo 2 /d Demanda total (para Q máx ): TTO campo = (Q máx / Q méd ). RO méd = (1987,20/1776). 1270,28 = 1421,34 kgo 2 /d Demanda a ser satisfeita no campo: demanda total para Q máx. Relação DBO carbonácea/dbo afluente reator:(402,03+466)/660=1,32 kgo 2 /kgdbo afl Relação TTO/DBO afl reat = 1421,34/660 = 2,15 kgo 2 /kgdbo 5 afl NBR570 sugere: TTO/DBO afl reat > 3,0. Portanto aumentar em 20%. Correção para as condições padrão: Taxa de transferência de oxigênio (TTO padrão ): TTO padrão = TTO campo = 1421,34 = 2318,66 kgo 2 /d ß. ƒ H.C s C L.. θ T-20 0,613 C s (20ºC) TTO padrão + 20% = 2782,39 kgo 2 /d ADOTO APROXIMANDO TTO padrão = 2800 kgo 2 /d = 116,67 adoto ,33 kgo 2 /h 21

22 Aeração mecânica, aerador submerso turbo aspirado: Eficiência de oxigenação EO = 1,20 kgo 2 /kwh Potencia requerida: TTO padrão /EO = 117/1,20 = 97,50 27,78 kw, Temos: Potencia requerida: 97,50 = 132,56 cv 0,7355 KW = cv Numero de aerador por reator = 2 Numero total de aeradores = 6 Potência requerida para cada aerador = 132,56/6 = 22,09 cv Potência adotada de cada aerador = 25,00 cv Potência total instalada por módulo = 50,0 cv = 36,78 kw Densidade de potência resultante = 36, /682,80 = 56,87 w/m³ (ótima). TTO padrão = Potência x EO = 36,78 x 1,2 = 44,14 kgo 2 /h = 1059,36 kgo 2 /d/módulo 2.11 Desinfecção do tratado. A retirada do tratado dos reatores será por gravidade, com o duto instalado acima da altura de transição ou seja a 2,84 m do fundo dos tanques por uma tubulação de diâmetro igual a 250 mm, onde nesta será instalada uma válvula borboleta permitindo a drenagem e encaminhando a tubulação de descarga (300 mm), ao corpo receptor, sendo que nesta tubulação será instalado um misturador estático no mesmo diâmetro, posicionado a montante do Parshall de saída. O misturador estático dimensionado tem as seguintes características: Aplicação do misturador Desinfecção de tratado de ETE Fluídos a misturar Água e hipoclorito de sódio 12% Vazão da mistura m³/h 134 Densidade Kg/m³ 1 Viscosidade cps 1 Temperatura do fluído C 20 Ponto de injeção do hipoclorito A montante do misturador (3 m) Material do misturador, corpo e internos. Fiberglass, pressão 150# Extremidades / Padrão dos Flanges Flange face lisa DN 12 ANSI 150 # Perda de carga no misturador Kg/cm² 0,05 Comprimento do misturador entre flanges mm 1600 Velocidade na linha m/s 0,5 Numero de Reynolds na linha, aprox. ad Peso do misturador Kg 80 Misturador selecionado INLINE 12 Fiberglass flanges 150# Fornecedor consultado WASSER LINK/SUZER A montante do misturador estático, (3 m), será dosado via bomba dosadora, hipoclorito de sódio a 12%, no ponto de aplicação onde será também instalado um colar de tomada na tubulação de descarga, local onde a bomba dosadora injetará o hipoclorito. A bomba dosadora selecionada é do tipo diafragma do fornecedor ECOSAN. O modelo é BDN simplex com vazão variando de 5 50 litros/hora a uma pressão máxima de 4 bar. 22

23 Serão instaladas duas bombas dosadoras, sendo uma reserva da outra. O hipoclorito de sódio será adquirido em containeres de 1000 litros, instalados conforme o projeto. A dosagem será aferida de acordo com a necessidade Desidratação do lodo. Devido a pouca área disponível, assim como facilidade de operação e tecnologia altamente desenvolvida para a desidratação de lodo de ETEs de lodo ativados, somado a condição de obtenção de lodo extremamente desidratado, viabilizando o custo de aterro, optou-se por uma unidade de desidratação por FILTRO PRENSA Dimensionamento do FILTRO PRENSA. Carga de sólidos a ser removida 775 Kg/dia Teor de sólidos 4,5% Densidade ocasião do descarte 1,03 Período de funcionamento semanal 5 dias/ semana Horário de funcionamento 12 horas/dia Ciclos de operação de 3 horas 4 ciclos Teor de ST na torta 40% Densidade estimada da torta 1,20 Espessura da torta 30 mm Pressão de operação do filtro 15 bar Produtos Químicos condicionadores cal/cloreto férrico Doses de produtos químicos: Cal (CaO) 15% Cloreto férrico (FeCl 3 ) 7,5% Lodo Químico formado: Cal = 80% CaO dosado Cloreto férrico = 50% FeCl 3 dosado Coeficiente de pico na produção de lodo = 1,25 a) Cálculo da taxa de produção diária de lodo: Lodo (base seca) 775 (Kg ST/d) x 7 (dias/semana) = 5425 Kg/semana = 5,425 ton ST/sem. Lodo úmido = 5,425 (ton/sem) [0,045 (ST) x 1,03] = 117 m³/sem = 16 m³/dia b) Cálculo da demanda diária e horária de processamento de sólidos secos sem produtos químicos: Com base na programação operacional de 5 dias por semana e 12 horas por dia, temse: - Taxa diária = 5,425 (ton/sem) 5 (d/sem) = 1,085 ton/dia. - Taxa horária = 1,085 (ton/d) 12 (h/d) = 0,09 ton/h ou 90 Kg/h. 23

24 c) Estimativa do volume diário de tortas com adição dos produtos químicos: c.1) Massa de sólidos no lodo (Kg/d): média = M l 1 = 775 Kg/d máxima = M l,m 1 = 1,25 x 775 = 968,75 Kg/d c.2) Dosagem média de FeCl 3 (Kg/d): M Fecl3 = 10-2 x (% Fecl3 ) x M l média = M Fecl3 1 = 10-2 x 7,5 x 775 = 58,13 Kg/d máxima = M Fecl3,m 1 = 10-2 x 7,5 x 968,75 = 72,66 Kg/d c.3) Massa de lodo FeCl 3 (Kg/d): M l,fecl3 = (L Fecl3 x M FeCl3 ) média = M l,fecl3 1 = 0,5 x 58,13 = 29 Kg/d máxima = M l,fecl3,m 1 = 0,5 x 72,66 = 36,33 Kg/d c.4) Dosagem média de Cal. M CaO = 10-2 x (% CaO ) x M l média = M CaO 1 = 10-2 x 15 x 775 = 116,25 Kg/d máxima = M CaO,m 1 = 10-2 x 15 x 968,75 = 145,31 Kg/d c.5) Massa de lodo químico CaO (Kg/d). M l, CaO = (L CaO x M CaO ) média = M l,cao 1 = 0,8 x 116,25 = 93 Kg/d máxima = M l,cao,m 1 = 0,8 x 145,31 = 116,25 Kg/d c.6) Massa total de sólidos (Kg/d). M s = M l + M FeCl3 + M l,fecl3 + M CaO + M l,cao média = M s 1 = , , = 1071,38 Kg/d máxima = M s,m 1 = 968, , , , ,25 = 1339,30 Kg/d. c.7) Concentração de sólidos na torta: média = C ST 1 = 40% média = C ST,m 1 = 40% c.8) Densidade da torta: d = 1,20 24

25 c.9) Volume da torta (m³/d): média = V s 1 = 1071,38 (KgST/d)/(40% x 1,20) = 2232,04 l/d = 2,23 m³/d máxima = V s,m 1 = 1339,30 (KgST/d)/(40% x 1,20) = 2790,21 l/d = 2,79 m³/d c.10) Demanda diária e horária de processamento de sólidos secos com produtos químicos. Com base na programação operacional de 5 dias por semana e 12 horas diárias, temse: - taxa diária média = 1071,38 (KgST/d) x 7 (d/sem) 5 (d/sem) = 1500 KgST/d = 1,5 ton/d, ou 1500(KgST/d)/(40% x 1,20) = 3125 l/d = 3,13 m³/d - taxa diária máxima = 1339,30 (KgST/d) x 7 (d/sem) 5 (d/sem) = 1875,02 KgST/d = 1,875 ton/d ou 1875,02 (KgST/d)/(40% x 1,20) = 3906,29 l/d = 3,9 m³/d d) Cálculo do número de tortas por dia. d.1) Cálculo do volume de torta por placa do filtro prensa: Adotando-se placas com 0,80 m x 0,80, e considerando-se uma espessura de torta de 30 mm, o volume de torta por placa é calculado por: V p = 0,80 x 0,80 x 0,03 = 0,02 m³/placa d.2) Quantidade diária de tortas. Média: Q t média = (V t / V p ) = 3,13/0,020 = 156,50 tortas/dia Máxima: Q t máx = (V t / V p ) = 3,90/0,020 = 195,00 tortas/dia e) Determinação da quantidade de placas no filtro prensa. A quantidade de placas no filtro e de ciclos necessários é estabelecida de acordo com a quantidade de tortas necessárias. Assim temos 156 tortas em condições normais e 195 para condição de pico. A produção de tortas em função do número de filtros, do número de placas e do número de ciclos de filtração foi definida por meio de gráfico dos fornecedores. Um filtro prensa com 45 placas de 0,80 x 0,80, com 4 ciclos de operação de 12 horas do dia. 25

26 Verificação: - Verificação da quantidade de ciclos. n ciclos = Q Tmédia nf x ncf onde: n ciclos = número de ciclos Q Tmédia = número de tortas a ser produzidas diariamente (torta/dia) nf = número de filtros prensas ncf = número de placas. Para estas condições temos: n ciclos = 156 = 3,46 ciclos. Como optamos por 4 ciclos, então atende OK 1 x 45 f) Aspectos operacionais. O bom funcionamento do filtro prensa é função do tipo e qualidade do lodo a ser desidratado e dos ajustes realizados pelo operador nas variáveis de controle do equipamento, seguindo a orientação do fabricante. Os parâmetros mais usuais são: - Pressão de trabalho que varia de acordo com o fabricante; - Taxa de alimentação de lodo; - Períodos totais de filtração, incluindo os tempos em cada nível de pressão nos equipamentos, que permitem a variação de pressão durante o ciclo de operação; - Tela de utilização, a escolha do tipo de tela tem influencia direta no desempenho do equipamento; - Pratos utilizados, pratos em aço são mais finos e fortes, resultando em uma maior massa de lodo desaguado por ciclo de filtração. Os pratos em polipropileno são mais baratos e resistentes a corrosão, porem por serem de maior espessura resultam em um menor número de pratos por prensa e consequentemente redução na massa de sólidos desaguada por ciclo de filtração. - A operação do filtro prensa exige do operador uma inspeção visual cuidadosa antes do início de cada ciclo de filtração. O operador deverá estar alerta para assegurar que as telas estejam acopladas, as respectivas placas sem dobras e livres de qualquer tipo de sujeira. Telas rasgadas deverão ser substituídas. Nenhum objeto devera estar entre as placas ou sobre as mesmas durante o ciclo de operação. - Ao final de cada turno de trabalho, o equipamento deverá ser lavado e o estado das telas verificado Condicionamento do lodo. Antes da prensagem do lodo o mesmo deverá ser encaminhado do tanque reator para o poço de lodo, para em seguida ser recalcado aos tanques de condicionamento onde será dosados a cal e cloreto férrico, sofrendo a agitação de mistura e floculação, bem como a separação do sobrenadante líquido que deverá retornar ao sistema. 26

27 Poço de lodo. - volume de lodo retirado do reator 16 m³/dia - volume útil do poço de lodo 20 m³ - altura útil do poço de lodo 2,50 m - borda livre do poço de lodo 0,30 m - lados do poço de lodo 2,30 m Bomba de recalque do poço de lodo para os tanques de adensamento: Bomba selecionada: Bomba submersível com rotor aberto Quantidade: 2 uma reserva da outra. Pressão máxima de trabalho: 12 mca. Vazão de recalque: 16 m³/hora. Bomba consultada: Marca FAMAC Modelo FBS 10/5 Potência 2,0 cv Agitador do lodo em suspensão: Agitador selecionado: De eixo vertical com redutor Quantidade: 1 (um) Comprimento da haste: 1,60 metros Material da haste: aço inox 316 Agitador consultado: Marca DESPURIFIL Modelo MTRC CETESB Tanques de preparo químico. Para a facilidade na operação serão instalados dois conjuntos de preparo químico para adensamento do lodo. Tanque de preparo da solução: Volume de solução de FeCl 3 por batelada: Volume de solução de CaO por batelada: 1400 litros 2000 litros Adoto tanques de solução para ambos com capacidade de 2000 litros. Especificações dos tanques: Volume útil 2000 litros Borda livre 0,30 m Diâmetro 1,20 m Altura total 2,30 m Agitação por ar difuso. Transferência bomba química: Vazão = 1m³/h Pressão = 5 mca 27

28 Tanques de adensamento. A mistura para o adensamento também será promovida por ar difuso. Os tanques poderão ser em polipropileno com as seguintes dimensões: Diâmetro 1650 mm Altura útil 3000 mm Borda livre 500 mm Quantidade 2 unidades Transferência para prensagem: bomba a ser dimensionada pelo fabricante do filtro prensa 3 UNIDADES DO SISTEMA (DIMENSÕES). 3.1 Grade, caixa de areia e elevatória. Conforme informado a cota de chegada da geratriz inferior do tubo de Ø = 300 mm é 1,50 m abaixo do terreno original. Haverá apenas uma grade e dois canais de sedimentação de areia. Desenho esquemático: 0,5 1,2 1,0 1,2 1,5 0,85 1,2 0,40 ent. p/elev. Ø = 300 0,26 0,40 Ø = 300 comporta 0,15 0,40 0,50 4,40 By Pass Ø 300 Planta 1,50 Grade, Cx de areia e Parshall Tanque da Elevatória Ø = 2,00 m Planta 28

29 1,50 1,80 1,20 Ø 300 0,85 0,20 0,075 3,50 CORTE 3.2 Reatores. Serão três módulos: Volume de cada Módulo 682,80 m 3 Altura útil Hu = 4,00 m Borda livre bl = 0,50 m Comprimento C = 20,00 m Largura L = 8,50 m 8,5 8,5 8,5 Borda livre = 0,50 20,00 Hutil = 4,00 PLANTA CORTE 29

30 3.3 Desidratação do lodo. vem dos reatores Solução FeCl 3 Solução CaO Poço De Lodo TQ de adensar 1 TQ de adensar 1 Bomba de lodo adens. Plataforma de operação Filtro Prensa Projeção da caçamba 3.4 Retirada do tratado do reator com desinfecção. Vazão de cada retirada Q r = 134,24 m 3 /h Dispositivo de retirada tubo 300 mm, escalonado (ver desenho) Sistema de desinfecção bomba dosadora com misturador estático Desinfetante Hipoclorito de sódio 12% Residual de cloro no afluente 0,5 ppm Bomba dosadora: Marca: ECOSAN Modelo: BDN SIMPLEX Quantidade: 3 bombas, sendo uma para cada modulo e fazendo a função de reserva uma da outra. 30

31 Borda livre 0,50 Altura do tratado 1,16 Altura de transição 0,12 Altura de lodo 2,72 Válvula borboleta tipo wafer Ponto de aplicação de Hipoclorito Para Parshall e corpo receptor 3.5 Destinos. CORTE Efluente tratado. O efluente tratado será encaminhado para o corpo receptor, Ribeirão Tijuco Preto, classe III Materiais retidos nas grades. Serão acondicionados em sacos plásticos e destinados a caçamba de lodo a qual é destinada a aterro classe II Lodo das caixas de areia. Também serão acondicionados destinados a caçamba de lodo a qual é destinada a aterro classe II Lodo desidratado. Serão destinados a caçamba de lodo a qual é destinada a aterro classe II. 4 CARACTERÍSTICAS REQUERIDAS AO EFLUENTE TRATADO. O efluente final da planta de tratamento deverá apresentar características físicoquímicas compatíveis com a lei vigente ditadas pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente CONAMA, através da resolução número 20 e com o artigo 18 da Lei Estadual n 997/76, a qual entre outros, estabelece os principais padrões de lançamento: 1 ph entre 5 e 9 2 temperatura inferior a 40 C 3 material sedimentável até 1 ml/l 4 óleos e graxas inferiores a 100 mg/l 5 DBO máximo de 60 mg/l ou redução de no mínimo 80% da carga poluidora orgânica. 31

32 5 OPERAÇÃO DA ESTAÇÃO. 5.1 Descrição do fluxo. O esgoto sanitário chega à elevatória da planta, tendo sido previamente gradeado, e desarenado, cuja função é reter e impedir os sólidos grosseiros que poderiam eventualmente danificar os equipamentos subseqüentes. Após estas unidades o mesmo é recalcado para um dos tanques reatores. Nos tanques reatores o afluente sofre intensa agitação, pela ação dos aeradores mecânico de profundidade, que promoverão a introdução do oxigênio da atmosfera, este oxigênio será utilizado pelos microorganismos aeróbicos, que irão metabolizar as impurezas orgânicas, presentes no despejo e transformá-los em substâncias estáveis tais como: CO2, H2O, etc. Após o período determinado de aeração e mistura, os aeradores serão desligados, automaticamente para permitir a decantação e clarificação do efluente. Ao término do período de separação das fases (líquido/sólido), será iniciada a operação de escoamento do líquido clarificado, através de um dispositivo de saída, como mostrado no desenho, este que coletará o tratado, sendo clorado na saída, mantendo-se um residual de cerca de 0,5 ppm de cloro ativo, e daí seguirá para uma caixa de descarga, onde estará instalado um Parshall, de 6 e depois deste, encaminhado ao corpo receptor, ou seja, Ribeirão Tijuco Preto. A seqüência de operação que compreende as fases de aeração, clarificação e descarga do efluente são totalmente manuais e comandadas por níveis automáticos de bóias, instalados nos tanques e interligados ao painel de comando e, portanto exigindo pouca a ação do operador. O lodo ativado que é gerado no processo irá se acumulando no próprio tanque de aeração até atingir níveis (indicados neste manual) tais que determinem sua descarga para desidratação. Essa descarga é feita por manobra de válvulas e a ação exige a interferência do operador. A verificação da necessidade da descarga será feita através da análise da quantidade total de sólidos em suspensão, presentes no tanque reator. 5.2 Grade fixa, caixa de areia. O material retido na grade deve ser retirado sempre que estiver provocando obstrução das barras. O procedimento adequado é o de estabelecer uma rotina para a limpeza com intervalos preestabelecidos (por exemplo, quatro vezes ao dia). Nos dias de chuva, a inspeção deve ser feita em intervalos menores. O material retido deve ser retirado com o auxílio de um ancinho ou restelo que se encaixe entre as barras. 32

33 O material recolhido deve ser acondicionado em sacos plásticos para ser disposto com o lodo desidratado que posteriormente será encaminhado ao aterro sanitário classe II. Para evitar acúmulo de moscas ou mau cheiro é conveniente que os sacos fiquem fechados ou em recipiente provido de tampa. Logo após a grade foi prevista uma caixa de areia estática de limpeza manual. Gradativamente a areia presente no esgoto irá se acumular no fundo desta caixa e em intervalo a ser definido deverá ser feita à limpeza manual através de pá e acondicionar o material em sacos plásticos para destino ao aterro sanitário. 5.3 Elevatória de esgoto. Após o gradeamento e desarenação, o líquido irá por gravidade para o tanque da elevatória, onde as bombas farão o recalque para um dos tanques reatores. A operação dessas bombas é automática controlada por chaves bóia que ligarão e desligarão as bombas em função do nível de esgoto presente no tanque da elevatória. As bombas serão acionadas simultaneamente, ou seja, quando uma das bombas for desligada pela chave de bóia de nível mínimo, o acionamento de partida de nível máximo se dará na outra bomba e assim sucessivamente, fazendo com que haja o desgaste comum entre as bombas operantes. A manobra de enchimento dos reatores será manual, onde o operador deverá selecionar o reator a ser preenchido. Haverá um dispositivo luminoso, alertando o operador do total enchimento de um dos reatores, possibilitando que o mesmo transfira o recalque para outro reator. A fim de evitar-se transbordamento, os tanques serão providos de extravasor entre si. 5.4 Tanque Reator. Os tanques reatores biológicos são a etapa vital de uma planta de lodos ativados. São nesses tanques, que se desenvolverão os microorganismos que consumirão a carga poluidora. O esgoto bruto contém normalmente, microorganismos em concentrações muito baixas e alimentação abundante. Estes microorganismos ao agregarem no tanque reatores, encontrarão condições ambientais propícias ao seu desenvolvimento. Existem alimentos em grande quantidade e concentração adequada de oxigênio dissolvido. Estas duas condições, somadas a presença de nutrientes contidos normalmente no esgoto e temperatura adequada, permitem que esses microorganismos se reproduzam rapidamente agrupando-se em colônias (flocos) que permanecem em suspensão, devido à turbulência causada pelo movimento do aerador. 33

34 O lodo ativado é, portanto, constituído por colônias de microorganismos em suspensão, em um líquido que contém em solução um substrato que lhes serve de alimento, nutrientes básicos e oxigênio dissolvido. Os microorganismos desenvolvidos nos reatores, através de suas funções naturais de nutrição e reprodução, utilizam-se do substrato orgânico como fonte de energia, promovendo sua oxidação, ou estabilização. O conteúdo orgânico dos despejos (DBO) é drasticamente reduzido no interior dos tanques reatores. O conteúdo dos tanques reatores, (operando normalmente) consiste, portanto, de uma grande quantidade de colônias de microorganismos em suspensão (lodo ativado) em um líquido com baixa concentração de matérias orgânicas. Este efluente não é diretamente lançado no corpo receptor, porque os microorganismos são os próprios agentes biológicos de estabilização da carga poluidora do esgoto, sendo muito úteis ao processo, é indesejável removê-los. Utilizando este conceito, o sistema promove a decantação no mesmo tanque fazendo com que o lodo ativado permaneça intimamente em contato com o efluente a ser tratado. Este procedimento faz com que um aumento gradativo do lodo ocorra até o ponto onde é necessário o descarte do lodo, para que a biomassa não entre em declínio (morte dos microorganismos). Os aeradores mecânicos, cujas instruções de operação e manutenção estamos anexando à parte são do tipo submersível com bóias de suspensão para facilitar a manutenção. 5.5 Descarga do tratado. O efluente clarificado será coletado pelo dispositivo de tubulação inserido na parede interna dos reatores, na posição exata acima da altura de transição e poderá ser regulada para mais ou menos altura, bastando para tanto prolongar ou diminuir o tamanho do tubo de descarga. Ver desenho. 5.6 Desinfecção do efluente final. Logo nas saídas dos reatores, nas tubulações de descarga do tratado, será inserido através de colar de tomada, o ponto de aplicação do hipoclorito, que será dosado através das bombas dosadoras, promovendo ao longo da tubulação de descarga e no misturador estático a montante do Parshall de saída, o contato do hipoclorito com a massa líquida. 5.7 Operação do sistema de desidratação do lodo. Conforme especificações do fornecedor do equipamento e seção de dimensionamento do mesmo, item O lodo desidratado deverá ser destinado a aterro sanitário classe II. 34

35 5.8 Solução de problemas operativos. Esta seção apresenta os procedimentos para eliminação de dificuldades operacionais que possam ocorrer durante a operação de lodos ativados. Juntamente com cada problema ou observação, está uma lista de prováveis causas, controles para determinar as causas e medidas corretivas sugeridas. O operador é que deve determinar e selecionar uma ou mais medidas corretivas que devolverão ao processo sua eficiência total, com o mínimo de efeitos desfavoráveis sobre a qualidade final do efluente. Para avaliar o problema e selecionar a melhor medida corretiva, deverá o operador estar familiarizado com o processo de lodos ativados e saber como ele se insere na operação de tratamento de seus efluentes. Conheça o processo. Além disso, o operador deverá estar familiarizado com as características dos despejos líquidos efluentes, taxas de fluxo na planta, padrões de lançamento, desenhos e parâmetros de projeto, desempenho do sistema de tratamento e procedimentos de operação e manutenção atualizados. Durante a operação normal da unidade o líquido mantido nos reatores, terá uma cor variável entre marrom médio e marrom escuro e cheiro de bolor. O volume e a concentração de lodo nos tanques reatores, vão variar de instalação para instalação e dependerá da carga orgânica dos despejos. Para as condições de projetos, as cargas e parâmetros de funcionamento da unidade estão descriminados na seção de dimensionamento do projeto. Se a unidade estiver operando na vazão nominal e os esgotos têm uma concentração elevada, o lodo terá uma densidade mais elevada e uma cor mais escura. Caso contrário se a unidade estiver operando com pequena carga orgânica ou se a sua vazão estiver abaixo do valor nominal de projeto, o lodo terá uma cor menos concentrada. A parte volátil da carga orgânica dos despejos será reduzida durante o tratamento nos tanques reatores por ação de microorganismos aeróbicos. Ocasionalmente flocos de pequenas dimensões ou em grupo de sólidos poderão escapar e deixar a unidade com o efluente. Estes sólidos são seguramente matérias inertes e não voláteis que não causarão queda de eficiência global da unidade abaixo de 85% baseando-se em uma amostra composta do efluente. A descarga desses sólidos inertes no efluente é minimizada pelo fato da unidade ser equipada com sistema de descarga e lodo. A operação deste sistema será mais bem descrita mais adiante, porém, o uso deste sistema tornará possível assegurar 85% ou mais da eficiência no tratamento. 35

36 Rotina de operação do sistema biológico. Quando o operador se familiarizar com a sua unidade de tratamento e sua operação, ele irá estabelecer para cada caso particular o plano de operação mais adequado. Como o operador irá notar, o tempo necessário para isso é mínimo, mas há alguns pontos a se observar para assegurar boa eficiência da unidade de maneira contínua. Os seguintes pontos são importantes em todos os casos, os quais deverão ser verificados diariamente: a) Veja se o aerador está funcionando corretamente. b) Verifique se a movimentação no tanque de aeração está ocorrendo adequadamente. c) Verifique se não há acúmulo de espuma e lodo nas laterais do tanque e se o lodo tem boa concentração de sólidos, e são de cor marrom. d) Qualquer sólido flutuante ou gordura que possa estar no reator, deverá ser retirada e depositada em recipiente adequado para disposição em aterro sanitário. Tais materiais são de difícil degradação biológica devem ser removidos do sistema, pela maneira mais fácil, de modo a que não venham a prejudicar o bom desempenho do sistema de tratamento. e) Para a lubrificação e manutenção dos vários equipamentos mecânicos siga as recomendações do fabricante de cada equipamento (anexo manual do aerador e bombas). f) Limpeza das paredes e canais. As unidades não costumam apresentar mau cheiro, entretanto, uma programação de limpeza do canal da grade ou da caixa de areia, das paredes dos reatores, etc., pode assegurar uma boa operação da unidade, evitando o aparecimento do mau cheiro. Observações: As seguintes características gerais são indicativas de que a unidade está sendo operada corretamente: Ciclo de aeração: Deve ter uma circulação uniforme do líquido e uma boa agitação superficial no reator, a cor deve ser marrom chocolate com uma razoável concentração de sólidos; não deve haver mau cheiro; não deve haver escuma. 36

37 Ciclo de decantação: O líquido clarificado deverá ser relativamente claro, a superfície deve estar livre de gordura e escuma; não deve haver mau cheiro. Esgotos domésticos: Normalmente são de cor cinza claro com eventuais sólidos flutuantes e com cheiro característico. Operação anormal: Ocasionalmente o esgoto bruto ou no reator, podem ter cores e odores diferentes dos mencionados acima. Certamente as cores anormais indicam problemas específicos que podem ser verificados e para os quais existem procedimentos corretivos bem determinados. A tabela seguinte fornece, no caso de condições anormais, um guia para as medidas corretivas que devem ser adotadas. Condições de operação da unidade: A tabela a seguir oferece um diagnóstico genérico de prováveis causas de algumas deficiências operacionais, com sugestões das medidas corretivas. COR ESGOTOS TANQUE DE AERAÇÃO CICLO DECANTAÇÃO LODO OBSERVA ÇÕES PROCEDIMENTOS CINZA COR SÓLIDOS COR ESCURA COR CHEIRO MARROM CHOCOLATE AMARELO AMARELO MÉDIO PESADO MÉDIO CLARO NÃO MARROM CHOCOLA TE LEVEMEN TE CORRETA OPERAÇÃO CORRETA AMARELO NÃO AMARELO NÃO UNIDADE CHEIA DE SÓLIDOS INORGÂNICOS PRETO PRETO MÉDIO PRETO NÃO PRETO FORTE CONDIÇÕES SÉPTICAS CINZA AVERMELH ADO MÉDIO PESADO AVERMEL HADO MARROM VIÇOSO AVERMEL HADO CLARO CINZA CINZA LEVE ESCURO NÃO CINZA MAU CHEIRO CINZA MARROM CLARO LEVE MARROM CLARO MATERIAL FLUENTE MARROM CLARO NÃO LEVEMEN TE RANÇOSO SUPERAERAÇ ÃO VAZÃO ABAIXO DA VAZÃO NOMINAL SÓLIDOS NO EFLUENTE INÍCIO DE SEPTICIDADE OU INTOXICAÇÃO CONTINUA ASSIM PARE A UNIDADE E RETIRE OS SÓLIDOS (*) DESCUBRA A FONTE DE SEPTICIDADE. REPROGRAMAR CICLO COM MAIOR TEMPO DE AERAÇÃO ATÉ A COR MARROM RETORNAR. REPROGRAMAR CICLO COM MENOR TEMPO DE AERAÇÃO. (*) VERIFIQUE A VAZÃO INFLUENTE. PODE ESTAR EXCEDENDO A CAPACIDADE DA UNIDADE. RASPE AS PAREDES DO TANQUE DE AERAÇÃO, VERIFIQUE A TUBULAÇÃO QUE NÃO HAJA ENTUPIMENTO. VERIFIQUE CARACTERÍSTICAS DO ESGOTO BRUTO. (*) UM GRANDE VOLUME TÓXICO OU MATERIAL NÃO SEDIMENTÁVEL COMO GASOLINA, SOLVENTES, DESINFETANTES, ETC., PODE ESTAR PRESENTE NO ESGOTO. 37

38 5.9 - Sugestões simples para uma operação eficiente. Esta tabela descreve os principais pontos a serem verificados a fim de ajudar o operador a manter uma operação eficiente durante todo o tempo. Através da verificação rápida desses cinco itens, o operador satisfará os requisitos de manutenção e assegurará a máxima eficiência de operação. ITEM DESEJADO INDESEJADO SUGESTÕES PARA CORREÇÃO 1) Circulação no tanque de aeração Fluxo uniforme através do tanque Desigual falta de circulação - Verifique se o aerador está funcionando adequadamente. 2) Ciclo de decantação Relativamente claro. Algumas pequenas partículas em suspensão Lodo flutuante (marrom, sem cheiro) - Veja discussão sobre carga da unidade. - Retire os materiais flutuantes. - Reduza o ciclo do aerador. Grande camada de lodos visível - Inicie a operação de descarte de lodo. 3 Aumente o ciclo de aeração. Lodo flutuante (preto) - Raspe as paredes do tanque. - Aumente o ciclo de aeração. - Verifique se não há material estranho no tanque. 3) Excesso de gordura no influente 4) Vazão através da unidade Pequena acumulação de escuma ao redor das paredes do tanque O ideal é a vazão nominal Grande quantidade de bolas de gordura flutuante. Acumulação de escuma ao redor das paredes do tanque Subcargas - Raspe as paredes do tanque. 4 Lave com mangueira freqüentemente. - Retire a escuma flutuante do tanque quando necessário. - Elimine a causa das gorduras. - Use o menor ciclo de aeração. - Observe a formação de lodo flutuante. Sobrecargas - Observe se o lodo não está sendo arrastado durante o escoamento do líquido clarificado. - Use o ciclo máximo de aeração. 5) Operação das bombas Alimentação quanto mais contínua e uniformemente Pulsações - Limpe as tubulações. - Examine os ciclos de operação. 6 TÉCNICAS DE AMOSTRAGEM E ANÁLISES DE CONTROLE. Para que se tenha resultado confiável e que representem à realidade de operação da planta, as amostras devem ser coletadas seguindo procedimentos adequados bem como serem enviadas para análises em laboratórios que possuem qualificação e experiência neste tipo de serviço. 38

39 A seguir relacionamos as análises, sem, no entanto descrevê-las detalhadamente, sendo que caso Vossas Senhorias, desejam conhecer os detalhes das análises de controle, poderemos cedê-las a qualquer tempo. Basicamente podemos subdividir as análises necessárias para controlar a planta de lodo ativado por batelada em dois grupos: análises de controle operacional e análises de eficiência de desempenho. 6.1 Análises de controle operacional. São aquelas das quais dependemos para sabermos o andamento do processo de tratamento e que nos dê informações, se devemos ou não, modificar esta ou aquela operação, como, por exemplo, aumentar ou diminuir a oxigenação, dar descarga de lodo, etc. Os parâmetros empregados para o controle são: Oxigênio dissolvido no tanque de aeração; Sedimentabilidade de lodo em 30 min; Sólidos em suspensão no tanque de aeração; Índice volumétrico de lodo; Índice de densidade do lodo; Idade do lodo; ph; Temperatura. 6.2 Análises de eficiência do tratamento. São aquelas que nos fornecem o rendimento da planta, se tomarmos amostras do afluente da planta, podemos também conhecer as características dos esgotos que chegam a ela e avaliar a carga poluidora do esgoto. Os parâmetros mais comuns empregados para esses fins são: Temperatura; ph; Sólidos totais; Sólidos fixos; Sólidos voláteis; Sólidos em suspensão; Sólidos dissolvidos; Sólidos decantáveis; Oxigênio dissolvido; Demanda bioquímica de oxigênio (DBO); Demanda química do oxigênio (DQO); Óleos e graxas e Cloro residual. 39

40 6.3 Higiene e segurança. Todo tratamento de esgotos deve ser considerado com muita cautela sob o ponto de vista de saúde, tanto pelos operadores quanto pela população das circunvizinhanças. No interesse de sua saúde pessoal e da de sua família, toda e equipe que opera a estação deve estar consciente que é necessário: a) Lavar as mãos antes de acender um cigarro ou comer qualquer alimento; b) Permanecer no local de trabalho com macacão, luvas e botas. Esse vestuário não deve ser usado nos ônibus ou em suas casas; c) Após o uso de ferramentas (ancinhos, pás, etc.) devem ser lavadas com água limpa antes de serem guardadas; d) Manter unhas limpas e aparadas. Com relação à segurança da equipe, deve ser adotado o seguinte cuidado: e) Imunizar os operadores, periodicamente, sob orientação médica, mediante o uso de vacinas contra o tétano, hepatites e a febre tifóide; f) Na ocorrência de pequenos acidentes como cortes nos dedos ou arranhões nos braços, limpar a área afetada imediatamente com água limpa e nela aplicar solução de iodo a 22%, mercúrio-cromo ou outro agente apropriado; g) Manter guarda-corpos e proteções em boas condições, evitando quedas e acidentes; h) Alertar a equipe que, ao descer em poços e ao utilizar escadas marinheiras ter muito cuidado com gases tóxicos e peças enferrujadas, nunca fazer essas operações sem ter outra pessoa ajudando; i) Manter limpo o ambiente de trabalho, o que envolve a limpeza do chão e das paredes da casa de química, passadiços, etc. 7 PROJETISTA E REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS. 7.1 Projetista. Eng Marcelo Alexandre Balan Yanssen CREA /D Fones: (19) (19)

41 7.2 Referências Bibliográficas Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias. Volumes de 1 a 6. Cleverson V. Andreoli Marcos Von Sperling Fernando Fernandes Tratamiento y Depuración de Las Aguas Residuales. Metcalf-Eddy Técnica de Abastecimento e Tratamento de Águas. José M. de Azevedo Netto Cláudio Manfrini José Roberto Campos Jurandir Povinelli Antonio Carlos Parlatore Ivanildo Hespanol Antonio Carlos Rossin Shiro Yaguinuma. 41

42 8 ART. 42

43 43

44 9 ANEXOS. 44

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