UM MÉTODO EXPERIMENTAL PARA A DETERMINAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE AERADORES SUPERFICIAIS EM SISTEMAS DE LODO ATIVADO

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1 UM MÉTODO EXPERIMENTAL PARA A DETERMINAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE AERADORES SUPERFICIAIS EM SISTEMAS DE LODO ATIVADO Adrianus van Haandel (1) Professor do Departamento de Engenharia Civil do Centro de Ciências e Tecnologia da Universidade Federal da Paraíba, PhD em Engenharia Civil/Saneamento. Paula Frassinetti Cavalcanti Catunda FOTO Professora do Departamento de Engenharia Civil do Centro de Ciências e Tecnologia da Universidade Federal da Paraíba, MSc em Engenharia Civil/Saneamento. Manoel Reis Neiva Gerente de monitoramento e controle da CETREL, MSc em Engenharia Sanititária. Endereço (1) : Departamento de Engenharia Civil - Universidade Federal da Paraíba - Av. Aprígio Veloso, Bodocongó- Campina Grande - PB - CEP: Brasil - Tel./Fax: (083) ahaandel@aesa.ufpb.br. RESUMO O consumo de energia elétrica para a aeração normalmente é o fator de maior custo nos sistemas de lodo ativado. Por esta razão é importante que se possa determinar a eficiência de transferência de oxigênio dos aeradores sob as condições atuais de operação do sistema. Idealmente a determinação desta eficiência deve ser realizada experimentalmente no reator biológico, sob condições reais de operação, isto é na presença do licor misto. O teste consiste na interrupção da aeração e determinação da taxa de consumo de oxigênio (TCO) pelas bactérias no tanque de aeração, enquanto se opera o reator normalmente. Um problema é que ao desligar a aeração, a mistura do conteúdo do tanque de licor misto não é mais garantida. Dessa maneira a determinação da TCO não é confiável. No presente trabalho, apresenta-se um método experimental que permite a determinação da capacidade de oxigenação de aeradores enquanto o sistema de tratamento está funcionando sob as condições reais de operação e com as unidades de aeração ligadas. Além da capacidade de oxigenação dos aeradores é possível determinar simultaneamente a profundidade de imersão ótima, definida pelo condição que, nesta posição, é máxima a massa de oxigênio transferida por unidade de energia aplicada. PALAVRAS-CHAVE: Lodo Ativado, Aeração, Transferência de Oxigênio, Eficiência, Otimização. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 88

2 INTRODUÇÃO A Estação Central de Tratamento de Efluentes (ECT) da CETREL trata as águas residuárias geradas no Complexo Petroquímico de Camaçarí - Ba. Para tratar a vazão de 1,2 m 3 /s, com uma carga orgânica de 75 t/d de DBO 5 (225 t/d de DQO), dispõem-se de três tanques de aeração nos quais se encontram instalados aeradores superficiais com uma potência total de 5000 kw aproximadamente. Como o custo de energia de aeração é um dos principais itens no custo operacional da ECT, é importante que se saiba a posição que permite uma transferência máxima de oxigênio e qual é o valor da eficiência máxima dos aeradores. A determinação da capacidade de oxigenação de aeradores em água pura é um teste simples mas pode levar a erros consideráveis por não levar em consideração fenômenos importantes como o efeito de impurezas e a formação de espuma sob condições operacionais reais. No caso da CETREL, onde ocorre freqüentemente formação de espuma, ao ponto de ocasionalmente haver necessidade de se usar anti espumante. Além do mais, este teste só pode ser aplicado no início da operação, mas pode haver necessidade de se determinar a capacidade de oxigenação posteriormente, por exemplo para se avaliar a influência de uma mudança na composição do afluente ou para se testar a eficiência de um anti espumante. Apresenta-se a seguir um método experimental que permite a determinação da capacidade de aeração de aeradores enquanto o sistema de tratamento está funcionando sob as condições reais de operação com o licor misto no reator e os aeradores ligados. Trata-se de um teste simples com duração de somente algumas horas. Além da capacidade de oxigenação dos aeradores, é factível determinar, simultaneamente, a profundidade de imersão ótima, definida pela condição que, nessa posição, é máxima a massa de oxigênio transferida por unidade de energia aplicada. O método foi aplicada em dois dos tanques de aeração (TA 1 e TA 3 ) da CETREL. Os resultados mostram que as taxas máximas de transferência de O2 são elevadas: na faixa de 2,2 a 2,3 kgo 2 /kwh. Todavia, detectou-se que existe uma estratificação na concentração de OD nos tanques de aeração, que diminui a capacidade dos equipamentos como um todo. Para manter uma concentração mínima (por exemplo de OD = 1 mg/l) no tanque inteiro é necessário que se tenha uma concentração bem mais elevada na zona próxima aos aeradores, onde ocorre a transferência de oxigênio. Tal fato resulta numa redução importante da eficiência de transferência sob as condições reais de operação nos tanques. Dessa maneira, a eficiência real de transferência diminui. No caso da CETREL estabeleceu-se uma redução da transferência em 35 a 40 por cento por causa da estratificação. Na base dos dados experimentais, recomendase um estudo custo benefício de medidas para quebrar ou ao menos reduzir a estratificação de oxigênio dissolvido nos tanques de aeração. DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE DE TRANSFERÊNCIA K la A capacidade de oxigenação de um aerador é proporcional à diferença que existe entre a concentração de saturação do oxigênio e a concentração de oxigênio dissolvido na fase líquida que envolve o aerador. A constante se chama a constante de transferência. Assim tem-se: 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 89

3 co = K la (OD s -OD l ) (1) onde: co = capacidade de oxigenação por unidade de volume (kgo2/m 3 /h); = massa de oxigênio transferido por unidade de tempo e por unidade de volume; K LA = constante de transferência (h -1 ); OD = concentração de oxigênio dissolvido (mg/l). Os índices "s" e "l" se referem à concentração de saturação na fase líquida respectivamente, sendo que no caso "fase líquida" significa o licor misto perto do aerador, onde ocorre a transferência do oxigênio fase gasosa para a fase líquida. O valor da constante de transferência depende do tipo de aerador (mecanismo, geometria, profundidade de imersão) e constitui o parâmetro de fundamental importância na avaliação da sua qualidade. A determinação do valor da constante K la, sob as condições operacionais existentes no tanque de aeração de um sistema de lodo ativado, dá-se através da determinação da taxa de consumo de oxigênio (TCO) pelos microorganismos presentes no licor misto do tanque de aeração. Considerando-se que a concentração de OD no licor misto se mantém constante ou varia muito lentamente, pode-se considerar que, em cada momento, existe um estado (semi)estacionário, onde há equilíbrio entre o consumo e a adição de oxigênio à fase líquida pela aeração. Assim, tem-se que em cada momento em boa aproximação: (dod/dt) = 0 = (dod/dt) aer + (dod/dt) cons ou (dod/dt) aer = K la (OD s -OD l ) = -(dod/dt) cons = TCO portanto: TCO = K la (OD s -OD l ) ou K la = TCO/(OD s -OD l ) (2b) (2a) onde: (dod/dt) aer = taxa de aeração -(dod/dt) cons = taxa de consumo de oxigênio (TCO) Pela Equação (2b), para se determinar a constante de transferência, K la, é necessário que se determine os valores da taxa de consumo de oxigênio, TCO, e das concentrações OD s e OD l. Na prática, existem dificuldades experimentais para medir a TCO e OD l no reator do licor misto. A TCO é medida como taxa de diminuição da concentração de OD devido à respiração bacteriana quando o licor misto não é aerado. Em teoria, poder-se-ia determinar a TCO no 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 90

4 próprio tanque de aeração, desligando-se os aeradores e observando-se a diminuição da concentração de OD com o tempo. Entretanto tal procedimento é inviabilizado por problemas práticos. Ao se desligar os aeradores, cessa a agitação que mantém o reator completamente misturado. Com uma mistura do licor misto inadequada, haverá uma tendência de acumulação de material orgânico do afluente nos pontos de lançamento deste e uma rarefação nas outras regiões do tanque de aeração. Por outro lado, a interrupção da agitação resultará em sedimentação de lodo, havendo acumulação de lodo no fundo e rarefação perto da superfície. Como o valor do teste da TCO depende da concentração do lodo, sem agitação o resultado do teste da TCO dependerá da posição do elétrodo de OD no licor misto. Um método muito usado para eliminar as dificuldades acima é continuar operando normalmente o sistema de tratamento e determinar a TCO de amostras retiradas do tanque de aeração. Este procedimento, embora muito usado, é errado e leva a resultados que podem subestimar o valor da TCO real no tanque em 30 a 50 por cento, dependendo das condições operacionais. A razão desta diferença é que parte do material orgânico do afluente é utilizada a uma taxa muito elevada, sendo removido completamente em menos de um minuto após o contato com o lodo ativado. Precisamente por esta razão este material a qualquer instante terá uma concentração muito baixa no tanque de aeração. Portanto, ao se tirar uma amostra de licor misto e determinar nela a TCO, o material rapidamente degradável não estará presente. Conseqüentemente, a contribuição deste material ao consumo total de oxigênio não será detectado. No caso do afluente da CETREL a TCO nos tanque de aeração é de 30 a 40 % menor que a TCO real. Nos casos de sistemas com nitrificação, a diferença pode ser ainda maior. Uma alternativa prática para vencer as dificuldades experimentais citadas acima é operar o tanque de aeração sem que haja introdução de afluente, enquanto se faz as determinações da TCO. Neste caso, o licor misto no tanque funciona como uma batelada de lodo e, nestas condições, é perfeitamente válida a retirada de uma amostra para fazer a TCO fora do tanque: o resultado obtido com a amostra refletirá fielmente a TCO no tanque de aeração pois em nenhum dos dois haverá presença de material orgânico rapidamente biodegradável. Todavia, quando a alimentação no tanque de aeração for simplesmente interrompida para fazer testes da TCO, a demanda de oxigênio no reator rapidamente diminuirá e, como conseqüência, a concentração de oxigênio dissolvido no reator aumentará, aproximando-se ao valor da concentração de saturação. Nestas condições é difícil determinar a constante de transferência com precisão porque esta depende da diferença entre a concentração de saturação e a concentração de OD na fase líquida (vide Equação (2b)) e esta diferença não pode ser estabelecida com precisão quando as duas concentrações são praticamente iguais. Por esta razão convém carregar o tanque de aeração pesadamente antes do teste. Havendo mais de um tanque de aeração, a sobrecarga pode ser efetivada simplesmente lançando, durante um determinado período, todo o afluente em um só tanque de aeração. Por outro lado, havendo um só tanque, pode-se fechar a descarga da rede coletora, usando-a como reservatório. Após algum tempo, abre-se a descarga fechada e se permite a entrada de uma 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 91

5 grande vazão de afluente. Como conseqüência da sobrecarga aplicada, a TCO neste tanque aumentará, resultando numa diminuição da concentração de oxigênio dissolvido do licor misto. Quando a concentração de OD se torna muito baixa (por exemplo < 1 mg/l), interrompe-se completamente a alimentação no reator, seguindo-se então um período em que o tanque funciona em regime de batelada. A vazão do afluente pode ser desviada para um segundo tanque de aeração, enquanto se realiza os testes, ou então lançado no by pass durante a execução do teste. No reator agora sem alimentação, determina-se a TCO em amostras retiradas em determinados intervalos (por exemplo de ½ em ½ hora) e registra-se o perfil de OD no tanque (isto é OD l no licor misto). Tendo-se os valores da TCO e de OD l em diferentes momentos e, sabendo-se o valor da concentração de saturação, OD s, determina-se os valores da constante K la (Equação 2b). O valor encontrado de K la tenderá a variar com o tempo, porque o nível de água no tanque e, portanto, da profundidade de imersão varia com o tempo durante a realização do teste. A grande vazão de afluente que se aplica antes do teste para que o valor da concentração de OD diminua, leva automaticamente a um aumento da vazão de saída e, portanto, a uma elevação da lâmina de água nos vertedores de saída, do nível da água no tanque e da submergência dos aeradores. Durante o período subseqüente em que o reator funciona em regime de batelada, haverá descarga de efluente e o nível d'água no tanque de aeração baixará gradualmente, diminuindo a submergência dos aeradores. Por isso o procedimento serve para determinar a constante de transferência em função da submergência, permitindo estabelecer qual a profundidade ótima para uma eficiência de transferência máxima. Na interpretação dos dados experimentais, o aspecto mais difícil é decidir qual o valor mais representativo para a concentração de oxigênio no lugar onde ocorre a transferência do oxigênio. Na prática, é difícil determinar a concentração de OD no local de transferência porque lá a intensidade de agitação é muito grande e não se pode colocar uma sonda. No caso de aeradores de superfície, pode-se determinar com relativa facilidade a concentração, logo depois da aeração, no licor misto que sai do aerador e escoa na superfície do tanque. Também é fácil determinar a concentração de OD no licor misto logo antes da aeração, determinado-se a concentração de OD no licor misto que se encontra a meia profundidade, perto do aerador. Presumivelmente este licor misto ainda vai ser aerado. Ao se realizar estas determinações, constata-se que há uma estratificação da concentração de OD no reator, tendo-se um valor máximo no licor misto que sai do aerador na superfície e um valor mais baixo no licor misto que ainda vai ser aerado. Tem-se como certo, que a concentração no lugar da transferência de oxigênio é menor que o valor encontrado na superfície do tanque de aeração na saída do aerador, uma vez que o licor misto ali presente acaba de passar pela zona de aeração. Por outro, lado é provável que a concentração efetiva no momento da transferência seja maior que a concentração perto do aerador a meia profundidade. No presente trabalho, observou-se que nos tanques de aeração pesquisados a média aritmética das concentrações medidas na superfície e a meia profundidade perto do aerador era representativa para a concentração no lugar onde ocorre a transferência de oxigênio. Chegouse a esta conclusão porque, em boa aproximação, existe uma relação linear entre o valor de 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 92

6 ODl,assim calculado, e a TCO conforme previsto na Equação (2a), o que justifica a sua adoção. Tendo-se estabelecido o valor da constante de transferência, pode-se estimar a eficiência de um aerador. A eficiência pode ser expressa em termos da massa de oxigênio transferida da atmosfera para o licor misto por unidade de energia consumida. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 93

7 E = CO/P = co/p = K la (OD s -OD l )/p (3) onde: E = eficiência do aerador (kgo2/kwh) CO = massa de oxigênio transferida por unidade de tempo (kg O 2 /h) P = potência consumida (kw) p = potência consumida por unidade de volume de licor misto (KW/m 3 ). A Equação (3) mostra que a eficiência do aerador é expressa em kgo 2 transferidos por kwh. A eficiência máxima se dá quando não há oxigênio dissolvido na fase líquida. Neste caso: E max = co max /p = K la OD s /p (4) O valor de Emax representa a massa máxima de oxigênio que pode ser transferida pelo aerador por unidade de energia aplicada. É importante que se verifique, se o valor de E max especificado pelo fabricante é realmente materializado na prática e, se não for, identificar quais as providências para que se obtenha a eficiência especificada. Na realidade a eficiência de aeradores sempre é menor que aquela correspondente a E max, por duas razões: (1) é preciso manter uma concentração de OD mínima no licor misto (na prática 1 a 2 mg/l) para garantir um bom desempenho do lodo na degradação do material orgânico e (2) a concentração de oxigênio no tanque de aeração é estratificada de modo que perto do aerador (no ponto de introdução do oxigênio) a concentração de OD tende a ser mais elevada do que no seio do líquido. Naturalmente, quanto maior a diferença entre a concentração de OD no seio do líquido e na interface da transferência, OD l, (isto é, quanto maior a estratificação), maior será a concentração de OD na superfície e, portanto, menor será a eficiência efetiva do aerador. A razão entre a transferência efetiva ou real e a transferência máxima (para OD l =0) é dada por dividindo-se Equação(2) por Equação(3): E re /E max = (OD s -OD l re)/od s (5) onde: E re = eficiência do aerador em condições reais de operação; ODler = concentração de OD na zona de transferência de oxigênio no aerador, para que se mantenha uma determinada concentração mínima de OD no seio do líquido. Naturalmente a diminuição da eficiência de aeração repercute em um maior consumo para efetuar uma determinada transferência necessária de oxigênio e portanto num maior custo operacional. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 94

8 RESULTADOS EXPERIMENTAIS A aplicabilidade dos conceitos acima apresentados foi testada em dois dos tanques de aeração da CETREL: TA 1 com volume útil de aproximadamente m 3 e provido de 15 aeradores cada um com uma potência de 100 kw e TA3 com 20 aeradores de 150 kw com volume de m 3. O teste da determinação da constante de transferência e da eficiência dos aeradores no tanque TA 1 foi realizado procedendo-se da seguinte maneira: (1) No início do teste (08:00 horas) foi desviado o afluente do TA2 para TA1, provocandose, assim, uma carga extra neste tanque, resultando num aumento da demanda e conseqüentemente numa diminuição da concentração de OD. (2) A sobrecarga continuada causou uma elevação do nível da água em TA 1 e conseqüentemente do consumo de energia. As 9:55 horas. o consumo de energia se aproximou do nível máximo (quando, então, os aeradores são desligados automaticamente) e interrompeu-se a alimentação de TA 1. (3) Imediatamente foram iniciados os testes de TCO e de medição da concentração de OD no tanque, visando-se estabelecer o valor da constante de transferência, Kla e da eficiência dos aeradores em função do tempo, após a interrupção da alimentação. Ao mesmo tempo, observou-se os valores da lâmina de água nos vertedores de saída do tanque e a concentração de OD em vários pontos no tanque. (4) Durante o período de 3 horas subseqüentes, a concentração de OD aumentou gradualmente e a potência consumida diminuiu porque a submergência dos aeradores diminuía. As 13:00 horas a concentração do OD perto dos aeradores se aproximava ao valor de saturação e o experimento foi encerrado. Tabela 1: Valores da amperagem de TA 1 e altura da lâmina de água nos vertedores de saída durante o experimento para determinar a constante de transferência em TA 1. Hora 8:30 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 Potência (kw) Lâmina (cm) 10,5 15,0 15,0 10,0 8,5 7,5 7,0 7,0 6,5 Tabela 2: Concentração de oxigênio dissolvido medido pelo medidor "lâmina line" e em diferentes pontos no tanque de aeração em função do tempo. Temperatura durante o teste: 28 o C; concentração de saturação de OD: 7,6 mg/l. concentração de OD perto do aerador Hora ODl superficial meia fundo prof. concentração de OD entre aeradores superfície meia fundo prof. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 95

9 08:45 09:25 09:55 10:00 10:20 10:35 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 1,25 1,25 0,5 1,5 1,6 1,8 2,2 3,2 4,0 4,2 1,0 2,2 2,6 3,0 4,2 5,5 5,9 0,5 0,5 0,6 1,0 1,0 1,0 1,4 2,2 2,5 2,5 0,0 0,4 0,0 0,5 0,6 1,2 2,5 2,1 2,2 2,2 1,0 1,2 1,5 1,8 3,5 4,0 5,5 5,7 0,4 1,2 1,8 2,6 Na Tabela 1, observa-se os valores da potência dissipada pelos 13 aeradores (os aeradores 6 e 12 estavam desligados no dia do teste) em função do tempo. A Tabela 1 também fornece o valor da altura da lâmina do licor misto nos vertedores de saída em função do tempo. A Tabela 2 mostra os valores da concentração de OD em diferentes pontos do tanque de aeração durante o experimento. A concentração de OD foi determinada tão perto quanto possível (em torno de 3 m de distância do eixo) do aerador n o 8 e a meia distância entre os aeradores 8 e 9. Nos dois casos determinou-se a concentração na superfície, a meia profundidade e no fundo do tanque. Os resultados estão nas colunas 3 a 8 da Tabela 2. Na segunda coluna da Tabela 2 observa-se ainda valores de OD l,calculados como a média entre os valores na superfície e a meia profundidade perto do aerador. Este valor foi adotado como representativo da concentração na zona de transferência de oxigênio, porque se constatou que, neste caso, existe uma relação linear entre TCO e o valor de OD l adotado, conforme prevê a Equação (2a). Os valores da TCO de amostras retiradas do licor misto foram determinados, usando-se um medidor de oxigênio e um labógrafo. A Tabela 3 mostra os resultados obtidos. Determinou-se ainda a temperatura do licor misto no tanque de aeração que se manteve inalterada em 28 o C. Determinou-se experimentalmente a concentração de saturação do efluente do tanque de aeração, estabelecendo-se um valor máximo da concentração de OD de 7,6 mg/l. Calculou-se então a transferência máxima de oxigênio (OD l =0). Tabela 3: Determinação da transferência de oxigênio no tanque TA 1 durante a experiência (Conc. de saturação = 7,6 mg/l). 0,0 0,0 0,6 3,0 Hora TCO (mg/l/h) [OD] l (mg/l) Déficite OD s =7,6) K la (h -1 ) Transf de OD em (kg/h) Transf máxima (kg/h) 8: :30 11:00 11:30 12:00 12:30 13: , ,5 2 2,2 3,2 4 4,2 6,6 6,8 6,1 5,6 5,4 4,4 3,6 3,4 5,8 7,5 6,9 6,8 6,5 6,5 6,4 5, o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 96

10 De posse dos dados da TCO, OD l e OD s, determinou-se a constante de transferência, K la (Equação 2b), e a capacidade de oxigenação correspondente, CO, (Equação 1). Estes dados estão reunidos na Tabela 3. Observa-se na Tabela 3 que, na medida que o tempo progrediu durante o experimento, a massa de oxigênio transferida por hora diminuiu, mas isto não quer necessariamente dizer que a eficiência da aeração diminuiu, porque durante o experimento também o consumo de energia diminuiu. Na Tabela 4 observa-se o cálculo da eficiência da transferência de oxigênio, usando-se os dados da Tabela 3 e a Equação (3). Calcula-se um valor máximo da eficiência dos aeradores em TA 1 de E max = 2,34 kgo 2 /kwh no licor misto para uma concentração de OD = 0. Tabela 4: Determinação da eficiência de transferência de oxigênio no tanque TA 1 em função da submergência dos aeradores. Hora Tranfs de oxigênio (kg/h) Tranf max de oxigênio (kg/h) Potência aplicada (kw) Eficiência (kgo 2 /kwh) max. efetivo Altura da lâmina (cm) 8: :20 11:00 11:30 12:00 12:30 13: ,83 7 2,28 2,34 2,32 2,27 2,26 2,13 1,23 1,38 1,52 1,57 1,55 1,52 1,51 1, ,5 7, ,5 Quanto à variação da eficiência com a profundidade de submergência, apresenta-se os dados da Tabela 4: quando o aerador está numa posição de maior imersão (por exemplo com uma lâmina de 15 cm às 10:00 horas) ou de menor imersão (6,5 cm no fim do experimento), a eficiência do aerador diminui. Entretanto, a variação da eficiência com a profundidade de submergência não é muito acentuada na faixa de valores obtidos no experimento. A transferência efetiva de oxigênio é estimada da seguinte maneira: os dados experimentais da Tabela 2 mostram que, para manter uma concentração mínima de 1 mg/l no licor misto e em qualquer parte do tanque (notadamente no fundo do tanque entre dois aeradores, coluna 8 da Tabela 2), é necessário que se mantenha uma concentração de 2,5 mg/l na interface do aerador, de modo que a transferência efetiva (Equação (5)) é um fator (OD s -OD lre )/OD s = (7,6-2,5)/7,6 = 0,67 do valor máximo. Conclui-se que para manter a concentração de oxigênio dissolvido em um nível adequado em todo o tanque, há um consumo de energia de E re = E max *(OD s -OD lre )/OD s = 2,32*0,67 = 1,56 kgo2/kwh. Num segundo teste, semelhante ao descrito acima, determinou-se a constante de transferência no tanque TA 3, encontrando-se os seguintes valores máximos: K la = 6,3 h -1 e E max = 1,79 kgo 2 /kwh. A estatificação se apresentou mais severa: para manter uma concentração mínima 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 97

11 de OD em todo o reator, a concentração na zona de transferência perto do aerador tem de ser mantida em 3 mg/l. Portanto, a eficiência real de transferência de oxigênio no tanque de TA 3 se estima em: E re = E max *(OD s -ODl re )/OD s = 1,79*(7,6-3)/7,6 = 1,08 kgo 2 /kwh. Como os dois tanques testados tratam o mesmo afluente, conclui-se que a diferença considerável (a eficiência real dos aeradores em TA1 é 44 % maior que em TA3!) se deve a fatores ligados aos aeradores e a geometria dos tanques. A grande diferença justifica uma investigação para estabelecer quais as providências poderiam ser tomadas para aumentar a eficiência dos aeradores de TA o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 98

12 CONCLUSÕES (1) O método experimental aqui apresentado, constitui uma ferramenta simples e prática para determinar a capacidade de oxigenação e a eficiência de transferência de oxigênio em tanques de aeração de sistemas de lodo ativado, sob condições reais de operação, isto é tendo-se licor misto consumindo oxigênio no tanque. (2) Nos tanque de aeração, pode se desenvolver uma estratificação da concentração de oxigênio dissolvido. Dessa maneira é necessário que a concentração na interface líquido-sólido se mantenha a um valor elevado para seja garantida uma concentração adequada no licor misto. Para manter uma concentração mínima de 1 mg/l no seio da fase líquida, a concentração na interface precisa ser de 2,5 mg/l no TA1 e de 3,0 mg/l no tanque TA 3. Por esta razão, a eficiência de transferência dos aeradores cai em 33 por cento no tanque TA 1 e 39 por cento no TA 3, de modo que a transferência efetiva de oxigênio é de 1,56 kgo 2 /kwh no TA 1 e de 1,08 kgo 2 /kwh no TA 3. (3) A profundidade de imersão dos aeradores tem uma mensurável influência sobre a eficiência de transferência, tendo-se uma faixa ótima de 5 cm ( 7 a 12 cm) de imersão no caso de TA1. Fora desta faixa a eficiência se torna marcadamente menor (diferença de mais de 10 por cento). 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 99