13 Sistemas de lodos ativados

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1 13 Sistemas de lodos ativados Processo biológico que envolve massa ativada de microrganismo em suspensão capazes de estabilizar o esgoto em ambiente aeróbio. Inglaterra,

2 Esquema 2

3 Descrição do processo O resíduo orgânico é introduzido no reator onde há uma massa bacteriana mantida em suspensão. No reator, a massa bacteriana provoca a decomposição da MO através de seu metabolismo. O ambiente aeróbio no reator é mantido por difusores ou aeradores mecânicos, que também provocam a mistura dentro do reator. Após determinado tempo, o esgoto é conduzido para um tanque de decantação, onde os flocos se separam da água residuária. Uma parte do lodo sedimentado é recirculada, a fim de manter a concentração desejada de organismos no reator. E outra parte excedente é retirada do sistema. Nível de massa biológica a ser mantida no reator depende da eficiência desejada de tratamento e considerações relacionadas à cinética de crescimento. 3

4 ariantes do processo Divisão quanto a idade do lodo: Lodos ativados convencionais Lodos ativados aeração prolongada Divisão quanto ao fluxo: Fluxo contínuo Fluxo intermitente 4

5 Dimensionamento NBR 12209/11 Tempo de detenção hidráulico não pode ser usado como parâmetro determinante no dimensionamento. Sistema Parâmetro Idade do lodo (dias) Relação A/M [kg DBO 5 aplicado/(kg SS.dia) De alta taxa 2 4 0,70 1,10 De taxa convencional ,20-0,70 De aeração Prolongada > 18 0,15 Relação A/M: Alimento/Microrganismo 5

6 Sistemas de lodos ativados convencional NBR 12209/11: θ c : 4-15 dias A/M: 0,2-0,7 kgdbo/(kg SS.dia) Decantador primário Reator aeróbio Decantador secundário Retorno do lodo Lodo Lodo A biomassa permanece mais tempo no sistema do que o líquido, o que garante uma elevada eficiência na remoção da DBO. Há necessidade de remoção de uma quantidade de lodo equivalente à que é produzida. Esse lodo removido necessita de uma estabilização na etapa de tratamento de lodo. A montante do reator há uma unidade de decantação primária, de forma a remover os sólidos sedimentáveis do esgoto bruto. 6

7 Sistemas de lodos ativados aeração prolongada NBR 12209/11: θ c >18 dias A/M 0,15 kgdbo/(kg SS.dia) Reator aeróbio Decantador secundário Similar ao sistema convencional, com diferença que: - A biomassa permanece mais tempo no sistema tamanho dos tanques maiores, assim: Há menos DBO disponível para as bactérias, o que faz com que elas se utilizem da MO do próprio material celular para a sua sobrevivência. Lodo excedente sai estabilizado não precisa de digestor - Normalmente, não incluem unidades de decantação primária (para não precisar de digestor de lodo) 7 Retorno do lodo Lodo

8 Sistema de mistura completa com recirculação de lodo olume do reator Aeração prolongada Y Q c a ( S (1 k d a f bio S e ) ) c Reator aeróbio Mistura completa Decantador secundário Q a S a,a S e Q a +Q R S e Q e =Q a -Q D S e e 0,e 0 Efluente Q R R,R Lodo de recirculação 10 Q D Lodo descartado S e =Q D R =Q D,R

9 Y coeficiente de produção celular (massa de SS produzidos por unidade de massa de DBO removida) em g/g Faixa: 0,4-0,8 g SS/ g DBO removida (mais comum: 0,5-0,8) k d coeficiente de respiração endógena (autodestruição) (d -1 ) Faixa: 0,06-0,10 d -1 Q vazão (m 3 /d) Concentração de substrato (DBO): S a concentração de substrato afluente (mg/l ou g/m 3 ) S e concentração de substrato remanescente no efluente (mg/l ou g/m 3 ) concentração de SS no reator (mg/l ou g/m 3 ) NBR 12209/11: 1500 a 4500 mg/l Lodos ativados convencional: mg/l Lodos ativados aeração prolongada: mg/l Quando se utiliza material suporte para biomassa, deve-se somar essa parcela: 12g SS/m² 11

10 Fração biodegradável de SS f bio fração biodegradável de SS gerados no sistema, submetidos a uma idade do lodo θ c f bio decresce com o aumento de θ c. f bio, bio Observação: Sólidos suspensos totais (): - Sólidos suspensos fixos SSF ( F ) - Sólidos suspensos voláteis SS ( ) - SS não biodegradável (,nbio) - SS biodegradável (,bio) f bio 1 (1 f bio f ' bio ') k d c f bio fração biodegradável de SS imediatamente após a sua geração no sistema, ou seja, quando θ c = 0. alor típico 0,8 (80%). 12

11 Tempo de retenção celular Idade do lodo θ C Tempo de retenção celular ou tempo de residência celular ou idade do lodo (Faixa nos sistemas de mistura completa, taxa convencional, com recirculação de lodo: 3 a 10 dias) c Massa_ de_ sólidos_ no_ sistema Massa_ de_ sólidos_ retirada_ do_ sistema_ por_ unidade_ de_ tempo Sem circulação: c Q c Q H Com recirculação: c (Q a Q D ),e Q D.R c Q D.R SS no tanque de aeração (microrganismos),r SS no lodo recirculado e no lodo descartado 13

12 Recirculação do lodo Objetivo: Manter concentração adequada de sólidos no reator e uma idade de lodo maior que o tempo de detenção hidráulica (θ c > θ H ) a) Razão de circulação: R Q Q R a b) Balanço de massa em reator de mistura completa e estado permanente (estacionário): Acumulação = Entrada - Saída + Produção - Consumo Carga de SS esgoto bruto + carga SS lodo de circulação Estado permanente: acumulação =0 Q R R (Q a Q R ) 15 Crescimento bacteriano = retirada de lodo excedente Carga SS esgoto efluente Q R Q R a R

13 Remoção de lodo excedente Retirada de lodo excedente no REATOR (Controle hidráulico do sistema) Q D c Retirada de lodo excedente na LINHA DE CIRCULAÇÃO Q D c R = concentração de sólidos suspensos totais no reator R = concentração de sólidos suspensos totais do lodo de circulação 17

14 Tipo de aeração: aeração por ar difuso Introdução de ar ou de oxigênio comprimido próximo ao fundo do reator 19 Fonte: Nuvolari, 2003

15 20

16 21

17 22

18 23

19 Tipo de aeração: aeração mecânica Produção de grande turbilhonamento na superfície do líquido, aspergindo pequenas gotas ao ar. Aeração superficial. Fonte: Nuvolari,

20 25

21 26

22 27

23 28

24 Referências Nuvolari, A Esgoto Sanitário; coleta, transporte, tratamento e reuso Metcalf & Eddy Wastewater Engineering. Treatment, Disposal and Reuse. 3.Edition. 29

11 Sistemas de lodos ativados

11 Sistemas de lodos ativados 11 Sistemas de lodos ativados Inglaterra, 1914 Processo biológico que envolve massa ativada de microrganismo em suspensão capazes de estabilizar o esgoto em ambiente aeróbio. http://meioambientedjc.blogspot.com.br/2011/10/ete-tratamento-secundario.html

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