Prof. Benito P. Da-Rin

Transcrição

1 Prof. Benito P. Da-Rin

2 Filtros biológicos Nascidos da tentativa de filtrar esgotos (derivada do tratamento de águas) Filtros de areia para esgoto: Reduziam DBO, mas colmatavam facilmente (causa: desenvolvimento de camada gelatinosa - biofilme); Tentativa de correção: aumentar muito a granulometria (areia cascalho) Resultado: Leitos de contato

3 Leitos de contato: Tanques, cheios de cascalho, operados em batelada (ciclos de 6 horas) Problemas: Batelada Grande período de repouso Pequena carga Tendência a colmatar Solução: processo contínuo (aspersores fixos)

4 Leito de contato Diagrama esquemático

5 FB Contínuo com aspersores fixos Obstrução dos orifícios, má distribuição do líquido

6 Solução: FB Contínuo com distribuidor rotativo Consome pouca energia, baixa perda de carga

7 Distribuidor rotativo: detalhe, com torre central (necessária para equilibrar carga hidráulica)

8 Fluxograma típico Decantador primário obrigatório (por norma NBR 12209) para evitar colmatação do meio percolante

9 Exigências do meio percolante: Não ser solúvel em água Não ser atacado pelo esgoto Grande superfície por unidade de volume Grande coeficiente de vazios (para facilitar fluxo do líquido e do ar) Não ser propenso a obstruções Grande durabilidade Baixo custo

10 Meio percolante: Em geral, pedra britada (2,5 a 7,5 cm de diâmetro aparente; brita 3 ) Se não há pedra a custo razoável ou caso se pretenda reduzir peso: lava vulcânica escória de alto forno carvão mineral espiga de milho, casca de coco, bambu (Maricá) Meios plásticos

11 Meios Plásticos: Fáceis de transportar Leves Fáceis de manter Eficientes Custos: Relativamente altos (derivado de petróleo)

12 Meios plásticos

13 Diagrama esquemático

14 Drenos: Canais paralelos cobertos com grelhas ou telhas drenantes em fundo inclinado Descarregam em canal central Abertos à montante para ventilação Função: remover líquido / entrar ar

15 Fluxo de ar: Natural (convecção temperatura do meio percolante mais alta pela atividade biológica) Forçado (fluxo de cima p/ baixo, FB cobertos)

16 Telha drenante

17 Drenos e ventilação

18 Psychoda alternata (mosca de filtro) Causa de transtornos para a operação e vizinhança Ciclo de vida: 7 a 22 dias (φ=temperatura) Controle: Cloração (pode prejudicar biota) Inseticida (pode afetar corpo receptor) Cobrir FB (usado em climas frios, neve, gelo) Afogamento do FB (mais usado)

19 FB Cobertos (notar dutos de ventilação forçada)

20 Biofilme: Bactérias (predominantemente; inclusive zooglea ramigera, de quem originalmente tomou o nome) Fungos Algas (somente na superfície exposta à luz) Protozoários Vermes e larvas de insetos Espessura: décimos de mm. externamente: aeróbios e facultativos (há ar) internamente (junto ao suporte): anaeróbios

21 FB Detalhe do biofilme

22 Dinâmica da evolução do biofilme: Espessura da camada de biofilme aumenta alimento é todo consumido nas camadas externas organismos anaeróbios entram na fase de respiração endógena perdem aderência ao suporte A espessura de equilíbrio depende da carga orgânica (disponibilidade de substrato) e hidráulica (arraste) Partículas arrastadas são retidas no Decantador Secundário formando o lodo biológico ou secundário

23 FB de Baixa Capacidade: Simples, fácil operação, resiste a choques Cargas: Orgânica: <0,2 kg DBO/m 3.d (NBR Co max = 0,3) Hidráulica: 0,5 a 1,8 m/d (NBR 12209: 0,8 a 5,0 m/d) Profundidade: H max = 6m Biofilme recebe pouco substrato (logo: lodo estável, respiração endógena); Líquido percola com baixa velocidade (logo: pequena produção de excesso de lodo)

24 FB de Baixa Capacidade sem recirculação, grande profundidade

25 FB de Alta Capacidade: Altíssima carga hidráulica: 8,5 a 28 m/d (NBR 12209: 10 a 60 m/d) Alta carga org: 0,5 a 1,8 kg DBO/m 3.d (NBR 12209: Co max= 1,8) exigem recirculação (aumento desproporcional de carga hidráulica em relação à orgânica) (NBR 12209: R max = 5) produz mais lodo, lodo menos estável. Objetivos da recirculação: aumentar carga hidráulica desproporcionalmente à carga orgânica reduzir obstrução, evitar maus odores, dificultar proliferação de moscas de filtro

26 FB de Baixa Capacidade Com recirculação, pequena profundidade

27 Recirculação nos FB: Retorna líquido, não lodo; Pode ser feita de qualquer ponto à jusante p/ qualquer ponto à montante do FB (mas, se atravessa decantador, este deve ser dimensionado para receber Qrec) FB FB: retorna organismos ativos DS FB: remove SS antes de rec. FB DP: idem, reduz formação de escuma Qrec = R.Qmed; R: 1 a 4 (NBR 12209: R max = 5)

28 Baixa Capacidade Fundos (2 a 6m) Grandes Muita mosca Dispensa recirculação Não consome energia Operação simples Efluente nitrificado Alta Capacidade Rasos (0,9 a 2m) Pequenos (5 a 10 x menores) Poucas moscas Exige recirculação 2,5 a 15 HP/1000 m 3 de esgoto tratado Operação mais complexa Em geral não nitrifica

29 Dimensionamento: Mesma cinética que L.A., porém é impossível avaliar biomassa ativa. (considera-se, então, o volume do material percolante como representativo da biomassa) Critérios: Empírico NRC Eckenfelder

30 Critério empírico: Estabelece-se uma carga orgânica Baixa Cap: Co max = 0,3 kg/m 3.d (NBR 12209) Alta Cap: Co max = 1,8 kg/m 3.d (NBR 12209) Obtem-se volume; Estabelece-se profundidade; H max = 6m (NBR 12209); Obtem-se área; Calcula-se a carga hidráulica CH (considerando vazão de recirculação no caso do FB de alta capacidade) Verifica-se se está nos limites estabelecidos pela norma: Baixa capacidade: 0,8 m/d < CH < 5,0 m/d (NBR 12209) Alta Capacidade: 10 m/d < CH < 60 m/d (NBR 12209)

31 Critério da NRC: observação de 34 FB em instalações militares nos USA durante 8 anos Ef Ef Si S = S i 1 = 2 Si S = S i 1+ 0, ,44325 W V. F W V. F F 1+ = 1+ ( R ( R R 10) R 10) = F = 2 Onde: W = Carga Orgânica (lb/d) V = Volume do FB (Acre x pé) F = Fator de recirculação (ad) Onde: W = Carga Orgânica (kg/d) V = Volume do FB (m 3 ) F = Fator de recirculação (ad) Cálculo do Volume do filtro (unidades MKS): V = 0, W S 2 ( ). F S S i

32 Critério de Eckenfelder (racional): D = profundidade do meio percolante q = carga hidráulica (Qmed/A) n = constante (Característica do meio percolante) K = constante (Função da superfície específica do meio e da taxa de remoção de substrato) R = relação de recirculação S S i = (1 + e R) ( K. D q n R. e ) ( K. D q n )

33 Discos rotativos (Rotating Biological Contactors, RBC) Rotação lenta (1 a 2 rpm) Cobertos (chuva, sol, algas) Alguns são patenteados Biodisc Biosurf Surfact

34 Discos rotativos (Rotating Biological Contactors, RBC) Diagrama esquemático

35 Discos rotativos (Rotating Biological Contactors, RBC

36 Discos rotativos (Rotating Biological Contactors, RBC) Diagrama esquemático

37 Discos rotativos (Rotating Biological Contactors, RBC) SurfAct (Aumento da capacidade de ETE por LA)

38 Discos rotativos (Rotating Biological Contactors, RBC) Meio suporte de biofilme

39 Prof. Benito P. Da-Rin