ESTAÇÃO DE TRATAMENTO

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1 ITABIRA-MG SISTEMA DE ESGOTOS SANITÁRIOS ESTAÇÃO DE TRATAMENTO MANUAL DE PROCESSO DEZEMBRO/2006 Av. Prudente de Morais, 621 salas 206/414/501/502 Belo Horizonte - MG CEP Fone/Fax:

2 SUMÁRIO 1 APRESENTAÇÃO DESCRIÇÃO GERAL DA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO LOCALIZAÇÃO Preliminares Populações e vazões contribuintes à ETE CONCEPÇÃO E FLUXOGRAMA DA ESTAÇÃO Preliminares Fluxograma geral DESCRIÇÃO DAS UNIDADES UNIDADES COMPONENTES DA ETE DESCRIÇÃO GERAL DESCRIÇÃO DO PROCESSO DE TRATAMENTO UNIDADES DE GRADEAMENTO Grade Grossa Grade fina mecanizada Grade fina de limpeza manual Volume de material gradeado ELEVATÓRIA EE-01 BAIXO RECALQUE Poço de sucção Conjuntos elevatórios Linha de recalque DESARENADOR MEDIDOR PARSHALL CANAL DE LIGAÇÃO DESARENADOR PARSHALL POÇO SUCÇÃO DA EE ELEVATÓRIA EE-02 ALTO RECALQUE TRATAMENTO BIOLÓGICO: REATOR UASB + FILTRO BIOLÓGICO PERCOLADOR Reatores UASB Filtros Biológicos Percoladores Decantadores Secundários ELEVATÓRIA DE RETORNO DE LODO Poço de sucção Conjuntos elevatórios Linha de recalque CAIXAS DIVISORAS DE VAZÃO Caixa divisora de vazão CDV Caixa divisora de vazão CDV Caixa divisora de vazão CDV Distribuidor tipo DST Distribuidores tipo DST2 e DST SISTEMA DE DESIDRATAÇÃO INSTALAÇÕES ELÉTRICAS Sistema Geral Sistema de Automatização das Elevatórias EE-01 e EE PARTIDA DOS REATORES UASB PRELIMINARES CONSIDERAÇÕES E CRITÉRIOS PARA A PARTIDA Volume de inóculo para a partida do processo Carga hidráulica volumétrica Produção de biogás Fatores ambientais Aclimatização e seleção da biomassa PROCEDIMENTOS QUE ANTECEDEM A PARTIDA DE UM REATOR Caracterização do lodo de inóculo Caracterização do esgoto bruto PROCEDIMENTOS DURANTE A PARTIDA DOS REATORES ANAERÓBIOS

3 4.4.1 Partida com lodo de inoculo PARTIDA DO FILTRO BIOLÓGICO PERCOLADOR FBP OPERAÇÃO EM REGIME ESTACIONÁRIO TRATAMENTO PRELIMINAR Unidades de gradeamento Desarenador REATORES UASB Sistema de distribuição de vazões Remoção da escuma formada no reator anaeróbio Coleta e queima de gás FILTRO BIOLÓGICO PERCOLADOR SEGUIDO DE DECANTADORES SECUNDÁRIOS Sistema de distribuição de vazões Esquema operacional Critério de descarga de lodo dos decantadores OPERAÇÃO DA UNIDADE DE DESIDRATAÇÃO Alimentação do filtro-prensa Adição de polieletrólito ou polímero Retorno do efluente líquido DESTINO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS CORREÇÃO DE PROBLEMAS OPERACIONAIS VAZÃO E CARACTERÍSTICAS DO AFLUENTE GRADEAMENTO DESARENADOR REATOR UASB UNIDADE DE DESIDRATAÇÃO FILTRO BIOLÓGICO PERCOLADOR E DECANTADOR SECUNDÁRIO PROGRAMA DE MONITORAMENTO DA ETE CONTROLE DE QUALIDADE DO CORPO RECEPTOR MANUTENÇÃO, CONSERVAÇÃO E SEGURANÇA ANEXOS PLANILHAS DE CONTROLE/MONITORAMENTO... ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO. 3

4 1 APRESENTAÇÃO Este manual contempla os principais procedimentos operacionais relacionados à estação de tratamento de esgotos da cidade de Itabira, tendo sido desenvolvido para possibilitar uma visualização completa e o entendimento do funcionamento de todas as unidades que compõem a ETE. Contempla uma descrição detalhada das unidades que integram a estação de tratamento e aborda os principais procedimentos necessários à rotina de operação, à correção de problemas operacionais e ao programa de monitoramento, para cada etapa do tratamento e para o corpo receptor. 4

5 2 DESCRIÇÃO GERAL DA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO 2.1 Localização A área de atendimento da ETE de Itabira abrange as duas grandes sub-bacias de esgotamento da malha urbana que são a sub-bacia do córrego Água Santa (Penha) e sub-bacia do ribeirão do Peixe, estando inserido nesta última o DI Distrito Industrial de Itabira. As duas sub-bacias conjuntas, consideradas as áreas de provável expansão, perfazem hectares (2,69 km 2 ). A estação de tratamento localiza-se logo após a confluência dos corpos d água das duas bacias de contribuição córrego Água Santa e Rio de Peixe, em terreno localizado defronte o Laboratório Laboreaux da CVRD, sendo circundada pelo próprio rio de Peixe e pela rodovia que liga Itabira a Nova Era Preliminares A estação de tratamento de esgotos da cidade de Itabira foi dimensionada para atendimento de uma população de habitantes, a ser atingida em 2029, com uma primeira etapa de implantações dimensionada para a população de habitantes. Além da contribuição referente aos esgotos domésticos, foi considerada a contribuição industrial proveniente do Distrito Industrial de Itabira, cujo equivalente populacional foi estimado em habitantes no ano 2029 e em hab para o alcance de primeira etapa. O alcance da primeira etapa da ETE é previsto para o ano Populações e vazões contribuintes à ETE As populações e vazões contribuintes à ETE são apresentadas na Tabela

6 Tabela Vazões e Cargas orgânicas Ano ª Etapa 2029 Fim de plano Pop. Atendida (hab) Residente urbana Equiv. industrial Vazões médias (L/s) Vazão Industrial (L/s) Vazões totais (L/s) doméstica infiltração Mín. Méd. Máx. Cargas Orgânicas (kg DBO /d) ,56 42,96 20,00 115,74 168,52 252, ,70 67,12 30,00 204,97 312,82 485, Concepção e fluxograma da estação Preliminares O tratamento dos esgotos sanitários da cidade de Itabira deverá cumprir os objetivos principais de remoção dos sólidos em suspensão e estabilização da matéria orgânica (DBO5), através de um sistema de tratamento em nível secundário. A concepção da Estação de Tratamento de Esgotos - ETE previu a construção de unidades e instalação de equipamentos para tratamento e contenção das cargas poluentes presentes nas fases líquida, sólida e gasosa. A Figura 2.1 apresenta o fluxograma de processo da estação de tratamento. Figura Fluxograma do processo de tratamento 6

7 By-pass By-pass By-pass Retorno de escuma e lodo biológico Fluxograma geral A Figura 2.2 apresenta o fluxograma geral da estação, com indicação de possíveis flexibilidades operacionais para o efluente líquido. Sólidos grosseiros Gradeamento Desarenador Elevatória 01 Tratamento preliminar Areia Aterro controlado Medidor Parshall Reator UASB Elevatória 02 Tratamento biológico primário Lodo excedente e escuma Unidades de desidratação Filtros Biológicos Tratamento biológico secundário Decantadores secundários Corpo receptor Figura Fluxograma geral A implantação de um sistema de tratamento anaeróbio/aeróbio certamente possibilitará uma melhoria na qualidade das águas do rio de Peixe e, conseqüentemente, de todas as variáveis sócio-econômicas e ambientais associadas ao uso e aproveitamento de seus recursos hídricos. 7

8 Primeiramente, os esgotos sanitários afluentes à ETE-Itabira são submetidos ao tratamento em nível preliminar, o qual consiste na etapa de sedimentação discreta (desarenador) e medição de vazão (medidor Parshall). Após o tratamento preliminar, os esgotos são encaminhados para o sistema de tratamento biológico, constituído de reatores UASB seguido de filtros biológicos percoladores e decantadores secundários. Finalmente, no que diz respeito à disposição final dos resíduos sólidos produzidos na estação, foi previsto o encaminhamento para o aterro sanitário da ITAURB 8

9 3 DESCRIÇÃO DAS UNIDADES 3.1 Unidades componentes da ETE Descrição Geral Gradeamento e primeiro recalque: ao final do interceptor, já na área do tratamento, o esgoto bruto é lançado em um canal dotado de uma grade grossa, de limpeza manual, e, na seqüência, uma grade fina mecanizada tipo cremalheira. Já gradeado, o esgoto é lançado no poço de sucção da primeira elevatória (elevatória do baixo recalque) que promove o alteamento para cota acima da máxima enchente do corpo receptor; Desarenação e segunda elevatória: desarenação mecanizada através de duas caixas quadradas (tipo detritor), com campo de raspagem circular, onde a areia sedimentada é lançada num poço lateral. Deste poço um parafuso helicoidal eleva a areia até o seu lançamento num container ; medição de vazão através de calha Parshall dotada de medidor ultra-sônico. segunda elevatória (elevatória do alto recalque) que encaminha o esgoto gradeado e desarenado para a CDV1, junto aos reatores anaeróbios; Caixa divisora de vazão CDV1: a CDV1 recebe o esgoto recalcado pela segunda elevatória e promove a partição da vazão afluente para 8 (oito) reatores de manta de lodo, sendo 4 (quatro) em primeira etapa e outros 4 (quatro) em segunda etapa; Reatores anaeróbios de Manta de Lodo (UASB): para o primeiro estágio do tratamento dos esgotos foram previstos 8 (oito) reatores de manta de lodo, cada qual com duas câmaras contíguas. Dos 8 reatores, 4 serão implantados em primeira etapa e outros 4 em segunda etapa; Caixa divisora de vazão CDV2: a caixa divisora de vazão CDV2 recebe o efluente líquido de todos os reatores e promove a partição eqüitativa para 4 (quatro) filtros biológicos percoladores, 2 (dois) em primeira etapa e outros 2 (dois) em segunda etapa; 9

10 Filtros biológicos percoladores: o pós-tratamento do efluente dos reatores anaeróbios será feito através de quatro filtros biológicos, circulares, alimentados por distribuidores rotativos (torniquetes) acionados por carga hidrostática; Caixa divisora de vazão CDV3: esta caixa divisora de vazão recebe o efluente de todos os quatro filtros biológicos e promove a partição eqüitativa para 4 (quatro) decantadores finais (secundários), sendo duas unidades em primeira etapa e outras duas em segunda etapa; Decantadores finais: a separação fase líquida e fase sólida (gerada no filtro biológico) será feita através de 4 (quatro) decantadores finais (secundários), circulares, dotados de ponte raspadora mecanizada com removedor de escumas; Elevatória de retorno de lodo: o lodo sedimentado nos decantadores finais é encaminhado para uma única elevatória que promove o retorno para o início do processo do tratamento, reatores de manta de lodo, para adensamento e digestão anaeróbia e, Sistema de desidratação mecânica do lodo excedente através de prensa desaguadora (filtroprensa). Na seqüência é apresentado um layout do tratamento proposto. 10

11 LEGENDA: 1 - GRADEAMENTO E ELEVATÓRIA DO BAIXO RECALQUE 2 - DESARENADORES MECANIZADOS 3 - ELEVATÓRIA DO ALTO RECALQUE 4 REATORES ANAERÓBIOS DE MANTA DE LODO UASB 5 FILTROS BIOLÓGICOS PERCOLADORES 6 DECANTADORES SECUNDÁRIOS 7 CENTRO DE TREINAMENTO DE PESSOAL 8 LABORATÓRIO / ADMINISTRAÇÃO 9 GARAGEM / OFICINA 10 CENTRO DE DESIDRATAÇÃO MECÂNICA 1 2 SISTEMA DE ESGOTOS SANITÁRIOS ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTOS DE ITABIRA LAY-OUT GERAL 11

12 3.2 Descrição do processo de tratamento A descrição geral do processo de tratamento é baseada no fluxograma à página seguinte. O esgoto afluente à ETE, passará inicialmente por um canal dotado de uma grade grossa (A1) e na seqüência de uma grade fina mecanizada (A2). Em seguida é recalcado, pela primeira elevatória (A), para os desarenadores plano mecanizados, tipo quadrado (detritor) com campo de raspagem circular (B), onde a areia sedimentada é lançada num poço lateral. Deste poço um parafuso helicoidal eleva a areia até o seu lançamento num container (caçamba brooks). Do desarenador o afluente passa por uma calha Parshall (C), dotada de medidor ultra-sônico e é encaminhado para a segunda elevatória (D) para a caixa divisora de vazão CDV1 (E). Nesta caixa o esgoto é distribuído igualmente para 8 (oito) reatores de manta de lodo de fluxo ascendente (F). O efluente líquido dos reatores é reunido na caixa divisora de vazão CDV2 (G) que promove a divisão eqüitativa para 4 (quatro) filtros biológicos aeróbios percoladores com leito filtrante (H). O efluente dos filtros biológicos é encaminhado para uma caixa divisora de vazão CDV3 (I) que divide igualmente a vazão para 4 (quatro) decantadores finais (J), dotados de ponte raspadora mecanizada. A parte líquida é vertida e encaminhada para o corpo receptor, rio de Peixe (K). O lodo anaeróbio removido dos decantadores finais é encaminhado para uma elevatória (L) que promove o retorno do lodo para a segunda elevatória (D) e, portanto, para os reatores de manta de lodo onde sofre adensamento e estabilização anaeróbia. O lodo excedente gerado pelo processo anaeróbio, juntamente com o lodo aeróbio estabilizado no reator de manta de lodo, é encaminhado para a central de desidratação mecânica (M) onde terá seu volume reduzido pelo deságüe. Após a desidratação o lodo é transportado para o aterro sanitário da ITAURB (N). O by-pass (O) geral da ETE será situado junto à primeira elevatória que terá controle operacional e supervisório junto ao prédio da administração da ETE. A seguir apresenta-se uma descrição detalhada de cada unidade integrante da ETE - Itabira, abordando a sua finalidade e os princípios de funcionamento. 12

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14 3.3 Unidades de gradeamento O esgoto afluente à Estação de Tratamento será alteado através de dois recalques seqüenciais. Uma primeira unidade de recalque elevará os esgotos até a cota de segurança das máximas enchentes do rio do Peixe, outra completará o alteamento até cota compatível com a distribuição para os reatores anaeróbios, primeira unidade do tratamento. O sistema de gradeamento será composto por dois canais paralelos, um dotado de uma grade fina de limpeza manual e outro de uma grade grossa e outra fina mecanizada, na seqüência. O esgoto afluente, antes de adentrar o canal da grade, passa por uma câmara de recepção dotada de comporta e extravasor. As principais características do sistema de gradeamento são: Grade Grossa espaçamento livre entre barras... E = 5 cm barras chatas... 3/8 x 1 ½ inclinação com a horizontal º A grade grossa será rastelada manualmente e os detritos acondicionados em uma caçamba, sendo, daí, encaminhados para a disposição final Grade fina mecanizada espaçamento livre entre barras... E = 1,5 cm barras chatas... 3/8 x 1 ½ inclinação com a horizontal º A grade tipo Cremalheira tem sua limpeza mecanizada, lançando os resíduos em uma caçamba Grade fina de limpeza manual espaçamento livre entre barras... E = 1,5 cm barras chatas... 3/8 x 1 ½ 14

15 inclinação com a horizontal º A grade fina será rastelada manualmente e os detritos acondicionados em uma caçamba, sendo, daí, encaminhados para a disposição final Volume de material gradeado O volume diário de material a ser gradeado no sistema de grade grossa seguida de grade fina mecanizada foi avaliado em: V ano inicial = m 3 /d x 0,040 L/m 3 = 582 L/d V ano final = m 3 /d x 0,040 L/m 3 = L/d 3.4 Elevatória EE-01 Baixo Recalque A elevatória EE-01 recebe o esgoto afluente do final do emissário de esgoto bruto, após passar pelo sistema de gradeamento, e eleva para a plataforma de assentamento dos desarenadores mecanizados, acima da cota de máxima enchente. Suas características são: Poço de sucção cota do fundo ,00 m cota da laje superior m altura total m altura útil... 1,25 m volume útil... 23,00 m 3 volume efetivo... 24,00 m 3 forma - retangular largura... 8,00 m comprimento... 2,70 m Conjuntos elevatórios 15

16 nº de conjuntos (inclusive reserva/rodízio) tipo... re-autoescorvante modelo... GRESCO X-T 10 rotação de trabalho... variável 950 rpm a 1000 rpm potência instalada... (3 x 50) = 120 HP Os conjuntos serão dotados de variador de velocidade por inversor de freqüência e, a priorí, operarão entre 950 e rotações por minuto (eixo da bomba). O esquema de automatização da unidade é apresentado no sub-item Linha de recalque diâmetro... DN = 500 extensão m material... PRFV 3.5 Desarenador O sistema desarenador tem a função de remover partículas de areia, uma vez que tais partículas podem ocasionar abrasão e obstrução nas tubulações. Além disso, esses materiais não são passíveis de tratamento biológico devido à sua natureza inerte ou pouco biodegradável. O desarenador da ETE de Itabira será do tipo detritor (seção quadrada). Neste tipo de desarenador a areia é separada por gravidade. O tanque possui seção quadrada, dotado de mecanismo de raspagem da areia com acionamento central através de motor redutor e campo de ação circular. A areia sedimentada é raspada e lançada num poço lateral onde um parafuso fará o transporte ascendente da areia até seu lançamento em container caçamba brooks. Serão implantados dois desarenadores, sendo um para reserva/ rodízio. As principais características do desarenador são: número de unidades tipo... detritor seção... quadrada campo de ação... circular acionamento... central 16

17 remoção de areia... parafuso helicoidal A Figura 3.1 apresenta desenho esquemático do desarenador, identificando o funcionamento de equipamentos de remoção de sólidos. moto redutor bomba parafuso raspador mecânico caçamba defletores (entrada do afluente) Figura 3.1 desenho esquemático do desarenador mecânico Os esgotos domésticos, já livres de uma fração significativa dos sólidos mais grosseiros, vertem sobre os canais a jusante, seguindo para o medidor Parshall. Quantidade de areia removida Estimando-se em 30 litros de areia para cada m 3 de esgoto afluente, os volumes diários de areia a serem removidos serão: para a primeira etapa, vazão média de m 3 /d L/d para o ano inicial da 2ª etapa, vazão media de m 3 /d L/d para o ano final da 2ª etapa, vazão média de m 3 /d L/d Para os dez primeiros anos de operação da 1ª etapa, prevalecendo o início operacional da 2ª etapa no ano 11, é esperado um volume total de areia removida de m Medidor Parshall 17

18 Logo após o desarenador, foi previsto um medidor de vazão tipo calha Parshall de 2 (61cm). A medição da vazão afluente será feita através da leitura da lâmina, na seção convergente, através de medidor ultra-sônico. 3.7 Canal de ligação Desarenador Parshall Poço Sucção da EE-02 A ligação dos vertedores das caixas desarenadoras mecanizadas ao medidor Parshall será feita por um canal retangular com as seguintes características: largura do canal... 1,20 m extensão até a calha Parshall... 34,00 m declividade do fundo... 0,0050 m/m cota do início do canal ,41 m cota do final (início do medidor Parshall) ,24 m cota da seção convergente do medidor Parshall ,18 m A ligação entre a saída do medidor Parshall e o poço de sucção da elevatória apresenta as seguintes características: diâmetro da canalização mm extensão... 12,40 m cota do início ,60 m cota do final ,40 m declividade de fundo... 0,0161 m/m 3.8 Elevatória EE-02 Alto Recalque A estação elevatória EE-02 recebe o efluente dos desarenadores mecanizados e promove o alteamento dos esgotos para a Caixa Divisora de Vazão CDV1. Na busca de um funcionamento equilibrado com a elevatória EE-01, buscou-se equipar a EE-02 com o mesmo número de conjuntos de recalque e adotados os mesmos volumes úteis da EE-01, por faixas operacionais Poço de sucção 18

19 cota do fundo ,70 m cota da laje superior ,80 m altura total... 4,10 m altura útil... 1,25 m volume útil... 23,00 m 3 volume efetivo... 24,00 m 3 forma - retangular largura... 8,00 m comprimento... 2,70 m Conjuntos elevatórios nº de conjuntos (inclusive reserva/rodízio) tipo... re-autoescorvante modelo... GRESCO X-T 10 rotação de trabalho... variável rpm a rpm potência instalada... (3 x 50) = 150 HP Os conjuntos de recalque da elevatória do Alto Recalque também serão equipados com variador de velocidade por inversor de freqüência. O ajuste da rotação permitirá o equilíbrio da vazão de recalque em conformidade com a performance da elevatória do Baixo Recalque. O esquema de automatização da unidade é apresentado no sub-item Linha de recalque diâmetro... DN = 500 extensão m material... PRFV 19

20 3.9 Tratamento biológico: Reator UASB + Filtro Biológico Percolador Após o tratamento preliminar os esgotos afluentes à ETE - Itabira seguem para a etapa de tratamento biológico composto por reatores UASB - Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors seguidos de três filtros biológicos percoladores Reatores UASB Para atendimento da vazão afluente de final de plano foram previstas 8 unidades de reatores, cada qual com duas câmaras conjugadas. Em primeira etapa funcionarão apenas 4 unidades, que operarão em paralelo, dispondo das principais características geométricas em cada câmara de reator: forma... retangular comprimento de cada câmara... 21,70 m largura de cada câmara... 6,20 m altura útil... 4,50 m altura total... 5,00 m volume útil ,43 m 3 volume total final de plano(8 reatores 16 câmaras) ,9 m 3 volume total 1ª etapa (4 reatores 8 câmaras) ,4 m 3 A representação esquemática da dinâmica de tratamento dos esgotos no interior de um reator UASB é mostrada na Figura 3.2. Ao ingressarem no reator UASB, os sólidos biodegradáveis em suspensão ou dissolvidos na massa líquida passam a servir de substrato orgânico para a comunidade de microrganismos anaeróbios e/ou facultativos presentes. Os processos de bioestabilização da matéria orgânica passível de decomposição ocorrem majoritariamente nas zonas mais profundas dos reatores correspondentes às câmaras de digestão. 20

21 As câmaras de digestão são delimitadas superiormente por dispositivos de retenção de biomassa (manta de lodo em suspensão) e recolhimento do biogás produzido, denominados separadores trifásicos ou coifas. Os sólidos eventualmente arrastados por correntes de fluxo ascendente de maior intensidade, desprendendo-se da manta de lodo em suspensão, poderão atingir as partes superiores do reator situadas entre as coifas, correspondentes aos compartimentos de decantação. Nestas regiões, devido à maior área superficial disponível para o escoamento do fluido, desenvolve-se baixa taxa de aplicação superficial, o que propicia a sedimentação e retorno dos sólidos suspensos para a zona de reação. Calha do efluente final Separador trifásico efluente Decantadores sólidos biogás Manta de lodo afluente Figura Representação esquemática da dinâmica de tratamento dos esgotos no interior de um reator UASB Por sua vez, as bolhas de gases produzidos durante o processo bioquímico de digestão anaeróbia da matéria orgânica, notadamente metano e dióxido de carbono, em sua trajetória ascendente e retilínea, são recolhidas diretamente nas aberturas inferiores das coifas ou desviadas para estas por meio de vigas-anteparo. Os esgotos tratados no reator UASB são recolhidos na superfície livre da massa líquida, vertendo em calhas dispostas longitudinalmente às coifas (separadores trifásicos). As calhas de coleta conduzem o efluente tratado até canais de concreto, situados na face externa das paredes do reator, de onde seguem para o canal do efluente. 21

22 Os sistemas anaeróbios têm dificuldades em produzir um efluente que atenda aos padrões estabelecidos pela legislação ambiental. Tal aspecto ganha relevância na medida em que os órgãos ambientais estaduais têm intensificado a sua fiscalização e atuado efetivamente no licenciamento ambiental de novos empreendimentos no setor de saneamento. A Tabela 3.1 apresenta faixas de eficiências usualmente esperadas para a remoção de alguns poluentes no tratamento em reatores UASB e a Tabela 3.2 apresenta um resumo das principais características e dimensões resultantes do dimensionamento do reator UASB. Tabela Eficiências esperadas de remoção dos principais parâmetros de monitoramento em reatores UASB Parâmetro DBO DQO SST N P Coliformes Eficiência esperada (%) 60 a a a a 90 Fonte: Adaptado de von Sperling (1996) Tabela Resumo das principais características e dimensões resultantes do dimensionamento do reator UASB Dimensões / Características Valor Número reatores 8 Número de câmaras 16 Largura de cada câmara 6,20 m Comprimento de cada câmara 21,70 m Área de cada câmara 134,54 m 2 Altura total do reator 5,00 m Altura útil do reator 4,50 m Volume útil de cada câmara do reator 605,43 m 3 Cada reator UASB projetado apresenta 7 compartimentos de decantação, sendo 6 inteiros e 2 metades. Distribuição da vazão afluente 22

23 O esgoto afluente a cada reator UASB chega no distribuidor DST-1. Daí é repartido para distribuidores DST-2 e DST-3 que promovem a partição eqüitativa para a zona profunda de digestão, sendo todo o fluxo por gravidade. A distribuição adequada e eqüitativa do afluente é aspecto relevante na operação de reatores UASB, sendo essencial para garantir um melhor regime de mistura e a diminuição da ocorrência de zonas mortas no leito de lodo. Separadores trifásicos A Tabela 3.3 apresenta as principais características e dimensões dos separadores trifásicos (coifas) do reator UASB. Tabela Resumo das principais características e dimensões dos separadores trifásicos (coifas) do reator UASB. Dimensões / Características Valor Número de separadores trifásicos por célula 7 Inclinação das paredes das coifas 54 o Largura na parte superior das coifas 0,50 m Largura na parte inferior das coifas 2,40 m Largura das aberturas simples (junto às paredes do reator) 0,35 m Largura das aberturas duplas (entre coifas) 0,70 m Compartimentos de decantação Os compartimentos de decantação constituem a última etapa do tratamento em reatores UASB (ver Figura 3.2). São dispositivos essenciais ao bom funcionamento do reator, uma vez que devem propiciar o retorno do lodo ao compartimento de digestão, de forma a garantir uma elevada idade do lodo no sistema e o baixo teor de sólidos no efluente final. A Tabela 3.4 mostra as principais características e dimensões dos compartimentos de decantação. Tabela Resumo das principais características e dimensões dos compartimentos de decantação do reator UASB 23

24 Dimensões / Características Valor Largura útil de cada decantador (entre coifas) 2,60 m Profundidades da seção retangular do decantador (parede reta) 0,50 m Profundidade da seção triangular do decantador (parede inclinada) 1,30 m Profundidade total do decantador 1,80 m Inclinação das paredes dos decantadores 54 o Volume total de decantação, por câmara 149,73 m 3 Sistema de biogás Até recentemente, os processos anaeróbios eram associados a gases mal cheirosos, sendo que isso se tornou o principal impeditivo para uma maior utilização desses processos para o tratamento de efluentes líquidos. Com o maior número de estudos e pesquisas desenvolvidos na área, notadamente a partir da década de setenta, adveio um maior conhecimento da microbiologia e bioquímica do processo anaeróbio e conseqüentemente das medidas a serem adotadas para o controle destes gases. No que diz respeito à formação de gases mal cheirosos, geralmente associados à redução de compostos de enxofre a sulfeto de hidrogênio (H 2 S), devem ser tomadas medidas para se evitar que estes gases escapem para a atmosfera, notadamente quando da existência de habitações próximas à área de tratamento. Como o gás sulfídrico pode escapar do reator tanto por via líquida (dissolvido no efluente) como por via gasosa (coletor de gases), diferentes medidas devem ser tomadas. A liberação do biogás de forma descontrolada na atmosfera é ruim, não apenas pela possibilidade de ocorrência de maus odores junto à vizinhança, mas principalmente pelos riscos inerentes ao gás metano, que é combustível. Dessa forma, o biogás produzido no reator deve ser coletado, medido e posteriormente utilizado ou queimado. O sistema de retirada do biogás, a partir da interface líquido-gás no interior do reator, é composto de: tubulação de coleta; manômetro; válvula corta chama e alivio de vácuo; 24

25 tanque de pressão e sedimentação; condensador e purga; medidor de vazão; queimador. No interior do reator UASB, os gases são encaminhados para zona de acúmulo e coleta do separador trifásico (zona de acumulação de gases). Recolhimento e transporte dos efluentes dos reatores anaeróbios Na ETE-Itabira, o efluente final do reator anaeróbio seguirá para o pós-tratamento aeróbio, através de filtros biológicos percoladores Filtros Biológicos Percoladores Decantadores Secundários Após os reatores UASB os esgotos efluentes seguem para a etapa do tratamento secundário composto por filtros biológicos percoladores seguidos de decantadores secundários. Foram previstos 4 (quatro) filtros biológicos aeróbios percoladores (arejamento natural), com as seguintes características: número de unidades de 1ª etapa un número de unidades em 2ª etapa un formato... circular diâmetro de cada unidade... 22,50 m altura do meio suporte... 2,50 m área superficial de cada filtro ,61 m 2 volume de cada filtro ,03 m 3 Para a remoção do lodo gerado nos filtros biológicos foram previstos 4 (quatro) decantadores secundários, com as seguintes características: número de unidades em 1ª etapa número de unidades em 2ª etapa

26 formato... circular diâmetro m profundidade útil junto à parede lateral... 3,00 m inclinação do fundo... 1:10 (V/H) Um filtro biológico percolador consiste, basicamente, de um tanque preenchido com material de alta permeabilidade. Nesta estação foi utilizada brita não calcária nº4, sobre a qual os esgotos são aplicados sob forma de gotas ou jatos. Após a aplicação, os esgotos percolam em direção aos drenos de fundo. Esta percolação permite o crescimento bacteriano na superfície da pedra, na forma de uma película fixa denominada biofilme. O esgoto passa sobre o biofilme, promovendo o contato entre os microrganismos e o material orgânico. A Figura 3.3 apresenta um desenho esquemático do funcionamento do filtro biológico percolador. Os filtros biológicos são sistemas aeróbios, pois o ar circula nos espaços vazios entre as pedras, fornecendo o oxigênio para a respiração dos microrganismos. A ventilação é natural. A distribuição é feita através de distribuidores rotativos, movidos pela própria carga hidrostática dos esgotos, ou motorizados. O líquido escoa rapidamente pelo meio suporte, No entanto, a matéria orgânica é absorvida pelo biofilme, ficando retida um tempo suficiente para a sua estabilização. Á medida que a biomassa cresce na superfície das pedras, o espaço vazio tende a diminuir, fazendo com que a velocidade de escoamento nos poros aumente. Ao atingir um determinado valor, esta velocidade causa uma tensão de cisalhamento, que desaloja parte do material aderido. Esta é uma forma natural de controle da população microbiana no meio. O lodo desalojado deve ser removido nos decantadores secundários, de forma a diminuir o nível de sólidos em suspensão no efluente final. A Tabela 3.5 apresenta a composição de esgotos brutos, de efluentes de reatores UASB e de efluentes de filtros biológicos percoladores em comparação com a qualidade exigida para o efluente. A Tabela 3.6 apresenta o resumo das principais características e dimensões dos filtros biológicos percoladores e a Tabela 3.7 apresenta o resumo das principais características e dimensões dos decantadores secundários. Tabela 3.5 -Composição típica de esgotos brutos, efluentes de reatores UASB e efluentes de filtros biológicos percoladores e qualidade exigida para o efluente final 26

27 Parâmetro Esgoto bruto Efluente do reator UASB Efluente do filtro biológico percolador Qualidade exigida DQO (mg/l) 500 a a < 90 DBO 5 (mg/l) 200 a a < 60 SST (mg/l) 300 a a < 60 Fonte: Adaptado de Cavalcanti et al. (2001); Alem Sobrinho & Jordão (2001); DN 10 COPAM (1986) e CONAMA (1986). afluente Distribuidor rotativo Meio suporte Figura Representação esquemática de um filtro biológico percolador Tabela Resumo das principais características e dimensões dos filtros biológicos percoladores Dimensões / Características Valor Número de unidades 04 Formato circular Diâmetro de cada unidade 22,50 m Altura do meio filtrante 2,50 m Área superficial de cada filtro 397,61 m² Volume de cada filtro 994,02 m³ TAS 18 m³/m²xdia COV 0,73 KgDBO/m³ Tabela Resumo das principais características dos decantadores secundários Dimensões / Características Valor Número de unidades em final de plano 04 Formato Circular Diâmetro de cada unidade 20,0 m 27

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