Prof. Benito Piropo Da-Rin

Transcrição

1 Prof. Benito Piropo Da-Rin

2 Histórico: Início em 1914 (Ardern & Lockett): tentativa de oxidar esgotos para redução de odores; Nome: deriva da noção de que o oxigênio fazia com que o lodo adquirisse uma certa atividade, cuja natureza se desconhecia, mas que era eficaz para depurar esgotos.

3 Diagrama esquemático:

4 Dimensionamento (histórico): Tempo de detenção hidráulica (R) V = Q. t Taxa de aplicação volumétrica (considera MSi): MSi t W = V MSi t V = W V = Q. S W i Fator de carga (Considera MX) MSi t F = MX F = MSi t V. X V = MSi t F. X V = Q. Si F. X

5 Relação A/M (ou F/M, ou U): Avalia melhor massas de substrato e organismos: substrato = alimento consumido organismos =organismos ativos Alimento consumido: MS/ t = Q (Si S) Organismos ativos: representados pelos SSV (90% do material celular é volátil) MXv = Xv. V A M = U = MS t MX v

6 Relação A/M (ou F/M, ou U) - Dimensionamento: Parâmetros e constantes do processo (A/M) Dados do projeto: Q: vazão média afluente (m 3 /d) Si: Concentração de substrato no afluente (kg/m 3 ) Parâmetros arbitrados pelo projetista U: Relação Alimento/Microrganismos Xv: Concentração de SSV no reator biológico Constantes do processo K: Taxa específica de remoção de substrato (L/mg.d)

7 Relação A/M (ou F/M, ou U) - Dimensionamento: S: obtido através de balanço de massa (substrato) em torno do reator biológico v i v i X U S S Q V K U S V X S S Q MXv t MS U. ).(. ).( = = = =

8 Relação A/M (ou F/M, ou U) - Dimensionamento: Produção de excesso de lodo Massa de lodo produzida devida à síntese: ( MX t) = Y.( MS t) v s (Y = fração da massa do substrato convertida em material celular) Massa de lodo consumida por respiração endógena: ( MX t) = b. MX v e v (b = fração da biomassa que morre na unidade de tempo) Produção líquida: MX v ( MX v t t) = Y.( MS = Y. Q.( S i t) S) b. MX b. X v v. V

9 Idade do lodo (considera transformação de substrato em biomassa) Produção de excesso de lodo: ( MX t) = X. V t v v Idade do lodo ou tempo médio de residência celular: tempo médio de permanência de uma partícula no sistema; Avaliação: relação entre massa contida no reator e excesso produzido na unidade de tempo: θ c = MX MX v v t V. X θ = q. X v c = v V q

10 Idade do lodo - Dimensionamento Parâmetros e constantes do processo (θ c ) Dados do projeto: Q: vazão média afluente (m 3 /d) S i : Concentração de substrato no afluente (kg/m 3 ) X ii : Conc. de Sólidos em Suspensão Fixos no afluente (kg/m 3 ) Parâmetros arbitrados pelo projetista θ c : Idade do lodo X: Concentração de SST no reator biológico Constantes do processo K: Taxa específica de remoção de substrato (l/mg.d) Y: Coeficiente de produção (adimensional) b: Taxa específica de respiração endógena (d -1 ) f: Fração dificilmente biodegradável do mat. celular (adimensional)

11 Idade do lodo - Dimensionamento t MS b Y MX S S Q t MS K Y b S c c a i c c + = = + =.. 1. ).(... 1 θ θ θ θ X MX V MX MX MX Q X MX MX MX MX MX b f MX i v c ii i e a v a c e = + = = + = = θ θ.....

12 Correlação entre idade do lodo e relação A/M 1 θ c = Y. U b

13 Suprimento de Oxigênio Concentração de O 2 no TA: de 1 a 2 mg/l Consumo de O 2 : Para produção de energia: a.q.(si-s) Para respiração endógena: b.xv.v Total: MO 2 / t = a.q.(si-s) + b.xv.v Valores práticos: Variantes convencionais: MO 2 / t =1,5 Q(Si-S) Aeração prolongada: MO 2 / t =2,5 Q(Si-S)

14 Retorno de lodo ativado (Recirculação): Toda a massa de sólidos que entra no DF com o afluente (Q+Qr) deve retornar ao TA com a vazão Qr Relação de recirculação r : ( Q r Qr r = Qr = r. Q Q = + r. Q) Xv = r. Q. Xvu Xvu Xv Xv

15 Elevatórias de recirculação

16 Elevatórias de recirculação

17 Tipos de fluxo no TA Pistão (Plug-flow): TA longo e estreito; Mistura completa: TA quadrado ou circular Fluxo arbitrário: Forma intermediária;

18 Dispositivos de aeração Ar difuso Mecânicos Mistos

19 Aeração por ar difuso Usam compressores ou sopradores ( blowers ) Tipos de difusores Bocais ou orifícios (bolhas grosseiras) Placas porosas ou tecidos (bolhas finas) Tubos perfurados Membranas perfuradas Localização dos difusores: Centrais ou laterais Fixos (fundo ou estruturas), braços articulados

20 Ar difuso: sopradores e compressores

21 Ar difuso: difusores tipo bocais, tubos perfurados e orifícios (bolhas grosseiras)

22 Ar difuso: difusores tipo bocais, tubos perfurados e orifícios (bolhas grosseiras)

23 Ar difuso: difusores tipo tubos e tecidos (bolhas médias)

24 Ar difuso: difusores laterais, braços articulados (bolhas médias)

25 Ar difuso: difusores tipo placas porosas (bolhas finas)

26 Ar difuso: difusores placas porosas fixas no fundo (bolhas finas)

27 Ar difuso: difusores tipo Membrana

28 Aeração mecânica Posição do eixo: Horizontal: 70 a 110 RPM φ = 0,7 a 1,0 m Vertical Baixa rotação: 40 a 60 RPM φ até ca. 3m Alta rotação: 500 a 800 RPM (sem redutor) Situação no TA: Em plataforma fixa Flutuante

29 Aerador mecânico de eixo horizontal

30 Aerador mecânico de eixo vertical

31 Aerador mecânico de eixo vertical

32 Aerador de eixo vertical, baixa rotação, plataforma fixa

33 Aerador de eixo vertical, alta rotação, flutuante

34 Aerador tipo turbina

35 Aerador misto (difusor e misturador)

36 Aeradores tipo jet

37 Variantes do processo O que varia? Valores dos parâmetros de dimensionamento Tipo de fluxo no TA Formas de introdução de Oxigênio

38 Variante convencional

39 Variante convencional

40 Variante convencional

41 Aeração Proporcional

42 Aeração Proporcional

43 Aeração Escalonada

44 Aeração Escalonada

45 Aeração Escalonada

46 Aeração Escalonada

47 Aeração Escalonada

48 Aeração Escalonada

49 Aeração Escalonada

50 Aeração Escalonada

51 Aeração Escalonada

52 Variante em mistura completa

53 Variante em mistura completa

54 Variante em mistura completa

55 Variante em mistura completa

56 Variante em mistura completa

57 Variante em mistura completa

58 Alta capacidade (ou Alta taxa)

59 Alta capacidade (ou Alta taxa)

60 Aeração prolongada

61 Aeração prolongada

62 Aeração prolongada

63 Aeração prolongada

64 Aeração prolongada

65 Aeração prolongada

66 Reatores Sequenciais em Batelada - SBR

67 Reatores Sequenciais em Batelada - SBR

68 Reatores Sequenciais em Batelada - SBR

69 Reatores Sequenciais em Batelada - SBR

70 Reatores Sequenciais em Batelada - SBR

71 Estabilização por contato

72 Estabilização por contato

73 Estabilização por contato

74 Poço profundo

75 Poço profundo

76 Oxigênio puro

77 Oxigênio puro

78 Oxigênio puro

79 Oxigênio puro

80 Oxigênio puro

81 Prof. Benito Piropo Da-Rin