Prof. Benito Piropo Da-Rin

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.

Diagrama esquemático:

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

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

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)

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. ).(. ).( = = = =

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

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

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)

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.....

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

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)

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

Elevatórias de recirculação

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

Dispositivos de aeração Ar difuso Mecânicos Mistos

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

Ar difuso: sopradores e compressores

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

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

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

Ar difuso: difusores tipo placas porosas (bolhas finas)

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

Ar difuso: difusores tipo Membrana

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

Aerador mecânico de eixo horizontal

Aerador mecânico de eixo vertical

Aerador de eixo vertical, baixa rotação, plataforma fixa

Aerador de eixo vertical, alta rotação, flutuante

Aerador tipo turbina

Aerador misto (difusor e misturador)

Aeradores tipo jet

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

Variante convencional

Aeração Proporcional

Aeração Escalonada

Variante em mistura completa

Alta capacidade (ou Alta taxa)

Aeração prolongada

Reatores Sequenciais em Batelada - SBR

Estabilização por contato

Poço profundo

Oxigênio puro

Prof. Benito Piropo Da-Rin