Acadcorp
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Sistema de tratamento anaeróbio Professora: Evelin M. Viana Sistemas de Tratamento Anaeróbio • Classificação dos principais sistemas anaeróbios tanques sépticos 1.Sistemas convencionais lagoas anaeróbias? filtros anaeróbios Biodisco com crescimento aderido Reatores de leito expandido/fluidificado 2.Sistemas de alta taxa Reatores de manto de lodo com crescimento disperso Reatores de chicanas Reatores leito granular expandido Acadcorp Reatores com recirculação interna Reatores de 2 estágios Sistemas de Tratamento Anaeróbio • Sistemas anaeróbios convencionais • Não dispõem de mecanismos de retenção de sólidos no sistema • Apresentam elevados tempos de detenção hidráulica e baixas cargas volumétricas • Não possibilitam a retenção de uma elevada biomassa ativa Acadcorp Sistemas de Tratamento Anaeróbio • Tanques Sépticos • São amplamente utilizados em áreas desprovidas de rede pública coletora de esgotos . • Destina-se essencialmente à remoção de sólidos suspensos sedimentáveis e à retenção de óleos e graxas. • • Possibilita a remoção de 30 a 50% da DBO afluente. • Embora sejam mais usados os tanques de câmara única, compartimentos múltiplos também são utilizados Acadcorp Sistemas de Tratamento Anaeróbio • Tanques Sépticos • A conversão de matéria orgânica complexa em CO2, CH4 e H2S é realizada por bactérias facultativas e anaeróbias estritas • Não são observados problemas de odor devido à formação de sulfetos metálicos insolúveis. • O lodo proveniente do tanque séptico pode ser encaminhado à uma unidade de pós-tratamento ou de disposição final. Acadcorp Sistemas de Tratamento Anaeróbio • Tanques Sépticos Escuma Esgoto Afluente Efluente Sólidos Sedimentados Acadcorp Sistemas de Tratamento Anaeróbio •Tanques Sépticos Acadcorp Sistemas de Tratamento Anaeróbio • Filtros Anaeróbios de Fluxo Ascendente • Apresentam elevado tempo de residência celular, usualmente superior a 20 dias • Apresenta retenção de biomassa por adesão, floculação e retenção intersticial. • É considerado um reator híbrido, pois o tratamento é devido a ação da biomassa aderida ao meio suporte e da biomassa presente no fundo falso, a qual apresenta-se normalmente na forma floculenta. Acadcorp Sistemas de Tratamento Anaeróbio • Lagoas de Estabilização Anaeróbia • Devido às grandes dimensões e aos elevados tempos de detenção hidráulica, as lagoas anaeróbicas podem ser classificadas como reatores de baixa carga orgânica volumétrica; • Representam uma excelente alternativa de tratamento quando em combinação com lagoas facultativas; Acadcorp Sistemas de Tratamento Anaeróbio • Lagoas de Estabilização Anaeróbia • Apresentam eficiência de 50% a 70% na remoção da matéria orgânica. • São usualmente profundas (3m a 5m) • Podem gerar maus odores Acadcorp Sistemas de Tratamento Anaeróbio • Lagoas de Estabilização Anaeróbia • Uma melhor distribuição do afluente pelo fundo da lagoa, busca garantir uma população bacteriana estável, com melhor sedimentabilidade, favorecendo a sua retenção no sistema, próximo ao que ocorre em um reator anaeróbio de manta de lodo • As lagoas anaeróbias possuem um sistema de coleta do efluente que reduz significativamente a perda de sólidos e de biomassa. Acadcorp Sistemas de Tratamento Anaeróbio • Lagoas de Estabilização Anaeróbias • Devem ser limpas quando a camada do lodo atingir aproximadamente 1/3 da altura útil • Caso a remoção do lodo seja por esvaziamento e secagem na lagoa deve-se preservar parte da biomassa • As lagoas anaeróbias devem funcionar como lagoas anaeróbias estritas, não podendo oscilar entre condições aneróbias, facultativas e aeróbias Acadcorp Sistemas de Tratamento Anaeróbio • Lagoa de Estabilização Anaeróbia A conversão anaeróbia se desenvolve em duas etapas: - Liquefação e formação de ácidos (através das bactérias acidogênicas) - Formação de metano (através das bactérias metanogênicas). Acadcorp Sistemas de Tratamento Anaeróbio Lagoas de estabilização Anaeróbia Bactérias metanogênicas Uma diminuição na taxa de reprodução dessas bactérias tem como consequências: -acúmulo de ácidos formados na primeira etapa - Interrupção da remoção da DBO - Geração de maus odores Acadcorp Sistemas de Tratamento Anaeróbio Acadcorp Sistemas de Tratamento Anaeróbio • Sistemas anaeróbios de alta taxa • Apresentam baixo tempo de detenção hidráulica e elevado tempo de retenção celular. • Permitem a aplicação de cargas hidráulicas e/ou orgânicas elevadas. • Possuem mecanismos de retenção da biomassa. • Possibilitam o desenvolvimento de uma biomassa ativa com excepcionais características qualitativas. Acadcorp Sistemas de Tratamento Anaeróbio • Filtros Anaeróbios de Fluxo Ascendente • Apresenta-se como sendo um solução bastante adequada para o condicionamento de efluentes de tanques sépticos e reatores UASB. • Não deve ser destinado ao tratamento primário dos efluentes domésticos. • Pode ser recheado com diferentes tipos de meio suporte (ex.: pedra britada, bambu, escória de alto forno, mariscos, peças em material plástico,etc). Acadcorp Sistemas de Tratamento Anaeróbio Acadcorp Sistemas de Tratamento Anaeróbio •Filtros Anaeróbios de Fluxo Ascendente Efluente Biomassa aderida Esgoto Afluente Acadcorp Meio Suporte Biomassa Floculenta Sistemas de Tratamento Anaeróbio • Detalhe do Fundo Falso de um Filtro Anaeróbio Acadcorp Sistemas de Tratamento Anaeróbio • Esquema do fluxo de um Filtro Anaeróbio Acadcorp Sistemas de tratamento anaeróbico • Reatores UASB • Um dos princípios fundamentais do processo é a sua habilidade em desenvolver uma biomassa de elevada atividade • Apresentam capacidade para a assimilação de elevadas cargas. Acadcorp Sistemas de Tratamento Anaeróbio Acadcorp Sistemas de Tratamento Anaeróbio Acadcorp Reator UASB ETE- ONÇA Processos Biológicos Sistemas de Tratamento Aeróbio Lagoas de Estabilização Evelin Márcia Viana Sistemas de Tratamento Aeróbio • Lagoas facultativas Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio • • • • Lagoas facultativas Descrição do processo: Observam-se 3 zonas na lagoa: Zona anaeróbia: -DBO particulada constitui o lodo do fundo -Produção de CO2, CH4, H2O – bactérias anaeróbias Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio • Lagoa facultativa • Zona aeróbia: • Bactérias respiração Consumo de oxigênio Produção de gás carbônico • Algas fotossíntese • Produção de oxigênio • Consumo de gás carbônico Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio • Zona facultativa: • Na ausência de oxigênio bactérias utilizam nitratatos, sulfatos e CO2 como receptores de elétrons Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio • Características do efluente da lagoa facultativa: • Cor verde devido às algas • Elevado teor de oxigênio dissolvido • Sólidos em suspensão (algas) Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio • Grupos de algas importantes encontrados na lagoa facultativa: • Algas verdes Clorofíceas (Chlamydomonas, Euglenas e Chlorellas) • Cianobactérias (Oscillatoria, Phormidium, Anacystis e Anabaena) • Algas pertencentes aos filos Euglenophyta, Bacyllariophyta e Chrysophyta Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio • Floração de algas Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio • Profundidade da zona aeróbia em função da carga de DBO Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio • Influência do pH na lagoa facultativa • Fotossíntese: • Consumo de CO2 • O íon bicarbonato (HCO3-) do esgoto tende a se converter a OH• O pH se eleva Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio • Influência do pH na lagoa facultativa • Respiração: • Produção de CO2 • O íon bicarbonato do esgoto tende a se converter a H+ • O pH se reduz Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio • Influência das condições de pH elevado • Conversão da amônia ionizada (NH4+) a amônia livre (NH3) • Precipitação dos fosfatos (remoção de nutrientes) • Conversão do sulfeto (H2S) a bissulfeto (HS-) Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio • Influência dos principais fatores ambientais externos FATOR Radiação solar Temperatura Vento Acadcorp INFLUÊNCIA -Velocidade de fotossíntese -Velocidade de fotossíntese -Taxa de decomposição bacteriana -Solubilidade e transferência de gases -Condições de mistura -Condições de mistura - Reaeração atmosférica Sistemas de Tratamento Aeróbio • Influência da estratificação térmica sobre as algas: • Algas não motoras: sedimentam • Algas motoras: • Tendem a fugir da camada mais superficial (30 a 50 cm) de elevada temperatura • Impedem a penetração de luz Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio • Aspectos relacionados á profundidade da lagoa • Rasa: • • • • • • profundidade inferior 1m - totalmente aeróbia Área requerida elevada Penetração de luz total Máxima produção de algaspH elevadoremoção de nutrientes Desenvolvimento de vegetação emergente (profundidade em torno de 60cm) Sofrem variações de temperatura ambiente ao longo do dia (condições anaeróbias em períodos quentes) Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio • Aspectos relacionados á profundidade da lagoa • Profunda: • • • • Maior tempo de detenção Mais estável e menos afetadas pelas condições ambientais Maior volume de armazenamento do lodo Camada inferior permanece em condições anaeróbias, nas quais as taxas de remoção de DBO e mortandade de patógenos é mais reduzido • Os subprodutos da decomposição anaeróbia são liberados para as camadas superiores • Os riscos de mal cheiro são reduzidos • Permitem a inclusão de aeradores Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio • Vinculação entre cor da lagoa e característica de funcionamento • Verde escuro e parcialmente transparente: - presença pouco importante de outros microorganismos no efluente; - altos valores de pH e OD; - lagoas em boas condições. Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio • Vinculação entre cor da lagoa e característica de funcionamento • Verde amarelada ou excessivamente clara: - crescimento de rotíferos, protozoários ou crustáceos que se alimentam de algas; - pode haver decréscimo de OD e eventual mau cheiro Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio • Vinculação entre cor da lagoa e característica de funcionamento • Acinzentada – Sobrecarga de matéria orgânica e/ou tempo de detenção curto – Fermentação na camada de lodo incompleta – A lagoa deve ser posta fora de operação Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio • Vinculação entre cor da lagoa e característica de funcionamento • Verde leitosa – A lagoa está em processo de autofloculação decorrente da elevação do pH e da temperatura – Precipitação de hidróxidos de magnésio e de cálcio arrastando consigo algas e outros microorganismos Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio • Vinculação entre cor da lagoa e característica de funcionamento • Azul esverdeada – Excessiva proliferação de cianobactérias – A floração de certas espécies forma natas que se decompõem facilmente, provocando maus odores, reduzindo a penetração de luz e diminuindo a produção de oxigênio Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio • Vinculação entre cor da lagoa e característica de funcionamento • Marrom avermelhada – Sobrecarga de matéria orgânica – Presença de bactérias fotossintéticas oxidantes de sulfeto que não produzem oxigênio e não contribuem para a redução de DBO Acadcorp Sistemas de Tratamento Anaeróbio • Principais mecanismos de remoção de fósforo em lagoas de estabilização • Retirada de fósforo orgânico contido nas algas nas algas e bactérias através de saída com o efluente final • Precipitação de fosfatos em condições de elevado pH Acadcorp Sistemas de Tratamento Anaeróbio • Remoção de fósforo • Lagoas rasas e com baixas taxas de aplicação hidráulica: 60% a 80% • Lagoas facultativas aeradas: inferior a 35% Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio • Principais mecanismos de remoção de nitrogênio em lagoas de estabilização • • • • • • Volatização da amônia Assimilação da amônia pelas algas Assimilação dos nitratos pelas algas Nitrificação-desnitrificação Sedimentação do nitrogênio orgânico particulado NH3 + H+ NH4+ Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio LAGOAS AERADAS FACULTATIVAS Utilizada quando se deseja ter um sistema predominantemente aeróbio, e de dimensões mais reduzidas • Lagoa facultativa convencional: oxigênio é advindo da fotossíntese • Lagoa aerada facultativa: obtido principalmente através de aeradores. Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio LAGOAS AERADAS FACULTATIVAS • • • • • • Desvantagens principais Menor simplicidade de manutenção e operação Consumo de energia elétrica Vantagens principais Menor área Possibilidade de conversão de lagoas facultativas convencionais aeradas através da inclusão de aeradores Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio LAGOAS AERADAS FACULTATIVAS Descrição do Processo • Lagoa facultativa: nível de energia suficiente apenas para a oxigenação, mas não para manter os sólidos dispersos na massa líquida • Fundo: Sólidos sedimentados constituindo a camada de lodo, decomposta anaerobiamente. • Massa líquida: DBO solúvel (e do sólidos de menores dimensões), com decomposição aeróbia Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio LAGOAS AERADAS FACULTATIVAS “ A lagoa se comporta, portanto, como uma lagoa facultativa convencional” Os aeradores mecânicos Turbilhamento na água Penetração do oxigênio atmosférico na massa líquida, onde ele se dissolve, permitindo a que decomposição de MO se dê mais rapidamente O tempo de detenção pode ser menor( da ordem de 5 a 10 dias) Menor área Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio LAGOAS AERADAS FACULTATIVAS Critérios de Projeto • Dimensionamento similar ao das lagoas facultativas convencionais. Não há requisitos de área, pois o processo independe da fotossíntese. • Os seguintes critérios devem ser levados em consideração: – – Tempo de detenção profundidade Acadcorp Sistemas de Tratamento Aeróbio Lagoas aeradas de mistura completa seguidas de lagoas de decantação • São essencialmente aeróbias • Os aeradores não só garantem a oxigenação do meio, mas também mantém os sólidos em suspensão (biomassa) dispersos no meio líquido • Tempo de detenção: 2 a 4 dias • Necessita de lagoas de decantação para maior sedimentação e estabilização dos sólidos • Tempo de detenção nas lagoas de decantação: 2 dias • A capacidade de acúmulo de lodo é relativamente reduzida (remoção de 1 a 5 anos) • Menor área requerida dentre os sistemas de lagoas Sistemas de Tratamento Aeróbio Item geral Item específico Eficiência Requisitos Custos Sistemas de lagoas Facultativas Anaerób.-facult. Aerada facult Aerada de mist completa-decantação DBO(%) 75-85 75-85 75-85 75-85 DQO(%) 65-80 65-80 65-80 65-80 SS(%) 70-80 70-80 70-80 80-87 Amônia(%) <50 <50 <30 <30 Nitrogênio(%) <60 <60 <30 <30 Fósforo(%) <35 <35 <35 <35 Coliformes 90-99 90-99 90-99 90-99 Área(m2/hab) 2,0-4,0 1,5-3,0 0,25-0,5 0,2-0,4 Potência(W/hab) 0 0 1,2-2,0 1,8-2,5 Implantação(r$/hab) 40-80 30-75 50-90 50-90 Operação(R$/hab.ano) 2,0-4,0 2,0-4,0 5,0-9,0 5,0-9,0 Acadcorp
