ft - Unicamp

UNICAMP – UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
FACULDADE DE TECNOLOGIA – FT
CURSO DE EXPECIALIZAÇÃO EM MEIO AMBIENTE E
DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL
CET0311-Fundamentos Teóricos e Práticos do Tratamento de Esgotos Sanitários
Profs. Renato Rocceto / Maria Aparecida Carvalho de Medeiros
Aluno: José Otávio Ribeiro
QUESTIONÁRIO
TRABALHO SOBRE ESGOTOS
1. Faça uma descrição sucinta de um RAFA – Reator anaeróbio de fluxo
ascendente.
Reator UASB – Reator anaeróbio de fluxo ascendente (RAFA).
Os reatores anaeróbios de manta de lodo são também frequentemente
denominados de
Reatores Anaeróbios de Fluxo Ascendente (RAFA ou UASB).
O custo de implantação varia entre US$ 20 a US$ 40 por habitante e gera uma
quantidade de lodo a ser tratado anualmente entre 0,07 a 0,1 m3/habitante,
segundo Von Sperling (1996).
Eles é um tanque de fibra com medidas e formato específico, totalmente
fechado, onde é lançado o esgoto doméstico. É um método econômico e
muito eficiente que trabalha com bactérias anaeróbias (que não precisam de
oxigênio para sobreviver), o que faz com que não seja necessário nenhum
sistema de ventilação. O fluxo hidráulico funciona por gravidade, sem uso de
bombas.
Como funciona o Reator UASB –
É um reator anaeróbico de fluxo ascendente. O fluxo entra no reator através
de tubo na parte superior e são direcionados para o fundo do tanque. No
perímetro do tanque existe uma calha coletora para coletar o efluente já
tratado com ondulações (onde é lançada a matéria orgânica com DBO
reduzido). Essa matéria ainda precisa de pós-tratamento. Existem bactérias
anaeróbicas que vivem nesse tanque e promovem as reações necessárias
para tratar o lodo orgânico. Para dar início ao tratamento é preciso colocar
uma quantidade inicial de bactérias (promover um START no sistema). Essa
quantidade inicial de matéria orgânica com as bactérias pode ser
proveniente de outra fossa já em funcionamento.
Em síntese, o reator UASB potencializa a degradação da matéria orgânica. O
tempo de retenção (período em que a matéria orgânica fica dentro do reator
para ser tratada) é de 4 a 8 horas, ou seja, são realizados 03 ciclos por dia, em
média.
2. Quais os valores usualmente adotado s para projetos de RAFA em termos
de detenção hidráulica e velocidade ascendente?
Resposta: Nos termos de detenção hidráulica tal parâmetro é definido em
função de temperatura ambiente, sendo quanto menor a temperatura, menor
o tempo de detenção hidráulica, sendo recomendado de 5 a 10 horas. Já no
que trata a Velocidade Ascensional é calculada a partir da relação entre a
vazão afluente e a seção transversal do reator, e sendo recomendam-se
velocidades de 0,5 a 0,7 m/h e profundidades de 3 a 6 metros.
3. Explique a diferença e as vantagens entre digestão aeróbia e anaeróbia?
A digestão anaerobia é um processo bioquimico complexo, onde diversos
grupos de organismos anaeróbios e facultativos assimilam e destroem a
matéria orgânica.
A evolução do processo necessita apenas de seu
confinamento em um espaço (volume útil) em condições favoráveis ás
reaçoes bioquimica inerentes a à fermentação natural. Normalmente os
sólidos em suspensão, fixo e volátil, são removidos da massa liquida afluente a
ETE e processados em unidades apropriadas, denominadas digestores.
A digestão aerobia é um processo bioquimico onde são oxidados os sólidos
biodegradaveis contidos nos esgotos, com abundãncia de oxigenio dissolvido
em toda a massa liquida, favorecendo a atividade de bactérias aeróbias à
formação de subprodutos, tais como: matéria organica estabilidade (lodo
digerido), gás carbonico e água.
Em relação a digestão anaeróbia, a digestão aerobia tem como vantagem
operação simples, baixo custo de implantação e não produção de odores e
como desvantagem a necessidade desuprimento do oxigenio artificialmente e
o elevado custo operacional.
4. De que consiste e qual é o objetivo da operação de adensamento de lodo
em uma ETE?
Existem três tipos de sistemas de lodos ativos (VON SPERLING, 1996):
convencional, de fluxo contínuo e fluxo intermitente. Sendo as diferenças
básicas entreeles nos equipamentos básicos. No lodo ativo convencional,
existem aeradores,elevatórios de recirculação, removedores de lodo nos
decantadores e nos adensadores,misturadores nos digestores, equipamento
para gás, elevatório para retorno desobrenadantes e drenos. Para o sistema
de lodos de fluxo contínuo existem aeradores,elevatório de recirculação,
removedores de lodo nos decantadores e nos adensadores e levatórios para
retorno de sobrenadantes e drenos. E por fim os de fluxo contínuo quepossuem
aeradores, removedores de lodo nos adensadores e elevatório para retorno
desobrenadantes e drenos.
5. Cite as concentrações tipicas para esgotos domésticos em relação aos
seguintes parametros: sólidos em suspensão, DBO5 , DBQ, Nitrogenio total e
amoniacal?
Resposta: Parâmetro
Faixa
Sólidos
Totais
SST
SS
DBO5
Típico
120 – 220
Contribuição per capta Concentração
(g/hab.d)
Unidade
Faixa
Típico
180
mg/L
700 – 1350 1100
35 – 70
40 – 60
60
50
mg/L
ml/L
mg/L
200 – 450
4 – 20
200 – 400
350
15
300
6. Explique a diferença básica existente entre filtro biológico e lodo ativado
no que tange a massa biológica existente em cada reator?
Lodos Ativados
É um processo biológico onde o esgoto afluente, na presença de oxigênio
dissolvido, agitação mecânica e pelo crescimento e atuação de
microorganismos específicos, forma flocos denominados lodo ativado ou lodo
biológico. Essa fase do tratamento objetiva a remoção de matéria orgânica
biodegradável presente nos esgotos. Após essa etapa, a fase sólida é
separada da fase líquida em outra unidade operacional denominada
decantador. O lodo ativado separado retorna para o processo ou é retirado
para tratamento específico ou destino final.
Este processo
desvantagens:
de
tratamento
de
esgotos
Vantagens
exige
pouca
área
maior
eficiência
- maior flexibilidade de operação;
Desvantagens
custo
controle
- operação mais delicada.
apresenta
para
no
operacional
laboratorial
vantagens
e
implantação;
tratamento;
elevado;
diário;
Filtro Biológico (Leito Percolador)
Filtros biológicos são unidades de tratamento de esgotos destinados a
oxidação biológica da matéria orgânica remanescente de decantadores.
O efluente do decantador é aspergido continuamente sobre um leito de
pedras justapostas entre os quais o ar pode circular.
O ambiente ecológico desempenhado pelo filtro biológico tem como
condicionantes a matéria orgânica, luz, oxigênio temperatura e pH.O leito de
pedras, atravessado por líquido contendo matéria orgânica e os outros fatores
acima citados, propicia o desenvolvimento de microrganismos aeróbios. A
variabilidade dos fatores de oxigenação também permite desenvolvimento
anaeróbio resultando uma alternância de condições que permite a
predominância de organismos facultativos.
As populações microbianas nos leitos dos filtros biológicos são principalmente
bactérias heterotróficas formadoras da zooglea, são consumidoras da matéria
orgânica predominante e por isso consideradas os principais agentes primários
da purificação.
7. Defina os parâmetros de carga hidraulica e carga orgânica e defina quais
são os indicadores de capacidade de recebimento e eficiência dos filtros
biológicos?
8. Defina o que é um processo de lodo ativado e qual a finalidade do retorno
de lodo do decanatador secundário para o tanque de aeração?
Lodo Ativado é o floco produzido em um esgoto bruto ou decantado
pelo crescimento bacteriano, na presença de oxigênio dissolvido e
acumulado em concentração suficiente graças o retorno de outros
flocos previamente formados
9. Calcule a carga de afluente de uma ETE em KgDBO/dia sabendo que a
DBO é 250mg/L é a vazão de esgoto é a sua idade multiplicada por 10 em
L/s?
Q = 470L/s
470 x 24 x 3600 =
40608000 L/d x 0,25 Kg/L = 10.152.000 Kg/dia.
A carga orgnica é de 10.152.000 Kg/dia.
DBO 250 mg/L x 30 (idade) = 7.500 mg/L x 86.400 (seg/dia) = 648,00
KgDBO/dia
10. Defina sedimentação discreta, floculenta e em massa.
A sedimentação é a operação unitária pela qual a capacidade de
carreamento e erosão da água é diminuída, até que as partículas em
suspensão decantem pela ação da gravidade e não possam ser mais
relevantadas pela ação erosiva.
Tipos de Sedimentação
 Discreta
 Floculenta
 Sedimentação em massa
Sedimentação discreta  partículas individuais, não floculam, não se
aglomeram umas às outras. A partícula individual mantém sua forma natural.
(forma, volume e peso) - A separação de partículas pesadas que ocorrem nas
caixas de areia se aproxima deste tipo.
Sedimentação
Floculenta

partículas
floculentas
em
pequena
concentração; floculam e formam partículas maiores; a velocidade de
sedimentação cresce com o tempo. Ocorre nos decantadores primários.
Sedimentação em massa  partículas coesivas, em suspensão em alta
concentração, decantam como uma massa única, formando uma face de
separação entre o líquido e o material em sedimentação; a medida que se
processa a sedimentação, ocorre a compactação do lodo já decantado.
Ocorre nos decantadores secundários.
11. Explique o que é nitrificação e disnitrificação.
Nitrificação
A oxidação do amoníaco, conhecida como nitrificação, é um processo que
produz nitratos a partir do amoníaco (NH3). Este processo é levado a cabo por
bactérias (bactérias nitrificantes) em dois passos: numa primeira fase o
amoníaco é convertido em nitritos (NO2-) e numa segunda fase (através de
outro tipo de bactérias nitrificantes) os nitritos são convertidos em nitratos (NO3) prontos a ser assimilados pelas plantas.
Desnitrificação
A desnitrificação é o processo pelo qual o azoto volta à atmosfera sob a forma
de gás quase inerte (N2). Este processo ocorre através de algumas espécies de
bactérias (tais como Pseudomonas e Clostridium) em ambiente anaeróbico.
Estas bactérias utilizam nitratos alternativamente ao oxigênio como forma de
respiração e libertam azoto em estado gasoso (N2).
A nitrificação é um processo químico-biológico de formação de nitrito
no solo pela ação conjunta de bactérias quimiossintetizantes
nitrificantes, pela ação de conversão da amônia em nitrato, ocorrendo
em uas etapas
Nitrosação → a maior parte da amônia não é absorvida pelas plantas,
sendo oxidadas em nitrito pelas bactérias nitrosas, que pertencem aos
gêneros: Nitrossomonas, Nitrosococus e Nitrosolobus, utilizando a energia
liberada nessa oxidação para produzir compostos orgânicos
A reação pode ser expressa da seguinte forma:
(amônia)
(nitrito)
2NH3 + 3O2 → 2H+ + 2NO-2 + 2H2O + energia
Nitratação → os nitratos formados pelas bactérias nitrosas são liberados
no solo e oxidados por outras bactérias quimiossintéticas chamadas
nítricas (do gênero Nitrobacter).
Nessa reação formam-se os nitratos, absorvidos e utilizados pelas
plantas na fabricação de suas proteínas e de seus ácidos
nucléicos(nitrito e nitrato).
2NO-2 + O2 → 2NO-3 + energia
Esses elementos químicos são repassados aos demais organismos por
meio das relações ecológicas mantidas através da cadeia alimentar,
de acordo com os níveis tróficos (produtor, consumidor primário,
consumidor secundário, terciário...).
Já a desnitrificação é o fenômeno de transformação de nitratos e
outras substâncias em gás nitrogênio (N2) pela ação de bactérias
desnitrificantes. No solo, além das bactérias de nitrificação existem
outros tipos como as Pseudomonas denitrificans. Na ausência de
oxigênio atmosférico, essas bactérias usam o nitrato para oxidar
compostos orgânicos (respiração anaeróbia)
Por esse processo, uma parte dos nitratos do solo é remetida
novamente à atmosfera na forma de gás nitrogênio, fechando assim o
ciclo
e
equilibrando
a
taxa
de
nitrato
no
solo.
A
desnitrificação
pode
ser
representada
pela
reação:
(glicose)
(gás nitrogênio
5C6H12O6 + 24NO-3 + 24H+ → 30CO2 + 42H2O + 12N2 + energia.
12. Explique o que é tempo de residência hidráulica e tempo de residência
celular.
13. Projetar um sistema de tratamento de esgoto por lagoas de estabilização,
constituido por lagoa anaeróbia e facultativa operando em série.
Dados: Sua idade multiplicada por mil; contribuição per capita de esgoto de
160 L/hab.dia e DBO5 de 250ml/L.
Resposta:
População: 30.000 habitantes
Contribuição per capita de esgoto: 160,00 L/hab.dia
DBO5 : 250 mg/L
Vazão de esgoto: 56,00 L/s
KgDBO/dia: 30.000 hab x 160,00 L/hab.dia x 250 mg/L = 1.200 KgDBO/dia
Q = 4800 m3/dia
LAGOA ANAERÓBIA
I - Carga Orgânica
L = 4800m3/dia x 0,25 kg/m3
1200 kgDBO/dia
II – Volume Lagoa
V – L/Lv = 1200kgDBO/dia / 0,075kgDBO/m3.dia
V = 16000m3
III – Tempo de Detenção
Oh = V / Q = 16000m3 / 4800m3/dia
3,33dias
IV – Profundidade da Lagoa (Adotamos 4,5 metros)
Volume = Ab . h Ab = V/h = 16000 / 4,5
3555,56m2
Vamos adotar 2 lagoas = Logo 3555,56m2 / 2
OS: Relação comprimento / largura
Lado2 = 1777,78m2
42,16m
1777,78m2
V – DBO Residual
DBOef = So (1 – E) / 100
250 x 0,4
100mg/L
LAGOA FACULTATIVA
I – Carga Orgânica
L – Q x DBOef = L = 4800 x 0,1
480kg/dia
II – Taxa de Aplicação Superficial
220kgDBO/dia
III – Área Requerida
A = L / Ls = A = 480kg/dia / 220kgDBO/dia
2,18Ha (21800m2)
IV – Profundidade = h = 2,00m (usualmente adotado)
V – Volume = V = Ab x h = V = 21800 x 2
V = 43600m2
VI – Tempo de Detenção
t = V / Q = t = 43600 / 4800
9,1dias
VII – Dimensionamento (2 lagoas) = 2,5
Área = 21800m2 / 2 lagoas
10900m2
--- Relacao de comprimento / largura = Área = comprimento x largura
10900 = 2,5 x largura = V--- 4360 = Largura
Comprimento = 10900m2 / 66,00m
66,00m
165,15m