FILTROS BIOLÓGICOS AERÓBIOS

Reator UASB + Filtro Biológico Aeróbio

FILTROS BIOLÓGICOS AERÓBIOS

Filtro Biológico - Estrutura do Biofilme

ETE CAÇADORES - CAMBÉ/PR

Sistema de Drenagem - Fundo Falso do Filtro

Arranjos Típicos

Fotografia dos filtros biológicos percoladores

Material de enchimento e distribuidor de esgoto Decantador secundário

FILTROS BIOLÓGICOS AERADOS SUBMERSOS Os critérios básicos para o dimensionamento de filtros biológicos de alta taxa, para se obter efluente final com DBO  30 mg/l para um afluente de DBO  100 mg/l, são: Taxa de aplicação de DBO por área de enchimento– CA CA  12 g DBO/m²xdia CV  0,88 kg DBO/m3xdia para enchimento com pedra, com área superficial específica de ~70 m²/m³. Considerando-se inicialmente a taxa de aplicação volumétrica de 0,8 kg DBO/m3xdia, tem-se, para o ano 2022: Carga de DBO = 1.037 kg/dia VFB = 1.037 / 0,8 = 1.296 m3

Considerando-se 03 filtros biológicos aerados de leito submerso, o volume útil por filtro biológico será de 1.296 / 3 = 432 m3. Considerando-se a profundidade do leito de brita No. 4 igual a 2,8 m, a área superficial necessária de cada filtro será 432 / 2,8 = 154 m2. Utilizando-se filtros com diâmetro D = 14 m, a área de cada filtro será de 154 m2 e o volume útil será de 2,8 * 154 = 431 m3 por filtro. O volume útil total (três filtros) será de 431 * 3 = 1.293 m3. Considerando-se a implantação de apenas 02 (dois) filtros aerados na primeira etapa, o volume útil disponível será de 2 * 431 = 862 m3. Considerando-se a área superficial específica da brita No. 4 igual a 70m2/m3, tem-se as seguintes condições operacionais:

PARÂMETRO ANO 2002 2012 2022 Carga DBO kg/dia 497 739 1037 Volume útil de filtros aerados m3 862 1293 Taxa apl volumétrica de DBO kg/ m3.dia 0,58 0,86 0,80 Área superficial total brita 4 m2 60.340 60.390 90.510 Taxa DBO/Aench (CA) g/m2.dia 8,2 12,2 11,5 Área superficial de filtros 308 462 Vazão média de esgotos m3/dia 5.630 8.981 11.625 Vazão máxima de esgotos 8.951 13.660 18.006 Taxa de escoam sup p/Qméd m3/m2/dia 18,3 28,9 25,2 Taxa de escoam sup p/Qmáx 29,1 44,4 39,0

Área útil de passagem (área de vazios) do sistema de apoio do material de enchimento deve ser superior a 15% da área superficial do filtro. Apas. > 0,15 * 154 = 23 m2 A alimentação do esgoto deve ter a melhor distribuição possível dentro do filtro, que será de fluxo ascendente e deverá ser junto ao piso da câmara de entrada ao fundo do filtro. A aeração será através de tubos perfurados, com saídas laterais e horizontais de ar, ou através de difusores de bolha grossa, sempre mais próximo à laje de suporte das pedras. A saída de ar deverá estar sempre acima da tubulação de alimentação de esgoto, para evitar subida do ar pela tubulação de alimentação.

Principais características dos filtros biológicos: No. de unidades : 03 (02 na 1a. etapa) Forma – circular em planta Diâmetro, em planta D = 14,0 m Altura do material de enchimento hu = 2,8 m Área superficial = 154 m2 por unidade Volume útil = 431 m³ por unidade ALIMENTAÇÃO DOS FILTROS BIOLÓGICOS AERADOS SUBMERSOS Os filtros biológicos serão alimentados por tubulação central, vertical, que irá até 0,5 m abaixo da laje de suporte das pedras.

NECESSIDADE DE OXIGÊNIO: Os filtros operarão como sistema biológico aeróbio de taxa intermediária e sem nitrificação, requerendo cerca de 1,0 kgO2/kgDBO removida. Considerando, por segurança, DBO do efluente de 20 mg/l, a necessidade de oxigênio será, para o ano 2022, de: NEC.O2= (1.037 – 11.625x0,02)x1,0 = 804,5 kgO2/dia ou ~ 34 kgO2/hora. A aeração será com bolhas grossas, atravessando o leito de pedras. Para hu = 2,8 m de enchimento + 0,7 de água   12%  = 0 x  Para T = 28ºC CSW = 7,7 mg/l  = 0,95

 0,57 * 0,12 = 0,068 ou   6,8% Será adotado  = 6,8%  necessidade de introdução de oxigênio será de 34 / 0,068 = 500 kgO2/hora ou 2.176 kg ar/hora ou ainda 1.814 Nm3ar/hora ou Qar = 30,0 Nm3ar/minuto por filtro. Para atender às horas de pico, será considerada uma vazão de ar de 37 Nm3 ar/minuto e pressão de 5 m.c.a.

- SISTEMA DE FORNECIMENTO DE AR Serão utilizados 03 sopradores (01por filtro e mais 01 de reserva) para Q  12,5 Nm3ar/minuto, pressão de 5,0 mca - PRODUÇÃO DE LODO NOS FILTROS BIOLÓGICOS A produção de lodo nos filtros biológicos de alta taxa é de cerca de 0,9 kg SS/kg DBO removida ou cerca de 0,7 kg SS/kg DBO aplicada para eficiência de remoção de DBO entre 75% e 80% no filtro biológico aerado submerso. Será considerado: X = 0,7 kg SS/kg DBO aplicada XV = 0,53 kg SSV/kg DBO aplicada

XFILTRO BIOL (kg SS/dia) XV.FILTRO BIOL (kg SSV/dia) ANO CARGA DBO APLICADA (kg DBO/dia) XFILTRO BIOL (kg SS/dia) XV.FILTRO BIOL (kg SSV/dia) 2002 497 350 263 2012 739 517 392 2022 1.037 726 550

DECANTADOR SECUNDÁRIO Para efluentes de filtros biológicos, que podem ser aplicados para filtros biológicos submersos aerados, o parâmetro básico de dimensionamento é a taxa de escoamento superficial, qA. Pela NB 570/90 – qA  36 m3/m2xdia para Valores usuais para DBO  30 mg/l: qA = 16 a 32 m3/m2xdia para (usual 24 m3) qA,máx < 40 a 48 m3/m2xdia para Qmáx A taxa de escoamento linear através do vertedor de saída deve ser  380 m3/m2xdia para .

Vazões de dimensionamento dos decantadores ANO (m3/dia) Qmáx (l/s) 2002 5.630 103,6 2012 8.981 158,1 2022 11.625 208,4

Área necessária : A ≥ (208,4 * 86,4) / 40 = 484,4 m2 para o ano 2022 Ou A ≥ (208,4 * 86,4) / 40 = 450 m2 para o ano 2022. Será utilizado 01 decantador secundário com D = 24 m. Área do decantador = 452 m2 Comprimento do vertedor = 75,4 m As taxas de escoamento superficial para as diferentes situações são:

ANO ÁREA qA,máx 2002 452 m² 12,5 m3/m2xdia 19,8 m3/m2xdia 2012 19,9 m3/m2xdia 30,2 m3/m2xdia 2022 25,7 m3/m2xdia 39,8 m3/m2xdia

Taxa de escoamento linear pelos vertedores (qL) Para 2022 para qL = 11.625 / 75,4 = 154 m3/m.dia para Qmáx qL = (208,4 * 86,4) / 75,4 = 239 m3/m.dia - Profundidade do decantador: A profundidade útil do decantador secundário será hu = 3,0 m junto à parede lateral - Alimentação do decantador: A máxima vazão afluente ao decantador será de ~ 208 l/s. Será utilizado diâmetro de Ø 500 mm.