Lagoas Facultativas: Dimensionamento Profº Carlos Eduardo Fonte: Profº Marcos Von Sperling e Profª. Gersina da Rocha

Predominância dos fenômenos naturais Lagoas Facultativas Variante mais simples Retenção dos esgotos por um período de tempo longo o suficiente para que os processos naturais de estabilização da matéria orgânica se desenvolvam. Vantagens e Desvantagens Predominância dos fenômenos naturais

Lagoas facultativa – Descrição do Processo

Características do efluente de uma lagoa facultativa: Lagoas facultativa – Descrição do Processo Características do efluente de uma lagoa facultativa: Cor verde devido às algas; Elevado teor de oxigênio dissolvido; Sólidos em suspensão, embora praticamente estes não sejam sedimentáveis (as algas praticamente não sedimentam no teste do cone Imhoff).

Critérios de projetos Os principais parâmetros de projeto das lagoas facultativas: Taxa de aplicação superficial; Profundidade; Tempo de detenção; Geometria(relação comprimento/ largura)

Carga orgânica por unidade de área Critérios de projetos Taxa de aplicação superficial Carga orgânica por unidade de área Baseia-se na necessidade de se ter uma determinada área de exposição à luz solar na lagoa, para que o processo de fotossíntese ocorra. Objetivo: de se garantir a fotossíntese e, o crescimento de algas, é o de se ter uma produção de oxigênio suficiente para suprir a demanda de oxigênio.

Taxa de aplicação superficial (Ls) A área requerida para a lagoa é calculada em função da taxa de aplicação superficial (Ls). A taxa é expressa em termos da carga de DBO. Onde: A= área requerida para a lagoa (ha); L= carga de DBO total (solúvel + particulada) afluente (KgDBO5)/d); Ls= taxa de aplicação superficial

Taxa de aplicação superficial (Ls) A taxa a ser adotada, varia com a temperatura local, latitude, exposição solar, altitude e outros. (Sperling, 2002). Equação proposta por Mara (1997), segundo o autor, possui aplicabilidade global: Temperatura média do ar em °C

A área requerida para a lagoa Não há um valor máximo absoluto de área, a partir do qual o sistema de lagoas facultativas se torna inviável. No Brasil há um sistema de lagoas ocupando 100 ha. Argentina e Austrália, há sistema com mais de 300 ha. Observar: Condições locais, da topografia, da geologia e do custo do terreno. Recomendação da minuta do Projeto de Norma para Lagoas(1991): A área de uma lagoa facultativa não deve ser maior que 15 ha.

Aspectos relacionados com a profundidade das lagoas Profundidade (H) A profundidade da lagoa H é um compromisso entre o volume requerido V e a área requerida A. H = V/A Outros aspectos influem na seleção da profundidade. Aspectos relacionados com a profundidade das lagoas

Lagoas Rasas H < 1,0 m: totalmente aeróbias; área elevada, para atender o tempo de detenção; penetração total de luz; produção maximizada de algas; vegetação emergente:abrigo para larvas de mosquitos; São mais afetadas pela variação de temperatura.

Lagoas Profundas Possibilitam maior tempo de detenção; Mais estável; Maior volume de armazenamento de lodo; Os subprodutos da decomposição anaeróbios são liberados para as camadas superiores, demanda de oxigênio; Riscos de mau cheiro são reduzidos; Permitem expansão futura para a inclusão de aeradores.

Profundidade (H) O conhecimento disponível é ainda limitado. Para otimizar a profundidade da lagoa de forma a obter o maior número de benefícios. entre 1,5 a 3,0 m Projetos 1,5 a 2,0 m mais usual Após a obtenção do valor da área superficial (através da adoção de um valor para a taxa de aplicação superficial) e da adoção da profundidade, obtém-se o volume da lagoa. V= H x A

Tempo de Detenção Associado ao volume e a vazão de projeto: Onde: t = tempo de detenção (d); V = volume da lagoa (m3); Q =Vazão média afluente (m3.d); Vazão média é a média entre a vazão afluente e a vazão efluente:

Lagoas facultativas primária, tratando esgoto doméstico. Tempo de Detenção O tempo de detenção requerido para oxidação da matéria orgânica varia com as condições locais, notadamente a temperatura. Menores tempo de detenção- regiões em que a temperatura do líquido é elevada. Esgotos concentrados - tempo de detenção elevado. Lagoas facultativas primária, tratando esgoto doméstico. t= 15 a 45 dias

O tempo de detenção pode ser utilizado de uma das seguintes formas: Adotar o t como um parâmetro explicito do projeto. Após ter sido adotado t, calcula-se V: V= t x Q Como a área A já foi determinada com base no critério da taxa da aplicação, pode-se calcular H: H= V/A

Geometria da lagoa (relação comprimento/largura) Importante critério, influência no regime hidráulico da lagoa. O regime hidráulico de fluxo de pistão é o mais eficiente em termos de remoção de DBO. Regime mistura completa é mais indicado quando se tem um despejo com grande variedade de carga e à presença de compostos tóxicos.

(relação comprimento/largura) Geometria da Lagoa (relação comprimento/largura) Pode ser projetado para se aproximar das condições de fluxo em pistão ou mistura completa. fluxo em pistão (elevada relação comprimento/largura) As partículas entram continuamente no reator; Sem misturas longitudinais; Concentração próximo a entrada é diferente a concentração de saída.

Geometria da Lagoa (relação comprimento/largura) Mistura completa Homogeneização em todo tanque possibilita a imediata dispersão dos poluentes; A concentração logo se iguala a baixa concentração do efluente; Menor eficiência na remoção de DBO.

Geometria da Lagoa (relação comprimento/largura) A eficiência do sistema na remoção de poluentes modelados pela reação de primeira ordem (ex: DBO e coliformes) segue a ordem apresentada abaixo: Maior eficiência Lagoas fluxo em pistão Série de lagoas de mistura completa Lagoa única de mistura completa Menor eficiência

Geometria da lagoa (relação comprimento/largura) Próximo a 1 lagoa quadrada, regime mistura completa. Elevada, tendem a fluxo pistão Lagoas facultativas Relação comprimento/largura (L/B) = 2 a 4

LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO LAGOAS FACULTATIVAS Efluente de cor verde com elevado teor de O.D. e sólidos em suspensão não sedimentáveis (algas)

Estimativa da concentração efluente de DBO Fórmulas para o cálculo da concentração efluente S (DBOsolúvel) Regime Hidráulico Esquema Fórmula da concentração de DBO solúvel efluente (S) Fluxo de pistão S= S0 .e-kt Mistura completa (1 celula) Mistura completa (celulas iguais em série)

Estimativa da concentração efluente de DBO Fórmulas para o cálculo da concentração efluente (DBOsolúvel) Onde: S0 = Concentração de DBO total afluente (mg/L); S= Concentração de DBOsolúvel afluente (mg/L); K=Coeficiente de remoção de DBO (d-1) t= tempo de detenção total (d) n = número de lagoas em série (-)

Estimativa da concentração efluente de DBO DBO total efluente = DBOsolúvel + DBOparticulada 1 mg SS/L = 0,3 a 0,4 mgDBO5/L Sólidos em suspensão DBO particulada = 0,3 a 0,4 mg DBO/L 1mgSS/L 1 mg SS/L = 1,0 a 1,5 mgDQO/L

Eficiência de remoção de DBO A maior parte dos coeficientes de remoção de DBO disponível na literatura são para mistura completa. Faixa de valores para o dimensionamento do valor do coeficiente de remoção de DBO (K): Lagoa K(20°C) Lagoas primárias (recebendo esgoto bruto) 0,30 a 0,40d-1 Lagoas secundárias (recebendo esgoto efluente de uma lagoa ou reator) 0,25 a 0,32d-1

Estimativa da concentração efluente de DBO Para diferentes temperaturas de K pode ser corrigido através da seguinte equação: KT= K20.θ(T-20) Diferentes valores de θ propostos na literatura: Para K = 0,35d-1, tem-se θ= 1,085 Para K = 0,30d-1, tem-se θ= 1,05

Acúmulo de Lodo Resultado dos sólidos em suspensão do esgoto bruto, incluindo: areia, mais microrganismos (bactérias e algas) sedimentado Fração orgânica é estabilizada anaerobicamente, convertida em água e gases. O volume acumulado é inferior ao volume sedimentado.

O ocupação do volume da lagoa é baixo Acúmulo de lodo A taxa de acúmulo do lodo em lagoas facultativas é da ordem de 0,03 a 0,08 m3/hab.ano Elevação média da camada de lodo em torno de 1 a 3 cm/ano. O ocupação do volume da lagoa é baixo O lodo acumulará por diversos anos sem necessidade de remoção.

Lagoa Facultativa: Dispositivo de Saída

Lagoas Facultativas

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