BALANÇO DE MASSA EM ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ESGOTO

Apresentação em tema: "BALANÇO DE MASSA EM ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ESGOTO"— Transcrição da apresentação:

1 BALANÇO DE MASSA EM ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ESGOTO

2 EXEMPLO 1 BALANÇO DE MASSA EM ETE CONSTITUÍDA DE REATOR UASB
SEGUIDO DE FILTRO BIOLÓGICO AERÓBIO E DECANTADOR

3 Fluxograma Simplificado da ETE Reator UASB + Filtro Biológico Aeróbio

4 Características do Esgoto Afluente à ETE
PARÂMETRO ANO 2001 ANO 2010 ANO 2020 População atendida (hab.). Qsanitário (l/s) 163 234 319 Qsanitário (m3/dia) 14.083 20.218 27.562 Qsanit. Dia > contr. 186 268 369 Qmínima 105 146 194 Qmáx.sanit (l/s) 256 374 519 Carga DBO (kg/dia) 4.225 6.065 8.269 Concentração DBO (mg/l) 300 Carga de DQO (kg/dia) 7.746 11.120 15.159 Concentração de DQO 550 Carga de SS (kg/dia) 4.647 6.672 9.095 Concentração de SS (mg/l) 330

5 Deverão retornar aos UASB’s:
EFEITO DOS RETORNOS DO TRATAMENTO DA FASE SÓLIDA NO AFLUENTE AOS REATORES UASB – BALANÇO DE MASSA Deverão retornar aos UASB’s: a) Lodo biológico retido nos decantadores secundários b) Líquido retornado do desaguamento do lodo Valores Básicos para o balanço de massa: Produção de lodo devido ao tratamento dos esgotos nos UASB’s XR = 0,28 kg SS/kg DBOAPL Redução de SSV nos UASB’s, de lodo proveniente dos decantadores secundários = 20% Eficiência dos UASB’s na remoção de DBO 65 a 70 % ou efluente dos UASB’s com DBO 100 mg/L

6 BALANÇO DE MASSA – ETE UASB + FB
Produção de lodo no filtro biológico = XFB XFB = 0,80 kg SS/kg DBO aplicada XV,FB = 0,56 kg SSV / kg DBO aplicada DBO do lodo dos dec. secundários = 0,5 kg DBO / kg SSV Lodo removido dos UASB’s a 3,5% e ρ = 1030 kg/m3 Recuperação de sólidos no desaguamento = 95% Lodo desaguado com teor de sólidos de 25% e ρ = 1100 kg/m3 Relação SSV/SST do lodo produzido nos UASB’s = 0,7

7 1ª Iteração (Ano 2020) Carga de DBO = 8.269 kg/dia
Carga de DQO = kg/dia Carga DBO efluente dos UASB’s = 0,30 x = kg DBO/dia XFB = 2481 * 0,8 = kg SS/dia XV,FB = 2481 * 0,56 = kg SSV/dia DBOFB = * 0,5 = 695 kg DBO/dia Remoção de lodo do decantador secundário, a 10 kg/m3

8 1ª Iteração Vazão de lodo secundário para os de UASB’s:
QLODO SEC = / 10 = 199 m3 / dia Afluente aos UASB’s + lodo secundário: Q = = m3 /dia DBO = = kg/dia Produção de lodo total nos UASB’s: XUASB = 8269 * 0,28 + [ * 0,2] = = = kg SS/dia QLODO,UASB = / ( 0,035 * 1030 ) = 112 m3 /dia

9 1ª Iteração Lodo para desaguamento: XUASB = 4.022 kg SS/dia
XV/X = 0,7 XV,UASB = kg SSV/dia XLODO UASB = 112 m3 /dia Recuperação lodo no desaguamento: X RECUP = 0,95 * 4022 = kg SS/dia QLODO SECO = 3821 / (0,25 * 1100) = 14 m3 /dia

10 1ª Iteração Retorno do desaguamento:
X RET = 4022 – 3821 = 201 kg SS/dia X V,RET = 141 kg SSV/dia DBO RET = 0,5 * 141 = 71 kg DBO/dia  Q RET = 112 – 14 = 98 m3 /dia

11 1ª Iteração Lodo secundário:
X FB = 0,80 ( * 0,100) = kg SS/dia (Obs: = – 14 = Vazão afluente ao FB) X V,FB = 0,56 * ( * 0,100) = kg SSV/dia Q FB = / 10 = 222 m3 / dia DBO = 0,5 * = 777 mg/L

12 1ª Iteração Afluente aos UASB’s após 1ª iteração:
Q = = m3 / dia (Q = 1,16%) DBO = = kg DBO / dia ( DBO = 10,3%) DQO = ,48 * ,48 * 141 = kg DQO/dia ( DQO = 16,6%)

13 2ª Iteração Produção total de lodo nos UASB’s:
XUASB = * 0,28 + [2.220 – * 0,2] + 201 = = kg SS / dia XV,UASB = 0,7 * = kg SSV/dia QLODO UASB = / ( 0,035 * ) = 125 m3 /dia

14 2ª Iteração Lodo para desaguamento: XUASB = 4.505 kg SS/dia
XV,UASB = kg SSV/dia QLODO,UASB = 125 m3 /dia Recuperação de lodo no desaguamento: XRECUP = 0,95 x = kg SS/dia Q LODO SECO = / ( 0,25 * ) = 16 m3 /dia

15 2ª Iteração Retorno do desaguamento:
XRET = – = 225 kg SS/dia XV,RET = 0,7 * 225 = 158 kg SSV/dia DBORET = 0,5 x 158 = 79 kg DBO/dia  QRET = 125 – 16 = 109 m3/dia

16 2ª Iteração Lodo secundário:
XFB = 0,8 * ( x 0,100) = kg SS/dia XV,FB = 0,56 * ( x 0,100) = kg SSV/dia DBO = 0,5 * = 777 kg DBO/dia QFB = / 10 = 222 m3/dia

17 2ª Iteração Afluente aos UASB’s após a 2ª Iteração:
Q = = m3/dia (Q = 1,20%) DBO = = kg DBO/dia ( DBO = 10,4%) DQO = ,48 * ,48 * 158 = kg DQO/dia ( DQO= 16,7%) SST = = kg SS / dia ( SST= 26,9%)

18 Considerações Finais Sendo os incrementos de vazão média, DBO e DQO na 2ª Iteração, basicamente os mesmos da 1ª Iteração, considera-se o balanço de massa concluído. Em termos de incremento de vazão do dia de maior contribuição e de vazão máxima, serão considerados: Q DIA = 1,2 x ( ) = 331 m3/dia = 3,8 L/s Q MAX = 5 L/s (na entrada dos UASB’s – desde o início do plano). Após o balanço de massa, a alimentação dos UASB’s passará a ter os valores considerados na tabela que se segue (para outros anos, os incrementos foram proporcionais).

19 Características do Esgoto Afluente ao UASB Após Balanço de Massa
PARÂMETRO ANO 2003 2010 2020 Vazão média m3/dia 14.252 20.460 27.893 l/s 165 237 323 Vazão dia maior contribuição 188 271 373 Vazão mínima 105 146 194 Vazão máxima 261 379 524 Carga DBO kg/dia 4.664 6.696 9.125 Concentração DBO mg/l 327 Carga DQO 9.040 12.977 17.693 Concentração DQO 634 Carga de SS 5.897 8.467 11.541 Concentração de SS 414

20 EXEMPLO 2: SISTEMA DE LODOS ATIVADOS COM AERAÇÃO PROLONGADA OPERANDO SOB O REGIME DE BATELADAS SEQUENCIAIS

21 PROCESSO DE LODOS ATIVADOS COM AERAÇÃO PROLONGADA EM BATELADA
Peneira estática Tanque de Aeração e Decantação Caixa de areia Rio Secagem Lodo “Seco”

22 Características do Esgoto Afluente à ETE
PARÂMETRO ANO 2003 ANO 2013 ANO 2023 População atendida (hab.). 5.767 6.974 7.168 Qsanitário (L/s) 13,1 17,2 19,4 Qsanitário (m3/dia) 1.133 1.482 1.672 Qsanit. Dia > contr. 15,2 19,7 22,0 Qmínima 7,8 11,8 13,9 Qmáx.sanit (L/s) 21,6 26,5 30,0 Carga DBO (kg/dia) 311 377 387 Concentração DBO (mg/L) 274 254 232 Carga de DQO (kg/dia) 577 697 717 Concentração de DQO 509 470 429 Carga de SS (kg/dia) 346 418 430 Concentração de SS (mg/L) 305 282 257

23 Valores básicos para o balanço de massa:
EFEITO DOS RETORNOS DO TRATAMENTO DA FASE SÓLIDA NO AFLUENTE AO PROCESSO DE LODOS ATIVADOS – BALANÇO DE MASSA Deverá ser retornado à entrada do sistema de lodos ativados o líquido retornado do desaguamento do lodo por meio de bag-filters. Valores básicos para o balanço de massa: Produção de excesso de lodos ativados: X = 0,65 kg SS/kg DBOAPLICADA

24 Valores Básicos para o Balanço de Massa
DBO do excesso de lodos ativados = 0,5 kg DBO/kg SSV DBO do excesso de lodos ativados = 1,48 kg DQO / kg SSV Lodo removido dos tanques reatores a 0,55% e ρ = 1010 kg/m3 Recuperação de sólidos no desaguamento = 90% Lodo desaguado com teor de sólidos de 20% e ρ = 1060 kg/m3 Relação SSV / SST do excesso de lodos ativados = 0,75

25 1ª Iteração (Ano 2023) Carga de DBO = 387 kg/dia
Produção de excesso de lodos ativados x para descarte: x = 0,65 x 387 = 252 Kg SS / dia Fração volátil do lodo: xv = 0,75 x 252 = 189 Kg SSV / dia Vazão de excesso de lodos: QL = 252 / ( 0,0055 * ) = 45,4 m3/dia

26 1ª Iteração Efluentes da secagem do lodo nos bag-filters:
Lodo “seco” removido: xseco = 252 x 0,90 = 227 Kg SS / dia xv, seco = 189 x 0,90 = `170 Kg SSV / dia QLS = Qlodo “seco” = 227 / (0,20 * ) = 1,07 m3 / dia

27 1ª Iteração Drenado dos bag filters:
x retido = 252 – 227 = 25 Kg SS / dia xv, retido = 189 – 170 = 19 Kg SSV / dia Qrs = Qretida secagem = 45,4 – 1,1 = 44,3 m3 / dia  DQOretida secagem = 1,48 x 19 = 28 Kg DQO / dia  DBOretida secagem = 0,50 x 19 = 10 Kg DBO / dia

28 Afluente Total com os Retornos
Resumo da 1ª Iteração Parâmetro Afluente à ETE Retornos da Linha de Tratamento de Lodo Afluente Total com os Retornos Q (m3/dia) 1.672 44,3 1.716 DQO (Kg/dia) 717 28,0 745 DBO (Kg/dia) 387 10,0 397

29 Segunda Iteração Carga de DBO = 397 kg/dia
Produção de excesso de lodos ativados x para descarte: x = 0,65 x 397 = 258 Kg SS / dia Fração volátil do lodo: xv = 0,75 x 258 = 194 Kg SSV / dia Vazão de excesso de lodos: QL = 258 / ( 0 ,0055 * ) = 46,0 m3/dia

30 2ª Iteração Efluentes da secagem do lodo nos bag-filters:
Lodo “seco” removido: xseco = 258 x 0,90 = 232 Kg SS / dia xv,seco = 194 x 0,90 = 175 Kg SSV / dia QLS = Qlodo“seco” = 232 / ( 0,20 * ) = 1,1 m3 / dia

31 2ª Iteração Drenado dos bag-filters:
xretido = 258 – 232 = 26 Kg SS / dia xv,retido = 194 – 175 = 19 Kg SSV / dia Qrs = Qretida secagem = 46,0 – 1,1 = 44,9 m3 / dia  DQOretida secagem = 1,48 x 19 = 28 Kg DQO / dia  DBOretida secagem = 0,50 x 19 = 10 Kg DBO / dia

32 Afluente Total com os Retornos
Resumo da 2ª Iteração Parâmetro Afluente à ETE Retornos da Linha de Tratamento de Lodo Afluente Total com os Retornos Q (m3/dia) 1.672 45 1.717 DQO (Kg/dia) 717 28 745 DBO (Kg/dia) 387 10 397 Parâmetro Incremento (%) Vazão Média Q 2,6 DBO DQO 3,9

33 Conclusão Como os valores do afluente total a ETE
com o retorno do tratamento do lodo ( desidratação) após a 2a iteração, são praticamente iguais aos obtidos na 1ª iteração, o balanço de massa pode ser considerado concluído.