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Tratamento de efluentes – David Charles Meissner – A Importância de Monitorar e Controlar as Quantidades das Cargas Hidráulicas em uma Estação de Tratamento de Efluentes de Lodo Ativado – Parte 1

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Tratamento de efluentes – David Charles Meissner – A Importância de Monitorar e Controlar as Quantidades das Cargas Hidráulicas em uma Estação de Tratamento de Efluentes de Lodo Ativado – Parte 1

Introdução

13/01/2016 – Neste trabalho pretende-se apresentar algumas ideias para que o leitor possa obter um melhor entendimento sobre o que são cargas hidráulicas. Busca-se, também analisar como elas podem ser monitoradas, controladas e eventuais problemas causados pelo seu descontrole. Essas cargas normalmente são definidas a partir das medições das vazões ao longo das diversas etapas de uma estação de tratamento de efluentes.

A parte 1 tratará os seguintes assuntos:

  1. Algumas definições e conceitos básicos;
  2. Onde e como se pode medir e monitorar as cargas hidráulicas em uma estação de tratamento de efluentes de lodo ativado;

A parte 2 tratará os seguintes assuntos:

  1. Na fase de tratamento biológico, quais são as faixas tipicamente utilizadas para controlar a carga hidráulica e o seu tempo de retenção?
  2. Como se podem controlar as cargas hidráulicas excessivas?
  3. Quais são os problemas e dificuldades resultantes da falta do controle das cargas hidráulicas, entrando em uma ETE e, especificamente, em um tanque de aeração?

1.     Algumas definições e conceitos básicos

Algumas definições e conceitos sobre o tema já foram tratados na segunda parte dos trabalhos sobre a importância de oxigênio.[1] Entende-se, entretanto, que vale a pena enfatizar o que já foi escrito originalmente, acrescentando alguns comentários adicionais.

  • Vazão do Efluente: Para quantificar a vazão do efluente é comum utilizar uma canaleta específica, chamada de “Calha Parshall”. Nessa calha, mede-se a altura da lâmina de efluente, que é então utilizada para calcular a vazão[2], que normalmente é expressa em m³/hora ou m³/dia. Essa calha deverá ser do tamanho adequado à vazão esperada do efluente.

Nas linhas de efluente alimentado por bombas, podem-se utilizar medidores de vazão do tipo eletromagnético, entre outros. O medidor eletromagnético é frequentemente utilizado onde os efluentes podem ser: (a) corrosivos, (b) contém sólidos suspensos e (c) fluírem em tubos (e não em canaletas abertas). A perda da carga do fluxo na linha criada pela inserção de um medidor eletromagnético é mínima. [3]

Outros tipos de medidores de vazão existem, mas são pouco utilizados nas indústrias de celulose no Brasil.

Normalmente, nas indústrias de celulose, as medições e os registros das várias vazões são efetuados por meio de instrumentos e de forma automática, permitindo o seu acompanhamento em tempo real e efetivando estudos retrospectivos. Essa instrumentação permite a visualização gráfica da variação na vazão do efluente, ao longo do tempo, além de avaliar as variações da vazão de forma estatística. O acompanhamento da vazão do efluente é importante, a fim de se evitar choques excessivos, tanto do tipo hidráulico, quanto do tipo de carga orgânica.

  • Tempo de Detenção / Retenção / Residência Hidráulica: Esses três nomes representam o volume de líquido no sistema dividido pelo volume de líquido retirado do sistema por unidade de tempo. Ou seja:

TDH = V/Q

Onde:

  • TDH = tempo de detenção hidráulica expresso em horas (h) ou dias (d);
  • V = volume total do reator (m3);
  • Q = vazão (m3/d).
    • Taxa de Carga Hidráulica (Volumétrica):

A carga volumétrica equivale ao inverso do tempo de detenção hidráulica no reator.[4] Essa carga pode ser entendida como a quantidade (volume) de esgotos aplicados diariamente ao reator, por unidade do mesmo, calculada pelas equações abaixo:

CHV = Q/V

Onde:

  • CHV = carga hidráulica volumétrica (m3/m3.d);
  • V = volume total do reator (m3);
  • Q = vazão (m3/d).

2.     Onde e como se pode medir e monitorar as cargas hidráulicas em uma estação de tratamento de efluentes de lodo ativado;

Localização das principais fases operacionais em uma estação de tratamento:

Veja na figura n° 1 que será apresentada a seguir, as principais fases de um sistema de tratamento de efluente de lodo ativado e os locais adequados para monitorar algumas das vazões, que são necessárias para medir as cargas hidráulicas em questão.

Cargas Hidraulicas 1 - Imagem 1

Figura n° 1: Croqui das principais fases operacionais que existem em uma estação de tratamento de efluentes.

Para obter os valores das cargas hidráulicas com um máximo de precisão, é recomendado a utilização de medidores de vazão que geram valores da forma contínua. Com esses valores de vazão do efluente e as dimensões físicas dos tanques e equipamentos, podem-se calcular as cargas hidráulicas, entrando ou saindo das várias fases de uma estação de tratamento.

Nota se, que em condições normais de operação de uma ETE, os tamanhos físicos dos equipamentos são constantes. Desta forma, podem-se monitorar as variações nas cargas hidráulicas acompanhando as mesmas, pela simples variação nas vazões do efluente.

  • Cargas hidráulicas típicas numa estação de tratamento de efluentes de lodo ativado com aeração prolongada e do tipo Attisholz:

As quatro tabelas apresentadas a seguir, representam valores operacionais típicos, de diversos projetos, de picos de cargas hidráulicas e os tempos de retenção em três estações de tratamento do tipo aeração prolongado existentes em grandes fábricas de celulose e em uma estação de tratamento do tipo Attisholz.

Cargas Hidraulicas 1 - Imagem 2 Cargas Hidraulicas 1 - Imagem 3 Cargas Hidraulicas 1 - Imagem 4 Cargas Hidraulicas 1 - Imagem 5

Pode-se observar, que nas três estações do tipo aeração prolongada (e de construção mais recente), as condições operacionais típicas utilizam uma carga hidráulica volumétrica menor do que foram projetadas e, portanto os seus tempos de retenção são maiores. Nas condições operacionais típicas da estação com um processo do tipo Attisholz (que representa um projeto mais antigo), utiliza-se uma carga hidráulica volumétrica e um tempo de retenção próximo do pico do projeto.

3.     CONCLUSÕES

Nesta parte 1 foram tratados assuntos referentes à carga expressa em metros cúbicos de efluente por hora ou por dia, entrando e saindo de uma estação de tratamento de efluentes de lodo ativado de fábricas de celulose modernas. Foram discutidos os seguintes tópicos:

  1. Algumas definições e conceitos básicos;
  2. Onde e como se pode medir e monitorar as cargas hidráulicas em uma estação de tratamento de efluentes de lodo ativado;

A parte 2 tratará os seguintes assuntos:

  1. Qual é a faixa ideal de controle das cargas hidráulicas encontradas na entrada e na saída da fase de tratamento biológico?
  2. Como se podem controlar as cargas hidráulicas excessivas?
  3. Quais são os problemas e dificuldades resultantes da falta do controle das cargas hidráulicas, entrando em uma ETE e, especificamente em um tanque de aeração?

Cargas Hidraulicas 1 - Imagem 6 Cargas Hidraulicas 1 - Imagem 7

Fotos de alguns tipos de Calha Parshall

[1] http://celuloseonline.com.br/tratamento-de-efluentes-david-meissner-importancia-de-oxigenio-parte-2/. – Acessado 26/08/2015

[2] Martin Wanielista, Robert Kersten and Ron Eaglin. 1997. Hydrology Water Quantity and Quality Control. John Wiley & Sons. 2nd ed.; http://www.ajdesigner.com/phpflume/parshall_flume_equation_flow_rate.php.– Acessado 27/08/2015.

[3] https://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=12&cad=rja&uact=8&ved=0CGoQFjALahUKEwiY-s2N6MnHAhWEEpAKHZOzCcc&url=http%3A%2F%2Fftp.demec.ufpr.br%2Fdisciplinas%2FTM117%2FCap-7-Vaz_o.ppt&ei=R0zfVdi6NISlwAST56a4DA&usg=AFQjCNGU4Y9GvNqOOFV3zG6aRc4x9WzLvg. – Acessado 27/08/2015.

[4] https://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwj0r4m-i73JAhXFGJAKHTjyBNYQFgghMAA&url=http%3A%2F%2Fwww.ifba.edu.br%2Fprofessores%2Fdiogenesgaghis%2FTE_Tratamento%2520de%2520Efluentes%2FApostila%2520Tratamento%2520de%2520Efluentes.doc&usg=AFQjCNE9OA1BFko406ipQNFH2i_rLLEKMA&sig2=zU43HCu4i86lgIu_PfvESQ&bvm=bv.108538919,d.Y2I. Acessado 2/12/2015.

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Sobre o Autor
David Meissner - Trat. Efluentes
David Meissner - Trat. Efluentes
É dono da empresa DCMEvergreen Environmental Consulting Services. É formado em Química na Michigan State University, East Lansing, (Mi USA) e Mestrado em Química Orgânica pelo ITA-CTA, São José dos Campos (SP Brasil).
1Comentários
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  • janeiro 13, 2016 at 10:45

    David Meissner tem a capacidade de trazer luz e novidades a assuntos que já se consideram debatidos. Dotado de uma capacidade analítica e conjuntural, o artigo é de notável qualidade.
    Parabéns, David, por nos brindar com material tão rico.

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