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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 2

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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 2

Introdução

10/02/2016 – Na parte 2 do presente 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 os eventuais problemas causados pelo seu descontrole. Essas cargas normalmente são definidas a partir das medições das vazões ao longo das diversas etapas da estação de tratamento de efluentes, apenas lembrando que:

A parte 1 do trabalho abordou 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;

Essa 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 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.     Na fase de tratamento biológico, quais são as faixas tipicamente utilizadas para controlar a carga hidráulica e o seu tempo de retenção?

Em relação ao tempo de detenção hidráulica, o autor Marcos von Sperling apresenta as seguintes informações:

  • Lodos ativados convencionais: t = 6 a 8 horas (< 0,3 dias);
  • Aeração prolongada: t = 16 a 24 horas (0,67 a 1,0 dias)[1]

Convertendo-se estes valores para a carga hidráulica volumétrica, CHV, obtém-se:

CHV = carga hidráulica volumétrica (m3/m3.d)

  • Lodos ativados convencionais: 0,125 a 0,166 m3/m3.h (3,0 a 3,98 m3/m3.d);
  • Aeração prolongada: 0,042 a 0,063 m3/m3.h (1,00 a 1,50 m3/m3.d).

Comparando os valores apresentados nas tabelas que foram inclusas na parte 1 que abordou o mesmo tema, com os valores estipulados por von Sperling, é possível observar que nas estações de tratamento de efluentes das indústrias de celulose, os valores aplicados são coerentes. Também é possível perceber, que uma estação de tratamento de efluentes do tipo Attisholz é fisicamente mais compacta, se comparada com uma estação de tratamento de efluentes de aeração prolongada.

2.     Como se podem controlar as cargas hidráulicas excessivas?

Do ponto da visita operacional da ETE, basicamente, existe somente uma opção para controlar as cargas hidráulicas eventualmente excessivas. A opção seria utilizar volumes livres existentes nas lagoas de emergência para estocar o excesso de volume do efluente bruto, mesmo que o efluente não se encontre aquém dos parâmetros de seu tratabilidade. Esta opção funcionará por um tempo limitado, pois, eventualmente, as lagoas de emergências vão se tornar cheias, e não poderão ser mais utilizadas para controlar a vazão do efluente.

Uma segunda opção mais dramática seria de reduzir ou limitar a produção de celulose e papel! No caso de emissões de quantidade de efluentes excessivos por períodos longos (meses ou anos), esta opção permite uma melhor avaliação dos custos e benefícios, quanto aos investimentos em uma ampliação do tamanho da ETE, ou em melhorias no processo produtivo para reduzir a vazão do efluente gerado.

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?

Existem duas situações operacionais principais, que podem criar problemas em relação às variações das cargas hidráulicas.

A primeira situação é a mais importante e ocorre com maior frequência. Essa situação ocorre quando as quantidades das cargas hidráulicas são excessivas, e são maiores dos valores considerados no projeto original da ETE. Também, essa situação pode ser acompanhada, ou não, com picos (variações na vazão) grandes e frequentes.

Como explicado anteriormente, cargas hidráulicas volumétricas excessivas implicam em tempos de retenção hidráulicas reduzidas. Assim, além de causar uma redução na eficiência da remoção dos poluentes dentro do efluente (DBO5 e DQO), a qualidade do lodo também será reduzida. O lodo tenderá ser mais “fofo” e menos compacto, com um IVL mais alto. Essa situação, acoplada ao próprio aumento da vazão, criará muitas dificuldades na manutenção de uma quantidade de biomassa (sólidos) suficiente dentro dos tanques de aeração. Também, os clarificadores secundários não serão capazes de adensar o lodo adequadamente. Finalmente, haverá um aumento de sólidos suspensos no efluente tratado e dificuldades no desaguamento do excesso de lodo gerado. O controle operacional da estação de tratamento de efluentes será perdido.

A segunda situação é menos importante, e ela ocorre com menor frequência. Essa situação acontece quando as quantidades das cargas hidráulicas são menores do que os valores considerados no projeto original da ETE. Essa situação normalmente não é acompanhada com picos (variações na vazão), e frequentemente ocorre durante paradas prolongadas das áreas produtivas.

Também, como explicado anteriormente, as cargas hidráulicas volumétricas menores do projeto, implicam em tempos de retenção hidráulicas aumentados. Quando o tempo de retenção se torna excessivo, a qualidade de lodo, também sofrerá uma redução. Mas neste caso, o lodo tenderá ser mais mineralizada e ficará mais fino. O efluente tratado poderá ficar com um aspecto turvo, e, também os sólidos suspensos poderão aumentar. Essa situação pode ser descrita por meio do termo inglês “pin floc”, ou numa tradução literal, denominada de pontos de alfinetes.

No caso das estações de tratamento que tenham mais do que um tanque de aeração, a solução do problema de um tempo de retenção hidráulico excessivo, seria de isolar um ou mais destes tanques. No caso onde somente existe um tanque de aeração, o tempo de aeração poderá ser reduzido, efetivando a aeração do lodo e o efluente durante intervalos de algumas horas, e deixando a aeração desligada durante os outros intervalos. Em casos onde o tempo de retenção reduzido é extenso, será necessária uma otimização na extensão dos intervalos de tempo de aeração e de descanso. Essa otimização necessariamente terá que ser acompanhada por uma avaliação microscópica regular do lodo e efluente que estão sendo aerado.

CONCLUSÕES

Nessa parte 2 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 moderna. Foram discutidos os seguintes tópicos:

  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, um tanque de aeração?

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

Fotos de alguns tipos de Calha Parshall

[1] http://www.ebah.com.br/content/ABAAABkP0AH/lodos-ativados-von-sperling . Acessado 10/12/2015.

 

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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).
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