Sistema Lamas Activadas. Dimensionamento

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E ARQUITECTURA 

INSTALAÇÕES DE TRATAMENTO 

Castelo Branco 

Lisboa, Junho de 2008 

Ana Ambrósio de Sousa

DIMENSIONAMENTO DUM SISTEMA DE LAMAS ACTIVADAS 

A – DADOS DE BASE 

Caudal = 0,25 m 3 /s 

CBO a = 250 mg/L 

CBO e = 20 mg/L 

T = 20 ºC 

Admitem-se os seguintes pressupostos: 

(a) a concentração dos SSV do afluente ao reactor é desprezável; 

(b) a razão MLVSS/MLSS = 0,80; 

(c) a concentração de sólidos na recirculação é de 10 000 mg/L; 

(d) a concentração de sólidos no reactor é de MLVSS = 3 500 mg/L; 

(e) a idade das lamas, θ c = 10 dias; 

(f) o efluente contém 22 mg/L de sólidos biológicos, dos quais 65% são biodegradáveis; 

(g) CBO 5 = 0,68 x CBO u; 

(MISTURA COMPLETA) 

(h) as águas residuais têm as concentrações adequadas de azoto e fósforo para o 

crescimento biológico; 

(i) os parâmetros cinéticos do crescimento biológico, Y = 0,50 e k d = 0,06 d -1 . 

PSIT [2]


B – DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA 

1 - Cálculo do CBO 5 solúvel no efluente 

CBO 5 efluente = CBO 5 afluente não tratado + CBO 5 dos SS do efluente 

a) CBO 5 dos SS do efluente 

a.1) parte biodegradável dos sólidos biológicos do efluente 

0,65 x 22 mg/L = 14,3 mg/L 

a.2) CBO u da parte biodegradável dos sólidos biológicos do efluente 

0,65 x 22 mg célula/L x 1,42 mg O 2 consumido/mg célula oxidada = 20,3 mg/L 

a.3) CBO 5 dos SS efluente = 20,3 mg/L x 0,68 = 13,8 mg/L 

b) CBO 5 afluente não tratado (S) 

CBO e = S + CBO 5 dos SS efluente 

20 mg/L = S + 13,8 mg/L 

S = 6,2 mg/L 


PSIT [3]


2 - Cálculo da eficiência 

So 

- S 

E = x 100 

So 

a) com base no CBO 5 solúvel 

250 - 6,2 

E = x 100 

250 

= 97,5% 

b) a eficiência global do sistema 

Eglobal 

250 - 20 

= x 100 

250 

= 

92% 


PSIT [4]


3 - Cálculo do volume do reactor 

θc 

Y ( So 

- S) 

X = 

θ (1+ 

kd 

θc) 

VR 

θ = 

Q 


a) substituindo θ em X, e resolvendo a equação para V R 

V 

R 

θc 

Q Y ( So 

- S) 

= 

X (1+ 

kd 

θc) 

b) a eficiência global do sistema 

3 

(10d) x (0,25 x 86 400 /dia) x 0,50[(250 - 6,2) mg/L] 

= 

m 

- 

(3 500 mg/L) (1+ 

0,06 d x 10 d) 

VR 1 

≅ 

3 

4 700 m 

PSIT [5]



4 - Quantidade de lamas produzidas em excesso por dia 

a) Cálculo do Y real 

Y 

real 

Y 

= 

1+ 

kd 

θ 

= 0,31g 

(1+ 

0,5 

0,06 x 10) 

b) Quantidade de lamas produzidas 

P 

x 

= Y 

Real 

c 

Q ( S 

= (0,31kg 

= 

células/g CBO removido 

o 

- S) x 10 

-3 

células/kg CBO removido) x (0,25 x 86 400 m 

3 - 

x (250 - 6,2) (g/ m ) x 10 

= 

1632 

kg SSV/d 

3 

3 

/d) x 

PSIT [6]



c) Cálculo do aumento da massa total de MLSS 

1632 

Px (SS) = 

0,8 

= 2 040 kg SS/d 

d) Quantidade de lamas em excesso 

Lamas em 

excesso 

= 

Aumento 

de MLSS 

= 2 040 kg SS/d - (22 g/ m 

= 2 040 - 475 ≅ 

1565 

kg SS/d 

– 

SS no efluente 

3 

x 0,25 m 

3 

/s x 86 400) 

PSIT [7]



e) Caudal de lamas em excesso, admitindo que a purga é feita a partir do reactor 

θ 

c 

= 

Q 

d = 

Q 

w 

VR 

X 

X + Q 

e 

X 

e 

3 

3 

4 700 m x 3 500 g/ m 

3 

3 

x 3 500 g/ m + (0,25 m /s x 86 400 x 22 g/ m 

10 3 

10 

Q 

w 

= 

3 

w 

16 450 000 

500 Q + 380 160 

w 

16 450 000 - 3 801600 

= 

= 361m 

35 000 

3 

/d 

x 0,8) 

PSIT [8]


f) Razão de recirculação 

Q 

R 


Q Xo 

+ QR 

XR 

= Qw 

X + (Q + QR) 

X 

Admitindo-se que: 

Xo = 0 mg/L 

Q w é desprezável face ao Q (≅ 1,6%) 

X 

R 

= (Q 

10 000 x 0,8 Q 

Q 

R 

Q 

Q 

R 

R 

= 16 

= 78 

+ Q 

R 

) X 

= (21600 

800 m 

% 

3 

/d 

+ Q 

R 

) x 3 500 

PSIT [9]


5 - Cálculo do tempo de retenção hidráulico 

VR 

θ = 

Q 

4 700 

= 

21600 

= 5,2 h 

6 - Cálculo das necessidades de oxigénio 


a) quantidade de CBO u removido no processo 

3 

Q (S - So) 

21600 

m /d (250 - 6,2) g/ 

= 

m 

0,68 

0,68 

= 7 744 kg CBOu 

/d 

b) quantidade de oxigénio 

kg O 

2 

/d = 7 744 kg CBO 

= 5 426 kg O 

2 

µ 

/d 

/d 

- 1,42 x 1632 

3 

kg SSV/d 

PSIT [10]


7 - Cálculo da potência dos arejadores 

8 - Verificações 

cia de O 

= 150 


transferên 2 ≅ 

2 

0,9 a 2,2 kg O 

5 426 kg O2 

/d 

potência total = 

24 h/d x 1,5 kg O2 

/kW.h 

Potência agitação 

kW 

150 3 

000 W 

3 = 32 W/ m > 25 W/ 

3 

m 

4 700 m 

Relação F/M 

F 

M 

So 

250 mg/L 

= = 

= 0,33 d 

θ X (0,22 d) x (3 500 mg/L) 

(0,2 - 0,6 d 

-1 

) 

/kW.h 

-1 

PSIT [11]

Simbologia: 

CBO a 

CBO e 

Q 

SS 

SSV 

MLVSS 

MLSS 

S 


Carga volúmica 

kg CBO 

3 

m .d 

- 

- 

- 

- 

- 

- 

- 

- 

5 

So 

Q 250 g/ 

= = 

m 

VR 

= 1,15 


3 

x 21600 

m 

3 

4 700 m 

(0,8 - 1,92 

CBO 5 afluente ao sistema (S o ), mg/L 

CBO 5 efluente do sistemas, mg/L 

Caudal afluente ao sistema, m 3 /dia 

Sólidos suspensos, mg/L 

Sólidos suspensos voláteis, mg/L 

Sólidos suspensos no reactor, mg/L 

CBO 5 afluente não tratado, mg/L 

3 

/d x 10 

kg CBO 

Sólidos suspensos voláteis no reactor, mg/L 

5 

-3 

/ m 

3 

.d) 

PSIT [12]


Simbologia (continuação): 

E 

E global 

X 

θ c 

θ 

Y 

k d 

V R 

Y real 

P x 

Q w 

Q e 

X e 

- 

- 

- 

- 

- 

- 

- 

- 

- 

- 

- 

- 

- 

Volume do reactor, m 3 

Caudal de lamas em excesso, m 3 /dia 

Caudal do efluente tratado, m 3 /dia 


Eficiência do sistema com base no CBO 5 solúvel, % 

Eficiência global do sistema, % 

Concentração de SSV no reactor R, mg/L 

Idade das lamas (tempo médio de retenção das células, SSV, no reactor), dia 

Tempo de retenção hidráulico no reactor, dia 

Coeficiente de crescimento de células, g células produzidas por g de matéria 

orgânica removida 

Coeficiente de decaimento endógeno, dia -1 

Coeficiente de crescimento de células real num sistema com recirculação 

Quantidade de lamas produzidas diariamente, kg SSV/d 

Concentração de SSV no efluente, mg/L 

PSIT [13]



Typical values of alpha factors for low-speed surface aerators 

and selected wastewater types 

PSIT [14]



Typical aeration tank dimensions for mechanical surface aerators 

PSIT [15]



Typical design information for secondary clarifiers for the activated sludge process 

PSIT [16]



Typical design parameters for commonly used activated sludge process 

PSIT [17]

Sistema Lamas Activadas. Dimensionamento

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?