Este documento descreve o sistema de tratamento de efluentes líquidos industriais utilizando lagoas anaeróbias seguidas por lagoas facultativas. O texto explica o processo de tratamento anaeróbio, os critérios de projeto para lagoas anaeróbias como tempo de detenção e taxa de aplicação volumétrica, e dimensiona lagoas facultativas subsequentes levando em conta a remoção de DBO já alcançada na etapa anaeróbia.

1. TRATAMENTO DE EFLUENTES
LÍQUIDOS INDUSTRIAIS
Aula 7 – Sistema de lagoas anaeróbias seguidas
por lagoas facultativas

2. Introdução
As lagoas anaeróbias constituem-se uma alternativa
de tratamento, onde a existência de condições
estritamente anaeróbias é essencial. Tal é
alcançado através do lançamento de uma grande
carga de DBO por unidade de volume da lagoa,
fazendo com que a taxa de consumo de oxigênio
seja várias vezes superior à taxa de produção. No
balanço de oxigênio, a produção pela fotossíntese
e pela reaeração atmosféricas neste caso,
desprezíveis.

3. Introdução
As lagoas anaeróbias têm sido utilizadas no tratamento
de esgotos domésticos e despejos industriais
predominantemente orgânicos, com altos teores de
DBO, como matadouros, laticínios, bebidas, etc.
A conversão da matéria orgânica em condições
anaeróbias é lenta, pelo fato das bactérias anaeróbias
se reproduzirem numa vagarosa taxa. A temperatura
do meio tem grande influência nas taxas de
reprodução da biomassa e conversão do substrato, o
que faz com que as regiões de clima quente se tornem
propício a este tipo de lagoas.

4. Introdução
As lagoas anaeróbias são usualmente profundas, da
ordem de 3m a 5m.
A eficiência de remoção da DBO nas lagoas
anaeróbias é usualmente da ordem de 50% a
70%. A DBO efluente é ainda elevada, implicando
na necessidade de uma unidade posterior de
tratamento.
A remoção da DBO na lagoa anaeróbia proporciona
uma substancial economia de área para lagoa
facultativa.

5. Lagoa Anaeróbia – Lagoa Facultativa
Sistema Australiano
Grade
Fase
Sólida
Cx de
areia
Fase
Sólida
Medição
de vazão
Lagoa Anaeróbia
Lagoa Facultativa

6. Descrição do Processo
De forma simplificada, a conversão anaeróbia se
desenvolve em duas etapas:


Liquefação e formação de ácidos (através das
bactérias acidogênicas); e
Formação de metano (através das bactérias
metanogênicas).

7. Descrição do Processo
Primeira fase
Não há remoção de DBO, apenas a conversão da
matéria orgânica a outras formas (moléculas mais
simples e depois ácidos)
 Segunda fase
A DBO é removida, com matéria orgânica (ácidos
produzidos na primeira etapa) sendo convertida a
metano, gás carbônico e água.


8. Descrição do Processo
Bactérias metanogênicas são bastante sensíveis às
condições ambientais, caso sua taxa de reprodução
reduza, haverá o acúmulo dos ácidos formandos na
primeira etapa, com as seguintes conseqüências:


Interrupção da remoção da DBO;
Geração de maus
extremamente fétidos.
odores,
os
ácidos
são
É fundamental o equilíbrio entre as duas comunidades
de bactérias.

9. Descrição do Processo
Condições para o desenvolvimento das bactérias
metanogênicas:



Ausências de oxigênio dissolvido;
Temperatura do líquido adequada (acima de
15°C);
pH adequado (próximo ou superior a 7)

10. Descrição do Processo
A crosta cinzenta escura de escuma, típica de
lagoas anaeróbias extremamente benéfica ,
pois:
 Interpõe à penetração
de luz solar na lagoa,
impedindo
assim
o
desenvolvimento de algas,
que produzem oxigênio na
camada superior;

11. Descrição do Processo




Protege a lagoa contra curto – circuitos, agitação
provocada pelos ventos, e transferência d oxigênio da
atmosfera;
Conserva e uniformiza a temperatura no meio líquido,
impedindo a sua alteração por súbita modificação no
meio externo;
Impede o maior aquecimento da superfície líquida
durante o dia, e o rápido esfriamento durante a noite.
impede o desprendimento de gás sulfídrico para a
atmosfera;

12. Características gerais



Lagoas são profundas, de 4 a 5 metros, para
reduzir a possibilidade de penetração do oxigênio
produzido na superfície (pela fotossíntese e pela
reaeração atmosférica) para as demais camadas.
O tempo de detenção hidráulica (t) se situa na
faixa de 3 a 6 dias; e
Taxa de aplicação volumétrica (Lv) comumente
adotada e 0,1 a 0,3 kg DBO/m3.d.

13. Configuração de Lagoas Anaeróbias
Classificação das lagoas anaeróbias em dois
modelos hidráulicos básicos :
Lagoa anaeróbia convencional;
Lagoa anaeróbia de alta taxa.

14. Configuração de Lagoas Anaeróbias
a) Convencional
Grade
Cx de
areia
Fase
Sólida
Medição
de vazão
Fase
Sólida
Lagoa Anaeróbia
Banco de lodos
Nas lagoas convencionais o escoamento do efluente
líquido ocorre de forma horizontal, definido pela
posição de entrada e saída.

15. Configuração de Lagoas Anaeróbias
As lagoas anaeróbias de alta taxa, apresentam fluxo hidráulico
ascendente junto a zona de entrada, a qual esta localizada
na parte inicial da lagoa, ao fundo de uma câmara profunda.
Apresentam menores tempos de retenção de sólidos, uma vez
que permitem um maior contato com a biomassa ativa e ao
sistema de alimentação.
Grade
Cx de
areia
Fase
Sólida
Fase
Sólida
b)Alta Taxa
Banco de lodos

16. Rotinas gerais de operação
• conferir, periodicamente, as condições estruturais da
lagoa, minimizando a possibilidade de ocorrência de
erosão dos taludes e de infiltração no solo,
observando-se a variação do nível da lâmina d’água;
• evitar os entupimentos nos dispositivos de entrada, para
garantir a distribuição uniforme do esgoto na lagoa;
• promover a retirada de materiais grosseiros que,
eventualmente, possam passar pelo tratamento
preliminar;

17. Rotinas gerais de operação
• conservar limpos os dispositivos de saída;
• conservar as margens da lagoa sem qualquer tipo
de vegetação, para evitar a proliferação de
insetos;
• fazer diariamente a leitura das vazões com
freqüência horária e anotar os valores no livro de
registro de operação.

18. Critérios de Projeto para as Lagoas
Anaeróbias
Os principais parâmetros de projeto das lagoas
anaeróbias são:

Tempo de detenção hidráulico;

Taxa de aplicação volumétrica;

Profundidade;

Geometria(relação comprimento/largura).

19. Critérios de Projeto para as Lagoas
Anaeróbias
Taxa de aplicação volumétrica (Lv)
Principal parâmetro de projeto das lagoa
anaeróbias, é função da temperatura. Locais mais
quentes permitem uma maior taxa (menor volume).
A consideração da carga volumétrica é importante,
pois certos despejos, como os industriais, podem
variar bastante a relação entre a vazão e a
concentração de BBO.


20. Critérios de Projeto para as Lagoas
Anaeróbias

Taxas de aplicação volumétrica admissíveis para
projeto de lagoas anaeróbias em função da
temperatura.
Temperatura média do
ar mais frio-T(°C)
Taxa de aplicação volumétrica
admissível-Lv (KgDBO/m3.d)
10 a 20
0,02T-0,10
20 a 25
0,01T-0,10
>25
0,35

21. Critérios de Projeto para as Lagoas
Anaeróbias

Volume útil determinado em função de:
V = L/Lv
L = carga de DBO total afluente (KgDBO/d)
Lv = Taxa de aplicação Volumétrica (kg DBO/m3.d)
V = volume requerido para a lagoa

22. Critérios de Projeto para as Lagoas
Anaeróbias
Para esgotos domésticos, o volume final a ser
adotado para a lagoa anaeróbia é um
compromisso entre os dois critérios (tempo de
detenção e taxa de volumétrica), devendo, tanto
quanto possível, satisfazer a ambos. Para efluentes
industriais, o critério definidor é o da taxa de
aplicação volumétrica.

23. Critérios de Projeto para as Lagoas
Anaeróbias
Tempo de detenção hidráulico (θh)
Deve ser suficiente para a sedimentação dos sólidos e
degradação anaeróbia da matéria orgânica
solúvel.

Nas lagoa anaeróbias convencionais tempos
inferiores a 3 dias, poderá ocorrera a saída das
bactérias metanogênicas com o efluente da lagoa
(fatores hidráulicos) seja superior a própria taxa
de reprodução, a qual é lenta (fatores biológicos).

24. Critérios de Projeto para as Lagoas
Anaeróbias
Tempo de detenção hidráulico(θh), expresso em dias
(Faixas admissíveis)
Temperatura da
lagoa (°C)
10-15
Tempo de
detenção (θh)
(dias)
4-5
Remoção de
provável de
DBO5 (%)
30-40
15-20
20-25
25-30
3-4
2,5-3
2-5
40-50
50-60
60-70

25. Critérios de Projeto para as Lagoas
Anaeróbias

Tempo de detenção hidráulico
θh= V/ Q
Q = Vazão média afluente (m3/d)
θh = Tempo de detenção hidráulica (d)
V = Volume requerido para a lagoa (m3)

26. Critérios de Projeto para as Lagoas
Anaeróbias

Profundidade
Projetar uma lagoa mais profunda, com 3,5 a 5,0
metros de profundidade.
Vantagens da lagoa mais profunda:
•
Menor área superficial;
•
Menor ação do meio externo sobre o meio líquido;
•
Volume adequada para acumulação de sólidos.

27. Critérios de Projeto para as Lagoas
Anaeróbias
Geometria (relação comprimento/largura)
As lagoas anaeróbias variam entre quadradas ou
levemente retangulares, com relação:

Comprimento/largura (L/B) =
na ordem de 1 a 3

28. Estimativa da concentração efluente
de DBO da Lagoa Anaeróbia
Uma vez estimada a eficiência de remoção (E),
calcula-se a concentração efluente pelas fórmulas:
E = (S0 – DBOefl) x 100/S0
DBOefl = S0 (1 – E/100)
Onde:
100  E xL0
L
100
S0= concentração de DBO total afluente (mg/L);
DBOefl= concentração de DBO total efluente(mg/L);
E= eficiência de remoção(%).

29. Dimensionamento das Lagoas
Facultativas após Lagoas Anaeróbias
As lagoas facultativas secundárias podem ser
dimensionadas segundo os critérios de taxa de
aplicação das lagoas facultativas. O tempo de
detenção resultante será agora menor, devido à
prévia remoção da DBO a lagoa anaeróbia.
Para o dimensionamento segundo a taxa de
aplicação superficial, tem-se que a concentração e
a carga de DBO afluentes à lagoa facultativa são
as mesmas efluentes da lagoa anaeróbia.

30. Dimensionamento das Lagoas
Facultativas após Lagoas Anaeróbias
A estimativa da concentração de DBO efluente da
lagoa facultativa pode ser efetuada segundo
metodologia das lagoas facultativas. O coeficiente
de remoção K será neste caso um pouco menor,
devido a matéria orgânica de estabilização mais
fácil ter sido removida na lagoa anaeróbia.
K = 0,25 a 0,32 d-1
(20°C, lagoas facultativas secundárias, modelo de mistura completa)

31. Lagoa Anaeróbia – Lagoa Facultativa

32. Acúmulo de Lodo nas lagoas
Anaeróbias
A taxa de acúmulo é da ordem de 0,03 a
0,10m3/hab.ano.
As lagoas anaeróbias devem ser limpas segundo uma
das seguintes estratégias :
 Quando
a
camada
de
lodo
atingir
aproximadamente 1/3 da altura útil.
 Remoção de um certo volume anualmente, em um
determinado mês, de forma a incluir a etapa de
limpeza de uma forma sistemática na estratégica
operacional da lagoa.

33. Bibliografia



Lagoas de estabilização, volume 3, Marcos Von
Sperling 2ª Edição Ampliada; 2ª 2006. Editora
UFMG (publicação do DESA)
Giordano,Gandhi.TRATAMENTO E CONTROLE DE
EFLUENTES INDUSTRIAIS. Universidade Estadual do
Rio de Janeiro
Fundação Estadual do Meio Ambiente . F981o
Orientações básicas para operação de estações de
tratamento de esgoto / Fundação Estadual do Meio
Ambiente. —- Belo Horizonte: FEAM, 2006.

34. Objetivo da aula
Ao final dessa aula, você deverá conhecer:
 O processo de funcionamento da Lagoa Anaeróbia;
 A importância do tratamento posterior a lagoa
anaeróbia;
 Dimensionamento
de uma Lagoa Anaeróbia
seguida de Lagoa Facultativa.