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INFORMAÇÕES PRELIMINARES SOBRE METODOLOGIAS PARA USO DA TECNOLOGIA AEROVOR (Outubro/2012) 1‐Introdução O presente documento tem o objetivo de apresentar os critérios básicos para dimensionar e utilizar a Tecnologia Aerovor em vários campos onde poderá ser empregada. É importante considerar que o Aerovor é um equipamento original que não pode ser comparado com outros tipos de equipamentos aparentemente similares, normalmente utilizados em saneamento, como é o caso dos aeradores convencionais. A utilização e objetivos (em principio comuns) desses equipamentos propicia em variadas vezes associar especificações ou questionamentos semelhantes, todavia é um equivoco que deve ser evitado pois o Aerovor tem fundamentos próprios, inconfundíveis com outras tecnologias, requerendo critérios especiais para seu dimensionamento e especificações. 2‐ Fundamentos da Tecnologia Embora os primeiros estudos (direta ou indiretamente) relacionados com a Tecnologia Aerovor começaram a cerca de 10 anos, só em 2006 é que as ações foram efetivamente organizadas definindo‐se um Plano de Trabalho que teve como objetivo principal, projetar e montar os primeiros misturadores de fluidos para dar início a testes funcionais visando avaliar o desempenho desse novo equipamento. Por ocasião destes testes, variadas motivações nos levaram a utilizar o novo misturador de fluidos para atuar na área do “saneamento básico”, focando a mistura de ar (contendo 20% oxigênio) com água limpa ou poluída, gerando a produção intensiva de “oxigênio dissolvido” (O² ou OD). Assim ficou selada a primeira e objetiva aplicação da Tecnologia Aerovor, resultando em poucos meses a primeira unidade desse misturador que comprovou não só a geração de "oxigênio dissolvido", mas também a produção de um grande fluxo de “micro bolhas”, gerada com os 80% do restante do ar envolvido na referida mistura. Esse novo equipamento foi caracterizado pelo nome de “Aerovor”, em virtude da utilização do “vórtice” desenvolvido no processo de “mecânica de fluidos,” utilizado nessa tecnologia. A partir dos primeiros bons resultados obtidos, foram tomadas providências para registrar o referido invento junto ao INPI (Instituto Nacional de Patentes Industriais), atualmente já patenteada. Com o Aerovor montado em vários tamanhos e potencias, foram ensaiadas diversas operações de oxigenação intensiva e simultânea geração de micro bolhas, definindo‐se gradualmente as variáveis mais expressivas para a montagem de uma “modelagem matemática” para sua constituição, respondendo favoravelmente as expectativas esperadas. Assim o invento começou a ser utilizado para distintas aplicações, que foram sendo requisitadas em decorrência natural das carências por soluções novas, do bom desempenho das funções de oxigenação e micro bolhas do Aerovor, do estado sólido do equipamento, da dispensa de envolver produtos químicos e principalmente da baixa energia elétrica despendida. Estas particulares qualidades levaram a busca de novos campos de utilização e ao planejamento de ações para divulgar o Aerovor em distintos meios técnicos que mostravam interesses por tecnologias modernas, com eficiência, com simplicidade, com funcionalidade e fundamentalmente pelo baixo consumo de energia (elétrica) consumida no bombeamento do fluxo principal aliada a um mínimo de manutenção devido o equipamento ser montado com partes sólidas, sem movimentos e consequentemente sem desgastes. O fluido é que se movimenta através do equipamento a partir do fluxo proveniente de um bombeamento externo. 3‐ Tecnologia Aerovor A Tecnologia Flumixim está fundamentalmente baseada na produção de “oxigênio dissolvido e micro bolhas” através de um novo equipamento denominado “Aerovor”. As referidas produções são realizadas pela mistura intensiva de água limpa ou poluída com o ar atmosférico. O Aerovor é uma aplicação tecnológica do invento Flumix, patenteado no INPI,como um “misturador de fluidos”, de forma intensiva e molecular, utilizando a energia do fluido principal que escoa adequadamente pelo referido equipamento. O aplicativo AEROVOR, opera com “água limpa ou poluída” (efluentes de esgotos domésticos ou industriais) como “fluido principal” e com “ar atmosférico” como fluido secundário. O resultado da mistura intensiva da água (limpa ou poluída) com o ar e sua parcela de oxigênio, propicia a geração do “oxigênio dissolvido” em nível de saturação bem como a formação de um fluxo intenso de “micro bolhas”, pela presença dos demais componentes do ar. O oxigênio dissolvido (OD) é considerado um agente extraordinário para combater a poluição em geral, funcionando como oxirredutor, promovendo (em circunstâncias programadas) a oxidação dos lodos orgânicos (*) transformando os minerais solúveis em óxidos precipitados. Tem ação bactericida (destrói as bactérias anaeróbias) e potencializa as bactérias aeróbicas entrando em ação para junto com o OD permanecer disponível para atender as demais demandas de DBO e DQO. Nesse aspecto, o OD intensivo compete com essas bactérias, consumido a parte orgânica dos lodos com mais eficiência e menor tempo. É também altamente eficiente para a remoção imediata do “mau cheiro”, bastante comum em questões de tratamento de efluentes quando utilizam processos anaeróbios. As “micro bolhas” agem como um poderoso “flotador físico aerado”, dispensando a inclusão de produtos químicos, promovendo assim a separação por flotação dos sólidos leves suspensos (pequenas partículas, óleos, graxas, outros) contribuindo indiretamente para a “decantação” dos sólidos suspensos pesados, atendendo as características fundamentais de um “Tratamento Secundário” e até parcialmente terciário, de forma muito econômica, com mínimo de energia (só bombeamento) sem praticamente demandar serviços de manutenção, contando ainda outras vantagens listadas no item 5. A utilização da Tecnologia Aerovor envolve dois processos de mistura sequenciais. A primeira mistura ocorre no interior do Aerovor, que sempre estará instalado na parte externa e fora do meio liquido. A segunda mistura ocorre no momento em que o fluxo do efluente já tratado no Aerovor, sai pela parte inferior (tubo de saída) praticamente mergulhado na massa liquida para dispersar o fluxo no meio em tratamento, misturando com o meio circundante em processo de tratamento através de um dispositivo denominado “Difusor”. Por ocasião dessa segunda mistura, o fluxo tratado transfere com eficiência máxima sua carga de oxigênio dissolvido para o meio, atendendo gradualmente o “nível de saturação” requerido, realizando o “tratamento”. Os difusores são desenhados com propósitos de atenderas características especiais de cada tipo de tanque, efluentes e outras questões particulares. A forma mais comum de utilizar o referido processo é captar o efluente no seu próprio meio e através de um sistema de bombeamento (escorvado ou submerso), enviar o fluxo por uma tubulação horizontal entrando no Aerovor. Após a evolução do fluxo no Aerovor em uma operação de “mecânica de fluidos” semelhante a um “tornado invertido” aproveitando a rotação do fluxo e a força da gravidade, desenvolve um “vórtice” em alta velocidade (100 a 120 km/h) surgindo as “forças centrípetas” que atuam intensivamente na formação da mistura (ar + oxigênio) com a água (como estiver), provocando a geração de oxigênio dissolvido em níveis iguais ou próximos da saturação. O fluxo resultante (micro bolhas com oxigenação) retorna ao meio em tratamento através de uma tubulação vertical de saída. O circuito em forma de "loop” provoca um tratamento gradual, oxidando os elementos químicos solúveis na água e enriquecendo cada vez mais a massa liquida com o oxigênio dissolvido, atendendo a redução das demandas químicas e bioquímicas. O fluxo de micro bolhas atua na “flotação” das partículas sólidas, óleos e graxas mais leves que existirem próximas ao difusor. Quando essas partículas existem no efluente, em pouco tempo começam a flotar na superfície, podendo (se interessar) serem retiradas por processo manual (peneiras) ou mecanizado (raspadores). Não sendo retiradas, a parte orgânica em flotação será fatalmente atacada pela oxigenação. O saldo desse material continuará flotando e terminará se reunindo com o material de fundo (pesado) quando for resgatado o efluente liquido intermediário já tratado no tanque. As partes sólidas (leves e pesadas) geralmente de pouca monta, poderão ser retiradas pelo fundo quando drenadas com auxilio de uma pequena lâmina liquida propositalmente deixada (20 cm) para disponibilizar uma certa carga hidráulica, visando assegurar o escoamento final do resíduo de fundo quando terminar o tratamento. O tratamento finaliza com a limpeza geral do tanque, ficando o tanque apto para um novo período de tratamento (por batelada). A oxigenação intensiva se dispersa extensivamente no meio durante todo o período de “loop” do referido fluxo. Em geral quanto mais fundo estiver a posição do Difusor, a atuação do Aerovor será mais extensiva e eficiente na massa em tratamento. 4- Áreas de Utilização
5 ‐ FOTOS ILUSTRATIVAS DE UTILIZAÇÃO DA TECNOLOGIA AEROVOR (1.1) Estações de Tratamento de Água ‐ ETA – Retirada de Sólidos Dissolvidos (Fe e Mn) (1.1) Estações de Tratamento de Água ‐ ETA Separação do lodo de fundo e água (retorno ao tratamento inicial) (1.1.2) ETE ‐ Tratamento de Efluentes Líquidos Industriais em regime de batelada – Tanques TOF e TDF (1.1.2) ETE ‐ Tratamento de Efluentes Líquidos Industriais Separação de Sólidos para preparar o efluente liquido para tratamento secundário (1.2.2) ETE ‐ Unidade Aerovor Embarcada com Bomba Submersa Associada Ensaios Operacionais na Fábrica Flumixim (1.2.2) Unidade Aerovor Embarcada com Bomba Submersa Associada Ensaios Operacionais na Fábrica Flumixim (3.1) – Tratamento de grandes lâminas d’água Unidade Panorâmica da Tulipa de Oxigenação tipo “UTI de Oxigênio Dissolvido” para evitar mortandade de peixes em períodos frágeis de oxigeênio (3.2) Revitalização de áreas sem oxigênio em lâminas d’água em regime lentico. Antigo curso d’água com águas represadas sem movimento e deficiência de oxigenação, concorrendo para mortandade de peixes. As Tulipas atuam como UTI para abranger cardumes com riscos de asfixia (4.1) Tratamento de Canais, rios ‐ Compartimentação de trechos de canais com Bloqueios Pneumáticos (4.1) Tratamento de Canais, rios ‐ Compartimentação de trechos com Bloqueios Pneumáticos Barragem de Borracha Inflada (água ou ar) 5.1‐ Tanques de Piscicultura e Carcinicultura 5.1‐ Tanques de Piscicultura e Carcinicultura 5.3 – Tanques Ranários 5.3 – Tanques Ranários (6.1) Tratamento experimentais em Piscinas Olímpicas (500m²) (6.1) Tratamento Experimentais em Piscinas Utilização do Aerovor em linha com bombeamento 6.3 – Uso odontológico experimental (6.4) ‐ Bio Lavagem Geral – lodo de fundo (6.4) ‐ Bio Lavagem Geral (6.5) Oxigenação de Tanques de Recuperação de Animais Marinhos (6.5) Oxigenação de Tanques de Recuperação de Animais Marinhos 6‐ Aspectos Importantes Observados na Tecnologia Aerovor para Usos em Saneamento 1‐ Oxigenação intensiva com capacidade de transferência ao nível de saturação do efluente; 2‐ Flotação física aerada intensiva com micro bolhas; 3‐ Possibilidade de promover opcionalmente a movimentação do sedimento de fundo de forma homogênea e sujeita a intensa oxigenação; 4‐ Mineralização do lodo orgânico (*), reduzindo ocorrência de sedimentos orgânicos (processo opcional controlado); 5‐ Possibilidades de promover a recirculação da massa liquida do efluente no mesmo ambiente (tanque) ou realizar transferências de massa entre ambientes distintos (entre tanques), com total garantia de toda massa passar pelo processo de oxigenação; 6‐ Equipamento compacto, atuando mediante recursos da mecânica de fluidos, em estado sólido, sem peças móveis, operando externamente (no ar fora do meio liquido) proporcionando alta durabilidade sem maiores preocupações com serviços de manutenção quando bem instalado e operado (garantia de funcionamento); 7‐ O equipamento opera com fluxo do efluente em tratamento, oriundo de uma bomba (convencional ou submersa) cuja energia envolvida é igual ou inferior a 3CV (dependendo das características do equipamento), propiciando em notável redução de energia em relação aos equipamentos de aeração convencional, da ordem de 75% de redução de energia elétrica; 8‐ O equipamento após realizar a produção de oxigênio dissolvido, a partir da mistura intensiva de efluente (fluxo principal) com o ar atmosférico (fluxo secundário), transfere a massa liquida praticamente saturada de OD para o meio em tratamento via uma tubulação vertical com difusor capaz de atuar em profundidades superior a 5m (dependendo características do projeto); 9‐ O maior modelo (3”) em aço inox, pesa cerca de 10kg com dimensões relativamente reduzidas (diâmetro 27cm, altura 48cm), viabilizando instalações com estruturas simples e econômicas, operando sem nenhum requisito de intervenção; 10‐ O Aerovor opera regularmente, dispensando a adição de qualquer produto químico; 11‐ O Aerovor Embarcado em um pequeno Catamarã com bomba submersa acoplada, contando com uma estrutura de suspensão em aço inox ou pultrusão, permite operação em posição estática, com deslocamentos orbitais ou retilíneos alternados ampliando a área de atuação principalmente para tanques de reduzidas profundidades; 12‐ O Aerovor Embarcado conta opcionalmente com uma Caixa Filtrante para proteção da Bomba Submersa contra sólidos grandes suspensos, larvas e pequenos animais aquáticos (tanques criatórios) e contra entrada de fluxo de ar no bombeamento (cavitação); 13‐ O Aerovor em plena operação, é notoriamente silencioso, não provoca sprays perigosos para a saúde do operador da ETE e também bloqueia com notória eficiência a geração de gazes com maus odores; 14‐ A oxigenação intensiva proporciona uma extraordinária redução de coliformes fecais e outras bactérias anaeróbias; 15‐ A oxigenação intensiva provoca a oxirredução de elementos minerais do tipo ferro, manganês, cálcio, magnésio e outros, resultando a precipitação de pequenas partículas com decantação sequencial melhorando a turbidez do efluente tratado; 16‐ A oxigenação intensiva pode ser realizada com igual eficiência em tanques com alto nível de salinidade (tanques marinhos); 17‐ Garantia total de 02 anos (ver condições de garantia na aquisição) e tem assistência técnica permanente do fabricante. (*) Ensaios realizados pela SABESP em Taubaté na ETE Marlene Miranda, comparando a Tecnologia AEROVOR com sistemas convencionais de aeração, foi comprovada uma redução de 95% na geração de lodo da ETE e uma redução de 75% no consumo de energia. 7‐ Metodologias Operacionais para Utilização 7.1 ‐ Área de Saneamento ‐ "Oxigenação e Micro Bolhas" para Tratamento de Água e Efluentes a) Aplicação em Água – Desmineralização A Remoção de Fe, Mn, Ca, Mg e outros elementos que estejam dissolvidos na água podem ter resultados altamente significativos, devido a “oxiredução” desses elementos. Seguido de um período de decantação no mesmo tanque ou em outro tanque especifico, a água deve passar por um processo de filtração em tanques de areia, ficando em condições de atender a remoção adequada desses elementos. Conforme o volume a ser tratado, dimensiona‐se os tanques TOF (oxigenação e flotação) e o tanque de decantação TDF (decantação e floculação opcional). Normalmente, utilizar tanques com volumes iguais (tanques de 5, 10, 15, 20m³). Para volumes superiores maiores que 20m³, pode‐se utilizar tanques múltiplos de 20m³, 15m³ ou 10m³. A dimensão dos tanques filtrantes será proporcional ao tanque de decantação. Para volumes pequenos utilizar filtros de areia convencionais usados em piscina ou filtros especiais de maior porte (linha Aerovor). Para grandes volumes, montar tanques filtrantes de areia construídos em fibra, alvenaria ou concreto. A limpeza dos tanques e filtros utilizados pode ser realizada no final da jornada diária, com lavagens especiais (bombeada). Para tanques de 20m³ usa‐se Aerovor de 3" com bomba de 3cv e com vazão de 80 a 100m³/hora. Para tanques menores 15 a 5m³ utiliza‐se Aerovor 2.5” e 2” com bomba de 2cv e 1.5cv respectivamente às vazões utilizadas. Ocorrendo necessidade de melhorar a qualidade da água ou efluente tratado é recomendável: ‐ ampliar o intervalo de oxigenação e ou o tempo de decantação básico, ‐ ampliar o volume de filtração ‐ se necessário envolver operações de cloração e tratamento com radiação UV. O processo de tratamento pode ser por “bateladas discretas ou em curso”, com velocidade moderada e ajustada aos limites da tancagem utilizada ou planejada. O fluxo de micro bolhas automaticamente gerado no processo de tratamento, se não for útil para separar eventualmente as partículas menores, graxas e óleos em flotação (por não existirem), não prejudicará o tratamento. Opcionalmente poderá ser utilizada uma pequena dose de floculante orgânico, objetivando acelerar a decantação e o aproveitamento mais econômico do volume da tancagem (casos especiais). b) Produção de Oxigenação Intensiva e Micro Bolhas para Tratamento de Efluentes Industriais e Orgânicos Conforme os volumes em tratamento por batelada simples ou batelada continua, realizada em tanques existentes ou tanques a serem dimensionados, é recomendável quando possível, utilizar tanques de fibra adotando as mesmas considerações do item "a" em termos de volumes de tanque, bitola do Aerovor, bomba, etc. Para tanques abertos de maiores dimensões, utilizar Aerovor de 3" Embarcado com bomba submersa associada e estrutura de flutuantes em pultrusão, incluindo quando necessário uma "caixa filtrante" para proteger a bomba devido a presença de cargas de sedimentos com corpos sólidos em suspensão de maiores diâmetros e também para evitar eventualmente a "cavitação" devido proximidade da bomba com fluxo de micro bolhas. Considerar que para esse tipo de tanque, a profundidade do mesmo é importante para definição do número e a distribuição dos Aerovor no tanque. Em condições normais de oxigenação com profundidade de 2 a 3m (não contando com dados batimétricos do fundo), adotar como área de cobertura para cada unidade de Aerovor, círculos ou retângulos entre 50 a 80m², com a distribuição mais uniforme possível e com o Difusor afastado do fundo em cerca de 1m (quando não interessar o tratamento do material de fundo). Para o caso de grandes tanques com dimensões de 100 a 200m³ ou mais e normalmente interessar a redução de cargas orgânicas dos sedimentos de fundo, é recomendável utilizar os Aerovor Embarcados Especiais com tubo de saída vertical tipo telescópico, com profundidade controlada por mecanismo fora do tanque (com uso deguincho especial manual) ajustado para operações regulares que permitam aproximar o Difusor até o fundo em profundidade pré determinada, por pesquisa de estratificação da lama de fundo (coleta controlada do perfil de fundo com tubo amostrador de policabornato, com ou sem volume de retenção controlada). A utilização do Sistema Telescópico no tubo Difusor demanda um controle da profundidade de penetração do Difusor, bem como a disposição de peças flutuantes para navegação (cabeação de tração controlada para evitar eventuais encalhes e tensões no tubo e Difusor. Em casos mais complexos, consultar o Departamento Técnico da Flumixim para buscar soluções de engenharia quanto a parte estrutural, deslocamentos e controles do sistema a serem instalados. É possível contar com sistemas mais engenhosos de modo a programar posições do Difusor nas três dimensões, (deslocamento nos eixos XX’, YY’ e ZZ’) controlado em terra (lateral do tanque) por dispositivos de guinchos e cabeações. c) Substituição dos Aeradores Convencionais por Aerovor Para utilizar a Tecnologia Aerovor como substituto dos aeradores convencionais é indispensável levantar dados gerais do sistema existente, considerar a funcionalidade operacional dos aeradores instalados e fundamentalmente utilizar nossa consultoria especializada para avaliar a melhor utilização da Tecnologia Aerovor. Com as informações antes requeridas, será mais fácil adequar o número de Aerovor bem como o modelo de equipamento e acessórios mais apropriados. Sem dúvida pode‐se esperar uma significativa economia energética, redução de serviços de manutenção e em casos especiais até a possibilidade de atuação positiva sobre a lama de fundo. É recomendável avaliar a possível utilização do efluente tratado para: lavagens, irrigação e reuso total ou parcial. Como opção para o “descarte” do efluente tratado pode ser utilizado técnicas de infiltração, evapotranspiração, evaporação natural ou processos combinados. Questões relacionadas com a produção de resíduos sólidos da ETE como: limitações ambientais, interesses comerciais na produção de compostagem (fertilizantes orgânicos), interesse pela atuação da oxigenação sobre a lama de fundo visando a redução total ou parcial da mesma, são temas importantes que analisados e diagnosticados podem contar com soluções interessantes e oportunas para o projeto da ETE. No caso de passivos de fundo com carga orgânica reduzida pela oxigenação, a referida técnica pode viabilizar o aproveitamento do material orgânico para “aterros” em geral, considerando ser material sólido sem maiores comprometimentos orgânicos. A utilização da “pirólise” visando aproveitamentos térmicos locais para outros interesses econômicos, pode ser uma solução final para eliminar os resíduos de fundo mais difíceis (via as soluções comentadas). Para sistemas de tratamento já implantados onde a oxigenação intensiva pode não interessar é possível reduzir o nível de oxigenação com a inclusão de dispositivos opcionais instalados junto ao Aerovor. d) Utilização da Tecnologia Aerovor em Estações de Tratamento (ETE) Para projeto de ETE é recomendável utilizar uma consultoria com experiência dessa tecnologia, visando (em principio) definir uma nova concepção de projeto. Em função da carga de efluente a ser tratado, fluxograma diário (regular ou irregular) das cargas que aportam a ETE, do tipo de efluente (industrial ‐ esgotos residenciais), sistema de coleta adotado, existência ou não de tratamento primário das cargas coletadas para produção dos efluentes líquidos, área disponível para tratamento, topologia da área (topografia), localização da futura ETE em relação as áreas habitadas (atuais e futuras, Plano Diretor de Saneamento), disposição para descarte do efluente tratado, limitações ambientais e problemas de saúde das áreas próximas são dados imprescindíveis de serem analisados para um projeto de ETE. Não é recomendável soluções programáticas, mas a realização de estudos mais amplos e sistêmicos na busca de soluções que atendam com melhor harmonia possível as diversas questões envolvidas, com especial atenção pelos aspectos econômicos, não só quanto aos investimentos de implantação mas principalmente os relacionados com as questões de operação ao longo do tempo. O interesse pela Tecnologia Aerovor deve considerar que se trata de um sistema de tratamento basicamente simplificado, sem uso sistêmico de produtos químicos, contando fundamentalmente com a poderosa atuação do oxigênio dissolvido e o fluxo de micro bolhas produzidas de forma rápida e eficiente. Considerar ainda que a Tecnologia Aerovor não requer serviços de manutenção, devido as características de uma máquina em estado sólido, demandando apenas um bombeamento de baixa potência, utilizando bombas convencionais sem especificações complexas e propiciando varias vantagens interessantes já anotadas no item 6, concorrendo para a redução dos custos de projeto, instalação e operação. Operacionalmente pode ser utilizadas técnicas de automação total ou parcial facilitando e simplificando as operações da ETE. Tratando‐se de uma tecnologia moderna e diferenciada, demandando estudos específicos, alerta‐se para quando utilizada não envolver outras tecnologias tradicionais com fundamentos incompatíveis com processo de oxigenação intensiva. Em casos de utilizar outra tecnologia em conjunto é recomendável concluir o tratamento por uma certa tecnologia e o efluente tratado já disponível para o descarte (limitações de qualidade) passar por um segundo programa de tratamento tipo “polimento” usando então a Tecnologia Aerovor para posterior descarte, visando assim atender as condições ambientais, funcionando como um tratamento complementar por oxigenação intensiva. e) Oxigenação de grandes lâminas d'água sensiveis, sujeitas a eventuais periodos de degradação ambiental, propiciando mortandade de peixes e maus cheiros. Trata‐se de uma utilidade bastante particular da Tecnologia Aerovor, reunindo um conjunto integrado de 8 (ou até 6) unidades de Aerovor de 3", com 8 bombas submersas de 3cv (total de 24cv). Utilizando uma estrutura articulada que possibilita deslocamento e oxigenação intensiva em uma área com cerca de 100 hectares ou 20.000m³ de volume (com 2m de profundidade) é normalmente possivel uma oxigenação capaz de atender as necessidades respiratórias garantindo abrigo adequado para cerca de 200 toneladas de peixes. Portanto um equipamento que pode funcionar como uma UTI para casos criticos em áreas sensíveis, periodicamente sujeitas a processos de poluição hidrica, contribuindo para preservar a vida aquática e o saneamento ambiental. Em caso de interesse sobre esta utilização é indispensável consultar a documentação especifica denominada "Tulipa de Oxigenação e Micro Bolhas. Esse equipamento poder contar com financiamento de empresas e instituições com necessidades de conciliar “passivos ambientais” ou simples cooperação com meio ambiente. Dispoem de painéis iluminados com notável apelo publicitário. f) Oxigênio Dissolvido para Despoluição de Cursos d'Água Degradados com Utilização Integrada de Bloqueios Pneumáticos por Compartimentação Para casos de tratamento de lâminas de cursos d'água em trechos regulares compartimentados, utilizando Bloqueios Pneumáticos (barragens de borracha inflável). A tecnologia conta com equipamentos Aerovor distribuidos ao longo do canal em tratamento. A existência de águas marinhas e das marés próximas (penetração da água salgada) pode ser altamente interessante para esses casos. É indispensável consultar a documentação especifica para melhor entendimento sobre a utilização dessa Tecnologia Aerovor. g) Oxigenação Intensiva e Micro Bolhas em Tanques Criatórios Para utilizar a Tecnologia Aerovor em tanques criatórios de peixes, crustáceos, ranários e outros, recomenda‐se também consultar uma documentação especifica denominada "Produção Intensiva de Oxigênio Dissolvido e Micro Bolhas para Tanques Criatórios". h) Outros usos da Tecnologia Aerovor O extraordinário potencial da tecnologia aponta para uma notável agenda de possibilidades, fundamentalmente dependentes da imaginação, da experiência e da criatividade da equipe que deseja utilizar o Aerovor. Até agora, temos contado com nossas equipes de profissionais bem como equipes especializadas de alguns clientes, que se familiarizaram com essa tecnologia, realizando investimentos em aplicações variadas, já diagnosticando várias utilidades que oportunamente estarão disponíveis no mercado. Futuramente temos certeza que outros pesquisadores irão se interessar em desenvolver novas aplicações. É importante focalizar os interesses sociais, econômicos e ambientais, priorizando a “saúde pública” drasticamente afetada pelos processos de poluição ocasionados pela falta total de tratamento ou tratamento insuficiente dos esgotos domésticos, principalmente em pequenas cidades, onde o tratamento equivocadamente é julgado como “inviável”. 8 ‐ Bases de Concepção e Dimensionamento da ETE 8.1 ‐ Condições Preliminares De posse de todas as informações coletadas, envolvendo: a‐ Volume do efluente liquido médio diário que aporta a ETE; b‐ Áreas disponíveis, informações topográficas e localização da área ou áreas mais indicadas para implantar uma ou mais ETE's; c‐ Definição geral do sistema primário utilizado ou a ser projetado para disponibilizar o efluente liquido para o tratamento secundário; d‐ Informações e limitações relacionadas com o "destino final" do efluente tratado (descarte); e‐ Caracterização dos interesses em aproveitamento do efluente tratado (lavagem, irrigação, infiltração, reuso...) e também questões relacionadas com os aproveitamentos dos resíduos sólidos da futura ou futuras ETE's (aterro, compostagem, outros). 8.2 – Concepção Básica Nessa fase de concepção inicial é muito importante considerar os interesses e as necessidades relacionadas com a implantação de ETE's em mais de um local, a avaliação sobre descartes e possíveis alternativas além de previsões sobre o crescimento da população e do tratamento para um futuro próximo. Sugere‐se nessa fase aproveitar a experiência de profissionais (consultores) familiarizados com os recursos dessa tecnologia, conhecimentos gerais da problemática em questão e contar com disponibilidade de um maior número de informações que permitam conceber soluções, estimar custos de investimentos e de operações, visando desenvolver “concepções alternativas” para que os gestores responsáveis por esses empreendimentos possam: analisar, questionar e serem devidamente esclarecidos, objetivando decisões adequadamente fundamentadas. 8.3 ‐ Considerações Preliminares sobre o Dimensionamento de uma ou mais ETE's Nesse caso, cada ETE será alvo de um projeto especifico. Com dados sobre o volume médio diário, a Tecnologia Aerovor possibilita normalmente dividir esse volume médio diário em três volumes ou ciclos de tratamento. Esse critério possibilita em casos ou períodos excepcionais de máxima carga, que as ETE's projetadas possam atender até próximo a duplicação das cargas diárias quando operadas próximo das 24 horas/dia (regime de exceção). Um exemplo certamente esclarece melhor a questão. Digamos uma ETE pequena com 60m³/dia e outra maior de 600m³/dia. ‐Divisão em ciclos Para 3 ciclos diários 60/3=20m³/ciclo para a ETE A Para 3 ciclos diários 600/3=200m³/ciclo para a ETE B Para a ETE A poderia ser utilizado: ‐ uma concepção mais econômica com 2 tanques de fibra de 20m³ (Tanques TOF e TDF) ‐ uma concepção mais folgada com 4 tanques de fibra de 20m³ (Tanques TAE, TOF, TDF e TAS). São tanques praticamente iguais, com as mesmas características de montagem mas com operações distintas; TAE ‐ Tanque Auxiliar de Entrada TOF ‐ Tanque de Oxigenação e Flotação TDF ‐ Tanque de Decantação e Floculação TAS ‐ Tanque Auxiliar de Saída Com a utilização de apenas dois tanque (TOF e TDF) os volumes de espera na entrada e na saída, não serão usados, concorrendo eventualmente para um congestionamento dos tanque principais (TOF e TDF). Além desses tanques pode‐se melhorar as condições de saída do efluente (se isto for assim requisitado). Utilizando mais um ou dois tanques de filtração (após o TAS) e opcionalmente um sistema de desinfecção complementar com cloração e se interessar o tratamento com radiação UV (ultra violeta). A figura a seguir apresentada ilustra o sistema anterior descrito. ETE A ‐ Estação Compacta 20m³/ciclo ETE A ‐ Estação Compacta 20m³/ciclo ETE B‐ Estação Compacta com 4 tanques de 30m³ cada e cerca de 100m³ ‐ 3 ciclos/dia ETE B‐ Estação Compacta 200m³/dia OBS: Essas ilustrações mostram ETE’s com tanques cilíndricos (volume máximo 30m³/tanque). Para volumes maiores utilizar tanques de concreto com distribuição e utilizações semelhantes. 8.4 – Alimentação Hidráulica e Elétrica para Bombeamento Para alimentação e operação do sistema é recomendável utilizar uma “bomba submersa” (interna) ou bomba centrifuga (externa) controlada por sensores de níveis. O efluente deve ser bombeado para o Tanque TAE ou diretamente para o Tanque TOF, passando por um Aerovor, realizando uma oxigenação inicial de choque visando acelerar o tratamento e evitar o mau cheiro pela oxigenação intensiva e imediata. As figuras em referências caracterizam os componentes principais do sistema concebido, facilitando uma estimativa inicial de custos. No caso de volumes maiores como a da ETE B, pode‐se operar com o somatório de unidades pequenas múltiplas ou com tanques maiores. Para volume de 200m³ sugere‐se usar tanques em concreto ou 4 tanques de 50m³. São concepções semelhantes para atingir o tratamento anteriormente descrito. 9 ‐ Comentários sobre Transferência de Oxigenação 9.1 ‐ Introdução Inicialmente era frequente os questionamentos sobre "Qual a taxa de transferência de oxigênio?" Isso deve‐se ao fato que todos fabricantes de aeradores convencionais abordam esse assunto em suas especificações de catálogos servindo como uma certa referência embora praticamente igual para todos fornecedores. Atualmente já não temos recebido essas perguntas, pois os projetistas e interessados pela Tecnologia Aerovor já entenderam as fundamentais diferenças entre Aerovor (oxigenador) e aeradores. Sobre esse assunto apresentamos alguns comentários a seguir esperando esclarecer a questão. 9.2 ‐ Diferenças Fundamentais (ver figura D1) Como já foi descrito a forma de atuação do Aerovor, deve ter ficado claro que nessa tecnologia, o ar (com 20% de oxigênio atmosférico ) não é diretamente passado para o interior do meio em tratamento. No Aerovor existe um "fluxo principal" que pode ser oriundo de qualquer meio, inclusive do próprio meio efluente em processo de tratamento, sendo bombeado (Bomba Centrífuga Externa ou Bomba Submersa Interna) para o interior do equipamento Aerovor (via tubo horizontal de entrada) percorrendo o circuito de oxigenação. O fluxo entra e logo passa por uma curva (90º), segue por um helicoidal fixo (para gerar um efeito rotacional – sentido horário) seguindo para uma "pastilha de constrição"(alterando substancialmente a velocidade média e velocidades rotacionais). O fluxo que atravessa essa seção no modelo maior (3") pode superar a velocidade média de 100km/h. Esse efeito em vórtice, potencializado pela gravidade, gera no seguimento uma zona particular com "forças centrípetas" capaz de puxarem o que estiver disponível e solto dentro do tubo envoltório para o interior do fluxo, já bastante contraído pelas mesmas razões e com velocidades médias periféricas da ordem de 120km/h. Como nesse espaço só existe “ar atmosférico” que entrou suavemente para o interior do cilindro envoltório via furações especiais, é exatamente o ar que será puxado para chocar com o fluxo rotacional. Portanto, semelhante a um "tornado invertido". É justamente nessa pequena zona em formato configurado como um "tronco de cone invertido", que o ar circundante é sugado para o interior do fluxo principal em rotação e dirigido para baixo, realizando a MISTURA INTENSIVA destes dois fluidos em processo (fluxo principal ‐ efluente e fluxo secundário ‐ ar atmosférico). Para potencializar ainda mais a mistura, a passagem do ar no interior da câmara cilíndrica para o cone invertido é realizada através de um grande número de furos na parede do tronco do cone, gerando igual números de micro jatos de ar que vão entrar em "convulsão" com o fluxo principal na zona de maiores velocidades rotacionais periféricas (cone de misturação). Como resultado dos choques intensivos desses dois fluxos ocorre uma mistura semelhante as misturas naturais do ar com o impacto das ondas do mar ou do ar (ventos) com as grandes superfícies d'água (lagos, rios, lagoas, reservatórios) ou do ar com as fortes correntezas dos rios caudalosos e do ar com as quedas d'água de cachoeiras. Enfim a "produção natural de oxigênio dissolvido n'água". Utilizando a hidrodinâmica do Aerovor e o mecanismo dos fluidos, pode‐se obter semelhantes resultados, com grande produção de oxigênio dissolvido e micro bolhas alimentado com baixa energia externa, somente para gerar o fluxo principal de água limpa ou poluída (efluente). Nessa descrição, percebe‐se que o oxigênio dissolvido pode ser tão intenso quanto maior for a vazão do efluente que será oxigenado. Lembrar que quando um sólido ou fluido se dissolver em um outro liquido (principal) o limite do processo será a "saturação". Portanto, não importa requerer que o Aerovor produza mais OD pois o limite será atingido quando ocorrer a “saturação”. Pela mesma razão a transferência de oxigênio visando a produção de OD que realmente interessa dependerá da saturação do efluente e de suas características ao entrar pela tubulação do Aerovor. Quanto mais limpo o fluxo principal mais breve ou instantaneamente será atingido a saturação, Quanto mais comprometido as condições do "efluente de entrada" será necessário investir com maior produção e gastos de energia (ou até aumentar as unidades de Aerovor) para alcançar esses atendimentos. A operação de "desligar a bomba" quando controlada por sensores de OD é uma técnica simples de economizar energia do sistema. Ocorrendo reduções do OD no efluente, a melhor técnica é "aumentar" o número de horas de oxigenação ou até o número de Aerovor utilizados. Como a potência de bombeamento para o maior Aerovor é de 3CV, pode‐se estimar a quantidade de Aerovor ou de bombas associadas de modo a atender adequadamente o fluxo em escoamento ficar próximo da saturação. Como a bomba de 3CV atinge vazões de 80 a 100m³/h, pode‐se estimar quando o volume do tanque aproximadamente atingirá a saturação em função do número de horas de operação ou o número de equipamentos utilizados em um determinado período. A combinação desses interesses, a configuração e medidas dos tanques utilizados, as condições do fluido em tratamento, as exigências ambientais quanto ao descarte, o volume a ser tratado e o tempo de oxigenação mais indicado (normalmente 2 horas) é possível dimensionar o equipamento e a operação mais indicada ao caso. Qualquer variação observada para mais ou para menos pode ser ajustada no tempo de operação definindo estimativas do consumo de energia . Considerando que a produção de OD será realizado com o Aerovor instalado na parte externa (no ar) fora do ambiente do efluente, geralmente um pouco acima do nível do efluente, o resultado dessa primeira mistura já realizada, desce pelo tubo de saída até atingir o difusor na parte inferior e na profundidade programada. No difusor, esses fluxos serão dispersos no meio líquido e em certos casos até bem próximos do fundo (já contiguo a lama de fundo) realizando a 2ª mistura no volume do efluente mais próximo do difusor, espalhando‐se em todo seu contorno no mínimo e de imediato em uma área superior a 10om² (Difusor Padrão). Conforme a profundidade do difusor, quanto mais fundo maior e melhor será a distribuição no meio quando começar a subir para a superfície. Mesmo que tal distribuição não possa atingir rapidamente grandes áreas e volumes, a operação contínua e cíclica tenderá a incrementar sensivelmente sua propagação no interior do efluente a medida que o período de oxigenação vai transcorrendo, transferindo essa oxigenação a todo meio em nível de saturação ou próximo dele. Por isso é mais eficiente e econômico aumentar o número de equipamentos do que utilizar Aerovor com tubulação e bombeamento de maior potência. A transferência de oxigenação visa basicamente incrementar a oxigenação até próximo a "saturação", determinando a maior eficiência possível. Em condições normais de tratamento, se o maior Aerovor (ou maior potência da unidade de bombeamento) é 3CV (80 a 100m³/h para bombas submersas), é possível estimar um volume unitário do efluente em cerca de 20 litros, passando pelo Aerovor no período de um segundo, ficando praticamente saturado. A variável de dimensionamento passa a ser o número de unidades utilizadas e distribuídas nos espaços do tanque. Qualquer variação que mostre ser mais recomendável para reduzir o consumo, basta desligar o equipamento (bomba) ou até reduzir o número de Aerovor utilizados. Isto pode ser realizado utilizando processo de automação para acionar ou não a bomba em função das informações sensoriais de OD via oxímetros fixos ou móveis tipo (luminescência). As variações da carga de entrada (parâmetros DBO ‐ DQO) conforme características temporais do efluente na composição de batelada em tratamento pode requerer variações proporcionais de períodos operacionais de oxigenação sem alterar o número de equipamentos instalados. Com mais experiência de tratamento sobre um certo tipo de efluente fica mais fácil definir a combinação e a localização dos Aerovor, principalmente para grandes tanques abertos. Para tanques menores (particularmente cilíndricos) a operação ideal fica mais fácil de definir, variando apenas o número de horas de operação. Com as características básicas da ETE e a concepção do projeto de tratamento, o Depto. Técnico da Flumixim, aproveitando a experiência em outros projetos pode colaborar, auxiliando nos ensaios iniciais visando o melhor aproveitamento da Tecnologia Aerovor e inclusões graduais de “automação operacional”. O treinamento de equipe envolvidas nas operações e Assistência Técnica Especializada Permanente é mais uma qualificação da Tecnologia Aerovor. Empresa atuante na área de estudos, pesquisas, projetos e treinamento:
Empresa atuante na área de fabricação, instalação, supervisão e manutenção:
Empresa parceira atuante nas áreas de projeto, engenharia, manutenção e
montagens, meio ambiente e recursos hídricos:
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