Lagoas Facultativas:
Dimensionamento
Profº Carlos Eduardo
Fonte: Profº Marcos Von Sperling e
Profª. Gersina da Rocha
Lagoas Facultativas
Variante mais simples
Retenção dos esgotos por um período de
tempo longo o suficiente para que os processos
naturais de estabilização da matéria orgânica
se desenvolvam.
Vantagens e Desvantagens
Predominância dos fenômenos naturais
Lagoas facultativa – Descrição
do Processo
Lagoas facultativa – Descrição do
Processo
Características do efluente de uma lagoa
facultativa:
Cor verde devido às algas;
Elevado teor de oxigênio dissolvido;
Sólidos
em
suspensão,
embora
praticamente
estes
não
sejam
sedimentáveis (as algas praticamente não
sedimentam no teste do cone Imhoff).
Critérios de projetos
Os principais parâmetros de projeto
lagoas facultativas:
das
Taxa de aplicação superficial;
Profundidade;
Tempo de detenção;
Geometria(relação comprimento/ largura)
Critérios de projetos
Taxa de aplicação superficial
Carga orgânica por unidade de área
Baseia-se na necessidade de se ter uma
determinada área de exposição à luz solar
na lagoa, para que o processo de
fotossíntese ocorra.
Objetivo: de se garantir a fotossíntese e, o
crescimento de algas, é o de se ter uma produção
de oxigênio suficiente para suprir a demanda de
oxigênio.
Taxa de aplicação superficial (Ls)
A área requerida para a lagoa é calculada
em função da taxa de aplicação superficial
(Ls). A taxa é expressa em termos da carga de
DBO.
L
A
L
s
Onde:
A= área requerida para a lagoa (ha);
L= carga de DBO total (solúvel + particulada) afluente
(KgDBO5)/d);
Ls= taxa de aplicação superficial
Taxa de aplicação superficial (Ls)
A taxa a ser adotada, varia com a temperatura
local, latitude, exposição solar, altitude e
outros.
(Sperling, 2002).
Equação proposta por Mara (1997), segundo o
autor, possui aplicabilidade global:
Ls  501,072T 
Temperatura
média do ar em
°C
A área requerida para a lagoa
Não há um valor máximo absoluto de área, a
partir do qual o sistema de lagoas facultativas se
torna inviável.
No Brasil há um sistema de lagoas ocupando 100
ha.
Argentina e Austrália, há sistema com mais de 300
ha.
Observar: Condições locais, da topografia, da geologia e
do custo do terreno.
Recomendação da minuta do Projeto de Norma para
Lagoas(1991): A área de uma lagoa facultativa não deve
ser maior que 15 ha.
Profundidade (H)
A profundidade da lagoa H é um compromisso entre
o volume requerido V e a área requerida A.
H = V/A
Outros aspectos
profundidade.
influem
Aspectos
relacionados
profundidade das lagoas
na
seleção
com
da
a
Lagoas Rasas
•H < 1,0 m: totalmente aeróbias;
•área elevada, para atender o tempo de
detenção;
•penetração total de luz;
•produção maximizada de algas;
•vegetação emergente:abrigo para larvas de
mosquitos;
•São
mais
temperatura.
afetadas
pela
variação
de
Lagoas Profundas
•Possibilitam maior tempo de detenção;
•Mais estável;
•Maior volume de armazenamento de lodo;
•Os subprodutos da decomposição anaeróbios
são liberados para as camadas superiores,
demanda de oxigênio;
•Riscos de mau cheiro são reduzidos;
•Permitem expansão futura para a inclusão de
aeradores.
Profundidade (H)
O conhecimento disponível é ainda
limitado. Para otimizar a profundidade da
lagoa de forma a obter o maior número de
benefícios.
entre 1,5 a 3,0 m Projetos
1,5 a 2,0 m mais usual
Após a obtenção do valor da área superficial
(através da adoção de um valor para a taxa de
aplicação superficial) e da adoção da profundidade,
obtém-se o volume da lagoa.
V= H x A
Tempo de Detenção
Associado ao volume e a vazão de projeto:
Onde:
V
t
Q
t = tempo de detenção
(d);
V = volume da lagoa (m3);
Q =Vazão média afluente
(m3.d);
Vazão média é a média entre a vazão
afluente e a vazão efluente:
Q
média

Q
afl
Q
2
efl

Tempo de Detenção
O tempo de detenção requerido para oxidação
da matéria orgânica varia com as condições
locais, notadamente a temperatura.
Menores tempo de detenção- regiões em que a
temperatura do líquido é elevada.
Esgotos concentrados - tempo de detenção
elevado.
Lagoas facultativas primária, tratando
esgoto doméstico.
t= 15 a 45 dias
O tempo de detenção pode ser utilizado de
uma das seguintes formas:
Adotar o t como um parâmetro explicito do
projeto.
Após ter sido adotado t, calcula-se V:
V= t x Q
Como a área A já foi determinada com base no critério
da taxa da aplicação, pode-se calcular H:
H= V/A
Geometria da lagoa
(relação comprimento/largura)
Importante critério,
hidráulico da lagoa.
influência
no
regime
O regime hidráulico de fluxo de pistão é o mais
eficiente em termos de remoção de DBO.
Regime mistura completa é mais indicado
quando se tem um despejo com grande variedade
de carga e à presença de compostos tóxicos.
Geometria da Lagoa
(relação comprimento/largura)
Pode ser projetado para se aproximar das condições
de fluxo em pistão ou mistura completa.
fluxo
em
pistão
(elevada
relação
comprimento/largura)
•As partículas entram continuamente no
reator;
•Sem misturas longitudinais;
•Concentração próximo a entrada é diferente
a concentração de saída.
Geometria da Lagoa
(relação comprimento/largura)
Mistura completa
Homogeneização em todo tanque possibilita
a imediata dispersão dos poluentes;
A concentração logo se iguala a baixa
concentração do efluente;
Menor eficiência na remoção de DBO.
Geometria da Lagoa
(relação comprimento/largura)
A eficiência do sistema na remoção de
poluentes modelados pela reação de primeira
ordem (ex: DBO e coliformes) segue a ordem
apresentada abaixo:
Lagoas fluxo em pistão
Maior eficiência
Série de lagoas de mistura completa
Lagoa única de mistura completa
Menor eficiência
Geometria da lagoa
(relação comprimento/largura)
Relação comprimento/largura
Elevada, tendem
a fluxo pistão
Lagoas facultativas
Próximo a 1 lagoa
quadrada, regime mistura
completa.
Relação comprimento/largura (L/B) =
2a4
LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
LAGOAS FACULTATIVAS
Efluente de cor verde com elevado teor de O.D. e
sólidos em suspensão não sedimentáveis (algas)
Estimativa da concentração efluente de DBO
Fórmulas para o cálculo da concentração efluente S
(DBOsolúvel)
Regime
Hidráulico
Fluxo de
pistão
Mistura
completa (1
celula)
Mistura
completa
(celulas iguais
em série)
Esquema
Fórmula da
concentração de DBO
solúvel efluente (S)
S= S0 .e-kt
S
S
1  K.t
0
S
S
0
t
(1  K )
n
n
Estimativa da concentração efluente de
DBO
Fórmulas para o cálculo da concentração
efluente (DBOsolúvel)
Onde:
S0 = Concentração de DBO total afluente (mg/L);
S= Concentração de DBOsolúvel afluente (mg/L);
K=Coeficiente de remoção de DBO (d-1)
t= tempo de detenção total (d)
n = número de lagoas em série (-)
Estimativa da concentração efluente de
DBO
DBO total efluente = DBOsolúvel + DBOparticulada
1 mg SS/L = 0,3 a 0,4 mgDBO5/L
Sólidos em suspensão
DBO
particulada
=
0,3 a 0,4 mg DBO/L
1mgSS/L
1 mg SS/L = 1,0 a 1,5 mgDQO/L
Eficiência de remoção de DBO
S -S
E
x100
S
0
0
A maior parte dos coeficientes de remoção de DBO disponível na
literatura são para mistura completa.
Faixa de valores para o dimensionamento do valor do
coeficiente de remoção de DBO (K):
Lagoa
K(20°C)
Lagoas primárias (recebendo esgoto 0,30 a 0,40d-1
bruto)
Lagoas secundárias (recebendo 0,25 a 0,32d-1
esgoto efluente de uma lagoa ou
reator)
Estimativa da concentração efluente de DBO
Para diferentes temperaturas de K pode ser
corrigido através da seguinte equação:
KT= K20.θ(T-20)
Diferentes valores de θ propostos na
literatura:
Para K = 0,35d-1, tem-se θ= 1,085
Para K = 0,30d-1, tem-se θ= 1,05
Acúmulo de Lodo
Resultado dos sólidos em suspensão do esgoto bruto,
incluindo:
areia, mais microrganismos (bactérias e algas)
sedimentado
Fração orgânica é estabilizada
convertida em água e gases.
anaerobicamente,
O volume acumulado é inferior ao volume sedimentado.
Acúmulo de lodo
A taxa de acúmulo do lodo em lagoas facultativas é da
ordem de 0,03 a 0,08 m3/hab.ano
Elevação média da camada de lodo em torno de 1 a 3
cm/ano.
O ocupação do volume da lagoa é baixo
O lodo acumulará por diversos anos sem necessidade de
remoção.
Lagoa Facultativa: Dispositivo de Saída
Lagoas Facultativas
Lagoas Facultativas
Lagoas Facultativas
Lagoas Facultativas