Companhia de Saneamento Básico do Estado
de São Paulo - SABESP
XIII – Audiência de Inovação
Tema:
“Sistemas de Aeração para Tratamento de Esgotos”
Objetivo do dia:
Abordar os sistemas de aeração com seus tanques, que são
o coração das ETE´s, apresentando:
* SISTEMA DE AERAÇÃO COM AERADORES
- Superficial de Alta Rotação
- Superficial de Baixa Rotação
- Aerador Submerso
* SISTEMA DE AERAÇÃO COM DIFUSORES DE
BOLHA FINA E MISTURADOR HIPERBÓLICO
* NOVAS TECNOLOGIAS DE AERAÇÃO
SISTEMA DE AERAÇÃO
COM AERADORES MECÂNICOS
Eng. Alberto Abrikian
Sistema de Aeraç
Aeração com Aeradores
Por que utilizar ?
- Baixo custo de implantação e implementação
- Facilidade em “crescer e estender a lagoa*” (com aumento da demanda)
- pela adição de novos equipamentos, proporcionando maior
introdução de oxigênio.
- Flexibilidade operacional
- responde a variação do nível do tanque
- permite criar variáveis do projeto (localização na lagoa)
- com uma distribuição uniforme, ou;
- maior distribuição na entrada ou saída do tanque
(de acordo com a necessidade do projeto)
Eng. Alberto Abrikian
- Fácil Manutenção
- Facilidade na remoção;
- Equipamento leve e fácil operacionalização.
Tipos mais comuns de aeradores mecânicos
Alta Rotação
Baixa Rotação
Submerso
Eng. Alberto Abrikian
Qual objetivo e onde utilizar ?
- Bacias de Homogeneização ou Pré-Aeração
- Tanques de Aeração
- Desnitrificação
- Bacias de Pós-Aeração ou Polimento
- Caixas de Areia Aeradas
São utilizados para muitos processos de tratamento de
esgotos, porém é mais empregado no Tratamento biológico,
baseado na ação de micro-organismos.
Eng. Alberto Abrikian
Da Aplicação:
Cada aerador deve ser limitada as seguintes taxas de densidade de
potência:
AERADOR
Baixa rotação
Alta rotação
MÁXIMA DENSIDADE DE POTÊNCIA
75 W/m³
30 W/m³
É muito importante respeitar a profundidade do tanque para
cada um dos modelos dos fabricantes, consulte sempre o fabricante.
Assim será possível garantir a qualidade e a eficiência do processo.
Eng. Alberto Abrikian
Tabela comparativa para sistemas de aeração
MÉTODO
Tx de transf.O2
.h)
transf.O2 (kg/kw
(kg/kw.h)
Difusores de bolha fina
cobertura total do fundo do tanque------------------2.4 ~ 4.0
Difusores de bolha fina
colocados na parede lateral- -------------------------1.3 ~ 1.8
Oxigênio puro----------------------------------------------------------0.9 ~ 1.8
Aerador estático (Bolha média)-----------------------------------1.3 ~ 1.7
Difusores de bolha grossa ---------------------------------------0.5 ~ 1.0
Aeradores mecânicos de superfície
(Condição Standard)
Alta rotação com rotor de insuflação ---------------0,8 ~ 0,9
Alta rotação com hélice de 2 pás -------------------1,2 ~ 2,4
Baixa rotação --------------------------------------------2,4 ~ 3,3
Eng. Alberto Abrikian
PONTO DE ATENÇÃO
- O bom resultado na utilização dos modelos de aeradores,
está vinculado à correta aplicação do equipamento.
- É fundamental que o projetista esteja atento e obedeça as
especificações do fabricante, a fim de garantir a performance
esperada do tratamento.
Eng. Alberto Abrikian
Plano de manutenção básico
Para um bom funcionamento dos aeradores mecânicos, é
fundamental que seja respeitado sempre o plano de manutenção básico de
cada fabricante, a fim que se obtenha:
- continuidade na eficiência e eficácia dos equipamentos;
- seja assegurado a qualidade do efluente tratado;
- que a manutenção seja sempre em postos autorizados ou
referenciados pelos fabricantes (motores e peças sobressalentes).
Estatísticas dos fabricantes, demonstram:
Eng. Alberto Abrikian
SISTEMA DE AERAÇÃO
COM AERADORES MECÂNICOS
TIPO: Superficial de Alta Rotação
(fluxo ascendente e descendente)
Eng. Alberto Abrikian
Tipo: Superficial de Alta Rotação
Por que utilizar ?
- Baixo valor de investimento (em relação ao volume de O2 introduzido);
- Grande facilidade em ampliar a taxa de O2;
- em relação ao crescimento da demanda, com instalação de novos
equipamentos.
- Grande flexibilidade para alterar o arranjo de distribuição;
- possibilidade de criação de zonas anóxicas, desnitrificação por exemplo;
- concentrar os aeradores em locais estratégicos da lagoa;
- permite variação do nível da massa líquida, pois esta sobre flutuadores.
Eng. Alberto Abrikian
Superficial de Alta Rotação
FLUXO ASCENDENTE
Por que utilizar ?
- Promove boa mistura;
- Bom efeito de bombeamento;
- Propicia grande quantidade de bolhas finas;
- facilita a oxigenação pela maior quantidade de superfície de reação.
- Aplicação bastante difundida nas ETE’s
Eng. Alberto Abrikian
Eng. Alberto Abrikian
Eng. Alberto Abrikian
Acessório para Alta Rotação
FLUXO ASCENDENTE
Por que utilizar o DOMO ?
- Garantir proteção quando houver dispersão prejudicial na atmosfera.
Eng. Alberto Abrikian
Superficial de Alta Rotação
FLUXO DESCENDENTE
Por que utilizar ?
- Promove boa mistura na massa líquida;
- permite utilização de unidades em
sentido horário e anti-horário;
- melhor mistura da massa líquida.
- Não cria aerosóis;
- torna o ambiente mais seguro;
- não contamina a atmosfera;
- permite circulação de pessoas ao entorno da lagoa.
- Eficiência garantida pelas bolhas finas;
- Peso inferior aos demais;
- facilita eventuais inspeções e manutenções.
- Permite utilização com eixo inclinado, promovendo melhor circulação
Eng. Alberto Abrikian
Superficial de Alta Rotação
FLUXO DESCENDENTE
Ponto de Atenção
O bom resultado na utilização dos modelos
de aeradores, esta vinculado à correta
aplicação do equipamento.
É fundamental que o projetista esteja
atento e obedeça as especificações do
fabricante, a fim de garantir a performance
esperada do tratamento.
Eng. Alberto Abrikian
Alguns Modelos
Eng. Alberto Abrikian
Eng. Alberto Abrikian
SISTEMA DE AERAÇÃO
COM AERADORES MECÂNICOS
TIPO: Superficial de Baixa Rotação
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
Superficial de Baixa Rotação
Por que utilizar ?
- Proporciona maior introdução de oxigênio no meio líquido (em média, 50%
maior que o aerador de alta rotação);
- Projeto mais robusto e durável;
- Ideal para tanques de maior profundidade;
- Alcança maiores superfícies da lagoa;
Obs.: Devido ao redutor de velocidade, o custo do equipamento é maior, mas o
consumo de energia elétrica por quilo de oxigênio introduzido é menor.
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
AERADORES MECÂNICOS VERTICAIS
Taxa de transferência de oxigênio
"Condições Standard"
"Submergência Máxima“
(Onde aplicável)
“PÁS SEMI CURVAS "
1,5 a 2,2
kg O2 /cv.h
2,0 a 3,0
kg O2 /kw.h
3,3 a 4,9
lb O2 /hp.h
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
BAIXA ROTAÇÃO
“PÁS CURVAS "
1,8 a 2,4
kg O2 /cv.h
2,4 a 3,3
kg O2 /kw.h
4,0 a 5,3
lb O2 /hp.h
“PÁS VERTICAIS COM
DOBRAS FRONTAIS"
1,5 a 2,2
kg O2 /cv.h
2,0 a 3,0
kg O2 /kw.h
2,5 a 3,6
lb O2 /hp.h
“PÁS INCLINADAS "
1,5 a 2,2
kg O2 /cv.h
2,0 a 3,0
kg O2 /kw.h
2,5 a 3,6
lb O2 /hp.h
“PÁS RADIAIS COM
REDUTOR SUBMERSO "
1,8 a 2,4
kg O2 /cv.h
2,4 a 3,3
kg O2 /kw.h
4,0 a 5,3
lb O2 /hp.h
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
Pás Semi-Curvas
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
Pás Curvas
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
Pás Inclinadas
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
Pás Verticais com Dobras Frontais
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
Pás Radiais com Redutor Submerso
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
Item
Descrição
1
Flutuação
2
Monte de flutuação
3
Braço
4
Compartimento de
mudança de óleo
5
Motor Elétrico
6
Carretel
7
Caixa de câmbio
8
Rotor
9
Baixa barra de ligação
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
Item
Descrição
1
Flutuação
2
Monte de flutuação
3
Braço
4
Compartimento de
mudança de óleo
5
Motor Elétrico
6
Carretel
7
Caixa de câmbio
8
Rotor
9
Baixa barra de ligação
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
Eng. Sérgio Roberto Ceccato
SISTEMA DE AERAÇÃO
COM AERADORES MECÂNICOS
TIPO: Submersíveis
Eng. Sérgio Bastos
Aeradores Submersíveis
Por que bolhas finas ?
- Qual a referência do tamanho das bolhas ?
Quanto maior a área total de interface bolhas de gás e água,
gua,
maior é o volume de transferência de gás.
Eng. Sérgio Bastos
= 4 p r2
Área da Esfera
Volume da Esfera = 4/3 p
Area
r3
φ bolha
1,0 m
0,005 m
raio
0,5 m
Área
6
Volume
0,001 m
0,0025
m
0,003
m
0,0015
m
1200
2000
600
0
5
3
1
0,50
0,30
0,15
Volume
Velocidade média de
ascensão
=
3
r
m2/m3
0,0005
m
m2/m3
mm
msec-1
Eng. Sérgio Bastos
Métodos principais
Através de ar autoaspirado
Através de ar
pressurizado
Eng. Sérgio Bastos
Sistemas auto-aspirados
Tipo aspirado
Eng. Sérgio Bastos
Caracterí
Características principais
- Unidade submersí
submersível (não necessita soprador adicional)
adicional)
- Adequado para aeraç
aeração de tratamentos Municipal e Industrial
- Adequado para aeraç
aeração contí
contínua ou intermitente
- Somente aeraç
aeração
- Sem entupimento
- Adequado para tanques de até
até 7 m de profundidade
- Sistema içável
çável:: sem interrupç
interrupção do processo para manutenç
manutenção
- Adequado para processos SBR (em
(em combinaç
combinação com misturador)
misturador)
Eng. Sérgio Bastos
Principais
componentes
Entrada de cabos
Sistema de selo mecânico
duplo com selo externo de
carbeto de silício e interno
aço/carvão
Tubulação de entrada de ar
Sistema difusor
injeta mistura arefluente no tanque
Propulsor em forma de
estrela para criar bolhas
finas
motor encapsulado NEMA B
trifásico, classe F de
isolação, 155°C, sensores
térmicos em cada bobina
(fase)
monitoramento de
vazamento do selo por
DI-eletrodo
Câmara de óleo
Bucha
substituível
Eng. Sérgio Bastos
Princí
Princípio de funcionamento
Água +
Bolhas
Água
Água +
Bolhas
Ar
Eng. Sérgio Bastos
Profundidade operativa faixa = 2,0 - 7,0 m
faixa de SOTR = 3,0 - 80,0 kgO2/h
Eng. Sérgio Bastos
1
Sequência de
iní
início
4
2
5
3
Eng. Sérgio Bastos
Parafuso hexagonal
Arruela de pressão
Partes hidrá
hidráulicas
Aerador
Material: aç
aço inox fundido ou
soldado
Chaveta
Suporte do motor
Propulsor
Lado de trás cria vácuo e aspira o ar
Lado de pressão empurra o líquido
Eng. Sérgio Bastos
Distância entre a ponta do propulsor
e a ponta do anel de canais
0.75 mm
Propulsor
Anel de canais
Eng. Sérgio Bastos
Aerador Submersí
Submersível
com extensão de 1,5 m
Eng. Sérgio Bastos
Componentes hidrá
hidráulicos
Estator hidráulico
Suporte do motor
Propulsor
Anel de canais
Eng. Sérgio Bastos
Exemplo de zona
de influência
Máx. Zona de Mistura - Zona
B
Aeração Ótima - Zona A
Zona A – Aeração ótima
Diâmetro 6 m
Diâmetro 6 m
Diâmetro 16 m
Eng. Sérgio Bastos
Exemplo de Curvas de Performance
SOTR
80
Kg O2/h
70
TA 2400
60
TA 1800
50
40
TA 1200
30
TA 901
20
TA 601
10
TA 301
TA 151
0
Profundidade, m
0
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
Eng. Sérgio Bastos
Exemplo de Curvas de Potência
P1 no pto de operação
kW 80
TA 2400
70
60
TA 1800
50
40
TA 1200
30
TA 901
20
TA 601
10
TA 301
Prof., m
TA 151
0
0
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
Eng. Sérgio Bastos
Princí
Princípio de Operaç
Operação
Entrada de Ar
Sucção
Difusor
Zona de Mistura
Fluxo misturado
Câmara do Venturi
Entrada de Água
Eng. Sérgio Bastos
Vantagens
z Operação submersa silenciosa
z Sem formação de spray ou aerosol
z Evita odores
z Não necessita estrutura de instalação especial
z Fácil de repor ou expandir
z Baixo custo de investimento
Eng. Sérgio Bastos
Formatos de Tanques
Eng. Sérgio Bastos
Sistemas de ar pressurizado
Aerador submersí
submersível
pressurizado
Eng. Sérgio Bastos
Caracterí
Características Principais
- Unidade submersível
- Adequado para aeração contínua ou intermitente
- Adequada para aeração de tratamento municipal e industrial
- Aeração e mistura combinados
- Sem entupimento
- Adequado para tanques de grande profundidade
- Alta taxa de transferência de oxigênio e mistura
- Sistema içável: sem interrupção do processo para manutenção
- Adequado para processos BNR (Remoção Biológica de Nutrientes)
- Adequado para processos SBR (Bateladas)
- Adequado para processos MBR (Reator Biológico de Membranas)
- Adequado para processos MBBR (Reator Biológico de Leito Móvel)
- Adequado para alimentação com O2
Eng. Sérgio Bastos
Principais componentes
Motor
Motor
Redutor
Redutor
Estator
Estator
Rotor
Rotor
Eng. Sérgio Bastos
Estator
Rotor
Eng. Sérgio Bastos
Rotor
portas de ar
lâminas do rotor
Eng. Sérgio Bastos
Princí
Princípio de funcionamento
Linha de ar
comprimido
Saí
Saída de
água +
bolhas finas
Eng. Sérgio Bastos
Teste em laborató
laboratório
Água + Bolhas Finas
no duto de saí
saída do
estator
Eng. Sérgio Bastos
Rotor
portas de ar
lâmina do rotor
Eng. Sérgio Bastos
Princí
Princípio de funcionamento
Linha de ar
comprimido
Saí
Saídas de
Água +
Bolhas Finas
Eng. Sérgio Bastos
Equipamento instalado
Eng. Sérgio Bastos
Princí
Princípio de instalaç
instalação
Cabo de içamento
Mangueira flexí
flexível e
cabo elé
elétrico
Eng. Sérgio Bastos
Instalações de teste para
Standard Oxygen Transfer
Diâmetro do tanque: 9,2 m
Profundidade do tanque: 7,10 m
Nível de água possível: 6,7m
Eng. Sérgio Bastos
Cavendish Farms Inc., Canadá. Indústria de alimentos. Tanques de
aeração com 10 aeradores submersíveis
Eng. Sérgio Bastos
Planta de tratamento de esgoto de Praga – Digestão aeróbica de lodo 3 digestores; Profundidade = 14,00 m
18 aeradores submersíveis
Eng. Sérgio Bastos
Tratamento de efluentes da planta de celulose
Mörrums Bruk - Suécia
10 aeradores submersíveis
Eng. Sérgio Bastos
SISTEMA DE AERAÇÃO
COM DIFUSORES DE BOLHA FINA
Eng. Paul Antony Woodhead
SISTEMAS DE AERAÇÃO COM
DIFUSORES DE BOLHA FINA
Eng. Paul Antony Woodhead
Classificação
Classificação dos difusores de bolha fina
Com relação aos materiais:
•
Difusores cerâmicos (instalações mais antigas)
•
Difusores de óxido de alumínio (pouco usados atualmente)
•
EPDM (ethylene-propylene-diene-M class) - aplicações mais
comuns em esgotos: o uso pode ser problemático em efluentes
industriais
•
Poliuretano (instalações mais modernas, difusores mais comuns
em instalações industriais, por exemplo petroquímicas)
•
Silicone ( nova tendência para aplicações industriais)
Eng. Paul Antony Woodhead
Classificação
Com relação à forma – mais comuns:
•
Difusores em forma de disco
•
Difusores tubulares (em forma de “T”e tipo mangueira)
•
Difusores de painel quadrado ou retangular
Eng. Paul Antony Woodhead
Difusores de Discos – Vantagens
•
As perdas de oxigênio transferido são menores quando um disco é
danificado
Eng. Paul Antony Woodhead
Eng. Paul Antony Woodhead
Eng. Paul Antony Woodhead
Eng. Paul Antony Woodhead
DIFUSORES TUBULARES TIPO T
Eng. Paul Antony Woodhead
Difusores de Tubulares – Vantagens
•
Maior deformação dos difusores, resultando no desprendimento de
incrustações e de biofilmes mais facilmente
Eng. Paul Antony Woodhead
Controle da vazão de ar
• A vazão de ar pode ser controlada para cada gride de aeração, economizando-se
energia elétrica de acordo com as demandas de processo
Eng. Paul Antony Woodhead
DISTRIBUIÇÃO NO FUNDO DOS TANQUES
Eng. Paul Antony Woodhead
Difusores de Painel Retangular – Vantagens
•
Maior eficiência na transferência de oxigênio (são produzidas bolhas ultrafinas)
•
Obtém-se maiores densidades de aeração
•
Custos de instalação maiores
Eng. Paul Antony Woodhead
FORMAS DE INSTALAÇÃO
1.
Grides fixos no fundo dos tanques
2.
Grides removíveis nos fundo dos tanques
3.
Grides de cadeia oscilante – Sistema flutuante de aeração
Eng. Paul Antony Woodhead
GRIDES FIXOS NO FUNDO DOS TANQUES
Características deste exemplo
•
Materiais: AISI 304 ou AISI 316
•
01 distribuidor de ar por gride
•
Comprimento padrão do gride: 3.0 m
•
Largura padrão do gride: 1.5 m
•
18 mangueiras flexíveis por gride
•
Controle de vazão de ar independente para
cada gride
Eng. Paul Antony Woodhead
Sanasa – Campinas
Eng. Paul Antony Woodhead
GRIDES REMOVÍVEIS NO FUNDO DOS TANQUES
Características deste exemplo
•
Mesmas características dos grides fixos
utilizados como exemplo
Exemplo de instalação de gride removível em um tanque cheio
Eng. Paul Antony Woodhead
Exemplos de
Grides Removíveis
Eng. Paul Antony Woodhead
Guia para o posicionamento dos grides
no fundo dos tanque – para grides removíveis
Eng. Paul Antony Woodhead
Instalação com bóias para o posicionamento dos grides
no fundo dos tanque – para grides removíveis
Eng. Paul Antony Woodhead
GRIDES REMOVÍVEIS NO FUNDO DOS TANQUES
Vantagens:
o alta transferência de oxigênio
o baixo consumo de energia
o fácil instalação
o instalação modular
o remoção sem o esvaziamento do tanque
o baixa manutenção
o versatilidade – instalação em todos os tipos de tanques ou de lagoas
o controle de vazão de ar independente para cada gride
Eng. Paul Antony Woodhead
SISTEMA FLUTUANTE DE AERAÇÃO
Tubo de Alimentação Flutuante
Suporte de Fixação
Características deste exemplo
•
Doze mangueiras de EPDM por gride
Tubos Flexíveis
Distribuidor
Membrana
Eng. Paul Antony Woodhead
SISTEMA FLUTUANTE DE AERAÇÃO
Cabo de
ancoramento
Conexão de
alimentação de ar
para o gride
E-Flex – Flutuante
Tubo flexível
de
alimentação
Tubo de
alimentação do
gride
Gride de aeração
Gride de aeração
Eng. Paul Antony Woodhead
SISTEMA FLUTUANTE DE AERAÇÃO
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
• O movimento dos tubos de distribuição de ar devido ao fluxo das bolhas gera a
oscilação dos grides
Eng. Paul Antony Woodhead
SISTEMA FLUTUANTE DE AERAÇÃO
Eng. Paul Antony Woodhead
Eng. Paul Antony Woodhead
SISTEMA FLUTUANTE DE AERAÇÃO
• Sistema adequado para lagoas de terra compactada, revestidas com manta de
PVC ou de concreto
• Sistema projetado sem nenhum ponto de fixação com o fundo da bacia
• Sistema formado por tubulação flutuante em polietileno que suspende os
difusores de bolhas finas
• Difusores de membrana são utilizados neste sistema
• Fácil manutenção - sem a necessidade do esvaziamento da bacia ou da parada
completa do sistema de aeração
Eng. Paul Antony Woodhead
Parâmetros para a boa mistura dos efluentes
e a maior eficiência de aeração
• Metcalf & Eddy : Mistura, Lodos ativados 0,6 – 0,9 m3 /m3 de tanque
• Arranjos dos grides com menor densidade (área com grides / área total)
propiciam maiores eficiências de aeração
SOTE = 2,8 – 4,0 Kg O2/ kWh
α (bolha fina) = 0,3 - 0,7 (normal esgoto 0,6)
α para aeradores mecânicos = 0,85
Eng. Paul Antony Woodhead
Curvas de Transferência de Oxigênio x Submergência
6,0 m
Eng. Paul Antony Woodhead
Recomendações de Manutenção
* Manutenção após o içamento dos grides removíveis:
• Verificar as membranas dos tubos e trocar as que estiverem danificadas
• Verificar as mangueiras de alimentação de ar
• Há sistemas de injeção de ácido fórmico para os casos em que há incrustações de
carbonato de cálcio nos tubos de membranas
Eng. Paul Antony Woodhead
SISTEMA DE AERAÇÃO
COM MISTURADORES HIPERBÓLICOS
Eng. Paul Antony Woodhead
SISTEMAS DE AERAÇÃO COM
MISTURADORES HIPERBÓLICOS
Eng. Paul Antony Woodhead
Princípio de Funcionamento
¾ O fluxo radial-axial imposto ao fluido impede a sedimentação nas regiões próximas ao misturador
¾ No fundo do tanque e nas regiões mais distantes do misturador são gerados microvórtices na direção oposta à
do fluxo em profundidades menores
¾Estes microvórtices transferem elevada energia cinética ao fluido
¾A elevada energia cinética caracteriza o fundo do tanque como uma região de
alta turbulência
¾ As elevadas velocidades do fluido no fundo do tanque mantém os sólidos
em suspensão
Eng. Paul Antony Woodhead
Eco
ECONOMIA DE ENERGIA ELÉTRICA
• Consumo energético médio dos misturadores
convencionais = 10 – 15 W/m3
• Consumo energético médio dos misturadores
hiperbólicos = 2 – 3 W/m3
Eng. Paul Antony Woodhead
Energia Requerida para a Mistura
Eng. Paul Antony Woodhead
Corpo do Misturador com o eixo e o mancal
Características:
¾Ranhuras
de corte estendidas
Design ultra-compacto
¾ Ranhuras de transporte integradas
¾ Ranhuras de corte ajustáveis
¾ Mais alto transporte/mistura de gás
¾ Materiais: eixo em aço inoxidável e rotor em FRP
¾
Eng. Paul Antony Woodhead
Princípio de Funcionamento dos Misturadores / Aeradores
Potências Instaladas dos
Modelos (kW)
Transferência de Oxigênio
- SOTR (Kg O2/h)
Vazão de ar (Nm3/h)
30
300
2500
22
250
2000
18,5
200
1500
15,0
185
1400
11,0
160
1200
Eng. Paul Antony Woodhead
Princípio de Funcionamento
¾ A vazão de ar pode ser variada (uso de inversor de freqüência nos sopradores)
¾Ao se mudar a vazão de ar pode-se economizar energia elétrica
¾A demanda de oxigênio requerida determinará a vazão de ar necessária
¾ Sistema de aeração de bolhas finas (diâmetros entre 1,5 e 3,0 mm)
¾As funções misturador e sistema de aeração são totalmente independentes
Eng. Paul Antony Woodhead
FORMAS DE INSTALAÇÃO
1. Instalação em uma passarela de concreto
Eng. Paul Antony Woodhead
1. Instalação em uma passarela de
concreto – tanque profundo
Eng. Paul Antony Woodhead
2. Instalação em gaiola (misturador / aerador)
Eng. Paul Antony Woodhead
2. Instalação em gaiola (SABESP – Lavapes)
Características:
¾Construção pesada em aço inox ou em aço
carbono
¾ Base pesada de aço carbono
¾ Mancal jateado para meio abrasivo
¾ Pés especiais para possibilitar o içamento
Vantagens:
¾ Completamente içável
¾ Instalação rápida em plantas novas ou
existentes
¾Redução de gastos com construção civil
¾ Design seguro
Eng. Paul Antony Woodhead
2. Instalação em gaiola (lagoas revestidas)
Eng. Paul Antony Woodhead
CARACTERÍSTICAS DA INSTALAÇÃO EM GAIOLA
• Evitam-se os gastos com construção civil
• Facilidade de instalação e de remoção para limpeza
• Possibilita menor tempo de instalação e consequente partida da planta em menor
tempo
• Implantação em plantas em funcionamento sem interromper o funcionamento
Eng. Paul Antony Woodhead
TRANSFERÊNCIA DE OXIGÊNIO
SOTR =
1
⋅
C ∞* , 20
α β ⋅ C ∞* − C L
⋅ θ 20 −T ⋅ AOR ⋅
1
24
SOTR Taxa de transferência de oxigênio nas condições padrão
(T=20oC, patmosférica=1 atm e concentração inicial de oxigênio dissolvido = 0 mg/L)
AOR Taxa de transferência de oxigênio nas condições de campo
θ
C*∞
Fator de correção em função da temperatura do efluente
Concentração de saturação de oxigênio nas condições de campo
C*∞,20 Concentração de saturação de oxigênio nas condições padrão
CL
Concentração de oxigênio dissolvido no líquido
Eng. Paul Antony Woodhead
TRANSFERÊNCIA DE OXIGÊNIO
SOTR =
1
⋅
C ∞* , 20
α β ⋅ C ∞* − C L
⋅ θ 20 −T ⋅ AOR ⋅
1
24
α
Fator de correção em função das características do efluente
β
Fator de correção em função da salinidade do efluente
Eng. Paul Antony Woodhead
TRANSFERÊNCIA DE OXIGÊNIO
air bubble
• A turbulência criada pelo uso do misturador em conjunto com o sistema de aeração atua na
interface entre a bolha de ar e o substrato (aumento do fator α e consequente aumento da AOR)
•Este aumento do fator α é verificado mesmo na presença de surfactantes (a turbulência quebra
as interações intermoleculares entre as partes apolares das moléculas de surfactante e as
moléculas apolares de oxigênio)
Eng. Paul Antony Woodhead
EFICIÊNCIA DA TRANSFERÊNCIA DE OXIGÊNIO
HyperClassic Mixer/ Aerator 2500-30 kW
Overall Efficiency [kg/ kWh]
2,4
2,2
2,0
1,8
Water Depth 8,0 m
1,6
1,4
1,2
1,0
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
blower intake airflow [m³/ h] (Tair = 20 °C , p= 1013 mbar)
Eng. Paul Antony Woodhead
Vantagens da Tecnologia
1.
Altas taxas de transferência de oxigênio (SOTE = 1,8 – 3,0 Kg O2 / kWh)
2.
Elevado valor do fator α (α = 0,85)
3.
Desempenho constante
4.
Tecnologia ideal para sistemas intermitentes
5.
Não há a produção de aerossóis
6.
Sistema removível sem a necessidade de se esvaziar o tanque
7.
Instalação rápida e fácil
8.
Alta resistência à corrosão
Eng. Paul Antony Woodhead
NOVAS TECNOLOGIAS
“Tecnologia MBBR”
Eng. Luiz Manoel M. Abrahão
O que é um MBBR??
Moving Bed Biofilm Reactor ou Reator de Leito Móvel com
Biofilme
Reator biológico que utiliza biomassa aderida em materiais suportes
« carriers » em movimento para a remoção de poluentes, tais como,
carbono ou nitrogênio operando sem a recirculação de lodo.
– Sistema de Filme Fixo
– Biomassa em suspensão somente em decorrência do efeitos de
cisalhamento.
Eng. Luiz Manoel M. Abrahão
Biofilme
”um biofilme é um aglomerado de diferentes grupos de microrganismos
e seus produtos extra celulares, aderidos a uma superfície sólida”
Eng. Luiz Manoel M. Abrahão
Biofilme
Imbedded particulate matter
Hidrólise
absorção
Difusão in
Reação
Bulk liquid phase
Difusão out
erosion
Stagnant
liquid
layer
Biofilme
AnoxKaldnes™
media
Eng. Luiz Manoel M. Abrahão
A tecnologia MBBR
HISTÓRICO
1985: início das pesquisas do processo
Kaldness Moving Bed ™
1989: 1o. MBBR comercializado na Noruega
– ainda operando com a mesma mídia;
............
2007: mais de 500 plantas
(industrial/municipal) em operação, com
diversas configurações MBBR, BAS, HYBAS.
CENTROS TECNOLÓGICOS
Suécia, Noruega, USA, Espanha, Austrália,
China
Mais de 80 colaboradores
Eng. Luiz Manoel M. Abrahão
Princípios do MBBR
1)
A tecnologia é baseada no princípio do biofilme, sendo o
componente-chave os ”carriers” de polietileno com
densidade próxima da água.
2)
Os ”carriers” são mantidos em suspensão e constante
movimentação por meio da aeração e mistura mecânica.
3)
Os ”carriers” são projetados para terem uma grande área
superficial para aderência dos microrganismos.
4)
O reator pode ser preenchido com ”carriers” até 67% do seu
volume, os quais são mantidos no interior pela instalação de
telas ínstaladas na saída do reator.
5)
Vários reatores podem ser instalados em série de modo a
desenvolver bactérias especializadas para cada etapa do
processo.
Reator Aeróbio
Reator Anóxico
Eng. Luiz Manoel M. Abrahão
O Reator MBBR
Eng. Luiz Manoel M. Abrahão
Principais elementos
Material suporte para o Biofilme “carriers”
Sistema de aeração
Cestos (ou telas) para retenção dos “carriers”.
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Material suporte: ”Carriers”
Critérios importantes:
Grande superfície protegida por
unidade de volume
Permite boa transferência de massa
Evita entupimento
Alta durabilidade
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Tipos de ”Carriers”
Especialmente projetado para diferentes aplicações:
–
–
–
–
–
K1
K3
BiofilmChipTM P
BiofilmChipTM M
F3
Eng. Luiz Manoel M. Abrahão
Tipos de ”Carriers”
K1
K3
F3
Eng. Luiz Manoel M. Abrahão
Tipos de ”Carriers”
BiofilmChipTM P
BiofilmChip™ M
Eng. Luiz Manoel M. Abrahão
Tipos de ”Carriers”
Tipo de ”Carrier”
Superfície
Espessura Diâmetro
Material
Protegida (m2/m3)
(mm)
(mm)
K1
7
9
500
HDPE
K3
12
25
500
HDPE
BiofilmChip™ M
2,2
48
1200
HDPE or PP
BiofilmChip™ P
3,0
45
900
HDPE or PP
F3
37
46
200
HDPE or PP
Eng. Luiz Manoel M. Abrahão
Características de projeto
Carga Orgânicas Aplicadas: depende do grau de remoção
requerido e da biodegradabilidade do efluente bruto.
Cargas Orgânicas Típicas @10°C - 15°C:
– 15 – 18 gDQOs/m².d
70% remoção de DQOs
– 50 – 200 gDQOs/m².d
30-60 % remoção de DQOs
Para remoção acima de 80 %, usar sistemas com 2 estágios
Correção da Temperatura: Cm@T = Cm @T15 x 1.035 (T-15)
Eng. Luiz Manoel M. Abrahão
Características de projeto
TRH: minimo de 30 min.
Valores típicos: 0,5 a 6 horas, podendo ser maiores para efluentes de
difícil biodegradabilidade.
TRH =
Volume " Líquido" Reator
( hrs )
VazãoHorár ia
Eng. Luiz Manoel M. Abrahão
Características de projeto
Carga afluente deve ser controlada
– Garantir desenvolvimento uniforme do biofilme.
– Previnir entupimento do “carrier”
Cargas são definidas em termos de DQO solúvel, pois não
há praticamente tratamento da DQO particulada.
O projeto é baseado na DQOs aplicada por m² da área
superficial protegida.
Eng. Luiz Manoel M. Abrahão
Sistema de Aeração
Eng. Luiz Manoel M. Abrahão
Sistema de Aeração
Critérios Importantes:
Bastante robusto
Bolhas Médias
Distribuição uniforme
Sem entupimento
Livre de manutenção
Baixa perda de carga
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Retenção dos “carriers”
Reatores Aeróbios
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Retenção dos “carriers”
Reatores Anóxicos
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Expansão Futura
Adição de mais
“carriers”
35%
Carga Inicial
67%
Carga Futura
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Tecnologia MBBR
Bastante compacto
Simples operação
Robusto – tolerante a variações e distúrbios
Sem problemas de “bulking”
Absorve altos valores de SST – operação
sem tratamento primário
Facilidade de aumento de capacidade,
somente adicionando mais “carriers”
Facilidade de criar sistemas de multiplos
estágios, com seleção dos microrganismos
Adaptação em tanques ou bacias
existentes
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Tecnologia MBBR
Cestos/Misturadores
“carriers”
Sistema de Aeração
+ Design
Tecnologia MBBR
99% conhecimento + 1% Plástico
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Configurações de Sistemas
BOD/COD removal
Settling tank
Aerobic MBBR
Settling tank
Chemicals
Settling tank
Settling tank
Aerobic MBBR
Aerobic MBBR
Settling tank
Activated sludge
Settling tank
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Configurações de Sistemas
Nitrification
Chemicals
Settling tank
Settling tank
Settling tank
Aerobic MBBR
Settling tank
Aerobic MBBR
Settling tank
Activated sludge
Settling tank
Aerobic MBBR
Tertiary treatment
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Configurações de Sistemas
Nitrogen removal
Settling tank
Anoxic
Aerobic
Settling tank
Settling tank
COD
Chemicals
Aerobic
Anoxic
Settling tank
Chemicals
Settling tank
COD
Activated sludge
Settling tank
Settling tank
Anoxic
Settling tank
COD
Chemicals
Anoxic
Aerobic
Anoxic
Settling tank
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Configurações de Reatores
Reator Circular em Aço
Reatores em concreto
(abertos) Retangular/Circular
Circular em Fibra de Vidro
Reatores em concreto
(fechados) - Retangulares
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Reaproveitamento de Tanques
Tanques de combustível Sande paper mill
Estocagem de polpa Stora Gryksbo
Tanques de Aço Gjøvik Potato ind.
Clarificador primário Phillips Petroleum
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Referências no Mundo
Mais de 500 instalações em 50 diferentes países.
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Referências no Mundo
Eng. Luiz Manoel M. Abrahão
Referências - Efluentes Municipais
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Referências no Brasil
Planta
Ano Carga Aplicada Volume MBBR Tipo de Indústria
(kg DQO/dia)
(m3)
Delphi
2002
(ETE Jambeiro)
700 (*)
43
Esgoto doméstico
(*) Eq,Pop
Ripasa
2001
10.800
1.662
Papel
Klabin
2003
5.568
614
Papel
Vigor
2004
810
80
Alimentícia
Bayer
2005
560
120
Farmacêutica
Suzano
2007
108.000
15.000
Papel&Celulose
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Bahia Sul
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BAHIA SUL
Mais de 140 aeradores instalados em uma única planta
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