ZM9105 Equipamento de Treinamento em Engenharia de Fluidos para Processo de Lodos Ativados – Equipamento Educacional e de Formação ProfissionalPlanta Piloto de Tratamento de Esgoto por Lodos Ativados – 1. Generalidades
A planta piloto de lodos ativados permite o estudo e a compreensão do tratamento de esgoto pelo processo de lodos ativados.
Esse tratamento constitui uma etapa intermediária entre os tratamentos físicos — como gradeamento, remoção de sólidos grosseiros e sedimentação primária —
e a etapa final de esterilização e cloração em uma estação de tratamento de esgoto. Seu objetivo é eliminar as substâncias orgânicas contaminantes presentes no esgoto após o tratamento físico mencionado anteriormente.
A carga orgânica é medida em termos de DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio), e o processo também promove a eliminação parcial da DQO
(Demanda Química de Oxigênio). O processo de tratamento ocorre em um tanque onde a carga orgânica é removida por microrganismos (bactérias, rotíferos, vorticelas, etc.) cultivados em condições aeróbias, mediante a injeção de ar ou, por vezes, de oxigênio puro. Os microrganismos utilizam as substâncias contaminantes como alimento necessário para sua reprodução e manutenção. Essa massa de microrganismos apresenta o aspecto
de lodo, origem do nome do
processo. Após a fase de remoção de poluentes, é necessário separar a
água clarificada do lodo, operação realizada
no tanque de decantação (separador estático).
A água clarificada segue para o corpo receptor ou para um tratamento de esterilização,
enquanto o lodo ativado é parcialmente
recirculado para o tanque de oxidação, a fim de estabilizar o processo de tratamento.
Esta planta piloto foi projetada para permitir que os alunos compreendam os aspectos fluidodinâmicos e físico-químicos envolvidos na implementação de um processo de lodos ativados.
A unidade é totalmente instrumentada e preparada para a realização de testes que auxiliam na compreensão de questões avançadas
relacionadas à concepção moderna de estações de lodos ativados, tais como:
1 o efeito da agitação no tanque de reação;
a economia de energia e a confiabilidade do sistema de recirculação de lodo por "air-lift" (elevação a ar);
o efeito da concentração de oxigênio operacional na remoção de poluentes e na sedimentação do lodo.
2. Composição
A planta piloto é composta por:
1 Planta básica (Código 944500)
Medidor de DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio) para 6 amostras (Código 994510); OPCIONAL
1 Frigotermostato para o equipamento de DBO (Código 949104); OPCIONAL
Termorreator para análise de DQO (Código 949103); OPCIONAL
1 Compressor elétrico com tanque de 24 L (Código 971227); OPCIONAL 1 Sistema Automático de Aquisição de Dados SAD/IC130D (OPCIONAL), composto por:
3. Descrição – Linha de ar
É composta por:
um redutor estabilizador de pressão;
dois controladores de vazão: um para o tanque de oxidação e outro para a recirculação de lodo;
um conjunto de válvulas solenoides de serviço;
um distribuidor/difusor de ar no reator;
um sistema "air-lift" para a recirculação de lodo a partir do tanque de decantação. O circuito pode ser alimentado por um compressor ou por um cilindro de oxigênio.
Linha de líquido – Consiste em:
um tanque de preparação da alimentação com agitador;
uma bomba dosadora volumétrica para estudar a influência da taxa de diluição D (Q/V);
um reator cilíndrico de plexiglass para permitir o contato entre as três fases: gás/líquido/sólido;
um tanque de decantação de plexiglass com sistema "air-lift".
Sistemas de controle e regulação
A planta piloto de lodo ativado IC130D oferece:
controle da concentração de O2 dissolvido no tanque de oxidação por meio de um elemento sensor e medidor/indicador de O2;
regulador/atuador que atua sobre a vazão de ar enviada ao tanque;
controle da temperatura da mistura de alimentação;
controle da quantidade de lodo no tanque de oxidação através da recirculação de lodo acionada por temporizador;
painel sinóptico luminoso para acompanhamento do processo em tempo real.
Instrumentos de medição
A planta piloto é equipada com instrumentos para medir as grandezas indicadas abaixo: vazões de ar enviadas ao tanque de oxidação e ao tanque de decantação;
vazão e temperatura da alimentação de efluente;
pH no tanque de reação;
quantidade de O2 dissolvido.
Além disso, por meio de operações simples, é possível medir a quantidade de lodo recirculado e a quantidade de lodo purgado. O seguinte equipamento também é fornecido com a unidade:
um cone para determinar a porcentagem de lodo presente;
um conjunto de produtos químicos para recriar um ambiente favorável
para culturas bacterianas;
uma quantidade de bactérias liofilizadas;
papéis indicadores de porcentagem de nitrato;
papéis indicadores de pH
4. Gama de experimentos
Determinação do efeito de purificação em função do tempo de residência hidráulica da alimentação no tanque de oxidação.
Determinação do efeito de purificação em função da agitação.
Avaliação do efeito em diferentes concentrações de O2 dissolvido.
Determinação da sedimentação do lodo variando a concentração de O2 de operação.
Influência da idade do lodo.
Influência do pH.
Eficiência da purificação em função da temperatura.
Influência do carvão ativado no processo de purificação.
Testes utilizando O2 em vez de ar.
5. Serviços necessários
Alimentação elétrica: 220 V - 50/60 Hz - 3 kW | Alimentação de ar comprimido: 800 l/h - 6 bar
Alimentação de água: 200 l/h - 2 bar.
6. Dimensões e pesos
Dimensões: com tanque de alimentação 2450 x 700 x 1700 (altura) mm | Peso líquido: 270 kg
Componentes da planta piloto
Com referência à figura 1, a estação de tratamento de esgoto por lodo ativado IC130D consiste em:
1.- tanque de alimentação com capacidade de 150 l
2.- agitador de velocidade fixa - 100 rpm, 90 W
3.- indicador de nível baixo
4.- válvula de corte da alimentação
5.- válvula de descarga da alimentação
6.- filtro de alimentação
7.- bomba dosadora - capacidade 0-20 l/h
8.- amortecedor de pulsação de 1,5 l
9.- válvula de respiro
10.- medidor de vazão de alimentação (fundo de escala: 60 l/h) 11.- Válvula de ativação do medidor de vazão
12.- Válvula de lavagem do medidor de vazão
13.- Válvula de desvio (*by-pass*)
14.- Lavagem do medidor de vazão
15.- Válvula de ativação do medidor de vazão
16.- Transdutor de vazão de alimentação (*)
17.- Totalizador digital (*)
18.- Aquecedor da alimentação (2000 W)
19.- Tanque de reação de oxidação - capacidade aprox. 35 l
20.- Agitador de velocidade variável (200 W)
21.- Dispositivo de medição de pH
22.- Válvula de descarga do reator
23.- Indicador-controlador digital de temperatura
24.- Indicador-controlador digital de oxigênio dissolvido
25.- Medidor de vazão de oxigenação (fundo de escala 500 l/h)
26.- Válvula de oxigenação
27.- Válvula do sistema *air-lift*
28.- Medidor de vazão do sistema *air-lift* (fundo de escala 500 l/h)
29.- Temporizador digital do sistema *air-lift*
30.- Redutor de pressão de ar/oxigênio
31.- Válvula de descarga de lodo desativado
32.- Temporizador digital para descarga de lodo desativado
33.- Recuperação de lodo via *air-lift*
34.- Descarga do reator
35.- Tanque de decantação
36.- Tanque de coleta de lodo desativado
37.- Descarga de água clarificada
38.- Alguns componentes da versão computadorizada
39.- Console e painel elétrico
