Unidade B - Tratamento Terciário

Método empírico de remoção de fósforo

Vimos os principais métodos de remoção de N em sistemas do tipo wetlands. Antes de fazer alguns exercícios, veremos a seguir um método empírico para a remoção de P nesse tipo de tratamento.

Diferente da DBO e do N que o sistema pode perder na forma de gases, o P fica retido no sistema na forma de massa verde (ou seca) ou na camada suporte.

Conforme apresentado anteriormente, o fósforo pode ser removido do efluente pela imobilização na camada suporte (reações de adsorção ou precipitação com alumínio, ferro, cálcio, etc.) ou pela absorção pelas raízes das macrófitas.

Sendo assim, podemos estimar a área de um sistema de wetlands através da capacidade de retenção de P do sistema. Estudos realizados no Brasil indicam que a remoção de fósforo varia entre 2 a 4 g.m-².d^-1 nesse tipo de tratamento.

Vamos fazer uma simulação?

Considerando que um determinado efluente tem as seguintes características: vazão 25 m³.d-1 e fósforo de 20 mg.L-1, qual a área necessária para atender ao padrão de emissão de 4 mg.L-1  ?

• Primeiro determine a carga de fósforo a ser removida:

Carga P = 25 m³.d-1 x (20 mg.L-1 – 4 mg.L-1) = 400 g.d-1

• Agora selecione a capacidade remoção de P por área:

Adotado: 2 g.m-².d-1

• Por fim, determine a área mínima necessária:

Área: 400 g.d-1 ÷ 2 g.m-².d-1= 200 m²

Fácil não?

Agora prestem a atenção no seguinte: quando estamos pensando em utilizar esse sistema de tratamento para remover N e P e ainda DBO remanescente temos que fazer pelo menos 2 simulações: área mínima para atender o padrão de Nitrogênio e área mínima para atender o padrão de fósforo! 

Imaginem o exemplo citado anteriormente, mas com a seguinte redação:

Considerando que um determinado efluente tem as seguintes características: vazão 25 m³.d-1, fósforo de 20 mg.L-1 e N-amoniacal de 40 mg.L-1 , qual a área necessária para atender ao padrão de emissão de P= 4 mg.L-1 e N–NH3 = 20 mg.L-1?

Para definir a área mínima de fósforo, vocês acabaram de fazer, mas recapitular:

• Primeiro determine a carga de fósforo a ser removida: 400 g.d^-1
• Agora selecione a capacidade remoção de P por área: 2 g.m-².d¹
• Por fim, determine a área mínima necessária: 200 m²

Mas qual a área mínima para atender a N–NH3? Exatamente como vocês fizeram na aula passada. Revisando ...

• Determine o RO para a carga de nitrogênio a ser removida:

RO:  25 m³.d^-1x(40 mg.L-1–20 mg.L^-1) x 4,6=  2.300 g O2.d^-1

• Selecione a taxa de transferência de Oxigênio= 30 g O2.m^-2.d^-1

Calcule a área mínima necessária:

A = RO­ =     2.300 g O₂.d^-1
     Tx          30 g O₂.m-².d^-1

A = 76,7 m²

E agora, qual área adotar?  SEMPRE A MAIOR ÁREA

No caso do exemplo a área necessária para atender o padrão de P é maior que a área para N, então a resposta para o problema seria 200 m² de área.

Faremos mais algumas simulações para depois deixar vocês fazerem os exercícios.

Considerando que um determinado efluente tem as seguintes características: vazão 10 m³.h-1, fósforo de 20 mg.L-1, NTK de 100, N-amoniacal de 80 mg.L-1, qual a área necessária para atender aos padrões de emissão estabelecidos?

• Primeiro determine a vazão diária:

Q = 10m³.h-1x 24 h = 240 m³.d-1

• Calcule a carga de N a ser removida:

Mas qual parâmetro utilizar, NTK ou N-NH3? Quando ocorre esse tipo de situação, podemos calcular o RO com os dois parâmetros e selecionamos aquele que apresentar maior valor.

RONTK: 240 m³.d^-1x(100 mg.L^-1–20 mg.L^-1 ) x 4,6= 88,32 KgO2.d^-1

RONH3: 240 m³.d^-1x(80 mg.L^-1–20 mg.L^-1) x 4,6= 66,24 KgO₂.d^-1

Qual é o maior? Aquele determinado pelo NTK, ou seja, 88,32 KgO₂.d^-1

• Selecione a taxa de transferência de Oxigênio= 30 g O2.m-2.d-1

Calcule a área mínima necessária:

A = RO­ =     88.320 g O2.d-1= 2.941 m²
       Tx          30 g O2.m-².d-1

• Agora determinem a carga de fósforo a ser removida:

Carga P = 240 m³.d^-1 x (20 mg.L-1 – 3 mg.L^-1) = 4,08 Kg P.d^-1

• Agora selecione a capacidade remoção de P por área:

Adotado: 3 g.m-².d^-1

• Por fim, determine a área mínima necessária:

Área: 4.080 g.d^-1 ÷ 3 g.m-².d^-1= 1.360 m²

Nesse exemplo, área necessária para atender o padrão de Fósforo é menor que a área para Nitrogênio, então a área mínima ser adotada seria 2.941 m².

A seguir, listo uma série de exercícios para fixar os critérios de dimensionamento básico para remoção de Nitrogênio e Fósforo. Para solução desses, vocês devem verificar as aulas 3, 4 e 5.

1. Considerando um efluente industrial com vazão de 500 m³.d-1 e com N amoniacal de 200 mg.L-1, qual o RO para atender ao padrão de emissão de 20 mg,L-1?
2. Um determinado efluente apresenta as seguintes características: Q = 15 m³.h-1, NTK 150 mg.L-1, DBO 1.100 mg.L-1. Com base nessas informações, determine a área útil de um sistema de tratamento tipo wetlands para atender aos padrões vigentes.
3. Uma ETE que 2.000 m³.d-1 de efluente sanitário apresenta valores de DBO em 500 mg.L-1, P de 20 mg.L-1, N-NH3 de 35 mg.L-1 e de NTK em 50 mg.L-1 após tratamento em reator UASB. Pergunta-se:

a) o efluente atende aos padrões vigentes com base na Resolução CONSEMA 128/06?
b) se não, determine a área em um sistema com plantas emergentes para atender aos padrões de emissão.

4. Dimensione um sistema com plantas emergentes considerando um efluente com vazão (Q) de 20 m³.h^-1 e DBO de 600 mg.L^-1. Utilize o K₂₀ = 0,86.

Resposta???

Na próxima aula.