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Valo de oxidação é o nome de uma estação de tratamento de esgotos (ETE) muito eficiente e que na década de 60 predominava aqui na cidade do Rio de Janeiro. Na ocasião, ainda era a CEDAE a companhia responsável mas, o sistema era tão difundido que, além de atender as pequenas comunidades, nos bairros, tinha uma oficina própria para a construção da sua peça principal, o rotor (com barras de alumínio; veja na foto do cabeçalho), que se parece a uma escova de cabelos (inclusive o seu nome em inglês é 'brush rotor' ou 'rotor de escovas') e que tem por função, ao girar na superfície de um canal circular com as pontas das pás submersas, incorpora o oxigênio do ar ao esgoto bruto, ativando as bactérias, pelo princípio dos lodos ativados.

A Figura abaixo mostra, em planta, o esquema de funcionamento de um valo de oxidação e, em sequência do fluxo, o Decantador, de onde sai o esgoto tratado.

A Companhia Estadual de Tecnologia de Saneamento Básico e de Defesa do Meio Ambiente (CETESB, em seu nome original), publicou em 1976, o livro "Valos de Oxidação Aplicados a Esgotos Domésticos", de Gondim, José Cleantho, 136 páginas.

Em 1956 (64 anos atrás), o Engenheiro Aale Pasveer, construiu o primeiro valo de oxidação, na Holanda, numa comunidade de 300 habitantes e, em 1957, o Dr. Josef Muskat construiu em Nittenau, o primeiro valo de oxidação alemão. Em 1950, no Brasil, surgiu a primeira referência sobre valos, através do Eng. Max Lothar Hess e, em 1961, foi construído o primeiro valo de oxidação brasileiro, projeto do Eng. Constantino Arruda Pessoa, sob a orientação de Hess. Em 1962 havia mais de 100 dessas instalações em funcionamento na Alemanha e na Holanda.

Dados técnicos

Em resumo, os principais dados técnicos encontrados no Google ainda hoje, sobre essas ETEs são:  a) Volume do valo = 150 m³/m de rotor; b) Comprimento = 150 a 1.000 m (canal circular); c) Largura = 1 a 5 m; d) Lâmina d´água = 1 a 1,5 m; e) Necessidade de Oxigênio = 1,1 a 1,5 kgO²/kg DBO removido; f) Velocidade médio do fluxo = 0,30 m/s (para manter as bactérias em suspensão); e g) além do valo, o outro dispositivo indispensável é o Decantador.

Apesar de ser uma ETE pequena (no Google vi um projeto para 100.000 habitantes), ao meu ver, as suas grandes vantagens são: o baixo custo (tanto dos equipamentos quanto da rede de coleta de esgotos, que é menor), a facilidade de operação e a alta eficiência (cerca de 98%).

A Planilha abaixo mostra o dimensionamento de um valo de oxidação para uma comunidade de três mil (3.000) habitantes.

Bom proveito.

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Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 28 março 2020 às 8:17

PARÂMETROS TÉCNICOS

O valo de oxidação é uma ETE que usa o processo de lodos ativados modificado com longos tempos de retenção de sólidos, para remover compostos orgânicos biodegradáveis ​​(US EPA, 2000). (1)

A Figura abaixo mostra o esquema de instalação da estação e uma vista geral do conjunto.

O valo de oxidação é capaz de atingir objetivos de remoção com uso mais eficiente de energia, exige requisitos operacionais mais baixos (sem a necessidade de produtos químicos) e menor produção de lodo em comparação com as instalações convencionais de lodos ativados (devido ao longo tempo de retenção de sólidos - SRT). No entanto, as concentrações de sólidos solúveis (TSS) são relativamente altas e a área de terra necessária para a sua instalação é relativamente grande em comparação com outras variantes do processo de lodos ativados.

Aerador

Colocação do aerador. O canal deve estar localizado a montante de um conjunto de rotores para permitir mistura imediata com o tanque de licor misto. Efluente do canal deve estar longe o suficiente a montante do rotor e longe o suficiente a montante do efluente de águas residuais brutas para evitar curtos-circuitos. A velocidade no canal controla a localização dos aeradores. A EPA dos EUA (1977) recomenda que a velocidade seja tal que o tempo de viagem entre os aeradores não devem exceder de três a quatro minutos. Normalmente, os rotores são colocados em pares. A partir da velocidade recomendada de 0,3 m/s um deslocamento máximo tempo de quatro minutos, a distância máxima entre os rotores é recomendada. Defletor a jusante para profundidade de líquido superior a 2 m. Para dois rotores, isso implica um comprimento máximo de vala de 2 × 72 m = 144 m; para quatro rotores, o comprimento máximo implícito da vala é 4 × 72 m = 288 m.

Parâmetros técnicos

As Figuras abaixo apresentam alguns parâmetros técnicos adotados nos projetos hidráulicos de valos de oxidação.

Tanque de aeração

Resultados

Energia para o rotor

Transferência de Oxigênio

REF. (1) Aquanes

http://dss.aquanes.eu/Default.aspx?t=1709

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 27 março 2020 às 15:28

ROTEIRO DE PROJETO DA EPA (*)

Eu incluí este roteiro nesta sequência por 2 motivos principais: 1) Para referendar a ETE, que já serviu até ao maior país do mundo; e 2) Porque ele inclui um parâmetro tradicional nos cálculos biológicos, que é a relação F/M ou alimento/microrganismo.

(*) Environmental  Protection Agency ou Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos da América.

Bom proveito.

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 23 março 2020 às 19:30

ROTOR - O CORAÇÃO DO VALO

Aumentar a profundidade de imersão do rotor aumenta a taxa de oxigenação, a velocidade  da água, a potência do motor e o consumo de energia. Aumentando a profundidade do líquido no canal aumenta o tempo de detenção, a profundidade de imersão e a taxa de  rotação do rotor necessária para manter os sólidos em suspensão. (1)

A Figura abaixo mostra a seção transversal de um valo de oxidação e a imersão das pás do rotor no líquido.

A concentração de oxigênio dissolvido indica como o valo de oxidação está operando, mas requer equipamento especial para medições. Uma leitura de 3 a 5 ppm de oxigênio dissolvido a cerca de 4,5 m a jusante do rotor é comum. O nível de oxigênio no último quarto do valo normalmente cai abaixo de 0,5 ppm, mostrando que bactérias aeróbicas estão ativas.

A Figura abaixo apresenta a curva de incorporação de Oxigênio (do ar) à mistura do valo, durante o seu funcionamento. As unidades são inglesas.

Para o tratamento de fezes de suínos, a publicação recomenda 0,6 libras de O²/dia.500 porcos = 300 lb 0²/dia = 136 gO²/dia.

Transferência de Oxigênio

Redutor de velocidade

Se o rotor é o coração do valo, a sua válvula mitral é o redutor de velocidade, dispositivo mecânico que deve ser acoplado aos motores elétricos, que giram a mais de mil e quinhentas rotações por minuto, para reduzir a velocidade do rotor para 100 ou menos rotações. Veja na Figura abaixo (a peça na cor verde).

REF. (1) Valo de Oxidação para o tratamento de fezes de suínos

https://digitalcommons.unl.edu/cgi/

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 21 março 2020 às 11:43

ROTEIRO DE PROJETO PARA VALO DE 100 MIL HABITANTES

Bom proveito.

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 18 março 2020 às 18:09

CONSUMO DE OXIGÊNIO PELO VALO

No trabalho "Oxidation Ditch Sewage Waste Treatment Process" (Processo de Tratamento de Esgotos por Valo de Oxidação) consta que este processo é, provavelmente, o mais eficiente e simples de operar, além de poder ser construído em áreas relativamente pequenas. Diz ainda que o coração do processo é o rotor de escovas, que é um eficiente aerador mecânico de superfície, e que o processo é de fato uma modificação do processo convencional de lodos ativados, que pode ser classificado como mistura completa e consta do grupo da aeração prolongada. A velocidade da água no valo deve ser mantida na média de 30 cm/s para evitar que os sólidos em suspensão --- cuja concentração deve ficar entre 3.000 e 8.000 mg/l --- sedimentem. A remoção contínua de DBO de 90 a 97% é possível neste sistema.

Uma das chaves da boa operação de qualquer sistema biológico de tratamento, reside na eficiência do Decantador, que compõe o conjunto com o valo.

As funções do rotor

As duas funções desempenhadas no valo pelo rotor são: a) fornecer a propulsão necessária para permitir uma mistura completa no valo; e b) fornecer o Oxigênio (do ar) necessário à manutenção da atividade biológica. A imersão operacional do rotor na lâmina d´água deve ser de 5 cm a 25 cm. A largura do valo dividida pelo comprimento do rotor, deve resultar numa relação entre 1,5 e 2,8.

Uma série de testes com rotores de escova conduzidos em Laboratório de Hidráulica Experimental da Universidade Estadual de Iowa, nos EUA, conduzidos pelo Dr. E.R.Baumann, resultaram no seguinte gráfico relacionando a velocidade do rotor, a energia de propulsão e a produção de Oxigênio à mistura.

A Figura abaixo mostra a especificação técnica dos rotores Landy, fabricados na Inglaterra, relacionando a capacidade e eficiência de Oxigenação (dadas em quilos de Oxigênio por hora) em função do diâmetro (D) do rotor e do seu comprimento (L),

Outro fabricante relaciona a produção de Oxigênio (kg/h) ao comprimento do rotor (m) e a potência necessária para movimentá-lo. O polígono marrom no centro do gráfico apresenta a área comum de imersão das pás do rotor.

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