Na ETAR de Água Longa o processo de tratamento das águas residuais é constituído por uma sequência de operações e de processos unitários que proporcionam o devido tratamento à água. Estes encontram-se representados na Figura 14.
O caudal afluente à ETAR de Água Longa chega por gravidade a uma estação elevatória inicial, através de 2+1 grupos elevatórios, do tipo bombas submersíveis. Segue-se o tratamento preliminar, onde o efluente é encaminhado para um sistema de gradagem automática (em caso de avaria manual) e para desarenamento e desengorduramento. A gradagem tem como objetivo remover os sólidos grosseiros, protegendo os equipamentos que se encontram a jusante ( Figura 15). No fim desta, forma-se o primeiro subproduto do tratamento, que é armazenado num contentor para, posteriormente, serem transportados para aterro sanitário.
Figura 14- Esquema de tratamento da ETAR de Água Longa (Águas do Noroeste, 2015).
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O processo de remoção de areias, óleos e gorduras é realizado em conjunto por tanques retangulares em paralelo, equipados com pontes do tipo vai e vem (Figura 16). No desarenamento, as areias depositam-se no fundo do tanque, sendo extraídas para um classificador de areias, através de bombas de superfície montadas na ponte de vaivém. No desengorduramento ocorre a flotação, por introdução de um polímero que agrega as partículas de gordura, formando flocos maiores e concentrando-as à superfície. Estas partículas são posteriormente removidas por um raspador de superfície, que está incorporado no tanque, e dirigidas para um concentrador de gorduras, por ação de bombas. O classificador de areias e o concentrador de gorduras reenviam a fase aquosa para uma estação elevatória de escorrências e escumas, promovendo o retorno à linha de tratamento. As areias, óleos e gorduras constituem o segundo sub-produto do tratamento, onde, conforme os gradados, são armazenadas num contentor, para posteriormente serem encaminhadas para o destino final.
Após a remoção de areias, óleos e gorduras, as águas residuais são encaminhadas, por ação de gravidade, até a um distribuidor de caudais eletromecânico (Figura 17). Através deste, é possível manipular o funcionamento dos dois canais que se seguem, se permanecem em serie ou em paralelo, ou seja, se o caudal é todo encaminhado para um canal, ou distribuído pelos dois canais, alterando assim a entrada de efluente.
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Este efluente, proveniente do tratamento preliminar, é repartido pelos dois canais de arejamento, onde ocorre o tratamento biológico (Figura 18). O tratamento biológico é constituído por um sistema de lamas ativadas, que funciona por arejamento prolongado em valas de oxidação. Neste ocorre a remoção da matéria orgânica e a desnitrificação/nitrificação, para eliminação da matéria orgânica e do azoto presentes na água residual, asseguradas de acordo com os níveis de OD nos tanques.
Os parâmetros do dimensionamento os tanques de arejamento estão representados na Tabela 11.
Figura 17- Distribuidores de caudais de Água Longa.
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Tabela 11- Parâmetro de dimensionamento do tanque de arejamento da ETAR de Água Longa (Águas do AVE, S.A. , 2007)
Parâmetro Unidade Valor
SST no reator kg/m3 3,5 a 4,5
Carga mássica, A/M kg CBO5/kg SST/dia < 0,09
Idade de lamas dias 20
Produção específica de lamas biológicas kg SST/kg CBO5 0,8
Concentração de lamas em excesso kg/m3 8
Nº de tanques Un 2
Volume unitário m3 2357
Volume total dos tanques m3 4713
Altura do tanque m 3
Superfície útil unitária do tanque m2 859
Necessidade de oxigénio para a respiração e nitrificação
(calculado a uma temperatura de 15 ºC) kg/dia 2853
Cada tanque é constituído por três rotores superficiais de eixo horizontal de uma só velocidade, para promover o arejamento e dois geradores de fluxo, para manter uma velocidade de escoamento suficiente (Figura 19).
Os rotores de arejamento presentes no tanque são especialmente projetados para transferir oxigénio em reatores biológicos, em que o seu eixo principal gira paralelamente ao nível da água, transferindo o oxigénio para o interior da massa liquida. Na Tabela 12 estão representadas as características técnicas dos rotores de arejamento.
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Tabela 12- Características técnicas dos rotores de arejamento da ETAR de Água Longa (Espina & Delfin, s.d.)
Rotor de arejamento
Modelo R 154 – S/D
Tipo Superficial de eixo horizontal
Capacidade 28 kg/h de O2 (condições standard)
Potência 15 kW
Nº de lâminas de arejamento 27
Comprimento de cada lâmina 300 mm
Largura de cada lâmina 75 mm
Diâmetro do cilindro horizontal 250 mm
*esquema do rotor de arejamento no anexo II
Na Tabela 13 estão representadas as características técnicas dos geradores de fluxo que estão presentes nos tanques de arejamento.
Tabela 13- Características técnicas dos geradores de fluxo da ETAR de Água Longa (abs production, 2009)
Gerador de fluxo
Modelo ABS, SB 900 até 2500
Tipo Submersível
Potência 2,19 kW
Nº de hélices 3
Comprimento de hélice 450 mm
Cada tanque funcionará de forma alternada por fases para a nitrificação (N) e fases para a desnitrificação (DN) biológica da água residual. Durante as fases que correspondem à nitrificação (N), o processo efetua-se em função do nível de OD no tanque, enquanto nas fases correspondentes à desnitrificação o processo atua mediante o funcionamento dos geradores de fluxo. A duração das fases é supervisionada a partir do terminal de controlo. À saída de cada tanque de arejamento existe um descarregador de saída que deverá posicionar-se de forma a permitir ou não a saída de efluente no tanque (Figura 20).
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O controlo do processo pode ser efetuado por níveis de OD, mediante o funcionamento de medidores de oxigénio ou por tempos, que são definidos no terminal do controlo. O funcionamento por tempos só deve ser selecionado quando ocorrem problemas com os medidores de oxigénio, impedindo o funcionamento por níveis de OD. O processo é dividido em 4 fases. Duas fases (4 e 1) são para o funcionamento por níveis de OD, e as duas restantes (2 e 3) são para o funcionamento por tempos. Na fase 4 e 2 estão em funcionamento os três rotores e os dois geradores de fluxo, correspondendo à etapa de arejamento. Nas fases 1 e 3 estão apenas em funcionamento os dois geradores de fluxo, correspondendo à fase de agitação. Na Figura 21 está representado o tanque de arejamento nas diferentes fases, onde o número de rotores em funcionamento ao longo de cada uma delas pode ser alterado a partir do terminal de controlo.
Figura 20- Descarregador de saída do tanque de arejamento da ETAR de Água Longa.
B A
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No funcionamento por níveis de OD, a passagem da fase 4 para a fase 1 é realizada mediante o nível de OD no canal de arejamento. Deste modo, os rotores desligam-se quando se atinge o nível alto de OD, passando a estar presente a fase 1. Quando se atinge o nível baixo de OD os rotores voltam a ligar-se. De acordo com o projeto de execução, o nível alto de OD é 4 mg/L e o nível baixo de OD é de 2 mg/L.
No funcionamento por tempo, a passagem da fase 2 para a fase 3 ocorre quando o tempo definido para esta fase é ultrapassado. O tempo definido para esta fase deve representar o tempo necessário de funcionamento dos rotores para que se atinga o nível alto de OD. A transição da fase 3 para a fase 2 ocorre quando se ultrapassa o tempo definido a esta fase. O tempo definido para esta fase deve representar o tempo necessário para que os microrganismos consumam o oxigénio desde o nível alto até ao nível baixo de OD.
Como já referido anteriormente, o funcionamento dos tanques pode ser resumido como uma alternância entre ciclos nitrificação e ciclos de desnitrificação que, por sua vez, cada ciclo será dividido em 4 fases, representadas na Figura 22.
Na fase A, o distribuidor de caudal coloca-se de forma a possibilitar a entrada de efluente no tanque I de forma contínua, ocorrendo o fecho de descarregador de saída desse tanque. O descarregador de saída do tanque II é aberto durante um tempo definido (chamado tempo de atuação), ao obter o sinal que confirma que o distribuidor de caudal está na posição anterior.
Fase A I II DN N Fase B I II N N Fase C I II N DN Fase D I II N N Nitrificação Desnitrificação
Figura 22- Esquema representativo do funcionamento automático dos tanques de arejamento (Águas do AVE, S.A. , 2007).
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Durante este processo, no tanque I os rotores são desligados e os geradores de fluxo mantêm-se ligados, permanecendo a etapa de desnitrificação. No tanque II inicia-se o processo de nitrificação, com o arranque dos rotores e dos geradores de fluxo de forma escalonada (evitando “picos” instantâneos), correspondendo à fase 4 ou 2, consoante estiver a funcionar por níveis de OD ou por tempos.
De seguida, ocorre a fase B onde os distribuidores de caudal permanecem no estado anterior. No tanque I inicia-se o processo de nitrificação, fase 4 ou fase 2, consoante estiver a funcionar por níveis de oxigénio ou por tempos. No tanque II continua o ocorrer o processo de nitrificação.
N fase C, o distribuidor de caudal troca da posição de modo a possibilitar a entrada de efluente no tanque II. Ao mesmo tempo, ocorre a abertura do descarregador de saída do tanque I durante um tempo definido e o fecho total do descarregador de saída do tanque II. No tanque I, não há mudança, mantendo-se o processo de nitrificação. No tanque II os rotores são desligados, permanecendo apenas os geradores de fluxo em funcionamento, correspondendo a fase 1 ou 3, consoante estiver a funcionar por níveis de oxigénio ou por tempos. Este permanece então no processo de desnitrificação.
Por último ocorre a fase D, onde não há mudança do distribuidor de canal. O tanque I permanece em nitrificação e o tanque II dá início ao processo de nitrificação (fase 4 ou 2). Decorrido o tempo correspondente a esta fase, o processo volta novamente à situação inicial, ou seja, à fase A.
A recirculação das lamas ativadas é realizada para o tanque de arejamento, de modo a que a concentração de biomassa seja a necessária para a remoção de matéria orgânica. Esta é efetuada por meio de 2+1 grupos de electrobombas submersíveis, que, através de válvulas, encaminham as lamas para o distribuidor de caudal, que por gravidade segue para o tanque de arejamento.
No seguimento da linha de tratamento, o efluente flui por gravidade para uma câmara de regularização que promove a repartição equitativa do caudal para os decantadores secundários. Eventualmente, é adicionado um coagulante para promover a remoção da cor no efluente final. Os decantadores são de planta circular com alimentação central, e compostos por uma ponte raspadora de fundo e de superfície (Figura 23).
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As escumas presentes nos decantadores escorrem por gravidade para o poço de bombagem das escorrências e escumas, por ação de dois grupos de electrobombas submersíveis. Uma reserva das escumas é bombada, posteriormente, para montante dos tanques de remoção de areias, óleos e gorduras. As lamas biológicas são removidas dos decantadores secundários e encaminhadas para o poço de bombagem de lamas secundárias. A recirculação destas lamas é realizada por 2 + 1 grupos de electrobombas de eixo vertical de velocidade variável. As lamas em excesso são extraídas para um poço de bombagem de lamas secundárias, por intermédio de 1+1 bombas submersíveis que alimentam 1 + 1 grupos de electrobombas de parafuso excêntrico. O efluente final é enviado para o meio recetor, o rio Leça.
O tratamento da fase sólida, ou seja, das lamas, é composto por um espessamento através de tambor rotativo, e uma desidratação através da centrífuga, equipada com sistema de doseamento de polieletrólito, bombas de alimentação de lamas e de polieletrólito (Figura 24).
Figura 23- Decantadores secundários da ETAR de Água Longa.
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O espessamento de lamas tem como função espessar as lamas que foram produzidas no tratamento da fase líquida, de modo a obter uma concentração de aproximadamente 3 a 5 %. Este tratamento reduz o volume de lamas que vão para à centrífuga. O espessamento das lamas é feito por adição de uma solução de polieletrólito preparada numa unidade automática própria para o efeito. As lamas espessadas são encaminhadas, através de bombagem, para o sistema de desidratação. O sobrenadante do espessamento é enviado para a linha de escorrências, continuando o processo de tratamento da fase líquida.
Na desidratação é adicionado um polieletrólito às lamas para melhorar a eficiência do processo. As lamas desidratadas são armazenadas para serem transportadas para o destino final externo à ETAR, enquanto o filtrado da centrífuga é encaminhado ao poço de escorrências e retoma ao tratamento preliminar.
Com o objetivo de prevenir situações de emergência, todos as operações de tratamento da ETAR são compostas por um By-Pass. A jusante da gradagem existe um descarregador na caixa de entrada para uma descarga de emergência do afluente. Este é encaminhando para a caixa de saída e, seguidamente, para o emissário final. Na caixa de saída dos tanques de remoção de areias, óleos e gorduras existe um descarregador que conduz o efluente para a caixa de saída destes tanques. Por último, na caixa de entrada dos tanques de arejamento existe uma válvula mural que encaminha o efluente para o emissário final, descarregando-o na linha de água.