Avaliação de desempenho de lagoas de estabilização por meio de dados de monitoramento e modelagem em Fluidodinâmica Computacional (CFD)

• Main Author: Ricardo Gomes Passos
• Other Authors: Marcos Von Sperling
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2012
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-92RJ35

=== The Wastewater Treatment Plant serving the Tancredo Neves International Airport, in Confins MG consists of a facultative pond followed by a maturation pond. In an attempt to obtain a diagnosis of the system operation, its performance was assessed through: the monitoring of physical, chemical, microbiological and hydrobiological parameters (1994- 2010); a previous characterization of the effluent at the airport; a bathymetric survey of the ponds and the construction of contour surfaces; hydrodynamic test field with dye and drogue; and CFD modeling (Computational Fluid Dynamics). In general, the monitoring results indicated that: the effluent of the airport is more diluted than domestic sewage, the units operated under-loaded most of the time and with HRTs higher than the minimum required; the facultative pond had satisfactory performance including nutrient and E. coli removal; the final effluent met the sewage discharge standards most of the time, except for pH and COD, besides the fact that a high concentration of algae might be present in the final effluent, accounting for the final values of COD/BOD/Solids. Low sludge accumulation rates were found. The bathymetric maps showed an uneven distribution between the two inputs of the facultative pond, a situation caused by the unequal distribution of the influent and greater accumulation near the input/output in both ponds. It was found that the winds considerably influence the flow in the superficial layer of the pond. Such effect was verified by observing oranges thrown on to the surface of the ponds as well as by the CFD modeling. The drogue, designed and built as part of this research, showed broadly satisfactory results. The recorded trajectories corresponded to those verified in the field and obtained by the CFD. The CFD modeling proved particularly useful in the evaluation of the hydrodynamic conditions of stabilization ponds, reinforcing a trend which is gaining space with recent research, primarily international (there are a few references in Brazil). From the model, it was possible to verify the occurrence of short circuiting, dead zones recirculation zones and vortex, dispersion of constituents and a closer estimate of the actual HRT of the ponds, by means of a virtual tracer test. === A ETE que atende o Aeroporto Internacional Tancredo Neves, em Confins MG realiza o tratamento dos efluentes de todo o complexo aeroportuário por meio de lagoa de estabilização facultativa seguida de lagoa de maturação. Na tentativa de se obter um diagnóstico do funcionamento do sistema, foi feita a avaliação de desempenho da ETE, por meio de: dados de monitoramento de parâmetros físicos, químicos, microbiológicos e hidrobiológicos nas lagoas (1994-2010); caracterização prévia dos efluentes do aeroporto; levantamento batimétrico das lagoas e construção de superfícies de contorno; ensaios hidrodinâmicos de campo com corante e drogue e modelagem em CFD (Fluidodinâmica Computacional). De forma geral, os resultados de monitoramento indicaram que: o efluente do aeroporto apresenta-se mais diluído que o esgoto doméstico; as unidades operaram na grande maioria do tempo em subcarga e com folga quanto ao TDH mínimo a ser mantido; a lagoa facultativa apresentou desempenho bastante satisfatório, inclusive na remoção de nutrientes e E.coli; o efluente final, na maior parte do tempo, atende os padrões de lançamento, exceto para DQO e pH, além de que, provavelmente, há grande saída de algas no efluente final, contabilizando como DQO/DBO/Sólidos. Foram encontradas baixas taxas de acúmulo de lodo. Os mapas batimétricos apontaram distribuição desigual entre as duas entradas da lagoa facultativa, situação causada pela distribuição desigual do afluente e acúmulo maior próximo aos dispositivos de entrada/saída, em ambas as lagoas. Foi verificado que os ventos influenciam consideravelmente o fluxo na camada superficial da lagoa. Tal influência foi verificada com a observação das laranjas lançadas na superfície das lagoas e por meio da modelagem em CFD. O drogue, concebido e montado como parte da presente pesquisa, apresentou resultados amplamente satisfatórios. As trajetórias registradas corresponderam ao verificado em campo e obtido com CFD. A modelagem em CFD demonstrou ser bastante útil na avaliação das condições hidrodinâmicas de lagoas de estabilização, reforçando uma tendência que vem se consolidando com as pesquisas recentes na área, principalmente internacionais (no Brasil, há poucas referências). A partir do modelo, foi possível verificar a ocorrência de curtos-circuitos, zonas mortas, zonas de recirculação e vórtex, dispersão de constituintes e uma estimativa mais próxima do TDH real das lagoas, por meio de um teste de traçador virtual.