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Lodos Ativados. Introdução. O sistema de lodos ativados é mundialmente utilizado para o tratamento de despejos domésticos e industriais, em situações em que são necessários uma elevada qualidade do efluente tratado e reduzidos requisitos de área .
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Introdução • O sistema de lodos ativados é mundialmente utilizado para o tratamento de despejos domésticos e industriais, em situações em que são necessários uma elevada qualidade do efluente tratado e reduzidos requisitos de área . • As seguintes unidades são parte integrante da etapa biológica do sistema de lodos ativados: • Tanque de aeração (reator); • Tanque de decantação (decantador secundário); • Recirculação de lodo. • Sistema de introdução de oxigênio.
Reator Decantador X S Q+Qr X0 S0 Q Xe S Q-Qex Efluente Afluente X; S; Q Recirculação Xr S Qr Xr S Qex Fluxograma de Lodos Ativados
Lodos Ativados Q = vazão de alimentação (m3/d) Qr = vazão de recirculação (m3/d) Qex = vazão de lodo excedente (m3/d) So = concentração de DBO afluente (mg/l) S = concentração de DBO efluente (mg/l) X = concentração de sólidos em suspensão no reator (mg/l) Xo = concentração de sólidos em suspensão no afluente (mg/l) Xe = concentração de sólidos em suspensão no efluente (mg/l) Xr = concentração de sólidos em suspensão do lodo excedente (mg/l) V = volume do reator (m3)
Lodos Ativados O tratamento opera basicamente pelo sincronismo de algumas variáveis: • Reinoculação de biomassa ativa através do retorno de lodo do decantador secundário; • Manutenção do suprimento de ar ao tanque de aeração; • Manutenção de condições adequadas de mistura, e ausência de condições toxicas; • Descarte de biomassa em excesso
Lodos Ativados Intervalos sugeridos: • OD Tanque de Aeração 1 - 4 (mg/l); • OD Manto de lodo do Dec. 2a >0,5 (mg/l); • SST Tanque de Aeração 4000 - 5000 (mg/l); • Idade do lodo 25 dias; • F/M 0,12 kgDBO/kgSSV.d. • IVL 80250 ml/g
Processo de Nitrificação A transformação da amônia em nitritos é efetivada através de bactérias, como as do gênero Nitrosomonas. Já a oxidação dos nitritos a nitratos dá-se principalmente pela atuação das bactérias do gênero Nitrobacter. A equação global da nitrificação é: NH4+-N + 2 O2 NO3- + 2 H+ + H2O (1)
Processo de Nitrificação • Essa reação global caracteriza o processo de nitrificação com: • Consumo de oxigênio livre, referido como demanda nitrogenada; • Liberação de H+, consumindo alcalinidade do meio e possivelmente reduzindo o pH;
Processo de Desnitrificação Em condições anóxicas (ausência de oxigênio mas presença de nitratos), os nitratos são utilizados por microrganismos heterotróficos. Neste processo, denominado de desnitrificação, o nitrato é reduzido a nitrogênio gasoso, segundo a reação: NO3--N + 2 H+ N2 + 2,5 O2 + H2O (2)
Processo de Desnitrificação • Contrariamente a nitrificação, na reação de desnitrificação deve-se destacar: • Economia de oxigênio, pois a matéria orgânica pode ser estabilizada na ausência de oxigênio; • Consumo de H+, implicando na economia de alcalinidade e no aumento da capacidade tampão do meio.
Controle do Processo de Lodos Ativados Os principais parâmetros que devem ser controlados pelo operador são : • Oxigênio dissolvido (OD); • Concentração do lodo ativado e suas características; • Tempo de retenção e vazão afluente; • pH e temperatura de entrada; • Concentração de nutrientes no afluente; • Entrada de produtos tóxicos; • Odor e Cor;
Controle do Processo de Lodos Ativados Com o conhecimento das variabilidades dos parâmetros e sabendo como controlá-los, o operador se acostumará e definirá as posições ideais de operação de válvulas manuais, instrumentos de medição, alturas de água nos tanques, etc.
Controle do Processo de Lodos Ativados • Não alterar muitos parâmetros de controle ao mesmo tempo; • Permitir que o sistema se recupere, antes de passar para uma próxima etapa de ajuste; Quando for necessário fazer alguma alteração ou correção no sistema, o operador deve: • Ajustar os controles de modo gradual. Uma mudança ou correção necessita normalmente de 24 a 36 horas para se ter início a visualização dos resultados, podendo atingir uma semana para que os resultados sejam de fato observados.
Controle do Processo de Lodos Ativados Controle da relação alimento/microrganismosF/M (‘Food/Microorganism”) • O termo alimento (F) é comumente dado como o valor de DBO afluente ao sistema, expresso em kg DBO/dia. • Já o termo microrganismo (M) é dado como a massa total de sólidos suspensos voláteis no sistema de aeração, expresso em kg SSVTA.
Controle do Processo de Lodos Ativados A carga de alimentos (F) fornecida é dada por: F = Q . So enquanto que a massa de microrganismos é calculadapor: M = V . Xv onde: Q=vazão afluente (m3/dia) So=concentração de DBO afluente (g/m3) V= volume do reator aeróbio (m3) Xv=concentração de sólidos em suspensão voláteis (g/m3)
Controle do Processo de Lodos Ativados Dessa forma a relação F/M é expressa como:
Controle do Processo de Lodos Ativados O uso da relação F/M como método de controle indica se a quantidade de matéria orgânica biodegradável que está alimentando o processo durante um determinado tempo coincide diretamente com a taxa de crescimento dos microrganismos.
Controle do Processo de Lodos Ativados Com esse método, o operador pode variar a quantidade de microrganismos no sistema em resposta às alterações da carga de DBO influente. Para controlar a quantidade dos microrganismos ativos disponíveis, o operador deve fazer ajustes no descarte do lodo da planta e na taxa de recirculação do lodo.
Controle do Processo de Lodos Ativados A idade do lodo (qc) é também comumente referenciada como tempo de retenção de sólidos ou tempo médio de residência celular. Este método de controle relaciona os sólidos presentes no sistema biológico com a taxa de crescimento biológico.
Controle do Processo de Lodos Ativados onde; Xve = concentração de SSV no efluentes (g/m3) Xvr = concentração de SSV no lodo de retorno (g/m3). Normalmente, a concentração de SS no efluente final é baixa (Xve = 0), comparada com os valores de Xv e Xvr A idade de lodo (qc) média da planta será definida por:
Controle do Processo de Lodos Ativados Em decorrência, a idade do lodo pode ser simplifica para:
Controle do Processo de Lodos Ativados Exemplo de aplicação: Um sistema de lodo ativados apresenta idade do lodo (qc) igual a 25 dias (valor de projeto). Supondo que a concentração de SSV nos tanques de aeração esteja em 3 500 mg/l (3,5 kg/m3) e que a concentração no retorno de lodo em 8 000 mg/l (8,0 kg/m3), calcular a vazão de retirada do excesso de lodo Qex para manter o valor de qc estimado acima. O volume do tanque é de 1235 m3.
Controle do Processo de Lodos Ativados Onde: Xv = 3,5 kg/m3 Xvr = 8,0 kg/m3 V = 1235 m3 qc = 25 dias Portanto,
Microbiologia do Lodo (*) para caracterizar o intumescimento do lodo é necessário avaliar os flocos.
