Lodos Ativados

1. Lodos Ativados Larissa Pinheiro

2. Processo Aeróbio • Estabilização de compostos complexos (M.O) em compostos mais simples (CO2; H2O) na presença e/ou introdução de oxigênio; • O oxigênio é o fator limitante (processo de respiração); • Por meio de aeração artificial (lodos ativados) consegue-se introduzir oxigênio suficiente para os microrganismos sobreviverem, apesar de sua aglomeração; • A agitação provocada na água evita a deposição dos flocos em lugares onde os organismos morreriam por falta de oxigênio (por exemplo, nos cantos do reator).

3. Composição do Sistema • Etapa Biológica: • Tanque de aeração • Tanque de decantação • Recirculação de lodo • Retirada do lodo excedente • Tanque aeração: promover o desenvolvimento de uma colônia microbiológica (biomassa), a qual consumirá a matéria orgânica do efluente; a quantidade de biomassa é expressa como SSTA (sólidos em suspensão no tanque de aeração).

4. Composição do Sistema • Tanque de decantação: separar a biomassa que consumiu a matéria orgânica do efluente, a qual sedimenta-se no fundo do decantador, permitindo que o sobrenadante seja descartado como efluente tratado, já com sua carga orgânica estará reduzida e isento de biomassa. • Recirculação do lodo: retornar a biomassa ao tanque de aeração, para que a mesma continue sua ação depuradora; o crescimento da biomassa é contínuo, ocorrendo a necessidade de um descarte periódico de quantidades definidas da mesma.

5. Composição do Sistema • Retirada do lodo excedente: para manter o sistema em equilíbrio, é necessário que se retire aproximadamente a mesma quantidade de biomassa que é aumentada por reprodução. Este é, portanto, o lodo biológico excedente, que pode ser extraído diretamente do reator ou da linha de recirculação.

6. Variantes do Processo • Divisão quanto a idade do lodo • Lodos ativados convencionais • Lodos ativados de aeração prolongada • Divisão quanto ao fluxo • Fluxo contínuo • Fluxo intermitente (batelada)

7. Variantes do Processo • Convencional – Fluxo contínuo A concentração de biomassa no reator é bastante elevada, devido à recirculação dos sólidos (bactérias) sedimentados no fundo do decantador secundário. A biomassa permanece mais tempo no sistema do que o líquido, o que garante uma elevada eficiência na remoção de DBO. Há necessidade da remoção de uma quantidade de lodo (bactérias) equivalente à que é produzida. Este lodo removido necessita de uma estabilização na etapa de tratamento do lodo. O fornecimento de oxigênio é feito por aeradores mecânicos ou ar difuso. A montante do reator há uma unidade de decantação primária, de forma a remover os sólidos sedimentáveis do esgoto bruto.

8. TDH: 6 – 8 horas IL: 4 – 10 dias

9. Variantes do Processo • Convencional Vantagens: • Menor custo; • Pouca aeração; • Menor circulação do lodo.

10. Variantes do Processo • Aeração Prolongada – Fluxo contínuo Similar ao sistema convencional, com a diferença de que a biomassa permanece mais tempo no sistema, recebendo a mesma carga de DBO, além de os tanques de aeração são maiores. Com isto, há menos DBO disponível para as bactérias, o que faz com que elas se utilizem da matéria orgânica do próprio material celular para a sua manutenção. Esta M.O celular é convertida em gás carbônico e água, estabilizando a biomassa no próprio reator. Não se incluem usualmente unidades de decantação primária.

11. Fluxo Contínuo TDH: 16 – 24 horas IL: 18 – 30 dias

12. Variantes do Processo • Aeração Prolongada Vantagens: • Maior tempo de recirculação, ou seja, o lodo passa mais tempo no reator  maior estabilização; • Pode alcançar maior eficiência.

13. Variantes do Sistema • Lodos Ativados em Reator de Batelada – Fluxo intermitente O princípio do processo de lodos ativados com operação intermitente consiste na incorporação de todas as unidades, processos e operações normalmente associados ao tratamento tradicional de lodos ativados, quais sejam, decantação primária, oxidação biológica e decantação secundária, em um único tanque. Utilizando um tanque único, esses processos e operações passam a ser simplesmente seqüências no tempo, e não unidades separadas, como ocorre nos processos convencionais de fluxo contínuo. O processo de lodos ativados com fluxo intermitente pode ser utilizado tanto na modalidade convencional quanto na de aeração prolongada, embora esta seja mais comum, devido à sua maior simplicidade operacional. Na modalidade de aeração prolongada, o tanque único passa a incorporar também a unidade de digestão (aeróbia) do lodo.

14. Reator de Batelada

15. Variantes do Processo Sistema Híbrido: UASB – Lodos Ativados Lodos ativados para o pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios • Vantagens: • Substancial redução da produção de lodo; • Substancial redução do consumo de energia; • Pequena redução no volume total das unidades; • Redução do consumo de produtos químicos para desidratação do lodo; • Menor números de unidades diferentes a serem implantadas; • Menor necessidade de equipamentos; • Maior simplicidade operacional.

16. Variantes do Processo • Desvantagem: • Menor capacitação para remoção biológica de nutrientes (N e P)  No sistema anaeróbio há redução de nitrogênio, e no sistema aeróbio o nitrogênio é reoxigenado, passando a NO3 novamente. • Similaridade: • A eficiência do sistema na remoção dos principais poluentes (com exceção de N e P) é similar à do sistema de lodos ativados convencional.

18. Sistemas de aeração do reator • Ar difuso Vantagem: • Mistura completa do sistema e aeração combinadas feita pelos bocais. Desvantagem: • Grande probabilidade de causar entupimento nos bocais (difusores).

19. Sistemas de aeração do reator • Aeração mecânica superficial Vantagens: • Utiliza ar atmosférico; • Mais barato que o sistema de difusores. Desvantagem: • Menos eficiente que o sistema de difusores, pois há grande possibilidade de áreas ficarem paradas (mortas).

20. Tipos de decantadores secundários • Retangular, sem remoção mecanizada do lodo • Pirâmide invertida ou de fundo inclinado; • Neste segundo, o lodo pode se acumular em outras partes (ambiente tranquilo). • Circular, com remoção mecanizada do lodo • Pirâmide invertida; • O lodo chega igualmente no poço, tendo apenas um lugar de acumulo.

21. Desvantagens do Lodos Ativados • Índice de mecanização superior ao dos outros sistemas; • Operação mais sofisticada; • Alto custo de energia; • Produção de maior quantidade de lodo; • Elevado teor de água do lodo; • Necessita de maiores digestores e leitos de secagem.

22. Exercício • Quais os fatores que mais influenciam na maior eficiência do sistema de lodos ativados, quando comparado a outros sistemas aeróbios? • O que representa a idade do lodo? Qual sua importância ambiental e para a operação da ETE? • Por que é importante a entrada constante de esgoto no reator de lodos ativados de fluxo contínuo? O que ocorre se esta alimentação não ocorrer?

23. Resolução • A eficiência nos sistemas de lodos ativados vem da recirculação do lodo. Uma vez que esta proporciona uma competição entre as bactérias ainda presentes no lodo com as que chegam no afluente, acelerando a decomposição da matéria orgânica. A maior permanência do lodo no sistema proporciona à biomassa tempo suficiente para metabolizar praticamente toda a matéria orgânica dos esgotos. • A idade do lodo representa a riqueza de bactérias presentes no sistema, ou seja, o quanto este lodo ainda está ativo (ou instável), contendo tanto matéria orgânica quanto bactérias.

24. Resolução 2) Por isso, a idade do lodo é importante para o meio ambiente e para a gestão da ETE. Já que esta idade deve ser tal que não prejudique o meio onde será despejado. Por exemplo, lodos instáveis são prejudiciais para o meio ambiente, pois é altamente contaminante, podendo conter patógenos que são prejudiciais à saúde humana. Dessa forma, a gestão da ETE também fica prejudicada, pois aumentará seu custo de operação para contornar esta situação (de estabilização do lodo).

25. Resolução 3) O fluxo contínuo de esgoto é importante porque haverá multiplicação máxima das bactérias, acelerando a decomposição da M.O, devido a relação bactéria-alimento. Se esta alimentação não ocorrer, não haverá alimentação (M.O) entrando, dessa forma, quando acabar o alimento a atividade bacteriana ficará paralisada, perdendo a eficiência do sistema. As bactérias poderão se alimentar de seu próprio material celular nesse período.