TRATAMENTO DE TRATAMENTO DE ESGOTOS PELO ESGOTOS PELO PROCESSO DEPROCESSO DE

LODOS ATIVADOSLODOS ATIVADOSFERNANDO SANTIAGO DOS SANTOS, MSc.FERNANDO SANTIAGO DOS SANTOS, MSc.

APOIO: REALIZAÇÃO:

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

FLOCULAÇÃOFLOCULAÇÃO

SEDIMENTAÇÃO DE FLOCOS SEDIMENTAÇÃO DE FLOCOS BIOLÓGICOSBIOLÓGICOS

INTUMESCIMENTO DO LODOINTUMESCIMENTO DO LODO

ORGANISMOS FILAMENTOSOSORGANISMOS FILAMENTOSOS

Sexta-feira, 21 de novembro de 2003Sexta-feira, 21 de novembro de 2003

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

LODOS ATIVADOS LODOS ATIVADOS

Sistema forçado que imita a biodegradação Sistema forçado que imita a biodegradação que ocorre naturalmente em corpos que ocorre naturalmente em corpos receptores. O processo é aeróbio e receptores. O processo é aeróbio e

oxidativo, com aumento do metabolismo oxidativo, com aumento do metabolismo bacteriano e redução da matéria orgânica bacteriano e redução da matéria orgânica

oriunda de esgotos em moléculas mais oriunda de esgotos em moléculas mais simples e mais estáveis.simples e mais estáveis.

VANTAGENSVANTAGENS

O corpo receptor, que poderia receber O corpo receptor, que poderia receber esgoto esgoto in naturain natura, fica apto a manter sua , fica apto a manter sua fauna e flora naturaisfauna e flora naturais

Não há maiores riscos de contaminação Não há maiores riscos de contaminação em pessoas que porventura nadem no em pessoas que porventura nadem no corpo receptorcorpo receptor

Não há formação de mau cheiroNão há formação de mau cheiro

PARTICULARIDADESPARTICULARIDADES

A eficiência dos lodos A eficiência dos lodos ativados varia de 70 a ativados varia de 70 a 80% na remoção da 80% na remoção da

DBO (carga orgânica)DBO (carga orgânica)

e de 75 a 85% na e de 75 a 85% na remoção da DQO remoção da DQO (carga química).(carga química).

PALAVRAS-CHAVEPALAVRAS-CHAVE

OXIDAÇÃO

METABOLISMO BACTERIANO

BIODEGRADAÇÃO

BACTÉRIAS AERÓBIAS

QUIMIOHETEROTROFISMO

VISÃO GERAL DO PROCESSOVISÃO GERAL DO PROCESSO

PROCESSOS BÁSICOSPROCESSOS BÁSICOS

PROCESSO ANAERÓBIO

A concentração de O2 dissolvido no reator é nula; ocorre fermentação biológica; quebra molecular gera CH4 e H2S (mau cheiro);

carga tóxica é consideravelmente reduzida; ineficaz para certos componentes

orgânicos; sistema sensível; operacionalidade difícil (lagoas anaeróbias).

PROCESSO AERÓBIO

Ocorre adição forçada de O2 (energia) à massa líquida; aumenta o metabolismo

bacteriano; esgoto oxida mais rapidamente; não há formação de mau cheiro; a fonte energética é à base de carboidratos e nitrogênio (tratamento contínuo e por

bateladas/SBR [sequencing batch reactors]).

SISTEMA CONTÍNUOSISTEMA CONTÍNUO

Diminui o tamanho das estações de Diminui o tamanho das estações de tratamento em relação ao processo tratamento em relação ao processo anaeróbioanaeróbio

Elimina o mau cheiroElimina o mau cheiro

Reduz a carga orgânica de forma Reduz a carga orgânica de forma significativasignificativa

A redução de nutrientes (N e P) é inferior A redução de nutrientes (N e P) é inferior ao sistema por bateladasao sistema por bateladas

SISTEMA POR BATELADAS (SBR)SISTEMA POR BATELADAS (SBR)

Envolve Envolve carga carga

totalmente totalmente processada processada

antes da antes da entrada de entrada de outra cargaoutra carga

FORMAS DE NUTRIÇÃO DOS SERES FORMAS DE NUTRIÇÃO DOS SERES VIVOSVIVOS

AUTOTRÓFICOS HETEROTRÓFICOS

FOTOFOTO

QUÍMIOQUÍMIO

LUZLUZ

GÁS CARBÔNICOGÁS CARBÔNICO

LUZLUZ

COMPOSTO COMPOSTO ORGÂNICOORGÂNICO

OXIDAÇÃO DE NH3, OXIDAÇÃO DE NH3, NO2, H2 E COMP. NO2, H2 E COMP.

FERROSOSFERROSOS

GÁS CARBÔNICOGÁS CARBÔNICO

FONTE DE FONTE DE ENERGIA ENERGIA QUÍMICAQUÍMICA

COMP. ORGÂNICOCOMP. ORGÂNICO

FOTOAUTOTRÓFICOS - VEGETAIS E SERES VIVOS CLOROFILADOS

QUIMIOAUTOTRÓFICOS - BACTÉRIAS PÚRPURA E VERDES

FOTOHETEROTRÓFICOS - BACTÉRIAS SULFUROSAS E FERROSAS

QUIMIOHETEROTRÓFICOS - FUNGOS, PROTOZOÁRIOS, ANIMAIS, BACTÉRIAS

PORTANTO...PORTANTO...

E MAIS:E MAIS:

AS BACTÉRIAS AS BACTÉRIAS AERÓBIAS AERÓBIAS

QUIMIOHETERO-QUIMIOHETERO-TRÓFICAS TRÓFICAS

(BASTONETES GRAM-(BASTONETES GRAM-NEGATIVOS) SÃO AS NEGATIVOS) SÃO AS MELHORES EM UM MELHORES EM UM

SISTEMA DE LODOS SISTEMA DE LODOS ATIVADOS.ATIVADOS.

RESPIRAÇÃO RESPIRAÇÃO BACTERIANABACTERIANA

O oxigênio é o aceptor final de elétrons na O oxigênio é o aceptor final de elétrons na respiração aeróbia, durante a glicólise.respiração aeróbia, durante a glicólise.

C6H12O6 + 6 O2 + 38 ADP + 38 Pi

6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP

QUIMIOSSÍNTESEQUIMIOSSÍNTESE

A energia de ligação de compostos A energia de ligação de compostos inorgânicos é utilizada para sintetizar inorgânicos é utilizada para sintetizar

os compostos orgânicos celulares.os compostos orgânicos celulares.

NITROSOMONASNITROSOMONAS

2 NH3 + 3 O2 == 2 HNO2 + 2 H2O

NITROBACTERNITROBACTER

2 NO2 + O2 == 2 NO3

A eliminação biológica do nitrogênio A eliminação biológica do nitrogênio engloba quatro reações principais:engloba quatro reações principais:

ELIMINAÇÃO DO NITROGÊNIOELIMINAÇÃO DO NITROGÊNIO

AMONIFICAÇÃOAMONIFICAÇÃO

NITROGÊNIO ORGÂNICO EM NITROGÊNIO ORGÂNICO EM NITROGÊNIO AMONIACALNITROGÊNIO AMONIACAL

NITROGÊNIO: FORMA ORGÂNICA E FORMA AMONIACAL

PARTE DO NITROGÊNIO PARTE DO NITROGÊNIO AMONIACAL VAI PARA A SÍNTESE AMONIACAL VAI PARA A SÍNTESE BACTERIANABACTERIANA

OXIDAÇÃO DO NITROGÊNIO OXIDAÇÃO DO NITROGÊNIO AMONIACAL EM NITRITO E NITRATOAMONIACAL EM NITRITO E NITRATO

NITRIFICAÇÃONITRIFICAÇÃO

ASSIMILAÇÃOASSIMILAÇÃO

REDUÇÃO DO NITROGÊNIO A REDUÇÃO DO NITROGÊNIO A ESTADO MAIS FRACO (LIVRE)ESTADO MAIS FRACO (LIVRE)

DESNITRIFICAÇÃODESNITRIFICAÇÃO

FLOCULAÇÃOFLOCULAÇÃO

Propriedade que os Propriedade que os microrganismos microrganismos apresentam, em certas apresentam, em certas condições, de se condições, de se aglutinarem. Isto aglutinarem. Isto ocorre durante a fase ocorre durante a fase desacelerada do desacelerada do crescimento típico das crescimento típico das bactérias aeróbias.bactérias aeróbias.

0

20000

40000

60000

80000

1000001 3 5 7 9 11 13 15 17 19

tempo(dias)

Con

c. b

acte

rian

a

Curva de crescimento bacterianoCurva de crescimento bacteriano

Idade do lodoIdade do lodo

A = Xv . V / Qexc. Xesc.

A = lodo AXv = concentração de material volátil em suspensão no lodoV = volume do tanqueQexc. = vazão diária excedenteXesc. = material excedente (peso seco)

A IDADE DO LODO INDICA A A IDADE DO LODO INDICA A RELAÇÃO ENTRE A MASSA DE RELAÇÃO ENTRE A MASSA DE

LODO PRESENTE NO REATOR E A LODO PRESENTE NO REATOR E A MASSA DIÁRIA DE LODO EXTRAÍDA MASSA DIÁRIA DE LODO EXTRAÍDA

DA ESTAÇÃO DE TRATAMENTODA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO

kg SS dia/kg DBO5kg SS dia/kg DBO5

SS = sólido seco

EXEMPLOEXEMPLO

aerador mecânico

O lodo A tem Xv.V O lodo A tem Xv.V = 700 kg SS.dia e = 700 kg SS.dia e

Q.X = 500 kg DBO5Q.X = 500 kg DBO5

Sua idade é Sua idade é

700/500 = 1,4700/500 = 1,4

LODO JOVEMLODO JOVEM

A IDADE DO LODO ÉA IDADE DO LODO É INVERSAMENTE INVERSAMENTE

PROPORCIONAL À CARGA PROPORCIONAL À CARGA MÁSSICA.MÁSSICA. ELA CONDICIONA A ELA CONDICIONA A

PRESENÇA OU A AUSÊNCIA DE PRESENÇA OU A AUSÊNCIA DE GERMES NITRIFICANTES.GERMES NITRIFICANTES.

LEMBRANDO QUE...LEMBRANDO QUE...

...a carga mássica ...a carga mássica (F/M) (Cm) é a (F/M) (Cm) é a relação entre a relação entre a

massa de massa de alimento (DBO5) alimento (DBO5) sobre a massa de sobre a massa de

lodolodo

Cm = Q.So/Xv.VCm = Q.So/Xv.V

...a carga ...a carga volumétrica (Cv) é volumétrica (Cv) é a relação entre a a relação entre a

massa de massa de alimento e o alimento e o

volume do tanque volume do tanque de aeraçãode aeração

Cv = Q.So/VCv = Q.So/V

Lodo de idade elevadaLodo de idade elevada

Flocos de tamanho diminuído e Flocos de tamanho diminuído e aumento de pequenas partículas que aumento de pequenas partículas que

escaparam do flocoescaparam do floco

Lodo jovemLodo jovem

Floco muito hidrófilo, decanta mal Floco muito hidrófilo, decanta mal (microrganismos livres numerosos)(microrganismos livres numerosos)

Processo físico que promove a aglutinação Processo físico que promove a aglutinação das partículas já coaguladas, facilitando o das partículas já coaguladas, facilitando o

choque entre as mesmas devido à agitação choque entre as mesmas devido à agitação lenta imposta ao escoamento da água. A lenta imposta ao escoamento da água. A formação de flocos de impurezas facilita formação de flocos de impurezas facilita sua posterior remoção por sedimentação sua posterior remoção por sedimentação

sob ação da gravidade, flotação ou filtração. sob ação da gravidade, flotação ou filtração. A floculação pode ocorrer por processos A floculação pode ocorrer por processos

hidráulicos ou mecanizados.hidráulicos ou mecanizados.

TROCANDO EM MIÚDOS...TROCANDO EM MIÚDOS...

ALGUNS CONCEITOSALGUNS CONCEITOS

A SEPARAÇÃO DO FLOCO DO A SEPARAÇÃO DO FLOCO DO SOBRENADANTE DENOMINA-SE SOBRENADANTE DENOMINA-SE

CLARIFICAÇÃOCLARIFICAÇÃO

A AGITAÇÃO ARTIFICIAL É A AGITAÇÃO ARTIFICIAL É NECESSÁRIA PARA MANTER NECESSÁRIA PARA MANTER

EM SUPENSÃO A MASSA EM SUPENSÃO A MASSA BACTERIANA DEPURADORABACTERIANA DEPURADORA