Sistemas Aeróbios de Tratamento: Lodos Ativados e Processos Relacionados

24092021 1 Sistemas aeróbios de tratamento Lodos Ativados Alexandre Botari A tecnologia aeróbia São processos eficientes de tratamento Resistem bem a variações de carga Por exigirem a introdução de oxigênio é comum ser possível algum controle para ajustar a operação às cargas efetivas Existe grande quantidade de informação relativa ao dimensionamento e operação Resistem bem a temperaturas baixas A tecnologia aeróbia Resistem bem a variações elevadas de temperatura Existem processos de operação e dimensionamento simples como as lagoas aeradas e os filtros biológicos e processos complexos como o de lodos ativados que proporciona grande controle operacional São adequados para águas residuárias com baixa concentração de matéria orgânica A tecnologia aeróbia Exigem consumo elevado de energia para introdução do oxigênio seja por meio de recirculação da água residuária biofiltros seja por aeradores superficiais ou submersos 24092021 2 A tecnologia aeróbia Há tendência para combinação com processos anaeróbios para aproveitamento do potencial do processo anaeróbio no tratamento de resíduos recalcitrantes proporcionar economia de energia diminuir formação de lodo biológico que é elevada nos processos aeróbios Principais processos aeróbios Filtro biológico Lagoas aeradas Lodos ativados Biodiscos 7 PROCESSO DE LODOS ATIVADOS CONVENCIONAL Grade Caixa de areia Decantador Primário Tanque de Aeração Decantador Secundário Adensamento Digestão Secagem Lodo Seco Rio 8 PROCESSO DE LODOS ATIVADOS Processo aeróbio Crescimento em suspensão Flocos biológicos Retenção de biomassa Retorno de lodo a partir dos decantadores secundários Sistema de aeração Ar difuso Aeração superficial 24092021 3 9 PROCESSO DE LODOS ATIVADOS CONDIÇÕES AMBIENTAIS Disponibilidade de oxigênio Disponibilidade de nutrientes N e P pH adequado Neutro Ausência de substâncias tóxicas Temperatura 10 ASPECTOS TEÓRICOS METABOLISMO CELULAR Produção de Energia Oxidação de compostos orgânicos Oxidação de compostos inorgânicos Consumo de Energia Síntese celular e crescimento Motilidade Transporte ativo Manutenção de processos vitais Aspectos teóricos Metabolismo celular Compostos reduzidos Compostos oxidados Fonte de carbono Biomassa Crescimento Respiração Aspectos teóricos Metabolismo celular Compostos reduzidos Compostos oxidados Fonte de carbono Biomassa Crescimento Respiração Calor Manutenção Resíduos Respiração endógena Aceptor de elétrons 24092021 4 Aspectos teóricos Metabolismo celular ACEPTORES DE ELÉTRONS Oxigênio Aeróbio Nitrato Anóxico Sulfato e CO2 Anaeróbio PHD2411 Saneamento I 14 Aspectos teóricos Metabolismo celular Matéria orgânica Energia Síntese celular Nutrientes Matéria orgânica não biodegradável Anabolismo Catabolismo 15 Aspectos teóricos Metabolismo celular COHNPS O2 Nutrientes Microrganismos CO2 NH3 C5H7NO2 Produtos finais C5H7NO2 5O2 CO2 2H2O NH3 Energia COHNPS O2 Microrganismos CO2 NH3 Energia Aspectos teóricos Metabolismo celular Nitrificação Remoção de compostos orgânicos em estado solúvel coloidal e particulado 24092021 5 PROCESSO DE LODOS ATIVADOS Esgoto tratado Reator Biológico Separação sólido líquido Lodo em excesso Lodo em excesso Esgoto tratado Reator Biológico Separação sólido líquido O reator biológico comportase como um reator de mistura completa PROCESSO DE LODOS ATIVADOS MODELAÇÃO MATEMÁTICA Presença de oxigênio Macro e micronutrientes em excesso Cultura microbiana heterogênea Microrganismos Quantificação SSV Subtrato Quantificação DBO520 Substrato Matéria orgânica biodegradável 19 PROCESSO DE LODOS ATIVADOS Reator Biológico Separação sólido líquido Esgoto tratado Lodo em excesso Volume de controle QS0X0 QsSXs QwX VX QRXR 20 PROCESSO DE LODOS ATIVADOS MODELAÇÃO MATEMÁTICA BALANÇO DE MASSA DE SUBSTRATO Lodo em excesso Volume de controle QwXS Esgoto tratado QS0X0 QsSXs VX 0 0 24092021 6 PROCESSO DE LODOS ATIVADOS MODELAÇÃO MATEMÁTICA BALANÇO DE MASSA DE SUBSTRATO UTaxa específica de utilização de substrato kg DBO5kg SSVdia AMRelação alimento microrganismos kg DBO5kg SSVdia fFator de carga kg DBO5kg SSTdia θc idade do lodo dia CONTROLE DO PROCESSO DE LODOS ATIVADOS Baixa concentração de DBO520 solúvel no efluente final Controle da idade do lodo Baixa concentração de SST no efluente final Operação adequada dos decantadores secundários Controle da sedimentabilidade do lodo IVL Significado físico Volume ocupado em ml por 1 grama de lodo biológico RELAÇÃO AM E SEDIMENTABILIDADE DO LODO PROCESSO DE LODOS ATIVADOS COM AERAÇÃO PROLONGADA Grade Caixa de areia Tanque de Aeração Decantador Secundário Adensamento Secagem Lodo Seco Rio 24092021 7 PROCESSO DE LODOS ATIVADOS COM AERAÇÃO PROLONGADA EM BATELADA Grade Caixa de areia Tanque deAeração Decantador Secundário Adensamento Secagem Lodo Seco Rio Muito obrigado Volume necessário de tanques de aeração VTA 11912 32 x 022 16920 m³ QAR 993 12 x 0232 x 60 743 m³ arminuto Q QoX QrXr