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LODOS ATIVADOS:
1. Definição
Tratamento biológico aeróbio de esgotos domésticos e/ouindustriais;
Basea-se na retenção de elevada concentração de biomassaativa - o lodo ativado em um reator aerado mecanicamente;
Consiste de 2 unidades básicas: um reator aerado e umdecantador;
A biomassa é separada do esgoto tratado por meio deunidades de formato cônico - decantadores;
Uma parte do lodo retorna ao reator biológico e a fraçãoexcedente é descartada;
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
LODOS ATIVADOS:
2. Objetivos do sistema
Reduzir a matéria carbonácea contida nos esgotos;
Remover as formas nitrogenadas e fosforadas dos esgotos;
Reduzir a concentração de microrganismos patogênicos;
Produzir efluentes clarificados.
LODOS ATIVADOS:
3. Elementos atuantes
Biológicos - microrganismos
Físicos - sedimentação, fatores hidráulicos
Ambientais - Temperatura
Químicos - disponibilidade de substrato, nutrientes,oxigênio, pH, etc.
LODOS ATIVADOS:
4. Variantes de processo
Classificação dos sistemas em função da idade do lodo:
– Aeração modificada - inferior a 3 dias
– Convencional - 4 a 10 dias
– Intermediária - 11 a 17 dias
– Aeração prolongada - 18 a 30 dias
LODOS ATIVADOS:
4. Variantes de processo
Classificação dos sistemas quanto ao fluxo:
– Fluxo contínuo
– Fluxo intermitente (batelada)
PROCESSO DE LODOS ATIVADOS
CONVENCIONAL
Grade Caixa de areiaDecantador
Primário
Tanque de
Aeração
Decantador
Secundário
Adensamento
Digestão
Secage
m
Lodo
“Seco”
Rio
CONFIGURAÇÕES FÍSICA DOS
REATORES BIOLÓGICOS
Valo de Oxidação tipo Pasveer
Alimentação escalonada
Valo tipo carrocel
Fluxo em pistão
Aeração decrescente
Mistura completa
CARACTERÍSTICAS GERAIS
Idade do lodo Característica geral Característica
específica Convencional Aeração
prolongada
Eficiência
DBO (%) Nitrogênio (%)
Fósforo (%)
Coliformes (%)
85 – 93 30 – 40
30 – 45
60 – 90
93 – 98 15 – 30
10 – 20
65 – 90
Requisitos Área (m2/hab.)
Potência (W/hab.ano)
0,2 – 0,3
1,5 – 2,8
0,25 – 0,35
2,5 – 4,0
Quantidade de lodo a tratar Volume (m3/hab.ano) 1,1 – 1,5 0,7 – 1,2
Custos Implantação (US$/hab) 60 – 120 40 - 80
LODOS ATIVADOS:
5. Conceitos fundamentais
Determinação da matéria orgânica: DBO, DQO, COT,proteínas, carboidratos e lipídios;
Determinação da biomassa: SS - Sólidos Suspensos
(1 - 10-3µm), SSV - Sólidos Suspensos Voláteis.
Sedimentabilidade do lodo - Total de mL de lodosedimentados em 1 litro de amostra do tanque de aeração,disposta em proveta de 1L
IVL - Índice volumétrico do lodo - Sedimentabilidade dolodo/SS (mL/g).
Metabolismo celular
Matéria orgânica
Energia
Síntese celular
Nutrientes
Matéria orgânica
não biodegradável
Anabolismo
Catabolismo
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
Fonte de carbono
CO2 Carbono Orgânico
Luz Solar Fotoautotróficos Fotoheterotróficos
Fonte de
energia
Oxidação de
compostos
orgânicos e
inorgânicos
Quimioautotróficos
(Compostos
inorgânicos)
Quimioheterotróficos
(Compostos
orgânicos)
Metabolismo celular
Nitrificação Remoção de compostos
orgânicos em estado solúvel
coloidal e particulado
LODOS ATIVADOS:
6. Microbiologia
MICROFLORA: - Bactérias formadoras de flocos
(0,5-25micra) - Bactérias filamentosas
Papel: - Oxidação da matéria orgânica;
- Formação de flocos;
- Oxidação da amônia;
- Retenção do fósforo.
Grupos metabólicos de bactérias envolvidas
Designação Exemplos C/E/aceptor
elétrons
Forma de
crescimento
Organotróficas
Bacillus,
Pseudomonas,
Micrococoos,
Maraxella, várias
filamentosas,
cianobactérias
Orgânico/Oxidação
aeróbia/O2
Formadoras de
flocos
Filamentosas
Desnitrificantes
Achomobacter,
Alcaligenes,
Arthobacter,
Pseudomonas
Orgânico/Oxidação
em condições
anóxicas/Nitrato
Formadoras de
flocos
Filamentosas
Nitrificantes Nitrossomonas,
Nitrobacter
Inorgânico,
Oxidação da amônia
em condições
aeróbias/ O2
Agregado
(colônias)
Grupos metabólicos de bactérias envolvidas
Designação Exemplos C/E/aceptor
elétrons
Forma de
crescimento
Poli-P (OAPs)
Acitobacter,
Pseudomonas,
Moraxella
Orgânico/Polifosfat
os e produtos
orgânicos
armazenados/ O2
Agregado
Filamentosas
Oxidativa de
enxofre
Beggiatoa,
Triothrix,
Thiobacillus
Inorgânico/Oxidaçã
o aeróbia/O2
Filamentosas
Formadoras de
flocos
Redutoras de
sulfato
Desulfovibrio,
Desulfobacter
Orgânico/Aeróbia/
O2
Formadoras de
flocos
Crescimento Bacteriano
Etapas:
– Fase de Aclimatação;
– Fase de Aceleração;
– Fase log ou exponencial;
– Fase de desaceleração;
– Fase Estacionária;
– Fase de Declínio.
Crescimento Bacteriano
Tempo (h)
Log. Bact.
Aclimatação
Aceleração
Exponencial
Desaceleração Estacionária
Declínio
Formação dos Flocos
Macroestrutura - bactérias filamentosas formando o
“esqueleto” do floco conferindo sustentação.
Microestrutura - bactérias não filamentosas produtoras
de exo-polímeros.
Floculação - Equilíbrio entre macro e micro estruturas
associado ao metabolismo bacteriano.
LODOS ATIVADOS:
6. Microbiologia - cont.
MICROFAUNA: - Protozoários (5 - 1000 micras)- Micrometazoários
- Fungos
Papel: - Remoção de bactérias;
- Degradação da matéria orgânica;
- Contribuição na floculação;
- Manutenção do equilíbrio ecológico;
- Bioindicadores;
- Redução da produção de lodo.
Protozoários
Zooflagelados - Holozóicos e saprozóicos
- Parasitas ou de vida livre
Amebas - Amebas tecadas e nuas
- Holozóicos, fagotróficos e saprozóicos
- Parasitas ou de vida livre
Ciliados - Fagotróficos e holozóicos
- Livre natantes
- Predadores de flocos
- Fixos ou pedunculados
Arcella sp
Tecameba 400x
Thuricolla sp
Ciliado pedunculado 400x
Euglypha sp
Tecameba 400x
Ameba nua Trachelophylum sp
Ciliado
Peranema sp
zooflagelado 400x
Micrometazoários
Heterotróficos obrigatórios
Maioria composta por predadores
Lenta taxa de crescimento
Grupos presentes no lodo ativado:
– Rotíferos
– Anelídeos
– Nematóides
– Tardígrados
LODOS ATIVADOS:
5. Conceitos fundamentais
Carga de DBO aplicada por volume
Relação A/M
Tempo de detenção hidráulico (horas)
Idade do lodo (dias)
FATORES OPERACIONAIS
Tempo de detenção hidráulico
TRH = V
Q
Convencional: 6 a 8 horas
Aeração prolongada: 16 a 24 horas
FATORES OPERACIONAIS
Relação A/M
Relação A/M = DQO(mg/L)*Q(L/dia)
SSV(mg/L)*V(L)
Aeração prolongada: 0,05 a 0,10kgDBO.kgSSV.dia-1
e 3.000 a 6.000 mg/L de SST;
Convencional: 0,2 a 0,5kgDBO.kgSSV.dia-1 e 1.500 a
3.000 mg/L de SST;
FATORES OPERACIONAIS
Idade do lodo
Tempo médio de permanência da biomassa no
reator;
0c = V(L)*SSV
Vldesc.*SSVdesc.
Convencional: entre 4 e 10 dias
Aeração prolongada: maior que 20 dias
FATORES OPERACIONAIS
IVL
IVL = SSd (mL)
SST (g/L)
IVL ideal entre 80 e 120 mL/g
IVL > 150 = lodo intumecido
IVL < 50 = microflocos
VANTAGENS DO SISTEMA
Grande adaptação as transições hidráulicas e de carga;
Elevada eficiência na remoção de matéria orgânica e nitrogênio;
Utilização de menores áreas para implatação;
Boa capacidade de mineralização do lodo;
Flexidade operacional, permitindo diferentes objetivos de qualidade;
Possibilidade de uso do lodo na agricultura.
DESVANTAGENS DO SISTEMA
Elevados custos de investimento,operação e manutenção;
Necessidade de operação 24 h por dia;
Alto consumo energético (aeração, recirculação, descarte e manutenção de equipamentos);
Emissões de ruídos;
Menor eficiência de remoção de elementos conservativos (metais pesados, pesticidas...);
Grande produção de lodo.