Aula05-Tratamento de Esgotos

Principais Sistemas de
Tratamento Secundário
Processos biológicos
Semelhante aos fenômenos de autodepuração que ocorrem
na natureza.
Visa remover matéria orgânica dissolvida e em
suspensão, através da transformação desta em sólidos
sedimentáveis (flocos biológicos), ou gases.
Produtos formados devem ser mais estáveis com:
- reduzida presença de microrganismos
- menor concentração de MO
Tem baixo custo e alta eficiência
Processos de tratamento biológicos têm
como princípio utilizar a MO dissolvida
ou em suspensão como substrato para
microrganismos (bactérias, fungos e
protozoários), que a transformam em
gases, água e novos microrganismos.
Processos biológicos: 1. Aeróbios 2. Anaeróbios
Tipos de bactérias diferenciam os dois métodos.
Aeróbio: microrganismos aeróbios. Mais resistentes a certas
variáveis ambientais, como a temperatura, mas exigem
oxigenação permanente do ambiente.
Anaeróbio: pouco desenvolvido no mundo, países frios
apresentam inconvenientes. A atividade das bactérias anaeróbias,
que consomem a matéria orgânica sem a utilização do oxigênio,
só é eficiente de 24 a 29 º C.
Essas bactérias resistem menos às variações ambientais e climáticas.
Em clima quente tendem a ser mais eficazes e dispensam
aquecedores e ventiladores nos reatores.
Principais Sistemas de
Tratamento
a. Reatores anaeróbios
b. Lodos ativados e variantes
c. Lagoas de estabilização e
variantes
d. Reatores aeróbios com
biofilmes
e. Disposição efluentes no solo
a. Tratamento Anaeróbio
Mais utilizados:
1. Filtro anaeróbio
2. Reator anaeróbio de fluxo ascendente e
manta de lodo
1. Filtro anaeróbio
Reator biológico com fluxo através do lodo aderido e retido em
um leito fixo de material inerte.
• Remove a maior parte dos sólidos em suspensão, que
sedimentam e, no fundo do tanque passam por digestão
anaeróbia.
• Por não ter sedimentação e nem reações bioquímicas na fase
líquida, a remoção da DBO é limitada.
Sistema tanque séptico + filtro anaeróbio
(fossa - filtro)
FOSSA
1- RETENTOR DE GORDURA
FILTRO
1- ELEMENTO CRIADOR DE COLÔNIA
Ex.: pedra brita
2- DEFLETOR DE GASES E MATÉRIA
2- COLÔNIA DE MICROORGANISMOS
3- DEFLETOR DE SAÍDA
3- BIOMASSA
4- DIFUSOR DE FLUXO ASCENDENTE
Filtro anaeróbio
Material de enchimento (pedra britada Nº 4),
promove:
• Acúmulo biomassa e aumento do tempo de
retenção celular;
• Maior contato entre os constituintes do despejo e
os sólidos biológicos do reator;
• Barreira física, evitando saída dos sólidos;
• Uniformiza o escoamento.
2. Reator Anaeróbio de Manta de Lodo
Biomassa cresce dispersa no meio e não aderida ao
meio suporte (formação de grânulos de bactérias que
servem como meio suporte)
Não há necessidade decantação primária.
Formação de CH4 (metano) e CO2 - biogás
Concentração de biomassa elevada, denominada manta
de lodo.
b. Lodos ativados
Lodo ativado é o floco produzido num esgoto bruto ou
decantado pelo crescimento de bactérias (zoogléias)
ou outros organismos, na presença de oxigênio
dissolvido, e acumulado em concentração suficiente
graças ao retorno de outros flocos previamente
formados.
Lodos ativados
• Idade do lodo = Tempo de retenção dos
sólidos.
• Maior permanência dos sólidos no
sistema garante tempo suficiente para
biomassa metabolizar a MO dos esgotos.
Eficácia dos lodos ativados definida pela relação
Alimento/Microrganismo:
Disponibilidade de oxigênio;
Forma de alimentação dos reatores;
Concentrações de biomassa nos reatores;
Forma de retenção da biomassa nos reatores.
Presença de óleos ou gorduras pode significar a
intoxicação do lodo biológico com a conseqüente
redução de sua atividade.
Lodos ativados
Formado por uma unidade de aeração
(reator aeróbio) e outra de
decantação (decantador secundário).
A unidade de recirculação do lodo
também faz parte do sistema.
UASB - REATOR ANAERÓBIO DE FLUXO ASCENDENTE
Grade
Remoção
de areia
areia
Lodo
Secagem manta
Lodo
seco
Lodo
seco
Lodos ativados ...
1. Reator: esgoto, na presença de
OD, agitação, formação de flocos (lodo ativado ou lodo
biológico), pelo crescimento e atuação de
microrganismos aeróbios,
remove MO biodegradável.
2. Decantador: fase sólida (lodo ativado ), é separada.
Pode retornar para o processo ou ser retirado para
tratamento específico ou destino final.
Lodos ativados
tanque de aeração
decantador
secundário
lodo secundário
linha de recirculação
adaptado de VON SPERLING, 1996
Lodos ativados: Tratamento e disposição final dos
subprodutos gerados no tratamento
• Adensamento: remoção de umidade (redução
de volume);
• Estabilização: remoção da matéria orgânica
(redução de sólidos voláteis);
• Condicionamento: preparação para
desidratação (principalmente mecânica);
• Desidratação: remoção de umidade e volume;
• Disposição final: forma de destinação final dos
subprodutos.
c. Lagoas de estabilização
• Lagoas facultativas
• Lagoas aeradas
• Lagoas anaeróbias
• Lagoas de polimento / maturação
Lagoas de estabilização
1. Lagoa facultativa
CO2
bactérias
O2
algas
zona aeróbia
zona
facultativa
zona
anaeróbia
Profundidade de 1 a 2m
Lagoas de estabilização
1. Lagoa facultativa
• Ocorre simultaneamente: redução fotossintética, oxidação
aeróbia e fermentação.
• DBO particulada sedimenta – lodo de fundo (decomposto
anaerobiamente).
• DBO solúvel – permanece dispersa na massa líquida
(decomposição se dá por bactérias facultativas).
• Predomínio decomposição anaeróbia (depósito de lodo
no fundo).
• TDH (sedimentação dos sólidos) > 20 dias.
• Fotossíntese – O2 para as bactérias – requer elevada
área de exposição.
• Retirada do lodo de fundo > 20 anos.
• Simplicidade operacional.
Lagoas de estabilização
2. Lagoas aeradas: facultativa
• Requer energia elétrica para fornecimento de O2
(aeradores mecânicos) = menor tempo de detenção =
menor área.
• Sólidos e bactérias sedimentam.
• Baixa produção de maus odores.
• Remoção DBO de 70 a 90% e na eliminação de
patogênicos de 60 a 99%.
• Retirada do lodo de fundo 2 a 5 anos
Lagoas de estabilização - complemento:
Lagoa de sedimentação lodo
• Lodo biológico que sai juntamente com o
efluente das lagoas aeradas precisa ser retido
antes do lançamento no corpo receptor,
utilizando-se para isso uma lagoa de
sedimentação de lodo.
• Esta segunda unidade tem por objetivo a
retenção e digestão do lodo efluente da lagoa
aerada.
Lagoas de estabilização
2. Lagoas aeradas: de estabilização sem aeração
• Processo aeróbio de depuração deve-se a plantas verdes que
oxigenam a água e requer área extensa.
• Remoção DBO de 70 a 90% e de coliformes de 90 a 99%.
• Custo reduzido.
• Lodo gerado removido após 20 anos de uso.
• Sofre com variação das condições atmosféricas (temperatura e
insolação).
• Pode produz maus odores e insetos.
• Quando sua manutenção é descuidada há o crescimento da
vegetação local.
Lagoas de estabilização
3. Lagoas anaeróbias
• Lagoas mais profundas – 2 a 5m
• Área superficial menor.
• Bactérias anaeróbias decompõem a MO em
gases, com baixa a produção de lodo.
• Para efluentes com altíssimo teor orgânico
(matadouros), não se aplicando aos esgotos
domésticos cujo DBO é inferior.
Lagoas de estabilização
Lagoa anaeróbia
seguida de lagoa facultativa
• Decomposição parcial da MO (50 a 60%) – alivia
a carga da lagoa facultativa.
• Economia de área – 2/3 da área requerida para
a lagoa facultativa única.
• Possibilidade de maus odores
Lagoas de estabilização
4. Lagoa de maturação
Após lagoa facultativa.
Remoção de organismos patogênicos, pelo UV do
sol.
Mais de 99,99% dos coliformes.
Reduz sólidos em suspensão, nutrientes e uma
parcela de DBO.
d. Reatores aeróbios com biofilmes
Filtros biológicos
• MO estabilizada por bactérias aderidas a um suporte.
• Elevada eficiência na remoção de DBO (80 a 93%) e de
patogênicos 60 - 90%.
• Custo de implantação alto.
• Necessidade de tratamento do lodo gerado e sua disposição
final.
d. Reatores aeróbios com biofilmes
Filtros biológicos
• De Baixa Carga: não ocorre recirculação do efluente, área maior.
• De Alta Carga: recirculação do efluente líquido do decantador
secundário, admite maior carga de DBO aplicada, área menor e
operação mais complexa.
Sistema de Tratamento de Esgotos
por Processos Anaeróbios e
Aeróbios - STEPAA
É a integração entre os processos de tratamento anaeróbios
(como pré-tratamento) e o aeróbios (como pós-tratamento).
Sistema anaeróbio, utiliza Reator Anaeróbio de Manta de
Lodo ou UASB (do inglês, Upflow Anaerobic Sludge Bed) e para
o sistema aeróbio Sistema Aeróbio de Lodos Ativados.
OBS: Para a "etapa aeróbia", outros processos podem ser
usados paralelamente ao Sistema de Lodos Ativados.
STEPAA
e. Disposição Efluentes no Solo
Tipos mais comuns:
SAÍDA
1. Infiltração lenta
(irrigação);
2. Infiltração rápida
(infiltração - percolação);
3. Infiltração sub-superficial.
4. Escoamento superficial.
FILTRO DE AREIA PLANTADO
Sistemas naturais de tratamento de esgoto que por utilizar
pouco equipamento técnico, têm baixos custos de
operação. Mas a exigência de espaço é maior.
Fluxo horizontal
Oxigenação limitada, aumentando a necessidade de
espaço. Vantagem operacional e muitas vezes sem
nenhuma instalação técnica.
Fluxo vertical
Alimentado em intervalos periódicos com suficiente
tempo de pausa, normalmente a alimentação é
realizada com bomba. Eficiência bastante elevada e o
espaço físico requerido é reduzido.
• Sistema simplificado e requer áreas extensas nas quais os
esgotos são aplicados por aspersão, vala ou alagamento,
sofrendo evaporação ou sendo absorvidos pela vegetação.
• Grande parte do efluente é infiltrada no solo e o restante sai
como esgoto tratado na extremidade oposta do terreno.
• Remoção de DBO 85 e 99% e de patogênicos 90 e 99%.
• Baixo custo e não gera lodo.
• Pode gerar maus odores, insetos e parasitas, risco de
contaminação da vegetação e dos trabalhadores envolvidos
(agricultura), do solo e do lençol freático.
Desinfecção
Eliminar microrganismos patogênicos do
efluente final, protegendo os corpos d’água
para aproveitamento posterior.
1. Cloração
• Cloro gasoso – Cl2
• Hipoclorito de cálcio - Ca(OCl)2
• Hipoclorito de sódio - NaOCl
2. UV
3. O3
Reatores UASB era após slide 20
Apesar da satisfatória eficiência do tratamento há
dificuldades em produzir efluente nos padrões
da legislação ambiental brasileira.
Daí ser necessário pós-tratamento do efluente:
• Sistema UASB – Filtro Anaeróbio
• Sistema UASB – Lagoa de Polimento
• Sistema UASB – Aplicação no Solo
• Sistema UASB – Biofiltro Aerado