Introdução ao Tratamento Biológico

Processos Biológicos para
a Remoção de Poluentes
Tecnologia em Gestão Ambiental
Gestão e Tratamento de Efluentes
Prof: Thiago Edwiges
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INTRODUÇÃO
Tratamento Secundário
Ocorrem processos biológicos de degradação da matéria
orgânica,
pela
ação
de
microrganismos,
processos bioquímicos catalisador por enzimas:
• Processos Aeróbios;
• Processos Anaeróbios ou Anóxicos;
• Processos Facultativos.
através
de
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INTRODUÇÃO
Principais rotas da
decomposição da
matéria orgânica
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PROCESSOS BIOLÓGICOS
1. Processos Aeróbios: Só acontecem na presença de
óxigênio livre, sendo o oxigênio dissolvido o principal
aceptor de elétrons. Os microrganismos que podem
sobreviver somente na presença de oxigênio dissolvido
são chamados de microrganismos aeróbios forçados.
CxHyOz + 1/4 (4x + y – 2z) O2  xCO2 + y/2 H2O
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PROCESSOS BIOLÓGICOS
2. Processos Anaeróbios: Acontecem na ausência de
óxigênio, utilizando como terminais aceptores de elétrons
os compostos orgânicos como SO4, e o CO2. Os
microrganismos que sobrevivem na ausência de oxigênio
são chamados de microrganismos anaeróbios forçados.
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PROCESSOS BIOLÓGICOS
Compostos orgânicos complexos
(carboidratos, proteínas, lipídios)
Hidrólise
Compostos orgânicos simples
(açúcares, aminoácidos, ácidos graxos)
Acidogênese
Ácidos orgânicos voláteis
Acetogênese
H2, CO2
Acetato
Metanogênese
CH4, CO2
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PROCESSOS BIOLÓGICOS
3. Processos Facultativos: Os microrganismos nestes
processos são independentes da presença ou não de
oxigênio dissolvido (microrganismos facultativos).
4. Processos Anóxicos: Microrganismos com metabolismo
respirativos que utilizam compostos inorgânicos: NO2 e
NO3 como principais aceptores de elétrons.
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PROCESSOS AERÓBIOS X ANAERÓBIOS
Balanço de DQO em reatores aeróbios e anaeróbios
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PROCESSOS BIOLÓGICOS
Produtos finais dos processos de biodegradação
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DEGRADAÇÃO DA M.O.
MICRORGANISMO
Bactérias
Protozoários
Fungos
DESCRIÇÃO
- Organismos unicelulares;
- Apresentam-se em várias formas e tamanhos;
- Principais responsáveis pela estabilização da M.O.;
- Algumas são patogênicas.
- Organismos unicelulares;
- Maioria aeróbia ou facultativa;
- Alimentam-se de bactérias e algas;
- Essenciais no equilíbrio entre os diversos grupos;
- Alguns são patogênicos.
- Organismos aeróbios, multicelulares, heterotróficos;
- De grande importância da decomposição da M.O.;
- Podem crescer em condições de baixo pH.
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DEGRADAÇÃO DA M.O.
As
bactérias
constituem
os
microrganismos
de
maior
importância no tratamento biológico. O crescimento bacteriano em
batelada pode ser representado da seguinte maneira:
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DEGRADAÇÃO DA M.O.
2)
1) Fase Lag: Sem crescimento
de células ocorrendo apenas a
aclimatação ao novo meio.
Fase
de
Crescimento
Exponencial:
Divisão
organismos
à
determnada
pelo
dos
velocidade
tempo
re
reação e pela sua habilidade em
processar alimento.
3) Fase Estacionária: Ocorre
devido à escassez de nutrientes
ou
pela
taxa
de
crescimento/morte
serem
equivalentes.
4) Fase de Morte Exponencial:
A taxa de morte dos organismos
é
maior
que
a
taxa
de
crescimentoo das novas células.
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DEGRADAÇÃO DA M.O.
A) Fração facilmente biodegradável – menores dimensões, fórmulas
mais simples, encontrada na forma solúvel e em maior concentração em
esgotos domésticos;
• Como as dimensões são pequenas e a matéria é solúvel, o
composto
penetra
na
parede
celular
sendo
consumidas
por
endoenzimas.
B) Fração de degradação lenta – maiores dimensões, fórmulas mais
complexas, material particulado ou suspenso.
• As particulas maiores são hidrolisadas fora da célula por exoenzimas
até serem transformados em particulas mais assimiláveis.
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DEGRADAÇÃO DA M.O.
Faixa de temperatura para o desenvolvimento de bactérias
TIPO
TEMPERATURA oC
Psicrofílicas
-10 a 30
Mesofílicas
20 a 50
Termofílicas
35 a 75
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CINÉTICA DO CRESCIMENTO
BACTERIANO
Devido à complexidade do processo biológico faz-se imperativa a
condição de manter o ambiente controlado para a cultura microbiana.
Tais condições ambientais podem ser controladas por:
• Regulagem do pH;
• Controle da temperatura;
• Adição de nutrientes;
• Adição ou exclusão do oxigênio, e
• Agitação adequada.
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TIPOS DE CRESCIMENTO
BACTERIANO
Crescimendo disperso:
A biomassa
cresce de forma dispersa nomeio líquido,
sem nenhuma estrutura de sustentação.
Crescimendo aderido:
A biomassa
cresce aderida à um meio suporte, formando
um biofilme:
• Natural – Pedras ou areia;
• Artificial – Plástico;
• Biomassa aglomerada – grânulo.
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HIDRÁULICA DE REATORES
Modelo Hidráulico
Batelada
Esquema
Características
- Sem fluxo de entrada e saída;
- Conteúdo misturado completamente;
- Mesmo tempo de permanência;
- Ex: Frasco de DBO.
Fluxo em pistão
- Sem misturas longitudinais;
- Mesmo TRH;
- Tanques longos;
- Alta relação C/L.
Mistura completa
-Partículas imediatamente dispersas;
- Fluxo de entrada e saída contínuo;
- Tanques circulares ou quadrados.
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HIDRÁULICA DE REATORES
Modelo Hidráulico
Fluxo disperso
Mistura complea em
série
Reatores com
enchimento
Esquema
Características
- Fluxo disperso ou arbitrário;
- Grau de mistura intermediário;
- Maior parte dos reatores.
- Utilizados para modelar o regime
hidráulico;
- Ex: Lagoas de estabilização.
- Pedra, plástico ou cerâmica;
- Fluxo ascendente ou descendente.
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DÚVIDAS?? PERGUNTAS??
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EXERCÍCIO
Um reator com dimensões predominantemente longitudinais possui
um volume de 3.000 m³. A vazão afluente desse reator é de 600 m³/dia.
Determinar o Tempo de Retenção Hidráulica (TRH) do reator.
TRH = V (m³) / Q (m³/dia)
TRH = 3.000 (m³) / 600 (m³/dia)
TRH = 5 dias