AULA - Lodos Ativados - Tecnologo

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LODOS ATIVADOS: 1. Definição Tratamento biológico aeróbio de esgotos domésticos e/ou industriais; Basea-se na retenção de elevada concentração de biomassa ativa - o lodo ativado em um reator aerado mecanicamente; Consiste de 2 unidades básicas: um reator aerado e um decantador; A biomassa é separada do esgoto tratado por meio de unidades de formato cônico - decantadores; Uma parte do lodo retorna ao reator biológico e a fração excedente é descartada;

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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

PROCESSO DE LODOS ATIVADOS

LODO BIOLÓGICO

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

DECANTADORES PRIMÁRIOS

ETE SUZANO

TANQUES DE AERAÇÃO

TANQUES DE AERAÇÃO

ETE BARUERI

TANQUES DE AERAÇÃO

ETE PARQUE NOVO MUNDO

TANQUES DE AERAÇÃO

ETE PARQUE NOVO MUNDO

TANQUES DE AERAÇÃO

ETE SUZANO

TANQUES DE AERAÇÃO

DECANTADORES SECUNDÁRIOS

SISTEMAS DE AERAÇÃO POR

AERADORES SUPERFICIAIS

SISTEMAS DE AERAÇÃO POR

AERADORES SUPERFICIAIS

DECANTADORES SECUNDÁRIOS

ETE ABC

ETE Insular de Florianópolis

Atende 150.000 habitantes - tipo lodo ativado

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.

FLOCOS

100x

200x 1000x

100x

Tanque de aeração

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.