SERVIO PBLICO FEDERALINSTITUTO FEDERAL DE EDUCAO TCNICA,
TECNOLGICA SUL-RIO-GRANDENSECURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM GESTO
AMBIENTALDISCIPLINA: QUMICA GERAL APLICADAPROFESSOR: RODRIGO
NASCIMENTO
TRATAMENTO DE EFLUENTES:Primrio e Secundrio
Bianca Carvalho das NevesIgor Mendes CarrilhoJaqueline Torres
SilveiraMaynara Gundlach de Barros
Pelotas, 02 de Maio de 2013
1 - INTRODUO
A gua utilizada de diversas maneiras no dia-a-dia, para tomar
banho, lavar loua, na descarga do vaso sanitrio. Depois de
eliminada, ela passa a ser chamada de esgoto ou efluente. A origem
do esgoto pode ser, alm de domstica, pluvial (gua das chuvas) e
industrial (gua utilizada nos processos industriais). Se no receber
tratamento adequado, o esgoto pode causar enormes prejuzos sade
pblica por meio de transmisso de doenas. Sejam pelo contato direto
ou atravs de ratos, baratas e moscas. Ele pode ainda poluir rios e
fontes, afetando os recursos hdricos, a vida vegetal e animal.Para
evitar esses problemas, as autoridades sanitrias instituram padres
de qualidade de efluentes. Afinal, o planejamento de um sistema de
esgoto tem dois objetivos fundamentais: a sade pblica e a preservao
ambiental.Esgoto, efluente ou guas servidas so todos os resduos
lquidos provenientes de indstrias e domiclios e que necessitam de
tratamento adequado para que sejam removidas as impurezas e assim
possam ser devolvidos natureza sem causar danos ambientais e sade
humana.Geralmente a prpria natureza possui a capacidade de decompor
a matria orgnica presente nos rios, lagos e no mar. No entanto, no
caso dos efluentes essa matria em grande quantidade exigindo um
tratamento mais eficaz em uma Estao de Tratamento de Esgoto (ETE)
que, basicamente, reproduz a ao da natureza de maneira mais rpida.
importante destacar que o tratamento dos efluentes pode variar
muito dependendo do tipo de efluente tratado e da classificao do
corpo de gua que ir receber esse efluente, de acordo com a Resoluo
CONAMA 20/86. Quanto ao tipo, o esgoto industrial costuma ser mais
difcil e caro de tratar devido grande quantidade de produtos
qumicos presentes.Quanto classificao, o efluente deve ser devolvido
ao rio to limpo ou mais limpo do que ele prprio, de forma que no
altere suas caractersticas fsicas, qumicas e biolgicas. Em alguns
casos, como por exemplo, quando a bacia hidrogrfica est
classificada como sendo de classe especial, nenhum tipo de efluente
pode ser jogado ali, mesmo que tratado. Isso porque esse tipo de
classe se refere aos corpos de gua usados para
abastecimento.Pode-se ento, separar o tratamento de fluentes em 4
nveis bsicos: nvel preliminar, tratamento primrio e tratamento
secundrio que tem quase a mesma funo, e tratamento tercirio ou
ps-tratamento. Cada um deles tem, respectivamente, o objetivo de
remover os slidos suspensos (lixo, areia), remover os slidos
dissolvidos, a matria orgnica, e os nutrientes e organismos
patognicos (causadores de doenas). Os processos de tratamento
consistem em operaes fsicas, qumicas e biolgicas que tem a
finalidade de remover substncias indesejveis ou transformar estas
substncias em outras formas mais aceitveis.
2 - Principais parmetros em efluentes
2.1. Caractersticas Fsico-qumicas das guas residurias
O conhecimento das caractersticas da guas residurias
industriais, constitui-se no primeiro passo para o estudo
preliminar de projetos, em que os possveis tipos de tratamentos s
podem ser selecionados a partir do levantamento destas
caractersticas. O conhecimento destas caractersticas e o tratamento
do efluente so utilizados para adequar o efluente aos parmetros da
legislao. Da mesma forma tambm se conhece o potencial poluidor
quando estes efluentes so lanados no corpo de gua receptor.Nos
efluentes industriais, devido a grande diversidades de indstrias, a
composio e concentrao sofrem grandes variaes devendo ser analisadas
caso a caso. possvel haver grande variao at mesmo entre indstrias
do mesmo ramo de atividade, isto possvel porque nem sempre as
matrias-primas utilizadas so as mesmas.
2.1.1 Parmetros fsicos
a) TemperaturaMedida com termmetros qumicos ou eletrnicos.
Influencia fortemente as reaes biolgicas e a solubilidade de sais e
gases.
b) CorEm geral, o efluente no deve ter uma colorao que altere o
aspecto visual do corpo receptor.
c) OdorNo determinado quantitativamente como odor. O odor na gua
pode ser devido presena de matria orgnica em decomposio, organismos
anaerbios e certos compostos qumicos como fenis. Na agroindstria o
mau cheiro normalmente associado ao desprendimento de H2S.
d) EspumaA formao de espumas devido a presena de materiais
tensoativos, que tem propriedades de diminuir a tenso superficial
dos lquidos em que se encontram dissolvidos, o que o caso dos
detergentes sintticos. Estes, em presena de protenas, partculas
finamente divididas ou sais minerais dissolvidos, incrementam a
formao de espumas. Uma ao grave dos detergentes que inibem a oxidao
biolgica, pois formam uma pelcula ao redor dos microrganismos,
isolando-os do meio e impedindo sua ao.
e) Turbidez causada pela presena de matria em suspenso, tais
como terra, matria orgnica finamente dividida e microrganismos.
medida em turbidmetro.
2.1.2 Parmetros Fsico-qumicos
a) SlidosTodos os contaminantes da gua, com exceo dos gases
dissolvidos, contribuem para a carga de slidos. Os slidos podem ser
classificados de acordo com (a) o seu tamanho e estado, (b) as suas
caractersticas qumicas e (c) a sua decantabilidade:
Classificao por tamanho e estado:- slidos em suspenso;- slidos
dissolvidos;
Classificao pelas caractersticas qumicas:- slidos
volteis;-slidos fixos;
Classificao pela decantabilidade:- slidos em suspenso
sedimentveis;- slidos em suspenso no sedimentveis.
a) Slidos totais (ST) Uma alquota da amostra seca a uma
temperatura de 103-105C, at peso constante. A matria orgnica ou
mineral pode volatizar, o que causa erros.b) Slidos suspensos
totais (SST) uma alquota da amostra filtrada em l de vidro ou em
membrana de fibra de vidro de 4,7mm de dimetro e 0,4 de porosidade.
O material filtrado e a membrana seco 103-105 C. c) Slidos
dissolvidos totais (SDT) so determinados por clculo direto,
diminuindo-se o valor de slidos totais de slidos suspensos
totais.
ST SST + SDTSDT ST SST
d) Slidos fixos totais (SFT) uma alquota da amostra submetida a
uma calcinao 550C e o resduo pesado at peso constante. Pode haver
perda de peso por formao de xidos.e) Slidos volteis totais (SVT) so
determinados por clculo direto, pela diminuio do valor de slidos
totais pelo valor de slidos fixos totais. O teste d boa indicao da
quantidade de matria orgnica constituinte de uma gua residuria.
ST SFT + SVTSVT ST SFTf) Slidos sedimentveis determinados pela
medida de volume de slidos que sedimentam aps uma hora em cone
Imnhoff.
2.1.3 Parmetros qumicos orgnicos
Matria orgnica carbonceaA matria orgnica presente nos esgotos
uma caracterstica de primordial importncia, sendo a causadora do
principal problema de poluio das guas: o consumo de oxignio
dissolvido pelos microrganismos nos seus processos metablicos de
utilizao e estabilizao da matria orgnica. As substncias orgnicas
presentes nos esgotos so constitudas principalmente por:- compostos
de protenas ;- carboidratos ;- gordura e leos ;- uria,
surfactantes, fenis, pesticidas e outros (menor quantidade).A
matria orgnica carboncea (baseada no carbono orgnico) presente nos
esgotos afluentes a uma estao de tratamento divide-se nas seguintes
fraes:Matria orgnica nos esgotosClassificao quanto a forma e
tamanho:- em suspenso (particulada);- dissolvida
(solvel);Classificao quanto biodegradabilidade:- inerte;-
biodegradvel;Em termos prticos, usualmente no h necessidade de se
caracterizar a matria orgnica em termos de protenas, gorduras,
carboidratos, etc. Ademais, h uma grande dificuldade na determinao
laboratorial dos diversos componentes da matria orgnica nas
efluentes, face multiplicidade de formas e compostos em que a mesma
pode se apresentar. Neste sentido, podem ser adotados mtodos
diretos ou indiretos para a determinao da matria.
Mtodos indiretos: medio de consumo de oxignio- Demanda Bioqumica
de Oxignio (DBO);- Demanda ltima de Oxignio (DBOU);- Demanda Qumica
de Oxignio (DQO)Mtodos diretos: medio do carbono orgnico- Carbono
Orgnico Total (COT).
a) Demanda Bioqumica de OxignioO principal efeito ecolgico da
poluio orgnica em um curso dgua o decrscimo dos teores de oxignio
dissolvido. Da mesma forma, no tratamento de efluentes por
processos aerbios, fundamental o adequado fornecimento de oxignio
para que os microrganismos possam realizar os processos metablicos
conduzindo estabilizao da matria orgnica. Assim, surgiu a idia de
se medir a fora de poluio de um determinado efluente pelo consumo
de oxignio que ele traria, ou seja, uma quantificao indireta da
potencialidade da gerao de um impacto, e no a medio direta do
impacto em si.A soluo encontrada foi a de se medir em laboratrio o
consumo de oxignio que um volume padronizado de efluente exerce em
um perodo de tempo pr fixado. Foi, assim, introduzido o importante
conceito da Demanda Bioqumica de Oxignio (DBO). A DBO retrata a
quantidade de oxignio requerida para estabilizar, atravs de
processos bioqumicos, a matria orgnica carboncea. uma indicao
indireta, portanto, do carbono orgnico biodegradvel.A estabilizao
completa demora, em termos prticos, vrios dias (cerca de 20 dias).
Tal corresponde Demanda ltima de Oxignio (DBOU). Entretanto, para
evitar que o teste de laboratrio fosse sujeito a uma grande demora,
e para permitir a comparao de diversos resultados, foram efetuadas
algumas padronizaes:- convencionou-se proceder anlise no 5o dia.
Esse consumo do quinto dia pode ser correlacionado com o consumo
total final (DBOU);- determinou-se que o teste fosse efetuado
temperatura de 20oC, j que temperaturas diferentes interferem no
metabolismo bacteriano, alterando as relaes entre a DBO de 5 dias e
a ltima. Tem-se desta forma, a DBO padro, expressa por DBO205. A
DBO simplesmente, est-se implicitamente referindo DBO padro.
Simplificadamente, o teste da DBO pode ser entendido da seguinte
maneira: no dia da coleta, determina-se a concentrao de oxignio
dissolvido (OD) da amostra. Cinco dias aps, com a amostra mantida
em um frasco fechado e incubada a 20oC, determina-se a nova
concentrao, j reduzida, devido ao consumo de oxignio durante o
perodo. A diferena entre o teor de OD no dia zero e no dia 5
representa o oxignio consumido para a oxidao da matria orgnica,
sendo, portanto, a DBO5.As principais vantagens do teste da DBO, e
ainda no igualadas por nenhum outro teste de determinao de matria
orgnica, so relacionadas ao fato de que o teste da DBO permite:- a
indicao aproximada da frao biodegradvel do efluente;- a indicao da
taxa de degradao do efluente; - a determinao aproximada da
quantidade de oxignio requerido para a estabilizao biolgica da
matria orgnica presente.
No entanto, as seguintes limitaes so citadas:
- os metais pesados e outras substncias txicas podem matar ou
inibir os microrganismos;- h a necessidade da inibio dos organismos
responsveis pela oxidao da amnia, para evitar que o consumo de
oxignio para a nitrificao (demanda nitrogenada) interfira com a
demanda carboncea;- o teste demora 5 dias, no sendo prtico para
efeito de controle operacional de uma estao de tratamento de
esgotos.Apesar das limitaes acima, o teste da DBO continua a ter
extensiva utilizao, parte por razes histricas, parte em funo ainda
de alguns dos seguintes pontos:- os critrios de dimensionamento das
unidades de tratamento so mais freqentemente expressos em termos da
DBO;- a legislao para lanamento de efluentes e, em decorrncia, a
avaliao do cumprimento aos padres de lanamento, normalmente baseada
na DBO.
b) Demanda ltima de Oxignio (DBOU)A DBO5 corresponde ao consumo
de oxignio exercido durante os primeiros 5 dias. No entanto, ao
final do quinto dia a estabilizao da matria orgnica no est ainda
completa, prosseguindo, embora em taxas mais lentas, por mais um
perodo de semanas ou dias. Aps tal, o consumo de oxignio pode ser
considerado desprezvel. Neste sentido, a Demanda ltima de Oxignio
corresponde ao consumo de oxignio exercido at este tempo, a partir
do qual no h consumo representativo.Para esgotos, considera-se, em
termos prticos, que aos 20 dias de teste a estabilizao esteja
praticamente completa. Pode-se determinar a DBOU, portanto, aos 20
dias. Conceitualmente, o teste similar DBO padro de 5 dias,
variando to somente no que diz respeito ao tempo da determinao
final do oxignio dissolvido.Vrios autores adotam, de maneira geral,
a relao DBOU/DBO5 igual a 1,46. Isto quer dizer que, caso se tenha
uma DBO5 de 300 mg/L, a DBOU ser igual a 1,46 x 300 = 438 mg/L.
c) Demanda Qumica de Oxignio (DQO)O teste da DQO mede o consumo
de oxignio ocorrido durante a oxidao qumica da matria orgnica. O
valor obtido , portanto, uma indicao indireta do teor de matria
orgnica presente.A principal diferena com relao ao teste da DBO
encontra-se claramente presente na nomenclatura de ambos os testes.
A DBO relaciona-se a uma oxidao bioqumica da matria orgnica,
realizada inteiramente por microrganismos. J a DQO corresponde a
uma oxidao qumica da matria orgnica, obtida atravs de um forte
oxidante (dicromato de potssio) em meio cido.As principais
vantagens do teste da DQO so:- o teste gasta apenas de 2 a 3 horas
para ser realizado;- o resultado do teste d uma indicao do oxignio
requerido para a estabilizao da matria orgnica;- o teste no afetado
pela nitrificao, dando uma indicao da oxidao apenas da matria
orgnica carboncea (e no nitrogenada).As principais limitaes do
teste da DQO so:- no teste da DQO so oxidadas, tanto a frao
biodegradvel, quanto a frao inerte do efluente. O teste
superestima, portanto, o oxignio a ser consumido no tratamento
biolgico dos efluentes;- o teste no fornece informaes sobre a taxa
de consumo da matria orgnica ao longo do tempo;- certos
constituintes inorgnicos podem ser oxidados e interferir no
resultado.Para esgotos brutos, a relao DQO/DBO5 varia em torno de
1,7 a 2,4. Para efluentes industriais, no entanto, essa relao pode
variar amplamente.A relao DQO/DBO5 varia tambm medida que o esgoto
passa pelas diversas unidades da estao de tratamento. A tendncia a
relao aumentar, devido reduo da frao biodegradvel, ao passo que a
frao inerte permanece aproximadamente inalterada. Assim, o efluente
final do tratamento biolgico possui valores da relao DQO/DBO5
usualmente superiores a 3,0.
d) Carbono Orgnico Total (COT)Neste teste, o carbono orgnico
medido diretamente, e no indiretamente atravs da determinao do
oxignio consumido, como nos trs testes acima. COT um teste
instrumental, e tem se mostrado satisfatrio em amostras com
reduzidas quantidades de matria orgnica. Tal o caso,
principalmente, de corpos dgua. O teste do COT mede todo o carbono
liberado na forma de CO2.
e) leos e gordurasO leos e gorduras se apresentam na gua sob
forma de emulso, derivados de resduos industriais. Estes devem ser
evitados na gua onde provocam os seguintes inconvenientes
prejudicam o aspecto esttico do corpo receptor, reduzem a
transferncia de ar para a gua, prejudicando espcies
aquticas.Determinado pelo mtodo de Soxchlet.
2.1.4 Parmetros qumicos Inorgnicos
a) NitrognioDentro do ciclo do nitrognio na biosfera, este
alterna-se entre vrias formas e estados de oxidao, como resultado
de diversos processos bioqumicos. No meio aqutico o nitrognio pode
ser encontrado nas seguintes formas:- nitrognio molecular (N2)
(escapando para a atmosfera);- nitrognio orgnico (dissolvido e em
suspenso);- amnia (livre NH3 e ionizada NH4+)- nitrito (NO2-).-
nitrato (NO3-).O nitrognio um componente de grande importncia em
termos da gerao e do prprio controle da poluio das guas, devido
principalmente aos seguintes aspectos:
O nitrognio na poluio das guas- o nitrognio um elemento
indispensvel para o crescimento de algas, podendo por isso, em
certas condies, conduzir a fenmenos de eutrofizao de lagos e
represas;- o nitrognio, nos processos de converso da amnia a
nitrito e este a nitrato, implica no consumo de oxignio dissolvido
no corpo dgua receptor;- o nitrognio na forma de amnia livre
diretamente txico aos peixes;- o nitrognio na forma de nitrato est
associado a doenas como a metahemoglobinemia;
O nitrognico no tratamento de efluentes- o nitrognio um elemento
indispensvel para o crescimento dos microrganismos responsveis pelo
tratamento de efluentes;- o nitrognio, nos processos de converso da
amnia a nitrito e este a nitrato (nitrificao), que eventualmente
possa ocorrer numa estao de tratamento , implica no consumo de
oxignio e alcalinidade;- o nitrognio, no processo de converso do
nitrato a nitrognio gasoso (denitrificao), que eventualmente possa
ocorrer numa estao de tratamento de esgotos, implica em: (a)
economia de oxignio e alcalinidade (quando realizado de forma
controlada) ou (b) deteriorao da decantabilidade do lodo (quando no
controlado).Em um curso dgua, a determinao da forma predominante do
nitrognio pode fornecer indicaes sobre o estgio da poluio
eventualmente ocasionada por algum lanamento de esgotos a montante.
Se esta poluio recente, o nitrognio estar basicamente na forma de
nitrognio orgnico ou amnia e, se antiga, basicamente na de nitrato
(as concentraes de nitrito so normalmente mais reduzidas). Nos
esgotos brutos, as formas predominantes so o nitrognio orgnico e a
amnia. Estes dois, conjuntamente, so determinados em laboratrio
pelo mtodo Kjedahl, constituindo o assim denominado Nitrognio
Kjedahl Total (NKT). As demais formas de nitrognio so usualmente de
menor importncia nos esgotos afluentes a uma estao de tratamento.
Em resumo, tem-se:
- NTK = Amnia + nitrognio orgnico...........(forma predominante
nos esgotos)- NT = NTK + NO2
..............................(nitrognio total)
b) Nitratos e nitritosSo determinados por mtodos colorimtricos.
O teor de nitrito geralmente baixo, porque sendo instvel, oxida-se
rapidamente a nitrato
c) FsforoO fsforo na gua apresenta-se principalmente nas
seguintes trs formas:- Ortofosfatos;- Polifosfatos;- Fsforo
orgnico.Os ortofosfatos so diretamente disponveis para o
metabolismo biolgico sem necessidade de converses a formas mais
simples. As principais fontes de ortofosfatos na gua so o solo,
detergentes, fertilizantes, efluentes e esgotos.Os polifosfatos so
molculas mais complexas com dois ou mais tomos de fsforo. Os
polifosfatos se transformam em ortofosfatos pelo mecanismo de
hidrlise, mas tal transformao usualmente lenta.O fsforo orgnico
normalmente de menor importncia nos esgotos tpicos, mas pode ser
importante em efluentes e lodos oriundos do tratamento de esgotos.A
importncia do fsforo associa-se principalmente aos seguintes
aspectos:- o fsforo um nutriente essencial para o crescimento dos
microrganismos responsveis pela estabilizao da matria orgnica.
Usualmente os esgotos possuem um teor suficiente de fsforo, mas
este pode estar deficiente em certos efluentes;- o fsforo um
nutriente essencial para o crescimento de algas, podendo por isso,
em certas condies, conduzir a fenmenos de eutrofizao de lagos e
represas.A determinao de fsforo realizada por colorimetria.
d) Sulfetos O teor de sulfetos em gua expressa o estado de
decomposio da matria orgnica pela degradao das protenas contendo
aminocidos sufurados e pela reduo do sulfato devido a ao dos
microorganismos. Os sulfetos so responsveis pelo mau cheiro em
processos anaerbios. Determinao realizada por iodometria.
3 - Tratamento preliminar
O tratamento preliminar destina-se a remover por ao fsica o
material grosseiro e uma parcela das partculas maiores em suspenso
no esgoto. Objetiva principalmente remoo de slidos grosseiros,
areia, detritos minerais, leos e graxas e ainda se faz a equalizao
de vazo e de carga orgnica. Os materiais removidos no tratamento
preliminar tem como principal destino os aterros, sanitrio ou
industrial.
3.2 Remoo de slidos GrosseirosSo considerados slidos grosseiros
os resduos slidos contidos nos esgotos de fcil reteno e remoo,
atravs de operaes fsicas de gradeamento e peneiramento.
3.2.1 GradesAs grades so dispositivos constitudos de barras
metlicas paralelas e igualmente espaadas, destinadas a reter papis,
estopas, trapos, detritos vegetais, pedaos de madeira, latas,
plsticos, etc. O objetivo do gradeamento a proteo dos equipamentos
posteriores e dos corpos dgua receptores alm da remoo parcial da
carga poluidora. As grades de barras convencionais so constitudas
de dispositivos de reteno e de remoo. Os dispositivos de reteno so,
geralmente, barras de ferro ou ao dispostas paralelamente,
verticais ou inclinadas, de modo a permitir o fluxo normal dos
efluente, atravs do espaamento entre as barras, adequadamente
projetadas para reter o material que se pretende remover, com baixa
perda de carga. O espaamento entre as barras varia de1,0 cm a 10,0
cm, e a seo transversal de 0,64 cm X 3,81 cm a 1,27 cm X 5,00 cm. A
remoo do material retido pode ser feita atravs de rastelo
mecanizado ou ancinho acionado manualmente.O material retido na
grade deve ser removido, to rapidamente quanto possvel, de modo a
evitar represamento dos esgotos no canal a montante, e conseqente
elevao do nvel e aumento excessivo da velocidade do lquido entre as
barras, provocando o arraste do material que se pretende remover. O
material removido, seco ou mido, dever ser encaminhado para
incinerao, aterro sanitrio ou industrial.Para dimensionamento e
projeto da unidade de remoo do material grosseiro necessrio adotar
as recomendaes da ABNT (P-NB-569 e P-NB-570).As grades podem ser
construdas com vrios tipos ou caractersticas particulares, tais
como: Limpeza: Grades Simples limpeza manualGrades mecnicas limpeza
mecnica
Abertura entre as grades Grades grosseiras 4 a 10 cm Grades
mdias 2 a 4 cm Grades finas 1 a 2 cm
3.2.2 PeneirasAs peneiras so caracterizadas por disporem de
aberturas menores que as grades, de 0,25 a 5,00 mm, sendo usadas
para a remoo de slidos muito finos ou fibrosos. Em funo do tipo de
remoo do material, as peneiras podem ser classificadas em peneiras
estticas e mveis.
3.2.3 Peneiras EstticasSo modelos projetados para promover a
auto-limpeza. Nestas peneiras o efluente alimentado de cima para
baixo contra uma tela de ao inox com um desenho especial,
geralmente de formato trapezoidal. O efluente flui na parte
superior, desce pela tela e cai pelas malhas para dentro, onde
recolhido e direcionado para as unidades subseqentes , enquanto que
os slidos grosseiros deslizam na tela inclinada, sendo empurrados
pelo prprio liquido, e so recolhidos na parte inferior em uma
caamba localizada na parte inferior da peneira. O espaamento da
tela varia de 0,25 a 2,5mm. So muito empregadas na indstria de
celulose e papel, na txtil (para remoo de fibras e fios), nos
frigorficos, curtumes, fbricas de sucos, fecularias.
3.2.4 Peneiras MveisOs principais tipos de peneiras mveis so
constitudos de cilindros giratrios formados por barras de ao
inoxidveis, atravs das quais o esgoto passa, retendo o material que
se pretende remover. Em funo do sentido do fluxo afluente, essas
unidades podem ser classificadas em: fluxo tangencial, fluxo axial
(esses dois modelos recolhem o lquido atravs de canaletas
localizadas abaixo do cilindro de barras).Nas peneiras de fluxo
tangencial, o efluente passa por um defletor, alcana a peneira na
parte superior, atravessa as malhas, sendo recolhido na caixa
inferior. Os slidos so removidos por uma lmina raspadora, caindo
num vaso coletor.
Figura 1- Peneira de fluxo tangencial
As peneiras de fluxo axial ou tambor rotativo consiste num
sistema de malhas ou barras em espiral colocadas sobre um tambor
rotativo. O lquido penetra por uma tubulao no interior do tambor e
atravessa as malhas ficando o material retido nas aberturas de onde
removido por jatos d'gua.
Figura 2- Peneira de fluxo axial
3.3 Remoo de AreiaA unidade de remoo de areia comumente chamada
de caixa de areia ou desarenador. As caixas de areia destinam-se a
remover areia e outros detritos inertes e pesados. Estes materiais
decantam quando a velocidade do esgoto reduzida. Esta operao tem
por objetivo proteger os equipamentos de sofrer abraso, reduzir as
possibilidades de avarias e obstrues em unidades do sistema,
facilitar o manuseio e transporte das fases lquida e slida, ao
longo dos componentes da ETE.Utilizando-se a propriedade da rpida
sedimentao da areia contida numa massa lquida, condiciona-se o
fluxo dos esgotos a velocidades que permitam separar racionalmente
o material pesado que se deseja remover, o qual pode ser armazenado
em compartimento apropriado para posterior remoo. Na prtica, este
tipo de reteno, remove partculas com dimetros variando entre de 0,1
a 0,4 mm. Nas caixas de areia convencionais retangulares por
gravidade usual condicionar-se a velocidade do fluxo horizontal de
escoamento em torno de 0,30 m/s.Velocidades inferiores a 0,15 m/s
provocam deposio excessivas de partculas orgnicas, enquanto
velocidades superiores a 0,40 m/s propiciam a sada de areia.A
reteno de areia se processa continuamente. Portanto, necessrio que
este material seja removido periodicamente, dotando o sistema de
condies de armazenamento indispensveis ao bom funcionamento destas
unidades de tratamento. A remoo pode ser realizada manualmente ou
mecanicamente.Usualmente as unidades de remoo so localizadas a
montante da elevatria de esgoto bruto, a jusante das unidades de
remoo de slidos grosseiros (grades de barras). No entanto, esta
concepo deve atender as viabilidades tcnicas e econmicas, e de
operao e manuteno desta unidade.3.3.1 Caixas de areia aeradasAs
unidades aeradas so caracterizadas pela introduo de um dispositivo
de aerao, atravs de ar comprimido com aspersores localizados prximo
ao fundo do tanque , com a finalidade de promover um fluxo
helicoidal, de velocidades padro, com eixo paralelo ao escoamento
do esgoto da cmara de sedimentao. As partculas com velocidade de
sedimentao maiores sedimentam na cmara de acumulao de areia. A
matria orgnica e as demais partculas so arrastadas no fluxo
efluente do tanque. A quantidade de material retido , como acontece
com os slidos grosseiros, funo dos costumes locais e do sistema de
reteno deste material. Se a areia sofre alguma operao de lavagem,
esse material poder ter o destino que o seu grau de limpeza
permitir. Portanto, poder servir para aterros prximos ao local,
como tambm para a reposio do material drenante comumente utilizado
nos leitos de secagem, quando bem lavada, e selecionada. Nas
instalaes isentas de dispositivos de lavagens a areia normalmente
encaminhada, juntamente com o material removido s grades de barras,
para o aterro sanitrio da comunidade.
3.4 Remoo de gorduras e slidos flutuantesSo denominados
gorduras, os materiais como leos, graxas e outros de densidade
inferior a da gua, comumente encontrados nos esgotos, denominados
slidos flutuantes. A necessidade da remoo de gordura contida nos
esgotos est condicionada aos problemas que esse material trar s
unidades de um sistema de esgoto sanitrio, se presente em grandes
propores. A operao de separao de gordura pode ser feita em tanques
simples chamados caixas de gordura, em dispositivos de remoo de
gordura em decantadores, em tanques aerados ou em separadores de
leo.As caixas de gordura, domiciliar ou coletiva, so empregadas em
residncias ou indstrias, ou constituem uma unidade do sistema de
tratamento de esgoto de uma comunidade.Os dispositivos de remoo de
gordura em decantadores so aqueles adaptados nos decantadores
(primrios em geral), que permitem recolher o material flutuante em
depsitos convenientemente projetados para o encaminhamento
posterior s unidades de tratamento de lodo. Os separadores de leo
so unidades destinadas a remover o leo presente num esgoto, em
particular nos casos em que h presena de despejos industriais com
elevado teor de leo; existem vrios tipos, alguns patenteados, de
aplicao maior no caso de refinarias e indstrias afins.Os tanques
aerados so unidades dotadas de dispositivo que insufla ar
comprimido ao tanque, ou ar dissolvido ao esgoto a ser tratado, com
o fim de auxiliar a flotao e aumentar a eficincia do processo. O
principal equipamento utilizado atualmente o tanque aerado ou
flotador, onde o ar comprimido injetado no fundo do tanque, por um
sistema de domos difusores numa taxa de 4,2 m3 de ar/m3 de
efluente, cujas bolhas de ar arrastam para a superfcie lquida,
slidos e lquidos de difcil separao, que so removidos por um sistema
mecnico de superfcie, enquanto o efluente clarificado fica nas
camadas mais baixas do tanque onde removido. O tamanho da bolha de
ar injetado no tanque influencia diretamente no rendimento da
separao das gorduras. O material removido, nestes sistemas
geralmente vai para aterro sanitrio.O funcionamento dos
dispositivos de remoo de gordura est condicionado s mesmas leis que
regem os fenmenos de sedimentao de slidos, apenas se processa no
sentido inverso.
3.5 Neutralizao - EqualizaoA neutralizao tem por objetivo
regularizar o pH dos efluentes para posterior tratamento ou
disposio. A equalizao tem por finalidade minimizar as variaes de
vazo e a concentrao de DBO. Estas operaes podem ser realizadas no
mesmo equipamento ou separadamente.
As bacias de equalizao podem ser:
- Nvel constante - no regularizam a vazo, apenas uniformizam a
concentrao de carga orgnica e servem tambm para neutralizao.
Algumas bacias de nvel constante podem ser dotadas de sistemas de
agitao.
- Nvel varivel - serve para equalizao e neutralizao onde o nvel
varia para regularizar a vazo. Em momentos em que a vazo aumenta na
entrada da bacia o nvel da mesma, automaticamente sobe, mantendo-se
na sada uma vazo constante. Em momentos que a vazo diminui ocorre o
contrrio, mas sempre mantendo-se constante a vazo de sada. O nvel
controlado automaticamente com instalao de bia conectada bomba, que
desliga quando o nvel desejado foi atingido.A neutralizao de
efluentes cidos pode ser feita com NaOH, Ca(OH)2, ou Na2CO3, e a de
efluentes alcalinos com H2SO4, HCl, H3PO4 ou CO2.
4- Tratamento secundrio ou biolgicoO sistema biolgico, em
tratamento de efluentes, destina-se a oxidar a matria orgnica
contida nos mesmos, pela ao de microrganismos. A oxidao, ou seja, a
transformao de material orgnico complexo (energtico), em compostos
simples, em sais minerais e CO2 (pouco energtico), realizada atravs
de reaes enzimticas promovidas por microrganismos (bactrias de modo
geral) que se desenvolvem sobre condies controladas no processo.A
oxidao do material orgnico dificilmente se d pelo simples contato
destes com oxignio do ar. A presena de bactrias em grande
quantidade nos efluentes, proporciona os catalisadores necessrios
reao. As bactrias no tm o papel especfico de depurar os dejetos e
os cursos d'gua, trata-se apenas de um ciclo biolgico. As bactrias,
fungos, vermes e outros microrganismos, responsveis por tais
oxidaes, nutrem-se para viver, alimentam-se de matria orgnica e
respiram oxignio.Existem dois caminhos para a oxidao biolgica:
aerbio e anaerbio. Em ambos os casos as bactrias desempenham papel
preponderante, como intermedirios na reao. Os processos de
tratamento biolgico podem ocorrer em ausncia ou presena de oxignio
ou ainda em processos facultativos.
MECANISMO BIOLGICO:
AERBIO Bactrias(CH2)n + O2 ----------- CO2 + H2O + NH3 +
Energia+ Novas Clulas + Novos Produtos
ANAERBIO
Bactrias Bactrias(CH2)n ---------- nCH3COOH ----------- CH4 +
CO2
4.1 Tratamento AerbioNo processo aerbio procura-se intensificar
a proliferao de certos microrganismos, principalmente bactrias, que
alm da propriedade de oxidar aerobicamente a matria orgnica,
possuem uma caracterstica de especial importncia para este tipo de
tratamento, a de formarem massas capazes de adsorver partculas em
suspenso. Sendo os processos aerbios destinados, principalmente, ao
tratamento da fase lquida contendo finas partculas de suspenso, de
todo interesse que se verifique a floculao desse material, dando
origem a massa de maior tamanho e densidade, os flocos de
sedimentao mais rpida, os principais microrganismos envolvidos so:
bactrias, fungos, protozorios e rotferos. Os principais exemplos so
os filtros biolgicos e o sistema de lodos ativados.
4.1.1 Filtros biolgicos
- Filtros biolgicos de baixa cargaO processo de filtros
biolgicos consiste num processo onde a biomassa, ao invs de crescer
dispersa em um tanque ou lagoa, ela cresce aderida a um meio
suporte.Um filtro biolgico compreende, basicamente, de um leito de
material grosseiro, tal como pedras, ripas ou material plstico,
sobre o qual os efluentes so aplicados sob a forma de gotas ou
jatos. Aps a aplicao, os efluentes percolam em direo aos drenos de
fundo. Esta percolao permite o crescimento bacteriano na superfcie
da pedra ou do material de enchimento, na forma de uma pelcula
fixa. O esgoto passa sobre a populao microbiana aderida, promovendo
o contato entre os microrganismos e o material orgnico.Os filtros
biolgicos so sistemas aerbios, pois o ar circula nos espaos vazios
entre as pedras, fornecendo o oxignio para a respirao dos
microrganismos. A ventilao usualmente natural.Nos sistemas de
filtros biolgicos de baixa carga, a quantidade de DBO aplicada
menor. Com isso, a disponibilidade de alimentos menor, o que
resulta numa estabilizao parcial do lodo (auto-consumo da matria
orgnica celular) e numa maior eficincia do sistema na remoo da DBO,
de forma anloga ao sistema de aerao prolongada nos lodos ativados.
Essa menor carga de DBO por unidade de superfcie do tanque est
associada a maiores requisitos de rea, comparando ao sistema de
alta carga, descrito no item seguinte. Filtros biolgicos de alta
cargaOs filtros biolgicos de alta carga so conceitualmente
similares aos de baixa carga. No entanto, por receberem uma maior
carga de DBO por unidade de volume de leito, a necessidade de rea
menor. Em paralelo, tem-se tambm uma ligeira reduo na eficincia de
remoo da matria orgnica, e a no estabilizao do lodo no filtro. Esta
eficincia devidamente melhorada.
4.1.2 Processo de Lodos AtivadosLodo ativado o floco produzido
num esgoto bruto ou decantado pelo crescimento de bactrias zooglias
ou outros organismos, na presena de oxignio dissolvido, e acumulado
em concentrao suficiente graas o retorno de outros flocos
previamente formados.No processo de lodos ativados o esgoto
afluente e o lodo ativado so intimamente misturados, agitados e
aerados (em unidades chamadas tanques de aerao), para logo aps se
separar os lodos ativados de esgoto tratado (por sedimentao em
decantadores). O lodo ativado separado retorna para o processo, uma
parte descartada para a destinao final, enquanto o esgoto j tratado
passa para o vertedor do decantador no qual ocorreu a separao.Em
sua maior parte o lodo formado por uma populao mista de bactrias
agregadas sob a forma de flocos biologicamente ativos, de onde
surge o nome lodos ativados. Essa populao mista no est em
crescimento sincronizado, sendo que uma parte das bactrias est na
fase exponencial de crescimento, outra na fase estacionria e a
outra na fase endgena.Dependendo das condies de operao do sistema,
possvel manter uma parcela maior de bactrias na fase endgena, que
importante para a diminuio da biomassa, que produz menor quantidade
de lodo, e tambm importante para a diminuio da energia cintica das
bactrias, que flocularo, facilitando a decantao secundria do lodo.A
quantidade de floco, naturalmente presente, relativamente pequena,
sendo necessrio um tempo muito longo e um volume muito grande de
tanque, para tornar efetivo o processo em condies naturais, por
esta razo se mantm nos tanques de aerao, uma concentrao elevada de
flocos, atravs da recirculao do lodo. Esta parcela recirculada
serve de inculo s novas pores de resduos que entram no tanque de
aerao. As necessidades de oxignio dos flocos so elevadas, sendo
necessrio suprir oxignio ao processo por injeo de ar no meio
lquido. Vantagens e desvantagensO processo apresenta vrias situaes
favorveis sua aplicao e algumas contrrias. Entre as vantagens
principais pode-se relacionar: maior eficincia de tratamento; maior
flexibilidade de operao; e menor rea ocupada em relao filtrao
biolgica.Entre as desvantagens cita-se: operao mais delicada;
necessidade de completo controle de laboratrio; e maior custo
operacional.No tanque de aerao onde ocorrem as reaes de estabilizao
e so criadas as bactrias que vo consumir o material orgnico. Neste
tanque injetado ar ou oxignio s bactrias e tudo fica intimamente
misturado. No final do tanque indispensvel que as bactrias estejam
floculadas para serem removidas por decantao.
4.1.3 Decantao secundriaO objetivo da decantao secundria
sedimentar o lodo ativado, recircular para o tanque de aerao e
descartar o lodo em excesso. de fundamental importncia a
decantabilidade do lodo formado, uma vez que o efluente final deve
conter quantidades mnimas de slidos suspensos. Em grande nmero de
estaes de tratamento o decantador secundrio o ltimo passo do
tratamento. Utilizam-se decantadores secundrios com dispositivos de
aspirao de lodo, pois este deve retornar rapidamente ao tanque de
aerao para evitar condies de septicidade.A recirculao do lodo
destina-se a manter no tanque de aerao uma populao de organismos
(bactrias e protozorios) dimensionada para consumir a quantidade
desejada de substncias poluentes. Se a recirculao de pequenas
quantidades de lodo, a oferta de alimento grande em relao a massa
viva. O contrrio acontece quando se recircula grandes quantidades
de lodo, caso em que a oferta pequena, verificando-se em casos
extremos a atividade predatria de uns organismos sobre os outros,
devido a falta de alimentos.O lodo ativado formado principalmente
de bactrias, fungos, protozorios, rotferos, nematides, sendo as
bactrias os microrganismos de maior importncia, uma vez que so elas
as maiores responsveis pela estabilizao da matria orgnica e pela
formao dos flocos, atravs da converso da matria orgnica
biodegradvel em novo material celular, CO2 e gua, e outros produtos
inertes.Os fungos so elementos indesejveis ao tratamento, pois
dificultam a boa formao do floco, tendo, em geral, forma
filamentosa. Os protozorios no contribuem diretamente para a
estabilizao da matria orgnica, assim como os rotferos; estes quase
no existem no processo de lodos ativados, mas j aparecem na
modalidade de aerao prolongada.
4.1.4 Lagoas de EstabilizaoAs lagoas apresentam excelente
eficincia de tratamento. A matria orgnica dissolvida no efluente
das lagoas bastante estvel, e a DBO geralmente encontra-se numa
faixa de 30 a 50 mg/L, nas lagoas facultativas (havendo uma separao
de algas, esta concentrao pode reduzir-se para 15 a 30 mg/L). Nem
sempre porm o objetivo ser a remoo da DBO ou da DQO interessar
muitas vezes a remoo de organismos coliformes, e tem-se alcanado at
99,9999% de eficincia em lagoas de maturao em srie. Modernamente se
aceita que as lagoas devem cumprir dois objetivos principais: a
proteo ambiental, e nesse caso tem-se em vista a remoo da DBO; e a
proteo da sade pblica, e a se visa a remoo de organismos
patognicos.Aspectos Biolgicos do ProcessoAs lagoas de estabilizao
so habitadas por vrios tipos de organismos vivos - bactrias, algas,
macroinvertebrados, protozorios - que coexistem da interao entre
eles e o prprio meio ambiente. Essa comunidade de seres vivos,
assim como os seres humanos, est sujeita a contnuas mudanas, sendo
difcil prever, com certeza, quando e como estas ocorrero. Sabe-se,
contudo, serem os seguintes principais fatores que afetam os
organismos desse meio ambiente e, consequentemente, a prpria
eficcia do tratamento:disponibilidade de energias e nutrientes para
o seu crescimento: mudanas no tipo de resduo; efeitos das interaes
entre os prprios seres vivos da comunidade; mudanas ambientais de
natureza fsica, tais como temperatura, umidade, radiao solar;
mudanas sazonais na operao das lagoas.
Papel das bactriasPrincipais responsveis pela decomposio da
matria orgnica numa lagoa de estabilizao, as bactrias so organismos
unicelulares que podem reproduzir-se com grande velocidade, a
partir da utilizao da matria orgnica disponvel.A capacidade de
sobreviver dentro de uma variedade de condies ambientais uma das
caractersticas das bactrias. Um grupo delas, as chamadas aerbias, s
vive e se reproduz em meio que contm oxignio molecular livre
(atmosfrico ou dissolvido na gua). Outro grupo, as anaerbias, no
necessita, por sua vez, de oxignio livre para viver e
reproduzir-se. Outras, ainda, possuem a faculdade de utilizar ou no
o oxignio livre: so as denominadas bactrias facultativas.As
bactrias decompem as substncias orgnicas complexas dos efluentes -
carboidratos, protenas e gorduras - em matria solvel que, ao passar
atravs da membrana celular, converte-se em energia, em novas clulas
bacterianas e produtos finais que, posteriormente, so difundidos no
meio lquido pela prpria membrana celular. A solubilizao dos
compostos possvel graas liberao de enzimas especficas, liberadas
pela prpria clula. O dixido de carbono (CO2), nitratos e fosfatos -
alimentos essenciais para as algas- so produtos finais da
decomposio dos resduos orgnicos pela ao das bactrias em condies
aerbias. As mais freqentes so as Pseudomonas, Flavobacterium e
Achromobacter.Em condies anaerbias, as bactrias produzem substncias
solveis, utilizadas como alimento dentro do ecossistema e que podem
ser convertidas em gases como dixido de carbono, metano, gs
sulfdrico e amnia. J as bactrias facultativas, em conjunto com as
aerbias, so as principais responsveis pela remoo da DBO no lquido
sobrenadante das lagoas, exercendo um papel importante na primeira
fase da digesto anaerbia da camada de lodo depositada no fundo das
lagoas. So elas que hidrolizam, fermentam e convertem as substncias
orgnicas complexas - como os lipdeos, as protenas e os carboidratos
- em compostos mais simples, entre os quais predominam os cidos
volteis (frmico, actico, propinico, butrico e valrico), sendo
denominadas bactrias da fermentao cida. importante a atividade
dessas bactrias, uma vez que os cidos volteis formados constituem o
alimento bsico para um outro grupo de bactrias, estritamente
anaerbias, denominado bactrias metanognicas. Estas convertem os
produtos da fase de digesto cida em compostos gasosos, como gs
carbnico e metano.Outras bactrias, estritamente anaerbias, que tm
um interesse particular em lagoas de estabilizao, so as
fotossintticas utilizadoras de enxofre. Na presena da luz solar de
certos comprimentos de onda, elas utilizam o gs sulfdrico (H2S) e
depositam enxofre dentro da sua prpria clula, ou o convertem em
sulfatos estveis. Possuem, atravs de sua prpria atividade
metablica, capacidade de suprimir a produo de odores ofensivos do
gs sulfdrico em lagoa anaerbia moderadamente carregada e em lagoa
facultativa com sobrecarga. Tais bactrias, dotadas de pigmentos
fotossintticos ativveis pela luz solar com comprimentos de ondas
maiores que os absorvidos pelas algas, embora no liberem oxignio
livre, apresentam vida autotrfica. Consequentemente, no contribuem
diretamente, como outras bactrias, para a decomposio de matria
orgnica.Em lagoas de estabilizao, as bactrias patognicas geralmente
encontradas pertencem aos gneros Salmonella, Shighella,
Escherichia, Leptospira e Vibrio. Essas bactrias, assim
encontradas, so, normalmente, incapazes de multiplicar-se ou
sobreviver por longos perodos de tempo, pelas seguintes razes:
elevados valores de pH provocados pelo consumo de CO2 pelas algas
nas lagoas facultativas; efeito bactericida dos raios ultravioleta
do sol; competio, por nutrientes, entre os organismos saprfitas e
os patognicos; depredao pelo prprio zooplncton; a existncia de
certos compostos que so txicos para algumas bactrias.A tcnica do
nmero mais provvel (NMP) de organismos coliformes presentes num
dado volume de efluente normalmente aceita como um indicador da
qualidade de um efluente. Nas lagoas de estabilizao, principalmente
quando associadas em srie, as redues de bactrias so, muitas vezes,
superiores a 99,99%. Em nmeros absolutos, contudo, a quantidade de
organismos no efluente ainda bastante elevada.
Papel das algasAs algas constituem um grupo de organismos
aquticos unicelulares ou pluricelulares, mveis ou imveis, dotados
de pigmentos fotossintticos denominados clorofila. Atravs da
clorofila, elas tm a capacidade de produzir oxignio, absorvendo a
energia da luz solar e convertendo-a em calor e energia qumica.
Normalmente, multiplicam-se pela simples diviso da clula. Sua
principal funo nas lagoas de estabilizao produzir oxignio para a
realizao dos processos de decomposio aerbios da matria orgnica, bem
como manter as condies aerbias do meio aqutico. O oxignio
resultante da fotossntese das algas suficiente para, durante o dia,
exceder no apenas sua demanda respiratria, como tambm a de outros
organismos envolvidos na estabilizao da matria orgnica na camada
ftica.Um outro papel suplementar desempenhado pelas algas nas
lagoas a remoo de nutrientes, tais como nitrognio, fsforo e
carbono, para satisfazer suas prprias necessidades nutricionais.
Dependendo do tipo de alga, da forma como esses nutrientes se
apresentam no meio do estgio de degradao da matria orgnica na
lagoa, a produo de oxignio poder ser maior ou menor.Outro efeito
indireto proporcionado pelas algas s lagoas decorre do consumo de
dixido de carbono - subproduto da respirao das bactrias e
proveniente dos bicarbonatos do prprio meio lquido -, que modifica
o equilbrio carbonato-bicarbonato e, em conseqncia da formao de ons
hidrxidos OH-, eleva o pH do lquido, cujos valores variam de 8 a
11. Quando h uma elevao de pH acima desses valores, ocorre uma
reduo do nmero de bactrias, precipitao dos fosfatos de clcio e
perda parcial da amnia para a atmosfera. Por um lado, se a
mortandade e/ou reduo das bactrias entricas (E.Coli) apresenta-se
como um aspecto positivo desse comportamento das algas, por outro,
um decrscimo da populao saproftica pode ser prejudicial aos
processos de decomposio da matria orgnica. No efluente das lagoas
de estabilizao, as algas respondem por uma das maiores deficincias
dessas instalaes. Contribuem, de forma significativa, para o
aumento de slidos em suspenso, principalmente no vero, quando seu
crescimento se d de forma mais intensa.A fotossntese depende da
luz, ento h uma variao diria no nvel de oxignio dissolvido, que
pode variar de 2 a 13 mg/L, o mesmo ciclo acontece com o pH,
aumentando com a fotossntese at chegar a 10, pois na demanda mxima
as algas retiram o CO2 do meio mais rpido do que as bactrias podem
repor; isto faz com que os ons bicarbonato se dissociem, da
seguinte maneira:HCO3 - CO2 + OH-O pH alto destas lagoas o
responsvel pela remoo de metais pesados do efluente, estes
precipitam sob a forma de hidrxidos insolveis.Como a intensidade da
incidncia da luz solar e a densidade das algas determinam a
profundidade onde a luz alcana na lagoa, normalmente um maior nmero
delas se encontra um pouco abaixo da superfcie. Considerando tambm
que, durante a noite, elas continuam necessitando de oxignio para
sua respirao, os nveis de oxignio dissolvido na lagoa de
estabilizao so mais baixos a partir de 1h da manh at o nascer do
sol e, mais elevados, desde as 14h at as 16h.Apesar de existirem
nas lagoas muitas formas de algas, duas delas mais se destacam,
pois, parece, que elas esto relacionadas com a qualidade da lagoa.
So elas:- algas verdes (clorofceas): conferem s lagoas uma colorao
esverdeada e indicam uma boa condio de funcionamento; esto sempre
associadas a pH elevado e a um meio lquido balanceado em
nutrientes;- algas azuis (cianofceas): so unicelulares, coloniais
ou filamentosas e menos eficientes na produo de oxignio.
Predominam, geralmente, nas lagoas com valores de pH prximo do
neutro ou tendendo ao alcalino, cujas guas possuem temperaturas
mais elevadas - acima de 30C - e onde ocorre uma deficincia ou
desequilbrio de nutrientes (principalmente nitrognio). Por possurem
vacolos ou pseudo-vacolos de gs em suas clulas, este tipo de alga
flutua na superfcie do lquido, dificultando, assim, a penetrao da
luz na gua. Normalmente, quando se decompem, exalam maus odores
(Microcystis).Processos que Ocorrem em Lagoas de EstabilizaoA
matria orgnica que entra numa lagoa de estabilizao constitui-se de
slidos sedimentveis e no-sedimentveis, coloidal ou em soluo.
Enquanto a matria sedimentvel e a matria coloidal floculada
sedimentam principalmente nas proximidades da entrada para formar a
camada de lodo, a matria restante permanece no meio lquido.Na
camada de lodo, os slidos orgnicos sedimentados so estabilizados
por bactrias (formadoras de cidos e de metano) que, em condies
anaerbias, liberam gases para a atmosfera e compostos solveis para
o meio lquido. Sob determinadas condies de temperatura e quantidade
de matria orgnica aplicada na lagoa, a gaseificao pode ser
responsvel por uma reduo de 20% a 30% da carga de DBO aplicada na
lagoa. A matria orgnica solvel resultante dessa decomposio
acarreta, todavia, um acrscimo de DBO no meio lquido. A frao de
matria orgnica no meio lquido corresponde aos slidos no
sedimentados e aos compostos solveis da realimentao da camada de
lodo e decomposta por bactrias aerbias, facultativas e anaerbias.
Princpio de funcionamentoO afluente entra em uma extremidade da
lagoa e sai na extremidade oposta. Ao longo desse percurso, que
demora vrios dias, uma srie de mecanismos contribui para a
purificao dos efluentes. Estes mecanismos ocorrem nas trs zonas das
lagoas, denominadas: zona anaerbia, zona aerbia e zona
facultativa.A matria orgnica em suspenso (DBO particulada) tende a
sedimentar, vindo a constituir o lodo de fundo ( zona anaerbia).
Este lodo sofre o processo de decomposio por microrganismos
anaerbios sendo convertido lentamente em CO2, gua, metano e outros.
Aps um certo perodo de tempo apenas a frao inerte ( no
biodegradvel) permanece na camada de fundo. O gs sulfdrico gerado
no causa problemas de mau cheiro, pelo fato de ser oxidado por
processos bioqumicos, na camada aerbia superior ou ser assimilado
por bactrias fotossintticas removedoras de enxofre.A matria orgnica
dissolvida ( DBO solvel), conjuntamente com a matria orgnica em
suspenso de pequenas dimenses (DBO finamente particulada) no
sedimenta, permanecendo dispersa na massa lquida. Na camada mais
superficial tem-se a zona aerbia. Nessa zona a matria orgnica
oxidada por meio da respirao aerbia. H a necessidade da presena, o
qual suprido ao meio pela fotossntese realizada pelas algas.
Tem-se, assim, um perfeito equilbrio entre o consumo de oxignio e
gs carbnico: Bactrias Respirao: consumo de oxignio e produo de gs
carbnico.Algas Fotossntese: produo de oxignio e consumo de gs
carbnico.Para a ocorrncia da fotossntese necessrio uma fonte de
energia luminosa, neste caso representada pelo sol, por esta razo,
locais com elevada radiao solar e baixa nebulosidade so bastante
propcios a implantao de lagoas facultativas.As algas fazem
fotossntese durante as horas do dia sujeitas radiao luminosa. Neste
perodo, elas produzem matria orgnica necessrias para a sua
sobrevivncia, convertendo a energia luminosa em energia qumica
condensada na forma de alimento. Durante as 24 horas do dia elas
respiram, oxidando a matria orgnica produzida, e liberando a
energia para o crescimento, reproduo, locomoo e outros. O balano
entre produo (fotossntese) e consumo (respirao) de oxignio favorece
amplamente o primeiro. De fato, as algas produzem cerca de 15 vezes
mais oxignio do que consomem, conduzindo a um saldo positivo no
sistema. Devido a necessidade de energia luminosa, a maior
quantidade de algas situa-se prximo superfcie da lagoa, local de
alta produo de oxignio. A medida em que se aprofunda na lagoa, a
energia luminosa diminui, reduzindo, em decorrncia, a concentrao de
algas.H um ponto ao longo da lagoa em que a produo de oxignio pelas
algas se iguala ao consumo de oxignio pelas prprias algas e pelos
microrganismos decompositores. Este ponto denominado de
oxipausa.Acima da oxipausa predominam condies aerbias, enquanto
abaixo desta, prevalecem as condies anxicas ou anaerbias. O nvel da
oxipausa varia durante as 24 horas do dia, em funo da variabilidade
da fotossntese durante este perodo. noite, a oxipausa se eleva na
lagoa, ao passo que durante o dia ela se aprofunda.A profundidade
da zona aerbia, alm de variar ao longo do dia, varia tambm com as
condies de carga na lagoa. Lagoas com maior carga de DBO tendem a
possuir uma maior camada anaerbia, que pode ser praticamente total
durante a noite.O pH da lagoa tambm varia ao longo da profundidade
e ao longo do dia. O pH depende da fotossntese e da respirao das
algas, atravs da seguinte relao:FOTOSSNTESE:consumo de oxignio, o
on bicarbonato da efluente tende a se converter a on hidrxido e o
pH se eleva.RESPIRAO: produo de gs carbnico, o on bicarbonato do
efluente tende a se converter a H+ e o pH se reduz.Durante o dia,
nas horas de mxima atividade fotossinttica, o pH pode atingir
valores em torno de 10. Nestas condies de elevado pH, podem ocorrer
os seguintes fenmenos: converso da amnia ionizada (NH4+) a amnia
livre (NH3), a qual txica, mas tende a se liberar para a atmosfera;
precipitao dos fosfatos (remoo de nutrientes) e converso do gs
sulfdrico causador de mau odor a bissulfeto o qual inodoro.A
fotossntese por depender de energia solar, mais elevada prxima a
superfcie da lagoa. medida em que se aprofunda na lagoa, a penetrao
da luz menor, o que ocasiona a predominncia do consumo de oxignio (
respirao) sobre a sua produo ( fotossntese), com a eventual ausncia
de oxignio dissolvido a partir de uma certa profundidade. No
entanto, a fotossntese ocorre durante o dia, fazendo com que
durante a noite possa prevalecer a ausncia de oxignio. Devido a
estes fatos, essencial que haja diversos grupos de bactrias,
responsveis pela estabilizao da matria orgnica, que possam
sobreviver e proliferar, tanto na presena quanto na ausncia de
oxignio. Na ausncia de oxignio livre, so utilizados outros
aceptores de eltrons, como nitratos (condies anxicas) e sulfatos e
gs carbnico ( condies anaerbias). Esta zona, onde pode ocorrer a
presena ou ausncia de oxignio, denominada zona facultativa.Como
comentado o processo de lagoas facultativas essencialmente natural,
no necessitando de nenhum equipamento. Por esta razo, a estabilizao
da matria orgnica se processa em taxas mais lentas, implicando na
necessidade de um elevado perodo de deteno na lagoa ( usualmente
superior a 20 dias). A fotossntese, para que seja efetiva,
necessita de uma elevada rea de exposio, para um melhor
aproveitamento de energia solar pelas algas, desta forma implicando
na necessidade de grandes unidades. Em decorrncia a rea total
requerida pelas lagoas facultativas a maior dentre os processos de
tratamento de efluentes (excluindo-se os processos de disposio
sobre o solo). Por outro lado, o fato de ser um processo totalmente
natural esta associado a uma maior simplicidade operacional, fator
de fundamental importncia em nosso meio.
Classificao das LagoasDe acordo com a forma predominante pela
qual se d a estabilizao da matria orgnica a ser tratada, as lagoas
costumam ser classificadas em: anaerbias: nas quais predominam
processos de fermentao anaerbia; abaixo de 20 cm da superfcie no
existe oxignio dissolvido; facultativas: nas quais ocorrem,
simultaneamente, processos de fermentao anaerbia, oxidao aerbia e
reduo fotossinttica; uma zona anaerbia de atividade bntica
sobreposta por uma zona aerbia de atividade biolgica, prxima
superfcie; estritamente aerbias: nas quais se chega a um equilbrio
da oxidao e da fotossntese para garantir condies aerbias em todo o
meio; comum chamar-se de aerbias as lagoas facultativas, embora no
seja correto; de maturao: usadas como refinamento do tratamento
prvio por lagoas, ou outro processo biolgico; reduz bactrias,
slidos em suspenso, nutrientes, e uma parcela negligencivel da DBO;
aeradas: nas quais se introduz oxignio no meio lquido atravs de um
sistema mecanizado de aerao; as lagoas aeradas podem ser
estritamente aeradas ou facultativas. As lagoas aeradas devem ser
seguidas de uma lagoa de decantao; As lagoas de estabilizao tem
hoje outro campo muito importante de aplicao: preparar o efluente
para uso em agricultura ou aquacultura. Diretrizes recentes
estabelecidas pela Organizao Mundial da Sade, estabeleceu que a
qualidade microbiolgica de efluentes tratados usados em irrigao de
culturas consumidas cruas, bem como em campos esportivos ou parques
pblicos, nos casos que existem grupos de trabalhadores ou
consumidores ou pblico expostos, deve ser inferior a 1000 CF/100
mL. como mdia geomtrica, e indicam que uma srie de lagoas de
estabilizao pode alcanar esta qualidade microbiolgica. Os limites
estabelecidos na Resoluo no 020/86 do Conselho Nacional do Meio
Ambiente para guas da Classe 2, irrigao de hortalias e plantas
frutferas, fixam: em 80% ou mais de pelo menos 5 amostras mensais,
1000 CF/100 mL., e 5000 CT/100 mL.No entanto, se o projeto no for
criterioso, o tratamento adequado, se deixar de existir equilbrio
entre as condies locais e as cargas poluidoras, os incovenientes
dos demais processos aparecem: exalao de mau cheiro, esttica
desfavorvel, DBO elevada, coliformes fecais em excesso, mosquitos,
etc.Os casos de odores ofensivos so pssimos, j que comprometem o
bom trabalho que a lagoa faz, perante a opinio pblica. Por outro
lado, como as lagoas abrangem em geral reas extensas, as
conseqncias exteriores de um mau projeto ou m operao podem atingir
uma grande comunidade, ao invs do que ocorre em uma estao de
tratamento, com efeito localizado.O tratamento de efluentes atravs
das lagoas de estabilizao apresentam as seguintes vantagens: uma
fonte de tratamento eficiente; reduz a matria orgnica semelhante s
estaes sofisticadas e remove mais organismos patognicos que as
mesmas; se houver rea disponvel a preos acessveis e com topografia
adequada, trata-se de um processo cujo o custo de implantao muito
menor do que o das estaes feitas em concreto e utilizando
equipamentos mecnicos; no exige outra forma de energia, apenas a
luz solar; funciona bem em climas quentes, sendo indicado para a
maioria das regies climticas brasileiras; um processo
satisfatoriamente estvel, se receber o mesmo efluente; em outras
palavras, uma vez em funcionamento, as lagoas desde que bem
projetadas e convenientemente operadas, reproduzem a mesma
eficincia; no produz lodo a ser disposto; no requer pessoal
especializado para operao; apresenta baixssimos custos de operao e
manuteno; pode-se utilizar o efluente das lagoas para irrigao de
algumas culturas com aproveitamento dos nutrientes.Por outro lado,
no conveniente utilizar as lagoas nas seguintes situaes: se o preo
do terreno for muito elevado; em topografia muito acidentada
requerendo grande movimento de terra; em terreno muito permevel
(arenoso) com excessiva infiltrao; em terreno muito rochoso, que
exija servios de dinamitao; em regies muito frias, onde h
congelamento de lagos no inverno.4.1.5 Lagoas aerbiasProjetadas de
maneira a existir oxignio dissolvido em toda a massa lquida,
havendo, por isso, apenas o processo aerbio. Em comparao com outros
tipos, ocupam reas relativamente maiores que lagoas de estabilizao;
por isso so pouco utilizadas.4.1.6 Lagoas facultativasDentre os
sistemas de lagoa de estabilizao, o processo de lagoas facultativas
o mais simples, dependendo unicamente de fenmenos puramente
naturais. Constituem a maioria das lagoas existentes no mundo. A
lagoa facultativa se caracteriza por possuir uma zona aerbia
superior, em que os mecanismos de estabilizao da matria orgnica so
a oxidao aerbia e a reduo fotossinttica, e uma zona anaerbia na
camada de fundo, onde ocorrem os fenmenos tpicos da fermentao
anaerbia. A camada intermediria entre essas duas zonas dita
facultativa, predominando os processos de oxigenao aerbia e
fotossinttica. O oxignio necessrio para manter as condies aerbias
provm das algas e pequena parcela obtida por aerao natural. Estas
lagoas utilizam os produtos finais do metabolismo dos seres aerbios
e dos anaerbios para fotossntese.O esgoto introduz nesse
ecossistema compostos de carbono inorgnico, N, P, matria orgnica em
suspenso e em soluo. Atravs da superfcie penetram N2, CO2 e O2 e
durante o dia luz solar.As algas utilizam os compostos de carbono,
N, P, alm de resduos metablicos e para sintetizar a matria orgnica
necessitam liberar oxignio para o meio.Este oxignio utilizado pelos
organismos aerbios para sintetizar a matria orgnica composta de N e
P, alm de compostos que so liberados para o meio por organismos
anaerbios. Grande parte de O2 liberado pelas algas, utilizado pelas
bactrias, o restante perde-se pela superfcie ou acompanha o
efluente. Tambm resultam slidos sedimentveis que se depositam no
fundo da lagoa. Existe nas lagoas de estabilizao uma relao de mtuo
benefcio entre algas e bactrias, ou seja, uma simbiose.A gua da
lagoa adquire uma colorao verde brilhante devido a um intenso nmero
de algas. O vento e o calor tambm influenciam no rendimento da
lagoa. A ausncia de vento pode transformar uma lagoa facultativa em
uma lagoa anaerbia.A camada de lodo no fundo da lagoa nunca
ultrapassa 25cm de altura, que dispensa a remoo do lodo. Em muitos
casos utiliza-se uma lagoa anaerbia como pr-tratamento a fim de
economia de espao.A DBO solvel e finamente particulada estabilizada
aerobicamente por bactrias dispersas no meio lquido, ao passo que a
DBO suspensa tende a sedimentar, sendo estabilizada anaerobicamente
por bactrias no fundo da lagoa. O oxignio requerido pelas bactrias
aerbias fornecido pelas algas, atravs da fotossntese.4.7.7. Lagoas
aeradasAs lagoas aeradas constituem um processo de tratamento onde
o suprimento de oxignio realizado artificialmente por dispositivos
eletromecnicos, com a finalidade de manter uma concentrao de
oxignio dissolvido em toda ou parte da massa lquida, garantindo as
reaes bioqumicas que caracterizam o processo. Sua profundidade
varia de 3 a 4 m e a remoo de DBO excede 85%. Como mostrado, a
principal desvantagem do uso de lagoas de estabilizao diz respeito
rea necessria, principalmente para grandes vazes de efluente. No
entanto, como desvantagens principais destacam-se a necessidade de
energia eltrica para acionar os aeradores, a necessidade de
manuteno dos mesmos e os elevados custos do investimento.
Considerando que o fornecimento de oxignio por meio artificial
reduz a rea requerida, conclui-se que, via de regra, as lagoas
aeradas podem ser utilizadas quando a rea disponvel no for
suficiente para o emprego de lagoas facultativas de fotossntese.A
utilizao de lagoas aeradas pode se dar em srie com lagoas de
fotossntese. A lagoa aerada reduz a carga afluente lagoa de
fotossntese, diminuindo a rea desta.Para melhorar a eficincia do
sistema recomenda-se o uso de uma lagoa de decantao aps a lagoa
aerada, o que permite a sedimentao dos slidos do efluente.
importante que esta lagoa de decantao tenha um tempo de deteno
mnimo de um dia ( o que faz sedimentar a maioria dos slidos em
suspenso) e um tempo de deteno mximo de dois dias ( o que evita o
crescimento de algas).A eficincia da remoo de matria orgnica do
sistema (lagoa aerada + lagoa de decantao) de, aproximadamente,
90%. O referido sistema no apresenta dificuldade operacional e os
custos principais envolvidos na operao reportam-se ao consumo de
energia para acionar os aeradores.
Princpio de funcionamento de lagoas de estabilizao:
5 Tratamento Anaerbio
5.1 Digesto anaerbiaDe acordo com Calzada (1990), a mineralizao
da matria orgnica pr um sistema microbiolgico misto em condies de
ausncia de ar (ou fortemente redutoras) denomina-se geralmente
digesto anaerbia. Como todo o processo microbiolgico, sofre
influncias do meio em que se desenvolve ( temperatura, umidade, pH,
presena de compostos nutrientes ou txicos, relao entre os
nutrientes, alcalinidade, etc.).Segundo o mesmo autor, o processo
anaerbio metanognico gera trs produtos principais: Gs biolgico
combustvel Efluentes lquidos Lodos residuaisDe acordo com cada caso
particular, um ou mais destes produtos representam um incentivo
para o uso desta tecnologia.A produo controlada de biogs pode ser
feita pr processos contnuos, semicontnuos e descontnuos. Os
reatores metanognicos, pr sua vez, podem ser de alta ou baixa
taxa.Segundo Soubes (1994), tanto na natureza como na maioria dos
reatores industriais, os substratos que devem bidegradar-se so
complexos, e esto compostos por diferentes tipos de polmeros. Os
microrganismos devem metaboliz-los para seu uso, tanto como fonte
de energia como para biosintetizar todos os compostos celulares.Em
um sistema anaerbio em que as substncias a degradar so polmeros
naturais, e, em ausncia de compostos inorgnicos como nitrato,
sulfato, on frrico ou mangnico, a degradao se d nas seguintes
etapas: 1) Hidrlise e fermentao, 2) Acidognese, 3) Acetognese, 4)
Metanognese .
5.2 MicrobiologiaDiferentes passos destas interaes microbianas ,
foram descritos por Novaes (1986) utilizando esquemas de Bryant(
1976), Zeikus (1980), McInerney and Bryant (1981), para facilitar a
explicao da microbiologia e bioqumica do processo.Segundo Soubes
(1994), em cada ecossistema anaerbio, coexistem bactrias,
protozorios e fungos, e cada reator diferente do ponto de vista
microbiolgico.Bactrias envolvidas no processo:Bactrias
fermentativasSegundo Guyot (1990), as bactrias responsveis pela
etapa de hidrlise e fermentao, pertencem a diferentes grupos e
podem ser anaerbias facultativas ou anaerbias estritas.De acordo
com Novaes (1986), este grupo de bactrias responsvel pelos dois
primeiros estgios da digesto anaerbia, a hidrlise e a acidognese.
Elas produzem enzimas, as quais so liberadas no meio para
hidrolisar compostos orgnicos como a celulose, hemicelulose, amido
e outros, em material molecular menor o qual transportado para o
interior da clula e transformado em uma variedade de produtos como:
etanol, butirato, acetato, propionato, cidos orgnicos volteis (
grande maioria), etc. Essas bactrias por produzirem maior
concentrao de cidos orgnicos volteis so tambm denominadas bactrias
acidognicas.A maioria so anaerbias estritas mas cerca de 1 % so
facultativas.Bactrias acetognicas Segundo Novaes (1986), as
bactrias acetognicas so essenciais para a degradao anaerbia porque
elas catabolizam o propionato e outros cidos orgnicos mais do que o
acetato, lcoois e certos compostos aromticos (benzoato) em acetato
e CO2. O acetato, descrito como o mais importante precursor do
metano.Bactrias metanognicasDe acordo com Guyot (1990), a
metanognese a ltima etapa do processo de degradao anaerbia da
matria orgnica e levada a cabo pelas bactrias metanognicas.Segundo
Novaes (1986), as bactrias metanognicas formam um grupo especial de
bactrias, de diferentes espcies, tendo formas celulares diferentes,
as quais obtm energia para crescimento e formao do metano atravs de
mecanismos no ainda totalmente conhecidos. Elas so includas no
reino Archaebacteria.As bactrias metanognicas so obrigatoriamente
anaerbias, capazes de utilizar somente alguns determinados
substratos.Duas faixas de temperatura so descritas: 15 a 40C,
bactrias mesoflicas e 55 a 65C , bactrias termoflicas.A faixa ideal
de pH, para crescimento e produo de metano est entre 6,8 e 7,2, mas
pode variar entre as espcies conhecidas.As bactrias metanognicas so
divididas em dois grupos:Bactrias metanognicas acetoclsticas: So
predominantes na digesto anaerbia. So responsveis por cerca de
60-70% de toda a produo de metano. Produzem metano a partir do
acetato.So exemplos: Methanosarcina e MethanotrixBactrias
metanognicas hidrogenotrficas:So capazes de produzir metano a
partir de H2 e CO2. So responsveis pela produo de cerca de 30-40%
de metano.So exemplos: Methanobacterium, Methanospirillum,
Methanobrevibacter.5.3 Fossas spticasSo unidades destinadas a
tratar o esgoto de residncias ou de conjuntos de residncias at um
mximo de 500 hab., supondo-se uma vazo de esgoto de 150L/hab.dia.
Esse tratamento, entretanto, ocorre a nvel primrio e o efluente da
fossa ainda contm matria orgnica, patognicos e nutrientes,
requerendo uma disposio adequada. As solues mais recomendadas so:
infiltrar o efluente no terreno, ou trat-lo em um filtro anaerbio
de fluxo ascendente.Este sistema requer que as residncias disponham
de suprimento de gua. Uma de suas principais inconvenincias a falta
de destinao correta do efluente e do lodo, ambos contaminados, com
possvel comprometimento dos lenis freticos e da sade pblica.Os
slidos decantam, o material graxo retido e transformado em
compostos simples e estveis. O perodo de deteno varia de 12 a 24
horas, a remoo de slidos de 60 a 70% e a remoo de DBO de 50 a
75%.Nas fossas o esgoto domstico decantado e o lodo que permanece
no fundo do tanque entra em decomposio anaerbia, sendo parcialmente
digerido.Na superfcie do lquido forma-se uma camada de escuma
composta pelas gorduras flutuantes, que deve ser impedida de sair
da fossa com auxlio de um anteparo. O lodo que aos poucos se
acumula deve ser removido, para garantir um bom desenvolvimento da
unidade. O lodo removido contaminado por organismos patognicos,
como vrus, bactrias, ovos de vermes e formas imaturas de vermes e
protozorios; por esse motivo, necessrio disp-lo
corretamente.Importa salientar que os tanques spticos precisam ser
corretamente dimensionados. Deve-se verificar, para as fossas
spticas que existem venda no mercado, o nmero de pessoas para qual
a fossa foi projetada, ou a vazo de esgoto que a mesma admite.Essas
unidades s funcionam adequadamente se houver remoo peridica do
lodo; a limpeza da fossa pode ser executada pelo usurio ou por um
servio municipal, mas imprescindvel que seja realizada.Quando as
condies do solo so favorveis, o efluente das fossas spticas pode
ser a infiltrado atravs de sumidouros e de valos de infiltrao.Os
sumidouros requerem menor rea, porm oferece maior risco de
contaminao do lenol fretico e recomenda-se que sejam instalados de
sorte que o seu fundo esteja, pelo menos, 1,5 m acima do nvel do
lenol fretico. Esta norma tambm vigora para as valas de infiltrao;
no entanto, como tais valas so instaladas superficialmente, pode-se
aplic-las quando o nvel do lenol fretico no permitir a implantao do
sumidouro. Uma das desvantagens das valas de infiltrao o fato de
requererem grandes reas.Na impossibilidade de infiltrar o efluente
da fossa devido a fatores como caractersticos do solo, nvel do
lenol fretico, no disponibilidade de rea, etc., necessrio tratar
esse efluente antes de lan-lo nos corpos de gua. Dentre as solues
possveis, recomenda-se o filtro anaerbio de fluxo ascendente.
Consiste de um tanque cheio de pedras ou outro material inerte
atravs do qual o esgoto flui, distribudo por um prato perfurado
(fundo falso) e sai pela parte superior. O tempo de reteno
preconizado de 19 horas para vazo mdia.Sobre o leito de pedras
desenvolve-se uma populao de microrganismos que atravs do processo
anaerbio, realiza o tratamento dos efluentes. O sistema necessita
cerca de trs meses para entrar em operao. Deve-se remover lodo do
filtro anaerbio a cada cinco ou seis meses; o controle operacional
simples, no requerendo mo-de-obra especializada. No so necessrios
equipamentos como bombas de recalque, aeradores de superfcie,
aquecedores e outros. Pode-se instalar o equipamento abaixo da
superfcie da terra, para que as variaes de temperatura no afetem o
filtro anaerbio.5.4 Filtros AnaerbiosO filtro anaerbio apresenta
alguma similaridade conceitual com os filtros biolgicos aerbios: em
ambos os casos, a biomassa cresce aderida a um meio suporte,
usualmente pedras. No entanto, o filtro anaerbio apresenta algumas
importantes diferenas: fluxo do lquido ascendente, ou seja, a
entrada na parte inferior do filtro, e a sada na parte superior;
filtro trabalha afogado, ou seja, os espaos vazios so preenchidos
com lquido; a carga de DBO aplicada por unidade de volume bastante
elevada, o que garante as condies anaerbias e repercute na reduo de
volume do reator;Na edio da NBR 7229 (maro de 1982) foi
recomendado, como soluo para o pr-condicionamento do efluente
lquido das fossas spticas, o processo de tratamento atravs de
filtro biolgico anaerbio.A justificativa deste procedimento
prende-se aos seguintes fatos: dotar o efluente lquido das fossas
spticas de caractersticas dentro dos padres de qualidade exigidos
para o corpo dgua receptor; e dotar as normas de opo entre as
solues para o problema gerado pela inviabilidade de infiltrao do
efluente lquido da fossa sptica no terreno.As unidades de filtro
biolgico anaerbio preconizadas para o tratamento de efluentes
lquidos de fossas spticas so tanques cheios de pedras, usualmente n
4 (50 a 76 mm) onde o efluente contactado com culturas de
microrganismos anaerbios durante um certo perodo, suficiente para
reduzir de 70 a 90 % a DBO afluente fossa.5.5 Lagoas AnaerbiasNas
lagoas anaerbias a estabilizao ocorre sem o concurso do oxignio
dissolvido: so os fenmenos de digesto cida e fermentao metnica que
tomam parte do processo. Na verdade tudo se passa como num digestor
anaerbio ou numa fossa sptica.Recebem mais efluentes por rea que os
outros tipos de lagoas. Nelas ocorrem simultaneamente os processos
de sedimentao e digesto anaerbia, no havendo oxignio dissolvido. No
fundo permanecem um depsito de lodo e na superfcie forma-se bolhas
de gs resultantes da fermentao do mesmo. Essas lagoas reduzem a
carga de matria orgnica no mnimo pela metade e, dependendo do nvel
de tratamento desejvel, pode ser necessria a instalao de uma lagoa
facultativa em seqncia. No devem apresentar problemas de odor
forte, mas, por precauo aconselha-se a instalao a pelo menos 200m
de reas residenciais. Sua principal finalidade ser usada em
conjunto com outras lagoas para reduzir a rea de tratamento.A
fermentao anaerbia um processo seqencial. Primeiramente
microrganismos facultativos, na ausncia de oxignio dissolvido,
transformam compostos orgnicos complexos em substncias e compostos
mais simples, principalmente cidos orgnicos. a fase chamada de
digesto cida, de produo de material celular (sntese) e compostos
intermedirios mal cheirosos (gs sulfdrico, mercaptanas); o pH baixa
para 6, at 5. Em seguida as bactrias formadoras de metano
(estritamente anaerbias) transformam os cidos orgnicos formados na
fase inicial em metano (CH4) e dixido de carbono (CO2); a fase
chamada de fermentao metnica ou alcalina, quando o pH sobe para at
7,2 ou 7,5, os maus odores desaparecem, havendo formao de escuma,
de cor cinzenta e aspecto feio. Na fermentao metnica a temperatura
deve manter-se acima de 15C.
5.6 Reator Anaerbio de Manta de LodoOs reatores anaerbios de
manta de lodo so tambm frequentemente denominados de Reatores
Anaerbios de Fluxo Ascendente (RAFA ou UASB). O processo anaerbio
atravs de reatores de manta de lodo apresenta inmeras vantagens em
relao aos processos aerbios convencionais, notadamente quando
aplicado em locais de clima quente, como o caso da maioria dos
municpios brasileiros. Nestas situaes, pode-se esperar um sistema
com as seguintes caractersticas: No utiliza energia para aerao
Sistema compacto, com baixa demanda de rea Dispensa decantao
primria Baixo custo de implantao e operao Baixa produo de lodo
Remoo de DBO de 65-75% Comporta trabalhar com altas cargas de DBO
Boa desidratabilidade do lodo Produo de biogs Pequenas exigncias
para nutrientes
Embora os reatores UASB incluam amplas vantagens, principalmente
no que diz respeito a requisitos de rea, simplicidade e baixos
custos de projeto, operao e manuteno, porm algumas desvantagens
ainda so atribudas: Possibilidade de emanao de maus odores Baixa
capacidade de tolerar cargas txicas Alto intervalo de tempo para a
partida (4 a 6meses) porm se tiver o inoculo demora de 2 a 3
semanas; a qualidade da biomassa a ser desenvolvida no sistema
depender de uma rotina operacional adequada e, por conseguinte, da
estabilidade e da eficincia do processo de tratamento. Necessidade
de uma etapa de ps- tratamento Baixa eficincia de remoo de DBO
Nestes reatores, a biomassa cresce dispersa no meio, e no aderida a
um meio suporte especialmente includo, como no caso dos filtros
biolgicos. De 4 a 10 % do volume do reator forma o leito do lodo. O
lodo muito denso e com excelentes caractersticas de sedimentao.
Acima do leito desenvolve-se uma zona de crescimento bacteriano
mais disperso, denominado manta de lodo, em que os slidos
apresentam velocidades de sedimentao menores. A concentrao do lodo
nessa zona varia de 1,5 a 3%. O sistema auto misturado pelo
movimento ascendente das bolhas de gs e do fluxo do efluente atravs
do reator.A concentrao de biomassa no reator bastante elevada
Devido a esta elevada concentrao, o volume requerido para os
reatores anaerbios de manta de lodo bastante reduzido, em comparao
com todos os outros sistemas de tratamento.A remoo da matria
orgnica ocorre atravs do leito e da manta de lodo embora seja mais
pronunciada no leito do lodo.O fluxo do lquido ascendente. Como
resultados da atividade anaerbia, so formados gases (principalmente
metano e gs carbnico), que ascendem , carreando o lodo, sendo
necessria a instalao de um separador trifsico (gases, lquido,
slido), na parte superior do reator, de forma a permitir a reteno e
o retorno do lodo, impedindo que ele saia com o efluente. No
entorno e acima do separador trifsico configura-se uma cmara de
sedimentao, onde o lodo mais pesado removido da massa lquida e
retornando para o compartimento de digesto, enquanto as partculas
mais leves so perdidas do sistema com o efluente final. O gs
coletado na parte superior, de onde pode ser retirado para
reaproveitamento ou queima.A instalao do separador quer garante o
retorno do lodo e a elevada capacidade de reteno de grandes
quantidades de biomassa, de elevada atividade, sem a necessidade de
qualquer tipo de meio suporte. Como resultado, os reatores UASB
apresentam elevados tempos de deteno celular (idade do lodo)
bastante superiores ao tempo de deteno hidrulico,sendo esta uma
caracterstica dos sistemas anaerbios de alta taxa.A idade do lodo
verificada em um reator UASB superior a 30 dias, propiciando que o
lodo excedente descartado do sistema j se encontre estabilizado,
podendo ser simplesmente desidratado em leitos de secagem.O risco
da gerao ou liberao de maus odores pode ser bastante minimizado
atravs de um projeto bem elaborado, tanto nos clculos cinticos,
quanto nos aspectos hidrulicos. A completa vedao do reator,
incluindo a sada submersa do efluente, colabora sensivelmente para
a diminuio destes riscos. A operao adequada do reator contribui
tambm neste sentido.No processo convencional, a digesto anaerbia
ocorre em um nico reator fechado, no qual se desenvolve uma srie de
reaes qumicas e bioqumicas com elevado grau de interao. Por essa
razo importante o estudo da influncia de certos fatores no sistema
como um todo. Esses fatores so constitudos por parmetros
experimentalmente controlveis utilizados para se acompanhar e
avaliar um processo de digesto anaerbia, tais como: pH,
alcalinidade, cidos volteis, demanda bioqumica de oxignio (DBO),
demanda qumica de oxignio (DQO), slidos totais, slidos volteis,
tempo de deteno, nutrientes, principalmente em termos de nitrognio
e fsforo, volume e composio dos gases produzidos e, ainda, composio
e estado fsico dos resduos a serem utilizados.Os reatores UASB
podero ser construdos em concreto ou PRFV, sendo que as peas
internas, ou seja, os sistemas de separao slido/lquido/gs, que
entram em contato com o lquido, sero construdos em ao inox ou PRFV,
fabricados em partes para facilitar o transporte e instalao.Os
reatores so dotados tambm de sistemas de distribuio de fluxo de
alimentao e de sistemas de coleta e descarga do efluente tratado.
Os outros equipamentos acessrios do reator so uns sistemas de
descarga e recirculao de lodo, tomadas de amostra colocadas
verticalmente em alturas regulares e as passarelas de inspeo e
manuteno situadas acima e nas laterais do reator.
6 Concluso
Conclumos que o tratamento de efluentes de grande importncia
para que no sejam causados prejuzos ao meio ambiente e que existem
diversas formas detrat-lo, dependendo do tipo de efluente e da
matria orgnica presente e tambm da disponibilidade de recursos e
espao da empresa. UM efluente no tratado ir contaminar os corpos
receptores que, muitas vezes, so os mesmos locais de onde sai a gua
que ser tratada para bebermos.
7 - Referncias
CARVALO, Daniele e CREXI, Valria; Tratamento de guas e resduos
industriais; apostila do curso de bacharelado em qumica de
alimentos; 2 semestre 2005.
CARVALO, Daniele e CREXI, Valria; Tratamento biolgico; apostila
do curso de bacharelado em qumica de alimentos; 2 semestre
2005.
GERGER, Michel; Introduo ao tratamento de efluentes; apostilas
do curso de tecnologia em gesto ambiental, maio 2008.
NABACK, Gustavo Luis de Souza; Relatrio de visita a ETE ,
Professor responsvel: Paulo Csar. Poos de Caldas/MG; 2 semestre de
2009.
Etapas de um tratamento de efluente - disponvel em:
http://www.kurita.com.br/adm/download/Etapas_do_Tratamento_de_Efluentes.pdf
< acesso em: 18 de abril de 2013>.
Tratamento secundrio- disponvel em:
http://www.universoambiental.com.br/Arquivos/Agua/ProcessosQuimicosdeTratamentodeEfluentes03.pdf
.