LODOS ATIVADOS. Profa. Margarita María Dueñas O.

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1 LODOS ATIVADOS Profa. Margarita María Dueñas O.

2 LODOS ATIVADOS São os flocos produzidos num esgoto bruto o decantado pelo crescimento de bactérias ou outros microorganismos, na presença de oxigênio dissolvido e, acumulado em concentrações suficientes graças ao retorno de outros flocos previamente formados

3 LODOS ATIVADOS

4 LODOS ATIVADOS

5 Floco biológico em sistemas de crescimento disperso Composição microbiana de um floco de lodo ativado Floculação ocorre por processos naturais Estrutura heterogênea (MO adsorvido; material inerte, material microbiano - células) DBO solúvel e particulada absorvidas pela matriz do floco Parte removida no reator biológico Parte removida no decantador secundário

6 LODOS ATIVADOS ASPECTO DO LODO

7 CONCEITO DO PROCESSO O processo de tratamento por Lodos Ativados é estritamente biológico e aeróbio, no qual o esgoto bruto do afluente e o lodo ativado são misturados intimamente, agitados e aerados, após este procedimento, o lodo formado é enviado para o decantador secundário, onde a parte sólida é separada do esgoto tratado, sendo este último recirculado ou descartado.

8 LODOS ATIVADOS Sistema amplamente utilizado para despejos domésticos e industriais Em quais situações? Elevada qualidade do efluente e reduzidos requisitos de área Índice de mecanização superior Operação mais sofisticada Maior consumo de energia elétrica

9 LODOS ATIVADOS Para a ocorrência de flocos densos é necessário que as principais condições ambientais dentro dos reatores estejam controladas. meio neutro em termos de ph; presença dos principais nutrientes: N e P; oxigênio deve ser adicionado em quantidade suficiente; controle de substâncias tóxicas ou potencialmente inibidoras.

10 LODOS ATIVADOS - PROCESSO Unidades da etapa biológica do sistema de lodos ativados (fluxo líquido): Tanque de aeração (reator) Tanque de decantação (decantador secundário) Recirculação de lodo

11 LODOS ATIVADOS Recirculação do lodo: concentração de SS no reator é mais de 10 vezes superior a de uma lagoa aerada de mistura completa. Tempo de detenção do líquido baixo volume do tanque reduzido Devido a recirculação dos sólidos, estes permanecem no sistema por um tempo superior ao do líquido

12 LODOS ATIVADOS IDADE DO LODO Tempo de retenção dos sólidos Biomassa tem tempo suficiente para metabolizar praticamente toda a M.O. dos esgotos (eficiência)

13 LODOS ATIVADOS Sistema em equilíbrio: Retirar aprox. a mesma quantidade de biomassa que é aumentada por reprodução LODO BIOLÓGICO EXCEDENTE TRATAMENTO extraído de Reator Linha de recirculação

14 LODOS ATIVADOS VANTAGENS DESVANTAGENS Maior eficiência de tratamento Controle laboratorial maior Maior flexibilidade de operação Menor área ocupada Custo de operação elevado Necessidade de mão de obra especializada para operação e avaliação do processo

15 LODOS ATIVADOS Tanque de aeração reator

16 LODOS ATIVADOS Tanque de aeração com aeradores superficiais de baixa rotação

17 LODOS ATIVADOS Tanque de aeração com sistema de ar difuso

18 LODOS ATIVADOS Tanque de aeração por ar difuso em operação

19 LODOS ATIVADOS Decantador Secundário

20 LODOS ATIVADOS Decantador secundário de sistema de lodo ativado

21 LODOS ATIVADOS VARIANTES Quanto à idade do lodo Lodos ativados convencional Aeração prolongada Quanto ao fluxo Fluxo contínuo Fluxo intermitente (batelada)

22 LODOS ATIVADOS - VARIANTES CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS EM FUNÇÃO DA IDADE DO LODO Idade do lodo Faixa de idade do lodo Denominação usual Reduzidíssima Inferior a 3 dias Aeração modificada Reduzida 4 a 10 dias Lodos ativados convencional Intermediária 11 a 17 dias - Elevada 18 a 30 dias Aeração prolongada von Sperling, 1997 Esta classificação se aplica tanto para sistemas de fluxo contínuo como para fluxo intermitente ou batelada

23 LODOS ATIVADOS CONVENCIONAL (FLUXO CONTÍNUO) Idade do lodo: 4 a 10 dias Tempo de detenção hidráulica: 6 a 8 hrs. Lodo excedente estabilização (elevado teor de M.O. nas células)

24 LODOS ATIVADOS CONVENCIONAL (FLUXO CONTÍNUO) VANTAGENS Elevada eficiência na remoção de DBO; Possibilidade de remoção biológica de N e P; Baixos requisitos de área; Processo confiável; Reduzidas possibilidades de maus odores, insetos e vermes; DESVANTAGENS Elevados custos de implantação e operação; Elevado consumo de energia; Necessidade de operação sofisticada; Elevado índice de mecanização; Relativamente sensível a descargas tóxicas; Necessidade de tratamento completo do lodo e disposição final; Possíveis problemas ambientais ruídos e aerossóis

25 AERAÇÃO PROLONGADA (FLUXO CONTÍNUO) Fase sólida (já estabilizado) Idade do lodo: 18 a 30dias Tempo de detenção hidráulica: 16 a 24 hrs. Estabilização de M.O. no reator

26 AERAÇÃO PROLONGADA (FLUXO CONTÍNUO) VANTAGENS DESVANTAGENS Idem ao lodo ativado convencional; Maior eficiência na remoção de DBO; Nitrificação consistente; Mais simples conceitualmente que o convencional; Menor geração de lodo que o convencional; Estabilização de lodo no próprio reator Elevada resistência a variações de carga e a cargas tóxicas; Satisfatória independência das condições climáticas. Elevados custos de implantação e operação Maior consumo de energia Elevado índice de mecanização (inferior ao convencional) Necessidade de remoção da umidade do lodo e da sua disposição final (mais simples que convencional)

27 EFICIÊNCIA DO SISTEMA DE LODOS ATIVADOS Processo/Parâmetro Lodos Ativados Convencionais Lodos Ativados com Aeração Prolongada DBO Carbonácea (%) DBO Nitrogenada (%) Sólidos em Suspensão (%)

28 FLUXO INTERMITENTE (BATELADA) Incorporação de todas as unidades, processos e operações em um único tanque Processos e operações: seqüências no tempo e não unidades separadas Modalidade convencional ou prolongada

29 FLUXO INTERMITENTE (BATELADA) Idade do lodo: 4 a 10 dias Tempo de detenção hidráulica: 6 a 8 hrs.

30 FLUXO INTERMITENTE (BATELADA) Ciclos de tratamento: Enchimento: entrada de esgoto bruto ou decantado no reator Reação: aeração/mistura da massa líquida contida no reator Sedimentação: sedimentação e separação dos SS do esgoto tratado Esvaziamento: retirada do esgoto tratado do reator Repouso: ajuste de ciclos e remoção do lodo excedente

31 FLUXO INTERMITENTE (BATELADA) Duração usual de cada ciclo pode ser alterada em função de: Variação da vazão afluente; Necessidade de tratamento; Características do esgoto; Biomassa do sistema

32 FLUXO INTERMITENTE (BATELADA) VANTAGENS DESVANTANGENS Elevada eficiência na remoção de DBO; Satisfatória remoção de N e P; Baixos requisitos de área; Mais simples conceitualmente que outros sistemas de LA; Menos equipamentos que outros sistemas de LA Flexibilidade operacional (variação dos ciclos); Decantador secundário e elevatória de recirculação de lodo não são necessários. Elevados custos de implantação e operação; Maior potência instalada que os demais; Necessidade de tratamento completo do lodo e disposição final; Usualmente mais competitivo economicamente para populações menores.

33 L.A. COMO PÓS TTO. DE EFLUENTES DE REATORES ANAERÓBIOS Alternativa promissora, foco de pesquisas recentes Decantador primário substituído por reator anaeróbio Lodo não estabilizado recirculado ao reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) Tratamento do lodo simplificado: não adensadores nem digestores apenas desidratação

34 L.A. COMO PÓS TTO. DE EFLUENTES DE REATORES ANAERÓBIOS

35 L.A. COMO PÓS TTO. DE EFLUENTES DE REATORES ANAERÓBIOS VANTAGENS DE CONFIGURAÇÃO Redução na produção de lodo (50%) Redução no consumo de energia (70% da DBO removida no UASB consumo de O2 apenas para DBO remanescente e para nitrificação) Redução de produtos químicos para desidratação Menor necessidade de equipamentos Maior simplicidade operacional

36 CARACTERÍSTICAS DOS SISTEMAS Principais características dos sistemas de lodos ativados utilizados para o tratamento de esgotos domésticos Item geral Área requerida Item específico Convencional Modalidade Aeração prolongada UASB-Lodos Ativados Área (m 2 /hab) 0,2-0,3 0,25-0,35 0,2-0,3 Volume Volume (m 3 /hab) 0,10-0,15 0,10-0,15 0,10-0,12 Energia Potência Instalada(W/hab) Consumo energético (KWh/hab.ano) 2,5-4, ,5-5,5 0,10-0,25 1,8-3, Custos Implantação(R$/hab) Operação(R$/hab.ano)

37 TRATAMENTO DO LODO Adensamento: remoção de umidade (redução de volume); Estabilização: remoção matéria orgânica (redução sólidos voláteis); Condicionamento: preparação para desidratação (mecânica); Desidratação: remoção de umidade (redução de volume); Higienização: remoção de organismos patogênicos; Disposição Final: destinação final dos subprodutos;

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39 CONSIDERAÇÕES FINAIS Sistema amplamente utilizado a nível mundial para tratamento de esgoto doméstico e industrial. Obtenção de elevada qualidade do efluente e reduzidos requisitos de área Vs. mecanização superior e maior consumo de energia. Devido a reduzidos TDH a remoção de coliformes é baixa e usualmente ineficiente para atender requisitos de qualidade dos corpos receptores.

40 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Aula baseada em: Marcos von Sperling. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos Vol. 01. DESA/UFMG Marcos von Sperling. Lodos Ativados Vol. 04. DESA/UFMG,