Processos Biológicos para a Remoção de Poluentes

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1 Processos Biológicos para a Remoção de Poluentes Tecnologia em Gestão Ambiental Gestão e Tratamento de Efluentes Prof: Thiago Edwiges

2 2 INTRODUÇÃO Tratamento Secundário Ocorrem processos biológicos de degradação da matéria orgânica, pela ação de microrganismos, através de processos bioquímicos catalisador por enzimas: Processos Aeróbios; Processos Anaeróbios ou Anóxicos; Processos Facultativos.

3 3 INTRODUÇÃO Principais rotas da decomposição da matéria orgânica

4 4 PROCESSOS BIOLÓGICOS 1. Processos Aeróbios: Só acontecem na presença de óxigênio livre, sendo o oxigênio dissolvido o principal aceptor de elétrons. Os microrganismos que podem sobreviver somente na presença de oxigênio dissolvido são chamados de microrganismos aeróbios forçados. C x H y O z + 1/4 (4x + y 2z) O 2 xco 2 + y/2 H 2 O

5 5 PROCESSOS BIOLÓGICOS 2. Processos Anaeróbios: Acontecem na ausência de óxigênio, utilizando como terminais aceptores de elétrons os compostos orgânicos como SO 4, e o CO 2. Os microrganismos que sobrevivem na ausência de oxigênio são chamados de microrganismos anaeróbios forçados.

6 6 PROCESSOS BIOLÓGICOS Compostos orgânicos complexos (carboidratos, proteínas, lipídios) Compostos orgânicos simples (açúcares, aminoácidos, ácidos graxos) Ácidos orgânicos voláteis Hidrólise Acidogênese Acetogênese H 2, CO 2 Acetato Metanogênese CH 4, CO 2

7 7 PROCESSOS BIOLÓGICOS 3. Processos Facultativos: Os microrganismos nestes processos são independentes da presença ou não de oxigênio dissolvido (microrganismos facultativos). 4. Processos Anóxicos: Microrganismos com metabolismo respirativos que utilizam compostos inorgânicos: NO 2 e NO 3 como principais aceptores de elétrons.

8 8 PROCESSOS AERÓBIOS X ANAERÓBIOS Balanço de DQO em reatores aeróbios e anaeróbios

9 9 PROCESSOS BIOLÓGICOS Produtos finais dos processos de biodegradação

10 10 DEGRADAÇÃO DA M.O. MICRORGANISMO Bactérias DESCRIÇÃO - Organismos unicelulares; - Apresentam-se em várias formas e tamanhos; - Principais responsáveis pela estabilização da M.O.; - Algumas são patogênicas. Protozoários - Organismos unicelulares; - Maioria aeróbia ou facultativa; - Alimentam-se de bactérias e algas; - Essenciais no equilíbrio entre os diversos grupos; - Alguns são patogênicos. Fungos - Organismos aeróbios, multicelulares, heterotróficos; - De grande importância da decomposição da M.O.; - Podem crescer em condições de baixo ph.

11 11 DEGRADAÇÃO DA M.O. As bactérias constituem os microrganismos de maior importância no tratamento biológico. O crescimento bacteriano em batelada pode ser representado da seguinte maneira:

12 12 DEGRADAÇÃO DA M.O. 2) Fase de Crescimento 1) Fase Lag: Sem crescimento de células ocorrendo apenas a aclimatação ao novo meio. Exponencial: Divisão dos organismos à velocidade determnada pelo tempo re reação e pela sua habilidade em processar alimento. 3) Fase Estacionária: Ocorre devido à escassez de nutrientes ou pela taxa de crescimento/morte serem equivalentes. 4) Fase de Morte Exponencial: A taxa de morte dos organismos é maior que a taxa de crescimentoo das novas células.

13 13 DEGRADAÇÃO DA M.O. A) Fração facilmente biodegradável menores dimensões, fórmulas mais simples, encontrada na forma solúvel e em maior concentração em esgotos domésticos; Como as dimensões são pequenas e a matéria é solúvel, o composto penetra na parede celular sendo consumidas por endoenzimas. B) Fração de degradação lenta maiores dimensões, fórmulas mais complexas, material particulado ou suspenso. As particulas maiores são hidrolisadas fora da célula por exoenzimas até serem transformados em particulas mais assimiláveis.

14 14 DEGRADAÇÃO DA M.O. Faixa de temperatura para o desenvolvimento de bactérias TIPO TEMPERATURA o C Psicrofílicas -10 a 30 Mesofílicas 20 a 50 Termofílicas 35 a 75

15 15 CINÉTICA DO CRESCIMENTO BACTERIANO Devido à complexidade do processo biológico faz-se imperativa a condição de manter o ambiente controlado para a cultura microbiana. Tais condições ambientais podem ser controladas por: Regulagem do ph; Controle da temperatura; Adição de nutrientes; Adição ou exclusão do oxigênio, e Agitação adequada.

16 16 TIPOS DE CRESCIMENTO BACTERIANO Crescimendo disperso: A biomassa cresce de forma dispersa nomeio líquido, sem nenhuma estrutura de sustentação. Crescimendo aderido: A biomassa cresce aderida à um meio suporte, formando um biofilme: Natural Pedras ou areia; Artificial Plástico; Biomassa aglomerada grânulo.

17 17 HIDRÁULICA DE REATORES Modelo Hidráulico Esquema Características Batelada Fluxo em pistão - Sem fluxo de entrada e saída; - Conteúdo misturado completamente; - Mesmo tempo de permanência; - Ex: Frasco de DBO. - Sem misturas longitudinais; - Mesmo TRH; - Tanques longos; - Alta relação C/L. Mistura completa -Partículas imediatamente dispersas; - Fluxo de entrada e saída contínuo; - Tanques circulares ou quadrados.

18 18 HIDRÁULICA DE REATORES Modelo Hidráulico Esquema Características Fluxo disperso - Fluxo disperso ou arbitrário; - Grau de mistura intermediário; - Maior parte dos reatores. Mistura complea em série - Utilizados para modelar o regime hidráulico; - Ex: Lagoas de estabilização. Reatores com enchimento - Pedra, plástico ou cerâmica; - Fluxo ascendente ou descendente.

19 DÚVIDAS?? PERGUNTAS?? 19

20 20 EXERCÍCIO Um reator com dimensões predominantemente longitudinais possui um volume de m³. A vazão afluente desse reator é de 600 m³/dia. Determinar o Tempo de Retenção Hidráulica (TRH) do reator. TRH = V (m³) / Q (m³/dia) TRH = (m³) / 600 (m³/dia) TRH = 5 dias