TRATAMENTO DE ESGOTOS PELO PROCESSO DE LODOS ATIVADOS FERNANDO SANTIAGO DOS SANTOS, MSc. APOIO:...
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TRATAMENTO DE TRATAMENTO DE ESGOTOS PELO ESGOTOS PELO PROCESSO DEPROCESSO DE
LODOS ATIVADOSLODOS ATIVADOSFERNANDO SANTIAGO DOS SANTOS, MSc.FERNANDO SANTIAGO DOS SANTOS, MSc.
APOIO: REALIZAÇÃO:
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INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
FLOCULAÇÃOFLOCULAÇÃO
SEDIMENTAÇÃO DE FLOCOS SEDIMENTAÇÃO DE FLOCOS BIOLÓGICOSBIOLÓGICOS
INTUMESCIMENTO DO LODOINTUMESCIMENTO DO LODO
ORGANISMOS FILAMENTOSOSORGANISMOS FILAMENTOSOS
Sexta-feira, 21 de novembro de 2003Sexta-feira, 21 de novembro de 2003
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INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
LODOS ATIVADOS LODOS ATIVADOS
Sistema forçado que imita a biodegradação Sistema forçado que imita a biodegradação que ocorre naturalmente em corpos que ocorre naturalmente em corpos receptores. O processo é aeróbio e receptores. O processo é aeróbio e
oxidativo, com aumento do metabolismo oxidativo, com aumento do metabolismo bacteriano e redução da matéria orgânica bacteriano e redução da matéria orgânica
oriunda de esgotos em moléculas mais oriunda de esgotos em moléculas mais simples e mais estáveis.simples e mais estáveis.
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VANTAGENSVANTAGENS
O corpo receptor, que poderia receber O corpo receptor, que poderia receber esgoto esgoto in naturain natura, fica apto a manter sua , fica apto a manter sua fauna e flora naturaisfauna e flora naturais
Não há maiores riscos de contaminação Não há maiores riscos de contaminação em pessoas que porventura nadem no em pessoas que porventura nadem no corpo receptorcorpo receptor
Não há formação de mau cheiroNão há formação de mau cheiro
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PARTICULARIDADESPARTICULARIDADES
A eficiência dos lodos A eficiência dos lodos ativados varia de 70 a ativados varia de 70 a 80% na remoção da 80% na remoção da
DBO (carga orgânica)DBO (carga orgânica)
e de 75 a 85% na e de 75 a 85% na remoção da DQO remoção da DQO (carga química).(carga química).
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PALAVRAS-CHAVEPALAVRAS-CHAVE
OXIDAÇÃO
METABOLISMO BACTERIANO
BIODEGRADAÇÃO
BACTÉRIAS AERÓBIAS
QUIMIOHETEROTROFISMO
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VISÃO GERAL DO PROCESSOVISÃO GERAL DO PROCESSO
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PROCESSOS BÁSICOSPROCESSOS BÁSICOS
PROCESSO ANAERÓBIO
A concentração de O2 dissolvido no reator é nula; ocorre fermentação biológica; quebra molecular gera CH4 e H2S (mau cheiro);
carga tóxica é consideravelmente reduzida; ineficaz para certos componentes
orgânicos; sistema sensível; operacionalidade difícil (lagoas anaeróbias).
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PROCESSO AERÓBIO
Ocorre adição forçada de O2 (energia) à massa líquida; aumenta o metabolismo
bacteriano; esgoto oxida mais rapidamente; não há formação de mau cheiro; a fonte energética é à base de carboidratos e nitrogênio (tratamento contínuo e por
bateladas/SBR [sequencing batch reactors]).
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SISTEMA CONTÍNUOSISTEMA CONTÍNUO
Diminui o tamanho das estações de Diminui o tamanho das estações de tratamento em relação ao processo tratamento em relação ao processo anaeróbioanaeróbio
Elimina o mau cheiroElimina o mau cheiro
Reduz a carga orgânica de forma Reduz a carga orgânica de forma significativasignificativa
A redução de nutrientes (N e P) é inferior A redução de nutrientes (N e P) é inferior ao sistema por bateladasao sistema por bateladas
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SISTEMA POR BATELADAS (SBR)SISTEMA POR BATELADAS (SBR)
Envolve Envolve carga carga
totalmente totalmente processada processada
antes da antes da entrada de entrada de outra cargaoutra carga
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FORMAS DE NUTRIÇÃO DOS SERES FORMAS DE NUTRIÇÃO DOS SERES VIVOSVIVOS
AUTOTRÓFICOS HETEROTRÓFICOS
FOTOFOTO
QUÍMIOQUÍMIO
LUZLUZ
GÁS CARBÔNICOGÁS CARBÔNICO
LUZLUZ
COMPOSTO COMPOSTO ORGÂNICOORGÂNICO
OXIDAÇÃO DE NH3, OXIDAÇÃO DE NH3, NO2, H2 E COMP. NO2, H2 E COMP.
FERROSOSFERROSOS
GÁS CARBÔNICOGÁS CARBÔNICO
FONTE DE FONTE DE ENERGIA ENERGIA QUÍMICAQUÍMICA
COMP. ORGÂNICOCOMP. ORGÂNICO
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FOTOAUTOTRÓFICOS - VEGETAIS E SERES VIVOS CLOROFILADOS
QUIMIOAUTOTRÓFICOS - BACTÉRIAS PÚRPURA E VERDES
FOTOHETEROTRÓFICOS - BACTÉRIAS SULFUROSAS E FERROSAS
QUIMIOHETEROTRÓFICOS - FUNGOS, PROTOZOÁRIOS, ANIMAIS, BACTÉRIAS
PORTANTO...PORTANTO...
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E MAIS:E MAIS:
AS BACTÉRIAS AS BACTÉRIAS AERÓBIAS AERÓBIAS
QUIMIOHETERO-QUIMIOHETERO-TRÓFICAS TRÓFICAS
(BASTONETES GRAM-(BASTONETES GRAM-NEGATIVOS) SÃO AS NEGATIVOS) SÃO AS MELHORES EM UM MELHORES EM UM
SISTEMA DE LODOS SISTEMA DE LODOS ATIVADOS.ATIVADOS.
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RESPIRAÇÃO RESPIRAÇÃO BACTERIANABACTERIANA
O oxigênio é o aceptor final de elétrons na O oxigênio é o aceptor final de elétrons na respiração aeróbia, durante a glicólise.respiração aeróbia, durante a glicólise.
C6H12O6 + 6 O2 + 38 ADP + 38 Pi
6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP
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QUIMIOSSÍNTESEQUIMIOSSÍNTESE
A energia de ligação de compostos A energia de ligação de compostos inorgânicos é utilizada para sintetizar inorgânicos é utilizada para sintetizar
os compostos orgânicos celulares.os compostos orgânicos celulares.
NITROSOMONASNITROSOMONAS
2 NH3 + 3 O2 == 2 HNO2 + 2 H2O
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NITROBACTERNITROBACTER
2 NO2 + O2 == 2 NO3
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A eliminação biológica do nitrogênio A eliminação biológica do nitrogênio engloba quatro reações principais:engloba quatro reações principais:
ELIMINAÇÃO DO NITROGÊNIOELIMINAÇÃO DO NITROGÊNIO
AMONIFICAÇÃOAMONIFICAÇÃO
NITROGÊNIO ORGÂNICO EM NITROGÊNIO ORGÂNICO EM NITROGÊNIO AMONIACALNITROGÊNIO AMONIACAL
NITROGÊNIO: FORMA ORGÂNICA E FORMA AMONIACAL
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PARTE DO NITROGÊNIO PARTE DO NITROGÊNIO AMONIACAL VAI PARA A SÍNTESE AMONIACAL VAI PARA A SÍNTESE BACTERIANABACTERIANA
OXIDAÇÃO DO NITROGÊNIO OXIDAÇÃO DO NITROGÊNIO AMONIACAL EM NITRITO E NITRATOAMONIACAL EM NITRITO E NITRATO
NITRIFICAÇÃONITRIFICAÇÃO
ASSIMILAÇÃOASSIMILAÇÃO
REDUÇÃO DO NITROGÊNIO A REDUÇÃO DO NITROGÊNIO A ESTADO MAIS FRACO (LIVRE)ESTADO MAIS FRACO (LIVRE)
DESNITRIFICAÇÃODESNITRIFICAÇÃO
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FLOCULAÇÃOFLOCULAÇÃO
Propriedade que os Propriedade que os microrganismos microrganismos apresentam, em certas apresentam, em certas condições, de se condições, de se aglutinarem. Isto aglutinarem. Isto ocorre durante a fase ocorre durante a fase desacelerada do desacelerada do crescimento típico das crescimento típico das bactérias aeróbias.bactérias aeróbias.
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0
20000
40000
60000
80000
1000001 3 5 7 9 11 13 15 17 19
tempo(dias)
Con
c. b
acte
rian
a
Curva de crescimento bacterianoCurva de crescimento bacteriano
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Idade do lodoIdade do lodo
A = Xv . V / Qexc. Xesc.
A = lodo AXv = concentração de material volátil em suspensão no lodoV = volume do tanqueQexc. = vazão diária excedenteXesc. = material excedente (peso seco)
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A IDADE DO LODO INDICA A A IDADE DO LODO INDICA A RELAÇÃO ENTRE A MASSA DE RELAÇÃO ENTRE A MASSA DE
LODO PRESENTE NO REATOR E A LODO PRESENTE NO REATOR E A MASSA DIÁRIA DE LODO EXTRAÍDA MASSA DIÁRIA DE LODO EXTRAÍDA
DA ESTAÇÃO DE TRATAMENTODA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO
kg SS dia/kg DBO5kg SS dia/kg DBO5
SS = sólido seco
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EXEMPLOEXEMPLO
aerador mecânico
O lodo A tem Xv.V O lodo A tem Xv.V = 700 kg SS.dia e = 700 kg SS.dia e
Q.X = 500 kg DBO5Q.X = 500 kg DBO5
Sua idade é Sua idade é
700/500 = 1,4700/500 = 1,4
LODO JOVEMLODO JOVEM
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A IDADE DO LODO ÉA IDADE DO LODO É INVERSAMENTE INVERSAMENTE
PROPORCIONAL À CARGA PROPORCIONAL À CARGA MÁSSICA.MÁSSICA. ELA CONDICIONA A ELA CONDICIONA A
PRESENÇA OU A AUSÊNCIA DE PRESENÇA OU A AUSÊNCIA DE GERMES NITRIFICANTES.GERMES NITRIFICANTES.
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LEMBRANDO QUE...LEMBRANDO QUE...
...a carga mássica ...a carga mássica (F/M) (Cm) é a (F/M) (Cm) é a relação entre a relação entre a
massa de massa de alimento (DBO5) alimento (DBO5) sobre a massa de sobre a massa de
lodolodo
Cm = Q.So/Xv.VCm = Q.So/Xv.V
...a carga ...a carga volumétrica (Cv) é volumétrica (Cv) é a relação entre a a relação entre a
massa de massa de alimento e o alimento e o
volume do tanque volume do tanque de aeraçãode aeração
Cv = Q.So/VCv = Q.So/V
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Lodo de idade elevadaLodo de idade elevada
Flocos de tamanho diminuído e Flocos de tamanho diminuído e aumento de pequenas partículas que aumento de pequenas partículas que
escaparam do flocoescaparam do floco
Lodo jovemLodo jovem
Floco muito hidrófilo, decanta mal Floco muito hidrófilo, decanta mal (microrganismos livres numerosos)(microrganismos livres numerosos)
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Processo físico que promove a aglutinação Processo físico que promove a aglutinação das partículas já coaguladas, facilitando o das partículas já coaguladas, facilitando o
choque entre as mesmas devido à agitação choque entre as mesmas devido à agitação lenta imposta ao escoamento da água. A lenta imposta ao escoamento da água. A formação de flocos de impurezas facilita formação de flocos de impurezas facilita sua posterior remoção por sedimentação sua posterior remoção por sedimentação
sob ação da gravidade, flotação ou filtração. sob ação da gravidade, flotação ou filtração. A floculação pode ocorrer por processos A floculação pode ocorrer por processos
hidráulicos ou mecanizados.hidráulicos ou mecanizados.
TROCANDO EM MIÚDOS...TROCANDO EM MIÚDOS...
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ALGUNS CONCEITOSALGUNS CONCEITOS
A SEPARAÇÃO DO FLOCO DO A SEPARAÇÃO DO FLOCO DO SOBRENADANTE DENOMINA-SE SOBRENADANTE DENOMINA-SE
CLARIFICAÇÃOCLARIFICAÇÃO
A AGITAÇÃO ARTIFICIAL É A AGITAÇÃO ARTIFICIAL É NECESSÁRIA PARA MANTER NECESSÁRIA PARA MANTER
EM SUPENSÃO A MASSA EM SUPENSÃO A MASSA BACTERIANA DEPURADORABACTERIANA DEPURADORA