Tratamento de Esgoto

Tratamento de Esgoto

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Os reatores anaeróbios de manta de lodo são também frequentemente denominados de

Reatores Anaeróbios de Fluxo Ascendente (RAFA ou UASB), demonstrado na Figura 10. O custo de implantação varia entre US$ 20 a US$ 40 por habitante e gera uma quantidade de lodo a ser tratado anualmente entre 0,07 a 0,1 m3/habitante, segundo Von Sperling (1996).

Figura 10. Modelos de reatores anaeróbios.

O princípio do processo deste reator inicia-se após sua alimentação em baixa taxa no modo ascendente do lodo. Esta partida do sistema constitui na fase mais importante do reator. Posteriormente com o aumento da eficiência do processo, após alguns meses de operação, esta taxa deve ser aumentada (CHERNICHARO, 1997).

Segundo Chernicharo (1997), nos reatores a produção de biogás é muito importante para a boa mistura do leito do lodo. Entretanto, taxas muito elevadas de produção de gás podem afetar negativamente a partida do processo, porque o lodo pode se expandir excessivamente em direção à parte superior do reator, sendo perdido juntamente com o efluente.

Uma das principais características dos reatores anaeróbios é a geração de lodo.

Young (1991) recomendou que os sólidos não sejam descartados do reator até que a concentração da zona de lodo exceda a 5% em peso. Mesmos nestas condições, o descarte só deve ser efetuado se a manta de lodo penetrar no meio suporte ou se a concentração de sólidos no efluente aumentarem significativamente. Caso não ocorra a distinção entre a manta de lodo e o leito de lodo (distribuição uniforme), o descarte de sólidos deve ser feito sempre que a concentração aproximar-se de 7% em peso, situação em que o fluxo da massa de sólidos ficará dificultado, podendo favorecer a formação de caminhos preferenciais para o esgoto, além de dificultar a remoção do lodo excedente.

2.13.3.3. Lodos ativados

O sistema de lodos ativado é amplamente utilizado no mundo, como tratamento de dejeto domésticos e industriais. No entanto o sistema de lodo ativo inclui um índice de mecanização superior ao de outros sistemas de tratamento, implicando em uma operação mais tecnológica e maior consumo de energia (VON SPERLING, 1997).

Conforme citou Von Sperling (1996), no sistema de lodos ativados há um reservatório de bactérias, ainda ativas e ávidas na unidade de decantação, caso parte destas bactérias seja retornada à unidade de aeração, a concentração de bactérias sofrerá acréscimo nesta unidade. Este princípio básico do sistema de lodos ativados, em que os sólidos serão recirculados do fundo da unidade de decantação, por meio de bombeamento, para a unidade de aeração. As unidades essenciais no sistema de lodos ativados em fluxo contínuo são: tanque de aeração, tanque de decantação e elevatório de recirculação de lodo (Figura 1).

Figura 1. Esquema de tratamento: lodos ativados.

Existem três tipos de sistemas de lodos ativos (VON SPERLING, 1996): convencional, de fluxo contínuo e fluxo intermitente. Sendo as diferenças básicas entre eles nos equipamentos básicos. No lodo ativo convencional, existem aeradores, elevatórios de recirculação, removedores de lodo nos decantadores e nos adensadores, misturadores nos digestores, equipamento para gás, elevatório para retorno de sobrenadantes e drenos. Para o sistema de lodos de fluxo contínuo existem aeradores, elevatório de recirculação, removedores de lodo nos decantadores e nos adensadores e elevatórios para retorno de sobrenadantes e drenos. E por fim os de fluxo contínuo que possuem aeradores, removedores de lodo nos adensadores e elevatório para retorno de sobrenadantes e drenos.

Para Von Sperling (1996), o processo utiliza um reator bioquímico de remoção de matéria orgânica em determinadas condições de acumulo de nitrogênio. A biomassa utiliza o esgoto bruto para se desenvolver, na etapa seguinte, utiliza o decantador secundário onde ocorre a sedimentação dessa biomassa, permitindo que o efluente final se torne clarificado.

2.13.3.4. Decantador secundário

O decantador secundário, mostrado na Figura 12, possui uma sedimentação de sólidos, de fundamental importância ao sistema. Existem basicamente quatro tipos de sedimentação descritos; a direta nos quais as partículas sedimentam em separado, sem aglutinação, dessa forma são mantidos suas características físicas como forma, tamanho e velocidade de sedimentação; a floculenta, ocorre aglutinação das partículas, alterando as suas características, em decorrência há aumento de densidade e velocidade do floco; a zonal, que em líquidos com alta concentração de sólidos, forma um manto único, com separação do sólido e do líquido; e zonal elevada, com maior concentração de sólidos, ocorrendo até compressão das partículas devido ao seu peso, expulsando a água da matriz do floco (NUVOLARI, 2003).

Figura 12. Decantador secundário.

O cálculo da área superficial requerida é o principal aspecto no projeto de um decantador. A determinação da área usualmente é obtida através dos seguintes parâmetros de projetos (VON SPERLING, 1997):

• Taxa de aplicação hidráulica: corresponde ao quociente entre a vazão afluente à estação e a área superficial dos decantadores;

• Taxa de aplicação de sólidos: corresponde ao quociente entre a carga de sólidos aplicada e área superficial dos decantadores.

O tempo de detenção, segundo a NBR 570 (ABNT, 1989) apud Von Sperling (1997), está intimamente associado ao seu volume, ou seja, à sua profundidade. A referida norma sugere que o tempo de detenção hidráulica seja igual ou superior a 1,5 horas, relativo à vazão média.

2.13.3.5. Filtros biológicos

O processo de filtros biológicos consiste num conceito totalmente diferente dos processos anteriores. Ao invés da biomassa crescer dispersa em um tanque ou lagoa, ela cresce aderida a um meio suporte, segundo Von Sperling (1996).

Um filtro biológico compreende basicamente, um leito de material grosseiro, tal com pedras, ripas ou material plástico, sobre o qual os esgotos são aplicados sob a forma de gotas ou jatos. Após a aplicação, os esgotos percolam em direção aos drenos do fundo. Essa percolação permite o crescimento bacteriano na superfície da pedra ou do material de enchimento, na forma de uma película fixa. O esgoto passa sobre a população microbiana aderida, promovendo o contato entre os microorganismos e o material orgânico (VON SPERLING, 1996).

A proliferação de moscas, problema comum nos filtros com taxas de aplicação hidráulica intermediária e baixa, neste caso, diminui, pois as larvas são careadas, descreveu Nuvolari (2003).

São sistemas aeróbios, afirma Von Sperling (1996), pois o ar circula nos espaços vazios entre o meio suporte. A aplicação dos esgotos sobre o meio é frequentemente feita através de distribuidores rotativos e são normalmente circulares, como mostra a Figura 13.

Figura 13. Filtro biológico.

2.13.3.6. Tanque de Sedimentação

O dimensionamento de tanques de sedimentação secundários, utilizados após filtros biológicos, ainda não é normatizado para pequenas contribuições de esgoto. Jordão e Pessoa (1995) indicam para dimensionamento de tanques de sedimentação secundários a taxa de 1/15 metros quadrados de área superficial para cada 1 m3 de efluente lançado. Além deste, o autor sugere um tempo de detenção hidráulica da ordem de duas horas. A NBR 12209 (ABNT, 1992) específica para decantador final, uma taxa igual ou inferior a 36 m3 de efluente por m2 de área superficial. No entanto, a adoção de métodos de dimensionamento referente a grandes contribuições não promove resultados satisfatórios. Existe também a possibilidade de utilizar filtros do tipo bolsa ou do tipo cartucho, que podem ser uma ótima opção para pequenas vazões. Estes filtros retém materiais sólidos que por ventura tentem sair do tanque de decantação, em função de um regime turbulento dentro do tanque.

Seu funcionamento é semelhante com o do Tanque Séptico. A sua função é promover a sedimentação de partículas sólidas, através da diferença de densidade e utilizando-se de um tempo de detenção hidráulico, evitando com que estas estejam presentes no efluente final. Grande parte destas partículas sólidas é proveniente do desprendimento de biofilme do Filtro Aerado, já que o processo com oxigênio produz grande quantidade de bactérias (SILVA, 2004).

2.13.4. Tratamentos terciários

Para o lançamento final do esgoto no corpo receptor, às vezes, é necessário proceder à desinfecção das águas residuais tratadas para a remoção dos organismos patogênicos ou, em casos especiais, à remoção de determinados nutrientes, como o nitrogênio e o fósforo, que podem potenciar, isoladamente ou em conjunto, a eutrofização das águas receptoras (NEVES, 1974).

2.13.4.1. Clorador

O Clorador, ou Tanque de Desinfecção é um sistema de tratamento químico e terciário, com função de desinfecção do efluente das outras unidades. Este tanque de desinfecção (Figura 14) tem como finalidade exterminar total ou parcialmente as bactérias e os demais organismos patogênicos presentes no esgoto tratado. Uma substância desinfetante – no caso, o Cloro – atua diretamente nestes patogênicos, penetrando em suas células e reagindo com suas enzimas, resultando na morte dos organismos (SILVA, 2004).

Figura 14. Unidade de cloração em uma ETE.

2.13.4.2. Desinfecção com ozônio

O ozônio possui alto poder germicida contra uma grande variedade de microorganismos patogênicos, incluindo-se as bactérias, protozoários e os vírus. A desinfecção com esse produto não é afetada pelo valor do pH. Devido à decomposição muito rápida do radical livre hidroxila, uma maior concentração de ozônio deve ser usada em valores de pH mais alto, para se manter a eficiência (NUVOLARI, 2003).

2.13.4.3. Desinfecção com dióxido de cloro (ClO2)

De acordo com Nuvolari (2003) Desde o início do século X, quando foi utilizado pela primeira vez na Bélgica, o dióxido de cloro ficou conhecido como poderoso desinfetante. Aproximadamente 700 a 900 sistemas utilizam o dióxido de cloro para a desinfecção de patogênicos. É uma combinação neutra de cloro no estado de oxidação +IV. Desinfeta por oxidação, porém, não clora.

Várias investigações foram feitas para determinar a eficácia da ação germicida do dióxido de cloro desde a sua introdução, em 1944. Os resultados demonstraram que o ClO2 é um desinfetante mais efetivo que o cloro, mas, é menos efetivo que o ozônio, afirmou Nuvolari (2003).

2.13.4.4. Radiação ultravioleta

Diferentemente da maioria dos desinfetantes, a radiação ultravioleta não provoca a inativação de microorganismos por interação química. Esta, inativa organismos por absorção de luz, que causa uma reação fotoquímica, alterando componentes moleculares essenciais para as funções das células. Como os seus raios penetram na parede das células do microorganismo, a energia interfere nos ácidos nucléicos e outros componentes vitais, resultando em danos ou morte, de acordo com Nuvolari (2003).

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