lodos ativados

Lodos Ativados

Introdução

O sistema de lodos ativados é mundialmente utilizado para o tratamento de despejos domésticos e industriais, em situações em que são necessários uma elevada qualidade do efluente tratado e reduzidos requisitos de área .

As seguintes unidades são parte integrante da etapa biológica do sistema de lodos ativados:

Tanque de aeração (reator);

Tanque de decantação (decantador secundário);

Recirculação de lodo.

Sistema de introdução de oxigênio.

Fluxograma de Lodos Ativados

X; S; Q

Reator

X

S

Q+Qr

Decantador

X0

S0

Q

Afluente

Efluente

Xe

S

Q-Qex

Xr

SQr

Xr

SQex

Recirculação

Q = vazão de alimentação (m3/d)

Qr = vazão de recirculação (m3/d)

Qex = vazão de lodo excedente (m3/d)

So = concentração de DBO afluente (mg/l)

S = concentração de DBO efluente (mg/l)

X = concentração de sólidos em suspensão no reator (mg/l)

Xo = concentração de sólidos em suspensão no afluente (mg/l)

Xe = concentração de sólidos em suspensão no efluente (mg/l)

Xr = concentração de sólidos em suspensão do lodo excedente

(mg/l)

V = volume do reator (m3)

Lodos Ativados

O tratamento opera basicamente pelo sincronismo de algumas variáveis:

Reinoculação de biomassa ativa através do

retorno de lodo do decantador secundário;

Manutenção do suprimento de ar ao tanque de

aeração;

Manutenção de condições adequadas de

mistura, e ausência de condições toxicas;

Descarte de biomassa em excesso

Lodos Ativados

Intervalos sugeridos:

OD Tanque de Aeração 1 - 4 (mg/l);

OD Manto de lodo do Dec. 2a >0,5 (mg/l);

SST Tanque de Aeração 4000 - 5000 (mg/l);

Idade do lodo 25 dias;

F/M 0,12

kgDBO/kgSSV.d.

IVL 80250 ml/g

Lodos Ativados

Processo de Nitrificação

NH4+-N + 2 O2 NO3

- + 2 H+ + H2O (1)

A transformação da amônia em nitritos é

efetivada através de bactérias, como as do

gênero Nitrosomonas. Já a oxidação dos nitritos

a nitratos dá-se principalmente pela atuação das

bactérias do gênero Nitrobacter.

A equação global da nitrificação é :

Processo de Nitrificação

Essa reação global caracteriza o processo de

nitrificação com:

Consumo de oxigênio livre, referido como

demanda nitrogenada;

Liberação de H+, consumindo alcalinidade

do meio e possivelmente reduzindo o pH;

Processo de Desnitrificação

NO3--N + 2 H+ N2 + 2,5 O2 + H2O (2)

Em condições anóxicas (ausência de oxigênio

mas presença de nitratos), os nitratos são

utilizados por microrganismos heterotróficos.

Neste processo, denominado de desnitrificação,

o nitrato é reduzido a nitrogênio gasoso,

segundo a reação:

Processo de Desnitrificação

Contrariamente a nitrificação, na reação de

desnitrificação deve-se destacar: Economia de oxigênio, pois a matéria

orgânica pode ser estabilizada na ausência de

oxigênio; Consumo de H+, implicando na economia

de alcalinidade e no aumento da capacidade

tampão do meio.

Os principais parâmetros que devem ser controlados pelo operador são :

Oxigênio dissolvido (OD);

Concentração do lodo ativado e suas

características;

Tempo de retenção e vazão afluente;

pH e temperatura de entrada;

Concentração de nutrientes no afluente;

Entrada de produtos tóxicos;

Odor e Cor;

Controle do Processo de Lodos Ativados

Com o conhecimento das variabilidades dos

parâmetros e sabendo como controlá-los, o

operador se acostumará e definirá as

posições ideais de operação de válvulas

manuais, instrumentos de medição, alturas

de água nos tanques, etc.


Quando for necessário fazer alguma alteração ou

correção no sistema, o operador deve:


Não alterar muitos parâmetros de controle ao mesmo

tempo; Permitir que o sistema se recupere, antes de passar

para uma próxima etapa de ajuste;

Ajustar os controles de modo gradual. Uma mudança ou correção necessita normalmente de 24 a 36 horas para se ter início a visualização dos resultados, podendo atingir uma semana para que os resultados sejam de fato observados.

Controle da relação

alimento/microrganismos F/M

(‘Food/Microorganism”) O termo alimento (F) é comumente dado

como o valor de DBO afluente ao sistema,

expresso em kg DBO/dia.

Já o termo microrganismo (M) é dado como a

massa total de sólidos suspensos voláteis no

sistema de aeração, expresso em kg SSVTA.


A carga de alimentos (F) fornecida é dada por:

F = Q . So

enquanto que a massa de microrganismos é calculada por:

M = V . Xv

onde:

Q=vazão afluente (m3/dia)

So=concentração de DBO afluente (g/m3)

V= volume do reator aeróbio (m3)

Xv=concentração de sólidos em suspensão

voláteis (g/m3)


Dessa forma a relação F/M é expressa como:


dia.KgSSV

kgDBO

X.V

S.Q

M

F

v

0

O uso da relação F/M como método de

controle indica se a quantidade de

matéria orgânica biodegradável que

está alimentando o processo durante

um determinado tempo coincide

diretamente com a taxa de

crescimento dos microrganismos.


Com esse método, o operador pode

variar a quantidade de microrganismos

no sistema em resposta às alterações da

carga de DBO influente. Para controlar a

quantidade dos microrganismos ativos

disponíveis, o operador deve fazer

ajustes no descarte do lodo da planta e

na taxa de recirculação do lodo.


A idade do lodo (c) é também

comumente referenciada como tempo de

retenção de sólidos ou tempo médio de

residência celular. Este método de

controle relaciona os sólidos presentes

no sistema biológico com a taxa de

crescimento biológico.


A idade de lodo (c) média da planta será definida por:


tempo de unidade por sistema do retirada sólidos de massa

sistema no sólidos de massac

vrexveex

Vc X.QX.QQ

V.X

onde; Xve = concentração de SSV no efluentes (g/m3) Xvr = concentração de SSV no lodo de retorno (g/m3).

Normalmente, a concentração de SS no efluente final é baixa (Xve = 0), comparada com os valores de Xv e Xvr

Em decorrência, a idade do lodo pode ser

simplifica para:


dias X.Q

V.X

vrex

Vc

Exemplo de aplicação:

Um sistema de lodo ativados apresenta idade do lodo

(c) igual a 25 dias (valor de projeto). Supondo que a

concentração de SSV nos tanques de aeração esteja

em 3 500 mg/l (3,5 kg/m3) e que a concentração no

retorno de lodo em 8 000 mg/l (8,0 kg/m3), calcular a

vazão de retirada do excesso de lodo Qex para manter

o valor de c estimado acima. O volume do tanque é

de 1235 m3.



Onde:

Xv = 3,5 kg/m3

Xvr = 8,0 kg/m3

V = 1235 m3

c = 25 diasPortanto,

vrex

Vc X.Q

V.X

h/m 9,0h/m 61,21

m/kg0,8.dias25

m1235.m/kg5,3Q 33

3

33

ex

Microbiologia do Lodo


Microrganismos Características do processo

Predominância de flagelados e rizópodes

Lodo jovem, características de início de operação ou idade do lodo baixa

Predominância de flagelados Deficiência de aeração, má depuração e sobrecarga orgânica

Predominância de ciliados pedunculados e livres

Boas condições de depuração

Presença de Arcella (rizópode com teca)

Boa depuração


Microrganismos Características do processo

Presença de Aspidisca costata (ciliado livre)

Nitrificação

Presença de Trachelophyllum (ciliado livre)

Idade do lodo alta

Presença de Vorticella microstoma (ciliado pedunculado)

Efluente de má qualidade e baixa concentração de ciliados livres

Predominância de anelídeos do gênero Aelosoma

Excesso de oxigênio dissolvido

Predominância de filamentos (*) Intumescimento do lodo ou bulking filamentoso

(*) para caracterizar o intumescimento do lodo é necessário

avaliar os flocos.

Dificuldades Operacionais (“troubleshooting”)

OBSERVADO POSSÍVEL CAUSA AÇÃO RECOMENDADA

1. Rápido aumento na concentração de OD

- Carga de choque altamente tóxica com possível morte dos microrganismos

- Parar ou reduzir a entrada dos despejos.

- Aumente a taxa de recirculação de lodo

- Verifique a fonte dos tóxicos.

2. Rápido decréscimo na concentração de OD.

- Falta de energia.

- Bloqueio na linha de fornecimento de oxigênio ou dos difusores.

- Derramamento químico.

- Restabelecer energia.

- Limpar linha e difusores.

- Investigar origem dos despejos.


3. Pequenas variações no OD (aumento e diminuição)

-Flutuaçoes normais nas características dos despejos

-Nenhuma, deixar o sistema agir por si só.

4. Variações persistentes no OD (aumento e diminuição)

-Sistema saindo do equilíbrio

-Ajustar o ar introduzido.

5. Pequena ação de mistura na zona de aeração.

-Entupimento dos difusores.

-Limpe-os ou substitua-os.



6. Mau odor (ovo podre)

- Microrganismos mudando para anaeróbios.

-Aumentar taxa de transferência de ar

-Verificar temperatura efluente

-Aumentar o descarte de lodo

7. Mau odor (químico)

-Presença de químicos (cloretos, sulfitos).

-Nada, mas ficar de olho na concentração de OD.

-Pode ocorrer morte de microrganismo

8. Retorno de lodo com cor cinza.

-Condições anaeróbias próximas.

- Ver ítem 6.


OBSERVADO POSSÍVELCAUSA AÇÃO RECOMENDADA

9. Retorno de lodo com cor preta (iniciando mau odor)

-Condições anaeróbias próximas.

-Ver ítem 6.

10. Retorno de lodo quase com água limpa.

- “Armadilhas” no manto de lodo.

-Reduzir retorno de lodo.

-Resuspender o lodo decantado pela introduçao de ar comprimido.

-Verificar funcionamento do raspador de fundo.

11. Diminuição da taxa de recirculação de lodo.

-Problemas de reciclo. -Verifique problemas nas bombas de recirculação.

-Verifique entupimento nas linhas de recirculação.


OBSERVADO POSSÍVELCAUSA AÇÃO RECOMENDADA

12. Relação SSVTA/SSTA menor do que 0,6.

-Entrada de inertes no sistema.

-Idade de lodo muito alta.

-Aumentar descarte de lodo, mas sem perder o manto de lodo no decantador.

-Observar no microscópio.

13. Relação SSVTA/SSTA maior do que 0,6.

-Verificar atividade do lodo. Baixa mineralização, provavelmente elevada produção de lodo.

-Não é perigoso, porém fique de olho na capacidade de disposição de lodo do sistema. Se possível, elevar um pouco a manta de lodo através do decréscimo da taxa de recirculação.



14. Baixo valor de SSTA (ver ítem 10 e 11)

-Sedimentabilidade pobre.

-Baixa taxa de transferência de ar.

-Aumentar retorno de lodo (ver também ítem 16).

15. Espumação excessiva.

-Relação F/M muito alta.

-Presença de resinas

-Presença de detergentes no meio.

-Aumentar retorno de lodo e assim o SSTA. Descarte de lodo lentamente.

-Adicionar anti-espumante.



16. Valor alto de IVL.

-Características de sedimentabilidade . Pode ocorrer “bulking” em pouco tempo.

-Crescimento de bactérias filamentosas.

-Aumentar descarte de lodo. Agitar lentamente o manto de lodo para eliminar gases.

-Ajustar F/M aumentando o reciclo. Adicionar floculantes temporáriamente.

17. Elevada concentração de SS no efluente final

-Idade de lodo incorreta. -Ver ítem 16.

-Checar idade do lodo: se velho, diminuir SSTA; se novo, aumentar SSTA.

-Ver ítem 16.



18. Aumento do manto de lodo no decantador

-Elevação do nível de lodo.

-Lodo volumoso (“bulking”).

- Aumentar recirculação de lodo.

- Ver ítem 16.

19. Saída de sólidos no decantador.

- Elevado manto de lodo.

- Sedimentabilidade pobre. Checar concentração.

- Sobrecarga hidráulica.

- Perda da taxa de reciclo.

- Aumentar reciclo de lodo.

- Descartar lodo.

- Checar vazões.

- Checar sistema de recirculação



20. Bioensaio indica a falta de um tipo desejável e/ou quantidade de microrganismos.

- Concentração de OD incorreta.

-Abundância de filamentosas.

-Carga de choque tóxica.

-Baixa relação F/M.

-Crescimento disperso.

- Checar concentração de OD.

- Ver ítem 16.

- Ver ítem 1.

- Ajustar F/M. se necessário, adicionar matéria orgânica de fácil degradação, como o amido.

- Diminuir o descarte de lodo.



21. Borbulhamento na superfície do decantador.

-Bolhas de ar provenientes dos tanques de aeração.

-Possível início de desnitrificação (poderá ser visto grande acúmulo de lodo não anaeróbio)

-Checar vazão de alimentação e recirculação da planta. Checar agitação na zona de aeração. Reduzir, se muita.

-Diminuir SSTA e aumentar descarte de lodo. Idade do lodo muito alta. Verificar se não está havendo superdosagem de nutrientes.



22. Lodo volumoso (“bulking”).

- Lodo jovem.

-Crescimento de filamentosas.

- Observar no microscópio. Diminuir descarte de lodo, aumentar SSTA para aumentar idade do lodo e diminuir F/M. Adicionar floculantes, se necessário.

- Ver ítem 16.


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