Transcript Aula 2

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
Reator
X0
Afluente
S0
Q
X; S; Q
Decantador
X
S
Q+Qr
Xr Recirculação
S
Qr
Xe Efluente
S
Q-Qex
Xr
S
Qex
Lodos Ativados
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
80250 ml/g
Processo de Nitrificação
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 :
NH4+-N + 2 O2  NO3- + 2 H+ + H2O
(1)
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
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:
NO3--N + 2 H+  N2 + 2,5 O2 + H2O
(2)
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.
Controle do Processo de
Lodos Ativados
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.
Controle do Processo de
Lodos Ativados
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 do Processo de
Lodos Ativados
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.
Controle do Processo de
Lodos Ativados
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)
Controle do Processo de
Lodos Ativados
Dessa forma a relação F/M é expressa
como:
F Q.S0
kgDBO


M V.Xv KgSSV.dia
Controle do Processo de
Lodos Ativados
O uso da relação F/M como método de
controle indica se a quantidade de matéria
orgânica
biodegradável
alimentando
o
processo
que
durante
está
um
determinado tempo coincide diretamente
com
a
taxa
microrganismos.
de
crescimento
dos
Controle do Processo de
Lodos Ativados
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.
Controle do Processo de
Lodos Ativados
A idade do lodo (qc) 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.
Controle do Processo de
Lodos Ativados
A idade de lodo (qc) média da planta será definida por:
massa de sólidos no sistema
massa de sólidos retirada do sistema por unidade de tempo
X V .V
qc 
Q  Qex .Xve  Qex .Xvr
qc 
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
Controle do Processo de
Lodos Ativados
Em decorrência, a idade do lodo pode ser
simplifica para:
X V .V
qc 
Qex .Xvr
dias 
Controle do Processo de
Lodos Ativados
Exemplo de aplicação:
Um sistema de lodo ativados apresenta idade do lodo (qc)
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 qc
estimado acima. O volume do tanque é de 1235 m3.
Controle do Processo de
Lodos Ativados
X V .V
qc 
Qex .Xvr
Onde:
Xv = 3,5 kg/m3
Xvr = 8,0 kg/m3
V = 1235 m3
qc = 25 dias
Portanto,

3

 


3
3,5 kg / m .1235 m
3
3
Qex 

21
,
61
m
/
h

0
,
9
m
/h
3
25dias .8,0 kg / m
Microbiologia do Lodo
Microbiologia do Lodo
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
Microbiologia do Lodo
Microrganismos
Características do processo
Presença de Aspidisca costata
(ciliado livre)
Nitrificação
Presença de Trachelophyllum
(ciliado livre)
Idade do lodo alta
Presença de Vorticella microstoma Efluente de má qualidade e baixa
(ciliado pedunculado)
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
1. Rápido aumento - Carga de choque
na concentração de altamente tóxica com
OD
possível morte dos
microrganismos
2. Rápido
decréscimo na
concentração de
OD.
AÇÃO RECOMENDADA
- Parar ou reduzir a entrada dos
despejos.
- Aumente a taxa de recirculação
de lodo
- Verifique a fonte dos tóxicos.
- Falta de energia.
- Restabelecer energia.
- Bloqueio na linha de - Limpar linha e difusores.
fornecimento de oxigênio - Investigar origem dos despejos.
ou dos difusores.
- Derramamento químico.
Dificuldades Operacionais
(“troubleshooting”)
OBSERVADO
3. Pequenas variações
no OD (aumento e
diminuição)
POSSÍVEL CAUSA
-Flutuaçoes normais nas
características dos
despejos
4. Variações
-Sistema
equilíbrio
persistentes no OD
(aumento e diminuição)
5. Pequena ação de
mistura na zona de
aeração.
AÇÃO RECOMENDADA
saindo
-Entupimento
difusores.
-Nenhuma, deixar o sistema
agir por si só.
do -Ajustar o ar introduzido.
dos -Limpe-os ou substitua-os.
Dificuldades Operacionais
(“troubleshooting”)
OBSERVADO
POSSÍVEL CAUSA
AÇÃO RECOMENDADA
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
químicos
sulfitos).
8. Retorno de
lodo com cor
cinza.
de -Nada, mas ficar de olho
(cloretos, concentração de OD.
-Pode
ocorrer
morte
microrganismo
-Condições
anaeróbias próximas.
- Ver ítem 6.
na
de
Dificuldades Operacionais
(“troubleshooting”)
OBSERVADO
POSSÍVELCAUSA
9. Retorno de lodo
-Condições anaeróbias
próximas.
com cor preta
(iniciando mau odor)
AÇÃO RECOMENDADA
-Ver ítem 6.
10. Retorno de lodo
quase com água
limpa.
- “Armadilhas” no manto -Reduzir retorno de lodo.
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.
Dificuldades Operacionais
(“troubleshooting”)
OBSERVADO
POSSÍVELCAUSA
AÇÃO RECOMENDADA
12. Relação
SSVTA/SSTA
menor do que 0,6.
-Entrada de inertes no -Aumentar descarte de lodo, mas
sistema.
sem perder o manto de lodo no
-Idade de lodo muito alta. 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.
Dificuldades Operacionais
(“troubleshooting”)
OBSERVADO
POSSÍVEL CAUSA
AÇÃO RECOMENDADA
14. Baixo valor de -Sedimentabilidade pobre. -Aumentar retorno de lodo (ver
SSTA (ver ítem 10 -Baixa
taxa
de também ítem 16).
e 11)
transferência de ar.
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.
Dificuldades Operacionais
(“troubleshooting”)
OBSERVADO
POSSÍVEL CAUSA
AÇÃO RECOMENDADA
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. -Checar idade do lodo: se velho,
-Ver ítem 16.
diminuir SSTA; se novo, aumentar
SSTA.
-Ver ítem 16.
Dificuldades Operacionais
(“troubleshooting”)
OBSERVADO
POSSÍVEL CAUSA
AÇÃO RECOMENDADA
18. Aumento do
manto de lodo no
decantador
-Elevação do nível de lodo. - Aumentar recirculação de lodo.
-Lodo volumoso (“bulking”). - 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
Dificuldades Operacionais
(“troubleshooting”)
OBSERVADO
POSSÍVEL CAUSA
AÇÃO RECOMENDADA
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.
Dificuldades Operacionais
(“troubleshooting”)
OBSERVADO
POSSÍVEL CAUSA
21. Borbulhamento -Bolhas de ar provenientes
dos tanques de aeração.
na superfície do
decantador.
-Possível
início
de
desnitrificação (poderá ser
visto grande acúmulo de
lodo não anaeróbio)
AÇÃO RECOMENDADA
-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.
Dificuldades Operacionais
(“troubleshooting”)
OBSERVADO
POSSÍVEL CAUSA
22. Lodo volumoso - Lodo jovem.
(“bulking”).
-Crescimento de
filamentosas.
AÇÃO RECOMENDADA
- 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.