Processo de Tratamento Biológico: Processo de Lodo Ativado e Filtros de Gotejamento
Alguns dos principais processos de tratamento secundário ou biológico são os seguintes: (i) Processo de Lodo Ativado (ii) Filtros de Gotejamento.
O processo biológico do esgoto é um tratamento secundário que envolve remover, estabilizar e tornar inofensiva a matéria suspensa muito fina e os sólidos das águas residuais que permanecem mesmo após o tratamento primário ter sido feito.
Uma vez que grande parte do material orgânico em águas residuais pode ser coloidal ou dissolvido, os processos de tratamento primário são largamente ineficazes na sua remoção. A matéria orgânica ainda representa uma alta demanda de oxigênio, que deve ser reduzida ainda mais para que o efluente possa ser adequado para a descarga nos corpos de água.
No tratamento biológico, o oxigênio fornecido à bactéria é consumido sob condições controladas, de modo que a maior parte da DBO é removida na estação de tratamento, e não no curso da água. Assim, os principais requisitos de um processo de tratamento biológico de resíduos são uma quantidade adequada de bactérias que se alimentam do material orgânico presente nas águas residuais, oxigênio e alguns meios de contato entre as bactérias e os orgânicos.
Dois dos sistemas mais utilizados para o tratamento de resíduos biológicos são o sistema de lodo ativado e o sistema de filme biológico. No sistema de lodo ativado, o efluente é colocado em contato com um grupo diverso de microrganismos na forma de uma suspensão floculenta em um tanque aerado, enquanto no sistema de filme biológico, também conhecido como filtro de gotejamento, o efluente é levado para contato com uma população microbiana mista na forma de um filme de limo ligado à superfície de um sistema de suporte sólido. Em ambos os casos, a matéria orgânica é metabolizada em formas inorgânicas mais estáveis.
(i) Processo de Lodo Ativado:
As características essenciais do processo de lodo ativado são: um estágio de aeração, separação sólido-líquido após a aeração e um sistema de reciclagem de lodo. Águas residuais após o tratamento primário entram em um tanque de aeração onde a matéria orgânica é trazida para contato íntimo com o lodo do clarificador secundário. Esta lama está fortemente carregada de microorganismos que estão em estado ativo de crescimento. O ar é introduzido no tanque ou na forma de bolhas através de difusores ou por arejadores de superfície.
Os microrganismos utilizam o oxigênio do ar e convertem a matéria orgânica em compostos estabilizados de baixa energia, como NO 3, SO 4 e CO 2, e sintetizam novas células bacterianas. O efluente do tanque de aeração contendo a massa microbiana floculenta, conhecida como lama, é separado em um tanque de decantação, às vezes chamado de decantador secundário ou clarificador. No tanque de decantação, o lodo separado sai sem contato com a matéria orgânica e é ativado.
Uma porção do lodo ativado é reciclada para o tanque de aeração como uma semente; o resto é desperdiçado. Se todo o lodo ativado for reciclado, a massa bacteriana continuará aumentando até o estágio em que o sistema fica entupido com sólidos. É, portanto, necessário "desperdiçar" alguns dos microrganismos, e essa lama desperdiçada é aquela que é processada e eliminada.
O fluxograma do processo para uma típica planta de lodos ativados é dado na Fig. 5.16:
1: pré-tratamento,
2: Clarificador Primário,
3: tanque de aeração,
4: Clarificador Secundário,
5: Thickner,
6: Digestão de Lodo (- - - → Fluxo de Lodo) (→ Fluxo de Líquido)
(ii) filtros de gotejamento:
O segundo processo de tratamento de resíduos biológicos comumente usado é o método de filtragem de gotejamento. Filtros de gotejamento também são chamados de filtros de filtração. Tem boa adaptabilidade para lidar com cargas de pico de choque e a capacidade de funcionar satisfatoriamente após um curto período de tempo.
Processamento de leite, fábrica de papel e resíduos farmacêuticos estão entre os tratados pelos filtros de engano. Os filtros de gotejamento convencionais normalmente consistem em um leito de rocha, de 1 a 3 metros de profundidade, com aberturas suficientes entre as rochas para permitir a circulação de ar com facilidade.
O afluente é aspergido sobre o empacotamento da cama (ver Fig. 5.17), que é revestido com um lodo biológico. À medida que o líquido escorre pela embalagem, o oxigênio e a matéria orgânica dissolvida se difundem no filme a ser metabolizado pelos microrganismos dessa camada de lodo. Produtos finais, como NO 3, CO 2 etc., se difundem de volta para fora do filme e aparecem no efluente do filtro.
À medida que os microrganismos utilizam a matéria orgânica, a espessura da película de lodo aumenta até um ponto em que ela não pode mais ser suportada na mídia sólida e se solta da superfície. Esse processo é conhecido como sloughing. Um tanque de decantação após o filtro de gotejamento remove o filme de bactérias destacadas e alguma matéria suspensa.
O manuseio e o descarte de lodo de estações de tratamento de águas residuais biológicas é um problema importante e representa cerca de metade do custo da maioria das estações de tratamento de esgoto.
A concentração de sólidos no lodo de esgoto primário é de cerca de 5%; o lodo ativo contém menos de 1% de sólidos; e o lodo dos filtros gotejantes tem cerca de 2% de sólidos. As operações unitárias comuns de tratamento e eliminação de lamas envolvem concentração ou espessamento, digestão, condicionamento, desidratação, oxidação e descarte seguro.
