Introdução à Microbiologia do Tratamento de Esgoto: Aeróbicos e Anaeróbicos, Manuais, Projetos, Pesquisas de Hidrologia Subterrânea

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SANEAMENTO BÁSICO

Tratamento de Esgoto

Profa.Elizabeth da Rocha Couto

Introdução ao Tratamento de Esgoto

Os Sistemas de Tratamento de Esgotos, ou Estações de Tratamento de Esgotos (ETE), destinam-se à remoção de poluentes presentes desse tipo de água residuária.

Nos Esgotos, os poluentes se encontram na forma de matéria particulada ou dissolvida.

Os Sistemas de Tratamento são, de forma geral, constituídos de unidades de tratamento sequencialmente dispostas, nas quais ocorrem operações de separação de fases (sólida, líquida e gasosa) e processos de conversão dos poluentes em compostos inócuos, ou em substâncias mais facilmente separáveis da corrente líquida.

Calijuri e Cunha (2013)

Introdução ao Tratamento de Esgoto

Os tratamentos biológicos são utilizados para a redução do conteúdo orgânico biodeqradável de um despejo (DBO). Propicia também, sob determinadas condições, a nitrificação e desnitrificação do despejo. A nitrificação (conversão de nitrogênio amoniacal a nitrato via nitrito) e a desnitrificação (conversão do nitrato a nitrogênio gasoso) são os principais processos envolvidos na remoção biológica de nitrogênio.

É capaz de reduzir compostos orqânicos de estrutura molecular complexa, desde que pré- tratados quimicamente e sob a ação de uma biomassa aclimatizada.

Os principais processos biológicos utilizados na depuração de efluentes industriais e domésticos são os seguintes:

Processos aeróbicos

Lodos ativados Lagoas aeradas Reatores Aeróbicos – Membranas

Processos anaeróbios Os reatores anaeróbios de fluxo ascendente (UASB e EGSB)

Introdução ao Tratamento de Esgoto

Nos processos biológicos - os microorganismos utilizam a energia livre das reações bioquímicas, que é liberada a partir das transformações dos compostos presentes no meio, para gerar novas células de microorganismos.

Nessas reações existe a transferência de elétrons de compostos reduzidos para receptores de elétrons visando formar, em geral, compostos mais estáveis.

Em Processos Aeróbios, nos quais o oxigênio dissolvido é o agente oxidante (receptor de elétrons), a matéria orgânica é convertida a CO 2 e H 2 O.

O nitrogênio amoniacal é convertido em nitrito e nitrato em processo denominado nitrificação. O sulfeto é convertido a sulfato.

Nos Processos Anaeróbios, a matéria orgânica é convertida nos gases CH 4 e CO 2.

O sulfato é convertido a HS-^ (que permanece em solução) e H 2 S.

Calijuri e Cunha (2013)

Calijuri e Cunha (2013) Profa.Elizabeth da Rocha Couto

Caracterização dos esgotos sanitários e faixa de valores típicos dos principais constituintes de interesse para um projeto de sistema de tratamento

 - Sólidos Totais (ST) 350 a 1. Característica Unidade Faixa de Valores - Dissolvidos totais (SDT) mg/L 250 a - Dissolvidos fixos (SDF) mg/L 150 a - Dissolvidos voláteis (SDV) mg/L 95 a - Sólidos Totais (STS) mg/L 120 a - Fixos em suspensão (SFS) mg/L 20 a - Volátetis em suspensão (SVS) mg/L 90 a - Sólidos Sedimentáveis (SS) mg/L 5 a 

• Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO 5 ) mg/L 120 a
  • Demanda Química de Oxigênio (DQO) mg/L 250 a - Nitrogênio (Total como N) mg/L 20 a - Orgânico mg/L 8 a - Amônia livre mg/L 12 a - Nitrito mg/L - Nitrato mg/L - Fósforo (Total como P) mg/L 4 a - Orgânico mg/L 1 a - Inorgânico mg/L 3 a - Sulfato mg/L 20 a - Cloretos mg/L 20 a - Óleos e Graxas mg/L 50 a - Coliformes Totais NMP/100 mL 106 a - Coliformes Fecais NMP/100 mL 104 a - pH 6,5 a 7,

Introdução ao Tratamento de Esgoto – Tratamento Aeróbio

Fonte: Sant´Anna Junior(2013)

O tratamento aeróbio procura reproduzir, de modo intensivo, o processo de degradação dos poluentes que ocorre nos sistemas aquáticos naturais, não inteiramente comprometidos ou saturados.

Um dos principais atributos do tratamento aeróbio é a sua robustez, que é assegurada pela rica diversidade microbiana presente e pela alta velocidade de crescimento das bactérias aeróbias, cujo suceder de gerações permite notável adaptação a novas, e por vezes adversas, condições ambientais.

Essa capacidade de adaptação torna um tanto fluidos os limites dos intervalos recomendáveis para os parâmetros ambientais principais (pH, temperatura, níveis de oxigênio dissolvido, macro e micronutrientes).

Introdução à Microbiologia do Tratamento de Esgoto

Fonte: Sant´Anna Junior(2013)

As bactérias são os principais agentes do processo de tratamento de esgotos em ambiente aeróbio. Estas bactérias convivem com predadores: protozoários e metazoários.

Os flocos microbianos e os biofilmes podem ser entendidos como microssistemas, que apresentam dinâmica populacional dependente das condições ambientais e nutricionais da fase aquosa.

A comunidade bacteriana típica dos sistemas aeróbios (com biomassa em suspensão) pode ser classificada, de forma geral, como:

 Formadoras de flocos

 Filamentosas ou formadoras de filamentos

Introdução à Microbiologia do Tratamento de Esgoto

Fonte: Sant´Anna Junior(2013)

As comunidades bacterianas presentes em flocos e biofilmes são relativamente diversificadas. Dentro os gêneros comumente encontrados podem ser mencionados os seguintes: Pseudomonas Achromobacter Arthrobacter Flavobacterium Alcaligenes Citromonas Bacillus Etc

Nessas comunidades há predominância de bactérias aeróbias heterotróficas (utilizam fonte de carbono orgânico), que convivem com populações menos numerosas de bactérias autotróficas (utilizam fonte de carbono inorgânico).

Introdução à Microbiologia do Tratamento de Esgoto

Fonte: Sant´Anna Junior(2013)

pH – nas comunidades microbianas heterogêneas como as encontradas nos processos aeróbios de tratamento de efluentes , a resposta ao pH e a outras variáveis ambientais reflete o comportamento global e não a de grupos particulares ou espécies. A faixa de pH de 6,0 a 8,0 representa a faixa adequada para a operação desses processos.

Introdução à Microbiologia do Tratamento de Esgoto

Fonte: Sant´Anna Junior(2013)

Macronutrientes – é comum o estabelecimento de valores de referência para nitrogênio e fósforo, com base no teor de matéria orgânica do efluente a ser tratado. Alguns autores recomendam o emprego da relação DBO 5 /N/P = 100/5/1 para se dispor de adequada quantidade de macronutrientes no processo de tratamento aeróbio.

Esse tipo de recomendação não vale para todo caso, pois o processo de nutrição em comunidades microbianas heterogêneas é complexo e existem diferentes condições operacionais impostas aos processos aeróbios de tratamento de efluentes.

A deficiência em nutrientes pode acarretar uma ineficiência do processo e mudanças na população microbiana, favorecendo a predominância de filamentos. Estes últimos podem absorver nutrientes em baixas concentrações.

Introdução à Microbiologia do Tratamento de Esgoto

Fonte: Sant´Anna Junior(2013)

Oxigênio Dissolvido – Os processos aeróbios podem operar com teores de oxigênio dissolvido (OD) de até 0,5 mg/L. Geralmente, como regra básica, os projetistas adotam o valor de 2 mg/L para o processo.

A operação com níveis de OD mais elevados não seria prejudicial. Mas, os custos operacionais no processo de tratamento seriam mais elevados.

O nível de oxigênio dissolvido no meio é resultante de diversos fatores:

 Taxa de respiração microbiana;  Taxa de transferência de oxigênio promovida pelo sistema de aeração;  Temperatura;  Composição do meio.

Tratamento de Esgoto – Sistema de Lodos Ativados

Fonte: Sant´Anna Junior(2013)

 Lodos Ativados é o processo biológico de tratamento mais difundido. Um dos componentes é o tanque de aeração, onde uma alta concentração de flocos microbianos, mantidos em suspensão, promove a degradação dos poluentes.

 Um sedimentador, ligado em série com o tanque de aeração, permite separar os flocos microbianos, provocando parcial adensamento do material sedimentado.

 O sobrenadante clarificado pode ser descartado ou seguir para um tratamento complementar.

 O lodo sedimentado é recirculado ao tanque de aeração, permitindo que a operação seja feita com elevada concentração microbiana.

Fonte: Sant´Anna Junior(2013) Profa.Elizabeth Couto

Tratamento de Esgoto – Lagoas Agitadas

 Podem ser conceituadas como tanques agitados, que operam sem recirculação da biomassa sedimentada.

 A não disponibilidade de recirculação da biomassa resulta em concentrações muito menores de sólidos em suspensão (50 a 300 mg/L) na câmara de aeração e, consequentemente, volumes muito grandes são necessários para promover adequados níveis de remoção de matéria orgânica.

 As lagoas aeradas agitadas têm sido muito empregadas para tratamento de efluentes de refinarias de petróleo, de indústrias de celulose e papel, de indústrias alimentícias e de agroindústrias.

 A disponibilidade de área para construção da lagoa é um requisito importante para a escolha desse sistema de tratamento.