O tratamento de águas residuais com lodo ativado geralmente requer equipamentos mais sofisticados do que as máquinas necessárias para outros processos de tratamento. O equipamento inclui um tanque (bacia) e um sistema de arejamento, um clarificador e sistemas de recirculação ou remoção de lamas.
Os tanques de aeração devem ser projetados para permitir que o tempo de permanência desejado seja alcançado e para garantir a mistura completa do lodo ativado e das águas residuais recebidas. Uma das características na hora de escolher uma configuração para essas instalações é a necessidade de evitar a formação das chamadas zonas mortas.
A aeração pode ser de dois tipos – mecânica ou difusa. Os sistemas de aeração mecânica usam misturadores para misturar o ar com a fase líquida, e as plantas de aeração difusa liberam ar pressurizado através de bicos localizados próximos ao fundo do tanque. A eficiência do processo está diretamente relacionada ao tamanho das bolhas de ar geradas, sendo mais eficientes sistemas com bolhas mais finas. Os sistemas de aeração difusa possuem sopradores que geram grandes volumes de ar em baixa pressão, dutos para transportá-lo até o tanque de aeração e coletores que fornecem o ar aos bicos.
Os decantadores em sistemas de tratamento de águas residuais com lodo ativado são tanques de decantação simples projetados para fornecer 2 a 4 horas de tempo de permanência da água. A instalação de recirculação de lamas inclui bombas, um temporizador ou controlador de frequência para controlar as bombas e um medidor para determinar os caudais reais. Em alguns casos, o lodo ativado residual é descarregado ajustando as válvulas do sistema de recirculação. Quando um sistema separado é utilizado para este fim, ele inclui os mesmos componentes – bombas, temporizador ou regulador de frequência e dispositivo de medição.
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Essência
Como se sabe, o processo de lodo ativado é uma técnica de tratamento na qual as águas residuais são misturadas com lodo biológico contendo microrganismos. Após a purificação, os componentes biológicos sólidos são separados das águas tratadas em um clarificador e posteriormente devolvidos ao processo de aeração ou descartados. Os microrganismos presentes no lodo ativado utilizam a matéria orgânica das águas residuais recebidas e se reproduzem, formando flocos que se depositam facilmente nos clarificadores secundários.
A quantidade de lodo ativado aumenta continuamente e em determinado ponto é gerado mais do que pode ser recirculado para a bacia de aeração. Nesse caso, é necessário retirar o excesso de lodo e tratá-lo e descartá-lo. O volume de lodo recirculado fica geralmente entre 40 e 60% do volume de águas residuais.
Fatores de influência
Vários fatores afetam o desempenho dos sistemas de lodo ativado. Entre estes estão a temperatura, o grau de recirculação, a quantidade de oxigênio e matéria orgânica disponíveis, o pH, o tempo de aeração e a toxicidade do efluente. Para atingir o nível de eficiência desejado, é necessário manter um equilíbrio adequado entre a quantidade de nutrientes (matéria orgânica), organismos (lodo ativado) e oxigênio dissolvido. A maioria dos problemas que ocorrem nos sistemas de tratamento de águas residuais com lamas ativadas devem-se precisamente a um desequilíbrio destes três componentes.
Para apreciar e compreender plenamente o processo biológico que ocorre num sistema de lamas ativadas, o operador da instalação deve ter um bom conhecimento da composição da lama. Geralmente contém componentes orgânicos sólidos, bactérias, fungos, protozoários, rotatórios e nematóides. O grau de arejamento deve ser suficiente para evitar a sedimentação da lama e satisfazer as necessidades de oxigénio dos microrganismos. A má mistura leva à formação de zonas mortas, à criação de condições sépticas e à perda de lodo ativado.
Os processos de tratamento de lamas ativadas necessitam de alcalinidade suficiente para garantir que o valor do pH permaneça na faixa aceitável entre 6,5 e 9. Flutuações graduais no valor do pH dentro desses limites geralmente não perturbam o curso normal do processo, mas mudanças repentinas fora da faixa especificada podem levar à redução da atividade dos organismos. Caso o azoto orgânico e o amoníaco sejam convertidos em nitratos (nitrificação), novamente deve ser assegurado um nível suficiente de alcalinidade.
Conforme mencionado, os microrganismos presentes no lodo ativado necessitam da presença de nutrientes (nitrogênio, fósforo, ferro e outros metais em microconcentrações) para funcionar. Se não houver nutrientes suficientes, a eficiência do processo de purificação não atenderá aos parâmetros esperados. A proporção mínima permitida de carbono para nitrogênio, fósforo e ferro é 100:5:1:0,5.
À medida que a temperatura diminui, a atividade dos microrganismos também diminui. As baixas temperaturas também estão associadas a um período de recuperação mais longo para os sistemas após uma perturbação no processo de purificação.
Desvantagens
A principal desvantagem dos processos de lodo ativado é que, devido à proporção efluente/lodo, o tratamento pode levar de 12 a 24 horas a 3 a 5 dias para atingir os parâmetros de efluente desejados. O grande tamanho das bacias para realização do processo também pode ser considerado um ponto negativo.
Além disso, as reações contínuas são extremamente sensíveis a mudanças nas condições de projeto. Mudanças no volume e nas características das águas residuais podem levar à redução da qualidade do tratamento ou à interrupção completa do processo. Caso a estação de tratamento necessite aumentar sua capacidade ou passar a tratar águas residuais de uma fonte nova e diferente, os reatores do processo de lodos ativados deverão ser totalmente reconfigurados. Os processos de lodos ativados, como a tecnologia de tratamento biológico, também exigem pessoal altamente qualificado para monitorar as reações, monitorando cuidadosamente a atividade e a eficiência dos microrganismos, a fim de evitar perturbações no sistema.
