As lagoas aeradas constituem um a m odalidade de processo de tra tam ento através de lagoas de estabilização, onde o suprim ento de oxigênio é realizado artificialm ente por dispositivos eletrom ecânicos, com a finalidade de m an ter um a concentração de oxigênio dissolvido em toda, ou parte, da m assa líquida, garantindo as reações bioquím icas que caracterizam o processo.
Os fato res de m a io r in flu ê n cia na seleção deste p ro cesso são: a área a d eq u ad a d isp o n ív el, a fonte de e n erg ia e lé tric a e, o b v iam en te, os custos de im p la n ta çã o e operação. O uso de lagoas de e stab iliz aç ão f a c u l ta tiv a s (fo to ssin tética s) a p re se n ta como p rin c ip a l d e sv an ta g em a grande área o cupada, que ch eg a a ser de cinco vezes m a io r do que a n e c e ssá ria p a ra as lag o as aeradas, resu lta d o das peq u en as p ro fu n d id ad e s ex ig id as n aq u ele tip o de lagoa. As lagoas aeradas p o r sua vez, devido ao fo rn ec im e n to c o n tín u o de o x ig ên io , dia e n o ite, e devido à capacid ad e de m is tu ra dos eq u ip a m e n to s de aeração , p e rm ite m m aio res p ro fu n d id ad e s, m en o r tem p o de deten ção , resu lta n d o , c o n seq ü e n tem en te , em m en o r área ocupada.
As lagoas aeradas podem ser c lassificad as de acordo com a f le x i b ilid a d e n a co n cepção de p ro jeto s e p ro ce d im e n to s op eracio n ais, bem com o
com o c o m p o rta m e n to e com a c in é tic a do p ro cesso . C la ssic a m e n te , segundo Jo rd ão e P e ssô a (1995), as lag o as aerad as co stu m am ser c la ss ific a d a s em dois grupos:
a) L ag o as aeradas a eró b ias, ou de m is tu ra com pleta: que são s im i lares aos tanq u es de aeração de Iodos ativ ado s sem re c irc u la ç ã o de lodo, onde a q u a n tid ad e e d istrib u iç ão do ar deve ser s u fi ciente para m a n te r u m a q u a n tid ad e m ín im a de o x ig ên io em toda a m assa líquida.
b) L agoas aeradas fa c u lta tiv a s, que tem as m esm a s c a ra c te rístic a s c o n stru tiv as das lagoas aerad as aeróbias, com a créscim o da p ro fu n d id ad e c o rre sp o n d e n te ao v o lu m e n e c e ssá rio p a ra o arm a ze n am en to do m a te ria l, onde se p ro ce ssa a fase a n aeró b ia.
2.5 L O D O S A T IV A D O S
O p ro cesso do lodo ativ ad o o rig in o u -se na In g la te rra em 1913. D u ra n te c erca de 30 anos p e rm a n ec eu in alterad o, só su rg in d o m o d ific a ç õ e s com o avanço tecnológico, especialm ente na área da biotecnologia (JO RDÃO ; P E S S Ô A , 1995).
O processo de Iodos ativados consiste essencialm ente da agitação de um a m istu ra de águas residuárias com um volum e de lodo b iologicam ente a ti vo, m antido em suspensão por um a aeração adequada e durante um tem po n e cessário para converter um a porção biodegradável daqueles resíduos ao estado inorgânico, enquanto que o rem anescente é convertido em lodo adicional.
Os Iodos ativ ad o s c o n sistem de ag reg ad o s flo c u le n to s de m ic r o r g a n ism o s e m ateria is orgânicos.
Lodo ativado é o floco p roduzido num esgoto bruto ou decantado pelo crescim en to de b actérias zoogléias ou outros organism os, na p resen ç a de ox ig ên io dissolvido, e acum ulado em concentração suficiente graças o retorno de outros flocos p reviam ente form ados (JO RDÃO ; PE SSÔ A , 1995).
O p ro c e s s o en v o lv e, então, um e stá g io de aeraç ã o se g u id a p o r u m a se p a ra ç ã o de só lid o s, da qual o lo d o o b tid o é re c irc u la d o p a ra se m is tu r a r com o esg o to . N a etap a de a eraç ã o o c o rre u m a rá p id a a d so rç ã o e f lo c u la ç ã o das m a té ria s o rg â n ic a s d is s o lv id a s e em su sp en são c o lo id a l. O co rre a in d a u m a o x id aç ão p ro g r e s s iv a e u m a sín tese dos c o m p o s to s o rg â n ic o s a d so rv id o s e d a q u eles que são c o n tin u a m e n te re m o v id o s da so lu ç ão . F in a lm e n te , há o x id aç ão e d isp e rsã o das p a rtíc u la s de lodo com o p r o s s e g u im e n to da aeração (C E T E S B , 1977).
O p ro ce sso de lodo ativ ad o tem a se g u in te co n fig u ração m o stra d o na fig u ra 1, a seguir:
F ig u r a 1 - E sq u e m a sim p lific a d o de um tra ta m e n to com lodo a tiv ad o
Q Tanquede Aeração D eca n ta d o r Qs —► Ar ou o x ig ê n io R ec ir cu la çã o de L odo Qr, X r, Sr D esc a r te do lo d o F o n t e : B R A IL E , 1979. Em que:
Q = V azão a tra ta r (volu m e/tem p o ) Q r = V azão de reciclo (v o lu m e /te m p o ) Qs = V azão de saída (v o lu m e /te m p o ) So = Substrato in icial (m assa/v o lu m e)
Sr = S ubstrato de rec iclag e m (m assa/v o lu m e) X = C o n cen tração de células (m assa/v o lu m e)
Os p rin c ip a is c o m p o n en tes são:
a) T an q u e de aeração
N e ste d isp o sitiv o ocorre a reação b io q u ím ic a de d eg rad ação do su b strato, p o r isso tam b ém d en o m in ad o re a to r b io ló g ico .
A aeração a p lica d a no p ro cesso de Iodos ativ ad o s tem duas f in a li dades: g a ra n tir a h o m o g ein iza çã o entre a fase líq u id a e a fase só lid a no tan q u e de aeração e p ro v e r a fase líq u id a de o x ig ên io d isso lv id o , n e c e ssá rio p a ra a oxidação dos d ifere n te s substratos.
b) A r ou oxigênio
São fo rn ec id o s de várias m an eiras p o ssív e is, basead o s em dois p rin c íp io s de tran sfe rên c ia: difusão e convecção.
c) D e ca n tad o r
Tem a fin alid a d e de c o n ce n tra r o lodo p a ra rec iclá-lo no tan q u e de aeração , a fim de g a ra n tir o co n tro le entre a carg a de a lim en tação e m ic r o r g an ism o s n e ce ssá rio s p a ra a sua degradação.
d) R e circu laç ã o de lodo
D e stin a -se a m a n te r no tan q u e de aeração u m a p o p u laç ão m ín im a de m ic ro rg an ism o s, p a ra c o n su m ir a q u a n tid ad e d e seja d a de su b stâ n c ia s p o lu e n te s b io d eg ra d áv e is. A tax a de re c ircu laç ão é de ex tre m a im p o rtâ n c ia p a ra o co n tro le do p ro cesso , pois através dela co n tro la-se a idade m é d ia da m ic ro b io ta , bem com o e lim in a m -se efeito s de in ib ição p o r excesso ou falta de su b strato s.
2.5.1 C la ssific a çã o
a) P ro c esso co n v en cio n al
N o siste m a c o n v en cio n al, p a ra se e c o n o m iz a r e n e rg ia p a ra a aera- ção, p a rte da m atéria o rg ân ic a (em su sp ensão , se d im e n tá v e l) dos e sg o to s é retirada antes do tanque de aeração, através do decantador prim ário. A ssim , os siste m a s de Iodos ativ ad o s c o n v en c io n a l tem com o p a rte in te g ra n te tam b ém o tra ta m e n to p rim ário .
N o siste m a c o n v en cio n al, a idade do lodo é u su a lm e n te d a ordem de 4 a 10 dias, e o tem po de d eten ção h id rá u lic a no reato r, da o rd em de 6 a 8
h oras. C om esta idade do lodo, a b io m a ssa r e tira d a do siste m a no lodo e x ce d en te req u e r a in d a u m a e tap a de e stab iliz aç ão no tra ta m e n to do lodo, p o r c o n te r ainda um e lev ad o te o r de m a té ria o rg ân ic a a rm a ze n ad a nas suas c élu la s (VO N SPE R LIN G , 1997).
b) P ro c esso de aeração esca lo n ad a
O esgoto é in tro d u zid o g rad u a lm e n te ao longo do tan q u e de a e ra ção. A aeração esca lo n ad a é u m a m o d ifica ç ão do p ro ce sso c o n v en c io n a l, onde o lodo rec ircu lad o é m istu ra d o com o esgoto a flu e n te do ta n q u e de a eração , em pelo m enos três p o n to s d istin to s e ig u a lm e n te e sp açad o s no ta n q u e de aeração. O p erío d o de aeração fica c o m p re en d id o entre 3 a 5 h oras. A razão de re c ircu laç ão de 25 a 75% (Q A SIM , 1985).
c) P ro c esso de aeração deriv ad a
N a aeração deriv ad a, o tan q u e de aeração deve ser re ta n g u la r e d eve fu n cio n a r com o um re a to r do tipo “P lu g F lo w ”. N o início do rea to r, os a erad o re s são m enos esp açad o s do que na e x tre m id a d e oposta. O p e río d o de aeração v a ria entre 4 a 8 horas. A tax a de re c irc u la ç ã o do lo d o e stá
c o m p re e n d id a entre 25 a 50%.
d) P ro c esso de aeração p ro lo n g ad a
C o n fo rm e CE TE SB (1977), este p ro cesso é b a sea d o n a m a n u te n ç ã o de um tem po de aeração su fic ie n te p a ra o x id ar a p o rção b io d e g ra d á v e l do
lodo sin te tiz a d o a p a rtir da m atéria o rg ân ic a re m o v id a no p ro cesso . T e o r ic a m ente, o ex cesso é co n stitu íd o apenas de resíd u o s não b io d e g ra d á v e is, p e r m an e ce n d o após a o xidação total. D esde que o lodo é u su a lm e n te a fa sta d o do siste m a de aeração, o excesso real é a p ro x im ad a m en te o dobro do resíd u o não b io d eg ra d áv e l. O p erío d o de aeração é estim ad o entre 18 e 36 horas. R e c irc u la -se u m a q u an tid ad e de lodo se d im en tad o eq u iv a le n te a 50 até 200% da v azão de entrada.
e) P ro c esso de m is tu ra c o m p leta
N a m is tu ra com pleta, a m is tu ra do esgoto aflu en te, ju n ta m e n te com o lodo re c irc u la d o , é d istrib u íd a u n ifo rm e m e n te p o r to d a extensão do tan q u e de aeração.
O e flu en te do tan q u e de aeração é coletad o la te ra lm e n te e daí c o n d u zid o ao d eca n ta d o r secundário. O p erío d o de aeração está c o m p r e en d id o entre 3 e 5 horas. A tax a de re c irc u la ç ã o de lodo é de 25 a 100 %.