Lagoas de Estabilização

As lagoas de estabilização constituem-se na forma mais simples para o tratamento dos esgotos domésticos e industriais, utilizando-se diversas variantes destas unidades com diferentes níveis de simplicidade operacional e requisitos de área. (VON SPERLING, 2009b). São reguladas pelas condições climatológicas de temperatura, intensidade e duração da luz solar, sendo significativamente favorecidas em regiões de clima tropical e subtropical, como é o caso do Brasil. Dessa forma, tornam-se relevantes os estudos regionais sobre lagoas a fim de otimizar o processo natural (GOTARDO, 2005).

As lagoas de estabilização são classificadas de acordo com a atividade metabólica predominante na degradação da matéria orgânica, tais como: anaeróbias, facultativas e de maturação ou aeróbias, com variantes segundo a intensificação do processo, como, por exemplo, lagoas com plantas macrófitas, aeradas, de alta taxa de degradação e outras (VON SPERLING, 2009b). Elas podem ser distribuídas em diferentes números e combinações, a fim, de alcançar a qualidade padrão requerida para o efluente. Seu tamanho é estabelecido com base nas relações teóricas e empíricas dos resultados esperados, e o tempo de retenção hidráulica é estimado dependendo da qualidade do efluente que se pretenda alcançar (KELLNER & PIRES, 2002). A experiência com lagoas de estabilização mostra que a configuração mais adequada para remoção do material orgânico é a série anaeróbia + facultativa + maturação (VON SPERLING, 2009b).

Lagoas Anaeróbias – Constituem na forma de tratamento onde a

condição estritamente anaeróbia é fundamental. Em geral são responsáveis pelo tratamento primário do efluente. Nelas, a degradação da matéria orgânica é realizada por bactérias formadoras de ácidos orgânicos e por bactérias metanogênicas. São dimensionadas para receber cargas orgânicas elevadas, que resulta em ausência de oxigênio dissolvido no meio líquido (UEHARA, 1989). Estas lagoas representam uma alternativa para a remoção de poluentes orgânicos, porém, devem ser aplicadas na etapa inicial do tratamento, uma vez que, como qualquer outro reator anaeróbio, produzem efluentes com ausência de oxigênio dissolvido e concentrações indesejáveis de amônia e sulfetos, fazendo-se necessária uma etapa posterior de tratamento baseado em processos biológicos aeróbios (MONTEGGIA & SOBRINHO, 1999).

No dimensionamento de uma lagoa anaeróbia para efluentes doméstico são utilizados valores para o Tempo de Detenção Hidráulica (TDH) que variam de 1 a 6 dias; 0,1 a 0,3 kgDBO5/m

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.d para a Taxa de Aplicação Volumétrica; e 3,5 a 5 metros de profundidade. A eficiência de remoção em termos de DBO é da ordem de 50 a 60%, e para sólidos ela é de aproximadamente 60% (VON SPERLING, 2009b).

A DQO de um esgoto doméstico medianamente concentrado é tipicamente igual a 400 mg/L (JORDÃO & PESSOA, 2005), enquanto em lixiviados de aterros jovens pode facilmente ultrapassar os 5.000 mg/L. Tanto no tratamento de esgoto doméstico como no tratamento de lixiviados, a adoção de lagoas determina necessidade de grandes áreas. A concentração em termos de orgânicos nos lixiviados facilmente supera em 10 vezes o esgoto doméstico (BIDONE, 2007).

Lagoas Facultativas – Nas lagoas facultativas, tem-se uma

camada superior, onde predominam as condições aeróbias, e uma camada junto ao fundo onde predominam as condições anaeróbias. O suprimento de oxigênio na camada aeróbia dessas lagoas é controlado pelas algas e pela re-aeração através da interface ar/água. A zona facultativa deste sistema corresponde à região que apresenta variação entre presença e ausência de oxigênio dissolvido, atuando parte do tempo em aerobiose e parte em anaerobiose (KELLNER & PIRES, 1998). São unidades fotossintéticas que podem ser utilizadas no tratamento primário e secundário, podendo receber afluente bruto ou tratado por outro sistema, como uma lagoa anaeróbia ou reator anaeróbio (MENDONÇA, 2000). As cargas aplicadas são de 100 a 400 kg DBO/ha.dia, consideradas baixas, para que se estabeleçam condições de desenvolvimento da biomassa algal, o que confere coloração verde escura na coluna d’água, podendo ocasionalmente aparecer coloração rósea (sinal de sobrecarga orgânica) e presença de bactérias redutoras de sulfato (MARA, 2005). A quantidade de algas nas lagoas varia de 40 a 300 mg/L (em peso seco) ou 104 a 106 células/mL. A influência das algas nessas lagoas abrange diretamente a oxigenação da massa líquida, a modificação do pH e a assimilação de nutrientes. Indiretamente, elas contribuem para a volatilização da amônia e a precipitação dos fosfatos, proporcionando maior grau de depuração da água residuária (PEARSON, 2005).

Lagoas Aeradas /Facultativas Aeradas – Utilizadas com sucesso

1995), constituindo-se em uma alternativa de tratamento frente a problemas de maus odores, baixa eficiência na remoção de nitrogênio e carbono, e necessidade de grandes áreas; não superando 10% das áreas ocupadas pelos sistemas convencionais de lagoas devido a uma maior profundidade (3 a 5 m) e menor tempo de retenção (FLORES et al., 2000).

De acordo com Von Sperling (2009a), as lagoas aeradas de mistura completa são essencialmente aeróbias e os aeradores garantem a oxigenação do meio e mantém os sólidos em suspensão. Já as lagoas aeradas facultativas possuem aeração parcial, normalmente superficial, o que mantém a estratificação da coluna d’água e a anaerobiose das camadas mais profundas.

Segundo Berthet (1979), a utilização de aeradores em lagoas apresenta como inconvenientes: consumo de energia; criação de uma biomassa floculada em suspensão; e aparecimento de espumas e difusão de bruma de aerossóis formados de germes bacterianos, plâncton e sais minerais, entre outros. Tem, porém as seguintes vantagens: mistura da massa líquida, impedindo a estratificação das camadas líquidas; aeração do meio; e volatilização (stripping) de compostos tóxicos como o NH3.

Lagoas de Maturação - São lagoas aeróbias, empregadas

geralmente, como último estágio em uma série de lagoas ou após tratamento biológico convencional (lodos ativados, filtros biológicos). Tem como principal função a remoção de microrganismos patogênicos através da ação da exposição dos raios ultravioleta (UV) na coluna d’água (MAYNARD et al., 1999). Sua contribuição na remoção de nitrogênio e fósforo é significante, por meio de volatilização da amônia, precipitação do fósforo e assimilação pela biomassa algal (MARA, 2005).

Nessas lagoas ocorre a maior diversidade de algas, com predomínio dos gêneros sem mobilidade, sendo freqüentemente, colonizadas por zooplâncton e peixes, podendo surgir macrófitas se não houver adequada manutenção do sistema. Podem ocorrer ainda nas lagoas de maturação menor estratificação biológica e físico-química vertical, e oxigenação mais homogênea ao longo do dia em relação às facultativas (SHILTON & WALMSLEY, 2005).

As lagoas de maturação associadas ao pré-tratamento anaeróbio são também indicadas quando se pretende remover nitrogênio e fósforo

do efluente final, em função das condições favoráveis de pH. A menor produção de CO2 devido a baixa carga orgânica, associada à maior

atividade de fotossíntese que o consome, pode resultar em elevado valor de pH (VAN HAANDEL & LETTINGA, 1994).

Polimento de efluentes de sistemas de lagoas - Filtro de Pedras -

O filtro de pedras é comumente utilizado como unidade de polimento do efluente tratado em sistemas de lagoas. Tem como principal função, quando combinado com lagoas de estabilização, a retenção de algas, reduzindo a concentração de sólidos totais que provém destas lagoas, protegendo os corpos hídricos receptores de efluentes.

O funcionamento do filtro baseia-se na passagem do efluente através dos poros do leito de pedras, fazendo com que as algas fiquem aderidas na superfície das pedras e o líquido flua através dos espaços vazios. As algas acumuladas serão degradadas biologicamente (MIDDLEBROOKS et al., 2005). Dentre as principais vantagens dos filtros de pedras está a baixa manutenção e baixo custo, mas apresenta como desvantagem a incapacidade de remover amônia, o que o torna sua implantação desinteressante em locais onde o limite de lançamento é restrito. Além disso, de acordo com USEPA (2002), dependendo da configuração do filtro, ele pode não garantir um efluente com concentrações constantes de DBO5 e SST abaixo de 30 mg/L.

Os filtros de pedras possuem uma importante vantagem sobre outros tipos de leitos filtrantes (areia, por exemplo) em relação à simplicidade do sistema. Chernicharo et al. (2006) registraram filtros que operaram por dois anos e a perda de carga, após este período de estudo, foi desprezível. Saidam et al. (1995) estudaram 4 tipos de filtros de pedras e somente aquele de menor granulometria (média= 1,27cm) apresentou algum tipo de colmatação em 1 ano de operação.

No tratamento de esgoto sanitário formado por reator UASB seguido por três lagoas em série e um filtro de pedras, Von Sperling et al. (2008), também avaliando a influência da granulometria das pedras no desempenho de filtros, observaram que o filtro com menor granulometria apresentou melhores eficiências de remoção de DQO e sólidos suspensos, nas duas taxas aplicadas (0,5 e 1,0 m³/m³.d).

2.4 USO DE LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO NO TRATAMENTO