Lodos ativados

O sistema de lodos ativados é um processo de tratamento biológico de águas residuárias muito aplicado em ETE para o tratamento de despejos domésticos e industriais.

De acordo com Metcalf e Eddy (2003), este processo é composto por três unidades: (1) um reator no qual os microrganismos aeróbios responsáveis pela assimilaçao da matéria orgânica são mantidos em suspensão e sob aeração; (2) o tanque de sedimentação em que ocorre a separação das fases líquida e sólida; e (3) um sistema de reciclagem que retorna uma percentagem de sólidos sedimentados na unidade de separação líquido-sólido para o tanque de aeração.

Algumas das considerações propostas por Metcalf e Eddy (2003) para a implantação de um projeto de lodos ativados são: seleção do tipo de reator, aplicação das relações cinéticas de crescimento de biomassa e das de consumo de substrato, produção de lodo, consumo e transferência de oxigênio, concentração de nutrientes, características de sedimentação dos biossólidos e características do efluente.

Para obter um resultado satisfatório, ao utilizar esse tipo de tratamento, deve- se adotar adequadamente o tempo de retenção celular ou idade do lodo (θc) e o

tempo de detenção hidráulica (TDH).

Jordão e Pessoa (2009) definem θc como o tempo médio que uma partícula

em suspensão permanece sob aeração. Metcalf e Eddy (2003) enfatizam que tal parâmetro é importante para o projeto de um sistema de lodos ativados, pois ele afeta o desempenho do processo, o volume do tanque de aeração, produção de lodo e o consumo de oxigênio. A Equação 3 é utilizada para calculá-lo.

O TDH diz respeito ao tempo que o efluente permanece no tanque de aeração do sistema, seu valor é menor que o θc devido a grande concentração de

biomassa proporcionada pela recirculação de sólidos. A Equação 4 apresenta a fórmula utilizada para a o obtenção desse parâmetro.

(Eq. 4) Há muitas variantes do processo de lodos ativados. No que diz respeito ao fluxo, há os processos que aplicam fluxo contínuo e os que utilizam o intermitente (batelada).

O reator operado em batelada é caracterizado pela incorporação de todas as unidades, processos e operações (decantação primária, oxidação biológica e decantação secundária) em um único tanque (Contrera, 2008). A Figura 3 apresenta os quatro ciclos de operação (enchimento, reação, sedimentação e descarte) de um reator de lodos ativados operado em batelada.

A operação em fluxo contínuo é caracterizada pela constante entrada de água residuária, com o auxílio de uma bomba dosadora (de escala laboratorial), a partir do reservatório de alimentação para a câmara de aeração. Após essa unidade, ela é direcionada para o decantador, onde é continuamente recolhida através de um vertedor (Jordão e Pessôa, 2009).

Figura 3. Ciclos de operação de um reator de lodos ativados operado em batelada.

No Brasil, o sistema de lodos ativados é utilizado em muitas estações de tratamento de esgoto (ETE), portanto cidades que tratam o lixiviado de aterro sanitário consorciado com o esgoto sanitário recebem esse efluente de difícil tratabilidade nessas unidades de tratamento biológico.

O problema envolvido nesta tecnologia de tratamento é quanto às interferências que a adição de lixiviado pode gerar no sistema de tratamento. Levantam-se questionamentos quanto aos distúrbios que podem ser ocasionados devido às elevadas concentrações de poluentes (como a amônia, por exemplo), compostos recalcitrantes e micropoluentes orgânicos dos lixiviados.

Além disso, não há indícios que comprovem cientificamente que o sistema de tratamento biológico por lodos ativados seja capaz de estabilizar o material orgânico dificilmente biodegradável (como as substâncias húmicas) que aporta nessas unidades devido a adição do lixiviado, fato que leva pesquisadores a questionarem se há a remoção desses compostos ou apenas sua diluição no esgoto sanitário.

Outra discussão é sobre a possível presença de metais pesados e sua toxicidade nos efluentes tratados e no lodo produzido durante a operação. Tais questionamentos têm levado pesquisadores a desenvolverem estudos sobre o impacto do lixiviado no tratamento combinado com o esgoto sanitário em uma ETE (Franco, 2009).

O tratamento combinado de esgoto sanitário e lixiviado de aterro sanitário por processos biológicos aeróbios pode atingir eficiências de remoção que atendam aos padrões de lançamento. No entanto, estudos foram realizados para estabelecer limites para os percentuais de mistura de lixiviado no esgoto, de forma a não ocasionar prejuízos ao tratamento.

Segundo McBean et al. (1995), a relação volumétrica não deve ultrapassar 2 %. No estudo realizado por Albuquerque (2012) foram avaliadas as proporções de 0,2 %, 2 %, 5 % e 10 %, sendo que o melhor resultado foi obtido para a mistura contendo 0,2 e 2 % de lixiviado.

Alguns exemplos de experiências brasileiras que empregam o tratamento combinado de lixiviado e esgoto sanitário são: os aterros sanitários Bandeirantes, São João, Vila Albertina e Santo Amaro, em São Paulo (SP); da Extrema, em Porto Alegre (RS); Salvaterra, em Juiz de Fora e CTR-BR-040, em Belo Horizonte (MG); e o aterro do Morro do Céu, em Niterói (RJ), (Facchin et al., 2000; Ferreira et al., 2005; Paganini et al., 2003).

4 MATERIAL E MÉTODOS

A unidade experimental foi instalada no Laboratório de Tratamento de Resíduos Orgânicos do Departamento de Hidráulica e Saneamento da Escola de Engenharia de São Carlos – EESC/USP.

Para avaliar a remoção do material de difícil biodegradação, foi proposto o acompanhamento da tratabilidade de quatro soluções em um reator de lodos ativados de escala de bancada: lactose (LAC), lactose com ácidos húmicos (LAC/AH), lactose com lixiviado pré-tratado por air atripping (LAC/LIX PT) e lactose com lixiviado bruto (LAC/LIX BR).

A avaliação da eficiência do tratamento e das possíveis interferências advindas da adição do lixiviado e dos ácidos húmicos foi mediante a realização de análises físico-químicas, exames microbiológicos e pelo emprego da técnica de espectroscopia de infravermelho e microscopia com aplicação do corante nanquim (Jenkins, 2004). A remoção do material dificilmente biodegradável foi mensurada

com o emprego do método tentativo do “Equivalente em Ácidos Húmicos” (FERRAZ

et al., 2012).

Foram realizadas três bateladas com duração de 20 dias cada uma, sendo que a última ficou sob aeração prolongada por um período de 50 dias. Os procedimentos para a realização do experimento estão devidamente apresentados nos tópicos a seguir.