CONCLUSIONS

O tratamento de águas residuais resulta da combinação de processos e operações unitárias, de modo a proporcionar diferentes níveis de tratamento.

O tratamento preliminar corresponde às operações de gradagem e/ou tamisação, de desarenação e desengorduramento, para remoção dos sólidos de maiores dimensões, areias e gorduras, respetivamente. O tratamento primário consiste na remoção de uma parte dos sólidos sedimentáveis, resultando na produção de lamas primárias.

O tratamento secundário das águas residuais engloba processos de tratamento por via química ou, mais frequentemente, por via biológica aeróbia e/ou anaeróbia, por forma a conseguir uma elevada eficiência de remoção da matéria orgânica e outros compostos.

Nos sistemas biológicos aeróbios ocorrem reações catabólicas com produção de energia, através da oxidação da matéria orgânica em dióxido de carbono, água e ATP. Parte dessa energia é utilizada na cobertura das necessidades metabólicas celulares e na síntese celular (Santos Oliveira, 1982).

Contribuição para o estudo do processo de lamas ativadas com vista à redução de custos de operação

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Os sistemas biológicos aeróbios podem ser baseados em processos de biomassa suspensa, como o processo de lamas ativadas e lagoas arejadas, ou de biomassa fixa, como os leitos percoladores e os discos biológicos.

O tratamento por lamas ativadas é um processo biológico de biomassa suspensa, no qual, os microrganismos se desenvolvem, removendo os compostos orgânicos dissolvidos, produzindo-se um efluente com uma reduzida concentração em sólidos suspensos, e com concentrações dos restantes parâmetros que, normalmente, permitem cumprir com as normas de descarga de águas residuais no meio recetor.

O estudo do processo de lamas ativadas teve início em 1880, pelo Dr. Angus Smith, no entanto foram Ardern e Lockett que, em Maio de 1914, publicaram a importância das lamas ativadas na remoção de matéria orgânica solúvel, em meio aeróbio (Metcalf e Eddy, 2004). Desde esse momento, o processo de lamas ativadas cresceu em popularidade, sendo atualmente o processo de tratamento mais utilizado (Grady e Lim, 1980; Gray, 2004).

O seu princípio de funcionamento baseia-se na mistura de uma densa população de microrganismos com a água residual afluente, em condições aeróbias (Gray, 2004).

Este sistema de tratamento é materializado em três componentes principais: um reator biológico, no qual os microrganismos são mantidos em suspensão; um decantador, onde se dá a separação sólido- líquido; e um sistema de recirculação de lamas ativadas, do decantador secundário ao reator biológico, conforme ilustrado na Figura 2.1 (Metcalf e Eddy, 2004).

Figura 2.1: Esquema do tratamento de águas residuais por lamas ativadas (adaptado de Gray, 2004).

No reator biológico são criadas as condições ambientais favoráveis ao desenvolvimento estável de uma população de microrganismos mantida em suspensão por via do sistema de agitação ou de arejamento.

Reator biológico Decantador secundário Efluente final Lamas secundárias em excesso Recirculação Afluente

Capítulo 2 – Revisão da literatura

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O sistema de arejamento do reator biológico tem como função fornecer oxigénio aos microrganismos, mas também, provocar a agitação do meio líquido, mantendo a matéria em suspensão. Deste modo, é possível assegurar o contacto entre a superfície dos flocos e a matéria orgânica, assim como a dispersão dos produtos metabólicos finais, do interior do floco (Gray, 2004).

A concentração de oxigénio dissolvido no reator biológico deve estar entre 1,5 mg/l e 4 mg/l, em toda a área do reator biológico (Metcalf e Eddy, 2004).

É nesta fase de tratamento que se consegue remover grande parte da matéria orgânica por ação dos microrganismos, através de oxidação biológica, e do envolvimento de material particulado nos flocos que se vão formando.

O reator biológico pode assumir distintas formas e configurações, sendo usualmente construído um tanque de betão armado com planta retangular ou quadrada, podendo ainda ter uma configuração de vala de oxidação com planta oval, conforme ilustrado na Figura 2.2.

Figura 2.2: Esquema de tratamento de águas residuais por lamas ativadas, com configuração de vala de

oxidação (adaptado de Metcalf e Eddy, 2004).

Nesta configuração a água residual circula nos canais internos do tanque oval através de sistemas de arejamento como, por exemplo, os rotores. A operação das valas de oxidação é realizada em arejamento prolongado, com longos tempos de retenção hidráulico (24 horas) e idade de lamas elevada (20 a 30 dias) (Metcalf e Eddy, 2004).

Os sistemas de lamas ativadas também podem ser constituídos por apenas um tanque com ambas as funções de reator biológico e de decantador, pese embora cada qual ocorra de forma descontínua e sequencial ao longo do tempo. Esta variação do processo clássico de lamas ativadas designa-se por reator biológico sequencial (sequencial biological reactor) ou, abreviadamente, por SBR, ilustrado na Figura 2.3 (Henze et al., 1997).

Vala de Oxidação Decantador secundário Efluente final Lamas Secundárias em excesso Recirculação Afluente

Contribuição para o estudo do processo de lamas ativadas com vista à redução de custos de operação

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Figura 2.3: Esquema de tratamento de águas residuais por lamas ativadas, com configuração de SBR (adaptado

de Metcalf e Eddy, 2004).

Neste tipo de configuração a mistura liquida de sólidos suspensos mantém-se no reator biológico durante todos os ciclos, não sendo necessário decantador secundário, nem recirculação de lamas. O efluente clarificado é descarregado através de um equipamento próprio no final de cada sequência, período em que se pode retirar as lamas em excesso por forma a controlar a idade de lamas do sistema.

O decantador secundário, ou clarificador, promove a separação dos sólidos suspensos do efluente clarificado através da sedimentação dos flocos, produzindo um efluente com baixas concentrações em CBO5 e em sólidos suspensos. As lamas secundárias originadas contêm, geralmente, entre 0,5 % a 2% de matéria sólida, sendo que o seu espessamento dificilmente ultrapassa os 4% (Gray, 2004). A recirculação de lamas corresponde ao retorno das lamas ativadas do decantador secundário para o interior do reator biológico, de modo a assegurar a quantidade necessária de microrganismos no reator biológico. A razão de recirculação encontra-se, normalmente, entre 50% a 75% do caudal médio de águas residuais afluente à estação (Metcalf & Eddy, 2004). É, na realidade, usual assegurar- se maior capacidade instalada para aumento da segurança operacional face a eventuais oscilações da concentração das lamas secundárias, geralmente igual a 150% do caudal médio afluente.