2.4.1 Caracterização e Classificação
As lagoas de estabilização caracterizam-se como um sistema de tratamento onde processos naturais: físicos, biológicos e bioquímicos, fazem a autodepuração das águas residuárias. A autodepuração consiste no restabelecimento do equilíbrio no meio aquático por mecanismos essencialmente naturais após as alterações induzidas (VON SPERLING, 1996). O entendimento pleno deste processo é um importante passo na formulação de parâmetros que possam aperfeiçoar sistemas baseados em lagoas de estabilização.
Projetadas para promover um controle ambiental através do tratamento dos despejos, a autodepuração/estabilização da matéria orgânica é realizada através da oxidação bacteriológica (oxidação aeróbia ou fermentação anaeróbia) e/ou redução fotossintética das algas. Em nível metabólico, os organismos fotoautotróficos (algas e cianobactérias) transformam a matéria inorgânica em compostos orgânicos mais simples, com liberação do oxigênio, o qual fica disponível no meio, desempenhando importante função no processo de decomposição da matéria orgânica. Os organismos heterotróficos alimentam-se desta matéria orgânica e utilizam o oxigênio gerado para oxidação (ganho de energia) e liberação de energia necessária. Ao final deste processo ocorre a liberação de gás carbônico, amônia e fosfato, necessários a fotossíntese (VON SPERLING, 1996).
Um subproduto da respiração das bactérias heterotróficas, o dióxido de carbono, ao ser consumido pelas algas, modifica o equilíbrio tampão carbonato/bicarbonato e, em conseqüência da formação de íons hidróxidos (OH-), eleva o pH do líquido, o qual varia entre 8 e 11 (UEHARA; VIDAL, 1989). Tais condições favorecem a redução do número de bactérias patogênicas, a precipitação dos fosfatos de cálcio e a volatilização da amônia, o que caracteriza o processo de autodepuração dos efluentes. Assim, além da remoção da matéria carbonácea, do ponto de vista sanitário, as lagoas podem alcançar elevadíssimas eficiências de remoção de organismos patogênicos (VON SPERLING et al., 2003).
Assim, de maneira geral, sistemas de lagoas procuram reproduzir os fenômenos observados na natureza, sem que para isso sejam utilizados equipamentos mecânicos. Sua utilização apresenta inúmeras vantagens, dentre as quais se destacam os baixos custos para construção, operação e manutenção (MORENO et al., 1988; MENDONÇA, 2000), simplicidade e confiabilidade operacional (dispensando operadores com capacitação especial), além de alta remoção de carga orgânica e redução de patógenos. É um método natural simples e importante para o tratamento de efluentes, utilizada no tratamento de lixiviados em muitos aterros sanitários (HAMADA; MATSUNAGA, 2000).
Processos bioquímicos e hidrodinâmicos, nas lagoas de estabilização, são influenciados por condições climatológicas como insolação, ventos, temperatura, precipitação e evaporação. A intensidade e duração da radiação solar apresentam-se como fatores primordiais no processo de fotossíntese, sendo significativamente favorecido em regiões de clima tropical e subtropical, como é o caso do Brasil. Pelo fato das lagoas serem um sistema natural, há a necessidade de disponibilidade de área territorial e clima favorável. Assim, tornam-se relevantes os estudos regionais sobre o comportamento do processo 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 em: anaeróbias, facultativas e de maturação ou aeróbias, com variantes segundo a intensificação do processo, como, por exemplo, presença e tipo de fornecimento de oxigênio dissolvido, lugar que ocupam no processo, condição de descarga, disposição das unidades e função específica, aeradas, de alta taxa de degradação e outras
(FERREIRA; GIORDANO; RITTER, 2003). A Tabela 1 apresenta os principais fatores de classificação das lagoas de estabilização.
Estes fatores podem ser distribuídas em diferentes números e combinações a fim de alcançar a qualidade padrão requerida para determinado efluente (PEARSON, 1995). As dimensões de cada unidade de tratamento são estabelecidas com base nas relações teóricas e empíricas dos resultados esperados, e o tempo de retenção hidráulica (TRH) é estimado dependendo da qualidade do efluente que se pretenda alcançar (KELLNER; PIRES, 2000).
Tabela 1: Classificação de lagoas de estabilização de acordo com a variação de alguns fatores.
Classificação da lagoa Fatores
Presença e tipo de fornecimento de oxigênio
Aeróbia O oxigênio é fornecido através da fotossíntese que estabelece condições aeróbias em toda a coluna de água; Facultativa A zona superficial é aeróbia enquanto a zona subsuperficial pode ser anóxica ou
anaeróbia;
Aerada O oxigênio é fornecido artificialmente através de aeradores, que produz uma zona aeróbia que pode alcançar a totalidade da lagoa dependendo da intensidade de aeração e profundidade da lagoa;
Anaeróbia Ocorre ausência de oxigênio na totalidade da coluna de água estabelecendo condições anaeróbias.
Localização no processo de tratamento
Primária Recebe efluentes brutos;
Secundária Recebe efluentes de outro processo de tratamento;
Polimento ou maturação Situam-se no final do processo de tratamento e tem como propósito fundamental reduzir o conteúdo bacteriano.
Condições de descarga
Descarga contínua A descarga do líquido tratado é feita de forma contínua;
Descarga controlada A descarga é feita periodicamente quando a fonte receptora apresentar condições ótimas para receber o efluente tratado;
Descarga de controle hidrológico São variações das lagoas de descarga controlada. A descarga acontece quanto a lâmina d’água supera um nível de controle;
Retenção completa Não possui efluente. A descarga do líquido é feita através da percolação e evaporação.
Disposição das unidades
Série O fluxo percorre as unidades de forma seqüencial; Paralelo O fluxo percorre as unidades simultaneamente; Combinado Há a conjugação dos regimes de fluxo. Fonte: Adaptado de Moravia (2007) citando Yanéz (1993).
A experiência com lagoas de estabilização mostra que a configuração mais adequada para remoção do material orgânico é a série anaeróbia seguida de lagoa facultativa, seguida de lagoa de maturação. No entanto, os critérios de projeto devem ser modificados se a remoção de microrganismos patogênicos for o principal objetivo do tratamento (CHERNICHARO, 2002).