Tratamento de efluentes lodo ativo

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As partes integrantes básicas para o processo de tratamento de efluentes por lodo ativado são o tanque de aeração ou biorreator, decantador e sistemas de recirculação de lodo e aeração. Algumas ETEs podem possuir algumas unidades a mais, dependendo do tipo de efluente a ser tratado, por exemplo efluentes provenientes de refeitórios possuem uma caixa de gordura com o intuito de quebrar a emulsão da gordura e retenção da mesma, tornando o tratamento biológico mais eficiente. Outro exemplo é o efluente oriundo de refeitórios e sanitários que deve passar por um tanque pulmão antes de ser enviado ao biorreator para regularizar as cargas.
Tanque de aeração
No biorreator ocorre o crescimento da biomassa e processos aeróbicos de biodegradação da matéria orgânica presente no efluente. Para o processo é fornecido oxigênio ao meio e os micro e macro nutrientes já estão presentes no efluente.
Cálculo do volume do reator
Para o cálculo do volume do reator seguimos a seguinte equação:
 
Y: coeficiente de produção celular (g/g)
Kd: coeficiente de respiração endógena (d-1)
Q: vazão (m3/d)
S0: concentração de DBO no afluente (g/m3)
S: concentração de DBO no efluente (g/m3)
Xv: concentração de sólidos voláteis em suspensão (g/m3)
θc: tempo de residência celular ou idade do lodo (dias)
Sem recirculação: 
 
Com recirculação:
fb: fração biodegradável dos sólidos em suspensão (xb/xv)
fb’: fração biodegradável dos SSV imediatamente após a sua geração no sistema
Decantador
Após a passagem pelo biorreator, o efluente é encaminhado ao decantador cuja função é separar sólidos suspensos do efluente tratado. O líquido sobrenadante é o efluente clarificado que é encaminhado para seu destino final, o lodo acumulado no fundo é uma biomassa composta por inúmeras bactérias aeróbicas. Este lodo após tratamento,caso necessário, retorna ao processo pelo sistema de recirculação de lodo.
Sistema de aeração 
A aeração é necessária nesse tipo de tratamento para atender as demandas da oxidação da matéria orgânica e da nitrificação, também é necessária para evitar a sedimentação, manter os flocos em contato íntimo com os organismos e retirar produtos voláteis de metabolismo. As principais formas de aeração são aeração por ar difuso e aeração superficial (mecânica).
Aeração por ar difuso
	O ar é introduzido próximo ao fundo do tanque, logo o oxigênio é transferido ao meio ao decorrer que a bolha se eleva à superfície. O difusor pode apresentar diferentes porosidades, o que resultará em diferentes tipos de bolhas formadas.
 
Aeração superficial
	Os três principais mecanismos de transferência de oxigênio por este método são:
Oxigênio atmosférico é transferido à gotas e finas películas de líquido que são aspergidos no ar
Oxigênio é transferido na interface ar-líquido, onde gotas em queda livre entram em contato com o líquido no reator.
Oxigênio é transferido por bolha de ar transferidas da superfície para o centro da massa líquida.
	Este método de aeração também pode ser classificada quanto ao eixo de rotação (eixo vertical ou horizontal) e se o aerador é fixo ou flutuante.
Aerador fixo
Aerador flutuante
Recirculação do lodo
O grande agente responsável pelo sucesso deste método de tratamento de efluentes é o sistema de recirculação de lodo, pois graças a ele é possível aumentar a concentração de sólidos (biomassa) no reator e uma idade do lodo maior que o tempo de detenção hidráulica. 
Razão de circulação ®
 
Retirada do lodo excedente no reator 
Retirada do lodo excedente na linha de recirculação
Para o tratamento de efluentes por lodo ativado há três configurações possíveis, sendo que as variáveis avaliadas são aidade (lodo ativado convencional ou de aeração prolongada) e fluxo (contínuo ou intermitente):
Sistema de lodo ativado convencional
Nesta configuração o sistema trabalha em um regime contínuo, com lodo ativado convencional e o tempo de detenção hidráulica é entre 6 e 8 horas. A biomassa permanece mais tempo no sistema do que o líquido, assim há grande eficiência na remoção da DBO. Como o lodo retirado ainda é jovem ele possui grande quantidade de matéria orgânica em suas células, sendo necessário uma etapa de estabilização e também é necessário a retirada de uma parte do lodo (lodo produzido). O decantador primário tem função de remover sólidos sedimentáveis do efluente bruto.
Sistema de lodo ativado com aeração prolongada
Trabalha em fluxo contínuo, com lodo ativado com aeração prolongada e possui tempo de detenção entre 16 e 24 horas. Comparado a configuração supracitada o biorreator é maior visto que a biomassa permanece mais tempo no sistema, com isto há uma DBO menor disponível para as bactérias, que utilizarão a matéria orgânica do próprio meio celular	 e desta forma o lodo excedente retirado já está estabilizado.
Como a estabilização do lodo ocorre de forma aeróbica no interior no biorreator este sistema necessita de mais energia para operar, todavia é o sistema que promove a maior remoção de DBO. 
Sistema de lodo ativado em reator de batelada
Nesta configuração do sistema todas as etapas ocorrem dentro do mesmo biorreator, trata-se uma uma sequência no tempo e não unidades distintas.
Referências bibliográficas
http://www.comusa.rs.gov.br/index.php/saneamento/tratamentoesgoto
http://www.fec.unicamp.br/~bdta/esgoto/lodosativados.html
http://jararaca.ufsm.br/websites/ces/download/A4.pdf
http://www2.pucpr.br/reol/index.php/academica?dd99=pdf&dd1=2401
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4153221/mod_resource/content/0/Aula%2013%20-%20Tratamento%20secund%C3%A1rio%20de%20esgotos%20-%20Lodos%20Ativados.pdf
https://repositorio.ufsc.br/bitstream/handle/123456789/85236/199774.pdf?sequence=1
https://s3.amazonaws.com/academia.edu.documents/35427518/Apostila_-_Tratamento_de_efluentes_industriais.pdf?AWSAccessKeyId=AKIAIWOWYYGZ2Y53UL3A&Expires=1526928428&Signature=cG%2FaU2gCE1%2BEyXHfGnJuybDW0%2Fw%3D&response-content-disposition=inline%3B%20filename%3DTRATAMENTO_E_CONTROLE_DE_EFLUENTES_INDUS.pdf