2018517 83758 Remoçao+de+Nutrientes+em+Lodos+Ativados
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17/05/2018
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Remoção de Nutrientes 
em Sistema de Lodos 
Ativados
Eutrofização
\u2022 Crescimento excessivo de plantas aquáticas devido à 
presença de concentrações excessivas de nutrientes, 
principalmente N e P;
\u2022 Fontes de eutrofização: efluentes domésticos, efluentes 
industriais, escoamento superficial, chuvas.
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Eutrofização: Represa Guarapiranga/SP
- Problemas estéticos e recreacionais: diminuição do uso da água para 
recreação (floração; crescimento de vegetação; maus odores; morte 
de peixes)
- Anaerobiose no fundo do corpo aquático: consumo de OD durante a 
degradação da matéria orgânica (condições redutoras)
- Morte de peixes (anaerobiose; toxicidade por amônia)
- Custo de tratamento da água: Remoção de alga; cor; turbidez; sabor e 
odor; Maior consumo de produtos químicos; Maior freqüência de 
lavagem dos filtros
- Toxicidade de algas (cianobactérias)
- Desaparecimento gradual do corpo aquático
Conseqüências da Eutrofização
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Conseqüências da Eutrofização
Entrada artificial 
de nutrientes
(+) produção orgânica
(+) produção de detritos 
orgânicos
(+) taxa de decomposição
(+) biomassa/m2 (-) penetração de 
luz
(+) H2S e CH4 (-) O2
Conseqüências da Eutrofização
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Conseqüências da Eutrofização
Consumo de oxigênio dissolvido - Morte de peixes
Remoção biológica de nutrientes \u2013 Lodos ativados
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Remoção biológica de nutrientes \u2013 Lodos ativados
Nitrificação
Desnitrificação
+
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Cinética da Nitrificação
Taxa de crescimento das bactérias nitrificantes
Relação de Monod
= taxa de crescimento específica das bactérias nitrificantes(d-1)
= taxa de crescimento máximo específico das bactérias nitrificantes(d-1)
= Concentração de amônia(mg/l)
= Constante de saturação (mg/l)
Onde,
Exemplo:
Calcular a taxa de crescimento das bactérias nitrificantes em um reator de mistura 
completa considerando:
Solução:
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Nitrificação
Fatores Ambientais de influência
- Temperatura
- pH
- OD
- Subst. Tóxicas ou inibidoras
Temperatura
= taxa de crescimento máximo na temperatura T
= Coeficiente de tempetatura
= temperatura T
pH
OD
taxa de crescimento máximo das bactérias nitrificantes no pH do meio
taxa de crescimento máximo das bactérias nitrificantes em pH 7,2
concentração de oxigênio dissolvido no reator (mg/l)
constante de saturação para o oxigênio (mg/l)
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Idade do lodo mínima para nitrificação
Idade do lodo = inverso da taxa de crescimento específica
A taxa de reprodução dos microorganismos nitrificantes é inferior à dos 
microorganismos responsáveis pela estabilização da matéria orgânica;
Exemplo:
Calcular a idade do mínima para que ocorra nitrificação no sistema com taxa de
crescimento específica de 0,22d-1.
Solução:
Adotando-se um coeficiente de segurança de 1,5 para projeto, esta idade do lodo 
passa a ser:
4,5 x 1,5 = 6,8 dias
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Taxa de nitrificação
Em função da massa de microorganismos nitrificantes presentes nas zonas
aeradas do reator, sendo expressa como: 
= taxa de nitrificação unitária x concentração de bactérias nitrificantes
taxa de nitrificação
taxa de crescimento específico das bactérias nitrificantes considerando as condições ambientais
coeficiente de rendimento das bactérias nitrificantes
concentração das bactérias nitrificantes na zona aerada do reator
Requisitos de oxigênio para nitrificação
Reação global da nitrificação
1 mol de nitrogênio requer 2 mols de oxigênio para sua oxidação, portanto,
para 1Kg de nitrogênio é necessário 4,57Kg O2:
PM do N = 14g/mol
PM do 2O2 = 64g/mol
1000g x 64 g/mol = 4.571g = 4,57Kg de O2
14g/mol
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Exemplo:
Calcular o requisito de oxigênio para a nitrificação em um reator de mistura 
completa com concentração de amônia = 250 kg/d
Solução
Requisitos de alcalinidade
Reação global da nitrificação
1 mol de íon amônio produz 2 mols de H+ que, consome 2 mols de Bicarbonato;
Portanto,
Alcalinidade
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Como:
Alcalinidade
de alcalinidadeconsome
Medida em termos de Carbonato de Cálcio
- Quanto maior o consumo da alcalinidade, menor o pH !!!
- Como consequência, ocorre uma redução na taxa de nitrificação, pois esta é 
dependente do pH;
- Necessidade de monitoramento, e eventual dosagem de alcalinizantes.
Exemplo:
Calcular o requisito de alcalinidade, considerando um esgoto bruto com:
Concentração de amônia = 250kg/d
Vazão média = 9.820 m3/d e alcalinidade afluente 150 de mg/l.
Solução:
a) Requisito de alcalinidade:
Sabendo que 1mg de amônia/l implica no consumo de 7,1 mg/l de alcalinidade, 
a carga de alcalinidade requerida é:
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b) Alcalinidade disponível no efluente:
déficit de alcalinidade:
Queda do pH = redução da taxa de nitrificação
Adição de alcalinizante:
Fundamentos da desnitrificação Biológica
Bactérias:
- Pseudomonas
- Achromobacter
- Escherichia
- Bacillus
- Micrococus
Vantagens:
- Economia de alcalinidade;
- Evita Eutrofização
Condições anóxicas
-Ausência de oxigênio, presença de nitratos
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Remoção biológica de fósforo
Fósforo Inorgânico
- Ortofosfato e polifosfato
Fósforo orgânico
Contribuição per capita
1,0-4,5 g/habitante.dia
Valor típico = 2,5 g/habitante.dia
Remoção:
Zonas ANAERÓBIAS absorção pelos organismos acumuladores de fósforo
Removido do sistema através da 
retirada do lodo excedente
Remoção biológica de fósforo
Fatores de influência...
\uf0d8OD;
\uf0d8Temperatura
\uf0d8pH
\uf0d8Idade do lodo
\uf0d8Tempo de detenção e configuração da zona anaeróbia
\uf0d8Tempo de detenção da zona aeróbia
\uf0d8Sólidos em suspensão no efluente
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Remoção Biológica de Nitrogênio
Principais Fluxogramas
Remoção Biológica de Nitrogênio
Principais Fluxogramas
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Remoção Biológica de N e P
Principais Fluxogramas
Exemplo 1
Dimensionamento de um reator com nitrificação e pré-desnitrificação, com 
zona anóxica seguida de zona aeróbia;
Exemplo 2
Dimensionamento de um reator para remoção biológica de fósforo \u2013
dimensionar a zona anaeróbia do exemplo anterior, de forma que o sistema 
possa remover biologicamente também o fósforo.
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Exemplo 1
Dimensionamento de um reator com nitrificação e pré desnitrificação, com 
zona anóxica seguida de zona aeróbia;
Dados do esgoto bruto
Vazão média = 9820m3/d
Carga de amônia afluente = 496 kg/d
Concentração de amônia afluente = 51mg/l
Dados do efluente final
Concentração de amônia = 2mg/l (desejado)
Decantador primário
Eficiência de remoção de amônia = 20%
Reator
Idade do lodo = 6 dias
SSVTA = 3000mg/l
OD no reator = 2mg/l
pH no reator = 6,8
Temperatura média no mês mais frio = 20ºC
Coeficientes para a desnitrificação
Taxa de desnitrificação na zona pré-anóxica
Coeficiente de temperatura para a desnitrificação
Produção de oxigênio para a desnitrificação
Fração de amônia no lodo excedente
Taxa de crescimento Máximo
Coeficiente de saturação de amônia
Coeficiente de produção especifica
Coeficiente de saturação de oxigênio
Coeficiente de temperatura
Demanda de oxigênio para nitrificação
Coeficientes para a nitrificação
Coeficientes adotados
Coeficientes para a desnitrificação
Taxa de desnitrificação na zona pré-anóxica
Coeficiente de temperatura para a desnitrificação
Produção de oxigênio para a desnitrificação
Fração de amônia no lodo excedente
Taxa de crescimento Máximo
Coeficiente de saturação de amônia
Coeficiente de produção especifica
Coeficiente de saturação de oxigênio
Coeficiente de temperatura
Demanda de oxigênio para nitrificação