O processo de lamas activadas é um processo biológico amplamente utilizado para a purificação de águas residuais. Baseia-se na utilização de microrganismos aeróbicos que decompõem os compostos orgânicos das águas residuais. Trata-se de um processo de crescimento suspenso em que os microrganismos flutuam nas águas residuais sob a forma de flocos - as chamadas lamas activadas - e utilizam as substâncias orgânicas nelas contidas como nutrientes. Este processo é utilizado em todo o mundo em estações de tratamento de águas residuais municipais e no tratamento de águas residuais industriais, particularmente em sectores com um elevado nível de contaminação orgânica, como a indústria alimentar, a indústria química e a produção de papel.
Índice
Contexto técnico
No processo de lamas activadas, os microrganismos passam por vários processos biológicos para decompor as impurezas contidas nas águas residuais. Os parâmetros técnicos e os processos mais importantes são
Arejamento: A natureza aeróbica do processo requer um fornecimento contínuo de oxigénio para manter a atividade biológica dos microrganismos. Isto é normalmente conseguido através de dispositivos de arejamento mecânico, tais como aeradores submersíveis ou lanças de arejamento. O oxigénio promove o crescimento dos microorganismos, que convertem as substâncias orgânicas em dióxido de carbono (CO₂) e água.
Degradação de nutrientes: Os microrganismos utilizam os compostos de carbono presentes nas águas residuais como fonte de alimento. Estes compostos são decompostos e convertidos em energia e massa celular. Para além do carbono, o processo de lamas activadas também elimina o azoto (através da nitrificação e desnitrificação) e o fósforo, o que é particularmente importante no tratamento de águas residuais com elevadas concentrações de nutrientes.
Recirculação de lamas: Um componente chave do processo é a recirculação de lamas. Após a separação no clarificador secundário, uma parte das lamas activadas é devolvida ao tanque de arejamento, a fim de manter uma população estável de microrganismos. A parte que não é devolvida é designada por excesso de lamas e, normalmente, tem de ser desidratada e eliminada ou tratada posteriormente.
Idade das lamas activadas: Um parâmetro importante é a idade das lamas, que descreve a relação entre a biomassa no sistema e a produção diária de biomassa. A idade das lamas influencia o tipo de microrganismos que crescem no sistema e, por conseguinte, o desempenho da purificação. Uma idade da lama mais elevada favorece a degradação de compostos que são difíceis de decompor, por exemplo.
Tempo de retenção hidráulica: O tempo de retenção hidráulica descreve o período de tempo que as águas residuais permanecem no tanque de arejamento. Varia consoante a carga e a configuração do sistema e, normalmente, situa-se entre 6 e 12 horas. Um tempo de retenção demasiado curto pode levar a uma degradação incompleta, enquanto um tempo de retenção demasiado longo leva a um aumento da produção de biomassa e a um potencial aumento dos custos de funcionamento.
Aplicação na prática
O processo de lamas activadas é flexível e pode ser adaptado a diferentes composições e cargas de águas residuais. Existem diferentes variantes do processo, que diferem em termos de modificações no controlo do processo:
Processo convencional de lamas activadas: O processo padrão em que a carga de águas residuais é relativamente constante e todo o tratamento biológico tem lugar num único tanque de lamas activadas.
Foto: Tanque de arejamento clássico (processo: ALMA BHU BIO)
SBR (Sequencing Batch Reator): Um desenvolvimento posterior em que todo o processo tem lugar num único reator, mas é realizado em diferentes períodos de tempo (ciclos). O SBR é particularmente adequado para sistemas onde o volume de águas residuais flutua ou o espaço é limitado.
Arejamento em cascata: Aqui, as águas residuais são alimentadas através de vários tanques de arejamento ligados em série, o que leva a uma utilização mais eficiente do oxigénio e a uma melhor taxa de degradação.
- Processo de desnitrificação: Neste processo, o azoto presente nas águas residuais é removido em duas etapas: primeiro, o amónio é convertido em nitrato pelos microrganismos (nitrificação) e, em seguida, o nitrato é convertido em azoto gasoso (N₂) numa área sem oxigénio por desnitrificação, que é libertado para a atmosfera.
Foto: Tanque de arejamento com desnitrificação e nitrificação para águas residuais da indústria alimentar (processo: ALMA BHU BIO)
Vantagens do processo de lamas activadas
Elevado desempenho de purificação: O processo de lamas activadas consegue uma redução muito eficaz dos compostos orgânicos, bem como do azoto e do fósforo nas águas residuais. Isto torna-o ideal para águas residuais com cargas orgânicas elevadas.
Adaptabilidade: O processo pode ser adaptado de forma flexível a diferentes composições e cargas de águas residuais através da variação de parâmetros como a idade das lamas, a intensidade do arejamento e o tempo de retenção.
Tecnologia amplamente utilizada: O processo de lamas activadas está estabelecido e bem estudado a nível mundial no tratamento de águas residuais. Existe uma vasta experiência e muitas instalações de referência, o que significa que o funcionamento e a manutenção estão optimizados.
Custo-eficiente: Comparado com outras tecnologias avançadas, o processo de lamas activadas é relativamente barato de adquirir e operar, especialmente para grandes volumes de águas residuais.
Desafios do processo de lamas activadas
Sensibilidade a substâncias tóxicas: O processo das lamas activadas pode ser prejudicado por substâncias tóxicas ou metais pesados presentes nas águas residuais que danificam os microrganismos. O pré-tratamento ou a gestão da entrada de substâncias é, portanto, necessário para águas residuais muito contaminadas.
Índice de volume de lamas (SVI): Um parâmetro operacional comum é o índice de volume de lamas, que descreve a capacidade de sedimentação das lamas após o arejamento. Um valor elevado de SVI indica flutuação das lamas ou crescimento de bactérias filamentosas, o que torna mais difícil a separação das lamas e da água tratada.
Elevado fornecimento de oxigénio: A necessidade de oxigénio do processo de lamas activadas é elevada, o que leva a uma necessidade significativa de energia. O arejamento energeticamente eficiente é, portanto, crucial para os custos operacionais.
- Eliminação das lamas: A eliminação regular do excesso de lamas é necessária e pode estar associada a custos adicionais e a desafios logísticos.
Foto: Sistema de arejamento no tanque de lamas activadas do sistema ALMA BHU BIO
Conclusão
O processo de lamas activadas é uma das tecnologias mais importantes no tratamento de águas residuais industriais e municipais. Oferece uma solução eficiente e flexível para a degradação de substâncias orgânicas e nutrientes nas águas residuais. Ao utilizar microrganismos nas lamas activadas, mesmo as águas residuais altamente contaminadas podem ser purificadas antes de serem tratadas ou descarregadas no ambiente. Apesar de alguns desafios, como a sensibilidade a substâncias tóxicas e a necessidade de um fornecimento fiável de oxigénio, o processo de lamas activadas continua a ser uma tecnologia económica e comprovada que é utilizada em muitas indústrias em todo o mundo.
