O excesso de lamas é um conceito central no tratamento biológico de águas residuais e ocorre como um subproduto durante o tratamento de águas residuais em estações de lamas activadas e noutros processos biológicos. São constituídas principalmente por microrganismos que decompõem as substâncias orgânicas das águas residuais e as convertem em biomassa. Como a biomassa se multiplica constantemente devido ao crescimento dos microrganismos, produz-se continuamente um excesso de lamas que devem ser removidas do sistema de depuração para manter o processo de depuração biológica.
Em instalações industriais, especialmente no tratamento biológico de águas residuaiso manuseamento e o tratamento do excesso de lamas é um desafio tanto do ponto de vista técnico como económico. O tratamento correto é crucial para minimizar os custos de eliminação, reduzir o impacto ambiental e, quando apropriado, recuperar energia e nutrientes.
Índice
Formação de lamas em excesso
As lamas em excesso são produzidas em processos biológicos de tratamento de águas residuaisem que os microrganismos decompõem os compostos orgânicos das águas residuais. As lamas são constituídas principalmente por
- Biomassa ativa:
- Microorganismos vivos, como bactérias e fungos, que decompõem a matéria orgânica e a convertem em biomassa.
- Biomassa inativa:
- Microorganismos mortos que já não participam no processo de decomposição.
- Resíduos orgânicos:
- Substâncias orgânicas que não são completamente degradadas ou que são difíceis de degradar.
- Componentes minerais:
- resíduos como areia, cal ou sais metálicos dissolvidos que se precipitam durante o processo.
O crescimento das lamas é um efeito natural da multiplicação dos microrganismos: à medida que os microrganismos limpam as águas residuais, absorvem os nutrientes e a energia que contêm e dividem-se, criando biomassa adicional. Quanto maior for a carga orgânica nas águas residuais, maior será a quantidade de lamas em excesso produzidas.
Caraterísticas das lamas em excesso
As lamas em excesso têm composições diferentes consoante a sua origem e a estação de tratamento biológico. As caraterísticas típicas são
- Teor de água: Muito elevado, cerca de 95-99 %, o que resulta num grande volume.
- Teor de matéria seca (MS): Varia entre 0,5 % e 2 % consoante a planta.
- Conteúdo orgânico: A proporção de matéria orgânica é de cerca de 60-80 % da matéria seca.
- Densidade: Varia muito em função dos sólidos e dos resíduos minerais contidos.
Na prática, as lamas excedentárias são um material volumoso, contendo água, que deve ser tratado e desidratado antes de ser eliminado ou utilizado.
Foto: O excesso de lamas é produzido em estações de tratamento biológico de águas residuais, como aqui no tratamento aeróbico de águas residuais de uma refinaria (processo: ALMA BHU BIO)
Tratamento do excesso de lamas
O tratamento do excesso de lamas é um processo em várias fases que tem como objetivo reduzir o volume, estabilizar o conteúdo orgânico e minimizar os custos de eliminação. As etapas mais importantes são
1. espessamento
Antes do tratamento posterior, as lamas em excesso são espessadas por sedimentação por gravidade ou por processos mecânicos, como prensas de filtro de cinta ou centrífugas. O objetivo é reduzir o teor de água e aumentar a concentração de sólidos para 4-8% de MS.
2. estabilização
Durante a estabilização, o conteúdo orgânico das lamas é decomposto para evitar odores e reduzir a atividade biológica. São normalmente utilizados dois processos:
Estabilização aeróbica:
- As lamas são tratadas em condições aeróbias (com oxigénio) para que as substâncias orgânicas continuem a ser decompostas.
- Desvantagem: elevado consumo de energia devido à ventilação.
Estabilização anaeróbia (digestão):
- As lamas são tratadas em condições anaeróbias em digestores fechados. Este processo produz biogás (metano e CO₂), que pode ser utilizado para gerar energia.
- Vantagem: Produção de energia através do biogás e redução do conteúdo orgânico até 50 %.
3. drenagem
A quantidade de lamas é ainda reduzida por desidratação mecânica para aumentar a concentração de sólidos para 20-30 % DM. Os processos frequentemente utilizados são
- Filtros prensa de câmaraFiltração por pressão para a separação de água.
- Centrífugas: Utilização da força centrífuga para separar água e sólidos.
- Prensas de parafuso: Prensagem contínua das lamas para remover a água.
As lamas desidratadas têm uma consistência pastosa e podem ser eliminadas de forma mais económica ou utilizadas posteriormente.
4. secagem (facultativo)
Para requisitos de redução de volume particularmente elevados, as lamas desidratadas são adicionalmente secas, o que aumenta o teor de sólidos para até 90 % de matéria seca. No entanto, os processos de secagem requerem um elevado consumo de energia e, por isso, só são utilizados em aplicações especiais.
Foto: O nosso filtro prensa de câmara ALMA CFP
Eliminação e utilização de lamas excedentárias
Após o tratamento, o excesso de lamas pode ser eliminado ou utilizado como material ou fonte de energia:
Aterro sanitário:
- Só é possível com lamas estabilizadas e desidratadas. No entanto, isto é cada vez mais restrito devido a regulamentos ambientais rigorosos.
Combustão:
- Utilização térmica para reduzir o volume e gerar energia.
Produção de biogás:
- O biogás produzido nos digestores é utilizado em centrais de produção combinada de calor e eletricidade (PCCE) para gerar eletricidade e calor.
Produção de fertilizantes:
- Com um teor adequado de nutrientes, as lamas podem ser utilizadas na agricultura após um tratamento adequado. No entanto, devem ser respeitados limites rigorosos para metais pesados e poluentes.
Importância das lamas em excesso na prática
O excesso de lamas desempenha um papel central nas estações de tratamento biológico de águas residuais:
- Estabilidade operacional: A remoção controlada do excesso de lamas garante a eficiência dos processos de tratamento biológico.
- Eficiência de custos: Os custos de eliminação podem ser significativamente reduzidos através da redução do volume de lamas e de uma utilização direcionada.
- Compatibilidade ambiental: O tratamento e a eliminação adequados das lamas em excesso protegem o ambiente e cumprem os requisitos legais.
Conclusão
O excesso de lamas é um subproduto inevitável do tratamento biológico de águas residuais. A sua formação requer uma remoção, estabilização e tratamento contínuos, de modo a garantir a eficiência operacional da estação de tratamento de águas residuais. Processos específicos como o espessamento, a estabilização, a desidratação e a recuperação de energia reduzem o volume de lamas e permitem o seu tratamento económico e ecológico. A utilização energética do biogás e a redução dos custos de eliminação contribuem para o facto de as modernas tecnologias de tratamento de lamas darem um importante contributo para a sustentabilidade na tecnologia da água industrial.
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