O processo de lamas activadas é um processo biológico de tratamento de águas residuais amplamente utilizado no tratamento de águas residuais municipais e industriais. Baseia-se na atividade de microrganismos aeróbios que estão suspensos nas águas residuais sob a forma de lamas activadas. Estes microrganismos utilizam as substâncias orgânicas contidas nas águas residuais como fonte de alimento e decompõem-nas num ambiente aeróbico. O processo conduz a uma redução significativa das impurezas orgânicas e é também frequentemente utilizado para remover o azoto e o fósforo.
Índice
Contexto técnico do processo de ativação
O processo de lamas activadas utiliza o potencial natural dos microrganismos para a oxidação biológica de compostos orgânicos. O processo tem lugar em tanques de arejamento nos quais o oxigénio é fornecido por sistemas de arejamento para promover a atividade biológica. O processo de degradação pode ser dividido em diferentes fases:
Decomposição de substâncias orgânicas: Os microrganismos decompõem as substâncias orgânicas presentes nas águas residuais, convertendo-as em dióxido de carbono (CO₂), água e nova biomassa (crescimento celular). Isto ocorre em condições aeróbicas, ou seja, na presença de oxigénio. Esta oxidação biológica é o passo central no processo de lamas activadas e assegura a redução da carência biológica de oxigénio (CBO) e da carência química de oxigénio (CQO).
Nitrificação e desnitrificação: O processo de lamas activadas pode ser alargado para remover também compostos de azoto. Isto ocorre em duas etapas:
- Nitrificação: Na primeira fase, microrganismos especializados, conhecidos como nitrificantes, convertem o amónio (NH₄⁺) em nitrito (NO₂-) e depois em nitrato (NO₃-). Este processo requer um fornecimento suficiente de oxigénio e tem lugar na gama aeróbica.
- Desnitrificação: Numa segunda fase, que decorre em condições anóxicas (sem oxigénio), o nitrato é convertido pelos microrganismos em azoto gasoso (N₂), que se liberta para a atmosfera. Este processo é realizado por desnitrificadores e contribui para a redução do teor total de azoto nas águas residuais.
Eliminação de fosfatos: Alguns processos de lamas activadas são concebidos para remover também os fosfatos das águas residuais. Isto é feito através da absorção de fosfatos por bactérias armazenadoras de polifosfatos ou por precipitação química em combinação com o tratamento biológico.
Recirculação de lamas: Parte das lamas activadas formadas no processo de lamas activadas é devolvida ao tanque de arejamento após a separação no clarificador secundário, a fim de manter uma população estável de microrganismos. A parte que não é devolvida é designada por excesso de lamas e tem de ser tratada e eliminada.
Variantes do processo de ativação
Existem diferentes variantes do processo de lamas activadas, que são utilizadas em função do tipo de águas residuais, dos requisitos específicos e das condições existentes nas instalações:
Processo convencional de lamas activadas: O processo clássico em que a água residual flui continuamente através do tanque de arejamento. Após um tempo de retenção suficiente, a água é canalizada para o clarificador secundário, onde as lamas activadas são separadas da água purificada.
Foto: Tanque de arejamento clássico (processo: ALMA BHU BIO)
Reator de Lotes Sequenciais (SBR): No processo SBR, as águas residuais são tratadas em lotes. Todo o processo (arejamento, degradação, sedimentação e descarga da água tratada) é realizado num único reator. Esta tecnologia é particularmente vantajosa para estações com volumes de águas residuais flutuantes ou para estações de tratamento de águas residuais mais pequenas.
- Arejamento em cascata: Neste processo, as águas residuais passam por várias fases de arejamento sucessivas, o que permite uma utilização mais eficiente do oxigénio e melhora a taxa de degradação. Este processo é particularmente adequado para o tratamento de águas residuais altamente contaminadas.
- Desnitrificação por arejamento: Nesta variante, a remoção de azoto é especificamente optimizada através da combinação de zonas aeróbias e anóxicas no processo de lamas activadas. Estes processos de lamas activadas são utilizados principalmente para águas residuais industriais que contêm uma elevada percentagem de compostos azotados.
Foto: Tanque de arejamento com desnitrificação e nitrificação para águas residuais da indústria alimentar (processo: ALMA BHU BIO)
Aplicação na prática
O processo de lamas activadas é utilizado numa variedade de aplicações, tanto em estações de tratamento de águas residuais municipais como no tratamento de águas residuais industriais. As áreas típicas de aplicação incluem
Tratamento de águas residuais municipais: Aqui, o processo de lamas activadas é o processo padrão para reduzir substâncias orgânicas e nutrientes como o azoto e o fósforo. É utilizado na maioria das estações de tratamento de águas residuais em todo o mundo.
Tratamento de águas residuais industriais: Em sectores como a indústria alimentar e de bebidas, a indústria química ou a produção de papel, o processo de lamas activadas é amplamente utilizado devido às elevadas cargas orgânicas nas águas residuais. Pode ser personalizado de acordo com os requisitos específicos de cada indústria.
Reciclagem de água: Nos processos de reciclagem de água, o processo de lamas activadas pode ser utilizado como um pré-tratamento para processos de membrana, tais como osmose inversa para minimizar o risco de bioincrustação e prolongar a vida útil das membranas.
Vantagens do processo de lamas activadas
Elevado desempenho de purificação: O processo de lamas activadas consegue uma redução eficaz dos compostos orgânicos e é capaz de remover nutrientes como o azoto e o fósforo, tornando-o ideal para águas residuais com cargas orgânicas elevadas.
Flexibilidade: O processo pode ser facilmente adaptado a diferentes volumes e composições de águas residuais. Variando os parâmetros de funcionamento, como a idade das lamas, a intensidade do arejamento e o tempo de retenção, o processo pode ser optimizado para satisfazer requisitos específicos.
Sustentabilidade: O processo de lamas activadas utiliza processos biológicos naturais para tratar as águas residuais, minimizando a utilização de produtos químicos. Isto torna-o uma solução amiga do ambiente.
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 ativação
Elevada necessidade de energia: O fornecimento de oxigénio através de sistemas de arejamento requer uma quantidade considerável de energia. A necessidade de energia é um dos maiores factores de custo operacional do processo de arejamento, razão pela qual os sistemas de arejamento energeticamente eficientes são cruciais.
Sensibilidade às substâncias tóxicas: O processo de lamas activadas é sensível aos compostos tóxicos presentes nas águas residuais, que podem danificar os microrganismos. Por isso, é necessário um controlo cuidadoso e um pré-tratamento das águas residuais.
Gestão das lamas: O excesso de lamas produzido no processo deve ser regularmente removido e tratado. Isto requer infra-estruturas adicionais e implica custos de funcionamento.
Flutuações na composição das águas residuais: Cargas altamente flutuantes nas águas residuais podem afetar o desempenho do processo, razão pela qual é necessário um controlo preciso do processo para garantir o desempenho da limpeza.
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 frequentemente utilizadas para o tratamento biológico de águas residuais. Oferece um elevado desempenho de purificação para a redução de compostos orgânicos, azoto e fósforo e pode ser utilizado em muitas aplicações industriais e municipais. Apesar de alguns desafios, como o elevado requisito energético e a necessária gestão das lamas, o processo de lamas activadas continua a ser uma solução eficiente e flexível para o tratamento sustentável de águas residuais.
