Sistema Lodos Ativados

Introdução
O sistema de lodos ativados é mundialmente utilizado para
o tratamento de despejos domésticos e industriais, em
situações em que são necessários uma elevada qualidade
do efluente tratado e reduzidos requisitos de área .
As seguintes unidades são parte integrante da etapa
biológica do sistema de lodos ativados:
 Tanque de aeração (reator);
 Tanque de decantação (decantador secundário);
 Recirculação de lodo.
 Sistema de introdução de oxigênio.

Fluxograma de Lodos Ativados
X; S; Q
Reator
X
S
Q+Qr
Decantador
X0
S0
Q
Afluente Efluente
Xe
S
Q-Qex
Xr
S
Qr
Xr
S
Qex
Recirculação

Q = vazão de alimentação (m3/d)
Qr = vazão de recirculação (m3/d)
Qex = vazão de lodo excedente (m3/d)
So = concentração de DBO afluente (mg/l)
S = concentração de DBO efluente (mg/l)
X = concentração de sólidos em suspensão no reator (mg/l)
Xo = concentração de sólidos em suspensão no afluente (mg/l)
Xe = concentração de sólidos em suspensão no efluente (mg/l)
Xr = concentração de sólidos em suspensão do lodo excedente (mg/l)
V = volume do reator (m3)
Lodos Ativados

O tratamento opera basicamente pelo
sincronismo de algumas variáveis:
 Reinoculação de biomassa ativa através do retorno de
lodo do decantador secundário;
 Manutenção do suprimento de ar ao tanque de aeração;
 Manutenção de condições adequadas de mistura, e
ausência de condições toxicas;
 Descarte de biomassa em excesso
Lodos Ativados

Intervalos sugeridos:
 OD Tanque de Aeração 1 - 4 (mg/l);
 OD Manto de lodo do Dec. 2a >0,5 (mg/l);
 SST Tanque de Aeração 4000 - 5000 (mg/l);
 Idade do lodo  25 dias;
 F/M 0,12 kgDBO/kgSSV.d.
 IVL 80250 ml/g
Lodos Ativados

Processo de Nitrificação
NH4
+-N + 2 O2  NO3
- + 2 H+ + H2O (1)
A transformação da amônia em nitritos é
efetivada através de bactérias, como as do
gênero Nitrosomonas. Já a oxidação dos nitritos
a nitratos dá-se principalmente pela atuação das
bactérias do gênero Nitrobacter.
A equação global da nitrificação é :

Processo de Nitrificação
Essa reação global caracteriza o processo de
nitrificação com:
 Consumo de oxigênio livre, referido como
demanda nitrogenada;
 Liberação de H+, consumindo alcalinidade
do meio e possivelmente reduzindo o pH;

Processo de Desnitrificação
NO3
--N + 2 H+  N2 + 2,5 O2 + H2O (2)
Em condições anóxicas (ausência de oxigênio
mas presença de nitratos), os nitratos são
utilizados por microrganismos heterotróficos.
Neste processo, denominado de desnitrificação,
o nitrato é reduzido a nitrogênio gasoso,
segundo a reação:

Processo de Desnitrificação
Contrariamente a nitrificação, na reação de
desnitrificação deve-se destacar:
 Economia de oxigênio, pois a matéria
orgânica pode ser estabilizada na ausência de
oxigênio;
 Consumo de H+, implicando na economia
de alcalinidade e no aumento da capacidade
tampão do meio.

Os principais parâmetros que devem ser controlados
pelo operador são :
 Oxigênio dissolvido (OD);
 Concentração do lodo ativado e suas características;
 Tempo de retenção e vazão afluente;
 pH e temperatura de entrada;
 Concentração de nutrientes no afluente;
 Entrada de produtos tóxicos;
 Odor e Cor;
Controle do Processo de
Lodos Ativados

Com o conhecimento das variabilidades dos
parâmetros e sabendo como controlá-los, o operador
se acostumará e definirá as posições ideais de
operação de válvulas manuais, instrumentos de
medição, alturas de água nos tanques, etc.
Lodos Ativados

Quando for necessário fazer alguma alteração ou correção no
sistema, o operador deve:
Lodos Ativados
 Não alterar muitos parâmetros de controle ao mesmo tempo;
 Permitir que o sistema se recupere, antes de passar para uma
próxima etapa de ajuste;
 Ajustar os controles de modo gradual. Uma mudança ou correção
necessita normalmente de 24 a 36 horas para se ter início a
visualização dos resultados, podendo atingir uma semana para que os
resultados sejam de fato observados.

Controle da relação alimento/microrganismos
F/M (‘Food/Microorganism”)
 O termo alimento (F) é comumente dado como o
valor de DBO afluente ao sistema, expresso em kg
DBO/dia.
 Já o termo microrganismo (M) é dado como a massa
total de sólidos suspensos voláteis no sistema de
aeração, expresso em kg SSVTA.
Lodos Ativados

A carga de alimentos (F) fornecida é dada por:
F = Q . So
enquanto que a massa de microrganismos é calculada por:
M = V . Xv
onde:
Q=vazão afluente (m3/dia)
So=concentração de DBO afluente (g/m3)
V= volume do reator aeróbio (m3)
Xv=concentração de sólidos em suspensão voláteis (g/m3)
Lodos Ativados

Dessa forma a relação F/M é expressa
como:
Lodos Ativados
dia
.
KgSSV
kgDBO
X
.
V
S
.
Q
M
F
v
0



O uso da relação F/M como método de
controle indica se a quantidade de matéria
orgânica biodegradável que está alimentando o
processo durante um determinado tempo
coincide diretamente com a taxa de
crescimento dos microrganismos.
Lodos Ativados

Com esse método, o operador pode variar a
quantidade de microrganismos no sistema em
resposta às alterações da carga de DBO
influente. Para controlar a quantidade dos
microrganismos ativos disponíveis, o operador
deve fazer ajustes no descarte do lodo da planta
e na taxa de recirculação do lodo.
Lodos Ativados

A idade do lodo (qc) é também comumente
referenciada como tempo de retenção de sólidos
ou tempo médio de residência celular. Este
método de controle relaciona os sólidos
presentes no sistema biológico com a taxa de
crescimento biológico.
Lodos Ativados

A idade de lodo (qc) média da planta será definida por:
Lodos Ativados
tempo
de
unidade
por
sistema
do
retirada
sólidos
de
massa
sistema
no
sólidos
de
massa
c 
q
  vr
ex
ve
ex
V
c
X
.
Q
X
.
Q
Q
V
.
X



q
onde;
Xve = concentração de SSV no efluentes (g/m3)
Xvr = concentração de SSV no lodo de retorno (g/m3).
Normalmente, a concentração de SS no efluente final é baixa
(Xve = 0), comparada com os valores de Xv e Xvr

Em decorrência, a idade do lodo pode ser
simplifica para:
Lodos Ativados
 
dias
X
.
Q
V
.
X
vr
ex
V
c 
q

Exemplo de aplicação:
Um sistema de lodo ativados apresenta idade do lodo (qc) igual
a 25 dias (valor de projeto). Supondo que a concentração de
SSV nos tanques de aeração esteja em 3 500 mg/l (3,5 kg/m3)
e que a concentração no retorno de lodo em 8 000 mg/l (8,0
kg/m3), calcular a vazão de retirada do excesso de lodo Qex
para manter o valor de qc estimado acima. O volume do
tanque é de 1235 m3.
Lodos Ativados

Lodos Ativados
Onde:
Xv = 3,5 kg/m3
Xvr = 8,0 kg/m3
V = 1235 m3
qc = 25 dias
Portanto,
vr
ex
V
c
X
.
Q
V
.
X

q
   
    h
/
m
9
,
0
h
/
m
61
,
21
m
/
kg
0
,
8
.
dias
25
m
1235
.
m
/
kg
5
,
3
Q 3
3
3
3
3
ex 



Microbiologia do Lodo
Microrganismos Características do processo
Predominância de flagelados e
rizópodes
Lodo jovem, características de início
de operação ou idade do lodo baixa
Predominância de flagelados Deficiência de aeração, má
depuração e sobrecarga orgânica
Predominância de ciliados
pedunculados e livres
Boas condições de depuração
Presença de Arcella (rizópode
com teca)
Boa depuração

Microbiologia do Lodo
Microrganismos Características do processo
Presença de Aspidisca costata
(ciliado livre)
Nitrificação
Presença de Trachelophyllum
(ciliado livre)
Idade do lodo alta
Presença de Vorticella microstoma
(ciliado pedunculado)
Efluente de má qualidade e baixa
concentração de ciliados livres
Predominância de anelídeos do
gênero Aelosoma
Excesso de oxigênio dissolvido
Predominância de filamentos (*) Intumescimento do lodo ou
bulking filamentoso
(*) para caracterizar o intumescimento do lodo é necessário
avaliar os flocos.

Dificuldades Operacionais
(“troubleshooting”)
OBSERVADO POSSÍVEL CAUSA AÇÃO RECOMENDADA
1. Rápido aumento
na concentração de
OD
- Carga de choque
altamente tóxica com
possível morte dos
microrganismos
- Parar ou reduzir a entrada dos
despejos.
- Aumente a taxa de recirculação
de lodo
- Verifique a fonte dos tóxicos.
2. Rápido
decréscimo na
concentração de
OD.
- Falta de energia.
- Bloqueio na linha de
fornecimento de oxigênio
ou dos difusores.
- Derramamento químico.
- Restabelecer energia.
- Limpar linha e difusores.
- Investigar origem dos despejos.

3. Pequenas variações
no OD (aumento e
diminuição)
-Flutuaçoes normais nas
características dos
despejos
-Nenhuma, deixar o sistema
agir por si só.
4. Variações
persistentes no OD
(aumento e diminuição)
-Sistema saindo do
equilíbrio
-Ajustar o ar introduzido.
5. Pequena ação de
mistura na zona de
aeração.
-Entupimento dos
difusores.
-Limpe-os ou substitua-os.

6. Mau odor (ovo
podre)
- Microrganismos
mudando para
anaeróbios.
-Aumentar taxa de transferência de ar
-Verificar temperatura efluente
-Aumentar o descarte de lodo
7. Mau odor
(químico)
-Presença de
químicos (cloretos,
sulfitos).
-Nada, mas ficar de olho na
concentração de OD.
-Pode ocorrer morte de
microrganismo
8. Retorno de
lodo com cor
cinza.
-Condições
anaeróbias próximas.
- Ver ítem 6.

OBSERVADO POSSÍVELCAUSA AÇÃO RECOMENDADA
9. Retorno de lodo
com cor preta
(iniciando mau odor)
-Condições anaeróbias
próximas.
-Ver ítem 6.
10. Retorno de lodo
quase com água
limpa.
- “Armadilhas” no manto
de lodo.
-Reduzir retorno de lodo.
-Resuspender o lodo decantado
pela introduçao de ar comprimido.
-Verificar funcionamento do
raspador de fundo.
11. Diminuição da
taxa de recirculação
de lodo.
-Problemas de reciclo. -Verifique problemas nas bombas
de recirculação.
-Verifique entupimento nas linhas
de recirculação.

OBSERVADO POSSÍVELCAUSA AÇÃO RECOMENDADA
12. Relação
SSVTA/SSTA
menor do que 0,6.
-Entrada de inertes no
sistema.
-Idade de lodo muito alta.
-Aumentar descarte de lodo, mas
sem perder o manto de lodo no
decantador.
-Observar no microscópio.
13. Relação
SSVTA/SSTA
maior do que 0,6.
-Verificar atividade do
lodo. Baixa
mineralização,
provavelmente elevada
produção de lodo.
-Não é perigoso, porém fique de
olho na capacidade de disposição
de lodo do sistema. Se possível,
elevar um pouco a manta de lodo
através do decréscimo da taxa
de recirculação.

14. Baixo valor de
SSTA (ver ítem 10
e 11)
-Sedimentabilidade pobre.
-Baixa taxa de
transferência de ar.
-Aumentar retorno de lodo (ver
também ítem 16).
15. Espumação
excessiva.
-Relação F/M muito alta.
-Presença de resinas
-Presença de detergentes
no meio.
-Aumentar retorno de lodo e
assim o SSTA. Descarte de lodo
lentamente.
-Adicionar anti-espumante.

16. Valor alto de
IVL.
-Características de
sedimentabilidade .
Pode ocorrer “bulking”
em pouco tempo.
-Crescimento de
bactérias filamentosas.
-Aumentar descarte de lodo. Agitar
lentamente o manto de lodo para
eliminar gases.
-Ajustar F/M aumentando o reciclo.
Adicionar floculantes
temporáriamente.
17. Elevada
concentração de
SS no efluente
final
-Idade de lodo incorreta.
-Ver ítem 16.
-Checar idade do lodo: se velho,
diminuir SSTA; se novo, aumentar
SSTA.
-Ver ítem 16.

18. Aumento do
manto de lodo no
decantador
-Elevação do nível de lodo.
-Lodo volumoso (“bulking”).
- Aumentar recirculação de lodo.
- Ver ítem 16.
19. Saída de
sólidos no
decantador.
- Elevado manto de lodo.
- Sedimentabilidade pobre.
Checar concentração.
- Sobrecarga hidráulica.
- Perda da taxa de reciclo.
- Aumentar reciclo de lodo.
- Descartar lodo.
- Checar vazões.
- Checar sistema de recirculação

20. Bioensaio
indica a falta de
um tipo desejável
e/ou quantidade
de
microrganismos.
- Concentração de OD
incorreta.
-Abundância de
filamentosas.
-Carga de choque
tóxica.
-Baixa relação F/M.
-Crescimento disperso.
- Checar concentração de OD.
- Ver ítem 16.
- Ver ítem 1.
- Ajustar F/M. se necessário,
adicionar matéria orgânica de fácil
degradação, como o amido.
- Diminuir o descarte de lodo.

21. Borbulhamento
na superfície do
decantador.
-Bolhas de ar provenientes
dos tanques de aeração.
-Possível início de
desnitrificação (poderá ser
visto grande acúmulo de
lodo não anaeróbio)
-Checar vazão de alimentação e
recirculação da planta. Checar
agitação na zona de aeração.
Reduzir, se muita.
-Diminuir SSTA e aumentar
descarte de lodo. Idade do lodo
muito alta. Verificar se não está
havendo superdosagem de
nutrientes.

22. Lodo volumoso
(“bulking”).
- Lodo jovem.
-Crescimento de
filamentosas.
- Observar no microscópio. Diminuir
descarte de lodo, aumentar SSTA
para aumentar idade do lodo e
diminuir F/M. Adicionar floculantes,
se necessário.
- Ver ítem 16.

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