O oxigênio dissolvido é o agente
oxidante mais importante do meio aquático. Sua carência prejudica a qualidade
das águas, causando transtornos como a anaerobiose e geração de odores. Nas estações de tratamento
aeróbio de efluentes, a exemplo dos processos de lodo ativado, não faltam
motivos para o controle da concentração de oxigênio dissolvido nos reatores.
O efluente que chega ao tanque de
aeração, trazendo grande quantidade de matéria orgânica - quantificada pela DBO
– irá alimentar a população bacteriana existente no lodo ativado. É assim que,
na presença de oxigênio fornecido e de nutrientes, as bactérias liberam enzimas
para decompor a matéria orgânica e integrá-la ao seu organismo. Essa
assimilação do alimento e a correspondente reprodução bacteriana resultam no
aumento da biomassa que logo requer um controle de suas características e
quantidades para manutenção da eficiência do processo. Veja mais sobre a
configuração de um sistema
convencional de lodo ativado.
Mecanismo de depuração da matéria orgânica
Considerando que grande parte da
biomassa existente nos reatores é formada por seres vivos (flocos de bactérias,
protozoários e outros micróbios), logo percebemos a importância do oxigênio
nessa relação.
Os micro-organismos consumem o
oxigênio de duas maneiras distintas. Na respiração exógena, o consumo ocorre
durante a degradação do substrato externo à célula bacteriana – como
apresentado acima. Na respiração endógena, seu consumo se dá pela degradação do
substrato da própria célula bacteriana.
Para ilustrar, extraímos um
tópico sobre a sequência de transferência de oxigênio do livro “Tratamento de Efluentes nas Indústrias de
Papel e Celulose – Alguns Conceitos Básicos e Condições Operacionais” de David
Charles Meissner, que apresenta o seguinte:
Num sistema de tratamento de
efluentes aeróbicos (lagoas ou tanques, com aeração facultativa ou forçada) são
“criados” seres vivos dentro e como parte dos próprios flocos, com a finalidade
de que eles “comam” a poluição contida no efluente. Deve-se manter em mente a
sequência básica de transferência de oxigênio, que se resume em:
* A passagem do oxigênio no ar
para dentro do efluente (dissolução de um gás num líquido);
* A passagem do oxigênio no
efluente para dentro do floco (transferência de um gás num líquido para dentro
de um sólido);
* A passagem do oxigênio no floco
para dentro da bactéria ou outro micróbio (transferência de um gás num sólido
para dentro de outro sólido) onde a “oxidação” dos poluentes efetivamente se
inicia.
Percebe-se então que o oxigênio é
o elemento chave para impulsionar o mecanismo de decomposição da matéria
orgânica em uma estação de tratamento de efluentes. Daí a necessidade de ter seu
fornecimento monitorado e controlado. É por isso que são avaliadas as demandas
biológicas e químicas de oxigênio, juntamente com as cargas a montante dos
reatores secundários. Esse procedimento possibilita saber o quanto será
necessário de oxigênio dissolvido para as etapas seguintes no interior do
tratamento biológico.
Sistemas de Aeração
A aeração de um processo
biológico pode se dar por meios naturais ou artificiais. Nas lagoas de estabilização
aeróbias ou facultativas o oxigênio é obtido naturalmente por difusão
atmosférica e pela fotossíntese realizada pelas algas e bactérias em suspensão.
Nos tratamentos de lodo ativado, o oxigênio pode ser introduzido na sua forma
líquida de alta pureza ou através da injeção de ar atmosférico que contém cerca
de 23% de oxigênio em sua composição. A introdução do ar é feita por
dispositivos mecânicos de aeração como sopradores, compressores, difusores, ou
aeradores mecanizados.
 |
| Aeração por ar difuso (B&FDias) |
Podemos encontrar mais detalhes
sobre aeração, planejamento do layout, equipamentos, parâmetros operacionais,
etc., no Manual de Tratamento de Efluentes Industriais, de José Eduardo W. de
A. Cavalcanti (2016).
Porque controlar o oxigênio dissolvido no tratamento aeróbio de efluentes?
Como já foi dito no início desse
blog, motivos não faltam para que se faça um controle da concentração de
oxigênio dissolvido nos reatores biológicos. Com relação ao controle de
processo – podemos dizer que: uma aeração excessiva causa distúrbios como a elevação
do colchão de lodo nos decantadores secundários e o indesejável arraste de
sólidos para fora do sistema de tratamento; por outro lado, um fornecimento de
oxigênio aquém da demanda que não suporte a DBO afluente pode intumescer o lodo
e também perturbar a eficiência do tratamento secundário.
Não podemos nos esquecer do
aspecto econômico. Uma estação de tratamento de efluentes gera custos
significativos para a empresa e um destes é o consumo de energia. Por isso que
se torna muito importante o controle do fornecimento de oxigênio, que além de beneficiar
o processo, também evita desperdícios, promovendo economia de energia elétrica
em seu sistema operacional.
Em vista disso tudo, temos que,
para que não falte e nem exceda, uma ETE deve operar com a margem de segurança estipulada
no projeto da planta. Esse fator de segurança está associado aos picos de carga
de DBO5 afluente ou a vazão máxima. Os sistemas de lodo ativado, por
exemplo, costumam operar na faixa de 1,0 a 2,0 mg/L de OD excedente.
O volume 4 de Princípios do Tratamento Biológico de Águas
Residuárias – Lodos Ativados, de Marcos Von Sperling, nos capítulos 3 e 5, traz
mais detalhes sobre requisitos de oxigênio e sistemas de aeração.
De forma alguma deve ser
negligenciado o fornecimento de oxigênio dissolvido nos processos aeróbios de
tratamento de efluentes. O pessoal que cuida da operação da planta deve,
portanto, evitar equipamentos defeituosos, desligamento acidental, falta de
energia, controle inadequado da taxa de aeração, capacidade insuficiente de
aeração e consumo excessivo de oxigênio. O correto atendimento a essas
condições, facilita a operação e proporciona melhor desempenho do sistema.
Assim encerramos a série de blogs
sobre os principais fatores ambientais internos que afetam os tratamentos
biológicos de efluentes. Se desejar, o leitor poderá ver os outros blogs nos
links: pH,
temperatura
e nutrientes.
Autor: José Leonardo Cardoso
Diretor Técnico da Biotrakti – Consultoria e
Assessoria Técnica Ambiental
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