Os micro-organismos presentes nas águas residuais são muitas vezes considerados indesejáveis. Naturalmente, bactérias, fungos, protozoários e rotíferos lutam pelo consumo dos compostos presentes. Os biorreatores das estações de tratamento de águas residuais fornecem as condições ideais para que esses micro-organismos ajudem no descarte de resíduos. A aplicação de oxigênio adequado nestes equipamentos é essencial para os micro-organismos converterem matéria orgânica biodegradável em lodo, que pode ser removido com mais facilidade.

Apenas uma pequena parte de todos os micro-organismos presentes nas águas residuais são patogênicos. O tratamento aeróbico das águas residuais aproveita o crescimento e a proliferação desses micro-organismos como um meio útil para purificar a água. A oxidação de compostos orgânicos para formar dióxido de carbono é o processo usado para a conversão necessária. Compreender a proporção adequada de micro-organismos aeróbicos, compostos orgânicos solúveis e oxigênio dissolvido para obter uma oxidação eficaz de compostos orgânicos é uma das principais tarefas dos engenheiros responsáveis ​​pela operação das estações de tratamento de águas residuais.

O oxigênio é um parâmetro que deve ser analisado em todos os sistemas convencionais de tratamento de águas residuais antes, durante e após o processo. Enquanto durante o processo de tratamento o oxigênio intervém em uma das principais etapas, também é importante medi-lo nas águas residuais do influente e após o tratamento, porque há uma análise que determina a carga orgânica potencial da água. Uma estação de tratamento típica consiste em várias etapas para obter um despejo de água o mais segura possível para a saúde humana e o meio ambiente; procura-se reduzir cada vez mais a carga de matéria orgânica, micro-organismos e compostos tóxicos através de processos físico-químicos.

Um sistema de tratamento de água urbano que trata a água para uso público e áreas industriais geralmente possui quatro estágios: pré-tratamento, tratamento primário, tratamento secundário e tratamento terciário ou avançado.

O tratamento secundário é aquele em que uma combinação de métodos físicos e biológicos (aeróbicos e anaeróbicos) está envolvida. Seu objetivo é remover sólidos de tamanho menor do que aqueles que poderiam ser eliminados nas etapas anteriores e decompor compostos orgânicos potencialmente perigosos. Devido à sua natureza, o tratamento secundário é mais complexo que o tratamento primário e depende de variáveis ​​externas, como clima e variáveis ​​controláveis, como oxigênio dissolvido (OD) e temperatura de despejo, fatores determinantes para que o desempenho desta etapa seja o esperado e se obtenha a água tratada ideal.

De modo geral, o tratamento secundário consiste no uso de filtros finos e filtros biológicos com filmes bacterianos, além de processos aeróbicos e anaeróbicos artificiais e naturais (tanques ou reatores), onde é vital controlar os níveis de OD para favorecer a degradação da matéria orgânica por micro-organismos.

Metabolismo é a soma dos processos bioquímicos usados ​​na destruição de compostos orgânicos. Esses processos convertem energia ligada quimicamente em compostos, para fornecer energia que possibilita a manutenção da vida. Parte da energia liberada está disponível para a construção de novo material celular.

Os micro-organismos aeróbicos e anaeróbicos usam o processo de fermentação para reduzir compostos orgânicos complexos a formas mais simples. Os heterotróficos são micro-organismos que utilizam carbono orgânico para a formação de nova biomassa. Esses organismos são tanto consumidores quanto desintegradores e, portanto, dependem de uma fonte de carbono orgânico para a síntese celular e para obter energia química.

Por outro lado, micro-organismos autotróficos podem criar material celular a partir de formas simples de carbono (como dióxido de carbono). Esses organismos estão na base dessa cadeia alimentar. Eles não dependem de outros organismos para a criação de novos compostos orgânicos complexos. Os micro-organismos autotróficos são importantes para a remoção do nitrogênio presente nas águas residuais.

Os tanques de tratamento aeróbico são equipamentos oxidantes de alta eficiência de matéria orgânica solúvel e compostos de nitrogênio. Além da redução da DBO através da digestão aeróbica e da conversão de amônia pela nitrificação de nutrientes, eles reduzem sólidos em suspensão e patógenos da água. Como a biomassa criará uma demanda de oxigênio, o esclarecimento subsequente é uma etapa importante para gerar um efluente de alta qualidade.

O oxigênio dissolvido no efluente pode estar abaixo de 5 mg/L, mas os sólidos presentes na biomassa podem causar uma leitura de oxigênio de até 20 mg/L ou mais. Muitos tanques de tratamento aeróbico têm uma forma cônica para facilitar a separação da biomassa. À medida que a seção transversal do recipiente aumenta, a velocidade do fluido nessa área diminui. Uma vez que a taxa de sedimentação da biomassa diminui, ela não aumentará.

Durante períodos de vazão zero, a biomassa se instala no tanque. Alguns outros tanques presentes podem incluir filtros em linha para separar a biomassa do restante do efluente. Esses filtros devem receber manutenção periódica para evitar acúmulo excessivo de sólidos.

No processo aeróbico, amônia orgânica e nitrogênio são convertidos em nitrato. Sob condições anóxicas (sem oxigênio molecular), o nitrato é convertido em gás nitrogênio em um processo de desnitrificação. Alguns tanques também são projetados para fornecer esse estágio de desnitrificação como parte de sua operação. Variações das condições de projeto incluem o fluxo intermitente de ar de suprimento como parte de sua operação normal e a recirculação de água nitrificada para as regiões anóxicas dentro da mesma unidade de tratamento.

Para o controle preciso do oxigênio injetado no processo, a HANNA^® instruments fabrica o controlador de oxigênio dissolvido HI8410 com uma ampla faixa de medição e saída analógica de 4-20 mA. É um controlador para montagem em painel que utiliza uma sonda galvânica que requer pouca manutenção. O relé incluído no controlador é ativado de acordo com um ponto de ajuste que pode ser selecionado manualmente pelo usuário e pode ativar algum dispositivo de aeração das unidades de tratamento aeróbico das estações de tratamento de águas residuais.

Referências

Buchanan, J., Seabloom, R. Aerobic treatment of wastewater and aerobic treatment units. University of Washington. Disponível em: http://onsite.tennessee.edu/Aerobic%20Treatment%20&%20ATUs.pdf

Mittal, A. Biological wastewater treatment. Water today. August 2011. Disponível em: https://www.watertoday.org/Article%20Archieve/Aquatech%2012.pdf

Imagem de capa: Imagem de Hermann Hammer por Pixabay