Gestão operacional das câmaras de aeração em estações de tratamento de águas residuais e soluções para problemas comuns

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Este tópico foi editado pela última vez por yinkuilin6868 em 25/02/2016, às 08:52. O funcionamento do tanque de aeração é um elemento fundamental no tratamento de águas residuais; ele afeta diretamente a qualidade da água que sai da estação de tratamento, bem como o custo de produção. Se a gestão não for adequada, pode ocorrer o colapso do sistema de tratamento de águas residuais. A seguir, são apresentadas algumas considerações sobre a gestão operacional das células de aeração no método de lodo ativado: as células de aeração de mistura completa permitem que a vazão de água nas células em operação paralela seja uniforme e que a carga em cada uma delas seja igual, por meio do ajuste das válvulas de controle de entrada de água. A regra de aeração por fases exige que a água seja introduzida de forma uniforme em vários pontos ao longo do comprimento da câmara de aeração, para que os microrganismos possam exercer plenamente sua capacidade de decompor os materiais orgânicos em condições de distribuição uniforme de alimento. Nos sistemas de lodo ativado, dependendo da eficiência de tratamento e das exigências em relação à qualidade da água de saída, independentemente do modo de operação utilizado, é necessário levar em consideração alguns parâmetros importantes durante o controle do processo, como a carga de lodo, o tempo de residência do lodo e sua concentração. O ajuste da taxa de carga de lodo deve ser feito levando em consideração as propriedades de coagulação e sedimentação do lodo. É necessário evitar a faixa de carga entre 0,5 e 1,5 kgBOD5/(kg·MLSS·d), pois nessa faixa as propriedades de sedimentação do lodo são precárias, o que pode causar expansão do lodo. Como o tempo de permanência do lodo é o número médio de dias que o lodo novo permanece no tanque de aeração, e esse valor permite determinar a composição dos microrganismos presentes no lodo ativo, os microrganismos cujo tempo de geração é maior que o tempo de permanência do lodo não conseguem se reproduzir no sistema. Portanto, durante os processos de remoção de carbono e nitrogênio, é necessário levar em consideração o tempo de permanência do lodo, determinado pela taxa de crescimento dos nitrificantes em uma determinada temperatura. Assim, é possível controlar diretamente a quantidade de lodo residual a ser descartado, alcançando assim melhores resultados no tratamento das águas residuais. O nível de concentração do lodo determina, de certa forma, a segurança do processo de operação do método de lodo ativado. Concentração alta de lodo, com grande capacidade de resistir a cargas de impacto. Quando a carga orgânica é constante, o tempo de aeração é relativamente curto. Quando o tempo de aeração é constante, a taxa de carga é baixa. Além disso, a concentração de lodo é diretamente proporcional à demanda por oxigênio. Uma concentração excessiva de lodo faz com que a taxa de absorção de oxigênio diminua. Além disso, devido ao aumento na quantidade de lodo devolvido, somado às características da qualidade da água, o índice de lodo tende a ser alto, o que facilita o surgimento do fenômeno de expansão do lodo. Portanto, a concentração de lodo deve ser mantida entre 2500 e 3000 mg/L. Em resumo, ao controlar a carga de lodo, o tempo de permanência do lodo e sua concentração dentro dos limites ideais, e ao fazer ajustes de acordo com as condições reais, os microrganismos podem crescer de maneira regular e equilibrada. Dessa forma, o lodo ativo possui boas propriedades de sedimentação, o que permite obter um efeito de purificação estável. A maior demanda por oxigênio no método de lodo ativado ocorre na parte inicial da câmara de aeração, onde a água residual e o lodo começam a se misturar. Portanto, ao garantir o nível adequado de oxigênio dissolvido na água de saída, é possível atender às necessidades de oxigênio da água de entrada. Na extremidade inicial do tanque de aeração de mistura completa, assim, ao se garantir o valor de oxigênio dissolvido necessário no efluente, fica atendida a demanda por oxigênio na água de entrada. Tanque de aeração completamente misturado, com oxigênio dissolvido uniforme em todo o tanque. Nos processos de desnitrificação biológica, como A/O e A2/O, a água resultante da etapa final também é aquela que está em condições aeróbias. Portanto, é necessário controlar o teor de oxigênio dissolvido na saída da estação de aeração. Acredita-se que uma concentração de oxigênio dissolvido de 0,5 mg/L já seja suficiente para manter as atividades metabólicas dos microrganismos. Porém, quando a concentração de oxigênio dissolvido é inferior a 2 mg/L, isso pode favorecer o crescimento de fungos filamentosos. Além disso, os flocos de lodo ativo ficam menores, o que prejudica sua capacidade de sedimentação. Portanto, em geral, a concentração de oxigênio dissolvido na água que sai da câmara de aeração deve ser de 2 mg/L. A razão de sedimentação do lodo e a concentração de lodo no líquido do tanque de aeração permitem avaliar a quantidade de lodo necessária para o funcionamento normal do tanque. Geralmente, a razão de sedimentação é mantida entre 20% e 30%. Já a concentração de lodo varia dependendo do modo de operação; quando ela está abaixo desses limites, há menos lodo a ser removido, enquanto, quando está acima desses limites, é necessário remover mais lodo. Embora esse método seja um pouco simplista, é fácil de ser aplicado e facilita a gestão. A célula de aeração funciona normalmente. O lodo ativado possui estrutura em forma de flocos, é de cor marrom-amarelada, não exala odores estranhos e tem boa capacidade de adsorção e sedimentação. Durante a sedimentação, observa-se uma interface clara entre o lodo e a água. Ao microscópio, percebe-se que os colônias bacterianas crescem bem. Os organismos indicadores incluem ciliados do tipo fixado e do tipo uva, como Paramecium, Infusoria e outros. Há também uma pequena quantidade de fungos filamentosos e outros organismos. Os parâmetros de razão de sedimentação e concentração de lodo no misturado apresentam fenômenos anormais, como expansão do lodo. A necessidade de oxigênio é uma função do metabolismo dos microrganismos. O baixo teor de oxigênio dissolvido dificulta os processos metabólicos normais. Por outro lado, um nível excessivo de oxigênio acelera a oxidação dos materiais orgânicos, o que leva ao envelhecimento do lodo. Isso aumenta os custos operacionais e também pode causar a desnitrificação do lodo no tanque de sedimentação secundário. O índice de lodo reflete o grau de soltura e as propriedades de coesão do lodo ativado. Um índice de lodo muito baixo indica que as partículas de lodo são pequenas, contêm muitos materiais inorgânicos e carecem de atividade e capacidade de adsorção. Um índice de lodo elevado indica que o lodo é difícil de sedimentar e separar, ou seja, está inchado ou já se encontra inchado. Em condições normais de funcionamento, a razão de assentamento é de aproximadamente 30%, e a concentração de oxigênio dissolvido fica entre 0,5 e 2,0 mg/L. O índice de lodo fica entre 80 e 120 L/g; assim, os operadores podem avaliar a condição do lodo no tanque de aeração com base nesse valor. Durante a transição entre a primavera e o verão, quando a temperatura da água está entre 15°C e 30°C, um dos microrganismos responsáveis pelo crescimento de fungos filamentosos é o Sphaerocystis, que se multiplica mais rapidamente. Se, nesse momento, houver baixo teor de oxigênio dissolvido na água do tanque, as bactérias filamentosas presentes no tanque de aeração se multiplicarão em grande número, causando o inchaço do lodo. Portanto, é necessário aumentar a quantidade de ar fornecido para aeração, ou reduzir a quantidade de água que entra no tanque, a fim de diminuir a carga de trabalho. Também é possível reduzir ligeiramente a concentração de lodo, para diminuir a demanda por oxigênio. Além disso, o lodo acumulado nos cantos dos tanques de sedimentação durante o verão também pode causar fermentação anaeróbica. É necessário remover esse lodo de maneira rápida e completa, para evitar que ele suba à superfície da água e afete a qualidade da água que sai do sistema. Na primavera, no verão e no inverno, também podem ocorrer fenômenos de desnitrificação do lodo ou de decomposição do mesmo. Os operadores devem tomar medidas específicas e eficazes para combater esses problemas, de acordo com as causas que os provocam. No tratamento de águas residuais pelo método de lodo ativado, o melhor desempenho na purificação é obtido quando a temperatura da água está entre 20 e 30 graus. Se a temperatura puder ser mantida entre 7 e 8 graus, podem ser adotadas medidas como aumentar a concentração do lodo ativado e reduzir a carga de lodo, a fim de garantir a qualidade da água resultante do processo de tratamento. Nos sistemas de processamento para remoção de fósforo e nitrogênio, é possível compensar os efeitos causados pela baixa temperatura da água, prolongando o tempo de aeração ou adotando outras medidas para elevar a temperatura da água. Existem alguns pontos que devem ser levados em consideração durante a operação. O fluxo de retorno do tanque de aeração de tipo combinado é determinado durante os testes de funcionamento, com base no grau de abertura das válvulas e na velocidade de rotação do rotor. Durante a operação, esses dados podem ser utilizados como referência para o controle, ou então pode-se usar a estabilidade da área de sedimentação como critério de controle. Desde que o fluxo de retorno não afete a área de sedimentação, está tudo bem. Quando há uma grande diferença de temperatura entre o ar comprimido, após ser ventilado, e a temperatura do ar ambiente (especialmente no inverno), é fácil que se forme água condensada dentro dos tubos de ar. Isso dificulta o fluxo do ar, afetando assim a aeração adequada. Portanto, é necessário eliminar regularmente a água condensada e a umidade. Assim que isso for feito, a válvula deve ser fechada imediatamente, para evitar perda de ar. Durante o funcionamento do tanque de aeração, quando aparecem muitas bolhas brancas na superfície do tanque, isso indica que a concentração de lodo no líquido presente no tanque é muito baixa. Essa situação pode ocorrer no início do processo de cultivo do lodo ativo, ou quando a concentração de lodo devolvido é baixa e a quantidade de lodo devolvido é pequena. Nesse momento, deve-se tentar aumentar a concentração de lodo, de modo que ela atinja 2 a 3 gramas/litro. No entanto, quando aparecem muitas bolhas de cor marrom-amarelada ou de outras cores na superfície do tanque de aeração, pode ser que haja um teor excessivo de carbono na água entrante, ou que as bactérias filamentosas estejam se multiplicando em grande número, ou ainda que a água contenha grandes quantidades de tensoativos. Nesses casos, é necessário reduzir a concentração de lodo e diminuir a intensidade da aeração, a fim de aliviar gradualmente a situação. Quando a roda de ventilação está em funcionamento, é necessário prestar atenção à profundidade de imersão. Quando a roda funciona normalmente, as ondas geradas ao seu redor não atingem as paredes do tanque, e não há respingos de água, nem queda na corrente elétrica. Para isso, os tanques de aeração de construção separada permitem que a válvula de saída seja abaixada, elevando assim o nível da água no tanque. Isso evita que as pás saiam da superfície da água e que elas fiquem entupidas. As válvulas das janelas de refluxo dos tanques de aeração de tipo conjunto não podem ser levantadas muito alto; caso contrário, o fluxo que sai dessas janelas não conseguirá quebrar o efeito de espiral, o que pode causar o afastamento das pás da superfície da água e seu entupimento. Deve-se prestar atenção ao ajuste contínuo do nível de abertura da janela. Com o funcionamento contínuo do tanque de aeração, o lodo acumulado em alguns cantos deve ser removido. Além disso, todos os tipos de bocais de aeração podem ficar obstruídos ou danificados pelo lodo; portanto, é necessário removê-los, realizando manutenções e substituindo-os periodicamente. As peças de aço presentes no tanque devem ser submetidas a tratamentos anticorrosivos. Além disso, é necessário garantir que os tubos de ar estejam bem selados e que sejam realizadas manutenções periódicas, a fim de evitar perdas de ar e escassez de oxigênio, o que causaria desperdício de energia.