Perguntas e respostas básicas sobre tecnologias de tratamento de águas residuais

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Este tópico foi editado pela última vez por zhaolijun em 10/05/2016, às 08:37. 1. Qual medida deve ser tomada quando o tanque de tratamento biológico é submetido a um aumento repentino de carga, causando danos aos microrganismos? 　　Durante o funcionamento do tanque bioquímico, quando os microrganismos são submetidos a um aumento na carga (quantidade de água, concentração), a taxa de remoção do COD cai abruptamente. Em casos graves, o lodo pode se soltar dos recheios biológicos, fazendo com que a água de saída fique turva. Nesse momento, é necessário interromper imediatamente o fornecimento de água. Deve-se adicionar carvão ativado em pó ao tanque biológico, a fim de reduzir a carga de lodo. A proporção recomendada é de 10 quilos de carvão ativado em pó para cada 100 m³ de volume do tanque biológico. Quando a capacidade de sedimentação do lodo se recuperar, pode-se utilizar o método de proliferação acelerada para “domesticar” o lodo. Nesse caso, são adicionados à câmara biológica esgotos domésticos ou álcool usado, ou ainda uma pasta feita de farinha seca cozida. A proporção recomendada é de 5 a 10 quilos de farinha seca por cada 100 m³ de volume da câmara biológica. Após 2 a 3 dias, começa-se a injetar água, aumentando gradualmente a quantidade de água diariamente, até que os microrganismos voltem ao normal. 　　2. Como o tanque biológico deve funcionar quando não há efluentes industriais devido a feriados ou paradas temporárias na produção? 　　Em empresas como a ***, é comum que não haja efluentes industriais devido a feriados ou paradas temporárias na produção. Nesses casos, podemos adicionar águas residuais domésticas ao tanque biológico ou bombear água do rio, além de utilizar uma pasta feita de farinha seca para estimular o crescimento e a reprodução dos microrganismos. No tanque bioquímico, pode-se adicionar 5 a 10 quilos de farinha seca para cada 100 m³ de volume, ou então álcool usado, na mesma proporção. Além disso, é necessário realizar a aeração por 4 a 8 horas por dia. 　　 　　4. Como funciona a piscina bioquímica no inverno? Já sabemos que a faixa de temperatura mais adequada para o crescimento e reprodução dos microrganismos é de 16 a 30°C. Quando a temperatura cai abaixo de 10°C, a eficácia na purificação das águas residuais diminui significativamente. Em geral, a cada 10°C a menos na temperatura, a taxa de remoção do COD também diminui em 10%. Então, no inverno, como é que o tanque bioquímico funciona? Uma maneira é introduzir vapor no tanque de ajuste, a fim de aumentar a temperatura da água que entra no processo biológico ； Outra método é adicionar lodo biológico ao tanque bioquímico, a fim de aumentar a concentração de lodo e reduzir a carga de lodo. Se a temperatura da água puder ser mantida entre 6-7°C, o lodo ativo ainda poderá desempenhar efetivamente sua função de purificação. 　　5. Como é feita a desidratação do lodo no tanque de lodos? 　　Os principais métodos de desidratação de lodo são a filtração a vácuo, a filtração por pressão, a centrifugação e a secagem natural. A Shanghai Xinyi Bailuda Pharmaceutical Co., Ltd. utiliza o método de filtração por pressão. Por meio de equipamentos especializados – prensas de filtro de placa –, o lodo químico e o lodo residual gerados pelo sistema são submetidos a filtração sob pressão. Após a desidratação, a umidade do lodo fica geralmente entre 80% e 85%. 　　6. Como eliminar o lodo residual presente no tanque biológico SBR e colocá-lo no tanque de armazenamento de lodo? 　　O lodo residual presente no tanque biológico SBR deve ser descartado regularmente no tanque de lodos; caso contrário, isso afetará o funcionamento normal do tanque biológico SBR e a qualidade da água resultante do processo biológico. Ao realizar a remoção do lodo, primeiro abra a válvula da tubulação entre o tanque biológico SBR e o tanque de lodo. Assim, a pressão da água no tanque SBR será utilizada para empurrar o lodo restante para dentro do tanque de lodo. Após o término do descarte de lodo, deve-se fechar a válvula do tubo de lodo entre o tanque SBR e o tanque de lodo. 　　7. Quanta quantidade de potássio dihidrogenofosfato deve ser adicionada no tanque bioquímico? 　　Convertido na proporção de 100:1 de carbono para fósforo (em termos de peso), o carbono mencionado aqui refere-se, rigorosamente falando, ao BOD5. Portanto, se a quantidade de água que entra no tanque biológico for de 240 toneladas por dia, e a concentração de BOD5 for de 250 mg/L, então a quantidade diária de BOD5 na água que entra no tanque biológico será de 240 × 0,25 kg/t = 60 kg. A quantidade diária de fósforo necessária será de 60 ÷ 100 = 0,6 kg. A quantidade de potássio difosfato a ser adicionada será de 0,6 × 136 ÷ 31 = 2,6 kg/dia. 　　Para facilitar o cálculo, podemos usar a seguinte fórmula simplificada. 　　W = BOD5 × Q × 0,044 ÷ 1000
W = COD × B/C × Q × 0,044 ÷ 1000
Onde:
COD – é o valor de COD na água de entrada, em mg/L ； 　　BOD5 — corresponde ao BOD5 presente nas águas de entrada para processos bioquímicos; a unidade de medida é mg/L ； 　　B/C — é adimensional ； 　　P — É a quantidade de água de entrada para processos bioquímicos, em toneladas/dia ； 　　W — é a quantidade diária de potássio difosfato a ser aplicada, em quilogramas por dia ； 　　8. O que fazer quando um grande número de micróbios morre? 　　Quando os microrganismos sofrem danos graves e uma grande quantidade deles morre, sem que seja possível salvá-los, deve-se imediatamente comunicar o fato às autoridades ambientais locais e substituir o lodo ativado. Em seguida, identifique as causas para evitar que acidentes semelhantes ocorram novamente. 　　9. Quanta ureia deve ser adicionada ao tanque bioquímico por dia? 　　A proporção nutricional adequada é: carbono:nitrogênio:fósforo = 100:5:1. Considerando a proporção de 100:5 entre carbono e nitrogênio (em termos de peso), o carbono mencionado aqui refere-se, stricto sensu, ao BOD5. Portanto, se a quantidade de água que entra no tanque biológico for de 240 toneladas por dia, e a concentração de BOD5 for de 250 mg/L, então a quantidade de BOD5 presente na água que entra no tanque biológico será de 240 toneladas × 0,25 kg/tônica = 60 kg por dia. A quantidade de nitrogênio necessária por dia será de 60 ÷ 100 × 5 = 3 kg. A quantidade de uréia que precisa ser adicionada será de 3 × 44 ÷ 14 = 9,4 kg/dia. 　　Para facilitar o cálculo, podemos usar a seguinte fórmula simplificada. 　　W = BOD5 × Q × 0,157 ÷ 1000 W = COD × B/C × Q × 0,157 ÷ 1000
Onde:
COD – é o valor do COD na água de entrada, em mg/L ； 　　BOD5 — corresponde ao BOD5 presente nas águas de entrada para processos bioquímicos; a unidade de medida é mg/L ； 　　B/C — é adimensional ； 　　P — É a quantidade de água de entrada para processos bioquímicos, em toneladas/dia ； 　　W — é a quantidade de ureia a ser adicionada por dia, em quilogramas/dia ； 　　Como já existe uma certa quantidade de nitrogênio nas águas residuais da empresa ***, não é necessário adicionar ureia durante a operação. 　　10. Por que a concentração de COD nas águas residuais no tanque de tratamento deve ser mantida abaixo de 700 mg/L? 　　A água residual do tanque de regulação é a água de entrada para o processo biológico; a concentração de COD dessa água é geralmente determinada com base em valores experimentais e parâmetros de projeto. Para efluentes que são fáceis de tratar por meios bioquímicos, o valor do COD dos efluentes no tanque de ajuste geralmente pode ser mantido em torno de 1000 mg/L. Já para efluentes industriais, especialmente aqueles que são difíceis de biodegradar, o valor do COD dos efluentes a serem tratados por meios bioquímicos geralmente fica entre 500 e 800 mg/L. Caso contrário, é difícil garantir o funcionamento estável do sistema bioquímico, assim como é difícil assegurar que a água tratada atenda aos padrões de emissão estabelecidos. A concentração de COD nos efluentes bioquímicos da Shanghai Xinyi Bailuda Pharmaceutical Co., Ltd. (700 mg/L) foi determinada a partir de valores experimentais. 　　11. Como realizar o cultivo e a adaptação do lodo? 　　O ciclo de cultivo bioquímico depende da temperatura e da qualidade da água residual. Quando a temperatura da água é superior a 15°C, o processo de cultivo das bactérias é mais rápido. Já quando a temperatura da água está abaixo de 15°C, o tempo necessário para a adaptação do lodo é maior. Portanto, o cultivo e adaptação do lodo deve ser feito preferencialmente entre os meses de maio e novembro (na bacia do Rio Yangtze). Quanto à qualidade da água residual, a água que é atóxica e inofensiva, além de ser facilmente biodegradável, leva em média de 10 a 20 dias para ser processada por bactérias. Já a água residual tóxica e perigosa, que é difícil de biodegradar, requer um período de tempo maior, de aproximadamente 30 a 60 dias, ou até mais. 　　Após a finalização dos testes em água limpa, para efluentes com boa capacidade de biodegradação, é possível utilizar diretamente os microrganismos já adaptados aos efluentes ； Para efluentes químicos ou aqueles com baixa capacidade de biodegradação, deve-se utilizar o método de cultivo bacteriano em etapas. As etapas específicas são as seguintes: (1) Multiplicação rápida. O objetivo da proliferação rápida é fazer com que o lodo cresça rapidamente sobre o material de preenchimento. Em geral, os lodos adquiridos sofrem danos em diferentes graus durante o processo de desidratação ou transporte. Eles precisam de um tempo para se recuperar e crescer no novo ambiente, e para isso necessitam de condições adequadas para sobreviver. Se, nesse momento, se utilizar diretamente águas residuais químicas para o processo de domesticação, isso certamente levará à morte em massa dos microrganismos. Portanto, na primeira fase, pode-se utilizar esgoto doméstico, glicose ou massa cozida feita de farinha seca para cultivar as bactérias (nos primeiros 3 a 5 dias, pode-se adicionar de 5 a 10 quilos de farinha seca por cada 100 m³ do tanque biológico). É necessário realizar a aeração duas vezes ao dia; no tanque aeróbico, a aeração deve durar 8 horas por vez, para que os microrganismos possam se recuperar e se reproduzir rapidamente. Esse método é chamado de método de proliferação rápida. Durante o período de proliferação rápida, as águas residuais no tanque bioquímico podem ser descarregadas por meio dos tubos de domesticação do lodo. Antes de liberar as águas, é necessário interromper a aeração; somente após 4 a 8 horas de sedimentação do lodo é que se pode proceder com o descarte das águas. O período de rápida proliferação geralmente dura de 7 a 10 dias. 　　Durante o funcionamento do tanque bioquímico, quando os microrganismos são submetidos a um aumento súbito na carga, e a taxa de remoção de COD ou o SV caem abruptamente, pode-se utilizar o método de proliferação rápida para ajudar os microrganismos a se recuperarem e a crescerem. 　　(3) Adaptação das águas residuais. Depois que o lodo cresce sobre o material de preenchimento, a quantidade de farinha seca adicionada diariamente ao tanque biológico de 100 m³ pode ser aumentada para 20-30 kg. Ao mesmo tempo, água de entrada ou águas residuais são bombeadas para dentro do tanque biológico. A quantidade inicial de água residual a ser injetada pode ser de 1-2% do volume total do tanque biológico, por cada 100 m³. Depois disso, a quantidade de água residual injetada aumenta gradualmente, em 2% a cada dois dias, até que se atinja a quantidade desejada de água residual a ser injetada. À medida que a quantidade de águas residuais bombeadas aumenta, a quantidade de glicose ou farinha seca adicionada, bem como a quantidade de esgoto doméstico bombeado, deve ser reduzida correspondentemente, até que a adição seja interrompida. Alternativamente, é possível adicionar álcool residual em proporção (1 quilo de álcool residual para cada 1,5 quilos de COD). 　　Durante o período de adaptação das bactérias, é necessário medir o COD diariamente. Se for observado uma queda abrupta na taxa de remoção do COD ou no valor de SV, deve-se interromper imediatamente o aumento do volume de água residual, até que a taxa de remoção do COD volte a ser superior a 50% e o valor de SV pare de cair. 　　Quando a água residual é introduzida normalmente no tanque aeróbico, a taxa de remoção do COD pode ser mantida acima de 80%. Se a concentração de COD na água tratada ficar abaixo de 200 mg/L, pode-se considerar que o tanque biológico está funcionando corretamente. 　　Durante o período de adaptação do lodo, é preciso evitar sobrecargas (como grandes volumes de água ou altas concentrações). Após a conclusão do processo de cultivo das bactérias, pode-se iniciar o funcionamento normal. 　　12. Como adicionar lodo ao tanque bioquímico? Como aplicar a película? 　　Se for utilizada o método de cultivo com lodo seco, primeiro deve-se encher o tanque de aeração com água limpa ou água do rio, e realizar a aeração. Ao mesmo tempo, o lodo seco preparado deve ser adicionado gradualmente ao tanque de aeração. Após a adição de tudo, continue a aerar por 2 a 4 horas. Após o término do processo de aeração, deixe o conjunto em repouso por 2 horas e, em seguida, descarte o líquido superior. Esse processo pode ser repetido 2 a 3 vezes, até que o líquido superior fique claro e transparente, sem turvidez. Esse processo é chamado de lavagem de lodo, ativação de lodo ou formação de camada de biofilme no lodo. Após a ativação do lodo, inicia-se o processo de acostumamento com água nutritiva ou efluentes em baixa concentração. 　　13. Qual é a quantidade de lodo que deve ser adicionada ao tanque de biotransformação pela primeira vez? 　　Se for utilizada a metodologia de cultivo com lodo seco, é necessário garantir que a concentração de lodo no tanque biológico fique em torno de 3 g/L, ou seja, 3 Kg/m³. Como a umidade do lodo seco é de 80%, deve-se adicionar pelo menos 15 Kg/m³ de lodo seco ao tanque de aeração. Portanto, em um tanque com capacidade de 100 m³, deve-se adicionar cerca de 1,5 toneladas de lodo seco. 　　14. Que tipo de lodo ativado deve ser adicionado ao tanque bioquímico? 　　O chamado cultivo de lodo ativado consiste em fornecer às bactérias responsáveis pela formação do lodo ativado as condições adequadas para seu crescimento. Sob essas condições, após algum tempo, forma-se o lodo ativado, cuja quantidade aumenta gradualmente, até atingir a concentração necessária para o tratamento das águas residuais. 　　O processo de cultivo de bactérias em estações de tratamento de esgoto doméstico é relativamente simples. Já no caso de efluentes industriais tóxicos e perigosos, o cultivo de bactérias apresenta certas dificuldades. Além disso, o tempo necessário para a adaptação das bactérias ao ambiente também é maior. Geralmente, para o tratamento de efluentes industriais, utiliza-se o método de cultivo com lodo seco, ou seja, utiliza-se o lodo seco obtido de estações de tratamento de esgoto que operam normalmente (com um teor de umidade de aproximadamente 80%), sem a adição de químicos durante o processo de desidratação, como fonte de bactérias para o cultivo. Para que as bactérias possam se adaptar o mais rápido possível às águas residuais industriais tóxicas e nocivas, é melhor utilizar como fonte de bactérias lodo seco do mesmo tipo, ou proveniente de estações de tratamento de águas residuais do mesmo tipo. 　　15. Como é feita a remoção do lodo dos tanques de precipitação de neutralização? 　　Após a coagulação e sedimentação das águas residuais no tanque de precipitação por meio da adição de cal, a lama e a água se separam completamente; o lodo químico se deposita na parte inferior do tanque de reação. Ao remover o lodo, deve-se primeiro abrir as válvulas dos canais de lodo no fundo do tanque de sedimentação, bem como as válvulas dos canais de lodo do próprio tanque. A pressão da água será utilizada para empurrar o lodo para fora do tanque de reação e para dentro do tanque de lodo. Após a remoção do lodo, as válvulas dos canais de lodo em ambos os tanques devem ser fechadas. Em seguida, abra a válvula de esgoto para colocar o líquido claro no tanque de ajuste. 　　O tanque de precipitação de neutralização é equipado com um dispositivo de drenagem. Sua estrutura consiste em um anel de borracha, abaixo do qual há um tubo flexível; a outra extremidade desse tubo está conectada ao tubo de saída das águas residuais, localizado na parte inferior do tanque. Seu princípio de funcionamento é o de um anel de borracha que flutua na superfície da água, subindo e descendo com ela. Como a separação entre lama e água sempre começa na superfície da água, assim que se forma um líquido claro, este é expelido para fora do tanque por meio de mangueiras. Portanto, a drenagem e a separação da lama acontecem simultaneamente; não é necessário esperar que a lama e a água estejam completamente separadas para então realizar a drenagem, o que economiza tempo de operação. No entanto, ao operar, é preciso ter cuidado ao misturar o concreto, retirando o separador de água da superfície para evitar que a lama entre nos tubos. 　　16. Por que o pH da água que sai do tanque de precipitação de neutralização precisa ser ajustado para valores acima de 9? 　　A água resultante do processo de tratamento com ferro e carvão contém grandes quantidades de sulfato de ferro(II). Se esse composto não for removido, ele pode afetar o crescimento e a reprodução dos microrganismos nos tanques biológicos. Por isso, é necessário usar cal para aumentar o pH da água residual de 5-6 para valores acima de 9. Dessa forma, o sulfato de ferro(II) solúvel na água se transforma em hidróxido de ferro(II) e cálcio sulfato, que são insolúveis. Em seguida, esses compostos são precipitados por meio de processos de coagulação e sedimentação, garantindo assim que a água que entra nos tanques biológicos não contenha sulfato de ferro(II). 　　Se o precipitado de hidróxido de ferro(II) consegue se formar ou não depende principalmente do pH das águas residuais. Quando o pH das águas residuais atinge 6,5, parte do hidróxido de ferro(II) começa a se precipitar. No entanto, para que todo o hidróxido de ferro(II) nas águas residuais se precipite, o pH deve chegar a 9,7. Portanto, durante o processo de neutralização, é necessário manter o pH das águas residuais acima de 9, para que os íons de ferro férrico presentes nas águas residuais que entram no tanque biológico possam ser controlados em níveis muito baixos. 　　17. Como preparar ácido sulfúrico diluído? 　　Primeiro, adicione água limpa no tanque de preparo do ácido residual. Em seguida, despeje lentamente o ácido sulfúrico concentrado a 98%, até que se obtenha um ácido sulfúrico diluído com concentração de 50%-60%. 　　Ao preparar ácido sulfúrico diluído, é preciso prestar atenção aos seguintes três pontos: tanto o ácido sulfúrico concentrado a 98% quanto o ácido sulfúrico diluído têm grande poder de corrosão. Além disso, o ácido sulfúrico a 98% possui forte capacidade de absorver umidade, o que pode causar queimaduras na pele. Portanto, é necessário usar equipamentos de proteção individual durante as operações. 　　Durante o processo de diluição do ácido sulfúrico concentrado, é gerada uma grande quantidade de calor. Portanto, é absolutamente proibido despejar água sobre o ácido sulfúrico concentrado; ao contrário, o ácido sulfúrico concentrado deve ser despejado na água. Além disso, a adição do ácido sulfúrico concentrado à água deve ser feita de maneira lenta e gradual. 　　Como o processo de diluição do ácido sulfúrico concentrado é um processo exotérmico intenso, os materiais plásticos presentes no tanque de preparo (bombas d’água, tubulações, etc.) devem ser removidos com antecedência, para evitar que se deformem devido ao calor e se danifiquem. 　　18. Quais são os materiais químicos necessários para o tratamento de águas residuais? 　　***Tabela de quantidades de materiais químicos necessários na estação de tratamento (para referência)
Nome do material | Padrão | Quantidade necessária | Preço de mercado
Ácido sulfúrico a 98%, para uso industrial | 20 Kg/dia | 0,5 yuan/kg
Cálcio óxido, com pureza >93%, embalado em pacotes de 25 Kg | 12,5 Kg/dia | 0,75 yuan/kg
Fosfato de potássio dihidrogenado | 2-3 Kg/dia | 5 yuan/kg
Carvão ativado em grânulos, tamanho dos grânulos: Φ3-4, comprimento: 4-8 mm | 5 toneladas por 1-2 anos | 2500 yuan/kg
Carvão ativado em pó, tipo 670 | Embalado em pacotes de 20 Kg | 100 Kg | 6000 yuan/kg
Resíduos de ferro fundido | 25 toneladas por 1-2 anos | 1100 yuan/kg
Lodo biológico, com teor de umidade de 81% | 10 toneladas (uso único) | 150 yuan/kg
19. Quais são os principais indicadores técnicos do sistema de desidratação de lodos? 　　Quantidade de lodo a ser tratada: 8 toneladas/dia. Concentração do lodo antes da desidratação: 3%. Concentração do lodo após a desidratação: 20%. 20. Quais são os principais indicadores técnicos no processo de tratamento biológico? 　　(1) Tanque de ajuste
Capacidade máxima de armazenamento de água: 120 toneladas
pH: 6-8
Faixa de controle do COD: 700 mg/L
Faixa de controle do BOD5: 250 mg/L

(2) Tanque de oxidação biológica por contato
Modo de operação: operação em fluxo contínuo
Capacidade máxima de tratamento de água: 120 toneladas/dia
Tempo de residência da água no tanque: 20 horas
Tempo de aeração: ≥16 horas
COD da água de saída: ≤300 mg/L

(3) Tanque SBR para tratamento biológico
Modo de operação: operação intermitente
Capacidade máxima de tratamento de água: 120 toneladas/dia
Tempo de residência da água no tanque: 20 horas
Tempo de entrada da água: 6 horas
Tempo de aeração: 4 horas
Tempo de descarga da água: 2 horas
COD da água de saída: ≤100 mg/L
BOD5 da água de saída: ≤30 mg/L

21. Quais são os principais indicadores técnicos no processo de pré-tratamento? 　(1) Célula eletrolítica de ferro-carvão
Volume de água residual processada: 20 toneladas/dia
pH da água de entrada: 2-3
pH da água de saída: 5-6
Tempo de reação: >8 horas

(2) Tanque de neutralização e precipitação
Volume de água residual processada: 20 toneladas/dia
pH da água de entrada: 5-6
pH da água de saída: >9
Quantidade de cal em pó utilizada: 0,8 quilogramas por tonelada de água residual
Tempo de neutralização: 2 horas

22. Em quantas etapas é dividido todo o processo de tratamento de águas residuais? 　　Todo o processo de tratamento de águas residuais é dividido em duas etapas: a etapa de pré-tratamento (microeletrólise com ferro e carvão – neutralização e coagulação) e a etapa de tratamento biológico (tanque de oxidação por contato biológico – SBR). 　　23. O que é o método de biocarvão (método PACT)? 　　Existem resíduos líquidos farmacêuticos que são difíceis de serem biodegradados. É bastante difícil que o valor de COD nos efluentes resultantes do tratamento biológico fique abaixo do padrão de emissão estabelecido (100 mg/L). Por isso, é essencial utilizar a tecnologia de adsorção com carvão ativado granular para garantir que os efluentes atendam aos padrões exigidos. No entanto, o método de tratamento por adsorção com carvão ativado em grânulos tem uma desvantagem fatal: o custo de tratamento é muito alto. A razão principal para isso é que a capacidade de adsorção dinâmica do carvão ativado em grânulos para o COD é de aproximadamente 10% (em percentual em peso). Ou seja, uma tonelada de carvão ativado consegue absorver apenas cerca de 100 quilos de COD presentes nas águas residuais. Devido à dificuldade de regeneração do carvão ativado em grânulos e aos altos custos de tratamento, a aplicação dessa tecnologia ainda não é amplamente difundida no país. Então, seria possível desenvolver uma nova tecnologia que permitisse aumentar significativamente a capacidade de adsorção dinâmica do carvão ativado, reduzindo assim os custos de tratamento das águas residuais? 　O processo de tratamento com carvão ativado em pó, desenvolvido pela empresa DuPont, é um dos exemplos dessa nova tecnologia. O método de biocarvão, abreviado como “método PACT” ou “método PACSBR”, é considerado no exterior como o novo processo de tratamento biológico de águas residuais com maior potencial de desenvolvimento. No processo biológico, o carvão ativado em pó é adicionado às águas a serem tratadas (ou no tanque de aeração), onde se mistura com o lodo rico em carbono. O lodo restante, retirado do tanque de concentração de lodo, é então enviado para um dispositivo de desidratação de lodo. Dentro do tanque de aeração, o lodo ativo se adere à superfície do carvão ativado em pó. Devido à grande área de superfície específica do carvão ativado em pó e à sua forte capacidade de adsorção, a capacidade de adsorção do lodo é aumentada. Isso resulta em um aumento significativo na concentração de oxigênio dissolvido e na concentração dos substratos a serem degradados na interface entre o lodo ativo e o carvão ativado em pó. Assim, a taxa de degradação do COD também aumenta. Em geral, no sistema PACT, a capacidade de adsorção dinâmica do carvão ativado para o tratamento do COD fica entre 100 e 350% (em porcentagem em peso). Ou seja, um quilo de carvão ativado em pó consegue absorver de 1,0 a 3,5 quilos de COD. Além disso, o método PACT consegue tratar substâncias poluentes orgânicas tóxicas e nocivas que são difíceis de serem degradadas por organismos vivos. 　　Com base em nossa experiência em ajustes técnicos, a adição regular de carvão ativado em pó no tanque biológico aeróbico SBR, a cada 15 a 30 dias, permite obter excelentes resultados no tratamento da água. Na verdade, o mecanismo de adsorção do carvão ativado em pó é o mesmo que o do carvão ativado em grânulos. No entanto, a utilização de carvão ativado em pó nos tanques biológicos SBR oferece as seguintes vantagens: economia nos custos de investimento ； 　　Operação flexível e prática ； 　　Alta taxa de utilização do carvão ativado ； 　　É possível evitar a desvantagem de o carvão ativado em pó desenvolver biofilmes, o que pode causar obstruções e afetar a taxa de escoamento da água. No sistema de carvão ativado em pó e lodo ativado, o lodo ativado se adere à superfície do carvão ativado em pó. Devido à grande área de superfície específica do carvão ativado em pó e à sua forte capacidade de adsorção, a concentração de oxigênio dissolvido e de matéria orgânica a ser degradada na interface entre o lodo ativado e o carvão ativado em pó aumenta significativamente. Isso, por sua vez, aumenta a eficiência na degradação do COD. Em geral, a remoção do COD (dependendo do tipo de efluentes) pode aumentar em 10-40% ； 　　Como as substâncias orgânicas tóxicas e nocivas presentes nas águas residuais são absorvidas pelo carvão ativado em pó, a concentração dessas substâncias tóxicas e nocivas pode ser mantida em um nível baixo. Dessa forma, é garantido o funcionamento adequado do sistema de tratamento biológico ； 　　Tem um excelente efeito na prevenção do aumento dos níveis de nitrogênio amônico, garantindo que os valores de nitrogênio amônico na água residual estejam dentro dos padrões estabelecidos. 　　Já utilizamos o método PAC-SBR para tratar as águas residuais produzidas pela fábrica ***. Os resultados mostraram que o método PAC-SBR oferece um efeito de tratamento bastante significativo; as águas tratadas atingiram os padrões de emissão de **primeiro nível**. 　　Quanto ao sistema de tratamento de águas residuais da empresa ***, se a água resultante do processo biológico no SBR não atender aos padrões de emissão, podemos adicionar uma pequena quantidade de carvão ativado em pó no tanque biológico do SBR, a fim de aumentar a eficiência do tratamento biológico e garantir que a água resultante atenda aos padrões exigidos. 24. Como calcular a quantidade de lodo residual gerado? 　　No processo de metabolismo dos microrganismos, parte das substâncias orgânicas (BOD) é utilizada por eles para sintetizar novo citoplasma, com o objetivo de substituir os microrganismos que morreram. Portanto, a quantidade de lodo residual produzida está relacionada à quantidade de BOD que foi decomposto; existe uma relação entre os dois. 　　Na fase de projeto, geralmente se leva em consideração que, para cada quilograma de BOD5 processado, são gerados de 0,6 a 0,8 quilogramas de lodo residual (100%). Convertendo isso para lodo seco com um teor de umidade de 80%, obtém-se de 3 a 4 quilogramas de lodo seco. 　　25. Por que ocorre a geração de lodo excedente? 　　No processo de tratamento bioquímico, os microrganismos presentes no lodo ativado consomem continuamente as substâncias orgânicas presentes nas águas residuais. Dentre a matéria orgânica consumida, uma parte é oxidada para fornecer a energia necessária às atividades vitais dos microrganismos. Outra parte da matéria orgânica é utilizada pelos microrganismos para sintetizar novo citoplasma, permitindo assim que eles se reproduzam. Enquanto os microrganismos realizam seu metabolismo, alguns deles morrem, o que resulta na formação de lodo residual. 　　26. Qual é a proporção entre os diferentes elementos nutricionais necessários aos microrganismos presentes nas águas residuais? 　Os microrganismos, assim como os animais e as plantas, também precisam de nutrientes essenciais para crescer e se reproduzir. Os principais nutrientes necessários aos microrganismos são o carbono (C), o nitrogênio (N) e o fósforo (P). Existe uma proporção específica exigida para os principais elementos nutritivos presentes nas águas residuais. Para processos biológicos aeróbios, a proporção geralmente é C:N = 100:5:1 (em termos de peso). 　　27. Por que é necessário complementar frequentemente os nutrientes presentes nas águas residuais durante os processos bioquímicos? 　　O método de remoção de poluentes por meio de processos bioquímicos utiliza, principalmente, o processo metabólico dos microrganismos. Para que os processos vitais dos microrganismos, como a síntese celular, possam ocorrer, é necessário haver uma quantidade e variedade suficientes de nutrientes (incluindo oligoelementos). No caso das águas residuais provenientes da indústria química, devido à singularidade dos produtos produzidos, a composição dessas águas também é bastante simples, faltando os nutrientes necessários para os microrganismos. Por exemplo, nas águas residuais de produção da empresa ***, há apenas carbono e nitrogênio, e não fósforo. Essas águas não satisfazem as necessidades do metabolismo microbiano; portanto, é necessário adicionar fósforo às águas residuais para facilitar o processo de metabolismo dos micróbios e promover a síntese de suas células. É como quando as pessoas comem arroz e farinha, mas também precisam ingerir uma quantidade suficiente de vitaminas. 　　28. Quem fornece o oxigênio necessário aos microrganismos durante os processos bioquímicos? 　　O oxigênio necessário aos microrganismos nos processos bioquímicos é fornecido principalmente por ventiladores rotativos. 　　29. Quais fatores influenciam o teor de oxigênio dissolvido nas águas residuais? 　　A concentração de oxigênio dissolvido na água pode ser expressa pela lei de Henry: quando se atinge o equilíbrio de dissolução: C = KH * P. Onde: C é a solubilidade do oxigênio na água no estado de equilíbrio de dissolução ； 　　P é a pressão parcial do oxigênio no estado gasoso ； 　　KH é o coeficiente de Henry, que está relacionado à temperatura ； Aumentar os esforços de aeração visa manter o equilíbrio da dissolução de oxigênio, enquanto o lodo ativado consome oxigênio da água. Portanto, a quantidade real de oxigênio dissolvido nas águas residuais está relacionada a fatores como a temperatura da água, a profundidade efetiva da água (que afeta a pressão), a quantidade de aração, a concentração de lodo e a salinidade. 　　30. O que significa o oxigênio dissolvido (OD)? O oxigênio dissolvido (OD) representa a quantidade de oxigênio presente na água, sendo expresso em mg/L. Os diferentes métodos de tratamento bioquímico exigem níveis diferentes de oxigênio dissolvido. No processo bioquímico anaeróbio, o oxigênio dissolvido na água geralmente fica entre 0,2 e 2,0 mg/L. Já no processo bioquímico aeróbio SBR, o oxigênio dissolvido na água geralmente fica entre 2,0 e 8,0 mg/L. Portanto, durante a operação da piscina anaeróbica, a quantidade de ar introduzido deve ser pequena, e o tempo de aeração deve ser curto ； Já na operação do tanque aeróbico SBR, a quantidade e o tempo de aeração são muito maiores. Nós utilizamos o método de oxidação por contato, com o teor de oxigênio dissolvido controlado entre 2,0 e 4,0 mg/L. 　　31. Índice de lodo (SVI)? 　　O índice de lodo (SVI), cujo nome completo é índice de volume do lodo, representa o número de mililitros ocupados por 1 grama de lodo seco em estado úmido. A fórmula de cálculo é a seguinte: SVI = SV * 10 / MLSS. O SVI elimina a influência da concentração do lodo, permitindo assim uma avaliação mais precisa da capacidade de coesão e sedimentação do lodo ativo. Geralmente, considera-se que: quando 60 < SVI < 100, a capacidade de sedimentação do lodo é boa; quando 100 < SVI < 200, a capacidade de sedimentação é mediana; quando 200 < SVI < 300, o lodo tende a se expandir; e quando SVI > 300, o lodo já está expandido. 32. Qual é a razão de sedimentação do lodo (SV)? 　　A razão de sedimentação do lodo (SV) refere-se à proporção, em %, entre o volume do lodo sedimentado e o volume da mistura, após esta ser deixada em repouso em um medidor de 100 mililitros por 30 minutos, dentro da câmara de aeração. Por isso, às vezes é também indicada como SV30. Em geral, o valor de SV nos tanques bioquímicos fica entre 20% e 40%. A determinação da razão de sedimentação do lodo é bastante simples e constitui um dos indicadores importantes para avaliar o lodo ativado. Ela é frequentemente utilizada para controlar a emissão de lodo residual e para detectar, em tempo hábil, fenômenos anormais como a expansão do lodo. Obviamente, o SV também está relacionado à concentração de lodo. 　　33. O que são os sólidos em suspensão voláteis de uma mistura (MLVSS)? 　　Os sólidos suspensos voláteis da mistura (MLVSS) referem-se ao peso das substâncias voláteis presentes no lodo seco, por unidade de volume da mistura no tanque biológico. A unidade de medida é miligrama/litro. Como esses valores não incluem os materiais inorgânicos presentes no lodo ativo, eles permitem uma representação mais precisa da quantidade de microrganismos presentes no lodo ativo. 　　34. O que é sólido suspenso em solução mista (MLSS)? 　　Os sólidos em suspensão no líquido misto (MLSS) também são conhecidos como concentração de lodo. Trata-se do peso do lodo seco contido por unidade de volume do líquido misto no tanque biológico, sendo a unidade de medida miligramas/litro. Esse valor é utilizado para indicar a concentração de lodo ativo. Ele inclui duas partes: substâncias orgânicas e substâncias inorgânicas. Em geral, é adequado manter o valor de MLSS no tanque biológico SBR entre 2000 e 4000 mg/L. 　　35. Ao se utilizar um microscópio para observar a composição biológica, quais são os tipos de microrganismos que indicam que o tratamento bioquímico foi eficaz? 　　A presença de microorganismos microscópicos (como rotíferos e nematóides) indica que a comunidade microbiana está em bom estado de crescimento, e que o ecossistema do lodo ativado é relativamente estável. Nesse caso, o efeito do tratamento bioquímico é ótimo. É como nos rios onde se conseguem capturar peixes grandes com frequência: nesses locais, os peixes e camarões pequenos também crescem bem. 　36. Como avaliar o lodo ativado nos métodos de lodo ativado e de membrana biológica? 　A avaliação do crescimento do lodo ativado nos métodos de lodo ativado e de membrana biológica é diferente. 　　No método de biofilme, a avaliação do crescimento do lodo ativado é feita principalmente por meio da observação direta da comunidade microbiana sob microscópio. 　　No método de lodo ativado, além da observação direta da fauna biológica por meio do microscópio, outros indicadores comuns para avaliar o crescimento do lodo ativado são: sólidos em suspensão no líquido misto (MLSS), sólidos voláteis em suspensão no líquido misto (MLVSS), razão de sedimentação do lodo (SV) e índice de sedimentação do lodo (SVI). 　　37. O que é lodo ativado? Do ponto de vista microbiano, o lodo presente nos tanques biológicos é um conjunto de microrganismos com atividade biológica, formando assim um grupo biológico. Se observarmos as partículas de lama sob um microscópio, podemos ver que existem vários tipos de microrganismos nelas – bactérias, fungos, protozoários e metazoários (como rotíferos, larvas de insetos e vermes). Eles formam uma cadeia alimentar. As bactérias e os fungos conseguem decompor compostos orgânicos complexos, obtendo assim a energia necessária para suas atividades e para se desenvolverem. Os protozoários se alimentam de bactérias e fungos, sendo, por sua vez, consumidos pelos metazoários. Os metazoários também podem viver diretamente das bactérias. Esses grânulos de lama, repletos de microrganismos e capazes de degradar substâncias orgânicas, são chamados de lodo ativado. 　　Além de ser composto por microrganismos, o lodo ativado também contém algumas substâncias inorgânicas, além de materiais orgânicos que se aderem ao lodo ativado e não podem ser biodegradados (ou seja, resíduos do metabolismo dos microrganismos). A umidade do lodo ativado geralmente fica entre 98 e 99%. 　　O lodo ativado, semelhante a flores de alúmen, possui uma grande área de superfície; por isso, tem uma forte capacidade de adsorção e de oxidar e decompor substâncias orgânicas. 　　38. Quais são as semelhanças e diferenças entre o método de membranas biológicas e o método de lodo ativado? 　　O método de biomembranas e o método de lodo ativado são formas diferentes de reatores para tratamento bioquímico. A principal diferença, em termos visuais, é que, no primeiro caso, os microrganismos não precisam de suportes de tipo “filler”; o lodo biológico fica suspenso. Já, no segundo caso, os microrganismos estão fixados nos suportes de tipo “filler”. No entanto, o mecanismo pelo qual ambos tratam as águas residuais e purificam a qualidade da água é o mesmo. Além disso, os lodos biológicos de ambos são lodos ativados aeróbios, e a composição dos lodos também apresenta certa semelhança. Além disso, os micróbios utilizados no método de biofilme, por estarem fixados nos materiais de preenchimento, conseguem formar ecossistemas bastante estáveis. A energia necessária para o seu funcionamento e o consumo de energia por parte deles não são tão elevados quanto nos micróbios do método de lodo ativado. Por isso, a quantidade de lodo residual no método de biofilme é menor do que no método de lodo ativado. O tanque de oxidação por contato da Shanghai Xinyi Bailuda Pharmaceutical Co., Ltd. utiliza o método de biomembrana, enquanto o tanque biológico SBR utiliza o método de lodo ativado. 　　39. Quais são as aplicações do tratamento biológico no processo de tratamento de águas residuais? 　　Existem duas categorias principais de técnicas de tratamento biológico que são as mais amplamente utilizadas e práticas no tratamento de águas residuais: uma delas é chamada de método de lodo ativado, e a outra é chamada de método de membrana biológica. 　　O método de lodo ativado é uma forma de tratamento de águas residuais aeróbicas, que utiliza as reações metabólicas de populações biológicas em estado suspenso. Durante o processo de crescimento e reprodução, os microrganismos podem formar colônias com grande área de superfície. Essas colônias conseguem coagular e adsorver grandes quantidades de poluentes em forma de partículas coloidais ou dissolvidos nas águas residuais. Esses poluentes são então absorvidos pelas células. Com a ajuda do oxigênio, esses poluentes são completamente oxidados, liberando energia, CO2 e H2O. A concentração de lodo no método de lodo ativado geralmente é de 4 g/L. 　　Já no método de biofilme, os microrganismos se fixam na superfície do material de preenchimento, formando um biofilme conectado por substâncias coloidais. As biomembranas geralmente têm uma estrutura fofa e em forma de floco, com muitos microporos e uma grande área de superfície. Elas possuem uma forte capacidade de adsorção, o que facilita a decomposição e utilização desses materiais orgânicos por parte dos microrganismos. Durante o processo de tratamento, o fluxo da água e a agitação do ar fazem com que a superfície da membrana biológica fique em constante contato com a água. Os poluentes orgânicos presentes nas águas residuais, bem como o oxigênio dissolvido, são absorvidos pela membrana biológica. Os microrganismos presentes na membrana biológica decompondo esses materiais orgânicos. Ao mesmo tempo em que esses materiais são oxidados e decompostos, a própria membrana biológica também passa por um processo metabólico contínuo. A membrana biológica envelhecida acaba se desprendendo e é levada para fora das instalações de tratamento, onde é separada da água nos tanques de sedimentação. A concentração de lodo no método de biomembranas geralmente fica entre 6 e 8 g/L. 　　Para aumentar a concentração de lodo e, assim, melhorar a eficiência do tratamento, é possível combinar o método de lodo ativado com o método de biofilme. Isso é feito adicionando materiais de preenchimento ao tanque de lodo ativado. Esse tipo de reator biológico, que contém tanto microrganismos que formam biofilmes quanto microrganismos em suspensão, é chamado de reator biológico composto. Ele possui uma alta concentração de lodo, geralmente em torno de 14 g/L. 　　40. O que é o tratamento biológico aeróbico? O que é tratamento biológico aeróbio? Qual é a diferença entre os dois? 　　O tratamento biológico pode ser dividido em duas categorias, conforme as necessidades dos microrganismos em relação ao ambiente de oxigênio: tratamento biológico aeróbico e tratamento biológico anaeróbico. O tratamento biológico anaeróbico, por sua vez, pode ser dividido em tratamento biológico fáulico e tratamento biológico anaeróbico puro. No processo de tratamento biológico aeróbico, os microrganismos aeróbios precisam crescer e se reproduzir na presença de grandes quantidades de oxigênio, além de reduzir a quantidade de matéria orgânica presentes nas águas residuais ； Já no processo de tratamento biológico anaeróbico-facultativo, os microrganismos anaeróbicos-facultativos precisam de apenas uma pequena quantidade de oxigênio para crescer e se reproduzir, além de degradar as substâncias orgânicas presentes nas águas residuais. Se houver excesso de oxigênio na água, esses microrganismos não conseguem crescer adequadamente, o que afeta sua eficiência na degradação das substâncias orgânicas. 　　Os microrganismos anaeróbios podem se adaptar a efluentes com alta concentração de COD. A concentração de COD no efluente pode chegar a mais de 2000 mg/L, sendo que a taxa de remoção do COD geralmente fica entre 50% e 80% ； Já os microrganismos aeróbios só conseguem se adaptar a águas residuais com baixa concentração de COD. A concentração de COD na água de entrada geralmente deve ser mantida abaixo de 1000-1500 mg/L. A taxa de remoção do COD costuma ficar entre 50-80%. Tanto o tratamento biológico anaeróbio quanto o aeróbio levam um tempo relativamente curto, geralmente entre 12 e 24 horas. As pessoas aproveitam as diferenças e os pontos em comum entre o tratamento biológico anaeróbio e o aeróbio, combinando-os. Assim, as águas residuais com alta concentração de COD são primeiro submetidas ao tratamento biológico anaeróbio. Em seguida, a água resultante desse processo é utilizada como entrada para o tanque de tratamento aeróbio. Esse método de tratamento combinado permite reduzir o volume dos tanques de tratamento, economizando assim investimentos em meio ambiente e diminuindo os custos operacionais diários. 　　Os princípios e funções do tratamento biológico anaeróbio são os mesmos do tratamento biológico facultativamente aeróbio. A diferença entre o tratamento biológico anaeróbio e o tratamento biológico facultativamente aeróbio é que, no processo de reprodução e crescimento dos microrganismos anaeróbios, bem como na decomposição das substâncias orgânicas, não é necessário nenhum oxigênio. Além disso, os microrganismos anaeróbios conseguem se adaptar a concentrações mais altas de COD em águas residuais (4000–10000 mg/L). A desvantagem do tratamento biológico anaeróbio é que o tempo de tratamento é muito longo; o tempo de permanência das águas residuais no tanque de tratamento anaeróbio costuma ser de mais de 40 horas. 　　41. Por que as águas residuais com alta concentração de sal têm um impacto tão grande nos microrganismos? 　　Vamos descrever primeiro um experimento de osmose: utiliza-se uma membrana semipermeável para separar duas soluções salinas com concentrações diferentes. As moléculas de água da solução de baixa concentração passam através da membrana semipermeável e entram na solução de alta concentração. Da mesma forma, as moléculas de água da solução de alta concentração também passam pela membrana semipermeável e entram na solução de baixa concentração, mas em menor quantidade. Por isso, o nível do líquido no lado da solução de alta concentração sobe. Quando a diferença de nível entre os dois lados gera uma pressão suficiente para impedir o fluxo de água, a osmose para. Nesse momento, a pressão gerada pela diferença de nível é chamada de pressão osmótica. Em geral, quanto maior a concentração de sal, maior a pressão osmótica. 　　A situação dos microrganismos em soluções salinas é semelhante aos experimentos de pressão osmótica. A unidade estrutural dos microrganismos é a célula. A parede celular funciona como uma membrana semipermeável. Quando a concentração de íons de cloro é igual ou menor que 2000 mg/L, a parede celular consegue suportar uma pressão osmótica de 0,5 a 1,0 atmosferas. Mesmo considerando que a parede celular e a membrana citoplasmática possuem certa resistência e elasticidade, a pressão osmótica que a parede celular consegue suportar não excede 5 a 6 atmosferas. Mas, quando a concentração de íons de cloro na solução aquosa ultrapassa 5000 mg/L, a pressão osmótica aumenta para aproximadamente 10-30 atmosferas. Com uma pressão osmótica tão alta, as moléculas de água presentes dentro das células microbianas são forçadas a sair para a solução externa, causando perda de água pelas células e, em casos graves, a morte dos microrganismos. No dia a dia, as pessoas utilizam sal comum (cloreto de sódio) para conservar vegetais e peixes, eliminando bactérias e evitando que os alimentos estraguem. É esse o princípio por trás desse uso. Os dados de experiência em engenharia indicam que, quando a concentração de íons de cloro nas águas residuais é superior a 2000 mg/L, a atividade dos microrganismos é inibida, e a taxa de remoção do COD diminui significativamente ； Quando a concentração de íons de cloro nas águas residuais é superior a 8600 mg/L, isso causa o aumento do volume do lodo, com formação de muita espuma na superfície da água. Além disso, os microrganismos acabam morrendo. 　　No entanto, após um longo período de domesticação, os microrganismos vão se adaptando gradualmente para crescer e se reproduzir em águas com alta concentração de sal. Já foram criados microrganismos capazes de se adaptar a concentrações de íons de cloro ou sulfato superiores a 10.000 mg/L. No entanto, o princípio da osmose nos diz que os microrganismos adaptados a crescer e se reproduzir em águas com alta concentração de sal possuem um teor elevado de sal em seu citoplasma. Quando a concentração de sal nas águas residuais é baixa ou muito baixa, as moléculas de água presentes nessas águas penetram em grande quantidade dentro das células dos microrganismos, fazendo com que elas inchem. Em casos graves, isso pode levar à ruptura das células e à morte dos microrganismos. Portanto, os microrganismos que foram domesticados ao longo do tempo e conseguem se adaptar gradualmente para crescer e se reproduzir em águas com altas concentrações de sal, exigem que a concentração de sal na água de entrada permaneça em um nível bastante alto. Não é possível permitir flutuações significativas nessa concentração, caso contrário, muitos microrganismos morrerão. 　　42. O que é oxigênio dissolvido? Qual é a relação entre o oxigênio dissolvido e os microrganismos? 　　O oxigênio dissolvido nas águas é chamado de oxigênio dissolvido. Os organismos aquáticos e os microrganismos aeróbios dependem do oxigênio para sobreviver, e esse oxigênio é o oxigênio dissolvido. Diferentes microrganismos têm exigências diferentes em relação ao oxigênio dissolvido. Os microrganismos aeróbios precisam de uma quantidade suficiente de oxigênio dissolvido. Em geral, o nível de oxigênio dissolvido deve ser mantido em torno de 3 mg/L; o valor mínimo não deve ser inferior a 2 mg/L ； Os microrganismos anaeróbios exigem que a concentração de oxigênio dissolvido esteja entre 0,2 e 2,0 mg/L ； Já os microrganismos anaeróbios exigem que a concentração de oxigênio dissolvido fique abaixo de 0,2 mg/L. 　　43. Qual é o intervalo de pH mais adequado para os microrganismos? 　　As atividades vitais dos microrganismos, o metabolismo das substâncias e o valor de pH estão intimamente relacionados. A maioria dos microrganismos consegue se adaptar a um pH entre 4,5 e 9, sendo que o valor de pH mais adequado fica entre 6,5 e 7,5. Quando o pH está abaixo de 6,5, os fungos começam a competir com as bactérias. Quando o pH chega a 4,5, os fungos passam a ter total domínio dentro do tanque biológico. Isso acaba afetando negativamente o processo de sedimentação do lodo ； Quando o pH ultrapassa 9, a velocidade do metabolismo dos microrganismos é prejudicada. 　　Diferentes microrganismos têm requisitos diferentes em relação à faixa de pH a que se adaptam. No tratamento biológico aeróbico, o pH pode variar entre 6,5 e 8,5 ； No tratamento biológico anaeróbio, os microrganismos têm requisitos bastante rigorosos em relação ao pH, que deve ficar entre 6,7 e 7,4. 　　44. Qual é a faixa de temperatura ideal para que os microrganismos cresçam e se reproduzam? 　　No tratamento biológico de águas residuais, a faixa de temperatura mais adequada para os microrganismos é geralmente de 16 a 30°C. A temperatura máxima aceitável é de 37 a 43°C. Quando a temperatura cai abaixo de 10°C, os microrganismos deixam de se desenvolver. 　　Na faixa de temperatura adequada, a cada aumento de 10°C na temperatura, a taxa metabólica dos microrganismos aumenta correspondentemente, e a taxa de remoção do COD também aumenta em cerca de 10% ； Por outro lado, a cada 10°C de queda na temperatura, a taxa de remoção do COD diminui em 10%. Portanto, no inverno, a taxa de remoção biológica do COD é significativamente menor em comparação com as outras estações do ano. 　　45. Quais fatores estão relacionados aos microrganismos? 　　Além de nutrientes, os microrganismos precisam também de fatores ambientais adequados, como temperatura, pH, oxigênio dissolvido e pressão osmótica, para poderem sobreviver. Se as condições ambientais não forem normais, isso afetará as atividades vitais dos microrganismos, podendo até causar mutações ou sua morte. 　　46. De que maneira os microrganismos conseguem decompor e remover os poluentes orgânicos presentes nas águas residuais? 　　Devido à presença de carboidratos, gorduras, proteínas e outros compostos orgânicos nas águas residuais, esses compostos inanimados servem de alimento para os microrganismos. Parte deles é decomposta e transformada em substâncias celulares (produtos do metabolismo sintético), enquanto outra parte é decomposta e oxidada, gerando água, dióxido de carbono e outros produtos (produtos do metabolismo dissociativo). Nesse processo, os poluentes orgânicos presentes nas águas residuais são eliminados pelos microrganismos. 　　47. O que é o tratamento biológico de efluentes? 　　O tratamento bioquímico de efluentes é um dos processos mais importantes nos sistemas de tratamento de águas residuais, sendo também conhecido como tratamento biológico. O tratamento bioquímico utiliza os processos de vida dos microrganismos para remover efetivamente os materiais orgânicos solúveis e parte dos materiais orgânicos insolúveis presentes nas águas residuais, permitindo assim a purificação da água. Na verdade, não somos estranhos ao tratamento bioquímico. Nos corpos d’água naturais, existe uma cadeia alimentar: os peixes grandes comem os peixes pequenos, os peixes pequenos comem os camarões, os camarões comem os insetos pequenos, os insetos pequenos comem os microrganismos, e os microrganismos consomem as águas poluídas. Sem essa cadeia alimentar, a natureza ficaria em desordem. Nos rios naturais, existem grandes quantidades de micróbios que se alimentam de matéria orgânica. Eles oxidam ou reduzem, dia e noite, a matéria orgânica que as pessoas descartam nos rios – como efluentes industriais, pesticidas, fertilizantes e fezes, entre outras substâncias orgânicas. Com o tempo, essa matéria orgânica se transforma em substâncias inorgânicas. Sem a presença desses micróbios, os rios ao nosso redor se tornariam poluídos em poucos meses, ou até um ou dois anos. Apenas porque os micróbios são muito pequenos e dispersos, é que não podem ser vistos a olho nu. Já o processo de tratamento biológico de efluentes consiste em intensificar esse processo em condições artificiais. As pessoas concentram inúmeros microrganismos em um único tanque, criando assim um ambiente muito adequado para a reprodução e crescimento desses microrganismos (como temperatura, pH, oxigênio, nutrientes como nitrogênio e fósforo). Isso permite que os microrganismos se multipliquem em grande número, aumentando assim a velocidade e eficiência com que eles conseguem decompor os materiais orgânicos. Em seguida, efluentes são bombeados para dentro do tanque, fazendo com que as substâncias orgânicas presentes neles sejam oxidadas e degradadas durante as atividades vitais dos microrganismos, assim purificando e tratando os efluentes. Em comparação com outros métodos de tratamento, o método bioquímico apresenta vantagens como baixo consumo de energia, não necessidade de aditivos químicos, bom desempenho no tratamento e custos reduzidos. 　　48. Como estimar a quantidade de lodo químico gerado? 　　O lodo gerado por reações químicas (como neutralização) e tratamentos físico-químicos (como coagulação com aditivos) é geralmente denominado lodo químico. O lodo formado após o tratamento de neutralização e coagulação da água contendo ferro e carvão é composto principalmente por hidróxido de ferro e sulfato de cálcio. A quantidade de lodo gerado pode ser calculada com base na quantidade de ácido sulfúrico e cal em pó adicionados. Na engenharia, também é possível usar a experiência para fazer estimativas. Em geral, se o pH da água de entrada contendo ferro e carvão for em torno de 2, a quantidade de lodo químico produzido por tonelada de águas residuais após a neutralização e coagulação será de aproximadamente 50 quilos, considerando uma umidade de 80%. 　　49. Por que é necessário usar cal em pó para neutralizar a água resultante da reação entre ferro e carvão? 　　Após o tratamento com ferro e carvão, as águas residuais, cujo pH foi ajustado para 2 com uso de ácido sulfúrico, passam a conter sulfato de ferro. O pH dessas águas aumenta de 2 para 5-6. Então, por que ainda é necessário usar cal para neutralizar essas águas? Ou será que, no processo de neutralização, é possível usar menos cal em pó? 　　A água resultante do processo de tratamento com ferro e carvão contém grandes quantidades de sulfato de ferro(II). Se esse composto não for removido, ele pode afetar o crescimento e a reprodução dos microrganismos nos tanques biológicos seguintes. Por isso, é necessário usar cal para aumentar o pH da água residual de 5-6 para valores acima de 9. Dessa forma, o sulfato de ferro(II) solúvel na água se transforma em hidróxido de ferro(II) e cálcio sulfato, que são insolúveis. Em seguida, esses compostos são precipitados por meio de processos de coagulação e sedimentação, garantindo assim que a água que entra nos tanques biológicos não contenha sulfato de ferro(II). 　　É possível usar menos cal em processo de neutralização? Podemos fazer um experimento de comparação no laboratório. Coloca-se uma quantidade igual de água com ferro e carvão (com pH em torno de 2) e água com ferro e carvão (com pH entre 5 e 6) em dois frascos separados. Em seguida, adiciona-se cal em quantidades específicas para neutralizar e coagular as substâncias presentes nas águas. Quando o pH das águas nos dois frascos é ajustado para 9, percebe-se que a quantidade de cal adicionada em ambos os frascos é a mesma. Isso acontece porque o ferro não é um agente neutralizante. O sulfato de ferro, formado a partir do ácido sulfúrico, continua sendo uma substância ácida. Durante o processo de neutralização, o sulfato de ferro se transforma em óxido de ferro hidróxido e cálcio sulfato; para isso, é necessário usar cal em quantidade suficiente. Portanto, é indispensável adicionar cal em pó durante o tratamento das águas resultantes da utilização de ferro e carvão. 　　50. O que é adsorção? 　Utilizando sólidos porosos (como carvão ativado) ou substâncias em forma de flocos (como polímeros de ferro), as substâncias tóxicas e nocivas presentes nas águas residuais são adsorvidas na superfície ou nos poros desses sólidos ou flocos, com o objetivo de purificar a qualidade da água. Esse método de tratamento é chamado de tratamento por adsorção. O objeto de adsorção pode ser uma substância sólida insolúvel ou uma substância solúvel. O tratamento por adsorção tem alta eficiência e produz água de qualidade, sendo frequentemente utilizado para o tratamento avançado de efluentes. Também é possível introduzir um tratamento por adsorção nas unidades de tratamento bioquímico, a fim de aumentar a eficiência desse tratamento (o método PACT é um exemplo disso). 　　51. O que é coagulação? 　　O processo em que a coagulação e a floculação são utilizadas juntas é chamado de processo de coagulação-floculação. A coagulação é frequentemente utilizada em experimentos ou em projetos de engenharia. Primeiro, são adicionados ao meio aquoso agentes como sulfato de ferro, a fim de eliminar a repulsão eletrostática entre as partículas coloidais. Em seguida, é adicionada poliacrilamida (PAM), o que faz com que as partículas aumentem de tamanho gradualmente, formando flores de alúmen visíveis a olho nu. Por fim, ocorre a sedimentação dessas partículas. 　　52. Por que é necessário usar polímeros de ferro para a flocação e adsorção do tratamento prévio das águas residuais? 　　O poliferroso, formado durante o processo de coagulação, gera flocos de hidróxido de ferro que possuem grande capacidade de adsorver substâncias orgânicas presentes nas águas residuais. Os dados experimentais mostram que, após a adsorção das águas residuais por meio desses flocos de poliferroso, é possível remover de 10% a 20% do COD presente nas águas residuais. Isso permite reduzir significativamente a carga de trabalho dos sistemas de tratamento biológico, facilitando assim a emissão das águas residuais em conformidade com as normas estabelecidas. Além disso, o tratamento prévio por coagulação com poliferro pode remover as substâncias em pequenas quantidades presentes nas águas residuais que são tóxicas ou inibitórias para os microrganismos, garantindo assim que estes possam funcionar normalmente nos tanques biológicos. Dentre os vários agentes de coagulação, o poliferro é relativamente barato (25-300 yuan/tonelada), portanto, seu custo de tratamento é baixo, o que o torna adequado para o pré-tratamento de efluentes industriais. 　　O poliferro é uma substância ácida, altamente corrosiva; portanto, os equipamentos utilizados para seu tratamento devem ter proteção contra a corrosão. 　　53. O que é flocação? 　　A flocação consiste na adição de agentes coagulantes poliméricos às águas residuais. Após a dissolução desses agentes, formam-se polímeros de alto peso molecular. A estrutura desse polímero é linear: uma das extremidades da cadeia linear está ligada a uma partícula pequena, enquanto a outra extremidade está ligada a outra partícula pequena. Essa estrutura funciona como uma espécie de “ponte” entre as duas partículas distantes umas das outras, permitindo que as partículas cresçam gradualmente e, por fim, formem aglomerados maiores (conhecidos popularmente como “flor de alúmen”), o que acelera a sedimentação das partículas. Os aglutinantes mais utilizados são a poliacrilamida (PAM), o poliferroso (PE), entre outros. 　54. O que é coesão? 　　Ao adicionar agentes coagulantes com íons positivos às águas residuais, uma grande quantidade de íons positivos se encontra entre as partículas coloidais, o que elimina a repulsão eletrostática entre elas. Assim, as partículas se aglomeram. Esse processo de aglomeração das partículas coloidais por meio da adição de eletrólitos com íons positivos é chamado de coagulação. Os coagulantes mais comuns são o alumínio sulfato, o ferro sulfato, o alúmen e o cloreto de ferro. 　　55. Como fazer com que as partículas coloidais se precipitem? Para que as partículas coloidais se precipitem, é necessário fazer com que elas entrem em contato umas com as outras, formando assim partículas maiores. Dessa forma, sua densidade torna-se maior que 1, e elas se precipitam. 　　Existem muitos métodos que podem ser utilizados. As técnicas mais comuns em engenharia são: método de coagulação, método de floculação e método de coagulação-floculação. 　　56. Por que as partículas coloidais presentes nas águas residuais não se depositam naturalmente? Muitos dos contaminantes presentes nas águas residuais, cuja densidade é maior que 1, como partículas grandes e outros materiais suspenso que se depositam facilmente, podem ser removidos por meio de métodos como sedimentação natural ou centrifugação. 　　Mas as partículas em suspensão com densidade inferior a 1, que são muito pequenas e até invisíveis a olho nu, têm grande dificuldade para se depositarem naturalmente. Por exemplo, as partículas coloidais têm tamanho entre 10^-4 e 10^-6 mm; elas são muito estáveis em água, e sua velocidade de deposição é extremamente lenta – leva 200 anos para que elas se depositem por 1 metro. Existem duas razões para a lenta sedimentação: (1) Em geral, as partículas coloidais possuem carga negativa. Devido à repulsão entre partículas com mesmo tipo de carga, isso impede que elas entrem em contato umas com as outras, impedindo assim que se unam e fiquem suspensas na água. (2) A superfície das partículas coloidais também é envolvida por uma camada de moléculas. Essa camada hidratante impede e isola o contato entre as partículas coloidais, impedindo que elas se unam e permaneçam suspensas na água.