Qualidade do Efluente
1. Excesso de matéria orgânica
Os fatores que afetam principalmente a eficiência do tratamento da matéria orgânica incluem:
(1) Nutrientes
Em geral, nutrientes como o nitrogênio e o fósforo nas águas residuais são suficientes para as necessidades microbianas, e muitas vezes em excesso. No entanto, quando a proporção de águas residuais industriais é relativamente alta, a proporção de carbono-nitrogênio-fósforo deve ser verificada para garantir que atenda ao padrão de 100:5:1.
● Se houver deficiência de nitrogênio, geralmente são adicionados sais de amônio.
● Se houver deficiência de fósforo, geralmente são adicionados ácido fosfórico ou fosfatos.
(2) pH
O pH das águas residuais é geralmente neutro, variando de 6,5 a 7,5. Uma ligeira diminuição no pH pode ser causada pela fermentação anaeróbica na tubulação de esgoto. Quedas significativas de pH durante a estação chuvosa são frequentemente devidas à chuva ácida urbana, especialmente em sistemas combinados de esgoto.
Uma mudança repentina e grande no pH, seja um aumento ou uma diminuição, geralmente é causada pela grande descarga de águas residuais industriais. O ajuste do pH das águas residuais geralmente envolve a adição de hidróxido de sódio ou ácido sulfúrico, mas isso aumenta significativamente os custos de tratamento.
(3) Óleos e graxas
Quando o teor de substâncias oleosas nas águas residuais é alto, a eficiência de aeração do equipamento de aeração diminuirá. Sem aumentar a aeração, a eficiência do tratamento diminuirá, mas aumentar a aeração inevitavelmente aumentará os custos operacionais.
O alto teor de óleo também reduz o desempenho de sedimentação do lodo ativado e, em casos graves, pode causar amontoamento do lodo, levando a sólidos suspensos (SS) no efluente que excede os padrões. Para afluentes com alto teor de óleo, equipamentos de remoção de óleo devem ser adicionados na etapa de pré-tratamento.
(4) Temperatura
A temperatura tem uma ampla gama de efeitos no processo de lodo ativado.
● Primeiro, afecta a actividade microbiana. No inverno, se não forem tomadas medidas de controle, a eficiência do tratamento diminuirá.
● Segundo, afeta o desempenho de separação em tanques de sedimentação secundária; por exemplo, mudanças de temperatura podem causar correntes de densidade e curto-circuito-; baixas temperaturas aumentam a viscosidade do lodo e reduzem o desempenho de sedimentação.
● Terceiro, a temperatura afeta a eficiência da aeração. No verão, temperaturas mais altas diminuem a saturação de oxigênio dissolvido, dificultando a transferência de oxigênio e reduzindo a eficiência da aeração. Também diminui a densidade do ar, portanto, para manter o mesmo suprimento de ar, o volume de ar deve ser aumentado.
2.TP (Fósforo Total) Excedendo os Padrões
A remoção biológica de fósforo depende de organismos acumuladores de polifosfato (PAOs), que liberam fósforo em condições anaeróbicas e absorvem o excesso de fósforo em condições aeróbicas. O fósforo é removido pela descarga do excesso de lodo rico em fósforo. As causas para o efluente TP exceder os padrões incluem:
(1) Temperatura
A temperatura afeta a remoção de fósforo de forma menos óbvia do que a remoção biológica de nitrogênio. Dentro de uma certa faixa, a remoção biológica do fósforo funciona com sucesso, apesar das mudanças moderadas de temperatura. Experimentos mostram que a remoção de fósforo é preferível em temperaturas acima de 10 graus, uma vez que os PAOs crescem mais lentamente em baixas temperaturas.
(2) Valor de pH
Entre pH 6,5 e 8,0, o teor de fósforo e a taxa de absorção dos microrganismos polifosfato permanecem estáveis. Quando o pH cai abaixo de 6,5, a absorção de fósforo diminui drasticamente. Quedas repentinas de pH causam aumentos rápidos na concentração de fósforo nas zonas aeróbicas e anaeróbicas; quanto maior a queda do pH, mais fósforo é liberado. Esta liberação não é uma resposta fisiológica ou bioquímica dos PAOs, mas um efeito puramente químico de “dissolução ácida”. A maior liberação de fósforo anaeróbico devido à queda do pH resulta em menor absorção de fósforo aeróbico, indicando que a liberação é destrutiva e ineficaz. Uma ligeira absorção de fósforo ocorre quando o pH aumenta.
(3) Oxigênio Dissolvido (DO)
Cada mg de oxigênio molecular pode consumir 1,14 mg de DQO biodegradável, inibindo o crescimento de PAO e dificultando a remoção de fósforo. A zona anaeróbica deve manter baixo OD para favorecer a fermentação ácida pelos anaeróbios, promovendo a liberação de fósforo pelos PAOs, e para reduzir o consumo de matéria orgânica biodegradável, permitindo que os PAOs sintetizem mais PHB. Por outro lado, a zona aeróbica requer maior OD para apoiar os PAOs na degradação do PHB armazenado para obter energia para absorver o fosfato dissolvido do esgoto e sintetizar o polifosfato intracelular. O OD deve ser controlado abaixo de 0,3 mg/L em zonas anaeróbicas e acima de 2 mg/L em zonas aeróbicas para garantir a liberação eficaz de fósforo anaeróbico e a absorção aeróbica.
(4) Nitrato Nitrogênio em Tanque Anaeróbico
O nitrogênio nitrato na zona anaeróbica consome substratos orgânicos, inibindo a liberação de fósforo dos PAOs e afetando assim a absorção de fósforo em condições aeróbicas. Além disso, o nitrogênio nitrato é usado pelas bactérias desnitrificantes como aceitadores de elétrons para a desnitrificação, o que interfere nos processos de fermentação, produzindo ácidos necessários para o metabolismo do fósforo PAO, suprimindo a liberação, absorção e síntese de fósforo PAO. Cada mg de nitrogênio nitrato consome 2,86 mg de DQO biodegradável, suprimindo a liberação anaeróbica de fósforo. Normalmente, o nitrogênio nitrato é controlado abaixo de 1,5 mg/L.
(5) Idade do Lodo
A remoção de fósforo é obtida principalmente pela descarga do excesso de lodo; assim, a quantidade de lodo em excesso determina a eficiência de remoção. A idade do lodo afeta diretamente o volume de descarga do lodo e a absorção de fósforo. A menor idade do lodo melhora a remoção de fósforo, aumentando a descarga excessiva de lodo e a remoção de fósforo do sistema, reduzindo o fósforo no efluente de sedimentação secundária. No entanto, a remoção biológica de nitrogênio e fósforo requer idade suficiente do lodo para o crescimento de bactérias nitrificantes e desnitrificantes, muitas vezes tornando a remoção de fósforo insatisfatória. Geralmente, a idade do lodo em sistemas de remoção de fósforo é controlada entre 3,5 e 7 dias.
(6) Relação COD/TP
Na remoção biológica de fósforo, o tipo e a quantidade de substratos orgânicos na fase anaeróbica e a proporção de nutrientes necessários aos micróbios em relação ao fósforo no esgoto afetam criticamente a eficiência da remoção. Diferentes substratos induzem liberação e absorção variadas de fósforo. Produtos orgânicos de baixo peso molecular e facilmente degradáveis (por exemplo, ácidos graxos voláteis) são prontamente usados pelos PAOs para liberar polifosfato armazenado e induzir fortemente a liberação de fósforo. Produtos orgânicos de alto peso molecular e difíceis-de{6}}degradar induzem uma liberação mais fraca de fósforo. Quanto mais completa for a liberação de fósforo anaerobicamente, maior será a absorção de fósforo aeróbica. Os PAOs usam energia da liberação anaeróbica de fósforo para absorver compostos orgânicos de baixo peso molecular para sobreviver em condições anaeróbicas. Portanto, matéria orgânica suficiente (DQO/TP > 15) é essencial para a sobrevivência do PAO e a remoção ideal de fósforo.
(7) DQO Facilmente Biodegradável (RBCOD)
Estudos mostram que substratos como ácido acético, propiônico e fórmico levam a altas taxas de liberação de fósforo, que dependem da concentração de lodo ativado e da composição microbiana, e não da concentração de substrato. Essa liberação de fósforo segue uma cinética de{1}ordem zero. Outros produtos orgânicos devem ser convertidos nessas pequenas moléculas antes que os PAOs possam metabolizá-los.
(8) Glicogênio
O glicogênio é um grande polissacarídeo ramificado composto de unidades de glicose e serve como armazenamento de energia intracelular. Nos PAOs, o glicogênio se forma em ambientes aeróbicos, armazenando energia metabolizada em condições anaeróbicas para produzir NADH (um precursor da síntese de PHA), fornecendo energia metabólica. A aeração excessiva ou a super{2}}oxidação reduzem o glicogênio nos PAOs, causando deficiência de NADH em condições anaeróbicas e má remoção de fósforo.
(9) Tempo de Retenção Hidráulica (TRH)
Em-sistemas municipais de remoção biológica de nitrogênio e fósforo bem operados, a liberação e absorção de fósforo normalmente requerem de 1,5 a 2,5 horas e de 2,0 a 3,0 horas, respectivamente. A liberação de fósforo é um pouco mais crítica; portanto, a TRH anaeróbica é monitorada de perto. A TRH anaeróbica muito curta impede a liberação suficiente de fósforo e a degradação da matéria orgânica em ácidos graxos baixos; muito tempo aumenta o custo e os efeitos colaterais. A libertação e absorção de fósforo estão inter-relacionadas: a libertação anaeróbica suficiente melhora a absorção aeróbica e vice-versa, criando um ciclo positivo. Os dados operacionais indicam TRH adequados como 1h15m–1h45m anaeróbico e 2h–3h10m aeróbico.
(10) Taxa de retorno (R)
Nos processos A/O (anaeróbico/aeróbico), é fundamental manter oxigênio dissolvido suficiente no lodo ativado que retorna do tanque de aeração para o tanque de sedimentação secundário para evitar a liberação anaeróbica de fósforo neste último. Sem a remoção rápida do lodo, camadas espessas de lodo causam liberação anaeróbica de fósforo, apesar do alto OD. Assim, as taxas de retorno não devem ser muito baixas, garantindo rápida descarga do lodo dos tanques de sedimentação. Taxas de retorno excessivamente altas aumentam o consumo de energia e reduzem o tempo de retenção de lodo no tanque de aeração, prejudicando a remoção de DBO5 e fósforo. Os índices de retorno ideais variam entre 50% e 70%.
3.Equipamentos Mecânicos e Elétricos
A operação estável do tratamento de esgoto e lodo depende de equipamentos mecânicos e elétricos confiáveis, o que também impacta o consumo de energia da planta.
(1) Máquina de tela de barra
O primeiro passo no tratamento, propenso a falhas que podem interromper o fluxo de esgoto. Problemas comuns:
Bloqueio devido a desgaste do rolamento ou falha mecânica. Requer lubrificação e inspeção regulares.
Bloqueio por fibras, sacos plásticos causando redução de fluxo e transbordamento. Requer atualizações técnicas ou limpeza manual.
(2) Bombas de Elevação
Principalmente bombas submersíveis. As folgas do impulsor da bomba e do anel de vedação podem ficar obstruídas por detritos, reduzindo a vedação e a eficiência, causando falha do motor. Recomenda-se inspeção regular, rotação da bomba e operação aprimorada da tela de barra.
O projeto do sistema de coleta e entrada variável exige bombas dispostas em gradientes com bombas de velocidade-fixa e de velocidade-variável para lidar com flutuações com eficiência.
(3) Sopradores
Equipamentos essenciais e-de uso intensivo de energia. Os parâmetros incluem fluxo de ar, pressão, consumo de energia e ruído. Sopradores centrífugos comumente usados com vantagens sobre os sopradores Roots em eficiência, vida útil, ruído e estabilidade. O controle de frequência variável e múltiplas configurações de ventiladores otimizam o uso de energia.
A manutenção regular dos resfriadores de óleo, filtros e a garantia da qualidade adequada do óleo são necessárias para evitar emulsificação e superaquecimento.
(4) Cabeças de aeração
Principalmente membranas microporosas (tipos de disco, cúpula, placa, tubo). O entupimento e o envelhecimento da borracha reduzem a eficiência da transferência de oxigênio. É necessária limpeza regular com ácido fórmico ou ar-de alta pressão, com precauções de segurança. As válvulas de drenagem devem ser abertas regularmente para remover o condensado. Difusores gravemente obstruídos ou danificados devem ser substituídos.
(5) Equipamento de remoção de lodo
Alguns processos não possuem tanques de sedimentação secundários (por exemplo, SBR, UNITANK), causando afunilamento da camada de lodo e descarga insuficiente de lodo, aumentando o consumo de energia e produtos químicos. Descarga de lodo intermitente ou multi{3}}recomendada. É necessária a manutenção regular dos raspadores e dispositivos de sucção nos tanques de sedimentação.
(6) Máquinas de desidratação
Dois tipos principais: centrífuga e filtro-prensa de correia.
4.Centrífuga:
Considere a concentração de lodo, taxa de alimentação, diferencial de velocidade, dosagem de polímero em sólidos de torta, SS filtrado e recuperação.
Um diferencial de velocidade maior reduz a retenção de lodo, aumentando o teor de umidade e os sólidos filtrados.
Diferencial menor melhora a separação, mas corre o risco de entupimento.
Ajuste a dosagem do polímero e a taxa de alimentação para otimizar.
Problemas comuns:alarmes devido a lavagem inadequada, superaquecimento de rolamentos por bloqueio de lubrificação, alarmes de motor do conversor de frequência e lodo não descarregado devido a pequenos flocos de lodo, especialmente durante as estações chuvosas. Ajuste os parâmetros operacionais para mitigar.
Prensa de filtro de correia:
Lodo comprimido e cisalhado entre duas correias que passam sobre rolos para retirada de água.
Os pontos operacionais e de manutenção incluem distribuição uniforme de lodo, raspadores macios, sistemas de limpeza de bicos, rastreamento automático da correia e proteções de intertravamento.
Problemas comuns: deslizamento da correia, desvio da correia, entupimento e declínio dos sólidos da torta principalmente devido à sobrecarga, tensão inadequada, rolos danificados e excesso de polímero. Ajuste e limpeza regulares são essenciais.
Instrumentos de monitoramento
Alta impureza e ambiente hostil causam erros de medição frequentes ou danos aos analisadores online, impactando o controle e a automação.
São necessárias unidades adequadas de pré-tratamento de amostras de água e analisadores adequados às faixas de concentração. Equipamentos de grande porte devem possuir sistemas de controle compatíveis com a automação da planta para reduzir custos de comunicação.
Os procedimentos de manutenção incluem peças sobressalentes planejadas, calibração regular, limpeza e substituição de consumíveis.
A proteção contra raios é crucial para dispositivos externos devido às frequentes quedas de raios em estações de esgoto. A falta de proteção leva a altos custos de reparo e riscos operacionais.