O tratamento biológico é o uso de microrganismos para degradar a matéria orgânica em efluentes, principalmente divididos em tratamento biológico anaeróbio e aeróbio.
Tratamento biológico anaeróbico: O princípio do tratamento biológico anaeróbio é usar microrganismos anaeróbios para metabolizar substâncias orgânicas em um ambiente livre de oxigênio, convertendo-as em metano (CH4), dióxido de carbono (CO2) e alguns outros produtos intermediários. Este processo é conhecido como digestão anaeróbia.
Tratamento biológico aeróbico: Sob condições aeróbias, micro-organismos convertem matéria orgânica em dióxido de carbono e água através da respiração, enquanto também removem poluentes como nitrogênio amônia e fósforo.
Os seguintes parâmetros devem ser monitorizados durante o processo de tratamento anaeróbio:
pH
Os microrganismos anaeróbios são sensíveis ao pH do ambiente, especialmente em condições ácidas ou alcalinas, onde sua atividade metabólica pode ser inibida. O pH ideal para a maioria dos microrganismos anaeróbios é de 6,5-8,0. A monitorização do pH ajuda a determinar se o sistema está em condições ambientais adequadas e evita a acidificação excessiva ou alcalinização.
Oxigênio dissolvido (DO)
Durante o tratamento anaeróbio, o oxigênio dissolvido deve estar próximo de zero, pois os microrganismos anaeróbios crescem em ambiente livre de oxigênio. Se a concentração de oxigênio dissolvido é muito alta, pode inibir a atividade de microrganismos anaeróbios. A concentração de DO é geralmente monitorada usando um método de eletrodo de oxigênio (como um sensor de DO) para garantir um ambiente anaeróbio.
Demanda Química de Oxigênio (DQO)
A CQO é um importante indicador da concentração de matéria orgânica em águas residuais. O objetivo do tratamento anaeróbio é degradar a matéria orgânica através da atividade microbiana, reduzindo assim a CQO nas águas residuais. O monitoramento regular da CQO ajuda a avaliar a eficiência de remoção de poluentes do processo de tratamento anaeróbio e determinar se o nível de tratamento desejado foi alcançado.
Nitrogénio total (TN) e azoto amoníaco (NH3-N)
As fontes de azoto, como o azoto amoniacal, podem também ser degradadas durante o processo de tratamento anaeróbio, especialmente em condições adequadas em que a desnitrificação anaeróbia pode remover o azoto. A monitorização das concentrações de azoto total e de azoto amoníaco ajuda a avaliar a eficiência da remoção de azoto e a evitar que o azoto excessivo entre em corpos de água a jusante, o que pode levar à eutrofização.
Temperatura
A temperatura afeta diretamente a atividade de microrganismos anaeróbios. O processo de digestão anaeróbia é mais eficiente na faixa de temperatura de 30-40°C (digestão anaeróbia mesófila). Temperaturas que são muito altas ou muito baixas podem afetar a taxa de reação e eficácia do tratamento. Manter a temperatura dentro da faixa ideal é crucial para o bom funcionamento do processo anaeróbio.
Quase todos os sensores de qualidade da água da KACISE estão equipados com sensores de temperatura.
Os seguintes parâmetros devem ser monitorizados durante o processo de tratamento aeróbico:
Oxigênio dissolvido (DO)
O oxigênio dissolvido é essencial para o metabolismo de microrganismos aeróbios. Os microrganismos requerem oxigénio para a respiração aeróbia para degradar a matéria orgânica. Se a concentração de oxigênio dissolvido é muito baixa, pode levar a uma diminuição da atividade microbiana, afetando a eficiência do tratamento. Se a concentração de oxigénio dissolvido for demasiado elevada, pode desperdiçar energia. O nível de oxigénio dissolvido é geralmente monitorizado em tempo real utilizando sensores DO para garantir que permanece dentro do intervalo adequado (normalmente 2-4 mg/L).
pH
o pH afeta a atividade metabólica dos microrganismos e a eficiência da degradação da matéria orgânica. Os microrganismos aeróbios são mais ativos em ambientes neutros ou ligeiramente alcalinos. Condições extremamente ácidas ou alcalinas podem inibir a atividade microbiana e até causar falha no sistema. É tipicamente mantido dentro do intervalo de 6,5-8,5 para garantir o metabolismo microbiano normal.
Demanda Química de Oxigênio (DQO)
A demanda química de oxigênio (COD) é um indicador comum da concentração de matéria orgânica em águas residuais. Um maior valor de COD indica uma maior concentração de poluentes orgânicos na água. O principal objectivo do tratamento aeróbico é remover estas substâncias orgânicas e reduzir a CQO. O monitoramento regular das concentrações de CQO do afluente e efluente ajuda a avaliar a eficácia do tratamento aeróbio. O tratamento aeróbico pode reduzir significativamente a CQO nas águas residuais, sendo que a CQO do efluente geralmente é necessária para atender às normas regulatórias.
Demanda de Oxigénio Bioquímico (BOD)
O BOD reflete a demanda biológica de oxigênio para a degradação da matéria orgânica na água. É um indicador importante da qualidade da água e dos níveis de poluição. Durante o tratamento aeróbio, os microrganismos degradam a matéria orgânica em DBO em dióxido de carbono e água através da respiração aeróbia. A medição regular dos valores de CBO é utilizada para avaliar a eficiência de remoção do sistema de tratamento. BOD5 (a demanda bioquímica de oxigênio de cinco dias) é tipicamente o indicador mais comumente monitorado.
Amoníaco (NH3-N)
O nitrogênio amoniacal é um poluente de nitrogênio comum nas águas residuais. Os microrganismos aeróbios podem converter nitrogênio amoniacal em nitrato através da nitrificação. Quando a concentração de nitrogênio amoniacal é muito alta, pode inibir a atividade microbiana e afetar a eficiência do tratamento. A monitorização das concentrações de azoto amoniacal garante uma remoção eficaz do sistema, evitando a poluição secundária para o ambiente.
Nitrogênio total (TN)
O nitrogênio total inclui nitrogênio amônia, nitrogênio nitrato e outras formas de nitrogênio. Reações de nitrificação no tratamento aeróbio converter nitrogênio amônia em nitrogênio nitrato. Contudo, a nitrificação excessiva pode levar à acumulação de nitrato de azoto. A monitorização da concentração total de azoto, especialmente em sistemas que envolvem a remoção de azoto, garante uma nitrificação suave e evita a acumulação excessiva de azoto.
Temperatura
A temperatura tem um impacto importante na taxa metabólica dos microrganismos e na eficiência do tratamento. Geralmente, os microrganismos são mais ativos na faixa de temperatura de 20-35°C. Se a temperatura for demasiado alta ou demasiado baixa, afectará o crescimento microbiano e a eficiência do tratamento das águas residuais. Os sensores de temperatura são usados para monitorar a temperatura do reator e garantir que ele fique dentro da faixa ideal.
Sólidos Suspendidos Totais (SST)
TSS reflete a concentração de sólidos suspensos na água. Durante o tratamento aeróbio, os sólidos suspensos nas águas residuais são tipicamente degradados por microrganismos (por exemplo, lamas activadas). O TSS excessivo pode levar ao entupimento do sistema, afetando o fluxo de águas residuais. O monitoramento da concentração de TSS impede o acúmulo excessivo de sólidos suspensos, garantindo a atividade microbiana e fluidez das águas residuais dentro do reator.
Sólidos suspensos de licor misto (MLSS)
MLSS refere-se à concentração de sólidos suspensos no licor misto, incluindo lamas ativadas e matéria orgânica não digerida. A concentração de MLSS afeta a eficiência do sistema de tratamento aeróbio. A concentração de MLSS é tipicamente controlada dentro do intervalo de 2000-5000 mg/L para garantir um número adequado de microrganismos para degradar a matéria orgânica na água.
