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Microbiologia Aplicada
Discente: Daiana Souza de Lima
Docente: Dra. Dejanira de Franceschi de Angelis
Tratamento biológico de lixiviados gerado por aterros sanitários de RSU
Filtro Biológico Anaeróbio
Figura 17:Primeira descarga no Aterro da Extrema. Nota-se a brita do filtro anaeróbio(um hectare de área)na base do primeiro patamar do aterro. Fonte: Geraldo Antônio Reichert et al.
Filtro Biológico Anaeróbio
Figura 18: Biofilme gerado em 15 dias-. Fonte: PROSAB
Desenvolvido na Grã-Bretanha em 1914. Consiste na produção de uma massa de microrganismos que fazem a biodegradação.
Pode ser :
Fluxo contínuo
Reator de mistura completa
Recirculação
Decantador
Parte do lodo volta ao tanque de aeração
Batelada
Tanque: Reator e decantador
Lodos Ativados
A recirculação é feita de modo que garanta biomassa ativa no sistema para aumentar a eficiência de estabilização da matéria orgânica carbonácea e nitrogenada.
A recirculação aumenta a eficiência do sistema.
Excesso de lodo é descartado.
Lodos Ativados
Filtro Biológico Anaeróbio
Figura 15: Fundo do filtro com os tubos de entrada de lixiviado. Fonte: Bidone(2007)
Figura 16: Filtro finalizado. Fonte: Bidone(2007)
Figura 13: Fluxograma de funcionamento. Fonte: Bidone (2007)
Filtro Biológico Anaeróbio
Figura 14:Corte longitudinal do aterro da Extrema, RS, mostrando a localização do filtro anaeróbio. Fonte: Geraldo Antônio Reichert et al.
Semelhantes aos aeróbios, mas com microrganismos anaeróbios e material de suporte com alto grau de vazios.
Características do material de suporte:
Permita acúmulo de grande quantidade de biomassa
Melhorar o contato entre os constituintes
Barreira física
Promover a uniformização do escoamento
Filtro Biológico Anaeróbio
Figuras 9 e 10:Bambu e brita antes de serem utilizados como meio filtrante - PROSAB
Filtro Biológico Aeróbio
Figuras 11 e 12:Bambu e brita após de serem utilizados como meio filtrante - PROSAB
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Figura 8: Filtros biológicos aeróbios monitorados aterro sanitário de Piraí, RJ . Fonte: PROSAB
Filtro Biológico Aeróbio
Nitrificação:
após redução de DBO, baixa carga orgânica
Observações:
O uso exclusivo com alta carga orgânica não é recomendado, pois os espaços vazios (poros) são rapidamente preenchidos com o intenso crescimento da biomassa.
Os filtros aeróbios ainda são poucos utilizados e há poucas informações deste tipo de tratamento tanto no uso em aterros quanto no uso em tratamento de esgoto. Existem aplicações, por enquanto, apenas experimentalmente.
Filtro Biológico Aeróbio
Lodos Ativados
Figura 19 : Esquema do sistema de lodo ativado.
Fonte: http://www.acquaeng.com.br/manuallodosativados1.pdf
Lodos Ativados
Figura 20: Lodo ativado aterro sanitário de São Carlos, SP. Fonte: Renan Contrera.
Processo constituído por quatro etapas:
Alimentação: lixiviado entra em contato com a biomassa
Reação: matéria orgânica é convertida a metano
Sedimentação: sólidos são separados dos líquidos
Descarga: líquidos são descartados.
ASBR (Anaerobic sequencing batch reactor)
Bio-discos Rotatórios
Figura 24: Sistema de Bio-Discos Fonte: http://oh2.pt/USF
Figura 25: Bio-Discos.
Fonte: http://oh2.pt/USF/USF_cat_RBC.htm
Bio-discos Rotatórios
Figuras 26 e 27: Ranhuras do Bio-disco
Fonte: http://oh2.pt/USF/USF_cat_RBC.htm
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CASTILHOS JR., A. B. Gerenciamento de Resíduos Sólidos Urbanos com Ênfase na Proteção de Corpos D'Água: Prevenção, Geração e Tratamento de Lixiviados de Aterros Sanitários.Coord.: Armando CASTILHOS Júnior. Projeto PROSAB IV. Rio de Janeiro: ABES, 2006.
SILVA, J. D. Tratamento de lixiviados de aterro sanitário por lagoas de estabilização em série: estudo em escala piloto. 2007. 199 f. Tese (Doutorado em Engenharia Ambiental) – Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2007.
SCHIMANKO,H. Sistema de tratamento do lixiviado de aterro sanitário. 2008. 44 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Santa Maria, 2008.
CONTRERA, R. C. Tratamento de lixiviados de aterros sanitários em sistemas de reatores anaeróbio e aeróbio operados em batelada sequencial. 2008. 731 f. Tese (Doutorado em Hidráulica e Saneamento) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2008.
REICHERT, G. A.; CONTRIM, S. Tratamento de lixiviado de aterro sanitário realizado em filtro anaeróbio em leito de brita construído sob o aterro: concepção de projeto . In: CONGRESSO INTERAMRICANO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL , 27; 2000, Porto Alegre. As Américas e a ação pelo meio ambiente no milênio. Porto Alegre: Abes, 2000. p. 1-6.
Referências Bibliográficas
OBRIGADA!!!!
Bio-discos Rotatórios
Figura 22 e 23: Esquema do sistema de bio- discos rotatórios. Fonte: http://oh2.pt/USF/USF_cat_RBC.htm
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Vantagens:
Rápida recuperação quando em contato com substâncias tóxicas comparado com outros tipos de tratamentos biológicos (Lagoas ou lodos ativados) , por isso é considerado um tratamento muito eficiente.
Apresentam melhor desempenho que os filtros percoladores na remoção de DQO e Nitrogênio amoniacal.
Bom desempenho no tratamento de lixiviados altamente metanogênicos (de aterros velhos) e na nitrificação do líquido.
Manutenção mínima.
Operação simples.
Bio-discos Rotatórios
Ranhuras aumentam a superfície de contato.
Crescimento contínu0 da biomassa.
Formação de flocos (excesso de biomassa) que se desprendem
Seguem no efluente e são removidos via decantação
Bio-discos Rotatórios
Conjunto de discos em paralelo alinhados a um eixo horizontal.
Parte do disco fica submersa no líquido e a outra parte, cerca da metade, exposta ao ar.
Fixação dos microrganismos e multiplicação (formação de biofilme).
Neutralização dos poluentes.
Absorção e metabolismo do oxigênio
Bio-discos Rotatórios
ASBR (Anaerobic sequencing batch reactor)
Figura 21: Esquema do sistema ASBR. Fonte: http://www.uel.br
Início:
Produção de gás, alta velocidade
Final:
baixas concentrações, baixa velocidade,baixa produção de gás, sedimentação da biomassa
Possível variar condições para selecionar microrganismos.
Inúmeras variações do sistema.
Alta remoção de matéria orgânica.
Dúvidas quanto à aplicação em escala real.
ASBR (Anaerobic sequencing batch reactor)
Contato direto do substrato com o ar e com os microrganismos
Formação de uma camada de limo : subcamada anaeróbia e subcamada aeróbia
Atividade metabólica em duas fases:
Desassimilação (degradação)
Assimilação (crescimento)
Filtro Biológico Aeróbio
Figura 7: Representação esquemática do mecanismo do processo (Adaptado de João & Pessos, 2005) . Fonte: PROSAB
Filtro Biológico Aeróbio
Figura 6: Vista geral da lagoa aerada de mistura completa no aterro controlado de Londrina. Fonte: PROSAB
Lagoas Aeradas Aeróbias de Mistura Completa
Todos os processos dependem de fatores como a biodegradabilidade do substrato, pH, temperatura, tempo de contato, disponibilidade de nutrientes e oxigênio dissolvido, e existência de componentes tóxicos.
Tratamento Biológico
1950: Utilização efetiva no tratamento de águas residuárias.
1960: São José dos Campos.
Disponibilidade de áreas em várias regiões do país, clima favorável e simplicidade de operação e manutenção são fatores positivos para a utilização deste sistema no Brasil.
Lagoas de Estabilização
Filtro contendo massa biológica que realiza oxidação química no líquido que entra em contato com o mesmo.
Características:
Biomassa aderida em um meio suporte (brita, areia,bambu,plástico, entre outros)
Efluente distribuído por pulverização
Percolação no meio filtrante
Crescimento da biomassa na superfície
Filtro Biológico Aeróbio
Lagoas de Estabilização
Figura 1: Sistema de Lagoas de Estabilização: Aterro Sanitário de Tijuquinhas,Biguaçú – SC. Fonte: BRENTANO (2006)
Alguns tipos de processos:
Lagoas de estabilização
Lagoas aeradas aeróbias de mistura completa
Filtros biológicos aeróbios e anaeróbios
Lodos ativados
ASBR (Reator anaeróbio em batelada sequencial)
Bio-discos rotatórios
Tratamento Biológico
Metanogênese: produção de metano por arquéias metanogênicas em ecossistemas microbianos anaeróbios, principalmente pela quebra de acetato ou hidrogênio/dióxido de carbono, que são fornecidos a partir da fermentação de microrganismos que estão em ambientes de decomposição da matéria orgânica.
Tratamento Biológico
Fase aeróbia: Reações sempre ocorrem para produzir maior quantidade possível de energia.
Fase anóxica (sem oxigênio, mas com nitrato): desnitrificação.
Fase anaeróbia: sulfatos redução sulfetos
Metanogênese: dióxido de carbono metano
Tratamento Biológico
O lixiviado resultado da biodegradação dos RSU(Resíduos sólidos urbanos) e da solubilização de componentes orgânicos e inorgânicos através da infiltração de água.
Composição
Substâncias orgânicas e inorgânicas
Nitrogênio amoniacal: altas concentrações
Substâncias tóxicas (resíduos industriais)
Introdução
Entre as diversas tecnologias para tratar o lixiviado existe o tratamento com o uso de biomassa.
A biodegradação é um processo que ocorre espontaneamente na natureza, entretanto, o desenvolvimento de técnicas pode fazer com esse processo seja mais rápido e eficaz.
Objetivo: transformar os constituintes orgânicos em compostos estáveis (reatividade), não putrescíveis , com remoção eficiente de DBO, DQO e nitrogênio amoniacal.
Tratamento Biológico
Microrganismos:
Bactérias,protozoários, fungos, algas.
Processos a nível celular:
Catabolismo: reações que liberam energia e degradam a matéria orgânica.
Anabolismo: reações que formam biomassa com os nutrientes e parte da energia gerada no catabolismo.
Tratamento Biológico
Nos lixiviados a transformação da matéria orgânica ocorre por catabolismo este pode ocorrer de duas formas:
Oxidativa : oxidação da matéria orgânica por reação redox através de um agente oxidante (oxigênio, nitrato ou sulfato);
Fermentativa: rearranjo de elétrons na molécula fermentada de forma que no final da reação haja no mínimo dois produtos.
Tratamento Biológico
Reatores biológicos (unidades onde ocorre a remoção de matéria orgânica – DBO pela ação de microrganismos) capacitados para receber altas cargas orgânicas.
Nessas lagoas:
Consumo de oxigênio maior que a produção;
Digestão ácida e fermentação metanogênica: produção de H2S, CH4, CO2;
Transformação de compostos orgânicos complexos
Redução do pH.
Lagoas Anaeróbias
As lagoas de estabilização podem ser de três tipos:
Anaeróbias
Facultativas
Maturação ou aeróbias
Existem variações para intensificar o processo (inclusão de plantas macrófitas e/ou micrófitas). Essas lagoas podem ser instaladas em série ou paralelo.
A eficiência dessas lagoas pode ser medida através de análises dos parâmetros DBO, DQO e sólidos em suspensão.
Lagoas de Estabilização
Observações:
O tempo de detenção é baseado no tempo necessário para a reprodução das bactérias anaeróbias.
O odor é uma dos principais critérios para a adoção ou não de uma lagoa anaeróbia.
Lagoas Anaeróbias
Figura 5: Fluxo de tratamento do lixiviado em uma lagoa aerada aeróbia de mistura completa. Fonte: PROSAB.
Lagoas Aeradas Aeróbias de Mistura Completa
As lagoas de estabilização anaeróbias apenas estabilizam a matéria orgânica, não tratam o efluente para descarga em corpos receptores.
A eficiência destas lagoas na remoção de DBO para esgotos domésticos é de cerca de 50 a 70%.
Lagoas Anaeróbias
As lagoas aeradas funcionam como um reator biológico de crescimento suspenso (lodos ativados – com microrganismos).
Principal diferença:
Não há recirculação de sólidos
A aeração é feita por meio de aeradores mecânicos ou sopradores de ar.
Há a necessidade de passar por lagoa de decantação.
Lagoas Aeradas Aeróbias de Mistura Completa
Lagoas de Estabilização
Figura 4: Fotografia aérea do aterro de São Carlos, SP. Fonte: Vega Ambiental
São menos eficientes que os lodos ativados (baixa concentração de sólidos suspensos), porém mais fáceis de serem operadas.
Além disso, são eficazes na transferência do oxigênio no meio líquido (cor mais clara).
Lagoas Aeradas Aeróbias de Mistura Completa
Lagoas de Estabilização
Em geral são aplicados sistemas de lagoas de estabilização
Figura 2:Configuração da série de lagoas . Fonte: PROSAB
Figura 3:Sistema de Lagoas de estabilização: 1Lagoa Anaeróbia; 2: Lagoa Facultativa; 3:Lagoa de Maturação. Fonte: PROSAB
Lagoas de Estabilização
Exemplo de aplicação experimental
Possuem uma zona anaeróbia localizada no fundo e uma zona aeróbia localizada na superfície com uma zona de transição entre as duas.
Principais características:
Cor verde (NH4+ e PO4-3 )
Elevado teor de oxigênio dissolvido
O tratamento ocorre de forma aeróbia - anaeróbia, através de simbiose entre algas e bactérias facultativas.
Lagoas Facultativas
Ou Lagoas Aeróbias
São usadas como refinamento de um tratamento prévio.
Objetivo: destruição de organismos patogênicos e dos nutrientes.
Desinfecção através de:
Temperatura elevada (volatilização da amônia)
Sedimentação
Tempo de retenção hidráulica
Insolação
pH (precipitação do fósforo)
Remoção da DBO entre 60 e 67%
Lagoas de Maturação
O processo de oxidação bacteriana converte a matéria orgânica em dióxido de amônia e fosfatos.
Podem operar em unidade única ou em série após uma lagoa anaeróbia.
A eficiência da lagoa na remoção de DBO é de 50%.
Lagoas Facultativas
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