AP3

Question 1

O que são lagoas de estabilização?

Answer 1

São locais para tratamento de efluentes, através de processos de biológicos, com objetivo de reter a matéria orgânica e proporcionar que a água retorne ao meio ambiente com qualidade. Há diversas variantes dos sistemas de lagoas de estabilização, com diferentes níveis de simplicidade operacional e requisitos de área.

Question 2

Como funcionam as lagoas de estabilização?

Answer 2

As lagoas são meios de tratamento de efluentes, esse processo consiste na retenção dos esgotos por um período de tempo longo o suficiente para que os processos naturais de estabilização da matéria orgânica se desenvolvam. As lagoas se baseiam em reações de respiração e fotossíntese, sendo aplicadas no mundo todo,
principalmente em países tropicais, devido o baixo custo operacional e taxas elevadas de remoção de matéria orgânica e patógenos. O processo

Question 3

Lagoas de estabilização são indicadas para que tipo de país?

Answer 3

De maneira geral, as lagoas de estabilização são bastante indicadas para regiões de clima quente e países em desenvolvimento devido aos seguintes aspectos:
- suficiente disponibilidade de área em um grande número de localidades
- clima favorável (temperatura e insolação elevadas)
-operação simples
-necessidade de poucos ou nenhum equipamento

Question 4

Quais as variantes das lagoas de estabilização?

Answer 4

• Lagoas facultativas
• Sistema de lagoa anaeróbica seguida de facultativa
• Lagoas aeradas
• Sistema de lagoas aeradas de mistura completa seguidas por lagoas de
  decantação

Question 5

Descreva as lagoas facultativas

Answer 5

As lagoas facultativas são a solução mais simples e de baixo custo de lagoas de estabilização. Além disso, elas podem ser primárias quando recebe diretamente o esgoto bruto após o tratamento preliminar, ou secundária, quando, por exemplo, for seguida por uma lagoa anaeróbia. Nas lagoas facultativas o tratamento preliminar é feito pela grade e em seguida pelo desarenador. Essas lagoas são de construção simples e também de
simples operação, não havendo necessidade de técnico especializado para operação.

No fundo das lagoas se encontra o lodo onde está a zona anaeróbica e a matéria
orgânica dissolvida/suspensa sofre tratamento aeróbico. Já na zona aeróbica (onde há
presença de oxigênio) ocorre troca gasosa com atmosfera e algas onde as bactérias
produzem CO2 e consomem O2 por respiração e as algas consomem CO2 e produzem
O2 por fotossíntese.

Question 6

Descreva lagoa anaeróbia seguida de facultativa

Answer 6

Essas lagoas são uma das melhores soluções técnicas dentre as lagoas de estabilização, porém necessita de grande área física. Essa lagoa funciona em duas etapas, onde na etapa anaeróbia ocorre retenção e digestão anaeróbica do material sedimentável enquanto na lagoa facultativa ocorre degradação de contaminantes solúveis e contidos em partículas suspensas muito pequenas. Por fim, o lodo anaeróbio presente dura de 2 a 5
anos.

Question 7

Descreva lagoa aerada facultativa

Answer 7

A lagoa aerada pode ser utilizada quando se deseja um sistema predominantemente aeróbio e a disponibilidade de área é insuficiente para a instalação de uma lagoa facultativa convencional. Devido a introdução de equipamentos eletromecânicos a complexidade e manutenção operacional do sistema é aumentada, além da
necessidade de consumo de energia elétrica. A lagoa aerada pode também ser uma
solução para lagoas facultativas que operam de forma saturada e não possuem área
suficiente para sua expansão

Question 8

Descreva lagoa aerada de mistura completa + lagoa de decantação

Answer 8

O efluente que sai de uma lagoa aerada de mistura completa, possui uma grande
quantidade de sólidos suspensos e não é adequado para ser lançado diretamente no corpo
receptor. Para que ocorra a sedimentação e estabilização destes sólidos é necessária a
inclusão de unidade de tratamento complementar, que neste caso, são as lagoas de
decantação.
O tempo de detenção nas lagoas aeradas é da ordem de 2 a 4 dias e nas lagoas de
decantação da ordem de 2 dias. O acumulo de lodo nas lagoas de decantação é baixo e
sua remoção geralmente é feita com intervalos de 1 a 5 anos. Este sistema ocupa uma
menor área que outros sistemas compostos por lagoas. Os requisitos energéticos são
maiores que os exigidos por outros sistemas compostos por lagoas.

Question 9

Descreva lagoas de maturação

Answer 9

A função desta lagoa é a remoção de patogênicos. Esta é uma alternativa mais
barata a outros métodos como por exemplo a desinfecção por cloração.

Question 10

Cite as vantagens e desvantagens de cada tipo de lagoa

Answer 10

Lagoa Facultativa
-Vantagens: Satisfatória remoção de DBO
Razoável eficiência na remoção de patógenos
Construção, operação e manutenção simples
Requisitos energéticos praticamente nulos
-Desvantagens: Elevados requisitos de área
Performance variável com as condições climáticas
Possibilidade de crescimento de insetos

Sistemas de Lagoas Anaeróbia- Facultativa
- Vantagens: Idem lagoas facultativas
Requisito de área inferiores aos das lagoas facultativas únicas
- Desvantagens: Idem lagoas facultativas
Possibilidade de maus odores
Necessidade de remoção contínua e periódica do lodo da lagoa anaeróbia

Lagoa Aerada facultativa
- Vantagens: Requisito de área inferiores das anteriores
Reduzidas possibilidade de maus odores
-Desvantagens: Introdução de equipamentos
Requisito de energia relativamente elevados
Baixa eficiência na remoção de coliformes

Lagoa de Maturação
-Vantagens: Idem sistemas das lagoas anteriores
Elevada eficiência na remoção de patógenos
Razoável eficiência na remoção de nutrientes
-Desvantagens: Idem sistemas das lagoas anteriores
Requisitos de áreas bastante elevada

Question 11

Quais as características dos efluentes de lagoas facultativas?

Answer 11

Cor esverdeada, elevada concentração de OD (Oxigênio dissolvido) e sólidos em
suspensão.

Question 12

Cite a influência das condições ambientais

Answer 12

Radiação solar: Velocidade da fotossíntese
Temperatura: Velocidade da fotossíntese, Taxa de decomposição bacteriana; Solubilidade e transferência de gases; Condições de mistura.
Vento: Condições de mistura; Reaeração atmosférica.

Question 13

. Explique o princípio do funcionamento do sistema de lodos ativados

Answer 13

O sistema de lodos ativados é uma tecnologia de alta eficiência utilizada
mundialmente no tratamento de efluentes. O método consiste em estimular física,
mecânica, química e biologicamente a biota aeróbia dos efluentes brutos e os princípios
do sistema são: oxidação e floculação.

Question 14

Explique a importância do oxigênio para esse processo.

Answer 14

O oxigênio é importante pois um dos parâmetros operacionais dos sistemas de
lodo ativados é a oxigenação. Devido a isso, no tratamento aeróbio, o oxigênio deve ser
fornecido para satisfazer à demanda de oxidação da matéria carbonácea

Question 15

Defina os parâmetros operacionais seguintes e comente sua importância no
sistema de lodos ativados:

Answer 15

(a) SSVTA: esse parâmetro operacional representa os sólidos suspenso voláteis no tanque de aeração e sua unidade é dada em massa de micro-organismos no tanque de aeração (g/L)
(b) Y: representa o coeficiente de produção celular (crescimento bacteriano). Esse parâmetro é importante pois determina a quantidade de matéria organiza que se transforma em biomassa e quanto vira CO2 + H20 + Energia. Além disso, o crescimento microbiano é função da disponibilidade de substrato no meio e matematicamente é dado
por:
𝑌 = 𝑇𝑎𝑥𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑟𝑒𝑠𝑐𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜/ 𝑇𝑎𝑥𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑚𝑜çã𝑜 𝑑𝑜 𝑠𝑢𝑏𝑠𝑡𝑟𝑎𝑡𝑜
(c) tempo de retenção hidráulica: tempo de retenção hidráulica dos efluentes
nos tanques de aeração, onde:
𝑡 =𝑉 (𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑜 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒)/ 𝑄 (𝑉𝑎𝑧ã𝑜 𝑑𝑜 𝑒𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒)
(d) idade do lodo: é o tempo de residência celular, ou seja, o tempo médio que uma célula (partícula) permanece no sistema de tratamento.
𝐼𝑑𝑎𝑑𝑒 = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑛𝑜 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎/ 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑜 𝑠𝑖𝑠𝑡.𝑒𝑚 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜
(e) relação alimento/microrganismo: Mede a relação entre os alimentos disponíveis no afluente e a massa de micro-organismos presente no reator biológico
𝐴/𝑀 = 𝑄. 𝑆𝑜/ 𝑉. 𝑋v

Question 16

Explique a importância de se estudar a produção e a recirculação do lodo
durante o processo.

Answer 16

Estudar a produção do lodo é importante pois ela precisa ser quantificada para que
se consiga quantificar a razão de descarte. Por outro lado, a recirculação do lodo é
necessária para se ter uma elevada concentração de sólidos no reator e uma idade do lodo
maior que o tempo de retenção hidráulica (θ>t).

Question 17

Explique o que é IVL

Answer 17

IVL (índice volumétrico de lodo) é a decantabilidade do lodo. Em outras palavras,
o IVL mede a qualidade do lodo e a monitora dentro do tanque de aeração.

Question 18

Enumere os principais problemas operacionais que podem ocorrer
durante o processo e quais seriam as soluções para esses problemas.

Question 19

Principais nutrientes em sistemas de lodo ativado

Answer 19

Oxigênio, Nitrogênio e Fosforo

Question 20

Explique a microbiologia da digestão anaeróbica.

Answer 20

A digestão anaeróbia pode ser considerada como um ecossistema onde diversos
grupos de microrganismos trabalham interativamente na conversão da matéria orgânica
complexa em metano, gás carbônico, água, gás sulfídrico e amônia, além de novas células
bacterianas.

Question 21

• Liste os principais fatores que podem afetar a hidrólise da matéria
  orgânica no processo anaeróbico.

Answer 21

Os fatores que afetam o grau e a taxa de hidrólise do substrato são:
* Temperatura operacional do reator
* Tempo de residência do substrato no reator
* Composição do substrato
* Tamanho das partículas
* pH do meio
* Concentração de NH4+
* Concentração de produtos da hidrólise

Question 22

Explique como é dividida a etapa da metanogênese.

Answer 22

A etapa final no processo global de degradação anaeróbia de compostos orgânicos
em metano e dióxido de carbono é efetuada pelas bactérias metanogênicas. As
metanogênicas são divididas em dois grupos principais, um que forma metano a partir de
ácido acético ou metanol, e o segundo que produz metano a partir de hidrogênio e dióxido
de carbono, como a seguir:
* Bactérias utilizadoras de acetato (acetoclásticas)
* Bactérias utilizadoras de hidrogênio (hidrogenotróficas)

Question 22

Explique como é dividida a etapa da metanogênese.

Answer 22

A etapa final no processo global de degradação anaeróbia de compostos orgânicos
em metano e dióxido de carbono é efetuada pelas bactérias metanogênicas. As
metanogênicas são divididas em dois grupos principais, um que forma metano a partir de
ácido acético ou metanol, e o segundo que produz metano a partir de hidrogênio e dióxido
de carbono, como a seguir:
* Bactérias utilizadoras de acetato (acetoclásticas)
* Bactérias utilizadoras de hidrogênio (hidrogenotróficas)

Question 23

Explique o que são AGV’s e qual a sua relação com as bactérias metanogênicas.

Answer 23

AGV é o parâmetro de ácidos graxos voláteis utilizado para medir a avaliação de equilíbrio entre as bactérias metanogênicas e acidogênicas, podendo ser produtos intermediários da degradação de carboidratos, proteínas e lipídios, sendo os mais importantes os ácidos voláteis de cadeia curta pois as bactérias metanogênicas podem fazer sua conversão até CH4.

Question 24

Como pode ser dividida a matéria orgânica que compõe o esgoto?

Answer 24

A matéria orgânica que compõe o esgoto pode ser dividida de acordo com sua
degradação, podendo ser fácil, difícil ou impossível:
* Fácil: rapidamente biodegradados por qualquer tipo de biomassa
anaeróbia
* Difícil: substratos complexos que necessitam de adaptação das bactérias
anaeróbias aos substratos
* Impossível: orgânicos inertes (em ambientes anaeróbios)

Question 25

Como ocorre a remoção não biológica de DQO?

Answer 25

Ao invés da DQO ser hidrolisada, ela será incorporada no lodo ou na fração
particulada liberada com o efluente. Pode ser que ocorra também precipitação resultante
de mudanças de pH, onde os precipitados sedimentam e passam a fazer do lodo sendo
levados para fora do sistema junto com a DQO efluente. Outro meio pode ser através de
adsorção, onde a DQO solúvel é adsorvida na superfície das partículas de biomassa.

Question 26

Descreva os principais requisitos ambientais das bactérias anaeróbicas.

Answer 26

Os requisistos a serem monitorados são os nutrientes, uma vez que se deve
calcular as quantidades mínimas de nutrientes a serem fornecidos e para que o processo
biológico ocorra de forma correta, os nutrientes inorgânicos devem estar presentes em
quantidades suficientes. Outro fator é a temperatura, sendo esse um dos fatores físicos
mais importantes possuindo três faixas: psicrofila 0-20°C, mesófilas 20-45°C e termofila
45-70°C. Por fim outros requisistos são pH, alcalinidade e ácidos voláteis

Question 27

Liste os principais métodos que podem ser usados no controle de materiais
tóxicos que podem estar presentes no efluente.

Answer 27

Os métodos de controle de materiais tóxicos sugeridos são:
* Remoção dos materiais tóxicos presentes no esgoto
* Diluição abaixo do limite de toxicidade
* Formação de complexos insolúveis ou precipitação
* Antagonização da toxicidade através do uso de outro composto

Question 28

Quais são os principais compostos que podem causar toxicidade no
efluente?

Answer 28

Pode-se ocorrer toxicidade por sais normalmente associada ao cátion do sal como
sódio, amônia, potássio e magnésio, também pode ocorrer por amônia, sulfeto e metais
pesados.

Question 29

Liste as duas variáveis principais relacionadas à cinética da digestão
anaeróbica e explique porque elas são importantes

Answer 29

As principais variáveis são a concentração de substrato e a concentração de
microrganismo. Em relação ao crescimento de microrganismos, é importante pois está
relacionado aos requisitos ambientais, se relacionando com taxa de crescimento,
coeficiente de produção celular e relação entre a concentração de substrato e a taxa de
crescimento.

Question 30

Liste os sistemas convencionais (baixa carga) para o tratamento
anaeróbico de efluentes.

Answer 30

Os sistemas convencionais são digestores de lodo, tanques sépticos e lagoas
anaeróbias.

Question 31

Liste os principais sistemas de alta carga (com crescimento disperso e
aderido) empregados no tratamento anaeróbico de efluentes.

Answer 31

Os sistemas de alta carga se dividem:
* Crescimento aderido: reatores de leito fixo, leito rotatório e leito
expandido.
* Crescimento disperso: reatores de dois estágios, reatores de chicanas,
reatores de manta de lodo, reatores de leito granular expandido e reatores
com recirculação interna.

Question 32

Explique as principais características dos digestores anaeróbicos de lodo
(baixa carga).

Answer 32

Esses digestores anaeróbicos tem como características ausência de mecanismos
de retenção de sólidos no sistema, elevados tempos de detenção hidráulica e baixas cargas
volumétricas. Além disso costumam trabalhar na faixa de temperatura mesófila de modo
a favorecer a hidrólise, possuem tanque único, sem dispositivos de mistura e nesse caso
ocorre digestão, adensamento do lodo e formação de sobrenadante.

Question 33

Explique as principais características dos digestores anaeróbicos de lodo
de um estágio e alta carga.

Answer 33

Os digestores de um estágio e alta carga possuem mecanismos suplementares de
aquecimento e mistura, taxas de alimentação uniformes, adensamento prévio do lodo
bruto, volume reduzido e melhor estabilidade. Nessa situação o tempo de retenção celular
é igual ao tempo de detenção hidráulica e é dependente da temperatura.
Para mistura do lodo ocorre recirculação do gás, recirculação do lodo e
misturadores mecânicos enquanto que para alimentação o lodo é adicionado em pequenas
quantidades em intervalos de tempo regulares.

Question 34

Explique as principais características dos digestores anaeróbicos de lodo
de dois estágios e alta carga.

Answer 34

Nesse caso o reator possui um segundo tanque de digestão, onde no primeiro
tanque ocorre a digestão do lodo (sistema de aquecimento e mistura) e no segundo tanque
ocorre a estocagem e concentração de lodo digerido onde o sobrenadante é bem mais
clarificado.

Question 35

Explique o funcionamento do tanque séptico.

Answer 35

O tanque séptico funciona como uma unidade pré moldada ou moldada in loco
onde ocorre a sedimentação e remoção dos materiais flutuantes. Esse tipo de reator é um
digestor de baixa carga, sem mistura e sem aquecimento aplicado para tratamento de
esgotos residenciais e pequenas áreas não servidas por redes coletoras.

Question 36

Explique o funcionamento da lagoa anaeróbica.

Answer 36

As lagoas anaeróbicas são uma ótima alternativa para tratamento de esgotos
domésticos no Brasil, geralmente usada em combinação com a lagoa facultativa para
tratar efluentes com alta concentração de matéria orgânica como aqueles vindos de
frigoríficos, laticínios e bebidas.

Question 37

Explique o funcionamento do reator anaeróbico de leito fixo.

Answer 37

Nessa situação temos filtros anaeróbios e esses reatores possuem material de
empacotamento estacionário onde a biomassa pode aderir. A biomassa aderida ao suporte
degrada o substrato contido no fluxo do esgoto e o tempo de residência médio de sólidos
no reator é superior a 20 dias. Esse reator é voltado para tratamento de efluentes
industriais/domésticos, sendo de fluxo vertical/descendente e tendo como características
mais importantes o tempo de residência dos sólidos e concentração de micro-organismos
no meio.

Question 38

Explique o funcionamento do reator anaeróbico de leito rotatório.

Answer 38

Nos reatores anaeróbios de leito rotatório se observa a formação de biodiscos
anaeróbios. Os microrganismos se encontram dentro do reator, aderidos ao meio suporte
inerte, formando filme biológico. O meio suporte possui uma configuração sequencial de
discos girando em torno de um eixo horizontal num tanque através do qual o esgoto flui

Question 39

Explique o funcionamento do reator anaeróbico de leito expandido.

Answer 39

Possibilita eliminar os problemas de difusão do substrato, a biomassa cresce em
filmes de espessura muito reduzida e reduz problemas de entupimento, aumenta retenção
da biomassa e o contato da mesma com substrato.
Esse reator é caracterizado como um cilindro empacotado com partículas suportes
inertes até 10% do volume. Muito eficiente para tratamento de efluentes com baixas
concentrações de matéria orgânica com TDH entre 30 e 60 minutos, possuindo eficiência
de 60 a 70% da matéria orgânica.

Question 40

Explique o funcionamento do reator anaeróbico de leito fluidificado.

Answer 40

Seu funcionamento é semelhante ao de leito expandido para tratamento de
efluentes com cargas de DQO da ordem de 20 a 30 kgDQO/m³ apresentando eficiência
de 70 a 90% de remoção.

Question 41

Explique o funcionamento do reator anaeróbico de dois estágios

Answer 41

Reator muito utilizado para tratamento de despejos industriais concentrados,
constituído de um tanque de mistura completa seguido de dispositivo para separação e
retorno dos sólidos, funcionando de forma muito semelhante aos sistemas de lodos
atividados.

Question 42

Explique o funcionamento do reator anaeróbico UASB

Answer 42

O reator UASB – Upflow Anaerobic Sludge Blanket – é um reator anaeróbio de
fluxo ascendente de alta eficiência. Normalmente, o reator UASB é utilizado em
processos primários para a estabilização da matéria orgânica inicial. É utilizado tanto
em Estação de Tratamento de Esgoto Sanitário quanto em Estação de Tratamento de
Efluentes Industriais.

Question 43

Explique o funcionamento do reator anaeróbico EGSB.

Answer 43

O reator EGSB (Expanded Granular Sludge Bed), em português, Reator
Anaeróbio de Leito Granular Expandido é uma derivação do reator UASB. Este reator foi
desenvolvido para suportar maiores cargas orgânicas em relação ao UASB sem perder o
volume reduzido, para isso, utiliza-se de recirculação mecânica para aumentar a
velocidade ascensional do fluxo dentro do reator, algo na faixa de 4 a 10 m/h, assim, o
leito de lodo granular (biomassa ativa) expande-se e resulta em um aumento da energia e
área de contato entre a biomassa e o efluente, como resultado, temos um tratamento
extremamente eficiência e de volume reduzido. Porém, para atingirmos a eficiência
desejada é preciso prover uma condição ideal de trabalho ao reator, que basicamente se
resume em dois pontos:

1) Maior complexidade e sofisticação do sistema de separação de sólidos, biogás
e efluente tratado, já que devido a alta velocidade ascensional o arraste de biomassa para
fora do reator torna-se mais fácil.
2) O EGSB não suporta receber altas cargas de SST (sólidos em suspensão total),
assim, o equipamento torna-se mais indicado para tratamento de efluentes com sólidos
dissolvidos ou, caso for usá-lo para tratar efluentes com alta carga de SST, é preciso
considerar um outro dispositivo a jusante para retenção desses SST, como uma
decantador primário.

Question 44

Explique o funcionamento do reator anaeróbico com recirculação
interna.

Answer 44

É uma variação do UASB, projetado para garantir maior eficiência quando
submetido a elevadas cargas orgânicas. Nesse reator é necessário fazer separação do gássólido-líquido efetuada em 2 estágios. No primeiro ocorre a separação da maior parcela
de biogás e no segundo ocorre a separação dos sólidos.

Question 45

Enumere as possibilidades de combinações de tratamentos
anaeróbicos/aeróbicos. Qual o objetivo dessas combinações?

Answer 45

A combinação de tratamentos tem como objetivo melhorar a eficiência da
remoção matéria orgânica, podendo ser:
* Tanque séptico + filtro anaeróbio
* Reator UASB + filtro anaeróbio
* Reator UASB + reator anaeróbio de leito expandido
* Reator UASB + lagoa de sedimentação
* Reator UASB + lagoa facultativa
* Reator UASB + lodos ativados, dentre vários outros.

Question 46

Enumere as possibilidades de combinações de tratamentos
anaeróbicos/aeróbicos. Qual o objetivo dessas combinações?

Answer 46

A combinação de tratamentos tem como objetivo melhorar a eficiência da
remoção matéria orgânica, podendo ser:
* Tanque séptico + filtro anaeróbio
* Reator UASB + filtro anaeróbio
* Reator UASB + reator anaeróbio de leito expandido
* Reator UASB + lagoa de sedimentação
* Reator UASB + lagoa facultativa
* Reator UASB + lodos ativados, dentre vários outros.