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Lagoas de estabilização

As lagoas de estabilização são sistemas de tratamento biológico em que a estabilização da matéria orgânica é realizada pela oxidação bacteriológica (oxidação aeróbia ou fermentação anaeróbia) e/ou redução fotossintética das algas.

Em geral, as lagoas apresentam excelentes eficiências de tratamentos. Em termos de eficiência de remoção de DBO, a faixa típica situa-se entre 75 e 85%. Com relação a remoção de coliformes, pode-se alcançar até 99,9% de eficiência.

As eficiências das lagoas são influenciadas, em grande parte, pelo clima. Locais com clima predominante quente (exemplo o Brasil) apresentam eficiências de remoções maiores do que locais frios, pois, a temperatura apresenta um relacionamento com outros fatores que interferem no processo biológico, como a radiação solar, a velocidade da fotossíntese e a velocidade do metabolismo dos organismos.

Além disso, é importante destacar o papel das algas em lagoas facultativas e aeróbias. Nestes dois tipos de sistemas, as algas são responsáveis pelo fornecimento de grande parte do oxigênio dissolvido na lagoa que serão utilizados pelos microrganismos para sintetizarem a matéria orgânica.

CLASSIFICAÇÃO DAS LAGOAS

As lagoas podem ser classificadas em: anaeróbias; facultativas (ocorrem processos aeróbios e anaeróbios); aeróbias; e maturação.

Nos tópicos a seguir, vou resumir, brevemente, cada uma destas classificações.

Lagoa anaeróbia

Inicialmente, é apresentado um resumo do sistema de lagoa anaeróbia. Este tipo de lagoa se caracteriza por não apresentar oxigênio dissolvido abaixo da superfície da água.

Durante o processo anaeróbio, diversas bactérias se desenvolvem para transformar a poluição orgânica em metano. Basicamente ocorrem duas etapas:

  • liquefação e formação de ácidos através das bactérias acidogênicas; e
  • formação de metano através das bactérias metanogênicas.

Na primeira etapa, há a conversão da matéria orgânica complexa em formas mais simples. Nesta etapa não há conversão de DBO em metano.

Já na segunda etapa, a DBO passa a ser removida, com a matéria orgânica (ácidos produzidos na primeira etapa) sendo convertida a metano, gás carbônico e água. O carbono orgânico é removido do meio liquido das lagoas pelo fato do metano escapar para a atmosfera.

Em lagoas anaeróbias, é de extrema importância o controle de três fatores:

  • Ausência de oxigênio dissolvido – as bactérias metanogênicas são anaeróbias estritas, não sobrevivendo na presença de oxigênio;
  • Temperatura – acima de 15°C; e
  • pH – entre 7,0 e 9,0.

As alterações destes parâmetros fora dos valores e das faixas ideais, influenciam diretamente na redução de eficiência de remoção de matéria orgânica.

Lagoa facultativa

Já a lagoa facultativa é, provavelmente, a mais simples em termos de operação. O seu processo ocorre através da retenção dos esgotos por um período de tempo suficiente para que os processos de estabilização da matéria orgânica se desenvolvam.

As lagoas anaeróbias apresentam reações lentas, e por isto, necessitam de um tempo longo de detenção para que as reações ocorram. Como consequência, as lagoas anaeróbias requerem grandes áreas para suas construções.

Para uma boa operação da planta, é de extrema importância monitorar alguns parâmetros fundamentais, como: temperatura e pH, pois a atividade biológica está relacionada diretamente com estes fatores.

A principal característica de uma lagoa facultativa é a presença de três zonas, denominadas:

  • zona anaeróbia: matéria orgânica em suspensão (DBO particulada) tende a sedimentar, constituindo um lodo no fundo da lagoa. Este lodo sofre processo de decomposição, sendo convertido lentamente em gás carbônico, água, metano e outros.
  • zona aeróbia: A matéria orgânica dissolvida (DBO solúvel) não se sedimenta, permanecendo dispersa no meio liquido, próxima a superfície. Nesta zona, a matéria orgânica é oxidada pro meio da respiração aeróbia, e portanto, a necessidade de oxigênio, o qual é suprido ao meio pela fotossíntese realizadas pelas algas
  • zona facultativa: há presença de bactérias anaeróbias e aeróbias responsáveis pela estabilização da matéria orgânica. Na ausência de oxigênio livre, são utilizados outros receptores de elétrons, como nitratos (condições anóxicas) e sulfatos (condições anaeróbias). Nesta zona pode ocorrer presença ou ausência de oxigênio.

Portanto, percebe-se que há a ocorrência de uma série de mecanismos dentro da lagoa facultativa, como mostra a Figura 1 a seguir.

Figura 1Esquema simplificado do funcionamento de uma lagoa facultativa.

artigo

Fonte: Von Sperling, Volume 3.

Lagoa aeróbia

Uma característica da lagoa aerada é a utilização de equipamentos de aeração, normalmente, aeradores superficiais, para “fornecer” oxigênio para o meio liquido. Os aeradores superficiais criam turbulências necessárias para o oxigênio contido na atmosfera adentre ao meio liquido, garantindo, assim, oxigenação para os microrganismos que estão na lagoa.

Além disso, os aeradores superficiais são responsáveis pela mistura entre os microrganismos (DBO) e os sólidos em suspensão (biomassa), há em decorrências, uma maior concentração de bactérias no meio liquido. Com isto, a eficiência da lagoa aeróbia aumenta, permitindo também uma redução em seu volume.

a lagoa aerada atua de forma semelhante ao processo de lodos ativados, com exceção para o sistema de recirculação de lodo (sólidos), que é inexistente em lagoas aeróbias. Devido a inexistência da recirculação, a concentração de sólidos dentro das lagoa é menor (20 a 30 vezes) do que em sistemas de lodos ativados.

Figura 2 – Esquema simplificado do funcionamento de uma lagoa aerada seguida por uma lagoa de decantação.

No entanto, apesar da boa eficiência na remoção de matéria orgânica, as lagoas aeradas apresentam um efluente com qualidade insatisfatória para lançamento em corpos hídricos. Isto porque, a biomassa permanece em suspensão por todo volume da lagoa, vindo, portanto, a sair no efluente tratado.

Portanto, é recomendável que seja instalada uma unidade de decantação (podendo ser uma lagoa de decantação) a jusante no qual os sólidos em suspensão possam se sedimentar.

Lagoa de maturação

Por fim, o ultimo sistema de lagoas a ser apresentado é a lagoa de maturação, responsável, principalmente, pela remoção de bactérias, coliformes, vírus e ovos de helmintos. Este tipo de lagoa possibilita um polimento no efluente de qualquer dos sistemas de lagoas de estabilização descritos anteriormente, ou de qualquer sistema de tratamento de esgotos.

O principal objetivo das lagoas de maturação é a remoção de patógenos, e não da DBO. As lagoas de maturação são alternativas bastante econômicas à desinfecção do efluente.

Diversos fatores contribuem para a remoção dos organismos patogênicos:

  • Temperatura;
  • Insolação;
  • pH;
  • organismos predadores;
  • competição;
  • compostos tóxicos; e
  • Sedimentação.

Alguns destes mecanismos se tornam mais efetivos com menores profundidades da lagoa, implicando em lagoas rasas, comparadas aos demais tipos de lagoas.

Como consequência da baixa profundidade, há a elevação do pH (atividade fotossintética) e da concentração de oxigênio dissolvido, devido a alta penetração da radiação solar.

Figura 3 – Esquema simplificado do funcionamento de uma lagoa de maturação pós lagoa facultativa.

artigo

Fonte: Gonçalves; s.d.

As lagoas de maturação removem, usualmente, 99,99% de coliformes e 100,0% de ovos de helmintos e cistos de protozoários.

VANTAGENS DA UTILIZAÇÃO DE LAGOAS

A utilização dos diversas modalidades de lagoa implicam em algumas vantagens, que são:

  • elevada eficiência de remoção de DBO e coliformes;
  • custos reduzidos de operação e manutenção; e
  • simplicidade de operação.

DESVANTAGENS DA UTILIZAÇÃO DE LAGOAS

Já as principais desvantagens são:

  • requerem grandes áreas;
  • atividade biológica afetada pela temperatura; e
  • geração de maus odores (processos anaeróbios).

Para saber mais sobre o assunto e de como podemos ajudá-lo, entre em contato conosco: www.h2oengenharia.com.br

Até o próximo artigo!

Luiz Fernando Iervolino – H2O Engenharia


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