Sistema de Aeração Removível Air Grid

A temperatura é um fator crucial no tratamento biológico aeróbio de efluentes. Ela influencia diretamente a atividade e a eficiência dos microorganismos envolvidos nos processos de degradação de matéria orgânica. Aqui estão algumas maneiras pelas quais a temperatura afeta o tratamento biológico aeróbio:

Taxa de reação bioquímica: A temperatura afeta a taxa de reação bioquímica das enzimas presentes nos microorganismos. Geralmente, quanto mais alta a temperatura, mais rápida é a taxa de degradação da matéria orgânica. Isso significa que, em temperaturas mais altas, os processos biológicos ocorrem mais rapidamente, resultando em uma maior eficiência de tratamento.

Metabolismo microbiano: Os microorganismos envolvidos no tratamento biológico aeróbio têm faixas de temperatura ótimas para seu metabolismo. A temperatura afeta diretamente a atividade metabólica desses microorganismos. Temperaturas abaixo ou acima dessas faixas ótimas podem resultar em uma diminuição da eficiência do tratamento, pois os microorganismos podem tornar-se inativos ou até morrer.

Cinética de crescimento microbiano: A temperatura também influencia a cinética de crescimento dos microorganismos. Em temperaturas mais altas, os microorganismos tendem a ter uma taxa de crescimento mais rápida, o que pode levar a uma maior população microbiana e, consequentemente, a uma maior capacidade de degradação de matéria orgânica.

Um sistema de aeração por ar difuso utiliza um compressor ou soprador de ar para bombear ar através de difusores submersos no fundo de um tanque ou lagoa. Os difusores liberam pequenas bolhas de ar que aumentam a transferência de oxigênio da água para o ar, promovendo a oxidação de carga orgânica e remoção de nutrientes.

Os difusores são classificados quanto ao seu formato (circular, tubular, painel), quanto ao tipo de bolha (fina, grossa ou ultra fina) e quanto ao material (plástico ou aço inoxidável).

As membranas podem ser fabricadas em EPDM, poliuretano ou silicone.

A eficiência energética dos sistemas de aeração por ar difuso pode ser melhorada através do uso de difusores de alta eficiência, otimização do controle de aeração para corresponder à demanda de oxigênio variável e implementação de estratégias de gestão de energia, como a utilização de sistemas de controle avançados.

Para uma performance superior é ainda importante a garantia de baixas taxas de vazão de ar por difusor e a utilização de alta taxa de cobertura de fundo (alta densidade de aeração).

O tamanho da bolha desempenha um papel significativo na eficiência e no desempenho de um sistema de aeração por ar difuso em processos de tratamento de águas residuais. Aqui estão algumas maneiras pelas quais o tamanho da bolha pode influenciar o sistema:

Transferência de Oxigênio: O tamanho das bolhas afeta diretamente a eficiência da transferência de oxigênio da fase gasosa para a fase líquida. Bolhas menores têm uma área superficial maior em relação ao volume, o que facilita uma maior taxa de transferência de oxigênio para a água. Isso resulta em uma melhor oxigenação do meio e favorece a atividade microbiana aeróbica, essencial para a degradação eficaz dos poluentes.

Mistura Hidráulica: Bolhas menores tendem a permanecer suspensas por mais tempo na água, proporcionando uma melhor mistura hidráulica no tanque de aeração. Uma distribuição uniforme do oxigênio na água é essencial para manter condições aeróbias em todo o sistema, garantindo que todos os microrganismos tenham acesso ao oxigênio necessário para o metabolismo aeróbico.

Consumo de Energia: Bolhas menores geralmente requerem menos energia para serem produzidas em comparação com bolhas maiores. Isso pode resultar em custos operacionais mais baixos para o sistema de aeração, tornando-o mais eficiente em termos energéticos.

Os principais controles operacionais de um sistema de aeração por ar difuso incluem:

1. **Controle da vazão de ar**: Este controle regula a quantidade de ar fornecida aos difusores, ajustando a vazão de ar do soprador/compressor. É importante para otimizar a eficiência energética do sistema e atender às demandas de oxigênio do processo de tratamento.
2. **Controle de temporização**: Permite programar os períodos de operação do sistema de aeração de acordo com as demandas de tratamento de efluentes. Isso ajuda a reduzir os custos operacionais e a minimizar o consumo de energia durante os períodos de baixa demanda.
3. **Controle de concentração de oxigênio dissolvido (OD)**: Monitora continuamente a concentração de oxigênio dissolvido no efluente e ajusta a taxa de aeração conforme necessário para manter níveis adequados de oxigênio para os processos biológicos desejados.

A idade do lodo é um parâmetro importante em sistemas de tratamento de águas residuais, especialmente em processos de lodo ativado. Refere-se ao tempo médio que os microrganismos presentes no lodo biológico de um reator ou tanque de tratamento permanecem no sistema antes de serem retirados ou descartados.

Em um sistema de lodo ativado, os microrganismos biológicos, como bactérias e protozoários, são responsáveis pela decomposição da matéria orgânica presente na água residuária. Esses microrganismos se desenvolvem e formam um floco biológico, conhecido como lodo ativado. O lodo ativado é misturado com a água residuária e aerado em um reator ou tanque de tratamento para promover a biodegradação dos poluentes.

A idade do lodo é calculada dividindo o volume total do reator pelo volume de lodo retirado diariamente. Isso fornece uma estimativa do tempo médio que um floco de lodo permanece no sistema antes de ser removido. Uma idade do lodo mais longa geralmente indica um tempo de residência mais longo dos microrganismos no sistema, o que pode resultar em uma maior eficiência de tratamento.

A idade do lodo é um parâmetro importante para o controle e otimização do processo de tratamento de águas residuais.

O aspecto de borbulhamento em um sistema de aeração por ar difuso é de extrema importância por várias razões:

1. **Transferência de oxigênio**: As bolhas de ar geradas pelos difusores criam uma grande área de contato entre o ar e o efluente. Isso facilita a transferência de oxigênio dissolvido na bolha de ar para o efluente, aumentando assim a oxigenação. Portanto, a presença de bolhas grossa não é desejável num tanque de aeração.
2. **Mistura e homogeneização**: O borbulhamento adequando promove a mistura do efluentes, ajudando a distribuir uniformemente o oxigênio e outros componentes essenciais na massa líquida. Isso é crucial para garantir que todas as partes do sistema recebam uma quantidade adequada de oxigênio e para evitar zonas mortas com baixa concentração de oxigênio.
3. **maior capacidade de oxidação**: O borbulhamento proporciona condições favoráveis para o crescimento e atividade de microrganismos benéficos presentes na água, como bactérias aeróbias responsáveis pela decomposição de matéria orgânica.

O controle da perda de carga, ou seja, da pressão de operação, é fundamental em um sistema de aeração por ar difuso por várias razões importantes:

1. **Eficiência energética**: Uma perda de carga excessiva pode resultar em uma maior demanda de energia para operar o soprador de ar. Controlar a pressão de operação ajuda a minimizar essa perda de energia, otimizando assim a eficiência energética do sistema e reduzindo os custos operacionais.
2. **Vida útil dos equipamentos**: Pressões de operação excessivamente altas podem causar estresse desnecessário nos componentes do sistema, como os difusores e o soprador de ar.

Um sistema de aeração por ar difuso removível é um tipo de sistema de aeração onde os difusores de ar são projetados para serem facilmente removidos do tanque ou lagoa onde estão instalados. Isso permite uma manutenção mais conveniente e eficiente dos difusores e do sistema como um todo, pois não demanda esvaziamento do tanque ou lagoa.

A capacidade de remover os difusores oferece várias vantagens, incluindo:

1. **Facilidade de manutenção**: Permite que os difusores sejam inspecionados, limpos ou substituídos sem esvaziar completamente o tanque ou desligar o sistema de aeração, economizando tempo e esforço.
2. **Redução do tempo de inatividade**: Ao facilitar a manutenção, os sistemas de aeração por ar difuso removível podem reduzir o tempo de inatividade do sistema, garantindo que ele permaneça operacional por mais tempo.
3. **Flexibilidade de design**: A capacidade de remover e substituir difusores facilmente pode oferecer flexibilidade no design do sistema, permitindo ajustes conforme necessário para atender às mudanças nas condições operacionais ou requisitos de tratamento.
4. **Redução de custos de manutenção**: A manutenção mais fácil e eficiente pode ajudar a reduzir os custos associados à operação do sistema de aeração, incluindo custos de mão de obra e tempo de inatividade.

Em resumo, um sistema de aeração por ar difuso removível é uma solução que facilita a manutenção e operação eficientes do sistema, oferecendo flexibilidade e reduzindo os custos operacionais.

A densidade de aeração refere-se à quantidade de ar ou oxigênio dissolvido que é introduzida na água por unidade de volume ou área de superfície de um sistema de aeração. É uma medida importante da eficácia do processo de aeração em fornecer oxigênio à água para suportar processos biológicos, como tratamento de efluentes ou aquicultura.

Em sistemas de aeração, a densidade de aeração pode ser expressa de várias maneiras, dependendo das unidades de medida utilizadas. Algumas formas comuns de expressá-la incluem:

1. **Densidade de ar**: É a quantidade de ar introduzida na água por unidade de volume, geralmente medida em metros cúbicos de ar por metro cúbico de água (m³/m³) ou litros de ar por litro de água (L/L).
2. **Densidade de oxigênio dissolvido (OD)**: Refere-se à quantidade de oxigênio dissolvido introduzido na água por unidade de volume, geralmente medida em miligramas de oxigênio por litro de água (mg/L) ou percentual de saturação de oxigênio dissolvido (% SDO).
3. **Densidade superficial de oxigênio (SDO)**: É a quantidade de oxigênio dissolvido introduzido na água por unidade de área de superfície, geralmente medida em miligramas de oxigênio por metro quadrado (mg/m²) ou percentual de saturação de oxigênio dissolvido (% SDO).

O oxigênio dissolvido (OD) em um tanque de aeração é a quantidade de oxigênio presente no efluente na forma molecular (O2), ou seja, o oxigênio que está dissolvido na água em vez de estar presente como gás na atmosfera acima dela.

Nos processos de tratamento de água e efluentes, os tanques de aeração são projetados especificamente para facilitar a transferência de oxigênio da atmosfera para a água. O oxigênio dissolvido é essencial para sustentar a vida aquática e para promover processos biológicos benéficos, como a decomposição de matéria orgânica pelos microrganismos aeróbios.

A quantidade de oxigênio dissolvido no tanque de aeração é medida em miligramas por litro (mg/L) ou em percentagem de saturação (% SDO). Manter níveis adequados de oxigênio dissolvido (superior a 2,0 mg/l) é crucial para garantir o funcionamento eficaz do processo de tratamento, pois influencia diretamente a atividade microbiana, a taxa de decomposição de poluentes orgânicos e a qualidade geral da água tratada. O monitoramento contínuo e o controle dos níveis de oxigênio dissolvido são, portanto, aspectos importantes na operação de sistemas de tratamento de água e efluentes.

Um sistema de aeração por ar difuso pode ser utilizado em uma variedade de processos de tratamento biológico em uma estação de tratamento de esgoto. Alguns dos processos onde esse tipo de sistema é comumente empregado incluem:

1. **Processo de lodo ativado convencional**: Neste processo, o sistema de aeração por ar difuso é usado para fornecer oxigênio às bactérias aeróbias presentes no lodo ativado. Essas bactérias consomem matéria orgânica presente no esgoto, promovendo sua decomposição e purificação.
2. **Processo de lodo ativado de alta carga**: Semelhante ao processo convencional de lodo ativado, mas com concentrações de biomassa mais altas. O sistema de aeração por ar difuso é fundamental para fornecer oxigênio suficiente para as altas concentrações de microrganismos presentes no sistema.
3. **Reator Sequencial em Lotes (SBR – Sequencing Batch Reactor)**: Neste processo, os ciclos de aeração e sedimentação ocorrem em lotes sequenciais. Durante a fase de aeração, o sistema de aeração por ar difuso fornece oxigênio para promover a atividade microbiana e a remoção de matéria orgânica.
4. **Lagoas de estabilização**: Embora menos comuns em sistemas modernos, as lagoas de estabilização ainda são utilizadas em algumas estações de tratamento de esgoto. Um sistema de aeração por ar difuso pode ser empregado para fornecer oxigênio às bactérias aeróbias presentes na água, promovendo a decomposição da matéria orgânica.
5. **Biorreatores de membrana (MBR – Membrane Bioreactors)**: Nesse processo, os sistemas de aeração por ar difuso são usados em conjunto com membranas para separar a biomassa do efluente tratado. O oxigênio fornecido pelo sistema de aeração é fundamental para manter a atividade biológica e promover a filtração através das membranas.

Em resumo, o sistema de aeração por ar difuso é uma tecnologia versátil que pode ser aplicada em uma variedade de processos de tratamento biológico em estações de tratamento de esgoto, onde a presença de oxigênio é fundamental para promover a atividade microbiana e a remoção de poluentes orgânicos.

Convencional: O sistema de lodos ativados convencional é constituído por reator e decantadores primário e secundário. Este sistema possui decantador primário para que a matéria orgânica em suspensão sedimentável seja retirada antes do tanque de aeração, gerando assim uma economia no consumo de energia. O tempo de detenção hidráulico é bem baixo, da ordem de 6 a 8 horas e a idade do lodo em torno de 4 a 10 dias. Como o lodo retirado ainda é jovem e possui grande quantidade de matéria orgânica em suas células, há necessidade de uma etapa de estabilização do lodo. (SPERLING,1997).

Prolongada: A diferença deste sistema para o sistema convencional é que a biomassa permanece mais tempo no reator (18 a 30 dias), porém continua recebendo a mesma carga de DBO. Com isso o reator terá que possuir maiores dimensões e consequentemente existirá menor concentração de matéria orgânica por unidade de volume e menor disponibilidade de alimento. Para sobreviverem, as bactérias passam a consumir a matéria orgânica existente em suas células em seus metabolismos. Assim, o lodo já sairá estabilizado do tanque de aeração, não havendo necessidade de se ter um biodigestor. Este sistema também não possui decantador primário para evitar a necessidade de uma unidade de estabilização do lodo resultante deste.

O prazo mínimo de locação será de 30 dias, podendo se estender por prazo indeterminado, conforme necessidade cliente.

A tubulação precisa ser em aço inoxidável para resistir aos problemas de corrosão em razão do meio agressivo, para resistir a elevadas temperaturas de operação em razão da descarga de sopradores e dissipar a maior quantidade de calor.

De modo geral, ambos os difusores conseguem atingir os mesmos valores de taxa de transferência de oxigênio por metro de profundidade considerando outros parâmetros como taxa de cobertura, range de vazão de ar, tipo de perfuração semelhantes.

Para qualquer modelo de difusor, quanto menor for a vazão de ar, maior será a taxa de transferência de oxigênio e maior será a durabilidade dele.

Um reator de membrana (MBR) é um sistema avançado de tratamento de efluentes que combina processos biológicos com tecnologia de membrana. Nesse sistema, as membranas são usadas para separar os sólidos suspensos e os microorganismos biológicos do efluente tratado, produzindo uma água de alta qualidade que pode ser descarregada com segurança no meio ambiente ou reutilizada para diversos fins.

O processo em um sistema MBR envolve a mistura efluentes com microorganismos em um tanque de reação biológica. Os microorganismos biológicos biodegradam a matéria orgânica presente no efluente, transformando-a em produtos biológicos estáveis. Em seguida, a mistura de efluente tratado e biomassa é bombeada para uma unidade de membrana, onde a separação ocorre.

As membranas no MBR atuam como uma barreira física que retém as partículas sólidas, bactérias e vírus, permitindo que apenas a água tratada permeie através delas. Essa tecnologia é altamente eficaz na remoção de contaminantes, produzindo uma água de alta qualidade que atende aos padrões ambientais e de qualidade para reuso.

Os sistemas MBR são amplamente utilizados em estações de tratamento de águas residuais municipais e industriais devido à sua eficiência na remoção de poluentes, compactação do processo e capacidade de produzir água de alta qualidade.

Produção de lodo: A temperatura pode afetar a produção de lodo no processo de tratamento biológico aeróbio. Temperaturas mais altas tendem a aumentar a taxa de crescimento microbiano e, consequentemente, a produção de lodo biológico. Isso pode afetar a operação e a eficiência dos sistemas de tratamento, exigindo uma gestão adequada do excesso de lodo.