Tratamento de Água: Lagoas de Estabilização

Os sistemas de tratamento de efluentes são em geral precedidos por um tratamento preliminar (gradeamento grosseiro/fino e desarenador) e a seguir, entre os inúmeros sistemas citam-se as Lagoas de Estabilização apropriadas para climas tropicais e tratamentos em zonas rurais.

Para Tratamento Primário, existem também as lagoas de sedimentação primária seguidas das de estabilização onde se dão os processos biológicos de depuração em contato com o ar e luz do sol. São sistemas simples de operar e de baixa manutenção. Estas lagoas podem ser aeradas artificialmente.

As lagoas de estabilização são classificadas de acordo com a atividade metabólica predominante na degradação da matéria orgânica. Podem ser anaeróbias, facultativas e de maturação ou aeróbias. A profundidade da lagoa exerce importância fundamental porque determina a fração da massa liquida com maior penetração de luz e consequentemente, maior taxa fotossintética.

Lagoa Anaeróbia (LAN)

Nas lagoas anaeróbias a estabilização ocorre sem a presença de oxigênio dissolvido,; ocorrem principalmente uma digestão ácida e fermentação metânica. As lagoas anaeróbias são projetadas para recebimento de elevadas cargas orgânicas em relação à sua superfície, o que resulta em ausência de oxigênio dissolvido na massa líquida. A remoção de poluentes é obtida pela sedimentação e ação de microrganismos anaeróbios.

A estabilização em condições anaeróbias é lenta, pelo fato de as bactérias anaeróbias se reproduzirem numa vagarosa taxa. As lagoas anaeróbias não requerem qualquer equipamento especial e têm um consumo mínimo de energia.

A principal finalidade das lagoas anaeróbias é a remoção de DBO e sólidos em suspensão, com eficiência na faixa de 50 – 70% e 70% respectivamente. A redução da DBO ocorre com a formação de ácidos produzidos pelos microrganismos metanogênicos, sendo posteriormente, convertida em metano, gás carbônico e água. Neste tipo de lagoa a redução de coliformes não é significante, quando comparadas com as facultativas e de maturação. As lagoas anaeróbias apresentam profundidade de 3,50m a 5,00m, podendo variar em seu aspecto geométrico entre quadradas a levemente retangulares. O acumulo de lodo encontra-se na faixa de 0,03 a 0,10 m³/hab.ano.

Lagoa Facultativa (LF)

A lagoa facultativa se caracteriza por possuir uma zona aeróbia superior, onde os mecanismos de estabilização da matéria orgânica são a oxidação aeróbia e por uma zona anaeróbia na camada de fundo, onde ocorrem os fenômenos da fermentação anaeróbia. A camada intermediária entre essas duas zonas é dita facultativa, predominando tanto os processos de oxigenação aeróbios como anaeróbios. Esta lagoa tem capacidade de remoção de DBO e patógenos. Sua profundidade encontra-se na faixa de 1,50 a 2,00 metros e o acumulo de lodo pode variar de 0,03 a 0,08 m³/hab.ano.

Nas lagoas facultativas a matéria orgânica em suspensão se sedimenta, vindo a constituir o lodo de fundo decomposto anaerobiamente e convertido em gás carbônico, água, metano e outros compostos. A matéria orgânica dissolvida e a matéria orgânica em suspensão de pequenas dimensões permanecem dispersas na massa líquida.

Na camada mais superficial a matéria orgânica é decomposta por microrganismos aeróbios. O oxigênio necessário para a realização dos processos de oxidação da matéria orgânica é suprido pela fotossíntese realizada pelas algas e por difusão na superfície. Tem-se, assim, um perfeito equilíbrio entre consumo e produção de oxigênio e gás carbônico. À

medida que a profundidade da lagoa aumenta, a penetração da luz solar é menor, predominando o consumo de oxigênio sobre a sua produção, com a eventual ausência de oxigênio dissolvido a partir de uma certa profundidade. Além disso, a fotossíntese só ocorre durante o dia, fazendo com que durante a noite prevaleça a ausência de oxigênio. Nesses casos, a estabilização da matéria orgânica é realizada por bactérias facultativas, que podem sobreviver e proliferar, tanto na presença, quanto na ausência de oxigênio.

Lagoa Aerada Facultativa (LAF)

corresponde a um sistema predominantemente aeróbio e com dimensões mais reduzidas que as lagoas facultativas; A diferença em relação à lagoa facultativa convencional é quanto à forma de suprimento de oxigênio, que é obtido principalmente através de aeradores; a energia introduzido pelos aeradores serve apenas para a oxigenação, mas não para manter os sólidos dispersos na massa líquida Dessa forma, os sólidos tendem a se sedimentar e ser decompostos anaerobiamente no fundo da lagoa.

Em termos de projeto se considera em geral um TDH de 10 dias, 1,5 m de profundidade e 2 watts/m3 com 1,1 kgO2/kwh para tratar de 40 a 50% da DBO total deixando de 40 a 60% da DBO total para a oxigenação da lagoa via difusão e fotossintese. Considera-se também na prática 3,0 a 3,5 kg de O2/kg DBO removida e uma eficiência total de 80-85% na remoção de DBO. Como ex. de projeto: um tanque no formato de 2:1 com 0,43 ha e 5 700 m3 recebendo 450 kg de DBO/dia (cerca de 10 000 hab), com uma altura de 1,5 m, projeta-se uma aeração para 195 kg para a aeração forçada com 11 aeradores de 1,3 HP/aerador (1 KW) e para a lagoa 255 kg, esperando-se uma redução real de 380 kg (85%) somando as duas (aeração +lagoa). (Aeração forçada de 1 a 1,5 kg de O2 para cada quilo de DBO).

Lagoa Aerada de Mistura Completa (LAMC)

Na lagoa aerada de mistura completa, o nível de energia introduzido pela aeração cria uma turbulência que, além de garantir a oxigenação, permite que todos os sólidos sejam mantidos dispersos no meio líquido onde se incluem a matéria orgânica contida nos esgotos e o lodo/bactérias (biomassa) proporcionando um maior contato matéria orgânica com os microrganismos, promovendo uma elevada eficiência do sistema. Apesar da boa eficiência de remoção de matéria orgânica, a qualidade do seu efluente não é adequada para lançamento direto em um corpo receptor, pois a biomassa permanece em suspensão, podendo vir a sair com o efluente da lagoa. Há necessidade, de uma unidade a jusante, na qual a biomassa em suspensão se sedimente. Essa unidade é a lagoa de sedimentação (LS). O efluente da lagoa de sedimentação sai com menor teor de sólidos, podendo ser lançado diretamente no corpo receptor. Para conseguir o revolvimento da massa de água bastam de 1 a 3 W/m3.

A lagoa aerada é um processo de lodo ativado sem recirculação de lodo sendo, os flocos em suspensão retirados, como dissemos, em uma lagoa de sedimentação com capacidade igual ou superior a 1 dia. A remoção de lodo só é necessária após muitos anos. A quantidade de lodo acumulada pode ser admitida igual a 0,1 litro/hab.ano.

 Lagoa de Maturação (LM)

A utilização de lagoas de maturação após algum sistema de tratamento de esgotos, por exemplo, uma lagoa facultativa, possibilita um polimento nesse efluente. O principal objetivo das lagoas de maturação é o da remoção de organismos patogênicos, além de possibilitarem uma remoção adicional de DBO. As lagoas de maturação funcionam de modo similar a uma lagoa de estabilização facultativa, onde a matéria orgânica solúvel é estabilizada aerobiamente, por bactérias que crescem dispersas no meio líquido, enquanto a matéria orgânica particulada sedimenta e é degradada por bactérias anaeróbias, no fundo da lagoa. O oxigênio necessário às bactérias é fornecido por algas que crescem na superfície da lagoa, por meio da fotossíntese. Nas lagoas de maturação predominam condições adversas para os organismos patogênicos, tais como temperatura, radiação solar, elevados valores de pH (normalmente acima de 9,0), altas concentrações de oxigênio dissolvido (especialmente níveis de supersaturação), efeito de toxinas produzidas por algas e outros, como predação, competição e inanição.

Sistema Australiano (SA)

O sistema Australiano é constituído por lagoas anaeróbias seguidas de lagoas facultativas; apresentam uma eficiência média de 82% de remoção da DBO. A eficiência de remoção de DBO nas lagoas anaeróbias é da ordem de 50 a 60%. A DBO efluente é ainda elevada, implicando na necessidade uma unidade posterior de tratamento. A remoção de DBO na lagoa anaeróbia proporciona uma substancial economia de área, fazendo com que o requerimento total de área seja em torno de 2/3 do requisito de uma lagoa facultativa única.

Aeração e Equalização em Lagoas Facultativas:

A aeração artificial de lagoas com aeradores/difusores de ar desestrafica e aumenta as concentrações de oxigênio dissolvido (OD) na água das lagoas. Em lagos de maior profundidade, acima de 4 m, o teor de oxigênio dissolvido, mesmo com boa transparência, cai abruptamente a partir de 1 m de profundidade. A aeração aumenta a zona de ocupação de microrganismos aeróbios mais eficientes na depuração da matéria orgânica.

A aeração em uma lagoa aerada de mistura completa tem várias consequências benéficas: (a) coloca o lodo de fundo em movimento facilitando sua oxidação e digestão; (b) promove a ondulação constante na superfície aumentando a oxigenação superficial;

(c) aumenta as correntes internas no corpo de água promovendo mistura e aeração distribuída; (d) removem-se os gases tóxicos como o gás sulfídrico (H2S) com a consequente redução ou eliminação de odores; (e) com a incorporação de oxigênio no período noturno, aumenta-se o pH e se fornece O2 nas 24 horas necessário à fotossíntese e desenvolvimento microbiológico; (g) reduz-se possibilidade de formar camadas de sedimentos superficiais, etc…

A aeração movimenta a água com a ondulação, tira o corpo de água da estagnação/estratificação, disponibiliza os nutrientes para todas as algas, inclusive as benéficas, comestíveis, que realmente melhoram a cadeia alimentar, promove a biodiversidade e melhora a saúde ecológica geral da lagoa.