Toda agua servida o residual debe ser tratada, tanto para proteger la salud pública como para preservar el medio ambiente. Antes de tratar cualquier agua servida se debe conocer su composición. Esto es lo que se llama caracterización del agua. Permite conocer qué elementos químicos y biológicos están presentes y da la información necesaria para que los ingenieros expertos en tratamiento de aguas puedan diseñar una planta apropiada al agua servida que se está produciendo.
Una Estación depuradora de aguas residuales tiene la función de eliminar toda contaminación química y bacteriológica del agua que pueda ser nociva para los seres humanos, la flora y la fauna, de manera que se pueda devolver el agua al medio ambiente en condiciones adecuadas. El proceso, además, debe ser optimizado de manera que la planta no produzca olores ofensivos hacia la comunidad en la cual está inserta. Una planta de aguas servidas bien operada debe eliminar al menos un 90 % de la materia orgánica y de los microorganismos patógenos presentes en ella. Las aguas residuales también provienen de laboratorios químicos (universitarios), algunos de los contaminantes son: plomo y cadmio.[4].
La etapa primaria elimina el 60 % de los sólidos suspendidos y un 35 % de la DBO. La etapa secundaria, en cambio, elimina el 30 % de los sólidos suspendidos y un 55 % de la DBO.
Etapas do tratamento de águas residuais
O processo de tratamento de águas residuais pode ser dividido em quatro etapas: pré-tratamento, primário, secundário e terciário. Alguns autores chamam os estágios preliminar e primário unidos de estágio primário.
A fase preliminar deve cumprir duas funções:
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- Medir e regular a vazão “Fluxo (fluido)”) da água que chega à planta.
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- Extrair grandes sólidos flutuantes e areia (às vezes também graxa).
Normalmente, as estações são projetadas para tratar um volume constante de água, por isso devem ser adaptadas ao fato de que o fluxo de águas residuais produzidas por uma comunidade não é constante. Há momentos, geralmente durante o dia, em que o volume de água produzido é maior, por isso devem ser instalados sistemas de regulação na entrada da estação para que o fluxo que circula pelo sistema de tratamento seja uniforme.
Da mesma forma, na entrada da usina é necessário filtrar a água que chega, separando dela sólidos e gorduras para que o processo seja realizado normalmente. Os dispositivos responsáveis por esta função consistem em “grades”, “peneiras”, “trituradores” (às vezes), “desengraxantes” e coletores de areia. Nesta fase também pode ser realizada a pré-aeração, cujas funções são:
• - a) eliminar os compostos voláteis presentes nas águas residuais, que se caracterizam por serem malcheirosos, e.
• - b) aumentar o teor de oxigénio da água, o que ajuda a reduzir a produção de maus odores nas fases subsequentes do processo de tratamento.
Seu objetivo é eliminar sólidos em suspensão “Suspensão (química)”) através de um simples processo de sedimentação por gravidade ou auxiliado por coagulantes e floculantes. Assim, para completar este processo, podem ser adicionados compostos químicos (ferro, sais de alumínio e polieletrólitos floculantes) para precipitar fósforo, sólidos suspensos muito finos ou em estado coloidal.
As estruturas responsáveis por esta função são as “lagoas de sedimentação primária” ou “clarificadores primários”. Eles são normalmente projetados para remover partículas que têm "taxas de sedimentação" de 0,3 a 0,7 mm/s (milímetros por segundo). Além disso, o “período de retenção” costuma ser curto, de 1 a 2 horas (horas). Com estes parâmetros, a profundidade da lagoa oscila entre 2 e 5 m (metros).
Nesta etapa, cerca de 60 a 70% dos sólidos em suspensão são removidos por precipitação. Na maioria das plantas existem vários colonizadores primários e sua forma pode ser circular, quadrada a retangular.
Seu objetivo é eliminar a matéria orgânica em solução e em estado coloidal através de um processo de oxidação de natureza biológica seguido de sedimentação. Este processo biológico é um “processo natural controlado” no qual participam os microrganismos presentes nas águas residuais, e que se desenvolvem num reator ou tanque de arejamento, mais aqueles que se desenvolvem, em menor proporção, no decantador secundário. Estes microrganismos, principalmente bactérias, alimentam-se de sólidos em suspensão e em estado coloidal, produzindo dióxido de carbono e água na sua degradação, criando uma biomassa bacteriana “Biomassa (ecologia)” que precipita no “decantador secundário”. Assim, a água permanece limpa em troca da produção de lodo, do qual devemos encontrar uma forma de eliminá-lo.
No decantador secundário há um fluxo calmo de água, para que a biomassa, ou seja, os flocos bacterianos produzidos no reator, se assentem. O sedimento produzido e que, como mencionado, é constituído principalmente por bactérias, é denominado lodo ativo.
Os microrganismos no reator aerado podem ser suspensos em água ("processos de crescimento suspenso" ou lodo ativado), aderidos a um meio de suspensão ("processos de crescimento aderidos") ou distribuídos em um sistema misto ("processos de crescimento misto").
As estruturas utilizadas para tratamento secundário incluem “filtros de areia intermitentes”, “filtros gotejantes”, “contatores biológicos rotativos”, “leitos fluidizados”, “lagoas de lodo ativo”, “lagoas de estabilização ou oxidação” e “sistemas de digestão de lodo”.
O seu objectivo é suprimir alguns contaminantes específicos presentes nas águas residuais como os fosfatos provenientes da utilização de detergentes domésticos e industriais e cuja descarga nos cursos de água favorece a eutrofização, ou seja, um desenvolvimento descontrolado e acelerado da vegetação aquática que esgota o oxigénio e mata a fauna existente na zona. Nem todas as usinas possuem esta etapa, pois dependerá da composição do efluente e do destino que lhe será dado.
Principais etapas do tratamento de águas residuais
As águas residuais tratadas geralmente contêm microrganismos patogênicos que sobrevivem às etapas anteriores do tratamento. As quantidades de microrganismos variam de 10.000 a 100.000 coliformes totais e 1.000 a 10.000 coliformes fecais por 100 mL (mililitros) de água, além de alguns vírus e ovos de parasitas. Por este motivo é necessário proceder à desinfecção da água. Esta desinfeção é especialmente importante se estas águas forem descarregadas em águas recreativas, águas onde se cultivam mariscos ou águas que possam ser utilizadas como fonte de água para consumo humano.
Os métodos de desinfecção de águas residuais são principalmente a cloração e a ozonização"), mas também têm sido utilizadas a bromação e a radiação ultravioleta. O mais utilizado é a cloração por ser barata, facilmente disponível e muito eficaz. Porém, como o cloro é tóxico para a vida aquática, a água tratada com este elemento deve ser submetida à descloração") antes de ser descartada em cursos de água naturais.
Do ponto de vista da saúde pública, águas residuais contendo menos de 1.000 coliformes totais por 100 mL e com DBO inferior a 50 mg/L (miligramas por litro) são aceitáveis.
A estrutura utilizada para realizar a cloração é a “câmara de contato”. É composto por uma série de canais interligados por onde flui o efluente tratado de forma que fique em contato com o cloro por pelo menos 20 minutos, tempo necessário para matar os microrganismos patogênicos.
Os sedimentos gerados nas etapas primária e secundária são chamados de lodo. Estas lamas contêm grande quantidade de água (99%), microrganismos patogénicos e contaminantes orgânicos e inorgânicos. Vários métodos foram desenvolvidos para o tratamento de lamas e incluem: 'digestão anaeróbica', 'digestão aeróbica', 'compostagem', 'condicionamento químico' e 'tratamento físico'. O objetivo do tratamento do lodo é destruir micróbios patogênicos e reduzir a porcentagem de umidade.
A “digestão anaeróbica” é realizada em uma lagoa fechada chamada digestor e não requer a presença de oxigênio, pois é realizada por bactérias que se desenvolvem na sua ausência. Para o crescimento ideal destes microrganismos, é necessária uma temperatura de 35 °C (graus Celsius). As bactérias anaeróbias degradam a matéria orgânica presente nas águas residuais, numa primeira fase, em ácido propiónico, ácido acético e outros compostos intermediários, para posteriormente dar como produto final metano (60-70%), dióxido de carbono (30%) e vestígios de amoníaco, azoto, dióxido de enxofre e hidrogénio. O metano e o dióxido de carbono são inodoros; Por outro lado, o ácido propiônico tem cheiro de queijo rançoso e o ácido acético tem cheiro de vinagre.
A “digestão aeróbica” ocorre em um lago aberto e requer a presença de oxigênio e, portanto, a injeção de ar ou oxigênio. Neste caso, a digestão da matéria orgânica é realizada por bactérias aeróbias, que desenvolvem a sua atividade à temperatura ambiente. O produto final dessa digestão é o dióxido de carbono e a água. Nenhum metano é produzido. Esse processo, bem feito, não produz odores.