Lagoa facultativa
Lagoas facultativas são um tipo de lagoa de estabilização utilizado para o tratamento biológico de águas residuais industriais e domésticos. Esgoto ou resíduos orgânicos provenientes do processamento de alimentos ou fibras podem ser catabolizados em um sistema de lagoas construídas, onde haja espaço suficiente para garantir um tempo médio de retenção dos resíduos superior a um mês. Uma série de lagoas evita a mistura de resíduos não tratados com águas residuais tratadas e permite um melhor controle do tempo de permanência dos resíduos, assegurando uma eficiência de tratamento uniforme.
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Fundamentos
[editar | editar código]Primeira lagoa
[editar | editar código]A lagoa facultativa na sequência de lagoas funciona de forma semelhante ao clarificador primário de um sistema convencional de tratamento de esgoto. Sólidos mais densos sedimentam-se no fundo da lagoa, enquanto sólidos mais leves flutuam. Como essa lagoa facultativa não dispõe de um mecanismo de remoção de lodo — ao contrário de um clarificador primário —, uma população de organismos anaeróbios coloniza o lodo acumulado no fundo. A área superficial da lagoa deve ser suficientemente ampla para garantir uma taxa de transferência de oxigênio atmosférico adequada, evitando o surgimento de condições anaeróbias na superfície. Nas camadas intermediárias da lagoa, desenvolvem-se microrganismos facultativos capazes de oxidar tanto a matéria orgânica (dissolvida e em suspensão) presente no esgoto bruto quanto os produtos do catabolismo anaeróbio que ocorre no fundo da lagoa.[1][2]
Áreas com clima consistentemente frio, porém livre de geadas, podem manter condições facultativas na primeira lagoa de estabilização ao tratar água levemente poluída a baixas temperaturas — condições favoráveis a altas concentrações de oxigênio dissolvido e baixas taxas metabólicas. A estratificação da lagoa facultativa torna-se instável durante o tempo frio, aumentando a liberação de gases de odor desagradável quando a temperatura da água cai abaixo de 4 graus Celsius (39 graus Fahrenheit);[3] além disso, a formação de gelo na superfície da lagoa impede efetivamente a transferência de oxigênio atmosférico para o bioma da lagoa. Lagoas de estabilização em climas com variação sazonal significativa de temperatura podem liberar gases de odor desagradável durante a estação de elevação das temperaturas, à medida que o bioma da lagoa consome os resíduos acumulados durante o período frio com taxas metabólicas crescentes, superando a taxa de transferência de oxigênio atmosférico na superfície da lagoa.[4]
Lagoas de polimento subsequentes
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O efluente da lagoa facultativa pode ser direcionado para uma ou mais lagoas de polimento, que sustentam populações menores de microrganismos anaeróbios e uma proporção maior de organismos aeróbios adaptados à sobrevivência em concentrações mais baixas de matéria orgânica. Efluente proveniente da lagoa de polimento final pode ser adequado para lançamento em corpos d'água receptores naturais.[4]
Transferência de oxigênio e algas
[editar | editar código]É provável que ocorram odores desagradáveis quando a taxa de transferência de oxigênio a partir da superfície da lagoa for inferior à taxa de consumo de oxigênio nas camadas inferiores da lagoa. Uma lagoa facultativa de 1 acre (4.000 m2) pode fornecer 50 libras de oxigênio por dia (5 gramas de oxigênio por metro quadrado por dia) para o catabolismo bioquímico. A atividade biológica em uma lagoa facultativa varia diretamente com a temperatura. O clima quente exigirá altas taxas de transferência de oxigênio, e o acúmulo de resíduos durante o clima frio pode fazer com que as demandas de oxigênio de curto prazo, em períodos de calor, superem as taxas de carga de resíduos de longo prazo.[4] Algas podem fornecer oxigênio à superfície durante o dia, mas a respiração das algas pode exigir oxigênio adicional durante o período de escuridão.[5] Camadas de gelo ou de material flutuante podem reduzir a superfície de transferência de oxigênio. Algumas lagoas facultativas utilizam aeradores superficiais mecânicos para aumentar a transferência de oxigênio atmosférico; no entanto, a profundidade de mistura promovida pelo aerador não deve provocar a ressuspensão do lodo anaeróbio depositado no fundo da lagoa. A operação dos aeradores pode ser restrita a períodos de elevada carga de resíduos, altas temperaturas, ausência de luz, baixa velocidade do vento ou outras condições que ameacem provocar o surgimento de condições anaeróbias na superfície da lagoa.[1]
As lagoas de estabilização facultativas estratificam-se em uma camada superficial aeróbia e uma camada anaeróbia situada abaixo da superfície. A camada superficial aeróbia limita a liberação de gases de odor desagradável provenientes da zona bentônica anaeróbia. Algas e cianobactérias geralmente proliferam na zona aeróbia, fornecendo abundante oxigênio às bactérias da lagoa durante o período diurno.[6] No entanto, a fotorrespiração das algas pode consumir oxigênio durante a noite, na ausência de luz. Lagoas de estabilização com grandes populações de algas podem apresentar flutuações diurnas significativas nas concentrações de oxigênio, com um pico no final da tarde e um valor mínimo ao amanhecer.[7]
Os tipos de algas que crescem em lagoas de tratamento incluem algas verdes, vermelhas e pardas.[6]
Temperatura mínima
[editar | editar código]A estratificação vertical — compreendendo uma camada superficial aeróbia, uma camada de fundo anaeróbia e uma camada intermediária facultativa — é essencial para o funcionamento adequado do ecossistema de uma lagoa facultativa. Essa estratificação é mantida por um gradiente térmico no qual a água mais fria e densa permanece no fundo da lagoa, sob uma camada de água mais quente e menos densa na superfície. Tal gradiente térmico torna-se instável quando a água atinge sua densidade máxima, a 4 graus Celsius (39 graus Fahrenheit). As lagoas facultativas são inviáveis em climas frios, pois deixam de funcionar quando temperaturas do ar mais baixas reduzem a temperatura da água para níveis inferiores a esse valor crítico.[8]
Considerações de projeto
[editar | editar código]Sólidos inertes presentes nas águas residuais acumulam-se no fundo da lagoa e reduzem gradualmente sua profundidade, até que o espaço disponível para a zona facultativa se torne insuficiente. Para um tratamento eficaz, são preferidas lagoas com profundidade entre 60 e 150 cm. Lagoas facultativas paralelas que compartilham lagoas de polimento permitem manter o tratamento das águas residuais enquanto uma delas fica fora de operação para a remoção do lodo.[4]
A precipitação que cai sobre a superfície das lagoas facultativas e de polimento aumenta o volume de águas residuais que precisa ser descartado. Em climas áridos, a evaporação da água na superfície pode reduzir esse volume.
Os nutrientes presentes nas águas residuais podem manter o crescimento de algas nas lagoas de polimento mesmo depois de os resíduos originais terem sido catabolizados. As algas podem aumentar de forma mensurável as concentrações de demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e de sólidos suspensos totais (SST) quando as normas de lançamento estabelecem limites para esses parâmetros.[4] A parcela de SST proveniente das algas tende a atingir seu máximo nos meses de verão, enquanto a DBO de longo prazo causada pela decomposição das algas pode não ser detectada pelo teste convencional de cinco dias.[9] Os regulamentos da Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos classificam lagoas de estabilização qualificadas como capazes de fornecer "tratamento equivalente ao tratamento secundário" quando pelo menos 65% da DBO e dos sólidos suspensos do afluente são removidos e as concentrações no efluente não ultrapassam uma média de 65 mg/L em sete dias e de 45 mg/L em 30 dias. Os estados podem estabelecer limites alternativos para os efluentes.[10]
Processos semelhantes
[editar | editar código]A lagoa facultativa pode ser substituída por uma lagoa aerada como primeira lagoa da sequência. Lagoas aeradas utilizam aeradores mecânicos que reduzem as zonas anaeróbias por meio da mistura completa da água, permitindo que o catabolismo ocorra por um processo chamado aeração prolongada.
Ver também
[editar | editar código]- Lagoa de estabilização, sistema de tratamento biológico de águas residuais por meio de lagoas
- Tratamento de águas residuais, conjunto de processos usados para remover contaminantes das águas residuais
- Estação de tratamento de águas residuais, instalação destinada ao tratamento de esgotos domésticos ou industriais
- Lista de tecnologias de tratamento de águas residuais, relação de métodos empregados no tratamento de efluentes
- Engenharia sanitária, ramo da engenharia dedicado ao saneamento e aos sistemas de água e esgoto
Referências
- 1 2 Metcalf & Eddy, Inc. (1972). Wastewater Engineering. [S.l.]: McGraw-Hill Book Company. pp. 552–554. ISBN 0-07-041675-3
- ↑ Ashworth, J.; Skinner, M. (19 de dezembro de 2011). «Waste Stabilisation Pond Design Manual» (PDF). Power and Water Corporation. Consultado em 11 de fevereiro de 2017. Arquivado do original (PDF) em 7 de março de 2017
- ↑ Reid, George K. (1961). Ecology of Inland Waters and Estuaries. [S.l.]: Reinhold. p. 11
- 1 2 3 4 5 Hammer, Mark J. (1975). Water and Waste-Water Technology. [S.l.]: John Wiley & Sons. pp. 399–402. ISBN 0-471-34726-4
- ↑ Fair, Geyer & Okun (1968) p.34-11
- 1 2 Cincinnati, O. (2010, June 29). NEPIS document display.
- ↑ Sutherson, Suthan S. (2001). Natural and Enhanced Remediation Systems. [S.l.]: CRC Press. 279 páginas. ISBN 1420033069
- ↑ Reid (1961) p.115
- ↑ Roy F. Weston, Inc. (1971). Process Design Manual for Upgrading Existing Wastewater Treatment Plants. [S.l.]: United States Environmental Protection Agency. p. 7-1
- ↑ «§ 133.105 Treatment equivalent to secondary treatment». Code of Federal Regulations (em inglês). United States Government. Consultado em 7 de setembro de 2026
