Processo de lodo ativado

O processo de lodo ativado é um tipo de processo biológico de tratamento de águas residuais para o tratamento de esgoto ou efluentes industriais, utilizando aeração e um floco biológico composto por bactérias e protozoários. É uma das diversas alternativas de tratamento biológico de águas residuais no tratamento secundário, que se concentra na remoção de matéria orgânica biodegradável e sólidos em suspensão. Utiliza ar (ou oxigênio) e microrganismos para oxidar biologicamente os poluentes orgânicos, produzindo um lodo residual (ou floco) contendo o material oxidado.

O processo de lodos ativados para remoção de poluentes carbonáceos inicia-se com um tanque de aeração, onde ar (ou oxigênio) é injetado na água residual. Em seguida, o efluente passa por um tanque de decantação para permitir que os flocos biológicos (a camada de lodo) se depositem, separando assim o lodo biológico da água tratada. Parte do lodo residual é reciclada para o tanque de aeração e o restante é removido para tratamento posterior e posterior descarte.

Os tipos de estações de tratamento incluem estações compactas, valas de oxidação, tratamento vertical/de poço profundo, bacias de aeração superficial e reatores de batelada sequencial (RBSs). Os métodos de aeração incluem aeração difusa, aeradores de superfície (cones) ou, raramente, aeração com oxigênio puro.

O inchamento do lodo pode ocorrer, o que dificulta a sedimentação do lodo ativado e frequentemente tem um impacto adverso na qualidade final do efluente. O tratamento do inchamento do lodo e o gerenciamento da estação para evitar sua recorrência exigem gestão especializada e podem requerer pessoal em tempo integral para permitir intervenção imediata.^[1] Um novo desenvolvimento do processo de lodo ativado é o processo Nereda, que produz um lodo granular que sedimenta muito bem.^[2][3]

O processo de lodo ativado é um processo biológico utilizado para oxidar matéria biológica carbonácea, matéria nitrogenada oxidante (principalmente amônio e nitrogênio) em matéria biológica e removendo nutrientes (nitrogênio e fósforo).

O processo aproveita microrganismos aeróbicos que conseguem digerir a matéria orgânica presente no esgoto e se aglomeram por floculação, aprisionando partículas finas durante esse processo. Dessa forma, produz um líquido relativamente livre de sólidos em suspensão e matéria orgânica, além de partículas floculadas que se depositam facilmente e podem ser removidas.^[4]

A estrutura geral de um processo de lodo ativado para remoção de poluentes carbonáceos inclui os seguintes itens:

• Tanque de aeração onde ar (ou oxigênio) é injetado na mistura líquida.
• Tanque de decantação (geralmente chamado de "clarificador final" ou "tanque de decantação secundária") para permitir que os flocos biológicos (a camada de lodo) se depositem, separando assim o lodo biológico da água tratada e límpida.

O tratamento de matéria nitrogenada ou fosforada consiste na adição de um compartimento anóxico dentro do tanque de aeração para que o processo de nitrificação-desnitrificação ocorra de forma mais eficiente. Primeiramente, a amônia é oxidada a nitrito, que é então convertido em nitrato em condições aeróbicas (compartimento de aeração). Bactérias facultativas reduzem o nitrato a nitrogênio gasoso em condições anóxicas (compartimento anóxico). Além disso, os organismos responsáveis ​​pela absorção de fósforo (Organismos Acumuladores de Polifosfato) são mais eficientes em condições anóxicas. Esses microrganismos acumulam grandes quantidades de fosfatos em suas células e se depositam no decantador secundário. O lodo decantado é descartado como lodo ativado residual ou reutilizado no tanque de aeração como lodo ativado de retorno. Uma certa quantidade de lodo deve sempre ser retornada aos tanques de aeração para manter uma população adequada de organismos.

A produção de OAPs (Organismos Acumuladores de Polifosfato) é reduzida entre 70 e 80% em condições aeróbicas. Embora o fósforo possa ser removido a montante do tanque de aeração por precipitação química (adição de íons metálicos como cálcio, alumínio ou ferro), a remoção biológica de fósforo é mais econômica devido à economia de produtos químicos.

O processo envolve a introdução de ar ou oxigênio em uma mistura de esgoto ou efluente industrial tratado primariamente e filtrado, combinada com organismos para desenvolver uma floculação biológica que reduz o teor de orgânicos do esgoto. Esse material, que em lodo saudável é um floco marrom, é composto principalmente por bactérias saprófitas, mas também possui um importante componente de flora protozoária, composto principalmente por amebas, espirotríquios, peritríquios, incluindo vorticelas e uma variedade de outras espécies filtradoras. Outros constituintes importantes incluem rotíferos móveis e sedentários. Em lodo ativado mal gerenciado, uma variedade de bactérias filamentosas mucilaginosas podem se desenvolver, incluindo Sphaerotilus natans e Gordonia,^[5] e outros microrganismos – que produzem um lodo de difícil sedimentação, podendo resultar na decantação da camada de lodo sobre os vertedouros do tanque de decantação, contaminando severamente a qualidade do efluente final. Esse material é frequentemente descrito como fungo de esgoto, mas verdadeiras comunidades fúngicas são relativamente incomuns.

A combinação de águas residuais e massa biológica é comumente conhecida como "licor misto". Em todas as estações de tratamento de lodo ativado, após o tratamento adequado das águas residuais, o excesso de licor misto é descarregado em tanques de decantação e o sobrenadante tratado é encaminhado para tratamento adicional antes do descarte. Parte do material sedimentado, o lodo, retorna ao início do sistema de aeração para repovoar as novas águas residuais que entram no tanque. Essa fração do floco é chamada de "lodo ativado de retorno" (LAR).

O espaço necessário para uma estação de tratamento de esgoto pode ser reduzido com o uso de um biorreator de membrana para remover parte das águas residuais do licor misto antes do tratamento. Isso resulta em um efluente mais concentrado que pode então ser tratado pelo processo de lodos ativados.

Muitas estações de tratamento de esgoto utilizam bombas de fluxo axial para transferir o licor misto nitrificado da zona de aeração para a zona anóxica para a desnitrificação. Essas bombas são frequentemente chamadas de bombas de recirculação interna de licor misto (bombas IMLR). O esgoto bruto (abreviado na literatura em inglês como RAS, de raw sewage) o lodo ativado e o licor misto nitrificado são misturados por misturadores submersíveis nas zonas anóxicas para realizar a desnitrificação.

Lodo ativado também é o nome dado ao material biológico ativo produzido por estações de tratamento de lodo ativado. O lodo excedente é chamado de "lodo ativado excedente" ou "lodo ativado residual" e é removido do processo de tratamento para manter a relação "alimento para biomassa" (A/B) em equilíbrio (onde biomassa se refere ao lodo ativado). Esse lodo de esgoto geralmente é misturado com o lodo primário dos decantadores primários e submetido a tratamentos de esgoto adicionais, como por exemplo digestão anaeróbica, seguidos de espessamento, desidratação, compostagem e aplicação no solo.

A quantidade de lodo de esgoto produzida pelo processo de lodos ativados é diretamente proporcional à quantidade de águas residuais tratadas. A produção total de lodo consiste na soma do lodo primário proveniente dos tanques de sedimentação primária e do lodo ativado residual dos biorreatores. O processo de lodo ativado produz cerca de 70 a 100 gramas por metro cúbico de lodo ativado residual (ou seja, gramas de sólidos secos produzidos por metro cúbico de efluente tratado). 80 gramas por metro cúbico é considerado um valor típico.^[6] Além disso, são produzidos cerca de 110 a 170 gramas por metro cúbico de lodo primário nos tanques de sedimentação primária, que são utilizados na maioria das configurações do processo de lodo ativado, embora não em todas.^[6]

O método geral de controle do processo consiste em monitorar o nível do manto de lodo, o IVL (Índice Volumétrico de Lodo), o TMC (Tempo Médio de Retenção Celular), a relação A/M (Alimento/Microrganismo), bem como a biota do lodo ativado e os principais nutrientes: OD (Oxigênio Dissolvido), nitrogênio, fosfato, DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio) e DQO (Demanda Química de Oxigênio). No sistema de reator/aerador e clarificador, o manto de lodo é medido desde o fundo do clarificador até o nível de sólidos sedimentados na coluna d'água do clarificador; em grandes estações de tratamento, essa medição pode ser feita até três vezes ao dia.

O Índice Volumétrico de Lodo (IVL) é o volume de lodo sedimentado ocupado por uma determinada massa de sólidos secos de lodo. É calculado dividindo-se o volume de lodo sedimentado em uma amostra de licor misto, medido em mililitros por litro de amostra (após 30 minutos de sedimentação), pela Sólidos Suspensos Totais (SST), medida em gramas por litro.^[7][8] O MCRT é a massa total (em quilogramas ou libras) de sólidos suspensos no licor misto no aerador e clarificador, dividida pela vazão mássica (em quilogramas/libras por dia) de sólidos suspensos no licor misto que saem como lodo ativado e efluente final.^[7][8] A relação A/M é a proporção entre a quantidade de alimento fornecida aos microrganismos diariamente e a massa de microrganismos mantida sob aeração. Especificamente, é a quantidade de DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio) fornecida ao aerador (em quilogramas/libras por dia) dividida pela quantidade (em quilogramas ou libras) de Sólidos Voláteis em Suspensão no Licor Misto (SVLS) sob aeração. Nota: Algumas referências utilizam SVLS (Sólidos em Suspensão no Licor Misto) por conveniência, mas o SVLS é considerado mais preciso para a medição de microrganismos.^[7][8] Novamente, devido à conveniência, DQO Geralmente é utilizado, em vez de DBO, pois o DBO leva cinco dias para apresentar resultados.

Para garantir uma boa fixação bacteriana e evitar problemas de sedimentação causados ​​por bactérias filamentosas, as estações de tratamento de efluentes que utilizam ar atmosférico como fonte de oxigênio devem manter um nível de oxigênio dissolvido (OD) de cerca de 2 mg/L no tanque de aeração. Em sistemas de oxigênio puro, os níveis de OD geralmente variam de 4 a 10 mg/L. Os operadores devem monitorar o tanque em busca de bactérias com baixo OD, como S. natans, tipo 1701, e H. hydrossis, que indicam condições de baixo OD por meio de turbidez elevada no efluente e lodo ativado escuro com odores desagradáveis. Muitas estações de tratamento possuem equipamentos de monitoramento online que medem e registram continuamente os níveis de OD em pontos específicos dentro do tanque de aeração. Esses analisadores online enviam dados para o sistema SCADA e permitem o controle automático do sistema de aeração para manter um nível de OD predeterminado. Seja gerado automaticamente ou coletado manualmente, o monitoramento regular é necessário para favorecer os organismos que se fixam bem em vez dos filamentos. No entanto, operar o sistema de aeração envolve encontrar um equilíbrio entre oxigênio suficiente para um tratamento adequado e o custo de energia, que representa aproximadamente 90% do custo total do tratamento.^[9]

Com base nesses métodos de controle, a quantidade de sólidos sedimentados no licor misto pode ser variada através do descarte de lodo ativado (DLA) ou do retorno de lodo ativado (RLA).^[10] O sistema de recirculação de lodo ativado (RAS) é projetado para reciclar uma porção do lodo ativado do decantador secundário de volta para o tanque de aeração. Geralmente, inclui uma bomba que aspira essa porção de volta. A linha do RAS é projetada considerando o potencial de entupimento, sedimentação e outros problemas relacionados que possam afetar o fluxo de lodo ativado de volta para o tanque de aeração. Essa linha deve suportar a vazão necessária da estação de tratamento e precisa ser projetada para minimizar o risco de sedimentação ou acúmulo de sólidos.

O amônio pode ter um efeito tóxico sobre os organismos aquáticos. A nitrificação também ocorre em corpos d'água, o que leva à depleção de oxigênio. Além disso, o nitrato e o amônio são nutrientes eutrofizantes (fertilizantes) que podem prejudicar os corpos d'água. Por essas razões, a nitrificação e, em muitos casos, a remoção de nitrogênio são necessárias.

São necessárias duas etapas especiais para a remoção de nitrogênio:

a) Nitrificação: Oxidação do nitrogênio amoniacal e do nitrogênio ligado organicamente a nitrato. A nitrificação é muito sensível a inibidores e pode levar a um valor de pH em águas com baixa capacidade tamponante.^[11]

Nitrificação ocorre nas seguintes etapas:

1. ${\displaystyle \mathrm {\ NH_{4}^{+}+1.5\ O_{2}\longrightarrow \ NO_{2}^{-}+2H^{+}+H_{2}O+Energia} }$
2. ${\displaystyle \mathrm {\ NO_{2}^{-}+0.5\ O_{2}\longrightarrow \ NO_{3}^{-}+Energia} }$

isso resulta em:

${\displaystyle \mathrm {\ NH_{4}^{+}+2\ O_{2}\longrightarrow \ NO_{3}^{-}+2H^{+}+H_{2}O+Energy} }$

A nitrificação está associada à produção de ácido (H⁺). Isso sobrecarrega a capacidade de tamponamento da água ou pode ocorrer uma alteração no valor do pH, o que prejudica o processo.

b) Desnitrificação: Redução do nitrogênio do nitrato a nitrogênio molecular, que escapa do efluente para a atmosfera. Essa etapa pode ser realizada por microrganismos comumente encontrados em estações de tratamento de esgoto. No entanto, esses microrganismos só utilizam o nitrato como aceptor de elétrons na ausência de oxigênio dissolvido.

${\displaystyle \mathrm {\ 2\ NO_{3}^{-}+2\ H^{+}+10\ H\longrightarrow \ N_{2}+6\ H_{2}O} }$

Para que a desnitrificação ocorra no processo de lodo ativado, é necessário que haja uma fonte de elétrons, um agente redutor, capaz de reduzir nitrato suficiente a N₂. Caso haja pouco substrato nas águas residuais brutas, este pode ser adicionado artificialmente. Além disso, a desnitrificação corrige a alteração na concentração de H⁺ (variação do pH) que ocorre durante a nitrificação. Isso é particularmente importante para águas com baixa capacidade tamponante.

A nitrificação e a desnitrificação são processos que apresentam condições ambientais bastante contraditórias. A nitrificação requer oxigênio e CO₂. A desnitrificação só ocorre na ausência de oxigênio dissolvido e com um suprimento suficiente de substâncias oxidáveis.

Existem diversos tipos de estações de tratamento de lodo ativado.^[12] Isso inclui:

Existem diversos tipos de estações de tratamento compactas, geralmente destinadas a pequenas comunidades ou instalações industriais, que podem utilizar processos de tratamento híbridos, frequentemente envolvendo o uso de lodo aeróbio para tratar o esgoto recebido. Nesses casos, a etapa de decantação primária pode ser omitida. Nessas estações, cria-se um floco biótico que fornece o substrato necessário. As estações de tratamento compactas são projetadas e fabricadas por empresas de engenharia especializadas em dimensões que permitem seu transporte até o local da obra por vias públicas, tipicamente com largura e altura de 3,7 por 3,7 metros (12 × 12 pés). O comprimento varia de acordo com a capacidade, sendo que as instalações maiores são fabricadas em partes e soldadas no local. O aço é preferido em relação a materiais sintéticos (e.g. como o plástico) devido à sua durabilidade. As instalações pré-fabricadas são geralmente variantes de aeração prolongada, para promover o "instale e esqueça" é necessária uma abordagem específica para pequenas comunidades sem equipe operacional dedicada. Existem diversas normas que podem auxiliar no seu projeto.^[13][14][15]

Para otimizar o espaço, tratar efluentes complexos e fluxos intermitentes, diversos projetos de estações de tratamento híbridas foram desenvolvidos. Essas estações geralmente combinam pelo menos duas das três principais etapas de tratamento em uma única etapa integrada. No Reino Unido, onde um grande número de estações de tratamento de esgoto atende pequenas populações, as estações compactas representam uma alternativa viável à construção de grandes estruturas para cada etapa do processo. Nos Estados Unidos, as estações compactas são tipicamente utilizadas em áreas rurais, postos de serviço em rodovias e parques de trailers.^[16]

As plantas de processamento podem ser classificadas como de "alta carga" ou de "baixa carga". Isso se refere à forma como a carga biológica é processada. Em sistemas de alta carga, o estágio biológico recebe uma alta carga orgânica e o floco combinado com a matéria orgânica é então oxigenado por algumas horas antes de receber uma nova carga. No sistema de baixa carga, o estágio biológico contém uma baixa carga orgânica e é combinado com o floculado por períodos mais longos.

Em algumas áreas, onde há mais terreno disponível, o esgoto é tratado em grandes valas redondas ou ovais com um ou mais aeradores horizontais, geralmente chamados de aeradores de escova ou de disco, que impulsionam o líquido misturado ao redor da vala, proporcionando aeração.^[12] Essas são valas de oxidação, frequentemente referidas por nomes comerciais de fabricantes como Pasveer, Orbal ou Carrousel. Elas têm a vantagem de serem relativamente fáceis de manter e resistentes a cargas de choque que ocorrem com frequência em comunidades menores (i.e. na hora do café da manhã e à noite).

As valas de oxidação são geralmente instaladas como uma tecnologia 'instale e esqueça', com parâmetros de projeto típicos de um tempo de retenção hidráulica de 24 – 48 horas, e uma idade de lodo de 12 – 20 dias. Isso se compara às estações de tratamento de lodo ativado nitrificante, que têm um tempo de retenção de 8 horas e uma idade do lodo de 8 a 12 dias.

Em locais onde o espaço é escasso, o tratamento de esgoto pode ser realizado pela injeção de oxigênio em um fluxo de lodo pressurizado, injetado na base de um tanque colunar profundo enterrado no solo. Esses poços podem atingir até 100 metros (330 pés) de profundidade e são preenchidos com efluentes. À medida que o esgoto sobe, o oxigênio, forçado a se dissolver pela pressão na base do poço, se desprende como oxigênio molecular, fornecendo uma fonte altamente eficiente de oxigênio para a microbiota do lodo ativado. O oxigênio ascendente e o lodo de retorno injetado criam o mecanismo físico para a mistura do esgoto e do lodo. A mistura de lodo e esgoto é decantada na superfície e separada em sobrenadante e lodo. A eficiência do tratamento em poços profundos pode ser alta.

Os aeradores de superfície são geralmente citados como tendo uma eficiência de aeração de 0,5–1,5 kg O₂/kWh (1.1–3.3 lb O₂/kWh), aeração difusa como 1,5–2,5 kg O₂/kWh (3,3–5,5 lb O₂/kWh). Alegações do Deep Shaft 5–8 kg O₂/kWh (11–18 lb O₂/kWh).

No entanto, os custos de construção são elevados. O modelo Deep Shaft teve maior aceitação no Japão,^[17] devido a problemas com a área do terreno. Deep Shaft foi desenvolvido por ICI, como um derivado de seu processo Pruteen. No Reino Unido, encontra-se em três locais: Tilbury, Anglian Water, que trata águas residuais com elevada contribuição industrial;^[18] Southport, da United Utilities, devido a problemas de espaço; e Billingham, da ICI, novamente para tratamento de efluentes industriais, e construída (após os poços de Tilbury) pela ICI para ajudar o agente a vender mais.

DeepShaft é um processo patenteado e licenciado. O licenciamento mudou diversas vezes e atualmente (2015) Noram Engineering o vende.^[19]

A maioria dos processos de oxidação biológica para tratamento de efluentes industriais tem em comum o uso de oxigênio (ou ar) e a ação microbiana. Tanques com aeração superficial atingem uma remoção de 80 a 90% de BBO com tempos de retenção de 1 a 10 dias.^[20] As bacias podem variar em profundidade de 1,5 a 5,0 metros (4,9 a 16,4 pés) e utilizam aeradores motorizados que flutuam na superfície das águas residuais.^[20]

Em um sistema de bacias aeradas, os aeradores desempenham duas funções: transferem o ar necessário para as reações de oxidação biológica e promovem a mistura necessária para dispersar o ar e promover o contato dos reagentes (oxigênio, efluentes e microrganismos). Normalmente, os aeradores de superfície flutuantes são dimensionados para fornecer a quantidade de ar equivalente a 1,8 to 2,7 quilogramas O₂/kWh (4,0 to 6,0 lb O₂/kWh). No entanto, eles não proporcionam uma mistura tão boa quanto a normalmente obtida em sistemas de lodo ativado e, portanto, as bacias aeradas não atingem o mesmo nível de desempenho que as unidades de lodo ativado.^[20]

Os processos de oxidação biológica são sensíveis à temperatura e, entre 0 e 40 °C (32 e 104 °F), a taxa de reações biológicas aumenta com a temperatura. A maioria dos tanques de aeração superficial opera em temperaturas entre 4 e 32 °C (39 e 90 °F).^[20]

Ver artigo principal: Reator de Batelada Sequencial

Reatores de Batelada Sequencial (RBSs) tratam águas residuais em lotes dentro do mesmo recipiente. Isso significa que o biorreator e o decantador final não estão separados espacialmente, mas sim em uma sequência temporal. A instalação consiste em pelo menos dois tanques equipados de forma idêntica, com uma entrada comum, que podem ser alternados entre si. Enquanto um tanque está em modo de sedimentação/decantação, o outro está em aeração e enchimento.

O esgoto é conduzido para tanques profundos com sistemas de aeração por difusores fixados ao fundo. Estes são semelhantes às pedras de aeração difusoras usadas em aquários de peixes tropicais, mas em uma escala muito maior. O ar é bombeado através dos blocos e a cortina de bolhas formada oxigena o líquido e proporciona a mistura necessária. Quando a capacidade é limitada ou o esgoto é excepcionalmente concentrado ou difícil de tratar, pode-se usar oxigênio em vez de ar. Normalmente, o ar é gerado por algum tipo de soprador.

Tubos verticais com até 1 metro (3,3 pés) de diâmetro estendem-se desde um ponto logo acima da base de um tanque de concreto profundo até um ponto logo abaixo da superfície do efluente. Um poço típico pode ter 10 metros (33 pés) de altura. Na extremidade próxima à superfície, o tubo é moldado em um cone com pás helicoidais fixadas à sua superfície interna. Quando o tubo gira, as pás impulsionam o efluente para fora dos cones, aspirando novo efluente da base do tanque. Em muitas estações de tratamento, cada cone está localizado em uma célula separada que pode ser isolada das demais, se necessário, para manutenção. Algumas estações podem ter dois cones por célula, e algumas estações de grande porte podem ter quatro cones por célula.

Os sistemas de aeração de lodo ativado com oxigênio puro são reatores de tanque selado com impulsores do tipo aerador de superfície montados dentro dos tanques na interface entre o oxigênio e o licor de carbono. A quantidade de oxigênio incorporado, ou OD (Oxigênio Dissolvido), pode ser controlada por um vertedouro com controle de nível e uma válvula de alimentação de oxigênio controlada por gás de ventilação. O oxigênio é gerado no local por destilação criogênica do ar, adsorção por oscilação de pressão (PSA) ou outros métodos. Esses sistemas são utilizados onde o espaço na estação de tratamento de esgoto é limitado e é necessária uma alta vazão de esgoto, visto que a purificação do oxigênio envolve altos custos energéticos.

Um novo desenvolvimento do processo de lodo ativado é o processo Nereda, que produz um lodo granular que se sedimenta muito bem (o índice de volume do lodo é reduzido de 200–300 para 40 mililitros por grama (192–288 para 38 US fl oz/oz)). Um novo sistema de reator de processo foi criado para aproveitar esse lodo de rápida sedimentação e é integrado ao tanque de aeração, em vez de ter uma unidade separada externa.^[2] Em 2015, cerca de 30 estações de tratamento de águas residuais Nereda estavam operacionais, em construção ou em fase de projeto em todo o mundo, variando em tamanho de 5.000 a 858.000 pessoas equivalentes.^[3]

O intumescimento do lodo pode ocorrer, dificultando a sedimentação do lodo ativado e frequentemente impactando negativamente a qualidade do efluente final. O tratamento do intumescimento do lodo e o gerenciamento da estação de tratamento para evitar sua recorrência exigem gestão especializada e podem requerer a presença de pessoal em tempo integral na estação para permitir intervenção imediata.^[1]

O lançamento de poluentes industriais tóxicos em estações de tratamento projetadas principalmente para tratar esgoto doméstico pode causar perturbações no processo.^[21]

O processo de lodo ativado é um exemplo de um processo mais tecnológico, intensivo em energia ou "mecanizado", que é relativamente caro em comparação com outros sistemas de tratamento de águas residuais. Ele pode proporcionar um nível de tratamento muito elevado.^[22]:239

As estações de tratamento de lodo ativado dependem totalmente de uma fonte de energia elétrica para alimentar os aeradores, que transferem os sólidos sedimentados de volta para a entrada do tanque de aeração e, em muitos casos, para bombear o lodo residual e o efluente final. Em algumas estações, o esgoto não tratado é bombeado até a entrada para garantir uma queda d'água suficiente e, consequentemente, uma altura de descarga adequada para o efluente final. Tecnologias alternativas, como o tratamento por filtro biológico percolador, requerem muito menos energia e podem operar apenas por gravidade.

O processo de lodo ativado foi descoberto em 1913 no Reino Unido por dois engenheiros, Edward Ardern e W.T. Lockett,^[12] que estavam conduzindo pesquisas para o Departamento de Rios da Corporação de Manchester no Laboratório de Esgoto de Davyhulme. Em 1912, Gilbert Fowler, um cientista na Universidade de Manchester, observava experimentos sendo conduzidos na Estação Experimental Lawrence em Massachusetts envolvendo a aeração de esgoto em uma garrafa revestida com algas. Os colegas engenheiros de Fowler, Ardern e Lockett,^[12] experimentou o tratamento de esgoto em um reator de enchimento e extração, o qual produziu um efluente altamente tratado. Eles aeraram as águas residuais continuamente por cerca de um mês e conseguiram obter uma nitrificação completa do material da amostra. Acreditando que o lodo havia sido ativado (de maneira semelhante a carvão ativado) o processo foi denominado "lodo ativado". Somente muito tempo depois se percebeu que o que realmente havia ocorrido era um meio de concentrar organismos biológicos, dissociando o tempo de retenção do líquido (idealmente, baixo, para um sistema de tratamento compacto) do tempo de retenção dos sólidos (idealmente, relativamente alto, para um efluente com baixo teor em BOD₅ e amônia.)

Os resultados foram publicados em seu artigo seminal de 1914, e o primeiro sistema de fluxo contínuo em escala real foi instalado em Worcester dois anos depois. Na sequência da Primeira Guerra Mundial o novo método de tratamento se espalhou rapidamente, especialmente para os EUA, Dinamarca, Alemanha e Canadá. No final da década de 1930, o tratamento com lodo ativado tornou-se um processo de tratamento biológico de águas residuais bem conhecido nesses países onde sistemas de esgoto e plantas de tratamento de esgoto eram comuns.^[23]

• Biorreator de membrana
• Lagoa aerada
• Modelo de lodo ativado
• Granulação aeróbica

Referências

• Lodo ativado