Nutrientes para Tratamento de Água e Efluentes

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O QUE SÃO OS NUTRIENTES?

Nutrientes são estruturas essenciais para o funcionamento dos organismos, fornecendo energia e permitindo a manutenção da vida. Para os microrganismos, dentre os principais nutrientes necessários ao seu crescimento, podemos citar o nitrogênio e o fósforo. Também, por se tratar de fenômenos biológicos, depende dos fatores físico-químicos do meio.

MANTENHA O SEU TRATAMENTO SECUNDÁRIO
SAUDÁVEL COM A LINHA DE NUTRIENTES MATRYX:

O tratamento secundário é o responsável pela diminuição mais efetiva de DQO dentro do tratamento de efluentes como um todo. A Matryx apresenta uma linha especial para o atendimento das necessidades do sistema biológico.

  • Adequação de parâmetros ambientais específicos, como nitrogênio e fósforo;
  • Linha completa que engloba tanto nutrientes como enzimas;
  • Permite um sistema biológico mais saudável, o que é indispensável para o alcance da redução de custos com o tratamento;
  • A linha de enzimas permite a quebra das proteínas e das gorduras, auxiliando a eficiência do tratamento como um todo;
  • Os nutrientes auxiliam no crescimento da biota de forma saudável e equilibrada;
  • É possível o alcance de níveis de DQO menores mantendo o tratamento biológico com uma boa eficiência.

Linha de Nutrientes Biotrat
Linha de Enzimas Biotrat
Linha Biotop

Embalagens para fornecimento:  IBC 1.100 kg e Granel.

  • Linha robusta que atende todas as necessidades do tratamento secundário;
  • Produtos testados qualidade e eficiência garantida;
  • Laboratório de controle de qualidade;
  • Experiência em aplicação e na solução de problemas;
  • Destaque no atendimento pós-venda da equipe comercial;
  • Prazos de entrega ágeis e garantia de fornecimento;
  • Equipe técnica qualificada.

 

NO MUNDO DOS MICRORGANISMOS

NO MUNDO DOS MICRORGANISMOS

O tratamento secundário, ou biológico, é aquele que necessita da ação de microrganismos para o consumo da matéria orgânica através de reações bioquímicas. Ele divide-se em aeróbio e anaeróbio. No primeiro, é necessário a presença de oxigênio dissolvido no sistema para a respiração dos microrganismos; no segundo, não pode haver oxigênio dissolvido. Por se tratarem de seres vivos, é necessário que o tratamento se mantenha saudável e receba um efluente adequado do tratamento primário, com baixa toxidez, para que o biológico possa trabalhar em condições favoráveis. São fatores importantes para o meio o pH, a concentração de oxigênio dissolvido, a temperatura e a quantidade de nutrientes no meio.

A temperatura: temperaturas muito baixas podem diminuir a atividade celular, baixando a velocidade das reações bioquímicas. Também, em temperaturas muito altas sabe-se que a concentração de oxigênio dissolvido na água é menor. Teoricamente, temos como faixas extremas temperaturas entre 4 e 40°C.   

O pH: o pH possui relação direta com a velocidade das reações envolvidas no tratamento biológico. O pH ótimo para os microrganismos está entre 6,5 e 7,5, porém, as plantas de tratamento de efluentes podem operar em pH entre 6 e 8. Fora desta faixa, teremos o crescimento de determinadas espécies de microrganismos sobre outras, o que desiquilibraria o sistema.

O oxigênio dissolvido: é necessário que este esteja dissolvido numa quantia mínima para que o sistema cresça de forma saudável. Indica-se a faixa entre 1 e 2 mg/L.

Os nutrientes: microrganismos, como seres vivos superiores, necessitam de uma alimentação equilibrada para manterem-se saudáveis. Neste caso, os nutrientes desempenham um papel fundamental, sendo os principais o fósforo e o nitrogênio. Levando-se em consideração que muitos efluentes são pobres nestes nutrientes, se faz necessário para a sobrevivência do meio a adição destes de forma direta no tratamento biológico.

As substâncias tóxicas: muitas substâncias como metais pesados, aldeídos, fenóis, dentre outras, podem inibir de forma total ou parcial a atividade biológica do sistema, resultando em tratamento secundário ineficiente.

Matéria orgânica: embora seja o substrato dos microrganismos, a matéria orgânica que entra no tratamento secundário não pode estar em excesso, levando-se em consideração que o reator biológico possui uma capacidade máxima para a degradação da mesma. Assim, choques de carga podem desequilibrar o sistema como um todo, diminuindo a eficiência do tratamento.

O TRATAMENTO SECUNDÁRIO E SUAS PARTICULARIDADES:

São muitos os tratamentos secundários que podem ser utilizados, desde os aeróbios, anaeróbios ou até ambos em conjunto. O melhor tratamento deve ser escolhido conforme o tamanho do local disponível, o tipo de efluente, sua biodegradabilidade, quantidade de carga orgânica, entre outros. Dos principais aeróbios podemos citar as lagoas aeradas naturais (ou fotossintéticas), que requerem uma área grande pois não podem ser profundas, já que utilizam a luminosidade para seus processos. Também, as lagoas aeradas facultativas, onde existe um equilíbrio entre os mecanismos aeróbios e anaeróbios, que também requerem uma área grande. Os lodos ativados são formados por microrganismos diversos que constituem o floco biológico. A massa total destes flocos é chamada de lodo ativado. O sistema de lodo ativado é constituído basicamente por um reator biológico, aerado artificialmente, e um sedimentador onde ocorre a sedimentação dos flocos biológicos.

Abaixo é possível ver uma imagem de alguns microrganismos que encontramos nos lodos ativados:

Imagem retirada de: Manual Básico de Resíduos Industriais de Curtume (1994)

Também, são comuns tratamentos anaeróbios, como as lagoas anaeróbios e os biodigestores anaeróbios.

DEFININDO CONCEITOS IMPORTANTES

DEFININDO CONCEITOS IMPORTANTES

DQO e DBO: a Demanda Química de Oxigênio (DQO) e a Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) são os dois parâmetros mais utilizados para medir os impactos ambientais causados pelos efluentes quando lançados nos corpos receptores. A DQO nos dá o valor da quantidade de oxigênio dissolvido (OD) necessário para degradar a matéria orgânica presente no efluente através de reagentes químicos. Diante da resistência de algumas substâncias perante o ataque dos microrganismos, tornou-se necessário oxidar a matéria orgânica utilizando-se um oxidante químico.  A DBO é a quantidade de oxigênio dissolvido utilizado na oxidação da matéria orgânica, porém, através de microrganismos. Atualmente, realiza-se a análise que mede a demanda de oxigênio após 5 dias, chamada de DBO5.

É estreita a relação entre os dois parâmetros, que estão ligados por seus conceitos; levando-se em conta que a DBO poderia ser considerada um tipo particular da DQO, quantitativamente, a DQO será sempre superior.

A IMPORTÂNCIA DOS NUTRIENTES

A IMPORTÂNCIA DOS NUTRIENTES
Imagem retirada de: Manual Básico de Resíduos Industriais de Curtume (1994)

A energia liberada mediante a oxidação das reações biológicas é capturada e armazenada na célula na forma de compostos fosfatados intermediários, como por exemplo, no tri-fosfato de adenosina (ATP). Esta energia é usada para manutenção, mobilidade e formação de novos microrganismos. Estes novos microrganismos passam a fazer parte do sistema de geração de energia, e assim, a massa celular aumenta. Quando a quantidade de matéria orgânica está muito baixa no sistema, os microrganismos passam a oxidar a própria massa celular em suas necessidades básicas para sobrevivência.  Se o sistema permanecer sem alimento (matéria-orgânica ou nutrientes) a membrana celular se rompe, permanecendo apenas um resíduo orgânico estável. Este processo é chamado de respiração endógena, cuja imagem representa o gráfico da mesma.

O gráfico ao lado sugere que no Ponto E o sistema entrou em colapso e não existe mais nutrientes ou matéria orgânica suficientes para a alimentação celular; neste momento dá-se início a fase endógena e consequentemente, o início da morte dos microrganismos. Diante deste fato, torna-se muito claro a necessidade do controle do sistema, assim como o cuidado com a necessidade de adicionar-se nutrientes ao sistema de forma equilibrada.  

Levando-se em consideração a própria composição dos microrganismos que formam o sistema biológico, costuma-se trabalhar com uma relação de DQO:N:P mínima de 100:5:1 para processos aeróbios. Para os processos anaeróbios, tem-se a relação em 350:7:1. Certamente cada efluente industrial possui suas características, e até mesmo efluentes de mesmo segmento podem ser completamente diferentes, mas esta relação ajuda no controle de dosagens na adição dos nutrientes.

A IMPORTÂNCIA DAS ENZIMAS

Diante do conceito de biodegradabilidade, podemos levar em consideração que ela nada mais é do que a “quebra” de estruturas químicas mais complexas em estruturas mais simples. Os microrganismos sempre irão se alimentar primeiro das substâncias mais simples, como por exemplo, dos nutrientes fósforo e nitrogênio. Porém, em efluentes ricos em gorduras e proteínas, a biodegradação destas moléculas torna-se difícil para o sistema biológico, cujos microrganismos irão preferir nutrientes mais simples. Neste ponto torna-se necessária a adição de enzimas ao sistema, para que a quebra destes compostos químicos complexos possa ser reduzida em partes menores, e assim, torná-los viáveis para a alimentação dos microrganismos.

CURIOSIDADES

Nitrificação e desnitrificação

Após o carbono, o elemento exigido em maior quantidade pelas células vivas é o nitrogênio. Quando existe um excesso de nutrientes, como o nitrogênio, ocorre um enriquecimento do meio, tornando-o mais fértil para o crescimento de microrganismos diversos, como por exemplo, das algas. Este processo é chamado de eutrofização e pode ocasionar a formação de uma camada densa sobre a superfície, impedindo a oxigenação necessária para o meio.

A desnitrificação é a única maneira de remoção do nitrogênio do tratamento biológico, e para que ela ocorra, é necessário primeiro a nitrificação.

A nitrificação necessita de um meio bastante aeróbio para ocorrer. Ela consiste simplesmente na oxidação da amônia à nitrato em meio aquoso, processo que ocorre em duas etapas.

Na primeira, existe a oxidação do nitrogênio amoniacal a nitrito, devido à ação das bactérias do gênero Nitrossomonas, conforme vemos na primeira reação.

Na segunda etapa, as bactérias do tipo Nitrobacter oxidam estre nitrito para nitrato, conforme é possível vermos na segunda reação.

Como pode-se observar estequiometricamente, o consumo de oxigênio para este processo é considerável, então, ele só ocorrerá em tratamentos em que a oferta de oxigênio dissolvido na água seja grande.

Em seguida, temos o segundo processo, a desnitrificação. Esta etapa, de forma oposta à nitrificação necessita de um meio essencialmente anaeróbio, e ocorre através das bactérias facultativas. O meio não pode ter oxigênio pois as bactérias se alimentam primeiramente do oxigênio livre e só depois, do nitrato. A reação pode ser vista a seguir:

Através da reação é possível observar que existe a necessidade de um doador de elétrons para que a redução ocorra. Este redutor pode ser a própria matéria orgânica.

Quando a desnitrificação não ocorre no local adequado, ela poderá ocorrer no decantador secundário. Caso isto ocorra, o nitrogênio liberado no meio na forma de gás ascende, arrastando o lodo para a superfície do decantador. Este fato pode aumentar os valores de DQO, DBO, sólidos, entre outros, tornando o tratamento como um todo menos eficiente.

Referências:
Algumas informações foram retiradas do livro Manual Básico de Resíduos Industriais de Curtume (1994)  e do livro Lodos Ativados (2007)

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