1. Princípio da Degradação de DQO
DQO refere-se à quantidade total de matéria orgânica oxidável e substâncias inorgânicas redutíveis na água. O cerne da degradação é quebrar a matéria orgânica em pequenas moléculas inofensivas, que podem ser categorizadas em dois tipos
1. Degradação Bioquímica: Microrganismos aeróbicos (como bactérias floculantes em lodo ativado) metabolizam a matéria orgânica, quebrando-a em CO₂ e H₂O enquanto sintetizam suas próprias células; microrganismos anaeróbicos decompõem matéria orgânica macromolecular em metano, CO₂ e outras substâncias em condições sem oxigênio. Isso se aplica à DQO facilmente degradável (por exemplo, carboidratos e proteínas em águas residuais domésticas).
2. Degradação Físico-Química: Para DQO refratária (como hidrocarbonetos aromáticos e compostos heterocíclicos em águas residuais industriais), a oxidação avançada (Fenton, oxidação por ozônio) é empregada para quebrar as ligações químicas da matéria orgânica, ou a adsorção (carvão ativado) é usada para separar diretamente os poluentes, reduzindo assim o valor de DQO nos corpos d'água.
A composição da Demanda Química de Oxigênio (DQO) consiste principalmente em () em corpos d'água
A. Toda matéria orgânica
B. Matéria orgânica que pode ser oxidada por agentes oxidantes fortes + matéria inorgânica parcialmente redutível
C. Todas as substâncias inorgânicas
D. Degradação de Matéria Orgânica Recalcitrante II. Princípios da Degradação de Nitrogênio Amoniacal
A degradação de nitrogênio amoniacal (NH₃-N) envolve principalmente a transformação de elementos de nitrogênio, com vias bioquímicas sendo o método dominante, enquanto abordagens físico-químicas são ocasionalmente empregadas em casos específicos
Nitrificação-desnitrificação bioquímica
Nitrificação: Sob condições aeróbicas com pH (7,5-8,5) e temperatura (15-30°C) adequados, bactérias nitrificantes autotróficas (bactérias oxidantes de nitrito + bactérias oxidantes de nitrato) primeiro convertem NH₃-N em nitrogênio de nitrito (NO₂⁻-N), e depois o transformam em nitrogênio de nitrato (NO₃⁻-N).
Reação de desnitrificação: Bactérias desnitrificantes heterotróficas, sob condições anóxicas, usam nitrogênio de nitrato como aceptor de elétrons, reduzindo-o a N₂, que é liberado na atmosfera, completando assim a remoção de nitrogênio.
2. Método de Fisicalização
Método de stripping: Ajustar o pH das águas residuais para 10,5-11,5, convertendo íons amônio (NH₄⁺) em amônia livre (NH₃), e stripping da amônia para a atmosfera através de aeração.
Método de cloração no ponto de ruptura: Adicionar oxidantes como cloro para oxidar o nitrogênio amoniacal a N₂, adequado para tratamento de emergência de águas residuais com baixa concentração de nitrogênio amoniacal.
III. Fatores Centrais que Afetam a Degradação de DQO
Características da Qualidade da Água: DQO facilmente degradável (carboidratos, proteínas) é significativamente influenciada pela atividade microbiana; DQO de difícil degradação (hidrocarbonetos aromáticos, compostos heterocíclicos) depende da intensidade de oxidação dos processos de oxidação avançada, que não podem ser efetivamente decompostos por métodos bioquímicos convencionais.
2. Condições Microbianas: Processos aeróbicos requerem oxigênio dissolvido suficiente (OD 2-4mg/L) e concentração de lodo apropriada (MLSS 2000-4000mg/L); processos anaeróbicos exigem um ambiente estritamente sem oxigênio e tempo de retenção de lodo adequado (SRT). Populações microbianas desequilibradas reduzirão diretamente a eficiência de degradação.
3. Parâmetros Ambientais: Temperatura da água (faixa ótima: 20-35°C), pH (6,5-8,5). Baixas temperaturas ou ácidos/álcalis fortes podem inibir o metabolismo microbiano; substâncias tóxicas (metais pesados, fenóis) podem prejudicar as populações bacterianas, levando a um declínio acentuado na eficiência de remoção de DQO.
4. Operação do Processo: O tempo de retenção hidráulica (HRT) e a taxa de refluxo em métodos bioquímicos, bem como a dosagem de reagentes químicos (por exemplo, a razão Fe²⁺ para H₂O₂ no reagente de Fenton) e o tempo de reação em métodos físico-químicos, afetam a eficiência da degradação de DQO.
4. Fatores Centrais que Influenciam a Degradação de Nitrogênio Amoniacal
Atividade das bactérias nitrossantes: As bactérias nitrossantes são autotróficas, crescem lentamente e são sensíveis às condições ambientais. Elas requerem oxigênio dissolvido suficiente (OD ≥2mg/L) e um tempo de retenção de lodo mais longo (SRT 10-20d). Condições anóxicas ou tempo de retenção de lodo excessivamente curto podem levar à estagnação na reação de nitrossação.
2. Parâmetros Ambientais: Temperatura da água (15-30°C), abaixo de 10°C reduz significativamente as taxas de nitrificação; pH (7,5-8,5), condições ácidas inibem a atividade das bactérias nitrificantes; substâncias tóxicas (como metais pesados, cianeto) matam diretamente as bactérias nitrificantes.
3. Condições de Desnitrificação: As bactérias desnitrificantes requerem um ambiente com deficiência de oxigênio e fonte de carbono suficiente (razão C/N ≥ 5:1). Fonte de carbono inadequada impede a desnitrificação completa, levando a nitrogênio de nitrato residual da conversão de nitrogênio amoniacal e dificuldade em atender aos padrões de nitrogênio total.
4. Parâmetros do Processo: O tempo de retenção hidráulica e a intensidade de aeração na fase de nitrificação, bem como a precisão do ajuste de pH (10,5-11,5) e o volume de ar de aeração no método físico-químico (método de stripping), afetam a eficiência de remoção de nitrogênio amoniacal.
V. Fatores Comuns de Influência
Carga de Influent: Flutuações excessivas nas concentrações de DQO e nitrogênio amoniacal, excedendo a capacidade do processo de tratamento, resultarão em qualidade de água efluente acima do padrão.
Efeito do Pré-tratamento: Se os processos de pré-tratamento, como grades e caixas de areia, não removerem efetivamente os sólidos suspensos e impurezas particuladas grandes, eles podem obstruir os reatores, prejudicar a eficiência da transferência de massa e reduzir indiretamente o desempenho da degradação.
