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Tecnologias de Tratamento

Breve Descrição das ETAR
As águas residuais decorrentes das atividades urbanas são encaminhadas através de sistemas de interceção e elevação até às Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR), onde é efetuado o respetivo tratamento.
As ETAR possuem diferentes configurações, que envolvem tratamentos a nível das fases líquida, sólida e gasosa, podendo passar pelas seguintes etapas:
 
Na fase líquida
  • Tratamento preliminar
  • Tratamento primário
  • Tratamento secundário
  • Desinfeção
 
Na fase sólida
  • Espessamento
  • Estabilização
  • Desidratação
  • Armazenamento
 
Na fase gasosa
  • Extração e tratamento de odores
 
O tratamento envolve processos físicos, químicos e biológicos, sendo estes últimos responsáveis pela remoção de grande parte da matéria orgânica (medida sob a forma de CBO5 e CQO, respetivamente Carência Bioquímica de Oxigénio e Carência Química de Oxigénio) e outros nutrientes (azoto, N e fósforo, P). A remoção da componente microbiológica (analisada sob a forma de coliformes fecais ou Escherichia coli) é conseguida através da operação unitária de desinfeção.
 
Fase líquida
Na etapa de tratamento preliminar a água residual é sujeita a uma operação de gradagem para remoção de sólidos grosseiros. Esta operação pode ser realizada por sistemas de limpeza manual, geralmente através de grades com espaçamento entre 20 e 30 mm, e, ou sistema mecânicos automatizados, com malha de 3 ou 6 mm. Segue-se o desarenamento/desengorduramente, onde se procede à remoção de areias e gorduras. O efluente pode ainda ser sujeito a uma equalização de caudais e, ou cargas, de modo a laminar a afluência à etapa de tratamento secundário. Os resíduos produzidos nesta etapa – gradados, areias e gorduras – são enviados para aterro sanitário.
 
Em ETAR que servem poucas centenas de habitantes equivalentes (hab. equiv.) pode ser implementado um sistema de fossa sética, geralmente tricompartimentada, após a gradagem e antes da etapa de tratamento secundário.
 
O tratamento primário, que existe apenas em ETAR com leitos percoladores ou com sistemas de lamas ativadas de média carga, tem lugar nos decantadores primários. Os sólidos mais finos são separados graviticamente, sendo a lama recolhida no fundo dos órgãos classificada como lama primária que é enviada para a linha de tratamento da fase sólida. Em sistemas de tratamento que servem poucos milhares de habitantes pode existir uma etapa simultânea de decantação primária e digestão de lamas, que é realizada em tanques Imohff.
 
Segue-se a etapa de tratamento secundária, em que a matéria orgânica e os nutrientes da água residual são convertidos, através de diferentes tipos de microrganismos, em biomassa e dióxido de carbono, entre outros gases. Os sistemas de tratamento biológico podem ser do tipo de biomassa fixa, como os sistemas de leitos percoladores e biofiltros, em que os microrganismos se desenvolvem em torno de um meio de suporte, criando um filme biológico (biofilme), ou de biomassa em suspensão, como os sistemas de lamas ativadas. Estes últimos são os sistemas de tratamento mais utilizados à escala mundial devido à sua elevada robustez técnico-económica, sendo qualquer um deles do tipo de tratamento intensivo.
 
Os sistemas de lamas ativadas podem ser classificados em sistemas de arejamento convencional (ou de média carga, que possuem decantação primária) ou em sistemas de arejamento prolongado (baixa carga, geralmente sem decantação primária). No Algarve, devido à dimensão das ETAR e à sazonalidade existente na região, bem como à qualidade exigida no efluente tratado, os sistemas de arejamento prolongado são os mais utilizados, ocorrendo tanto a remoção de matéria orgânica como a nitrificação (conversão de azoto amoniacal em nitratos). Estes sistemas também podem ser classificados em função do tipo de alimentação, que pode ser contínua ou descontínua (como os SBR – Sequencing Batch Reactor).
 
Os sistemas de lamas ativadas possuem duas etapas consecutivas, interligadas entre si. Na primeira etapa, que ocorre no reator biológico, os microrganismos são mantidos em suspensão sob a forma de flocos (licor misto) sendo fornecido oxigénio (arejamento) para a oxidação biológica da matéria orgânica, e em determinadas condições, do azoto amoniacal. O reator biológico pode ainda possuir zonas anóxicas (presença de nitratos ou nitritos e ausência de oxigénio) ou anaeróbias (ausência de oxigénio, nitratos e nitritos), para ocorrência de processos de desnitrificação (conversão de nitratos e nitritos em azoto) e de remoção biológica de fósforo, respetivamente. Segue-se uma segunda etapa, que ocorre em decantadores secundários, em que a biomassa é separada do efluente clarificado. Grande parte desta biomassa retorna ao reator biológico de modo a manter concentrações adequadas de microorganismos no sistema (parâmetros analisando sob a forma de SST ou SSV, respetivamente Sólidos Suspensos Totais ou Sólidos Suspensos Voláteis). Ainda nesta etapa de tratamento é possível adicionar um reagente químico coagulante para promover a remoção adicional do fósforo, sempre que necessário.
 
De modo a aumentar a eficiência de separação da biomassa no decantador secundário é usual instalar um pequeno reator, denominado por seletor ou tanque de contato, a montante do reator biológico, promovendo por esta via a formação de flocos biológicos mais densos e, portanto, com velocidades de sedimentação superiores.
Recentemente tem vindo a ser desenvolvida uma tecnologia inovadora, desenvolvida a partir dos sistemas convencionais de lamas ativadas com seletores, baseada na formação de grânulos biológicos. Este sistema de tratamento consiste na utilização de reatores biológicos, alimentados descontinuamente, em que, através de aspetos específicos de projeto e de controlo processual, é promovido o desenvolvimento de grânulos aeróbios com diâmetros até cerca de 2 mm, que apresentam elevadas velocidades de sedimentação. Estas estruturas granulares são constituídas por diferentes consórcios microbianos que atuam a nível da degradação da matéria orgânica e da remoção de nutrientes. Como vantagens deste processo salienta-se a redução significativa da área de implantação, e, consequentemente, da pegada ecológica, atendendo à integração de todos os processos biológicos (remoção da matéria orgânica/nutrientes e decantação secundária) num único órgão, bem como à redução do consumo de energia, devido à menor utilização de equipamentos e às menores necessidade de arejamento da biomassa granular.
 
Em sistemas de tratamento com dimensões até algumas centenas de habitantes equivalentes, e em função da qualidade exigida no meio recetor, pode-se recorrer a sistemas de tratamento extensivos, do tipo de leitos de macrófitas ou de lagunagem, podendo estes últimos serem utilizados para servir igualmente vários milhares de habitantes equivalentes.
 
Após a etapa de tratamento secundário o efluente pode ser descarregado no meio recetor ou, caso os níveis de qualidade exigidos sejam superiores, pode ser filtrado através de microtamizadores ou filtros de areia, para remoção de alguns sólidos adicionais. Segue-se a etapa de desinfeção, em que a componente microbiológica é reduzida por ação de sistemas de tratamento por radiação ultravioleta ou por aplicação de um agente oxidante como o cloro (geralmente sob a forma de hipoclorito de sódio), sendo então o efluente descarregado no meio recetor. Uma pequena fração do efluente pode ainda ser reutilizado internamente para lavagens e rega, sendo previamente filtrado e desinfetado através de sistema de desinfeção por ultravioleta.
 
Fase sólida
As lamas primárias, quando existentes, e as lamas secundárias, são espessadas para aumentar a concentração de sólidos, em espessadores primários gravíticos ou mecânicos. As lamas provenientes dos sistemas de arejamento de média carga podem ser estabilizadas através do processo de digestão anaeróbia, ocorrendo a diminuição da quantidade de lamas formadas, bem como a formação de biogás, com elevada percentagem de metano, que pode ser utilizado em sistemas de cogeração para produção de energia elétrica.
 
As lamas são então desidratadas em sistemas mecânicos de centrífugas ou filtro bandas, obtendo-se no final uma concentração de matéria seca (MS, sicidade) de cerca de 20%, que pode ser superior em sistemas de média carga. As lamas de depuração produzidas em sistemas de lamas ativadas que servem pequenos aglomerados podem ainda ser desidratadas naturalmente ao ar, em sistemas de leitos de secagem.
 
Após esta etapa as lamas são armazenadas temporariamente em silos ou em contentores. As lamas finais não se encontram geralmente higienizadas, sendo recolhidas, transportadas e enviadas para armazenamento temporário ou valorização por compostagem, antes de serem aplicadas em solos agrícolas. As lamas podem ainda ser depositadas em aterro sanitário.
 
Fase gasosa
Nas etapas passíveis de emissão de odores – tratamentos preliminares e primário e infraestruturas de tratamento da fase sólida – o ar contaminado é extraído através de um sistema de ventilação, que promove igualmente a renovação do ar no interior dos edifícios, ação esta fundamental para garantir a qualidade do ar na atmosfera do local de trabalho. O ar extraído é enviado para o sistema de tratamento do ar, geralmente designado por sistema de desodorização, onde se procede à remoção de gás sulfídrico, metilmercaptanos e aminas, entre outros. O ar contaminado pode ser tratado por via biológica, em biofiltros, mediante passagem prévia por torre de lavagem para humedecimento do ar, ou por via química, em torres de lavagem (scrubbers), recorrendo-se neste caso à utilização de reagentes químicos como o ácido sulfúrico, peróxido de hidrogénio e hidróxido de sódio.