O processo de adsorção/bio-oxidação (processo AB) é uma variação do processo de lodo ativado usado no tratamento de águas residuais. Este sistema de dois estágios combina um estágio de adsorção de alta taxa (estágio A) com um estágio de bio-oxidação de taxa mais baixa (estágio B). Uma característica fundamental do processo AB é a ausência de um clarificador primário, com o estágio A operando como um sistema biológico aberto e dinâmico. Cada estágio inclui tanques de decantação separados e recirculação de lodo, permitindo o desenvolvimento de comunidades microbianas distintas em cada reator.Radetic, B. (2024). Two-Stage Activated Sludge Systems in Municipal Used Water Purification. In: Lahnsteiner, J. (eds) Handbook of Water and Used Water Purification. Springer, Cham. DOI: 10.1007/978-3-319-78000-9 98Miller, Mark & Bunce, Ryder & Regmi, Pusker & Hingley, Daniel & Kinnear, Dave & Murthy, Sudhir & Wett, Bernhard & Bott, Charles. (2012). A/B Process Pilot Optimized for Nitrite Shunt: High Rate Carbon Removal Followed by BNR with Ammonia-Based Cyclic Aeration Control. Proceedings of the Water Environment Federation. 2012. 5808-5825. DOI: 10.2175/193864712811709607.
História O processo de adsorção/bio-oxidação foi inventado em meados da década de 1970 por Botho Böhnke, um professor da Universidade Técnica da Renânia do Norte-Vestfália em Aachen. Baseou-se na descoberta feita pelo engenheiro alemão Karl Imhoff nos anos 1950. Imhoff propôs que, ao utilizar tanques de lodos ativados com cargas extremamente altas, era possível alcançar uma remoção rápida de matéria orgânica predominantemente através de mecanismos físicos e biológicos de adsorção, em vez de oxidação biológica completa. Imhoff afirmou que uma eficiência de tratamento de 60 a 80 por cento poderia ser alcançada em tanques de lodo ativado com alta carga.Radetic, B. (2019). Two-Stage Activated Sludge Systems in Municipal Used Water Purification. In: Lahnsteiner, J. (eds) Handbook of Water and Used Water Purification. Springer, Cham. DOI: 10.1007/978-3-319-66382-1_98-1
Em 1977, Böhnke publicou seu primeiro artigo sobre o processo de adsorção/bio-oxidação.Böhnke B. (1977). Das Adsorptions-Belebungsverfahren. Korrespondenz Abwasser, 24. Jahrg., 2/77 No mesmo ano, a patente foi concedida. Uma extensa pesquisa realizada nos anos seguintes por Böhnke, juntamente com Bernd e Andreas Diering, culminou, em 1985, com a fundação da empresa Dr.-Ing. Bernd Diering GmbH. Nesse mesmo ano, o processo AB foi aplicado pela primeira vez em escala real na estação de tratamento de esgoto de Krefeld, na Alemanha (800.000 habitantes equivalentes). Em 1990, já existiam 19 instalações em escala real somente na Alemanha Ocidental. A expansão do processo na Europa foi dificultada pelo endurecimento das normas de descarte de efluentes em relação ao nitrogênio e ao fósforo. O processo voltou a ganhar destaque em 2000 devido ao crescente interesse na recuperação de energia a partir de águas residuais.
Princípio de funcionamento O estágio A, ou estágio de adsorção é o componente mais inovador do processo. Não é precedido por tratamento primário.
thumb|Descrição esquemática simplificada do processo de adsorção/bio-oxidação.
A matéria orgânica afluente é removida no estágio A principalmente por floculação e sorção ao lodo devido às altas taxas de carga (2–10 g DBO • g SVS−1 • d−1) e baixa idade do lodo (tipicamente 4–10 h). Hidrólise de moléculas orgânicas complexas ocorre melhorando a biodegradabilidade do afluente do estágio B. Altas taxas de carga e baixa idade do lodo favorecem o desenvolvimento de biocenose dinâmica com uma grande fração de microrganismos presentes na fase de crescimento exponencial. A diversidade da biocenose do lodo aumenta a variedade de compostos orgânicos que podem ser degradados na fase A e torna o processo mais estável frente a cargas de choque.Boehnke, B., Diering, B., & Zuckut, S. W. (1997). AB process removes organics and nutrients. Water Environment and Technology, 9(3), 23-27. No total, até 80% da matéria orgânica afluente pode ser removida no estágio A. O volume do reator e o fornecimento de oxigênio necessários são menores em comparação com a remoção no processo convencional de lodo ativado.G. Skouteris, G. Rodriguez-Garcia, S.F. Reinecke, U. Hampel, The use of pure oxygen for aeration in aerobic wastewater treatment: A review of its potential and limitations, Bioresource Technology, Volume 312, 2020, 123595, ISSN 0960-8524, DOI: 10.1016/j.biortech.2020.123595
A etapa B, ou etapa de bio-oxidação, é um processo típico de lodo ativado de baixa carga, onde ocorre a biodegradação da matéria orgânica remanescente. A etapa B pode ser projetada para a remoção de nitrogênio e/ou fósforo por meio da alternância de zonas aeróbicas, anóxicas e anaeróbicas no reator.Gonzalez-Martinez A, Rodriguez-Sanchez A, Lotti T, Garcia-Ruiz MJ, Osorio F, Gonzalez-Lopez J, van Loosdrecht MC. Comparison of bacterial communities of conventional and A-stage activated sludge systems. Sci Rep. 2016 Jan 5;6:18786. doi: 10.1038/srep18786. PMID: 26728449; PMCID: PMC4700461. doi: [ 10.1038/srep18786]
Condições operacionais típicas do processo de adsorção/bio-oxidação Parâmetro Estágio A Estágio B Taxa de carregamento, g DBO • g VSS−1 • d−1 2 - 10 0.05 - 0.3 HRT, h 0.5 2 - 4 MLSS, g/L 1.5 - 2 3 - 4 SRT, d 0.2 - 0.5 15 - 20 Oxigênio dissolvido, mg/L 0.2 - 0.7 0.7 - 1.5
Vantagens do processo A menor necessidade de aeração reduz o consumo de energia e os custos de aeração em 20% em comparação com uma estação de tratamento de lodo ativado convencional de estágio único.Technologies that Transform. Pollutants into Innocuous Components. www.eolss.net Os volumes dos tanques de aeração são 40% menores em comparação com uma planta de lodo ativado convencional de estágio único. O aumento da produção de lodo no estágio A resulta em maior produção de biogás no digestor (para usinas com digestão anaeróbica de lodo excedente).Energy efficiency in the European water industry . Stowa report #2010-44 Estabilidade frente a cargas de choque (pH, demanda química de oxigênio (DQO), substâncias tóxicas) explicadas pelo amplo potencial bioquímico, alta capacidade de mutação e adaptabilidade do lodo no estágio A. O estágio A pode receber cargas orgânicas mais elevadas do que os sistemas convencionais de lodo ativado. As concentrações dos efluentes são mais estáveis devido à configuração do processo em dois estágios empregada. Os metais pesados são removidos principalmente com o lodo da etapa A. Portanto, o lodo da etapa B apresenta concentrações de metais pesados menores do que o lodo proveniente do processo convencional de lodos ativados e pode estar em conformidade com os padrões agrícolas.Wang, J.-L., Zhang, J.-T., Chen, X.,`Yi, H.-X. (2011). Characteristics of heavy-metal translating in adsorption and biodegradation activated sludge process. International Conference on Electric Technology and Civil Engineering, ICETCE 2011 - Proceedings.
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