Introdução
O Índice Volumétrico de Lodo (IVL) é um parâmetro essencial no monitoramento e controle do processo de tratamento biológico de efluentes em ETEs. Ele indica a capacidade de sedimentação do lodo ativado, sendo fundamental para avaliar a eficiência da separação sólido-líquido nos decantadores secundários.
O IVL é calculado com base no volume ocupado pelo lodo sedimentado após um período de repouso, em relação à sua concentração de sólidos suspensos. Valores muito altos podem indicar problemas de bulking, dificultando a clarificação do efluente tratado.
Acompanhar o IVL regularmente permite ajustes operacionais que garantem maior estabilidade ao sistema, prevenindo falhas e otimizando a qualidade do efluente final.
Determinação e Interpretação do IVL
Em termos técnicos, o IVL representa o volume (em ml) ocupado por 1 g de sólidos totais (secos) do lodo após sedimentação de 30 minutos. Assim, quanto menor for o valor, maior a coesão, adensamento e consequentemente alta densidade dos flocos de lodo biológico, o que representará rápida decantação/sedimentação, evitando arraste de sólidos no efluente final da ETE.
A determinação do IVL é representada pela fórmula a seguir:
IVL = (Vol.30 x 106) / (Vol.0 x SS)
IVL = Índice volumétrico de lodo (ml/g)
Vol.30 = Volume de lodo sedimentado após 30 minutos (ml)
Vol.0 = Volume de efluente coletado no instante 0 (ml)
Geralmente 1.000 ml (volume do cone Imhoff)
SS = Concentração de sólidos em suspensão da amostra (mg/L)
Saiba como determinar os SS clicando aqui.
106 = Conversão de g em mg, e de L em ml
Abaixo é apresentado uma tabela síntese da interpretação do IVL.
| Sedimentabilidade | Faixa de valores IVL (ml/g) |
| Ótima | 0 – 50 |
| Boa | 50 – 100 |
| Média | 100 – 200 |
| Ruim | 200 – 300 |
| Péssima | > 300 |
Principais Causas do Índice Volumétrico de Lodo (IVL) Elevado em ETEs
Um Índice Volumétrico de Lodo (IVL) elevado indica que o lodo ativado apresenta baixa capacidade de sedimentação, comprometendo a eficiência do decantador secundário e podendo resultar em turbidez no efluente final. As principais causas desse problema estão relacionadas a características do lodo e às condições operacionais da estação de tratamento.
Bulking Filamentoso (Crescimento excessivo de bactérias filamentosas)
O bulking filamentoso é a causa mais comum de IVL elevado e ocorre quando há crescimento excessivo de microrganismos filamentosos, que impedem a compactação do lodo. As principais condições que favorecem esse fenômeno são:
- Baixa concentração de oxigênio dissolvido (OD) – Filamentos como Thiothrix e Sphaerotilus natans prosperam em condições de baixa aeração.
- Deficiência de nutrientes (N e P) – Relações inadequadas de DBO/N/P favorecem filamentosas como Microthrix parvicella e Type 0092.
- Excesso de matéria orgânica facilmente degradável – Ácidos voláteis em excesso favorecem certas filamentosas.
- Presença de óleos, graxas e surfactantes – Estimula o crescimento de microrganismos filamentosos específicos.
Lodo Intumescido (Lodo Disperso)
Nesse caso, o IVL elevado ocorre devido à formação de flocos de lodo pouco densos e com baixa sedimentabilidade, geralmente causado por: Baixa produção de biopolímeros extracelulares (Flocos frágeis e malformados que não sedimentam adequadamente); Alta taxa de carga orgânica (F/M alto); e Baixa idade do lodo (Flocos jovens tendem a ser menos compactos e mais dispersos na fase líquida).
Presença de Gases no Lodo
Ocorre quando bolhas de gás, como CO₂, H₂S ou N₂, ficam presas dentro dos flocos de lodo, reduzindo sua densidade e dificultando a sedimentação. Isso pode ser causado por: Desnitrificação no decantador secundário; e Produção de gás sulfídrico (H₂S).
Excesso de Sólidos Suspensos no Sistema
Uma concentração muito alta de sólidos suspensos no reator biológico pode levar a um IVL elevado devido à sobrecarga do decantador. Isso pode ser causado por: Baixa taxa de remoção de lodo excedente, quando ocorre o acúmulo de biomassa envelhecida no sistema; e Deficiências na recirculação do lodo, quando as taxas inadequadas de retorno do lodo podem afetar a concentração no tanque de aeração.
Como reduzir o IVL em Estações de Tratamento?
Quando o IVL está elevado devido à baixa densidade dos flocos, pode-se aplicar produtos químicos que melhoram a formação e compactação do lodo, aumentando sua sedimentabilidade. Entre as opções mais utilizadas destaca-se:
1. Cloreto Férrico (FeCl₃)
- Mecanismo de Ação:
- Atua como coagulante, neutralizando cargas negativas dos flocos e promovendo sua compactação.
- Melhora a formação de agregados mais densos, reduzindo o IVL.
- Auxilia na remoção de fósforo, prevenindo o crescimento excessivo de bactérias filamentosas.
2. Sulfato de Alumínio (Al₂(SO₄)₃)
- Mecanismo de Ação:
- Funciona de maneira semelhante ao FeCl₃, promovendo a coagulação e compactação dos flocos.
- Reduz a turbidez e melhora a separação sólido-líquido.
- Também auxilia na remoção de fósforo, controlando microrganismos filamentosos.
3. Outros Produtos Químicos Auxiliares
- Polímeros Catiônicos: Melhoram a floculação do lodo, reduzindo a dispersão.
- Cal (Ca(OH)₂): Ajuda na precipitação de fosfatos e melhora a estrutura dos flocos.
- Peróxido de Hidrogênio (H₂O₂): Reduz bactérias filamentosas e melhora a sedimentação.
Além dos produtos químicos citados anteriormente, os Aglutinadores Orgânicos à Base de Lignosulfonatos e Adjuvantes Naturais (como polissacarídeos e proteínas) também são utilizados para melhorar a floculação e compactação do lodo ativado, reduzindo o Índice Volumétrico de Lodo (IVL). Esses produtos são biodegradáveis e uma alternativa sustentável aos coagulantes inorgânicos, ajudando a estabilizar o sistema e evitar problemas de bulking.
- Mecanismo de Ação:
- Melhoram a agregação dos flocos, reduzindo a dispersão do lodo.
- Aumentam a densidade e sedimentabilidade do lodo ativado.
- Atuam como agentes quelantes, auxiliando na remoção de fósforo.
Conclusão
O monitoramento e controle do Índice Volumétrico de Lodo (IVL) são essenciais para garantir a eficiência da sedimentação e a qualidade do efluente tratado em Estações de Tratamento de Efluentes (ETE). Com um acompanhamento adequado e a aplicação de soluções específicas, é possível otimizar a sedimentabilidade do lodo e garantir um efluente tratado com qualidade.
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