Recirculação de lodos

Professor Marcelo P.

Identidade verificada

• CPF verificado
• E-mail verificado

Respondeu há 4 anos

Os biofiltros aerados submerso com leito estruturado (Filtros Biológicos Aerados Submersos), de acordo com RÔLO (2003), caracterizam-se pelo enchimento do mesmo tipo utilizado para os filtros biológicos percoladores (FBP). Este necessita de decantador secundários, pois, seu enchimento não retém a biomassa em suspensão pela ação da filtração. A alimentação do FBAS é semelhante a do BF, e o fluxo podem ser ascendentes ou descendentes. Seu fornecimento de ar se dá pela distribuição de difusores de ar de bolhas grossas, instalados na parte inferior desses reatores. De acordo com GONÇALVES et al. (2001) apud RÔLO (2003), quando são operados sem recirculação de lodo, respondem de maneira próxima ao FBP, submetidos às mesmas taxas de aplicação orgânica por unidade de área superficial de enchimento, ou por unidade de volume de enchimento do filtro. O material suporte é de suma importância, pois ele será a base para a fixação de microrganismos e o desenvolvimento do biofilme, onde o ar passará pelos seus vazios, fornecendo oxigênio para as reações aeróbias de degradação da matéria orgânica e nitrificação.

De acordo com GONÇALVES et al. (2001) apud RÔLO (2003), destacam-se as seguintes características que um material de enchimento ideal para um FBAS deve apresentar:
• Capacidade de remover altas cargas de DBO por unidade de volume; • Capacidade de operar a altas taxas de aplicação hidráulica;
• Resistência estrutural suficiente para suportar seu próprio peso e mais o peso da biomassa que cresce aderida à sua superfície;
• Suficientemente leve para permitir reduções significativas no custo das obras civis;
• Ser biologicamente inerte, não sendo atacado pelos microrganismos do processo e nem ser tóxico a eles;
• Ser quimicamente estável;
• Apresentar menor custo possível por unidade de matéria orgânica removida, quando utilizado em tratamento em nível secundário;
• Apresentar alta superfície específica e rugosidade.

Na prática, visto na ótica de alguns autores, o enchimento de FBP e FBAS é feito com alguns tipos de pedras como exemplo:
• Brita 4 (diâmetros variando entre 5 a 8cm)
• Pedregulho
• Escória Granulada de alto forno

Esses materiais têm áreas superficiais específicas com certa limitação, pois ficam na faixa de 55 a 80 m2/m3. O índice de vazios fica na faixa de 55 a 60%, que é um limitador para o crescimento da biomassa e da circulação de ar, bem como o problema com colmatação do meio (quando operados com alta carga orgânica). Outros materiais para enchimento dos filtros, como módulos de plástico corrugado, tablados de ripas e anéis de plástico são uma excelente opção nos casos em que os sistemas requererem pequenas áreas de implantação, além do que tem área superficial específica bem superior, na faixa de 100 a 150 m2/m3. Com relação ao índice de vazios, estes permitem maior quantidade de biomassa aderida, uma vez que sua taxa varia de 90 a 97% de vazios. Esses materiais são muito mais leves que as rochas citadas acima, possibilitando a construção de filtros mais altos, sem tantos problemas estruturais, como no primeiro caso. Pra finalizar, esse enchimento permite
taxas de aplicação de matéria orgânica por unidade de volume de filtro bem superiores àquelas utilizadas em filtros com enchimento de pedras. 

Pós-tratamento de efluentes de reatores UASB

Conforme dito anteriormente, a tendência do uso de reatores anaeróbio como tratamento principal dos esgotos sanitários deve-se a constatação das características favoráveis como, baixo custo de operação, baixa produção de lodo, etc. Contudo, os efluentes desse tratamento necessitam de um polimento, tendo em vista que os mesmos, na maioria dos casos, não atendem aos limites impostos pela legislação ambiental, ocasionando efeitos deletérios ao meio ambiente e conseqüente degradação do mesmo. O pós-tratamento então, tem a finalidade de remover o remanescente da matéria orgânica e outros constituintes pouco ou quase nada afetados na unidade anaeróbia (ex: nutriente N e P; patógenos). Esse é um dos principais motivos para o desenvolvimento e estudo da combinação de processos anaeróbios sucedidos de processos aeróbios, onde essa combinação tem-se mostrado como uma opção que pode reduzir ainda mais os custos de implantação e
operação desses sistemas. Cabe ressaltar ainda importância desse tipo de configuração de sistema, pois, pode funcionar como alternativa em casos de sistemas convencionais com capacidade
esgotada, ou em casos que se deseja reduzir os custos operacionais. Segundo CHERNICHARO et al. (2001), as principais configurações híbridas, que utilizam um reator UASB como a primeira fase do tratamento, tem como unidade de pós-tratamento os seguintes processos:
• Filtro biológico percolador;
• Filtro biológico aerado submerso;
• Biofiltro aerado submerso, com material de enchimento granular;
• Lodos ativados;
• Filtro anaeróbio;
• Reator anaeróbio de leito expandido;
• Lagoa de sedimentação;
• Lagoa facultativa;
• Lagoa de maturação;
• Tratamento físico-químico
• Tratamento físico-químico com flotação;
• aplicação no solo.

Sistemas de pós-tratamento biológico aeróbio

Economia de energia elétrica, redução da produção de lodo, recebimento do lodo aeróbio em excesso, são geralmente os resultados da implantação de reatores anaeróbios precedendo sistemas aeróbios, além de obter-se um efluente final com características equivalentes a sistemas exclusivamente aeróbios. Uma ETE convencional (os lodos primário e secundário são encaminhados para
adensadores e em seguida para digestores) é composta por:
• Decantador primário;
• Reator aeróbio;
• Decantador secundário.

Segundo ALEM SOBRINHO e KATO (1999), uma ETE constituída por reator UASB, seguida pelo mesmo tratamento aeróbio acima, com o lodo secundário encaminhado ao reator UASB para que seja digerido e na seqüência desidratado, pode obter as vantagens abaixo citadas:
• Os reatores UASB dispensam a utilização de decantadores primários, adensadores e digestores anaeróbios, pois o próprio UASB passa a cumprir tanto a função de tratamento da fase liquida, quanto o tratamento da fase sólida (lodo aeróbio), sem a necessidade de qualquer volume adicional.
• O volume dos reatores biológicos aeróbios pode ter seu volume reduzido cerca de metade de sua capacidade necessária em ETEs convencionais, uma vez que os reatores UASB removem cerca do dobro da DBO removida em decantadores primários;
• Em se tratando de lodos ativados, a energia necessária para aeração cairá cerca de 45% a 55% em relação a uma ETE convencional, isso se não houver necessidade de nitrificação. Quando houver necessidade de nitrificação, a queda é de consumo é na faixa de 65% a 70%;
• Com relação ao custo de implantação de uma ETE com reator tipo UASB seguido de tratamento biológico aeróbio, esse será no máximo até 80% daquele para um sistema convencional, sem considerar o menor custo operacional, devido a sua maior simplicidade de operação.

Regimes de operação

Durante os três regimes de operação, o sistema de tratamento deparou-se com inúmeros problemas técnicos e operacionais. Podem-se destacar os seguintes fatores:
• EEE Coseas: foram necessárias inúmeras intervenções dos funcionários da SABESP, uma vez que a Estação Elevatória de Esgotos apresentou problemas como entupimento do conjunto Moto-Bomba submersível, entupimento da rede de chegada no poço da elevatória, troca e manutenção do conjunto moto-bomba submersível e limpeza do poço da estação elevatória;
• Reator UASB: diversos problemas como fluxo de esgoto afluente deste reator, devido a paralisação do sistema em função de problemas técnicos da bomba de
recalque de deslocamento positivo; entupimento do sistema de recalque; operações para troca de peças e manutenção (correias, gaxetas, estator, etc), sendo que numa dessas paralisações, no retorno da operação, ocorreu a perda da manta de lodo do reator (vazão de alimentação excessiva);
• FBAS: problemas com o fluxo de esgoto afluente, devido inúmeras paralisações da unidade experimental em função de problemas técnicos com a bomba de recalque modelo diafragma; entupimento freqüente da tubulação de sucção, necessidade de limpezas do poço de sucção, bem como de toda a rede interna ao CTH.

Para cada regime de operação foi fornecida uma vazão de ar suficiente para que a concentração de oxigênio dissolvido no interior do FBAS fosse sempre superior a 2,0 mgO2/L, no intuito de garantir que o fator limitante do processo fosse o fornecimento de oxigênio. Para garantir esse fornecimento, eram feitas leituras periódicas do OD do interior do FBAS, onde no regime 3 de operação, apresentou sempre valores superiores a 3,2 mgO2/L. 

Com relação ao descarte do lodo nos regimes 1 e 2 de operação, o descarte era feito à medida que se constatava visualmente o seu acúmulo nos poços do decantador retangular. Com base nas baixas ocorrências de nitrificação, constatadas nos regimes 1 e 2 de operação, e, na perda excessiva de sólidos suspensos, foi efetuada a troca desse decantador retangular por um cilíndrico com raspador mecanizado e suspenso o descarte de lodo. Porém, logo após a implantação desse decantador, o conjunto moto-redutor apresentou problemas técnicos, bem como o conjunto reserva (no
primeiro caso, problemas no motor elétrico e no redutor; no segundo caso, problemas no motor elétrico). Outro problema apresentado foi na bomba responsável pela recirculação do lodo até o FBAS, pois a mesma apresentou sérios problemas de vazamentos no eixo central, causando a perda excessiva de sólidos na linha de retorno.

Coleta e manipulação das amostras 

O monitoramento do desempenho do FBAS foi realizado através de analises laboratoriais de amostras coletadas nos seguintes pontos do sistema:
• Esgoto bruto
• Entrada do FBAS
• Saída do FBAS
• Saída do decantador
• Linha de recirculação de lodo