filtros biolÓgicos e biodiscos

02 a 05 de junho 2008 Campus Irati

FILTROS BIOLGICOS E BIODISCOSAutores: Mauricy Kawano (Qumico Industrial, Esp. Gesto da Qualidade e Produtividade, Esp. Marketing Empresarial, Esp. Air Pollution Control Technologies, Mestre em Engenharia Ambiental) e-mail: [email protected] Rosngela M. Handa (Enga Qumica, Esp. em Gerenciamento e Controle da Qualidade Ambiental pela Pontifcia Universidade Catlica do Paran)

Resumo Nos filtros biolgicos, ao contrrio do lodos ativados (crescimento disperso) ocorre o crescimento em leito fixo. Com a configurao de uma torre com recheio, o efluente bruto espargido na superfcie e percola atravs do enchimento, como exemplo anis de polipropileno. Ao percolar continuamente atravs do recheio, inicia-se a formao de uma pelcula na superfcie dos anis, composta de microorganismos (bactrias, protozorios, rotferos, nematides, microcrustceos e fungos), onde ocorre a degradao biolgica. Algumas vantagens dos filtros biolgicos encontram-se na extraordinria capacidade de assimilar choques, nitrificar a amnia, e, sobretudo, na simplicidade operacional. Palavra-chave: tratamento de efluentes, filtros, microorganismos, biolgico 1 Introduo As populaes em geral concentram-se nas regies em que existe disponibilidade de gua , isto , em torno dos lagos ou ao longo dos rios, dando origem ao problema da contaminao dos cursos d'gua pelos seus prprios dejetos. Tratar efluentes consiste basicamente em transformar os contaminantes orgnicos em compostos simples ( sais minerais e gs carbnico ) atravs do processo denominado oxidao, e no caso da presena de compostos inorgnicos txicos ( como metais pesados ) , remov-los ou transform-los em suas formas menos nocivas . No caso de contaminantes orgnicos, a oxidao pode ser realizada atravs das reaes enzimticas promovidas por microorganismos que se desenvolvem e proliferam rapidamente no efluente rico em substncias orgnicas que lhes servem de alimento. este o princpio do tratamento biolgico de efluentes: a estabilizao da matria orgnica (degradao) atravs da ao dos microorganismos. 2 Tratamento de guas residarias No tratamento biolgico de guas residurias procura-se repetir, em ambiente restrito e em curto espao de tempo, os mesmos processos que se verificam ao longo da correnteza de um rio, ou na rea de um lago, com respeito `a autodepurao. Verificamos que a depurao da guas ricas em matrias orgnicas consiste basicamente na oxidao deste material orgnico at estabiliz-lo, isto transform-lo em substncias de estrutura molecular simples e de baixo contedo energticos.


A oxidao da matria orgnica , entretanto, no se d ( a no ser em escala extremamente reduzida ) pelo simples contato destas com o oxignio do ar. necessria a presena de catalisadores , ou seja, enzimas que facilitem a realizao desta reao. A presena das bactrias em grandes quantidades nos efluentes proporciona exatamente os catalisadores necessrios reao. Existem dois caminhos para a oxidao biolgica : aerbio e anaerbio, realizados respectivamente por bactria que respiram oxignio do ar e bactria que utilizam outros tipos de aceptores de hidrognio. No processo de autodepurao dos cursos d'gua verificamos que ocorrem as duas formas de oxidao : a primeira predomina nas guas junto da superfcie, por onde se d a entrada do ar atmosfrico, e a anaerbia no fundo, especialmente nos depsitos de lodo orgnico ou em toda a massa d'gua quando a carga de poluio suficientemente grande para consumir todo o oxignio. Do mesmo modo , o tratamento artificial de guas residurias pode seguir um destes dois caminhos. 3 Filtros biolgicos Os filtros biolgicos datam do fim do sculo passado e as primeiras unidades surgiram na Inglaterra, tiveram seu apogeu na dcada de 60, e caram em desuso em virtude das crescentes restries impostas pelas agncias de controle. Pelo fato de apresentarem eficincias baixas comparadas com outros sistemas, como o de lodos ativados que, bem operado, alcana 95%. Inicialmente os filtros consistiam em simples tanques de reteno, onde o esgoto era mantido em contato com pedras e pedregulhos por algum temo, o tanque esvaziado e o ciclo novamente repetido. Procurava-se relacionar a depurao com a formao de organismos produtores de limo, o que se consegui com relativa eficincia, mas com vrias desvantagens do aspecto operacional, como o sistema intermitente, a rpida colmatao dos vazios, o tempo perdido no enchimento e esvaziamento do tanque, a baixa carga aplicada. O sistema evoluiu de forma que o esgoto fosse aplicado continuamente sobre a superfcie filtrante e percolasse entre um meio suporte, comumente pedras (figura 1). DBO estabilizada aerobicamente por bactrias que crescem aderidas ao meio suporte (figura 2). O lquido percola pelo tanque, saindo pelo fundo, ao passo que a matria orgnica fica retida pelas bactrias. Os espaos livres so vazios, o que permite a circulao de ar.

Figura 1 Desenho esquemtico de um filtro biolgico O nome dado filtro biolgico altamente imprprio. Na verdade a denominao filtro incorretamente empregada, pois o processo no envolve qualquer fenmeno de peneiramento ou filtrao e sim um oxidao biolgica, mas o termo tal como usado consagrado. Tambm denominados filtros de percolao, ou, no original em Ingls, "trinckling filter".


Figura 2 Representao esquemtica do funcionamento dos filtros biolgicos (fonte ABES) Nos filtros biolgicos, ao contrrio do lodos ativados (crescimento disperso) ocorre o crescimento em leito fixo. Com a configurao de uma torre com recheio, o efluente bruto espargido na superfcie e percola atravs do enchimento (figura 3)

Figura 3 Distribuidor rotativo ETE Peixinhos Recife PE (fonte ABES) 3.1 Organismos atuantes em um filtro biolgico Os organismos predominantes no processo so: a) bactrias aerbias e anaerbias


b) c) d) e)

fungos algas protozorios larvas e insetos

De todos, as bactrias so os principais responsveis pela degradao da matria orgnica . As algas no contribuem diretamente para a depurao mas para a formao de oxignio durante o dia , s existem nas camadas exteriores do meio filtrante, o que lhes d cor esverdeada e o limo caracterstico. As algas podem em casos de desenvolvimento ou na ausncia do escoamento contnuo trazer transtornos de colmatao dos vazios. As larvas e insetos fazem parte dos organismos que naturalmente se alimentam da matria orgnica de limo, e contribuem para sua decomposio . A psychoda o inseto caracterstico dos filtros , extremamente perturbador para o operador e algumas vezes at para a vizinhana. Em excesso indcio de mau balanceamento da carga orgnica aplicada, mas em quantidades normais indicador do bom funcionamento do filtro.

3.2 COMPONENTES DE UM FILTRO BIOLGICO O reator biolgico convencional empregado para filtrao biolgica constitudo dos seguintes componentes: Mecanismo de distribuio do esgoto Meio suporte Sistema de drenagem do efluentes A figura 4 demonstra um modelo de filtro biolgico indicando as principais partes. A tubulao do afluente B sistema de drenagem C parede do tanque D - meio filtrante E distribuidor rotativo F brao do distribuidor rotativo

Figura 4 Partes componentes de um Filtro Biolgico (fonte Jordo) 3.2.1 Mecanismo de distribuio do afluente A distribuio do afluente realizada por meio de aspersores fixos ou mveis. Os distribuidores fixos so constitudos de sistemas de canalizaes com bocais aspersores alimentados intermitentemente por uma cmara de dosagem. Estes dispositivos, similares aos tanques fluxveis, no garantem uma distribuio uniforme e promovem a presena de regies


do meio suporte sem alimentao de esgotos. Os distribuidores mveis podem ser dotados com movimentos de translao ou de rotao (JORDO). Os braos distribuidores (figura 5) so atirantados a uma coluna central que gira sobre uma base ligada tubulao afluente, modernamente esta alimentao contnua, podendo no entanto ser efetuada por meio de caixas dosadoras de funcionamento intermitente. Uma srie de bocais nos braos efetuam a distribuio uniforme do esgoto a tratar. Estes bocais esto localizados sempre de um mesmo lado dos braos, de modo a permitir o movimento dos braos rotativos pelo prprio lquido.

Figura 5 Brao distribuidor do afluente 3.2.2 Meio suporte O meio suporte antigamente denominado meio drenante ou meio filtrante, era constitudo de uma massa de slidos, convenientemente depositada no tanque, com a finalidade de agregar a biomassa, em condies favorveis ao desenvolvimento das reaes bioqumicas que caracterizam o processo, permitindo ampla ventilao (JORDO) O material para o meio filtrante depende principalmente da disponibilidade local de material adequado e de seu custo de transporte. Tradicionalmente so usados pedregulhos, cascalhos, escrias de fornos de fundio e outros materiais inertes (ABES). Recentemente o plstico tem sido utilizado como meio filtrante (figura 6), com bons resultados. A grande vantagem do meio plstico possuir um coeficiente de vazios e , portanto, uma superfcie especfica mais ou menos igual das pedras. Por outro lado, muito mais leve, o que facilita o transporte e o arranjo nas unidades filtrantes. A tabela 1 apresenta uma comparao de diferentes meios (ABES).


Peso Superf especfi Coeficien Vaz cie Mater co te io espec ial hidrulic % fica aparent on m2/m3 e kg/m3 1350 0,7 Pedra 35 50 0,76 PVC 90 104 0,6 0,65 anis 70 PVC fluxo 95 101 0,5 - 0,56 vertic al PVC 35 fluxo cruza 95 98 0,5 0,56 do 45o PVC 30 - 60 fluxo 98 cruza 95 0,5 0,56 223 do 60o Tabela 1 Caractersticas meios filtrantes (fonte ABES) Por esta caracterstica de leveza, os plsticos tem sido usados em torres de filtrao, que atingem at 12 m de altura, em geral com recirculao do efluente, com boa eficincia. Aspectos econmicos tem restringidos sua maior utilizao.

Figura 6 Meio suporte Bio Pac Polypropylene Random Media (fonte NSW Corporation)


Figura 7 Meio suporte Nor Pac Performance Tower Packings (fonte NSW Corporation)

Figura 8 Meio suporte N-Dec Random Media Underdrain (fonte NSW Corporation) 3.2.3 Ventilao A ventilao importante para manter as condies aerbias necessrias ao processo. A ventilao poder ser natural, como o exemplo da figura 9 . O ar poder circular para cima ou para baixo, dependendo da densidade do ar interior, que por sua vez depende da temperatura ambiente (ABES). A ventilao artificial, forada, no tem sido hoje empregada pelos custos que envolve da cobertura do leito filtrante, e dos prprios sistemas de ventilao, que requerem cerca de 0,3 m3 de ar por m3 de meio filtrante (JORDO).

Figura 9 Exemplo de um Filtro Biolgico Detalhe da entrada de ar


3.2.4 Sistema de drenagem A distribuio uniforme na superfcie e atravs do meio filtrante depende principalmente de um eficiente sistema de drenagem, situado no fundo da camada filtrante. O sistema de drenagem consiste de blocos (figura 10) ou calhas pr-moldadas de concreto, barro vidrado, cimento amianto ou plstico, disposto em toda a extenso do fundo do filtro, com condies de escoamento para receber continuamente o esgoto aplicado na unidade e conduzi-lo ao canal efluente no fundo. Os blocos ou telhas drenantes possuem orifcios cuja rea total no dever ser inferior a 20 % da rea da superfcie horizontal de cada pea (JORDO).

Figura 10 Modelos de blocos de drenagem (fonte ABES) 3.3 Classificao dos filtros biolgicos Os filtros biolgicos se classificam segundo sua carga hidrulica e orgnica, em filtros de baixa e alta carga. As cargas normalmente utilizadas e caractersticas operacionais podem ser verificadas na tabela 1. De acordo com Von Sperling outra forma de se melhorar a eficincia dos filtros biolgicos, ou de se tratar esgotos mais concentrados em matria orgnica, atravs da utilizao de dois filtros em srie, denominado como um sistema de filtros biolgicos de dois estgios.


Fator Carga hidrulica m3/m2 dia Carga orgnica DBO /m3 dia Profundidade em m Recirculao Volume de pedras Moscas Arraste de slidos Operao Intervalo de alimentao

Tipo de Filtro Baixa carga Alta carga 1,12 a 4.5 1 a 3,3 1,8 a 3 nenhuma 5 a 10 Muitas Intermitente Simples 11,2 a 45 3,3 a 16 0,9 a 2,4 1:1 a 4:1 1 Poucas. As larvas so eliminadas Contnuo Alguma prtica No superior a 15 s

No superior 5 min. Totalmente Nitrificao Efluente nitrificado Tabela 2 - Comparao entre filtros (fonte Metcalf-Eddy) 3.3.1 Filtro de baixa carga No filtro biolgico de baixa carga (figura 11), a quantidade de DBO aplicada menor. Com isso, a disponibilidade de alimentos menor, o que resulta numa estabilizao parcial do lodo (auto consumo da matria orgnica celular) e numa maior eficincia do sistema na remoo da DBO, de forma anloga ao sistema aerao prolongada nos lodos ativados. Essa menor carga de DBO por unidade de superfcie do tanque est associada a maiores requisitos de rea, comparado ao sistema de alta carga. As placas de bactrias que se desprendem do enchimento so removidas no decantador secundrio. O sistema de baixa carga conceitualmente simples. Embora de eficincia comparvel do sistema de lodo ativado convencional, a operao mais simples, porm menos flexvel.

Figura 11 Desenho esquemtico Filtro baixa carga (fonte Von Sperling)


3.3.1.1 Vantagens filtro de baixa carga Elevada eficincia na remoo de DBO Nitrificao frequente Requisitos de rea relativamente baixos Mais simples conceitualmente do que lodos ativados ndice de mecanizao relativamente baixo Equipamentos mecnicos simples Estabilizao do lodo no prprio filtro 3.3.1.2 Desvantagens filtro de baixa carga Menor flexibilidade operacional que lodos ativados Elevados custos de implantao Requisitos de rea mais elevados do que filtros biolgicos de alta carga Relativa dependncia da temperatura do ar Relativamente sensvel a descargas txicas Necessidade de remoo da umidade do lodo e da sua disposio final (embora mais simples que filtros biolgicos de alta carga) Possveis problemas com moscas Elevada perda de carga 3.3.2 Filtro de alta carga Os filtros biolgicos de alta carga (figura 12) so similares aos de baixa carga. No entanto, por receberem uma maior carga de DBO por unidade de volume de leito, o requisito de rea menor. Em paralelo, tem-se uma ligeira reduo na eficincia de remoo da matria orgnica, e a no estabilizao do lodo no filtro. Uma outra diferena diz respeito existncia de recirculao do efluente. Esta feita com os objetivos principais de: Manter a vazo aproximadamente uniforme durante todo o dia Equilibrar a carga afluente Possibilitar uma nova chance de contato da matria orgnica efluente

Figura 12 Desenho esquemtico Filtro alta carga (fonte Von Sperling) 3.3.2.1 Vantagens filtro de alta carga Boa eficincia na remoo de DBO (embora ligeiramente inferior aos filtros de baixa carga) Baixos requisitos de rea Mais simples conceitualmente do que lodos ativados Maior flexibilidade operacional que filtros de baixa carga Melhor resistncia a variaes de carga que filtros de baixa carga Reduzidas possibilidades de maus odores 3.3.2.2 Desvantagens filtro de alta carga Operao ligeiramente mais sofisticada do que filtros biolgicos de baixa carga Elevados custos de implantao


Relativa dependncia da temperatura do ar Necessidade de remoo da umidade do lodo e da sua disposio final (embora mais simples que filtros biolgicos de baixa carga) Elevada perda de carga 4 Biodisco Os biodiscos so fisicamente diferentes dos filtros biolgicos. No entanto devido ao fato de que a biomassa cresce aderida a um meio suporte possui similaridades com os filtros biolgicos. A figura 13 esquematiza um processo de tratamento por biodisco. O efluente bruto inicialmente tratado em um sistema primrio para remoo de objetos maiores e slidos sedimentveis e flotveis . O efluente primrio segue ento para o processo de multiestgio de biodisco onde cultura de microorganismos aerbicos fixada absorve matria orgnica dissolvida no efluente e flocula a matria suspensa para subsequente separao pela ao da gravidade.

Figura 13 Desenho esquemtico Biodisco (fonte Von Sperling) O processo de Disco Biolgico ( Biodisco ou Rotating Biological Contactor RBC) um sistema de tratamento biolgico secundrio, cujo princpio de funcionamento conceitualmente igual ao do processo de Filtro Biolgico (Leito Percoladores). No entanto, enquanto no filtro biolgico a fase lquida que escorre , percolando sobre um suporte fixo, no disco biolgico o suporte que se movimenta. Em ambos os casos, a biomassa ativa no mantida em suspenso, mas sim aderida ao suporte slido, formando uma pelcula. O processo consiste em uma srie de discos ligeiramente espaados, montados num eixo horizontal (figura 14). Os discos giram vagarosamente, e mantm, em cada instante, cerca de metade da rea superficial imersa no esgoto, e o restante exporta ao ar. Os discos tm usualmente menos de 3,6 m de dimetro (figura 15) , sendo geralmente constitudos de plstico de baixo peso. Quando o mecanismo colocado em operao, os microoganismos no efluente comeam a aderir s superfcies rotativas, e ali crescem at que toda a superfcie do disco esteja coberta por uma fina camada biolgica. Esta populao microbiana produz elevado grau de tratamento para um relativo pequeno tempo de deteno.


Figura 14 Discos para Biodisco

Figura 15 Disco com insuflao de ar No caso de filtro biolgico , a camada plana e regular e frequentemente tem uma aparncia gelatinosa ( sendo usualmente chamada de slime). Uma vez que a poro mais externa de biomassa consome rapidamente o oxignio disponvel, a poro mais interna frequentemente anaerbia. Presume-se que esta atividade anaerbia seja a principal responsvel pela perda peridica de grandes quantidades da pelcula microbiana. Com o oxignio e substrato limitados apenas parte mais externa da camada. No caso do biodisco ,a pelcula de microorganismos tem uma aparncia rugosa (ver figura 16) que se projeta para fora , no sentido do filme adjacente de efluente, proporcionando uma rea superficial biolgica ativa muito maior que a rea superficial do meio suporte. A estrutura rugosa no devida a algum tipo particular de microorganismo, mas sim devido a ao da rotao.


Figura 16 Comparao Filme biolgico Biodisco e Filtro Biolgico medida que os discos giram , a parte exposta ao ar traz uma pelcula de esgoto, permitindo a absoro de oxignio atravs do gotejamento e percolao junto a superfcie do disco. Quando os discos completam sua rotao , esse filme mistura-se com a massa lquida dos esgotos, trazendo ainda algum oxignio e misturando os esgotos parcialmente e totalmente tratados. Com a passagem dos microorganismos aderidos superfcie do disco pelo esgoto, estes absorvem uma nova quantidade de matria orgnica, utilizada para sua alimentao. Quando a camada assume uma espessura excessiva, ela se desprende do disco. Os organismos que se desprendem so mantidos em suspenso no meio lquido devido ao movimento dos discos, aumentando a eficincia do sistema. A rotao do meio tambm proporciona turbulncia na interface entre a biomassa e o efluente, de maneira que oxignio dissolvido e substrato solvel esto uniformemente disponveis at na poro mais interna da camada de biomassa, seja atravs do mecanismo de mistura ou de difuso. Como resultado de maior turbulncia e aerao mais efetiva, este sistema tem demostrado que a razo de remoo de substrato por unidade de rea 2 a 3 vezes maior que em sistema com filme esttico como no caso de filtro biolgico. Os discos possuem as seguintes finalidades: Servir de superfcie para o crescimento da pelcula microbiana; Promover o contato da pelcula microbiana como esgoto; Manter a biomassa desgarrada dos discos em suspenso; Promover a aerao do esgoto que se juntou ao disco em cada rotao e do esgoto situado na parte inferior, responsvel pela imerso do disco. A figura 17 apresenta um disco em montagem.


Figura 17 Montagem dos discos Cada estgio opera como um reator biolgico de filme fixado completamente misturado no qual existe uma dinmica de equilbrio entre a razo de crescimento biolgico e a razo de deslocamento da biomassa. O efluente tratado e a biomassa deslocada passam atravs de cada subsequente eixo de meio suporte. Como o efluente passa de estgio em estgio, ocorre uma aumento progressivo do grau de tratamento pelas diferentes culturas que se desenvolvem nos sucessivos estgios.; No estgio inicial do meio suporte , que recebe a mais alta concentrao de matria orgnica, desenvolve cultura de uma mistura de bactrias heterotrficas. Como a concentrao de matria orgnica decresce nos estgios subsequentes, bactrias nitrificantes comeam a aparecer , com variadas formas de vidas superiores tais como protozorios, rotferos e outros predadores. A velocidade rotacional do meio um importante critrio de projeto. Testes realizados com variados dimetros do suporte tem indicado que uma velocidade perifrica fixada pode ser usada para determinar a velocidade de rotao requerida para um determinado dimetro, de modo que no ocorra limitao de oxignio para a remoo do substrato. A velocidade de rotao afeta o tratamento de efluente de variadas maneiras : promove o contato entre a biomassa e o efluente, possibilita a remoo do excesso de biomassa, aera o efluente e produz a velocidade necessria para a mistura em cada estgio. Aumento da velocidade de rotao incrementa o efeito de cada um destes fatores. No entanto, existe uma velocidade rotacional tima acima da qual a eficincia do tratamento no significativamente elevada. Esta velocidade tima varia em funo das condies do efluente, isto , a velocidade tima maior para efluentes industriais concentrados e menor para efluentes domsticos mais diludos. Portanto, a velocidade de rotao ir decrescer de estgio para estgio com o decrscimo da concentrao de DBO. Atravs de extensivos testes, determinou-se que quando todos os estgios na planta giram a uma mesma velocidade, a velocidade perifrica de 60 ps/min. Isto vlido para remoo de DBO e para nitrificao. 4.1 Vantagens biodisco Elevada eficincia na remoo da DBO Nitrificao frequente Requisitos de rea bem baixos Mais simples conceitualmente do que lodos ativados


Equipamentos mecnicos simples Reduzidas possibilidades de maus odores Reduzida perda de carga 4.2 Desvantagens biodisco Elevados custos de implantao Adequado principalmente para pequenas populaes (p[ara no necessitar de nmero excessivo de discos) Cobertura dos discos usualmente necessria (proteo contra chuvas e vandalismo (figura 18) Relativa dependncia da temperatura do ar Necessidade do tratamento completo do lodo (eventualmente sem digesto, casos os discos sejam instalados sobre tanques Imhoff) e da sua disposio final

Figura 18 Exemplos de Biodisco Detalhe da cobertura dos discos 4.3 Comparao biodisco com filtro biolgico No filtro percolador o fato do efluente passar sobre o meio suporte resulta em um fluxo laminar, o que afeta o processo nos seguintes itens: Tempo de contato: o tempo de reteno em um filtro percolador relativamente curto, o que resulta em limitado grau de tratamento, especialmente para remoo de DBO solvel. Aerao : a aerao no filtro percolador limitado devido a pequena razo de renovao de superfcie do efluente. Contato com efluente: o contato entre a pelcula microbiolgica e o efluente no filtro percolador no intenso , resultando em pequena penetrao da matria orgnica e oxignio dissolvido no interior da mesma. Remoo da camada biolgica: no filtro percolador o excesso da camada biolgica no efetivamente removida, e pode promover obstruo . Remoo irregular ou formao de crosta frequentemente ocorre devido ao desenvolvimento de condies anaerbias na interface entre a camada biolgica e o meio suporte. Como no sistema de biodisco a biomassa passa atravs do efluente , e no o efluente sobre a biomassa, resulta em um grande nmero de aperfeioamentos: Remoo controlada da camada biolgica: previne a obstruo do meio suporte, uma vez que foras de cisalhamento removem continuamente e uniformemente o excesso de camada sobre o meio.


Aerao eficiente: a aerao proporcionada pelo biodisco um meio positivo de suprir a demanda de oxignio para toda a camada de biomassa. Contato e aerao controlado : a intensidade de contato entre a biomassa e o efluente e a razo de aerao podem ser facilmente controlados pelo projeto e por uma velocidade de rotao apropriada. 4.4 Comparao biodisco com lodos ativados O processo de biodisco similar ao processo de Lodo Ativado, uma vez que ambos os processos produzem alta eficincia de tratamento (tabela 3). Entretanto, a maior diferena consiste no fato de que no RBC cerca de 95% do slidos biolgicos encontram-se aderidos ao meio suporte, enquanto que no processo de lodos ativados o material biolgico encontra-se em suspenso no liquor , o que promove as seguintes diferenas de processo : Estabilidade do processo : O processo de lodos ativados requer eficiente formao de flocos e um adequado reciclo de lodo para uma operao satisfatria. Um problema hidrulico pode significar perdas de slidos para o clarificador secundrio e com isto um prolongado problema operacional. Choque de carga orgnica tambm podem causar perdas de slidos do clarificador secundrio atravs do bulking. No processo RBC no ocorre variaes de carga hidrulica ou orgnica, uma vez que a grande maioria dos organismos ativos encontram-se aderidos ao meio e opera independentemente do clarificador secundrio. Flexibilidade : os dois maiores problemas encontrados na operao da planta de lodos ativados no ocorrem no processo RBC . Um deles o start-up com fluxo muito menor que o fluxo de projeto e o outro a operao durante perodos de pequeno ou nenhum fluxo. No caso de uma planta de RBC , a operao com fluxo inicial menor ou durante fluxo muito pequeno resulta em efluente de maior qualidade. O processo permite tambm facilmente a otimizao do tratamento pela complementao com outros processo, uma vez que construdo de forma modular. Manuteno e consumo de energia : comparativamente ao sistema de lodos ativados, o RBC necessita de baixo custo de manuteno e reduzido consumo de energia. Facilidade de nitrificao : Enquanto que no processo de lodos ativados necessrio a instalao de um caro processo de duplo-estgio, com aerao separada, sedimentao e reciclo de lodo, no sistema RBC tem sido demonstrado que possvel obter um desejado grau de nitrificao com apenas um simples tanque de sedimentao e sem reciclo de lodo.


Eficincia de remoo (%) DB Colifor Sistema N P O mes Lagoa aerada 70- 30- 2060-96 facultativa 90 50 60 Lodos 85- 30- 30Ativados 60-90 93 40 45 convencional Lodos Ativados 93- 15- 1065-90 aerao 98 30 20 prolongada Filtro 85- 30- 3060-90 Biolgico 93 40 45 Baixa Carga Filtro 80- 30- 3060-90 Biolgico Alta 90 40 45 Carga 85- 30- 30Biodiscos 60-90 93 40 45 Tabela 3 - Comparao de sistemas de tratamos de efluentes (adaptado de Von Sperling) 4.4 Planta de tratamento com meio suporte em srie O arranjo do meio suporte em srie tem demonstrado proporcionar aumento significativo da eficincia quando efluente final de elevada qualidade requerido. Isto ocorre por duas razes: Cultura aclimatada: ocorre o desenvolvimento de culturas especficas microbianas nos sucessivos estgios do meio e que so adaptadas as caractersticas especficas do efluente. No caso de efluente domstico , no ltimo estgio de meio suporte desenvolve-se organismos nitrificantes que oxidam o nitrognio amoniacal. Aperfeioamento da distribuio do tempo de residncia: devido ao fato de que o processo exibe cintica de primeira ordem, a melhora da distribuio do tempo de residncia ( isto , aproximando-se mais de um sistema plug flow) obtida com os estgios incrementa a razo de remoo do substrato. Na operao de um sistema plug flow , organismos do primeiro estgio do meio suporte so expostos a maior concentrao de substrato e respondem pela maior razo de remoo de substrato. Como a concentrao decresce de estgio para estgio, a razo com que os organismos removem substrato tambm decresce. A mdia de remoo maior do que se todos os meios estivessem em um simples estgio completamente misturado onde os organismos estariam expostos a uma relativamente baixa concentrao de substrato. 5 Novas tecnologias em filtros biolgicos 5.1 Novos meios suporte para filtros biolgicos


Um dos meios suporte que esto sendo utilizados atualmente consistem em fitas de material plstico. Um exemplo o Sessil Trickling Filter Media (figura 19) instaladas em estaes de tratamento de efluentes domsticos e industriais (indstrias farmacuticas, processamento alimentos, indstria qumica), que tratam efluentes com DBO acima de 6000 mg/l. Sistemas como estes possuem eficincias entre 50 a 90 %.

Figura 19 Sessil Trickling Filter Media (fonte NSW Corporation) Este tipo de meio suporte oferece as seguintes vantagens em relao a outros materiais plsticos: Baixa produo de lodo; Estrutura da construo do filtro mais simples em funo da leveza do material; Melhor distribuio do efluente no meio suporte que aumenta a eficincia; o desenho vertical elimina interfaces horizontais que podem causar entupimento do filtro a estrutura suporte do meio prov um acesso seguro facilitando a manuteno e a inspeo (figura 20). O meio feito de polietileno com inibidores de UV e no possui partes coladas, pois todas as junes so fundidas termicamente (figura 21).

Figura 20 Estrutura suporte Sessil (fonte NSW Corporation)


Figura 21 Sessil Trickling Filter Media (fonte NSW Corporation) A figura 22 ilustra um exemplo de um Filtro biolgico utilizando o meio Sessil Trickling Filter.

Figura 22 Filtro biolgico utilizando Sessil Trickling Filter Media (fonte NSW Corporation) 5.2 Moving bed bio reactor - MBBR Nos ltimos vinte anos surgiram novas alternativas para o tratamento de esgotos. Um exemplo o aprimoramento do processo de lodo ativado, conhecido como Processo de Bio Filtragem MBBR Moving Bed Bio Reactor (figura 23). A diferena que, enquanto no sistema do tradicional de lodo ativado os microorganismos esto soltos, sendo movimentados graas ao dos aeradores, no MBBR adicionado no tanque um material fsico, normalmente anis com reentrncias (figura 24), que serviro de suporte para que as colnias de bactrias cresam aderidas a esse material. Aps passar pelo tanque de aerao, o efluente passa pelo decantador para ento se descartado.

Figura 23 ETE Vila Zinda SP (fonte Revista Meio Ambiente Industrial) processo apresenta inmeras vantagens sobre o sistema anterior, j que aumenta a eficincia do processo, uma vez que, com um metro cbico de material, pode-se cobri uma rea de 500 m2 graas ao aumento da biomassa. Outra vantagem que, enquanto no processo de lodo ativado a concentrao no tanque de aerao varia entre 3 e 4 gramas de biomassa no processo MBBR pode ser at 3 vezes maior, variando de 10 15 g por litro de biomassa, graas a superfcie do material, que possibilita que muitos microorganismos se fixem. Alm disso existe a reduo do custo de manuteno por no haver a necessidade da instalao de bombas de recirculao. Um outro ganho na reduo da rea necessria em cerca de 50% em relao ao lodo ativado convencional.


Figura 24 Meio Suporte MBBR (fonte Revista Meio Ambiente Industrial) 7 Bibliografia VISMARA, Renato. Depurazione Biolgica. Editore Ulrico Hoepli Milano, 1982. 468 p. VAZOLLER, Rosana Filomena. Microbiologia de Lodos Ativados. CETESB, maio de 1992. BRANCO, Samuel Murgel. Hidrologia Aplicada Engenharia Sanitria. CETESB, 2 ED. So Paulo. 1978. METCALF & EDDY. Wastewater Engineering. Treatment, Disposal and Reuse. 3 ed. McGraw Hill. 1991. ABES, Filtros Biolgicos Anaerbios. LAMGRAF Artesanato Grfico Ltda.1992. VON SPERLING, Marcos. Introduo `a qualidade das guas e ao tratamento de esgotos. 2 ed. Belo Horizonte. Departamento de Engenharia Sanitria e Ambiental. Universidade Federal de Minas Gerais. 1996. NSW CORPORATION. Catlogo Sessil Trickling Filter. Revista Meio Ambiente Industrial. Ano IV. Nmero 25. Julho/agosto de 2000.



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