TRATAMENTO AERÓBICO X ANAERÓBICO

TRATAMENTO AERÓBICO X ANAERÓBICO

A degradação biológica da matéria orgânica, presente nos esgotos, é um dos processos mais econômicos utilizados nas plantas de tratamento, pois esta degradação ocorre pela ação de agentes biológicos como as bactérias, protozoários e algas.

A degradação pode ocorrer em meio aeróbico (Com presença de oxigênio), e anaeróbico (com ausência de oxigênio), sendo que no primeiro caso, ou seja, degradação aeróbica, é uma solução mais utilizada nos países desenvolvidos, pois a aeração requerida para fornecer oxigênio aos microrganismos aeróbios requer grandes quantidades de energia elétrica, além de produzir significativas quantidades de CO2.

                                                                                      Difusor de Borbulhas

                                                                                        Operação de Difusores

 

                                                         Aeradores de Superficie em Sistemas de Lodos Ativados

Em condições aeróbias a matéria orgânica é convertida a gás carbônico, água e biomassa. A energia potencial presente nos resíduos termina na biomassa (lodo) cuja produção se torna um grande problema. No tratamento de esgotos, por exemplo, a disposição do lodo produzido é o fator de maior custo que também requer grandes quantidades de energia.

No processo de degradação anaeróbia (sem a presença de oxigênio), a matéria orgânica é transformada em gás carbônico, metano, água e biomassa (Lodo). Sendo que a produção de biomassa é significativamente menor quando comparada aos processos aeróbios pois a taxa de crescimento dos microrganismos anaeróbios é baixa, sendo que a energia potencial do resíduo vai em parte para a biomassa e parte para o metano.

Com estas considerações, acrescidas de que o processo anaeróbico, resulta em:

• Baixa produção de lodo, cerca de 5 a 10 vezes inferior a que ocorre nos processos aeróbios;

• Não há consumo de energia elétrica, uma vez que dispensa o uso de bombas e aeradores.;

• Baixa demanda de área, reduzindo os custos de implantação;

• Possibilidade de preservação da biomassa (colônia de bactérias anaeróbias), sem alimentação do reator, por vários meses, ou seja, a colônia de bactérias entra em um estágio de endogenia, sendo reativada a partir de novas contribuições. (Situação contrária é encontrada nos processos aeróbicos, no qual as bactérias morrem e o sistema entra em colapso quando não há mais oxigenação.)

É que descartamos o uso da energia na produção de ar que deve ser insuflado no lodo, devido ao elevado custo operacional, e selecionamos como opção o método de tratamento anaeróbico, sendo que o mais popular é aquele que se processa nos reatores, baseado no princípio de separação das fases sólida, líquida e gasosa, fazendo com que o lodo se acumule e seja mantido no tanque de tratamento com tempos de residência celular bastante superiores aos tempos de residência hidráulica, ou seja o esgoto flui pelo manto de lodo e é digerido.

No reator anaeróbico, o esgoto é distribuído uniformemente pelo fundo do mesmo, forçando assim a passagem pelo manto de lodo estabilizado, rico em bactérias anaeróbias, e famintas, que degradam o esgoto fresco, produzindo um efluente tratado que é recolhido em canaletas no topo do reator. Os sólidos se acumulam no fundo e o gás, contendo como principal componente o metano, é encaminhado para queima. O excesso de lodo é encaminhado para secagem e pode ser disposto em aterro sanitário ou passar por adequação para ser aproveitado como bio-fertilizante.

Esquema de Funcionamento de um Reator Anaeróbico

                                                                                                                     Lodo em fase de desidratação

É obvio porém que por ser o mais barato, o tratamento com reatores anaeróbios tem uma limitação quanto à eficiência de tratamento, sendo necessário um tratamento complementar ou pós-tratamento, que pode ser de diversos tipos. Porém a tecnologia de tratamento complementar de preferência deve seguir a mesma linha de não ser um processo potencial consumidor de energia e sim uma tecnologia que busque a conservação de energia. Sendo que um dos processos que um dos melhores resultados, é a combinação de Reatores Anaeróbios de Lodo Fluidizado (Ralf) com Filtros Biológicos Aeróbios Convencionas (FBA). Sua eficiência em remoção de DQO (demanda química de oxigênio) é em torno de 75% e de DBO (demanda bioquímica de oxigênio) é de 80%. A construção de um RALF representa baixo custo por habitante servido, uma solução bem mais econômica inclusive no que diz respeito a sua manutenção.

                                                                                                                 Reator Anaeróbico em operação

ESPUMA X ESCUMA

ESCUMA X ESPUMA

O que é escuma?

Diversas são as definições para a escuma em processos de tratamento de águas residuárias, de uma maneira geral, trata-se de uma camada de materiais que flutuam superficialmente nos reatores.

Uma grossa camada de escuma pode ser constituída por compostos de difícil degradação, as gorduras, além de outras matérias flutuantes. Assim, essas referências motivam a idéia inicial de que escuma seja essencialmente uma camada de óleos, graxas e gorduras provindos do afluente que por serem de difícil degradação, pouco densos e insolúveis em água, se acumulam numa camada de topo na unidade de tratamento.

Talvez uma das definições mais extensas, mas nem por isso a mais completa, é, resumidamente, a de que a escuma pode conter gordura, óleos, ceras, sabões, restos de comida, cascas de frutas e vegetais, cabelos, papel e algodão, pontas de cigarros, plásticos, partículas de areia e materiais similares, apresentando massa específica menor que 1,0.

Ou, escuma é uma mistura de cabelos de animais, partículas de pele, palhas de leitos de animais, penas, fibras e qualquer coisa que flutue.

Ou ainda, é uma camada gelatinosa espessa, extremamente pegajosa e oleosa, coberta com uma fina crosta, contendo ainda pedaços de partículas grosseiras, lodo granular morto e outras partículas mais finas.

Portanto, a constituição da escuma parece depender fundamentalmente do tipo de água residuária a ser tratada e do tipo de reator de tratamento.

Resumindo: escuma, no contexto de reatores de tratamento de águas residuárias, é um subproduto de processo que se acumula na superfície dos tanques em geral. Potencialmente se constitui de materiais diversos, sendo, conseqüentemente, bastante heterogênea.

Escuma x Espuma

Recorrendo-se ao conceito vernáculo, é encontrado que espuma é sinônimo para escuma. Seja pela questão lingüística, ou mesmo em virtude da semelhante característica de ser flutuante, ou menos densa do que a água, o termo escuma e espuma são freqüentemente usados indistintamente. De fato, há relações, mas também diferenciações entre escuma e espuma que precisam ser desanuviadas para que os dois fenômenos tenham gestões adequadas.

Muito embora ambas, escuma e espuma, se constituam em possíveis problemas para a operação de reatores anaeróbios, a incidência e solução desses distintos problemas são também diferenciadas. Moen (2003) afirma que aos compostos de óleos e graxas, os quais segundo ele próprio são precursores da escuma, podem aderir bolhas de gás causando a formação de uma camada densa de espuma. Por outro lado, Gerard (2003) relata que a escuma pode conter bolhas de gás aderidas. Para Cook e Boening (1987), uma diferenciação entre espuma e escuma é que a primeira sempre tem bolhas de gás aderidas, porém a escuma pode não ter gases associados com sua formação. Nesse sentido, óleos e graxas, bolhas de gás e microrganismos não parecem ser elementos distintivos para as ocorrências de escuma e espuma. Assim sendo, a elucidação da diferença entre escuma e espuma deve passar, inicialmente, por uma compreensão dos fenômenos envolvidos na formação e acumulação de cada uma.

Espumação

São considerados pré-requisitos para formação de espuma em reatores: presença de bolhas de gás e material hidrofóbico combinados com substâncias surfactantes, isto é, aquelas que têm a propriedade de diminuir a tensão superficial da água (FOOT e ROBINSON, 2003, BARBER 2005).

Depreende-se, portanto, que a espuma, biológica e estável, forma-se quando há o encontro de bolhas de gás e células hidrofóbicas na superfície de um líquido com tensão superficial diminuída pela ação de surfactantes ou biosurfactantes, os quais são surfactantes produzidos pelos microrganismos.

São eventos que causam as ocorrências evidenciadas de espuma em digestores anaeróbios:

• Instabilidade metabólica em situações de partida do reator ou mesmo em condições de má mistura, aumento da alcalinidade dentro do digestor, fatores que intensificam o efeito surfactante;

• Lodo de alimentação do digestor com elevada proporção de bactérias filamentosas, promovendo acúmulo de hidrofóbicos;

• Mistura do digestor com recirculação de gás em lugar da mistura mecânica, gerando acréscimo das bolhas de gás.

Problemas relacionados com acumulação de espuma em reatores anaeróbios,

• Perda de capacidade volumétrica,

• Entupimento das tubulações de coleta de gás devido à aderência de sólidos da espuma,

• Perda de geração de energia elétrica a partir de menos biogás conseguido,

• Extravasamento de espuma no reator gerando maus odores, bloqueio de dispositivos de mistura a gás,

• Inversão do perfil de sólidos, cobrimento de bomba de recirculação de lodo, entre outros

Produção de escuma

A escuma, em seu processo de formação, prescinde de surfactantes, pois, o aprisionamento de bolhas de gás, em excesso motivado pelos agentes superfície ativa, pode ocorrer em um menor grau ou mesmo não se verificar sem que isto seja determinante na produção da camada de materiais flutuantes. No entanto, se houver quantidade significativa de surfactantes na massa líquida, materiais que formariam a escuma, por surgir flutuando na superfície, passam a agir estabilizando a espuma se estiverem enevoados de gases.

Nesse sentido, em situação de concentração reduzida de surfactantes, os materiais de massa específica menor que a da água (óleos, graxas, gorduras, materiais vegetais particulados, cabelos, borrachas, entre outros), apresentando uma tendência natural de flutuar e sendo de biodegradação mais demorada, podem se desvencilhar da massa biológica em digestão e subir no reator em direção à superfície, formando escuma.

A espuma que se forma na superfície dos reatores exige manutenção e vigilância constante da equipe de manutenção, sob pena de redução da área útil do reator, devendo ter uma remoção sistemática, pelas equipes de manutenção. Externamente as unidades de tratamento, dependendo do volume de surfactantes, pode criar uma falsa imagem da ineficiência do reator.

O CRESCIMENTO DAS CIDADES E O TRATAMENTO DE ESGOTO NO ESTADO DE MATO GROSSO.

O CRESCIMENTO DAS CIDADES E O TRATAMENTO DE ESGOTO NO ESTADO DE MATO GROSSO.

A consolidação da SANEMAT - Companhia de Saneamento Básico do Estado de Mato Grosso, na década de 70, foi atrelada a implantação e expansão dos Sistemas de Abastecimento de Água, buscando universalizar o atendimento com água tratada no Estado de Mato Grosso; Nesta década apenas Cuiabá dispunha de sistemas isolados de tratamento na UFMT e 160 BC na Av. Lava pés (Antiga 31 de Março) e na Cohab Coophamil com predominância para o uso de “Tanques Imnhoff” que era a tecnologia mais difundida na época.
Com a consolidação do atendimento com água tratada passou-se a investir no esgotamento sanitário em alguns núcleos habitacionais, espalhados pela capital e interior, o “modismo” predominante foi o da implantação de Lagoas, que virou solução para todo tipo de tratamento, independente de porte, pois o grande argumento para este tipo de tratamento era a disponibilidade de áreas, baixo custo das áreas, e localização afastada do núcleo urbano.
Duas décadas depois com o fenômeno do êxodo rural, as lagoas acabaram ficando no interior do núcleo urbano, sendo que a maioria destas implantações em quase 100% ocorria, e ocorre o “abandono”, ou seja, não é feito nenhum sistema de manutenção desde o mais simples que é o da capina, e roçagem; O resultado é que hodiernamente esta solução de tratamento por meio de lagoas, mostrou-se ser um grande transtorno para os moradores adjacentes, não pela sua ineficiência, mas sim pelo descaso do poder público, conduzindo a uma condição de degradação, e geração de odores desagradáveis, além de fontes de geração de mosquitos, e outras pragas. (Relembrando que os tanques Imnhoff, continuam operando).

Salvo algumas exceções, todo o sistema implantado para tratamento de efluentes com a tecnologia de lagoas, requer um programa de reabilitação, em decorrência da ausência de manutenção por um longo período, inclusive sem que ofereça alguma eficiência, pois encontrão na maioria assoreado, e ou com excesso de volume de lodo.

Atualmente como solução para tratamento do esgoto em área urbanizada, prevalece o sistema denominado RALF (Reator Anaeróbico em leito Fluidificado), sendo que este sistema ocupa um espaço destinado ao tratamento do efluente liquido, e do Lodo conforme descrito a seguir:

Tratamento Primário: Propicia a redução de parte da matéria orgânica presente no esgoto, removendo os sólidos em suspensão sedimentáveis e sólidos flutuantes. A remoção é por meio de processo físico de decantação no reator Anaeróbico de Fluxo Ascendente, e o lodo resultante é retirado do fundo do RALF, através de tubulações e encaminhado aos Leitos de Secagem. Sendo que a parte líquida é recirculada para o RALF.

Tratamento Secundário: Remove a matéria orgânica e os sólidos em suspensão, por meio de processos biológicos, utilizando reações bioquímicas, através de microorganismos – bactérias aeróbias, facultativas, protozoários e fungos. No processo anaeróbio os microorganismos presentes nos esgotos se alimentam da matéria orgânica ali também presente, convertendo-a em gás carbônico, água e material celular. Esta decomposição biológica do material orgânico requer a ausência de oxigênio e outras condições ambientais adequadas como temperatura, pH , tempo de contato etc. Para esta fase de tratamento o Reator Anaeróbio de Manta de Lodo (UASB) – Onde a biomassa cresce dispersa no meio e não aderida como nos filtros. Esta biomassa, ao crescer, forma pequenos grânulos, que por sua vez, tendem a servir de meio suporte para outras bactérias. O fluxo do líquido é ascendente e são formados gases – metano e gás carbônico, resultantes do processo de fermentação anaeróbia.

Tratamento Terciário: Nesta fase é removido poluentes específicos (micronutrientes e patogênicos), além de outros poluentes não retidos nos tratamentos primário e secundário. Resultando em um tratamento de qualidade superior para os esgotos. Neste tratamento removem-se compostos como nitrogênio e fósforo, além da remoção completa da matéria orgânica. O processo de tratamento é por meio de Filtros Anaeróbicos, Cloração, tanque de contato e polimento final com Wetlands construídas (opcional), que conferirá ao efluente final, total ausência de sólidos em suspensão e microorganismos patogênicos.

Tratamento do lodo: Todos os processos de tratamento de esgoto resultam em subprodutos: o material gradeado, areia, escuma lodo primário e lodo secundário, são tratados para serem lançados no meio ambiente. O processo envolve a desidratação para remover a umidade, com redução do volume, em leitos de secagem.

Controle Sanitário

O controle sanitário é feito mediante analises especificas, em laboratório construído junto a planta de tratamento.