A Utilização de Reatores Anaeróbios de Manta de Lodo (UASB)

INTRODUÇÃO:

A utilização de reatores anaeróbios de manta de lodo (UASB) no tratamento de esgotos sanitários vem sendo largamente difundido no Brasil, devido a vantagens que essa tecnologia apresenta, como compacidade, simplicidade operacional e baixo custo energético. No entanto, em muitos casos sua eficiência é insuficiente para, isoladamente, assegurar o atendimento aos padrões de lançamento de efluentes estabelecidos na legislação ambiental. Dessa forma, o pós-tratamento do efluente de reatores UASB é essencial para garantir a proteção dos corpos hídricos receptores.

A associação de reatores UASB com sistemas de pós-tratamento aeróbios são um dos temas mais estudados em engenharia sanitária atualmente, pois as características de baixo custo e simplicidade de tratamento, entre outras, são necessárias para que se atinjam melhores níveis de atendimento de sistemas de esgotos no Brasil.

Os biofiltros aerados submersos são uma tecnologia de tratamento aeróbio que podem constituir numa opção de pós-tratamento de efluentes de reatores UASB. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar as características de cada tecnologia isoladamente, considerando aspectos como parâmetros de projeto, vantagens e desvantagens e também avaliar estes mesmos aspectos, considerando a utilização de um sistema de tratamento com UASB seguido de biofiltro aerado submerso. Para tanto, realizou-se pesquisa bibliográfica sobre o tema.

REATOR UASB

DESCRIÇÃO:

O Reator Anaeróbio de Manta de Lodo atualmente possui diversas nomenclaturas, tais como RAFA, DAFA, RAFAALL, RALF e etc., porém no Brasil é habitualmente conhecido como UASB, que vem do inglês, Upflow Anaerobic Sludge Blanket. Segundo Neto (1997), esse nome se dá devido a um de seus pioneiros na Holanda, Dr Gatze Lettinga e sua equipe da Universidade de Wageningen-Holanda, que na década de 70 desenvolveu a versão mais moderna de UASB.

Originalmente o Reator Anaeróbio surgiu do “Tanque Hidrolítico” idealizado por W.O. Travis, em 1903. De acordo com Neto (1997), era um tanque com subdivisão interna, onde a vazão afluente era introduzido em uma câmara inferior que ocorreria a digestão da matéria orgânica. Ainda segundo Neto (1997) posteriormente em 1910, nos Estado Unidos, começaram a ser feitos novos experimentos com base nos estudos de Travis, o tanque Biolítico. O tanque em formato cônico invertido era alimentado pelo fundo por esgoto doméstico, que passava através de um lodo digerido. E por fim, finalmente resultando uma tecnologia baseada na decomposição anaeróbia da matéria orgânica por Lettinga.

Campos (1999, pag. 77) descreve o reator UASB como “um grande avanço na aplicação da tecnologia anaeróbia para o tratamento direto de águas residuárias, sejam de natureza simples ou complexa, de baixa ou de alta concentração, solúveis ou com material particulado. ”

No Brasil, esse tipo de tratamento tem sido amplamente difundido desde a década de 80, se tornando o país onde mais tem sido aplicado e evoluído, principalmente devido as condições propícias de clima, com temperaturas elevadas quase todo ano, o que acelera as reações químicas necessária nesse processo, podendo chegar a uma eficiência de remoção de matéria orgânica de 65 a 80%, como também se destaca sua resistência e baixo custo energético (NETO, 1997 ; CAMPOS, 1999).

O reator UASB nada mais é do que um processo de introdução do efluente na sua parte inferior, através do fluxo ascendente passa por uma manta de lodo, gerando uma biomassa que cresce e se dispersa no seu interior. O tratamento ocorre com a quebra das moléculas da matéria orgânica através do contato com o lodo até seguir a etapa posterior de separação de fases, na superfície do reator (RIBEIRO, 2016).

O sucesso do reator pode ser explicado por vários motivos, porém se evidência sua configuração que lhe permite o desenvolvimento de uma grande quantidade de biomassa ativa por decantação, de flocos ou de grânulos de alta densidade e resistência mecânica, e sua retenção no reator proporciona um elevado tempo de retenção celular. Assim, ele dispõe de altas cargas orgânicas com tempo de tensão hidráulico curto. O próprio fluxo hidráulico ascendente e os gases gerados na digestão, conferem adequada agitação e mistura para o contato biomassa-esgoto (NETO, 1997).

Os reatores anaeróbios de fluxo ascendente, diferentemente de outros tratamentos anaeróbios convencionais além de compactos, conforme Neto (1997), são capazes de desempenhar simultaneamente várias funções. Caracterizados por seu separador trifásico (Gás-Sólido-Líquido) interno, ele é responsável pela manutenção da biomassa no sistema e separação e direcionamento do biogás produzido.

Apesar de possuir considerável remoção de DBO, devido ao curto tempo de detenção do efluente no reator, o tratamento anaeróbio ainda produz um efluente sem remoção de patógenos com qualidade inferior ao requerido pela legislação, necessitando ser submetido a um pós-tratamento para aumentar sua eficiência (RIBEIRO, 2016). De acordo com Von Sperling (2014) o reator UASB possui além da eficiência de remoção de DBO (65 – 80%), também de 55 - 70% de DQO e 65 – 80% de Sólidos em Suspensão Totais.

Os projetos de UASB, são relativamente simples, não exigem a implantação de equipamentos sofisticados ou de meios de suporte para biomassa, porém conforme Campos (1999) traz, demandam que os critérios e paramentos sejam calculados e expressos de uma maneira compreensível e sequencial. Eles podem ser projetados em várias formas, dentre elas cônica, tronco-cônica, cilíndrica, paralelepipedal, prismática retangular ou quadrada; e a associação dessas. Já os materiais a serem empregados podem ser de concreto armado, alvenaria reforçada, aço, fibra de vidro e etc. E devem ser revestidos contra corrosão (NETO, 1997).

 

PARÂMENTROS DE CÁLCULO:

Para o bom funcionamento de um reator de manta de lodo, é sua habilidade em desenvolver e manter o lodo em elevada atividade e boas características de sedimentação.

O dimensionamento dos projetos de reatores UASB de tratamento de esgotos domésticos são feitos em função da carga hidráulica (tempo de detenção e volume) e das velocidades do fluxo (taxa de escoamento, velocidade ascensional, área e altura do reator), e não pela carga orgânica como no efluente industrial, logo, para os casos de efluentes industriais deve-se utilizar critérios específicos (NETO, 1997).

Conforme Neto (1997), o funcionamento