Resumo
O tratamento de esgotos sanitários representa um grande desafio brasileiro devido ao crescimento populacional e à necessidade de implantação de obras de saneamento básico, como sistemas de coleta e de tratamento de esgoto. Reatores de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB) tem se mostrado vantajoso como unidades biológicas principais de estações de tratamento de esgoto. Embora o desempenho destes reatores seja satisfatório, a baixa concentração de matéria orgânica presente no esgoto sanitário limita a granulação do lodo e a geração de biogás. Estes fatores impedem a aplicação de altas taxas hidráulicas e reduz a mistura entre o substrato e a biomassa. Devido a estas limitações, os reatores apresentam grandes áreas de implantação e grandes volumes reacionais. O desenvolvimento do Reator Anaeróbio Híbrido (HAnR) com biomassa imobilizada em BioBob® e biomassa em suspensão, é uma alternativa viável para o aprimoramento de tratamento de esgoto em reatores anaeróbios de alta taxa, possibilitando elevadas velocidades ascensionais, passando de 0,6-07 m/h (UASB) para 1,2-2,0 m/h (HAnR). Complementando, o Biorreator Combinado (BRC) reator de leito fixo e fluxo ascendente contendo uma etapa anaeróbia (HAnR) de tratamento seguido por uma etapa aeróbia (Biofiltro Aerado Submerso), utilizando BioBob® como meio suporte nas duas etapas possibilita a remoção de nitrogênio além da remoção de matéria orgânica. Os dados analisados neste trabalho são relativos à operação da Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) Maria Paula, com reator BRC, localizada em Niterói-RJ, Brasil e operada pela Concessionária Águas de Niterói S/A. O Reator BRC não foi inoculado e o desempenho da ETE em relação à remoção de DQO e de nutrientes foi avaliada por 247 dias de operação. O desempenho do BRC e a qualidade do efluente final durante o período operacional atenderam aos valores determinados em projeto e à legislação ambiental. O reator BRC é compacto e possibilitou a remoção de matéria orgânica e nitrogênio com elevada eficiência e a obtenção efluente tratado com alta qualidade. O BRC demostrou ser uma excelente alternativa para tratamento do esgoto sanitário com tecnologia totalmente nacional.
Introdução
O tratamento de esgotos sanitários representa um grande desafio brasileiro devido ao crescimento populacional e à necessidade de implantação de obras de saneamento básico, como sistemas de coleta e de tratamento de esgoto. A Pesquisa Nacional de Saneamento Básico de 2008 mostrou que somente 55,2% dos municípios brasileiros possuem rede coletora de esgotos sanitários, e apenas 28,5% realizam algum tipo de tratamento dos esgotos coletados (IBGE, 2010). Este quadro evidência a importância do desenvolvimento de tecnologias eficientes e econômicas, que viabilizem a aplicação de sistemas de tratamento de forma ampla e satisfatória para a melhoria das condições de saneamento.
No Brasil, a aplicação de reatores anaeróbios de alta taxa, principalmente o reator anaeróbio de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB), como unidades biológicas principais de estações de tratamento de esgoto tem se mostrado economicamente vantajosa, especialmente devido às elevadas temperaturas em regiões tropicais e subtropicais. Embora o desempenho destas unidades seja satisfatório, a baixa concentração de matéria orgânica presente no esgoto sanitário impõe limitações à operação do reator. A granulação do lodo é afetada negativamente impossibilitando a aplicação de elevadas taxas hidráulicas e a baixa produção de biogás limita a mistura entre o substrato e a biomassa, com prejuízo à transferência de massa nos reatores UASB. Este problema tem afetado sistematicamente a capacidade volumétrica de reatores UASB, impondo a utilização de reatores com grande necessidade de área em planta (devido à baixa velocidade ascensional admissível, evitando o arraste de sólidos para o efluente tratado) e consequentemente grandes volumes reacionais.
O desenvolvimento do Reator Anaeróbio Híbrido (HAnR) (Araújo 2014), caracterizado por apresentar na mesma unidade biomassa imobilizada em BioBob® e biomassa em suspensão, desponta como uma alternativa viável para o aprimoramento de tratamento de esgoto em reatores anaeróbios de alta taxa. A imobilização da biomassa em BioBob® aumenta a concentração de biomassa no reator, proporcionando o aumento de sua capacidade volumétrica quanto a remoção de sólidos suspensos e de matéria orgânica. Além disso, a configuração proposta para o HAnR possibilita a utilização de velocidades ascensionais maiores do que as aplicadas comumente em reatores UASB, passando de 0,5-0,7 m/h (UASB) para 1,2-2,0 m/h (HAnR), reduzindo consideravelmente a área em planta necessária para a sua implementação.
Os aspectos cada vez mais restritivos da legislação ambiental em relação a remoção de matéria orgânica e nitrogênio foram determinantes para ao desenvolvimento do Biorreator Combinado (BRC), reator de leito fixo e fluxo ascendente contendo uma etapa anaeróbia (HAnR) de tratamento seguido por uma etapa aeróbia (Biofiltro Aerado Submerso), utilizando BioBob® como meio suporte nas duas etapas. Cada etapa do processo tem uma finalidade específica no tratamento. A etapa anaeróbia é responsável pela remoção inicial da matéria orgânica e pela retenção de sólidos suspensos e a etapa aeróbia é responsável pela remoção da matéria orgânica remanescente e pela remoção do nitrogênio amoniacal do esgoto.
Este trabalho tem por objetivo apresentar o desempenho de um reator BRC implantado em uma Estação de tratamento de esgoto (ETE) municipal na remoção de matéria orgânica e nitrogênio.
Autores: Moacir Messias de Araujo Jr.; Philippe Lopes da Silva Araujo; Thiago Lopes da Silva Araujo e Valéria Del Nery.
