Resumo
O emprego de reatores UASB em estações de tratamento de esgoto (ETE) é bastante promissor, sobretudo no cenário brasileiro, já que o reator possui vantagens, como, por exemplo, simplicidade de operação e manutenção, e baixo custo de insumos operacionais energéticos. Entretanto, o uso de reatores UASB ainda apresenta algumas desvantagens, como possibilidade de emissões de metano e sulfeto de hidrogênio a partir do seu efluente que tende a apresentar concentrações relativamente elevadas. As concentrações típicas de metano e sulfeto dissolvidos no efluente de UASB atingem cerca de 15 a 20 mg.L-1 e 10 mg.L-1 respectivamente. A técnica que vem sendo avaliada denominada de Câmara de Dessorção (CD), tem despontado como muito promissora, sendo que estudos recentes demonstram eficiências da ordem de 70-90% de remoção de tais constituintes. Dessa forma, no presente trabalho buscou-se sistematizar e desenvolver uma metodologia de projeto de CD, para em seguida implementar a construção/instalação da mesma em escala demonstração no Centro de Pesquisa e Treinamento em Saneamento (CePTS) dentro da ETE Arrudas/COPASA. Dessa forma, definiu-se as seguinte faixas de parâmetros para o projeto: i) altura de queda (∆H) = 1,2 m ; ii) carga de hidráulica superficial (CHS) = 0,3 m.s-1 ; iii) relação entre vazões ar/líquido (rQ) = 4; iv) material de enchimento (H’) = 1 m . A partir dos valores médios, determinou-se as seguintes dimensões para a CD: 1,5 x 0,35 m (altura e diâmetro). Após a devida implantação, ressalta-se os cuidados devidos especialmente quanto a estanqueidade do sistema, regime hidráulico e acumulo de sólidos na câmara.
Introdução
A degradação anaeróbia da matéria orgânica pode gerar, entre outros, subprodutos como sulfeto de hidrogênio, dióxido de carbono, nitrogênio, metano, Chernicharo (2007). Quando esses compostos são direcionados pelo defletor de gases e coletados de forma controlada pelo separador trifásico constituem o biogás, que pode ser aproveitado energeticamente, evitando ainda que esses compostos sejam considerados poluentes em termos de emissões gasosas. Os gases que não são direcionados para o coletor de gás, podem encontrar seu caminho para atmosfera através da zona de decantação de reatores anaeróbios que não são tampados, além de pontos de vazamento nas tubulações de coleta do biogás e até mesmo dissolvidos no efluente tratado.
Essas emissões fugitivas constituem um grande problema devido às características dos gases que são liberados. Os compostos que exigem mais cuidados são metano, um dos principais gases de efeito estufa, e o gás sulfídrico, que além de possuir um odor similar de ovo podre e ser tóxico em baixas concentrações, promove corrosão em tubulações e unidades tratamento, Costa et al (2013). Com isso, uma das limitações apresentadas hoje em dia é o gerenciamento dos gases gerados no processo anaeróbio, principalmente os que saem dissolvidos no efluente. Segundo Souza (2010), a quantidade de metano que pode ser liberada da massa líquida é significativa, podendo variar de 36 a 41% do total de metano gerado em reator UASB durante o tratamento de esgoto doméstico.
Uma das possíveis maneiras de se remover os gases dissolvidos, como o metano e sulfeto de hidrogênio, no efluente de reatores UASB de maneira corretiva é a partir de turbulências geradas no meio líquido, que favoreçam o desprendimento e remoção dos mesmos. Nesse sentido, em estudos realizados anteriormente Souza e Chernicharo (2010) realizaram uma pesquisa, utilizando um reator UASB em escala piloto (360 litros) e a denominada câmara de dissipação localizada a 3,5 metros do topo do reator, com uma altura de queda interna/útil de 0,45 metros.
Esse estudo preliminar foi o passo inicial para outro estudo, que foi descrito em Glória et al. (2016a), onde também foi utilizado reator UASB em escala piloto e alimentado com esgoto doméstico. Em outro estudo, Glória et al. (2016b), utilizou a câmara de 0,10 m de diâmetro imediatamente após a saída do reator UASB (mesmo reator citado acima). A CD foi operada com duas alturas de quedas diferentes, 0,5 m e 1,0 m, taxas de exaustão controladas e taxa de aplicação superficial de 0,13 m³.m2.min-1. De acordo com os autores, maiores taxas de exaustão, consequentemente maior relação entre vazões de ar e líquido resultaram em maiores eficiências. Todavia, a alta taxa de ar implicou em uma maior diluição dos gases residuais gerados, com baixas concentrações de metano e sulfeto de hidrogênio. Ademais, Glória et al. (2016b), definiu que o fator governante para maior eficiência de remoção foi a altura de queda útil dentro da câmara.
Outra pesquisa que segue a linha de câmara de dessorção de gases dissolvidos foi discutida por Huete et al. (2016), com a construção de um sistema piloto combinado para dessorção e remoção biológica de metano e sulfeto de hidrogênio dissolvidos no efluente de reatores UASB tratando esgoto doméstico. A coluna de dessorção foi concebida de material de PVC com diâmetro de 0,15 m e altura de 1,0 m preenchida com anéis de plástico.
Mais trabalhos estão sendo realizados a fim de desenvolver tecnologias para a remoção dos gases dissolvidos em efluente de tratamento anaeróbio, Hatamoto et al. (2010), Takashi et al. (2011), Bandara et al. (2011), Bandara et al. (2012), Matsuura et al. (2015), entre outros. Contudo, todos os trabalhos citados foram realizados em escala de bancada ou piloto e em situações mais controladas.
Dessa forma, no presente trabalho buscou-se sistematizar e desenvolver uma metodologia de projeto de CD, para em seguida implementar a construção/instalação da mesma em escala demonstração no Centro de Pesquisa e Treinamento em Saneamento (CePTS) dentro da ETE Arrudas/COPASA.
Autores: Lucas Martins Machado; Déborah de Freitas Melo; Cláudio Leite de Souza; Belinazir Costa do Espirito Santo e Letícia de Souza Alves.
