Resumo
Um dos parâmetros mais importantes a ser controlado em sistemas de lodo ativado é a concentração de oxigênio dissolvido (OD). Baixas concentrações de OD no tanque de aeração afetam diretamente a eficiência de remoção do substrato, prejudicando as propriedades mecânicas e biológicas do lodo. Por outro lado, concentrações elevadas de sólidos em suspensão – como as encontradas em reatores MBBR e MBR – levam a aumentos consideráveis nos gastos com energia elétrica para aeração. Nesta pesquisa foi avaliada a influência da concentração de sólidos na capacidade de transferência de oxigênio do aerador. Para isso, foram realizados testes experimentais em escala laboratorial para determinação da constante de transferência de oxigênio pelo método estacionário na presença de microrganismos, com o uso da respirometria. Um aerador era conectado ao respirômetro que controlava a aeração e submetia as diferentes concentrações de lodo analisadas a ciclos de períodos com e sem aeração, cujos momentos de início e fim eram regrados por limites superiores e inferiores de OD especificados no software. Os resultados mostraram que em sistemas contendo elevadas concentrações de lodo, na faixa de 8g/L, o consumo energético para aeração foi de aproximadamente 2,6 vezes maior em comparação ao mesmo sistema operando com lodo em concentração de 2,6g/L.
Introdução
A crescente preocupação com o meio ambiente vem exigindo cada vez mais dos sistemas de tratamento de águas residuárias, sejam elas domésticas ou industriais, através da implantação de padrões cada vez mais restritivos no que diz respeito às condições e padrões de lançamento de efluentes. Sendo assim, tem-se uma constante busca por sistemas de tratamento economicamente viáveis e eficazes no atendimento aos padrões exigidos pelos órgãos ambientais.
Dentro de tal contexto, os sistemas aeróbios merecem destaque atualmente, principalmente quando associados a reatores anaeróbios, visto que o processo aeróbio apresenta comumente uma resposta rápida e eficiente, além de permitir grande precisão no controle e operação. Dentre os sistemas aeróbios, podemos destacar os filtros biológicos, lagoas de estabilização, e os sistemas de lodo ativado, sendo este último o mais utilizado para o tratamento de despejos domésticos e industriais em situações em que são necessários reduzidos requisitos de área e elevada qualidade do efluente (VON SPERLING, 2012).
Apesar da elevada eficiência, os sistemas de lodo ativado exigem uma maior precisão e controle da concentração de oxigênio dissolvido no reator aeróbio. Para que se garanta a eficiência do reator e se mantenha uma concentração de OD adequada, são necessários sistemas de aeração robustos, responsáveis por um alto custo energético e que causam grandes impactos nos custos de manutenção dessas Estações de Tratamento de Esgoto (ETEs).
Mais recentemente, foram desenvolvidas variantes do sistema de lodos ativados que permitem operar o sistema com uma concentração de sólidos mais elevada e áreas ainda mais reduzidas que o sistema convencional. Um exemplo dessas variantes são os reatores que fazem uso de um meio suporte, sobre o qual se desenvolve um biofilme de massa bacteriana. Tal meio suporte pode ser de leito fixo (biomassa imobilizada) ou de leito móvel (Moving Biological Bed Reactor – MBBR) e suas configurações, por operarem com um biofilme de massa aderida ao leito, proporcionam uma maior concentração de lodo no reator. Essa concentração mais elevada de biomassa traz como vantagem a redução do volume do sistema ou, ainda, o aumento da carga orgânica a ser estabilizada, para o caso de reatores já existentes. Entretanto, as altas concentrações de sólidos nesses sistemas podem dificultar a transferência de oxigênio, levando a um aumento de energia por unidade de massa de oxigênio transferida.
Uma forma de avaliar a transferência de oxigênio em sistemas de lodo ativado é da respirometria, uma ferramenta aplicada em sistemas aeróbios para determinação da taxa de consumo de oxigênio (TCO). Utilizando-se a respirometria, é possível avaliar diversos parâmetros desses sistemas, como a eficiência de aeração, o metabolismo e a cinética de bactérias autotróficas e heterotróficas e a toxicidade de afluentes.
Neste sentido, esta pesquisa tem como objetivo avaliar a influência da concentração de sólidos (biomassa) na capacidade de oxigenação com o uso da respirometria. Para isso, foram determinadas, por meio de testes respirométricos, as constantes de transferência de oxigênio (Kla) do lodo de um sistema de lodo ativado convencional empregado como pós-tratamento de um reator anaeróbio (UASB), proveniente de uma ETE em escala plena. O lodo foi analisado sob diferentes concentrações, o que permitiu, ainda, a avaliação do impacto da concentração de lodo nos requisitos de energia de aeração e o estabelecimento de relações específicas entre a constante de transferência de oxigênio e a concentração do lodo.
Autores: Fernanda Jucá de Medeiros Araújo; Jéssica Ysabelly Torres Alves; Carolina Tavares Paula e Hélio Rodrigues dos Santos.
