REATOR ANAERBIO DE FLUXO ASCENDENTEUm Ecossistema Anaerbio - IntroduoGuillermo Guilln

Entre os sistemas simples utilizados para o tratamento de esgotos domsticos e efluentes industriais, se observa um aumento considervel na utilizao de reatores anaerbios de fluxo ascendentes (Rafa), tambm conhecidos como Rafaall (reator anaerbio de fluxo ascendente atravs do leito de lodo), Dafa (digestor anaerbio de fluxo ascendente) ou Uasb (upflow anaerobic sludge blanket).Colocados comoA Soluopara o tratamento de esgotos, frente "ineficincia" apresentada pelos tradicionais sistemas TS-FAN (Tanque Sptico - Filtro Anaerbio), faz-se necessrio esclarecer alguns conceitos: Os sistemas de tratamento anaerbios, sejam Rafas ou TS-FAN, promovem apenas um tratamento primrio removendo parte da materia orgnica (70% - 90%), no sendo eficazes na remoo de patognicos nem nutrientes eutrofizantes que tambm so poluentes dos corpos de gua. O bom e velho sistema TS-FAN quando corretamente projetado, construdo e operado, apresenta os mesmos resultados que um Rafa corretamente projetado, construdo e operado; o problema que a operao do TS-FAN to simples que ela simplesmente esquecida, o que leva saturao dos digestores e a conseguinte trasbordao de lodo estabilizado para os filtros anaerbios e depois para o emissrio, isso, somado aos problemas colaterais que isto provoca (substituio do lodo ativo do FAN por lodo estabilizado e acmulo de areia no fundo dos digestores) faz com que os resultados no sejam aquilos que foram previstos no projeto. H pouco mais de 20 anos apareceram no brasil trazidos pela SANEPAR, os Reatores Anaerbios de Fluxo Ascendente. Com esse nome s poderia ser complicado e muito bom, vamos ver a seguir que no tem nada de complicados e que so eficazes apenas se devidamente projetados, construdos e operados. Possuem a "vantagem" em relao ao TS-FAN que a operao no to simples o que nos obriga a dar-lhes uma maior ateno sendo esse o motivo pelo qual, via de regra, obtm-se melhores resultados que com o TS-FAN.Princpios de FuncionamentoO tratamento anaerbio de esgotos, seja qual for o sistema, procura a reduo dos lpidos, carbohidratos e protenas que compem basicamente o esgoto domstico em metano, gua e gs carbnico.So as bactrias anaerbias que realizam esta operao, elas tem a caracterstica de no precisar oxignio dissolvido na gua ou no ar para viver, como os animais ou os peixes; elas "respiram" o oxignio que faz parte das molculas complexas e inestveis de carbono que compem esses lpidos, carbohidratos e protenas (material primrio),quando tiram o oxignio rompem essas cadeias moleculares transformando-as em outras menores e estveis que so metano, gua e gs carbnico (produto final).Existem basicamente duas famlias de bactrias, as saprofticas, que transformam o material primrio em cidos orgnicos, e as metanognicas, que a partir desses cidos completam a reao de estabilizao.O que diferenca um Rafa de um sistema TS-FAN, a maneira como so criadas e alimentadas as bactrias. No tanque sptico de um sistema TS-FAN o fluxo horizontal e o lodo passivo em relao fase lquida, isto , o esgoto percorre o comprimento do tanque sptico passando por cima do lodo em digesto, os slidos decantam e na parte inferior do TS ocorrem as reaes anaerbias descritas acima, sendo que em esta etapa agem principalmente as bactrias saprofticas; finalmente, gua, slidos que no decantaram e cidos orgnicos produzidos no TS passam para o FAN onde o fluxo vertical e pode ser ascendente ou descendente, sendo que aqui a colnia de bactrias ativa em relao a esse fluxo que atravessa a colnia formada preponderantemente por bactrias metanognicas, completando assim o processo de estabilizao da matria orgnica.Um Rafa um tanque cheio de lodo com bactrias anaerbias, o esgoto lanado na parte superior e injetado a travs de tubos por baixo desse lodo, o esgoto ento sobe atravessando o manto de lodo e bactrias (biomassa) ocorrendo assim as reaes de estabilizao da carga orgnica.

ESQUEMA DE UM REATORComo vemos, aqui o lodo ativo em relao fase liquida e as bactrias saprofticas e metanognicas esto no mesmo compartimento, o que provoca uma concorrncia vital na qual a tendncia de as bactrias saprofticas levar vantagem, j que elas consomem um material altamente inestvel transformando-o em cidos orgnicos (inestabilidade intermediaria) que serve de "alimento" para as metanognicas, sendo assim, um aumento da carga orgnica dentro do reator, favorece populao de saprofticas que aumenta tirando espao das metanognicas. Isto gera um desequilbrio nesse delicado e pequeno ecossistema cuja conseqncia imediata o azedamento do manto de lodo, uma vez que s h transformao do material primrio em cidos orgnicos. extremamente importante compreender esse conceito, j que em caso de azedamento se deve procurar o restabelecimento do Ph biolgicamente (NUNCA quimicamente), seja limitando a concentrao de carga no afluente, seja recirculando o acido. Este fenmeno se observa principalmente em Rafas utilizados para tratamento de efluentes industriais, podendo tambm ocorrer durante a partida de Rafas utilizados para tratamento de esgotos domsticos.O TratamentoNo se espere que atravs de um Rafa ou um TS-FAN se obtenha um efluente completamente depurado como se poderia esperar de um sistema de lagoas de tratamento ou um sistema de lodos ativados associado a decantadores, digestores e tanques de aireao mecnica.Qualquer sistema anaerbio, como foi dito, promove apenas um tratamento primrio reduzindo a quantidade de matria orgnica contida nos esgotos e clarificando a gua devido a: Reteno dos slidos inorgnicos na caixa de areia queDEVEser colocada a montante do Rafa. Descomposio e degradao dos slidos solveis e volteis.A eficincia de um rafa se mede portanto comparando os percentuais de matria orgnica e slidos reduzidos durante o tratamento (antes e depois do Rafa).Para quantificar a carga orgnica pode-se usar a DBO (demanda bioqumica de oxignio) e/ou a DQO (demanda qumica de oxignio).DBO: a matria orgnica biodegradvel. Representa a quantidade de oxignio que ser consumida (demanda) pelas bactrias que proliferaro a partir do lanamento do material no corpo de gua.O oxignio dissolvido na gua a travs de agitao superficial provocada pelas ondas (vento), chuvas e durante a fotossnteses das algas e plantas aquticas, esse oxignio o que mantm o corpo de gua vivo, os peixes precisam acima de 3 mg/l de oxignio molecular (O2) dissolvido para respirar, enquanto as bactrias aerbias s precisam 1 mg/l ou at menos. Quando se jogam esgotos in natura ou deficientemente tratados nos corpos de gua se favorece o crescimento indiscriminado de bactrias que consomem o oxignio alm da capacidade de reposio natural, provocando desta maneira uma diminuio no teor de oxignio dissolvido aqum das necessidades dos peixes levando estes morte por asfixia (viu? por incrvel que parea peixe tambm morre afogado mesmo dentro da gua).A reposio de oxignio tambm prejudicada pelo enturbamento da gua devido aos slidos contidos nos esgotos o que dificulta a fotossnteses.DBO5: a DBO quantificada atravs de um ensaio padro no qual se faz um cultivo (inoculao) com o material estudado e se avalia o consumo de oxignio (oxidao bioqumica) aps 5 dias.DQO: a quantidade de oxignio necessria para oxidar quimicamente a matria orgnica e inorgnica. O teste usado para quantificar a DQO determina a quantidade de matria oxidada quimicamente atravs de um agente oxidante numa soluo feita com o material em estudo.Em termos de valores absolutos, a DQO sempre ser maior que a DBO j que esta ltima diz respeito s da oxidao biolgica (material biodegradvel) enquanto que a DQO determina a oxidao de todo o que pode ser queimado, desde material orgnico at metais dissolvidos ou combinados na gua. Os sistemas anaerbios de tratamento s reduzem material biodegradvel, por tanto o que interessa a reduo de DBO, porm devido a rapidez do ensaio da DQO (poucas horas) perante o da DBO5 (cinco dias), geralmente o parmetro usado para acompanhar o funcionamento de uma estao de tratamento a DQO. No entanto, para cada caso (tipo de efluente) se deve estabelecer a relao DQO/DBO de entrada e sada fazendo periodicamente ensaios de DBO e comparando-os com a DQO da mesma amostra.Para esgotos domsticos a relao DQO/DBO no afluente da ordem de 1,60 a 1,70 e no efluente 2,00 a 3,00 (note-se que a remoo de DBO maior j que o material que no biodegradvel praticamente no se oxida na biomassa).Por exemplo, um reator alimentado exclusivamente com esgotos domsticos de 10.000 habitantes poder ter (isto apenas um exemplo):DQO afluente: 0,090 kg/habitante.dia x 10.000 hab = 900 kg DQO / dia.DBO afluente: 0,054 kg/habitante.dia x 10.000 hab = 540 kg DQO / dia.DQO efluente: 270 kg DQO / dia - Reduo 70 %.DBO efluente: 108 kg DQO / dia - Reduo 80 %.Esgotos Domsticos x Efluentes IndustriaisO projeto de reatores destinados a esgotos domsticos ou a efluentes industriais conceitualmente o mesmo, porm como as caractersticas dos efluentes so bem diferentes, os mtodos de clculo tambm o so.Os efluentes industriais tem concentraes de matria orgnica que podem ser 5 a 15 vezes maior que os esgotos domsticos e muitas vezes vem com substncias txicas s bactrias anaerbias o que obriga a um pre-tratamento mais criterioso (e caro); nos esgotos domsticos, o pre-tratamento se limita a gradeamento de slidos grosseiros e caixa de areia.Para tratamento de efluentes industriais, o volume (tamanho) do reator vir dado pelacarga orgnica volumtricaque deve ser menor que 3.0 a 15.0 kg DQO / m3 de reator x dia, devendo-se adotar o limite menor para obter eficincias maiores.Devido baixa concentrao, o volume (tamanho) de um reator destinado ao tratamento de esgotos domsticos vir dado pelacarga hidrulica volumtricaque deve ser menor que 4.0 m3 de efluente / m3 de reator x dia (equivalente a um tempo de deteno de: 24hs / 4 = 6hs). Respeitando esse limite hidrulico, a carga orgnica volumtrica sem duvida ficar abaixo de 2.0 kg DQO / m3 de reator x dia.No recomendvel a utilizao de Rafas para populaes muito pequenas j que o sistema muito sensvel s variaes de vazo; em sistemas pequenos as diferenas entre vazo mnima e mxima maior que em sistemas grandes. aconselhvel projetar o sistema com dois ou mais reatores em paralelo para facilitar o gerenciamento das vazes durante a partida e permitir o fechamento de um deles para eventuais trabalhos de manuteno.No Brasil, devido s temperaturas medias serem elevadas no ha necessidade de pre-aquecimento do afluente nem do lodo.O leito de secagem para o lodo produzido deve ser projetado com duas clulas tendo no total 1.50 - 2.00 m2 para cada 100 habitantes atendidos. O tamanho estar influenciado tambm pelo clima sendo necessrio um leito maior para regies mais frias.Como a remoo de patognicos num sistema anaerbio no eficiente, dependendo das caractersticas do corpo receptor, pode ser necessria a colocao de um sistema de clorao para desinfetar o efluente tratado. O tanque de contato deve ser projetado para um tempo de deteno de 20 - 40 minutos (para a vazo media de projeto). A dosagem de cloro deve proporcionar aproximadamente 5.0 ppm de cloro livre no efluente do tanque de contato, esto se consegue dosando aproximadamente 10 mg de cloro ativo / lt de efluente por dia.O hipoclorito de sdio (cloro liquido) libera de 8 a 12 % em massa, de cloro ativo, em quanto o hipoclorito de clcio (cloro granulado) libera de 60 a 70 % em massa de cloro ativo. Embora seja mais prtico o manuseio de cloro granulado, o custo de clorao usando esta alternativa superior ao dobro em relao ao hipoclorito de sdio.Hipoclorito de sdio: 0,15 R$ / habitante x ms - Despesas com cloro (*).Hipoclorito de clcio: 0,34 R$ / habitante x ms - Despesas com cloro (*).(*) Previso de custo para desinfeo de trs sistemas construdos em Fortaleza - CE:.- Paupina e Itaperi: Rafas para 5040 habitantes.- Lagoa Redonda TS-FAN para 1600 habitantes.Leituras Recomendadas"Sistemas Simples para Tratamento de Esgotos Sanitrios - Experincia Brasileira" - Ccero Onofre de Andrade Neto. Excelente trabalho que descreve os sistemas simples de tratamento de esgotos e faz uma reviso da experincia brasileira baseada numa pesquisa patrocinada pela Caixa Econmica Federal nos anos 1993 e 1994, por tanto uma publicao atualizada. Cita tambm uma ampla referncia bibliogrfica na qual se destaca:"Tratamento Anaerbio de Esgotos. Um Manual Para Regies de Clima Quente" - Adrianus C. van Haandel e Gatze Lettinga

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