orgânica deve-se, principalmente, aos sólidos acumulados nos interstícios do
material de enchimento. A capacidade do leito em acumular lodo ativo e
distribuir o fluxo dentro do reator parece ser o fator de maior importância.
Portanto, há que se atentar para o índice de vazios e a uniformidade do
material de enchimento.
Quanto mais uniforme a granulometria, relativamente maior o índice de vazios e melhor o aproveitamento da área específica, além de propiciar melhor distribuição do fluxo. O tamanho dos interstícios (volume médio) é importante para evitar velocidades muito altas e também devido aos riscos de entupimento.
O material mais utilizado para enchimento dos filtros anaeróbios é a pedra britada Nº 4, que é um material muito pesado e relativamente caro, devido ao custo da classificação granulométrica. Ademais, a brita No 4 tem um índice de vazios muito baixo,em torno de 50%, com
implicações sobre o volume e a capacidade de acumular lodo ativo. Outros materiais já foram estudados e experimentados no enchimento de filtros anaeróbios no Brasil.
COUTO e FIGUEIREDO (1993) compararam, em filtros anaeróbios de fluxo ascendente iguais e
alimentados com esgoto sanitário sob as mesmas condições operacionais, pedra britada Nº 4, anéis plásticos de 3,8 cm e gomos de bambu. Os resultados de eficiência foram muito semelhantes.
Ainda da experiência brasileira sobre materiais alternativos para enchimento de filtros anaeróbios aplicados ao tratamento de esgotos domésticos, alem desta tese, pode-se destacar duas interessantes pesquisas recentes no âmbito do PROSAB.
Na UNICAMP – Universidade de Campinas, foram realizadas pesquisas, em escala piloto, utilizando como enchimento de filtros anaeróbios de fluxo ascendente gomos de bambu (Bambusa tuldoides) de aproximadamente 4,0 cm de diâmetro e altura, inteiros e partidos em bandas, com bons resultados. O bambu mantém as suas características iniciais, sem alterações aparentes, indicando que sua vida útil pode ser bem longa. Revelou-se um meio interessante devido ao seu baixo custo, durabilidade, grande volume de vazios, grande área superficial específica e baixo peso, além do seu bom desempenho. (NOUR et al., 2000)
Na UFMG – Universidade Federal de Minas Gerais, foi utilizado, como meio suporte de um filtro anaeróbio de fluxo ascendente piloto, um rejeito industrial obtido em siderúrgicas no processo de redução do minério de ferro: escória de alto-forno, tipo ácida, com granulometria selecionada entre 50 e 76 mm. A escória é um material de baixo custo e abundante em regiões com indústrias siderúrgicas. Os resultados foram bons e não houve entupimento nem sinais de deterioração da escória (CHERNICHARO, 1997;
4.3.5. Carga Orgânica Volumétrica Diária
A carga orgânica volumétrica refere-se à quantidade de matéria orgânica aplicada diariamente ao filtro anaeróbio, por unidade de volume útil do filtro.
Pode ser dada pela expressão Cv = (Q x Sa)/V; na qual Cv é a carga orgânica volumétrica (kgDQO/m3.d), Q é a vazão média afluente ao filtro anaeróbio (m3/d), Sa é a concentração de DQO do esgoto afluente ao filtro anaeróbio (kgDQO/m3), e V é o volume útil total do filtro ou o volume ocupado pelo meio suporte (m3)
De acordo com GONÇALVES et al (2001) as pesquisas realizadas no âmbito do PROSAB tem indicado que os filtros anaeróbios são capazes de produzir efluentes que atendem aos padrões de lançamento estabelecidos pelos órgãos ambientais, em termos de concentração de DBO, quando os mesmos são operados com cargas orgânicas volumétricas da ordem de 0,15 a 0,50 kgDBO/m3.d, para o volume total do filtro, e de 0,25 a 0,75 kgDBO/m3.d, para o volume da camada de meio suporte.
De acordo com VIÑAS (1994), as cargas no filtro anaeróbio podem chegar até 16 kg DQO / m3. d. Segundo NOYOLA ROBLES (2000) o filtro anaeróbio pode suportar até 15 kg DQO / m3. d. YOUNG (1990), afirma que a carga orgânica de projeto dos filtros anaeróbios pode ser tão alta como 16 kg/m3. d, mas em condições reais de operação a taxa de carregamento típica não excede 12 kg/m3. d. De forma geral, se vê que o limite de aplicação não é determinado pela carga orgânica admissível, mas sim pelo limite de carga hidráulica.
4.3.6. Carga Hidráulica Superficial
A taxa de aplicação hidráulica superficial refere-se à quantidade de esgotos aplicados diariamente ao filtro anaeróbio, por unidade de área do meio suporte do filtro.
Pode ser dada pela expressão Ts = Q / A; na qual Ts é a taxa de aplicação hidráulica superficial (m3/m2.d), Q é a vazão média afluente ao filtro anaeróbio (m3/d), e A é a área da superfície livre do meio suporte (m2).
De acordo com GONÇALVES et al (2001) as pesquisas realizadas no âmbito do PROSAB, com filtros anaeróbios utilizados para o pós-tratamento de efluentes de reatores UASB, têm revelado que os filtros anaeróbios são capazes de produzir efluentes que atendem aos padrões de lançamento estabelecidos pelos órgãos ambientais, em termos de concentração de DBO e sólidos suspensos, quando os mesmos são operados com taxas de aplicação hidráulica superficial da ordem 6 a 15 m3/m2.d.
4.3.7. Dispositivos de Entrada e Saída dos Líquidos e Remoção do Lodo
em Excesso
Um aspecto muito importante do projeto de um filtro anaeróbio diz respeito ao detalhamento dos dispositivos de entrada do afluente e saída do efluente. A eficiência do filtro depende muito do fluxo através
do material de enchimento e uma boa distribuição de fluxo depende fundamentalmente dos dispositivos de entrada e saída.
A recirculação do efluente de filtros anaeróbios geralmente não é necessária quando são aplicados ao tratamento, ou pós-tratamento, de esgotos sanitários.
Ademais, o projetista não pode esquecer de propiciar facilidades para a remoção periódica do lodo em excesso, prevendo, se necessário, tubulação convenientemente posicionada.
4.4. Aspectos Construtivos e Operacionais
A construção de filtros anaeróbio é muito simples. Consiste basicamente na execução de um tanque, com dispositivos de entrada e de saída dos líquidos e para expurgo do lodo, e na seleção, limpeza e colocação do material de enchimento.
O tanque pode ser pré-fabricado ou construído no local. Os materiais devem ser resistentes à agressividade química dos esgotos. O mais comum é a construção em alvenaria de tijolos. Nesse caso deve ser dada preferência a tijolos cerâmicos maciços (elementos não vazados) com bom cozimento. A alvenaria deve ser revestida de modo a assegurar estanqueidade. Ao término da construção devem ser realizados testes para verificar a ocorrência de possíveis vazamentos.
Os dispositivos de entrada e saída (alimentação e drenagem) e para descarga do lodo, embora simples, merecem a maior atenção. Devem obedecer rigorosamente os detalhes do projeto. As calhas devem ser muito bem niveladas (se houverem) e todas as cotas e desníveis devem ser exatos.
Antes da colocação do material de enchimento no filtro deve-se proceder a seleção e limpeza do material, com lavagem se necessário, para evitar que areia e outros detritos ocupem os espaços intersticiais.
Merecem atenção todos os esforços aos quais a estrutura será submetida, inclusive cargas sobre a cobertura, tubos e fundo falso. Também merece especial atenção o risco de possível empuxo de fundo devido à elevação sazonal do lençol d’água. Quando necessário, será exigido que os cálculos estruturais constem do projeto.
Embora a operação dos filtros anaeróbios seja muito simples, não pode ser negligenciada. É necessário que se proceda, periodicamente, a remoção do excesso de lodo.
A obstrução do leito é um dos principais problemas dos filtros anaeróbios. Este problema é mais freqüentes nos filtros anaeróbios de fluxo ascendente, contendo pedras ou britas. Os filtros preenchidos com peças de plástico ou outros materiais com grande índice de vazios não têm apresentado problemas de entupimento (CHERNICHARO, 1997). Os riscos de entupimento do meio filtrante aumentam com a
concentração de sólidos suspensos do afluente. Um outro fator que influi no risco de obstrução é a dificuldade de remoção do lodo de excesso (GONÇALVES et al, 2001).
A operação de remoção do lodo em excesso (limpeza do leito) consiste em drenar os líquidos (por descarga de fundo ou sucção) com vazão bem maior que no fluxo normal, provocando velocidades de escoamento nos interstícios muito mais elevadas que no funcionamento normal, de forma que provoque o carreamento de parte do lodo em excesso ali acumulado. Esta operação pode ser auxiliada por aspersão de efluente tratado ou água limpa sobre o leito. (CAMPOS et al., 1999)
A freqüência de remoção do lodo em excesso depende, principalmente, das concentrações do afluente, do tipo de material suporte (granulometria e forma) e da altura do leito. Deve estar prevista no projeto, mas as condições reais de operação podem indicar a modificação da freqüência de esgotamento para remoção do lodo em excesso. Normalmente o esgotamento se faz necessário em períodos de três a seis meses
(GONÇALVES et al, 2001). Na verdade ainda não se tem dados de pesquisa suficientes para uma indicação mais precisa da freqüência de remoção de lodo.