Configuração dos filtros anaeróbios

a) Forma dos filtros anaeróbios

A maioria dos filtros anaeróbios de médio e grande porte tem forma retangular ou quadrada, e, de acordo com a norma brasileira NBR 7229/82, os filtros anaeróbios devem ter forma circular ou retangular. O diâmetro mínimo previsto na mesma norma é de 0,95 m ou largura mínima de 0,85 m. O diâmetro máximo e a largura não devem exceder a três vezes a profundidade útil. A norma preconiza uma altura útil total igual a 1,80m, devendo ter 0,30 m de fundo falso, 1,20 m de meio suporte e 0,30 m para a lâmina entre o meio suporte e o topo da calha coletora do efluente.

Encontra-se em análise o Projeto de Norma 02:144.07-002 de dezembro de 1995 elaborado pelo Comitê Brasileiro de construção Civil. Este Projeto de Norma complementa a parte referente ao tratamento e disposição final dos efluentes de tanques sépticos da NBR 7229/93. O Projeto preconiza um volume útil de 1,6 NCT (onde N é igual ao número de contribuintes, C é igual a contribuição em L.hab/dia e T o Tempo de detenção hidráulica) e limita volume

útil em no mínimo 1000 litros e altura mínima de 60 cm.

Com relação ao diâmetro e largura do filtro O Projeto de Norma não faz limitações, apenas a altura total interna do filtro que deve ser obtida em função da altura do leito filtrante e altura da calha coletora .Quanto a forma do filtro o referido Projeto apresenta a forma retangular ou circular como opção.

Com relação à influência da altura dos filtros anaeróbios na eficiência de remoção da matéria orgânica, de acordo com CARVALHO (1994), existe certa unanimidade entre os pesquisadores de que grande parte da estabilização ocorre nos níveis mais baixos dos filtros.

Os resultados mostrados podem limitar a altura dos filtros proporcionando uma diminuição nos custos da construção dos mesmos.

De acordo com YOUNG (1990), os filtros anaeróbios em escala real projetados nos Estados Unidos e no Canadá apresentam altura entre 3 e 13 m para a maioria dos materiais suportes plásticos. No entanto, como no Brasil o tipo de material suporte comercial mais viável do ponto de vista econômico são as pedras britadas, a altura recomendada situa-se entre 0,8 e 2,0 m, devido às restrições estruturais e funcionais (CAMPOS, 1990 apud CARVALHO, 1994).

Geralmente, os filtros anaeróbios que possuem volume da camada de material suporte menor ou igual a 50% de seu volume total têm apresentado maior perda de sólidos biológicos e menor eficiência de tratamento. Deste modo, a menos que uma justificativa específica seja encontrada através de testes com unidades piloto ou com unidades tratando despejos similares, a altura da camada de material suporte não deve ser inferior a 2/3 da altura dos reatores. As unidades em escala real geralmente apresentam altura da camada de material suporte em torno de 50 a 70% de sua altura total (YOUNG, 1990). Por outro lado, a altura das unidades não deve ser inferior a 2,0m por causa do risco de lavagem excessiva dos sólidos biológicos (STRONACH et al, 1986 apud CARVALHO, 1994).

Segundo CAMPOS (1990), a concepção dos filtros anaeróbios pode respeitar critérios um tanto diferentes, dependendo de se o material suporte empregado for plástico altamente poroso com reduzida superfície específica ou britas. No primeiro caso, verifica-se a possibilidade de emprego de reatores com altura muito maior e, portanto, uma área de

instalação relativamente menor que no segundo caso.

Em termos de otimização de projeto e flexibilização operacional, os filtros anaeróbios não devem ser excessivamente altos. Por exemplo, em vez de se construir uma unidade de determinado diâmetro e altura igual a 6 metros, é preferível que se construa duas unidades com 3m de altura, operadas em paralelo (YOUNG, 1992 apud CARVALHO, 1994).

A configuração do filtro anaeróbio não parece ser um fator importante no desempenho dos filtros anaeróbios (CHIANG & DAGUE, 1992 apud CARVALHO,1994). Os autores operaram filtros com volumes idênticos, porém com razão altura/diâmetro equivalente a 1:2, 4:1 e 14:3, tendo sido submetidos a taxa de carregamento orgânico volumétrico entre 1,0 e 12 kgDQO/m3.d. Os resultados indicaram que houve pouca diferença em termos de taxa de remoção de DQO e taxa de produção de metano para valores até 9,0 kgDQO/m3.d. Acima deste valor, o reator mais alto foi um pouco mais eficiente que os demais, porém a diferença foi insignificante. Segundo os autores, os filtros devem ser projetados com a razão altura/diâmetro baixa.

PINTO (1995), em pesquisa desenvolvida com filtro anaeróbio tratando esgoto sanitário, verificou que de 39 a 73% da eficiência de remoção de DQO acontecia nos primeiros 30 cm acima do fundo falso, verificou, também, que a eficiência ao longo da altura cresceu, quando se aumentou a carga orgânica aplicada, a qual disponibilizou um residual de DQO para os compartimentos superiores.

b) Filtro anaeróbio de fluxo ascendente

O sentido do escoamento nos filtros pode ser ascendente ou descendente. Os filtros com fluxo ascendente foram os primeiros a serem pesquisados (final da década de 50), e são os mais difundidos.

c) Filtro anaeróbio de fluxo descendente

O filtro anaeróbio de fluxo descendente foi desenvolvido por VAN DEN BERG & LENTZ (1979). Esse sistema foi projetado na tentativa de minimizar o bloqueio do meio suporte comum em filtros ascendentes, o material suporte utilizado foi tubos verticais dispostos de tal

maneira a permitir um fluxo com perda de carga mínima.

Os filtros descendente são reatores relativamente recentes e foram projetados com o intuito de otimizar o papel da camada de material suporte, evitando o entupimento da mesma, bem como permitir o tratamento de despejos concentrados com elevado teor de sólidos suspensos (CANOVAS-DIAZ & HOWEL, 1988 apud CARVALHO, 1994).

Diversos materiais têm sido utilizados, tais como poliéster, argilas, porcelanas, lâminas de PVC e vidro. Estes materiais são colocados em tubos ou canais com diâmetro variando de 20 a 100 mm e com altura de 500 a 1500 mm, com área de aderência (superfície de contato) em torno de 50 a 250 m2/m3. Neste tipo de reator o excesso de lodo é removido do material suporte através das forças de atrito causadoras de lixiviação, prevenindo-se, assim, o entupimento do meio.

Este tipo de reator demonstrou que tem capacidade de operar de maneira estável, e a nível laboratorial foi capaz de operar com cargas volumétricas de até 20 kg/m3.dia com eficiência na ordem de 85%, (VAN DEN BERG& KENNEDY (1981, 1982), DROSTE & KENNEDY, 1987). Este sistema tem sido aplicado com sucesso em escala plena no Canadá.

d) Diferenças entre filtros ascendente e descendente

As principais diferenças entre o filtro descendente e o ascendente estão apresentadas na Tabela 3.5.

A recirculação pode trazer benefícios como redução da adição de alcalinidade e nutrientes, melhor distribuição do despejo através do reator e redução da concentração de ácidos voláteis.

Nos filtros ascendentes, a concentração de sólidos biológicos retida na forma de biofilmes situa-se entre 25% e 50% da concentração total (STRONACH et al (1986) apud CARVALHO, 1994). A Figura 3.3 mostra um desenho esquemático do filtro anaeróbio descendente e a a Figura 3.3 mostra um desenho esquemático do filtro ascendente.

Tabela 3.5 - Principais diferenças entre filtros ascendentes e descendente

Filtros Ascendentes Filtros Descendente

 A maior parte dos sólidos suspensos encontra-se retida nos interstícios da camada suporte (grânulos ou flocos), que é a grande responsável pela remoção da matéria orgânica.

 A maior parte da estabilização ocorre na parte inferior do reator (menos de 1/3 da altura do reator.

 O biofilme não tem papel tão importante.

 Não necessitam de recirculação do efluente.

 São mais indicados para o tratamento de despejos com baixa concentração de sólidos suspensos.

 Permite o tratamento de despejos com elevadas concentrações de matéria orgânica e sólidos suspensos.

 Pode tratar tanto despejos solúveis como insolúveis.

 A remoção de DQO solúvel é praticamente constante ao longo da coluna do reator.  Ocorre pouco acúmulo de sólidos biológicos

no fundo do reator.

 A lavagem ou arraste de biomassa é pequena.  Por reter menos sólidos biológicos, não

podem ser operados com elevada taxa de carregamento orgânico volumétrica.

 O biofilme é responsável pela maior parte da estabilização da matéria orgânica (90%).  Praticamente todos os sólidos são retidos no

reator na forma de biofilme.

 Geralmente necessitam de recirculação do efluente.

Fonte: Adaptado de CARVALHO,(1994)

Figura 3.4 - Representação esquemática do FD