Descrição do reator anaeróbio pré-existente

Os reatores utilizados nesta pesquisa foram inicialmente desenvolvidos para tratarem esgotos domésticos em condições anaeróbias e eram compostos por: um decanto-digestor prismático retangular com duas câmaras em série, seguido por um pequeno filtro de brita nº4 com fluxo ascendente (denominado Sistema RN), ladeados por quatro filtros anaeróbios, conforme Figura 4.1.

Figura 4.1: Detalhamento do sistema anaeróbio pré-existente

Fonte: Autor (2015)

O decanto-digestor prismático retangular possui duas câmaras em série, sendo a primeira com 2,25 m de comprimento, 1,40 m de largura e 1,20 m de profundidade, e a segunda com 1,65 m de comprimento, 1,40 m de largura e 1,20 m de comprimento, perfazendo um volume total de 8,82 m³. É construído em alvenaria de tijolo cerâmico revestido e impermeabilizado com argamassa de cimento e areia. As câmaras são separadas por uma fenda horizontal de 0,15 m de altura situada a 0,80 m da laje de fundo do tanque.

Acoplado à segunda câmara existe um pequeno filtro de pedras, com fluxo ascendente (0,82 m³, preenchido com brita n°4 e altura de 0,60 m), cuja principal função é propiciar um incremento na remoção de sólidos suspensos.

45 Cada filtro possui 4,00 m de comprimento, 0,70 m de largura e profundidade média útil de 1,20 m, totalizando 3,36 m³ de volume médio útil. Ao final de cada filtro existe um compartimento de 0,72 m³, que tem várias finalidades: limpeza do filtro para remoção do lodo em excesso através do esgotamento sem remoção do meio suporte; tratamento químico complementar eventual.

Dois filtros anaeróbios foram preenchidos com tijolo cerâmico e peças plásticas, conforme apresentado na Figura 4.2. Os outros dois foram preenchidos com eletroduto cortado, e serão detalhados à frente.

Figura 4.2: Tijolo cerâmico e peças plásticas, utilizados como material de enchimento para os filtros anaeróbios.

Fonte: Autor (2015)

Para esta pesquisa, o filtro anaeróbio preenchido com tijolo cerâmico foi desativado, permanecendo em funcionamento o tanque séptico, o filtro anaeróbio preenchido com peças plásticas e os dois filtros preenchidos com eletroduto cortado.

4.2 Descrição do sistema aerado utilizado na pesquisa

Como a intenção da presente pesquisa é promover a nitrificação e desnitrificação simultâneas, a configuração dos dois últimos filtros foi alterada, passando a serem aerados.

46 Além disso, baseado em pesquisas anteriores de Bezerra Filho et al. (2013) e Araújo (2009), percebeu-se que a quantidade de carbono que chegava aos biofiltros aerados era de difícil assimilação e em quantidade insuficiente para garantir o processo de desnitrificação. Para tentar minimizar este efeito negativo, o filtro preenchido com tijolo cerâmico foi desativado. Entretanto, essa medida não foi suficiente para garantir o carbono necessário para o metabolismo celular das bactérias desnitrificantes, sendo fundamental a introdução de uma fonte externa de carbono, que será apresentada posteriormente.

A Figura 4.3 apresenta a planta baixa e o corte esquemático dos biofiltros aerados submersos utilizados na pesquisa. Conforme se observa, cada filtro possui 4,00 m de comprimento, 0,70 m de largura e para o experimento foi adotada profundidade média da lâmina d’água de 1,22 m, totalizando 3,42 m³ de volume médio total. Desconsiderando o volume ocupado pelo material suporte, tem-se 3,08 m3 de volume útil.

O fluxo do esgoto no interior do sistema é o seguinte: o afluente (efluente anaeróbio) entra no primeiro filtro aerado (chamado AER1) pela parte inferior, através de três canos de PVC com diâmetro de 75 mm dispostos sobre o piso do filtro, e é recolhido na superfície por duas calhas feitas em cano de PVC, também com 75 mm de diâmetro, acomodadas sobre o material de enchimento; em seguida passa ao segundo filtro aerado (chamado AER2), onde o processo se inverte, o esgoto é distribuído por duas calhas na superfície e recolhido por três canos de PVC no piso do filtro, conforme observado na Figura 4.4. O efluente do AER2 é o efluente final do sistema.

Para fixar o material de enchimento foi colocada uma tela de retenção, feita com cano de PVC de ½” e tela plástica, fixada com pedaços de madeira. Este esquema pode ser observado na Figura 4.3.

47 Figura 4.3: Planta baixa e corte esquemático dos filtros utilizados na pesquisa.

Fonte: Autor (2015)

Figura 4.4: Calhas em PVC de 75 mm de diâmetro disposto sobre o material de enchimento (Esquerda). Canos de distribuição do esgoto com o mesmo diâmetro, dispostos sobre o fundo dos biofiltros (Direita).

48 Figura 4.5: Tela de retenção utilizada para segurar o material de enchimento no biofiltro.

Fonte: Autor (2015)

Para a pesquisa foram utilizados eletrodutos cortados com tamanho médio de 3,00 cm, diâmetro interno de 2,00 cm e externo de 2,50 cm (Figura 4.6).

Figura 4.6: Material de enchimento utilizado na pesquisa.

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4.3 Controle de Vazão

4.3.1 Controle de vazão afluente

Para regular a vazão afluente aos biofiltros, foi utilizado um sistema simples de controle, que consiste em dois canos de PVC de 75 mm de diâmetro, colocados um dentro do outro. Os dois canos possuíam um pequeno orifício e a intercessão destes orifícios controlava a vazão afluente (Figura 4.7). Figura 4.7: Detalhe do cano e do orifício controlador da vazão afluente.

Fonte: Autor (2015)

A vazão era aferida sempre as segundas e sextas. Foi utilizada uma proveta graduada com capacidade para 2 litros e um cronômetro.

4.3.2 Controle de vazão da fonte de carbono

A vazão da fonte de carbono era regulada por um registro de PVC de ½”, apresentado na Figura 4.8. A vazão era aferida nos mesmos termos do item anterior.

Figura 4.8: Registro controlador da vazão da fonte externa de carbono.

50 Além disso, foi instalada uma tela de proteção antes do registro regulador de vazão, com a intenção de diminuir o fluxo de sólidos e a consequente interrupção do fornecimento de esgoto como fonte de carbono.