Filtros Aerados Submersos

Trata-se de uma modalidade de tratamento cujas principais características são a existência de um leito suporte para a adesão de microorganismos, que pode ser estruturado ou granulado, e de um sistema de aeração por ar difuso (HIRAKAWA et al., 2002).

Os biofiltros aerados submersos com meios granulares, doravante neste texto denominados BFs,realizam, no mesmo reator, a remoção de compostos orgânicos solúveis e de partículas em suspensão presentes no esgoto. Além de servir de meio suporte para os microrganismos, o material granular constitui-se num eficaz meio filtrante (GONÇALVES, 2001).

Os BFs são capazes de atingir diferentes objetivos de qualidade: oxidação de matéria orgânica (PUJOL et al., 1992), nitrificação secundária ou terciária (CARRAND et al., 1990; TSCHUI et al., 1993), desnitrificação (LACAMP et al., 1992), e a desfosfatação físico-química (GONÇALVES et al., 1992 ). (GONÇALVES et al., 2001).

A intenção em aplicar a fase de filtros aerados antecedidos pelo tratamento anaeróbio (decanto-digestor e filtro anaeróbio) é o fato de que a etapa aeróbia, responsável pelo polimento do efluente, necessitará de uma quantidade menor

oxigênio devido à menor quantidade de substrato. A redução da necessidade de aeração traz economia tanto no projeto de dimensionamento quanto na operação com redução do consumo de energia elétrica e da quantidade de lodo gerado, podendo se tornar competitiva a sua aplicação (BARBOSA et al., 2006).

Os biofiltros são comumente associados como pós-tratamento de unidades anaeróbias, por exemplo, no tratamento de efluentes de UASB (MATOS et al., 2002; FONTANA, 2007; GODOY, 2007; YENDO, 2003; MATSUMOTO e PEREIRA, 2006; como também os efluentes oriundos de tratamentos aeróbios como o das lagoas facultativas e de maturação (OLIVEIRA e GONÇALVES, 1996).

Alguns critérios são fundamentais para a aplicação desses filtros como:

• Fluxo hidráulico e alta carga orgânica:

O sentido do fluxo influencia diretamente em alguns fatores, em destaque, a eliminação de sólidos suspensos no efluente final. Contudo, de acordo com a escolha do meio suporte correto, a vazão e o tipo de efluente, esse problema não poderá vir a acontecer, fato é que Yendo (2003) tratou efluente antecedido por um UASB com DBO e DQO média de 351 e 1502 mg/L; Pereira (2008) lançou em um biofiltro aerado submerso um esgoto pré-tratado com coagulantes e UASB, um afluente de DBO = 930 mg/L e DQO = 2373 mg/L, ambos os trabalhos tratando efluentes da indústria do curtume e, Fleck (2003) aplicou efluente de lixiviado de aterro sanitário antecedido por filtro anaeróbio e DBO e DQO afluente ao filtro aerado de 1875 e 5002 mg/L respectivamente.

• Material suporte

Nos BFs, o meio suporte deve cumprir as seguintes funções: servir de suporte para fixação dos microrganismos e reter fisicamente os sólidos suspensos presentes no esgoto. Quanto menor for a superfície específica disponível para fixação das colônias de microrganismos, menor será também a capacidade de retenção de sólidos suspensos por filtração. Entretanto, materiais com elevada superfície específica favorecem a rápida evolução da perda de carga, ocasionando aumento na freqüência na lavagem do BF (GONÇALVES et al., 2001).

O diâmetro do meio suporte afeta substancialmente a eficiência do filtro: diâmetros menores elevam a área total do biofilme ou interface líquido-ar, incrementando a demanda de oxigênio para estabilização dos substratos absorvidos, ao mesmo tempo dificultam a oxigenação: diâmetros maiores favorecem a aeração, porém diminuem a área total de filme biológico com substrato absorvido, de modo que é preciso balancear os efeitos para a otimização (PASTANA FILHO et al., 1973).

Pesquisa realizada por Araújo et al., (2009) utilizando dois filtros submersos com anéis de eletroduto como meio suporte e aeração rudimentar (vazão mínima de 0,01m³ ar/ min), e afluente com DQO e amônia máxima igual a 126mgO2/L e 52,5 mgN/L respectivamente, mostraram satisfatória estabilidade física da biomassa ao apresentar baixa concentração de turbidez nos filtros aerados, em torno de 1,5 NTU no efluente final e concentrações de DQO e SST, em torno de, respectivamente, 10 mg/L e 2,0 mg/L ainda testaram filtros aerados no fluxo ascendentes e descendentes, mas não apresentaram diferença operacional em termos da evolução da perda de carga decorrente da colmatação durante os nove meses de pesquisa.

• Sistemas de aeração e demanda de oxigênio

De acordo com von Sperling (1996b), existem duas formas principais de se produzir aeração artificial. A primeira é por meio da aeração por ar difuso, que ocorre com a introdução de ar ou oxigênio no meio liquido. A segunda, por meio da aeração superficial ou mecânica, ocorre com a formação de um grande turbilhonamento, expondo o liquido ao ar, na forma de gotículas, ocasionando a entrada do ar atmosférico no meio liquido.

O sistema de aeração por ar difuso é composto por difusores submersos no liquido, tubulações distribuidoras de ar, tubulações de transporte de ar, sopradores ou outras unidades por onde o ar passa. O ar é introduzido próximo ao fundo do tanque a ser aerado, e o oxigênio é transferido ao meio liquido à medida que as bolhas se elevam à superfície (PEREIRA, 2008).

Sitônio (2001) não obteve sucesso no seu sistema de aeração com difusão de ar através de pedras porosas, pois constatou que favoreceu a formação de caminhos preferenciais e zonas mortas.

Em geral, quanto menor o tamanho da bolha de ar, maior a área superficial disponível para a transferência de gases, ou seja, maior a eficiência de oxigenação. Por isso, os sistemas de aeração com bolhas finas são os mais eficientes (PEREIRA, 2008).

Fontana (2007) acoplou pedra porosa na extremidade da mangueira de aeração com o intuito de diminuir o diâmetro das bolhas de ar, entretanto, durante o experimento obteve problemas de entupimento e redução de OD no efluente final do filtro submerso, tendo que fazer manutenção periódica para evitar tal prejuízo.