A evolução do tratamento de esgoto por processos anaeróbios em unidades dimensionadas é recente. Acreditava-se anteriormente que o tratamento de águas residuárias por processo aeróbio era mais eficiente e que se aplicava o processo anaeróbio mais para digestão de lodo, com elevada concentração de sólidos orgânicos. Desta forma, segundo Campos et al (1999), a utilização dos métodos anaeróbios nas ETE’s se detinham a certos tipos de lagoas e digestores rurais.
Segundo Jordão & Pessoa (2005), apesar de há vários anos o tratamento anaeróbio ter se firmado como alternativa para estabilização do lodo de esgotos domésticos, sua aplicação como alternativa para tratamento biológico de despejos líquidos, ainda deixa limitações quanto ao conhecimento da cinética e aplicação de modelagem matemática. Segundo os autores, condições como grande acumulação de biomassa no interior do reator devido à sedimentação, agregação a sólidos ou recirculação, beneficiando um maior tempo de retenção de microrganismos ao sistema: melhor atividade microbiana e seu maior contato com o poluente favorecem a utilização deste tipo de tratamento em reatores de alta taxa.
Assim, ao se ter alcançado um melhor conhecimento ao longo dos anos do processo anaeróbio, e especialmente na investigação de diferentes maneiras de se alcançar tempo de residência celular (tempo de retenção dos microrganismos no sistema) maior que o tempo de detenção hidráulica nestes sistemas anaeróbios, ajudou a terem uma maior aplicabilidade.
Existem três maneiras de retenção de biomassa nas unidades de tratamento anaeróbias, a saber: sistema em que o lodo se encontra aderido à superfície de material particulado móvel, formando um biofilme junto a partículas finas fluidizadas, chamado de reator anaeróbio de leito fluidizado; sistema em que o lodo se acha suspenso, agregado na forma de grânulo ou floco, conhecido como reator de manta de lodo ou UASB; e por fim, reatores em que a biomassa, através de uma fina camada de
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microrganismos, conhecidos como biofilme, se acha aderida a um material suporte qualquer, disposto de forma aleatória, denominados filtros anaeróbios.
Esse material de enchimento ou inerte serve de suporte para a aderência e desenvolvimento de microrganismos, formando um leito com elevado número de vazios. Esses microrganismos se desenvolvem sobre o material suporte na forma de biofilme e nos filtros afogados com sentido de fluxo ascendente, geralmente desenvolvem também grânulos ou flocos entre espaços entre os espaços vazios (interstícios). O Esgoto percola nos interstícios do leito filtrante, em contato com o lodo ativo retido. Desta forma, definem-se filtros biológicos como reatores biológicos com fluxo através da biomassa ativa e retida em um leito fixo. As Figuras 14, 15, 16, 17, 18, 19 e 20 mostram os vários tipos de materiais utilizados como enchimentos ou camada suporte dos filtros anaeróbios.
Fonte: Delgado, 2009
Figura - 14 - Anéis de conduite
Fonte: Delgado, 2009
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Fonte: Jordão, 2005
Figura 16 - Meio suporte tipo randônico diferentes modelos
Fonte: Jordão, 2005
Figura 17 - Blocos de polietileno
Fonte: Autor, 2011
Figura 18 - Pedra de mão ou rachão
Fonte: Autor, 2011
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Fonte: Cruz, 2009
Figura 20 - Casca de coco verde
No Brasil, esse tipo de tecnologia se tornou mais popular como alternativa de pós - tratamento para esgotos sanitários, quando a ABNT incorporou diretrizes básicas para projeto e construção de filtros anaeróbios por meio de sua associação com os tanques sépticos, presentes na NBR 7229/82.
Segundo Cavalcante (2007) o modelo de filtro anaeróbio recomendado pela NBR 7229/82 apresentou vários problemas operacionais, principalmente devido à dificuldade de remoção do excesso de lodo acumulado na câmara inferior de entrada, Apesar disso, teve o mérito de difundir a alternativa de tratamento e provocar investigações científicas e discussões as quais iniciaram a evolução tecnológica do processo.
Funcionalmente, como dito anteriormente, no filtro anaeróbio o esgoto percola em fluxo que pode ser descendente, ascendente ou horizontal, formado por um material suporte coberto por microrganismos e com espaços vazios preenchidos com microrganismos organizados sobre a forma de flocos e grânulos.
Neste tipo de unidade de tratamento os principais processos que atuam sobre a parcela de poluentes do esgoto, depurando-os são: retenção dos sólidos (partículas de pequenas dimensões até sólidos coloidais) por contato com material suporte coberto
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por microrganismos (biofilme) e sedimentação forçada nos interstícios; e a própria ação destes microrganismos, tanto de biofilme ou flocos e grânulos, estes últimos presentes entre espaços vazios.
A respeito de sentido do fluxo nos filtros anaeróbios, pode-se discorrer que com relação ao sentido ascendente ou horizontal, estes se mostram sempre afogados quanto a seu leito, enquanto que, com os de sentido de fluxo descendente não necessariamente, ou seja, pode ter seu leito trabalhando afogado ou não (DELGADO, 2009).
Com relação à diferença entre os sentidos de fluxos pode-se afirmar que os de sentido de fluxo ascendente, o lodo retido nos interstícios flocula e granula em sustentação hidráulica, o que é um papel importante na remoção da matéria orgânica dissolvida dos esgotos. Já nos de sentido de fluxo descendente afogado não há sustentação hidráulica, e os interstícios funcionam como diminutos decantadores. Os sentidos dos fluxos ascendente e descendentes podem ser visualizados nas Figuras 21, 22, 23 e 24.
Fonte: Campos et al (1999) apud, Delgado (2009).
Figura 21 - Corte longitudinal de um filtro afogado com sentido de fluxo descendente
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Fonte: Campos et al (1999) apud, Delgado (2009).
Figura 22 - Corte transversal de um filtro afogado com sentido de fluxo descendente, com vista das tubulações de entrada e saída de efluente
Fonte: Campos et al (1999) apud, Delgado (2009).
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Fonte: Campos et al (1999) apud, Delgado (2009).
Figura 24 - Outro tipo de filtro com fluxo ascendente com fundo falso