Reatores Anaeróbios de Fluxo Ascendente e manta de lodo (UASB’s)

Após o desenvolvimento dos sistemas de segunda geração, destaca-se a aplicação do digestor anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB). Os UASB são reatores de manta de lodo no qual o esgoto afluente entra no fundo do reator e em seu movimento ascendente, atravessa uma camada de lodo biológico que se encontra em sua parte inferior, e passa por um separador de fases enquanto escoa em direção à superfície.

Os reatores anaeróbios de manta de lodo denominados UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), desenvolvidos na década de 70 foram nomeados no Brasil, como digestor anaeróbio de fluxo ascendente (DAFA) ou reator anaeróbio de fluxo ascendente (RAFA). A tecnologia anaeróbia aplicada ao tratamento de esgotos sanitários encontra-se bem consolidada proporcionando, dentre outras vantagens, grandes economias de área. Entretanto, segundo CHERNICHARO (2001) esses sistemas apresentam capacidade limitada de remoção de matéria orgânica e, em alguns casos, de remoção de nutrientes e patógenos, que em geral demandam pós-tratamento, seja para o lançamento em corpos receptores, seja para o reuso.

Para esses reatores, como pré-tratamento, deve-se prever o gradeamento e a remoção de areias e gorduras. Possuem as mesmas limitações inerentes aos processos anaeróbios (baixa eficiência, controle operacional difícil em alguns casos, etc), que resulta em áreas bastante reduzidas, tornando-se atrativa quando comparado com lagoas anaeróbias, por exemplo, em especial no tratamento de efluentes de alta carga orgânica (NUVOLARI, 2003).

Nestes reatores, a biomassa cresce dispersa no meio, e não aderida a um meio suporte especialmente incluída, como no caso dos filtros biológicos. A própria biomassa, ao crescer, pode formar pequenos grânulos, correspondente a

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aglutinação de diversas bactérias. Esses pequenos grânulos, por sua vez, tendem a servir de meio suporte para outras bactérias. A granulação auxilia no aumento da eficiência do sistema, mas não é fundamental para o funcionamento do reator.

A concentração de biomassa no reator é bastante elevada, justificando a denominação de manta de lodo. Devido a esta elevada concentração, o volume requerido para os reatores anaeróbios de manta de lodo é bastante reduzido, em comparação com todos os outros sistemas de tratamento.

O fluxo do líquido é ascendente. Como resultados das atividades anaeróbias, são formados gases (principalmente o metano e gás carbônico), cujas bolhas apresentam também uma tendência ascendente. De forma que para reter a biomassa no sistema, impedindo que ela saia com o efluente, a parte superior dos reatores de manta de lodo apresenta uma estrutura que possibilita as funções de separação e acúmulo de gás e de separação e retorno dos sólidos (biomassa), (SPERLING, 1996).

O gás é separado e coletado na parte superior e os sólidos sedimentados na parte superior, retornam ao corpo do reator. Os efluentes saem clarificados e a concentração de biomassa no reator é mantida elevada.

Este tipo de tratamento se dá pela ação de bactérias anaeróbias presentes na biomassa, dentro do reator. A matéria orgânica passa por diversos processos metabólicos resultantes das ações de bactérias fermentativas, acidogênicas, acetoclásticas, metanogênicas e sulfetogênicas.

As bactérias fermentativas hidrolíticas, degradam por hidrólise os polímeros complexos (carboidratos, proteínas e lipídios) em compostos orgânicos menores, tais como, açúcares, aminoácidos e peptídeos que, por sua vez, podem ser assimilados pelas bactérias fermentativas acidogênicas, gerando ácidos orgânicos como ácido propiônico e ácido butírico, os quais são metabolizados pelas bactérias acetogênicas, gerando o substrato que será utilizado pelas bactérias metanogênicas.

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As arqueas metanogênicas se dividem em dois grupos, as acetoclásticas e hidrogenotróficas. As acetoclásticas consomem o acetato gerado na fase anterior, e são responsáveis por aproximadamente de 65% da produção de metano. As hidrogenotróficas produzem metano a partir de hidrogênio e dióxido de carbono.

Neste tipo de sistema, a produção de lodo é bem baixa e este já sai estabilizado, podendo ser desidratado em leitos de secagem.

O sucesso de qualquer processo anaeróbio, especialmente os de alta taxa, depende fundamentalmente da manutenção dentro dos reatores, de uma biomasssa adaptada com elevada atividade microbiológica e resistente a choques. Um dos aspectos mais importantes do processo anaeróbio através de reatores de manta de lodo é sua habilidade em desenvolver e manter um lodo de elevada atividade e de excelentes características de sedimentação. Para que isto ocorra, diversas medidas devem ser observadas em relação ao projeto e a operação do sistema (von SPERLING, 1996).

O Reator Anaeróbio de Manta de Lodo (UASB) tem demonstrado ser o sistema de maior sucesso entre os reatores anaeróbios, devido a vários motivos técnicos e econômicos. Uma das suas principais características é a configuração que lhe permite essencialmente o desenvolvimento de uma grande quantidade de biomassa ativa, de flocos ou de grânulos de alta densidade e resistência mecânica, e sua retenção no reator, o que lhe confere um elevado tempo de detenção celular. Com isso, ele pode acomodar altas cargas orgânicas volumétricas, com o tempo de detenção hidráulica curto, da ordem de grandeza de algumas horas, dependendo das condições operacionais e das características dos esgotos. Outra característica essencial, além da alta retenção de lodo biológico, é a adequada agitação e mistura hidráulica e o consequente contato biomassa-

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esgoto, promovidas pelo próprio fluxo hidráulico ascendente e gases gerados das reações de processamento da matéria orgânica (KATO et al., 1999).

Os reatores UASB possuem inúmeras vantagens, principalmente, com relação pequena quantidade de área para construção quando comparado com outros sistemas, simplicidade e baixos custos de projeto, operação e manutenção. Apesar disso, alguns aspectos negativos são constatados, tais como, a possibilidade de emanação de maus odores, elevado intervalo de tempo necessário para partida do sistema, a necessidade de uma etapa de pós- tratamento e a baixa capacidade do sistema de tolerar cargas tóxicas.

4.3.4 O sistema de tratamento de esgoto do município de Campinas -