Sistemas com lamas activadas sem sedimentador

9.2.2.1. Tratamento biológico com alimentação sequencial (SBR)

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armazenamento arejado. Este sistema comporta uma séria de ciclos realizados na mesma bacia e programados por um temporizador, tendo as vantagens de ter uma automatização simples, dispensar a existência de um sedimentador secundário e do sistema de recirculação de lamas, diminuindo o espaço ocupado, permitir a modificação dos ciclos durante a operação e ter custos de funcionamento e investimento moderados. Este processo é particularmente adaptado às adegas de pequena a média dimensão, tendo contudo o inconveniente de exigir um volume de armazenamento-tampão relativamente elevado. No Anexo 7 são apresentadas as principais vantagens e inconvenientes do processo SBR.

As quatro etapas que o compõem podem ser descritas da seguinte forma (Riou et al., 1994; Grismer e Shepherd, 1998; Houbron et al., 1998; Rochard e Viaud, 2000; Jourjon et al., 2001; Wilderer et al., 2001e Torrijos et al., 2004):

1- Alimentação: um determinado volume de EV é introduzido na bacia de arejamento. A Cv aplicada proveniente da bacia de armazenamento, é calculada para ser degradada num determinado tempo de arejamento e na presença de um teor médio de lamas.

2- Arejamento: a mistura efluente/lamas é arejada até à degradação da MO solúvel. A sua duração é função dos objectivos de qualidade a atingir para o efluente tratado.

3- Decantação: o arejamento é interrompido, iniciando-se a decantação das lamas no próprio reactor, e eventualmente uma extracção parcial destas.

4- Retirada do sobrenadante: um volume de sobrenadante idêntico ao introduzido inicialmente (sempre inferior ao volume total da bacia) é bombeado para o meio receptor, seguido de novo enchimento com efluente bruto, com início do ciclo seguinte.

O processo é flexível e adaptável ao aumento da dimensão da adega possibilitando arranjos em série ou em paralelo, consoante os objectivos sejam respectivamente aumentar a eficiência ou a capacidade do sistema (Riou et al., 1994).

Como em todos os processos biológicos com alimentação contínua, a biomassa vai aumentando, pelo que é necessária uma extracção regular de lamas. A concentração crítica de lamas não deve ser ultrapassada de modo a evitar que estas possam ser arrastadas na altura da evacuação da água tratada. Do ponto de vista do funcionamento biológico, este sistema tem o comportamento de um reactor de Lamas Activadas convencional (degradação essencialmente centrada nos elementos carbonados), mas em que o mesmo tanque desempenha a dupla função de arejamento e decantação em função da sequência do ciclo. Os principais processos

e componentes deste sistema são genericamente (Rochard e Viaud, 2000 e Wilderer et al., 2001):

a) Tamisagem;

b) Armazenamento-tampão, com bomba de transferência dos EVs para o reactor; c) Reactor com a dupla função de arejamento e decantação, equipado com sistema de extracção de lamas e efluente tratado. O conjunto dos equipamentos do reactor é comandado por programadores horários;

d) Sistema de injecção de anti-espumante e nutrientes (optativo); e) Cuba de armazenamento de lamas em excesso para desidratação.

O dimensionamento da bacia-tampão e do reactor efectua-se caso a caso em função dos volumes e cargas médias esperadas, bem como do período anual previsto para o funcionamento da instalação. A quantidade de lamas presente no reactor e a decantabilidade das mesmas devem ser regularmente controladas. No entanto, o teor em lamas ideal a utilizar pode variar de 1,8 a 5 g SSV L-1_{, estando normalmente limitado pela capacidade do sistema}

de arejamento e pela necessidade de decantar o efluente tratado (Wilderer et al., 2001). A paragem do sistema nos períodos de inactividade da adega é possível, mas na campanha seguinte será necessário proceder a um rearranque do SBR com novas lamas (Rochard e Viaud, 2000).

Charmot et al. (1997), Canler et al. (1998a e 1998b) e Wilderer et al. (2001) referem que a principal vantagem da alimentação sequencial é o facto de ser possível controlar o crescimento das bactérias filamentosas, favorecendo a selecção e manutenção da biomassa com boas características de decantabilidade. O acompanhamento e a alteração das características do efluente bruto, provocadas por eventuais despejos acidentais na adega e mudança nas práticas enológicas, devem ser práticas observadas, tendo em vista a adaptação dos ciclos de tratamento, mantendo sempre que possível, constante a carga aplicada (salienta- se a importância do armazenamento tampão).

Este sistema boas percentagens de remoção de CQO (93 a 96%) em numerosas ETARs de adegas com produção de 0,2 a 3 ML vinho ano-1 (Jourjon et al., 2001;Clerc, 2004; Rodrigues et al., 2004).

Torrijos et al. (2004) utilizando diversos SBR à escala real instalados em adegas, a funcionar com uma Cv de 0,8 g CQO L-1 dia-1 e razão F/M de 0,25 g CQO g SSV-1 dia-1, obtiveram um efluente final com cerca de 280 mg CQO L-1, uma remoção de CQOt, CQOs e

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CBO5 respectivamente de 93, 95 e 97%, com uma produção de lamas de 0,22 g SSV g-1 CQO

removido.

Torrijos e Moletta (1997) e Houbron et al. (1998) monitorizando durante 3 anos um reactor SBR à escala real operando numa adega com uma produção de 1 ML vinho ano-1, obtiveram rendimentos de depuração de 93 a 96% para o CQOt, 95 a 96% para o CQOs e 97, 50 e 88% respectivamente para o CBO5, Nt e Pt, com uma produção de lamas de 0,22 g SST

g-1 CQO aplicado. A qualidade do efluente tratado atingiu valores de 240 a 280 mg CQO L-1 e uma razão CBO5/CQO de 28%. Estes autores concluem que o sistema está particularmente

bem adaptado ao tratamento de EVs das pequenas e médias adegas (até 1,5 ML vinho ano-1). Wilderer et al. (2001) referem que em França numerosos reactores deste tipo com volumes entre 35 e 150 m3 tratam EVs com um ciclo diário (compreendendo 19 h de arejamento e 3 horas de sedimentação), operando com Cv próxima de 0,8 g CQO L-1 dia-1, obtendo 94 a 99% de remoção para o CQO. O efluente final apresentava concentrações inferiores a 300 mg L-1 para o CQO e a 100 mg L-1 para o CBO5 e SST, com uma produção de

lamas de 0,25 g SST g-1 _{CQO degradado. As lamas apresentam uma floculação reduzida e são}

retiradas manualmente uma vez por semana, assim que o seu volume após sedimentação ultrapassa metade da altura do reactor.

Um caso particular dos reactores SBR é o dos que são operados com enchimento plástico ou mineral, e que funcionam neste caso como reactores de biofilme (móvel ou fixo) a operar de forma sequencial, sendo conhecidos por SBBRs (Sequencing Batch Biofilm

Reactors). Estes reactores combinam as vantagens dos SBR com as dos reactores

MBBR/FBBR: operam com elevados teores em biomassa, elevadas Cv e razões F/M, são mais resistentes às variações de pH, temperatura e carga, tendo como desvantagens o facto de necessitarem de um decantador secundário, o seu custo ser superior e o facto de uma parte importante do volume do reactor ser ocupada pelo suporte do biofilme (Wilderer et al., 2001 e Andreottola et al., 2002).

Andreottola et al. (2002) utilizando um SBBR à escala piloto com enchimento plástico móvel no tratamento de EVs com concentração de 0,4 a 4 g CQO L-1, utilizando uma percentagem de enchimento de 37%, aplicando Cv de 3,5 a 6,3 g CQO L-1 dia-1 e 5 a 32 horas de TRH, obtiveram 78 a 99% de remoção para o CQO, correspondendo a uma taxa de remoção de 0,3 a 9 g CQO L-1 dia-1 e um CQO no efluente final de 100 a 350 mg L-1. Estes autores referem ainda que as Cv aplicadas a este tipo de reactores são superiores às aplicadas aos SBRs convencionais (1,3 g CQO L-1 dia-1 CQO segundo Torrijos e Moletta (1997) e Houbron et al. (1998)).

9.2.2.2. Bio-reactor de membranas

Esta técnica recentemente introduzida no tratamento de EVs deriva do processo de filtração por membranas. Trata-se da associação entre um reactor biológico e a separação posterior do efluente tratado por filtração. As membranas utilizadas actuam como barreiras para a MO e os microorganismos, permitindo assim ultrapassar os problemas de decantabilidade e aumentar a concentração de biomassa no reactor. A porosidade normalmente utilizada é da ordem de 0,02 a 0,5 µm, ou seja no domínio da ultra filtração/microfiltração. As membranas são geralmente cerâmicas ou orgânicas (poliamida, polipropileno, etc.), aplicadas sobre a forma de módulos planos, tubulares ou fibras tecidas (Rochard e Viaud, 2000 e Jourjon et al., 2001). Este tipo de reactores são por isso sistemas de lamas activadas que funcionam com elevada concentração em SSV, e em que a separação biomassa/água tratada se faz segundo duas técnicas:

a) Através de um filtro de membrana externo ao tanque de arejamento (exige pressão e recirculação);

b) Através de módulos de filtração tangencial imersos no tanque de arejamento, sendo o efluente tratado extraído por aspiração. Neste caso a descolmatação do filtro é assegurada pela turbulência causada pelo sistema de arejamento.

A utilização deste sistema torna possível a utilização de teores em biomassa muito elevados (próximos de 15 g SST L-1), o que permite reduzir consideravelmente o volume do tanque de arejamento, mantendo as vantagens de uma lama activada. São sistemas ultra compactos, com elevada percentagens de remoção de CQO e SST, com boa integração ambiental e uma produção de lamas sensivelmente menor que os sistemas convencionais Rochard e Viaud, 2000. O efluente tratado apresenta normalmente concentrações inferiores a 50 mg L-1 em CQO (nos casos em que o EV tem boa biodegradabilidade), por comparação com a lama activada clássica, com CQO da ordem de 90 mg L-1 (Jourjon et al., 2001).

Este processo encontra-se ainda em fase experimental, tendo como inconveniente o facto da filtração exigir uma limpeza e substituição periódica das membranas.