Sistema de Alta Taxa de Remoção de Poluentes:

UASB + Lodos Ativados como Pós-Tratamento vs Lodos Ativados Convencionais

Nós da REVIVA Soluções Ambientais, temos como premissa, o comprometimento na elaboração e execução de Projetos, assim como, entrega de Estações de Tratamento de Efluentes, dentre estas, a modalidade de ETE´s Compactas produzidas com a mais alta tecnologia de Tanques em Fibra de Vidro, que possibilitam remover altas taxas de matéria orgânica e nutrientes do efluente.

Atualmente, temos dentre os Sistemas de Tratamentos aplicados, 02 (dois) principais, que estão entre os mais utilizados para atingir estas altas taxas de eficiência, sendo estes:

i) Reator UASB seguido de Lodos Ativados como Pós-Tratamento e;

ii) Reator de Lodos Ativados Convencional.

Ambos os sistemas são projetados para atingirem a mesma eficiência, 90-95% de remoção de matéria orgânica (DBO5) e 85-90% de remoção nitrogênio amoniacal. Desta forma, a dúvida que fica entre aqueles que não possuem amplo conhecimento técnico, é a seguinte: “Se os dois sistemas apresentam a mesma eficiência teórica, como fazer a escolha mais adequada entre um e outro para implantação?

Para responder esta pergunta, precisamos, inicialmente, esclarecer que apesar de eficiências “similares”, os sistemas possuem características muito distintas quando comparados. Sendo assim, apresentaremos a seguir, alguns dos principais tópicos comparativos entre estes sistemas, de modo a destacar pontos “favoráveis” e “desfavoráveis” de cada tecnologia. Assim, compreendemos que este texto possa ser bastante esclarecedor e poderá auxiliar o possível adquirente de um sistema de tratamentos, para análise junto ao Engenheiro que estará como responsável pelo acompanhamento do Projeto.

1. Tempo de partida (start):

Como descrito anteriormente neste blog no “post” Digestão Anaeróbia, é sabido que as bactérias anaeróbias do UASB representam um sistema ecológico delicadamente balanceado, envolvendo processos metabólicos complexos, que ocorrem em etapas sequenciais e que dependem de atividade de, no mínimo, três grupos fisiológicos (bactérias acidogênicas, acetogênicas e arqueas matanogênicas), sendo que cada grupo microbiano tem funções especificas.

Quando as populações de bactérias acetogênicas e de arqueas metanogênicas se encontram presentes em quantidades suficientes, e as condições ambientais no interior do Reator UASB são favoráveis, estas utilizam os ácidos produzidos pelas acidogênicas, tão rápido quanto estes são formados e, como resultado, os ácidos não se acumulam e o sistema ficará em equilíbrio para o consumo de matéria orgânica. Porém, para atingir tal condição de equilíbrio, necessita-se de um tempo relativamente longo de operação com vazões baixas, já que as bactérias acetogênicas e arqueas metanogênicas se reproduzem de forma mais lenta que as acidogênicas. Caso este tempo inicial (start) não for respeitado, haverá acúmulo de ácidos no UASB e consequentemente o mesmo terá uma eficiência extremamente reduzida.

Em contrapartida, o Lodos Ativados Convencional, que é um sistema totalmente aeróbio (podendo ter maior esclarecimento no post deste blog: Digestão Aeróbia) não necessita desse período longo de start, já que havendo oxigênio dissolvido no sistema as bactérias aeróbias vão degradar a matéria orgânica rapidamente.

2. Consumo energético:

No sistema de UASB seguido de Lodos Ativados como Pós-Tratamento, de 60 a 70% da matéria orgânica é removida no primeiro tanque da estação de tratamento de efluentes, ou seja, no reator UASB através da Digestão Anaeróbia.

Com esta redução significativa de DBO5 cabe ao reator aerado de Lodos Ativados a jusante, a função de oxidar o nitrogênio amoniacal a nitrito e nitrato (nitrificação) e polir o restante da matéria orgânica, trazendo assim uma redução no tamanho dos aeradores na ordem de 45 a 50% da potência instalada, representando uma economia de aproximadamente 7.500 kWh/ano para um sistema que trate 100 m³/d, em comparação a um sistema de Lodos Ativados Convencional (inteiramente aeróbio).

3. Operação do sistema:

Umas das vantagens mais significativas do Lodos Ativados Convencional é a segurança operacional, ou seja, é a capacidade do sistema em amortecer cargas orgânicas e hidráulicas de pico, e compostos tóxicos que possam adentrar ao reator, gerando como consequência um efluente com os níveis de remoção de poluentes constante ao longo do tempo.

No sistema UASB seguido de Lodos Ativados como Pós-Tratamento, caso haja variações significativas na entrada de cargas ao reator UASB, bem como a presença de compostos tóxicos, o reator pode vir a “azedar”, perdendo assim sua capacidade de degradar matéria orgânica. Após o “azedamento do UASB, o sistema necessitará de um tempo longo para readequação de sua eficiência, conforme citado acima no item 1, mesmo que seja adotado um lodo de semeadura para repartida mais rápida do sistema, ainda assim será um tempo considerável, diferentemente do Lodos Ativados Convencional, que além de ser muito mais difícil de “azedar”, caso isso ocorra, irá se recuperar mais rápido ao choque.

4. Produção de Lodo:

O reator UASB, por ser responsável pela degradação de 60-70% da matéria orgânica do sistema e também por sua digestão ser anaeróbia, representa uma grande redução na produção de lodo em comparação ao sistema totalmente aeróbio. A seguir apresenta-se um croqui comparativo entre Digestão Aeróbia e Anaeróbia em termos da distribuição da matéria orgânica de entrada (DBO5) em: gás, efluente de saída e lodo.

Essa menor produção de lodo representa uma economia na disposição final da fase sólida. Para dispor o lodo em aterro há todo um custo envolvido, desde licenças ambientais, transportes e o preço do metro cúbico do local de recebimento. Portanto, neste comparativo a concepção UASB seguido de Lodos Ativados como Pós-Tratamento é a mais viável.

Ressalta-se também que o lodo do sistema descrito acima já sai estabilizado do reator UASB, enquanto o lodo do Lodos Ativados Convencional deve ser estabilizado em outro tanque em fibra de vidro, geralmente um biodigestor, para poder ser encaminhado para aterro.

5. Área requerida para implantação:

Ambos os sistemas possuem volumes extremamente reduzidos em comparação a outras tecnologias de tratamento mais simplificadas, como: lagoas anaeróbias, lagoas aeradas, fossas sépticas, entre outras. Isso ocorre pela capacidade dos dois sistemas em reter altas concentrações de sólidos em suspensão nos seus interiores, sendo que a idade de lodo varia entre 7 a 15 dias. No Lodos Ativados Convencionais e como Pós-Tratamento esta idade de lodo elevada é decorrente da recirculação interna na taxa de 0,8 a 1,2 vezes a vazão média afluente, enquanto no UASB a retenção de sólidos é consequência de sua geometria e componentes internos.

Em termos absolutos, tanto o UASB seguido de Lodos Ativados com Pós-Tratamento, quanto o Lodos Ativados convencional, possuem basicamente o mesmo Tempo de Detenção Hidráulica (TDH) total, algo que varia entre 14 a 18 horas, deste modo, a área requerida para a implantação dos sistemas considera-se reduzida em comparação as tecnologias mais convencionais de tratamento biológico de esgoto.

Realizado a apresentação e detalhamentos destes tópicos relevantes, podemos concluir que: o sistema UASB seguido de Lodos Ativados como Pós-Tratamento é o mais indicado para locais onde o custo operacional possa ser algo limitador na escolha do sistema, devido à menor produção de lodo e gasto energético, em contrapartida, este sistema exigirá atenção e maiores cuidados para manter-se com o resultado da eficiência adequada. Já o Lodos Ativados Convencional é indicado para situações onde a segurança operacional é extrema e primordial, consequentemente a eficiência plena do sistema seja colocado como prioridade, tendo uma maior flexibilidade quanto aos custos de operação.

Em resumo, não existe um sistema melhor ou pior, o que há são exigências distintas a serem atendidas mediante a demanda e necessidade do projeto. Por isso, sempre opte pela contratação e análise técnica junto a um Time de Engenheiros experientes que saibam identificar o sistema mais adequado a ser aplicado.

Referências:

CHERNICHARO, C, L. Reatores anaeróbios. 2. ed. Belo Horizonte: DESA/UFMG, 2016.

Von SPERLING, M. Lodos ativados. 4. ed. Belo Horizonte: DESA/UFMG, 2016.

Von SPERLING, M. Princípios básicos do tratamento de esgoto. 2. ed. Belo Horizonte: DESA/UFMG, 2016.