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NECESSIDADE DE PÓS-TRATAMENTO DO EFLUENTE DE UM REATOR ANAERÓBIO TIPO UASB (REATOR ANAERÓBIO DE FLUXO ASCENDENTE COM MANTO DE LODO)

1. INTRODUÇÃO 1.1) Histórico da organização A empresa Memphis – Empreendimentos Ltda. apesar de ter sido fundada inicialmente nos anos 90 para atividades diversas de fornecimentos, representação e montagens, alterou a sua atividade para atuar na área de tratamento de efluentes industriais e domésticos, a partir do ano de 2012. Trabalha com tecnologias próprias, e com a representação no Brasil da empresa norueguesa Biowater Technology AS, especialista no tratamento biológico de efluentes com tecnologia de biofilme. Ao longo dos últimos cinco anos, tem realizado o projeto, fornecimento e operação inicial de diversas estações de tratamento de efluentes (ETEs) e para clientes importantes, tais como as indústrias de laticínios Vigor, a AMBEV, a multinacional americana de papéis Kimberly-Clarck, e municípios de grande e de médio porte para o tratamento dos seus esgotos municipais, como nas cidades de Recife (PE, Guaratinguetá (SP) e Blumenau (SC). 1.2) Delimitação da área: tema, problema e objetivo O tema do presente trabalho foi escolhido quando o cliente que opera as ETEs de Blumenau (SC), pediu para apresentar a solução para o pós-tratamento do efluente de um reator anaeróbio de fluxo ascendente com manto de lodo (UASB), visto que esse reator não estava sendo suficiente para atender à legislação federal, que define um mínimo de 80% de remoção da carga poluidora medida como DBO (Demanda Bioquímica de Oxigenio), um importante parâmetro utilizado para se medir o grau de poluição de um determinado efluente; em outras palavras, a DBO mede o quanto aquele efluente vai consumir de oxigênio caso seja lançado ”in natura” no corpo receptor (nesse caso, o Ribeirão Garcia, afluente do Rio Itajaí). Além disso, a área disponível para a construção desse pós-tratamento é bastante reduzida, exigindo a adoção de tecnologia compacta. Dessa forma o tema do trabalho foi escolhido, com o problema definido e o objetivo bem claro – a necessidade de pós-tratamento do efluente. 1.3) Justificativa do projeto O projeto justifica-se pela importância do tema, principalmente pela necessidade urgente de implantar os tratamentos adequados, visto que a cidade de Blumenau concedeu o seu sistema de coleta e tratamento de esgotos à iniciativa privada para que os investimentos sejam feitos de forma técnica e economicamente adequados, e no menor espaço de tempo possível. O reator UASB encontra-se em operação, e precisa urgente de um pós-tratamento para adequar o seu lançamento no corpo receptor respeitando as legislações federais e estaduais. 1.4) Fundamentação teórica A legislação estadual exige uma remoção de DBO superior a 80%, ou lançamento de 60 mg DBO/L (Lei 14.675 –SC), sendo que a Secretaria Municipal de Meio Ambiente exigiu, para esse projeto na cidade de Blumenau, uma remoção superior a 90%, o que leva a uma concentração de DBO no efluente a ser despejado no corpo receptor inferior a 40 mg/L (o esgoto bruto tem uma DBO em torno de 400 mg/L). Ora, de acordo com Jordão (2005), Tchobanoglous (1979), Von Sperling (2001), os reatores UASB podem atingir um máximo de 75% de remoção, sendo razoável esperarem-se resultados em torno de 60-75%. Vem daí a necessidade do pós-tratamento: melhorar a eficiência global do tratamento com a inclusão de uma nova unidade de processo ao tratamento existente de reator UASB. Outros autores, como Francisco (2014) e Rusten (1995), entre outros, recomendam o tratamento biológico aeróbio com a tecnologia de biofilme conhecida como MBBR (“Moving Bed Bio Reactor”), o reator biológico com leito móvel. Entre as vantagens descritas na literatura, encontram-se a pouca área ocupada já que se trata de reatores de alta carga com o emprego de meio suporte (“carriers”), a simplicidade operacional, a resistência a grandes variações de carga afluente, resistência a choques de carga orgânica e hidráulica, e a elevada  eficiência do processo. O trabalho vai apresentar: a eficiência real do UASB na ETE Garcia, em Blumenau (SC), as cargas afluentes envolvidas, a área disponível para o tratamento, o resultado do dimensionamento do processo MBBR para o pós-tratamento, e a eficiência encontrada após a entrada em funcionamento do mesmo. 2. DESENVOLVIMENTO 2.1) Dados de entrada do esgoto bruto na ETE Vazão diária…………………………………………………………….. : 6.393 m3/dia Vazão máxima diária………………………………………………… : 7.615 m³/dia (88,14 L/s) Vazão máxima horária………………………………………………. : 400 m³/h DBO ………………………………………………………………………. : 280 mg/L DQO (adotado)…………………………………………………………. : 560 mg/L SST…………………………………………………………………………. : 329 mg/L Nitrogenio Total ………………………………………………………. : 41 mg/L Fósforo Total …………………………………………………………… : 9,5 mg/L Temperatura …………………………………………………………….. : > 18o C. 2.2) A eficiência real do reator UASB na ETE Garcia A média dos resultados analisados durante o período em que a vazão afluente era 50% da capacidade de projeto, ou seja 44 L/s, mostrou os seguintes valores de DBO: • Esgoto bruto = 443 mg/L • Efluente do UASB = 97 mg/L • Eficiência = 78%. Espera-se uma queda acentuada dessa eficiência quando atingida a vazão de projeto do reator UASB (88 L/s), confirmando a necessidade de pós-tratamento para muito em breve, visto que os aumentos de vazão continuam ocorrendo mensalmente à medida que novas residências e comérico são ligados à rede coletora de esgotos do município. 2.3) Cargas orgânicas para o pós-tratamento O pós-tratamento será dimensionado para a vazão de projeto da ETE e do UASB, que é de 88 L/s. A DBO a ser utilizada para esse projeto será maior do que a verificada com a operação do UASB com vazão reduzida, de 44 L/s. Em vez do valor médio atual de 97 L/s, optou-se por utilizar um valor maior, esperado para quando a vazão afluente atingir o valor previsto de 88 L/s. Para tanto, optou-se por utilziar o valor de DBO = 120 mg/L para o projeto do póstratamento com o reator aeróbio MBBR. 2.4) Área disponível para o tratamento Como se pode verificar pela foto, com o reator UASB no canto inferior esquerdo (junto ao rio), a área é densamente habitada, contanto com pouca disponibilidade de terreno para novas construções. Processos convencionais de tratamento aeróbio, como o de lodos ativados, não caberiam na área disponível. Sem título 2.5) Resultado do dimensionamento do processo de tratamento com MBBR O fluxograma abaixo mostra o resultado final da ETE Garcia, com o UASB existente, e o novo processo de pós-tratamento aeróbio com MBBR. O MBBR apresenta as seguintes características: Volume útil total dos reatores = 400 m3 Quantidade de linhas em paralelo = 1 Quantidade de reatores em série = 2 Tempo de retenção hidráulica = 1,3 horas Volume de “carriers” (ou biomedia) = 200 m3 Área superficial específica da biomedia = 650 m2/m3 DBO afluente = 120 mg/L Vazão de ar para o processo MBBR = 1.200 Nm3/h DBO esperada = inferior a 60 mg/L. 2.6) 2 2.6) Eficiência do processo na conclusão do projeto Os resultados após a conclusão do projeto, e computando os dados dos primeiros 45 dias de operação do pós-tratamento são: DBO do afluente ao MBBR = 97 mg/L DBO após o MBBR = 33 mg/L (inferior aos 40 mg/L esperados). Se analisarmos apenas os resultados de 15 dias corridos, após o primeiro mês de operação do MBBR, a DBO média do efluente é de 22 mg/L. A foto a seguir ilustra o aspecto do reator MBBR em operação. 3   3. CONCLUSÃO A ETE Garcia tinha necessidade de implantar um pós-tratamento para o reator UASB existente, devido ao fato de este não ser suficiente para atender à legislação estadual e municipal para a qualidade do esgoto tratado. O processo de tratamento escolhido, o MBBR (reator biológico de leito móvel) mostrou-se perfeitamente adequado para esse caso, pois: • Respeitou a pouca área disponível para a construção. • Atendeu com facilidade às expectativas para a qualidade do efluente final, pois está atingindo valores de DBO inferiores a 22 mg/L, quando se esperavam resultados da ordem dos 40 mg/L para atender à legislação. • Mostrou-se resistente às variações de carga afluente, sem que isto interferisse na qualidade do efluente final. • O seu custo de operação e manutenção é baixo. • O oxigenio necessário ao processo biológico é mantido dentro de uma faixa de operação – ”set-point” de 0,7-1,5 mg/L, mediante uma sonda de oxigenio dissolvido instalada na saída do primeiro reator, que comanda um inversor de frequência, que regula a rotação do soprador de ar. Desta forma mantem-se a eficiência, economizando energia elétrica. • Simplicidade operacional, requerendo muito pouca interferência do operador. 4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANDREOLI, C.V. et al., A gestão dos biosólidos gerados em estações de tratamento de esgoto doméstico, Revista Engenharia e Construção, . 24, Curitiba, setembro/1998 FRANCISCO, Rubens Jr., Características da Nova Geração de Leito Móvel (CFIC), Revista Hydro, p. 38 – 45, São Paulo, outubro/2014 JORDÃO, Eduardo Pacheco; PESSOA, Constantino Arruda, Tratamento de Esgotos Domésticos, 4a. edição, Rio de Janeiro, 2005, 932 p. RUSTEN, Bjorn et al., Moving Bed Biofilm Reactors for Nitrogen Removal: From Initial Piloto Testing to Start-up of the Lillehammer WWTP, In: 68th. Annual Conference & Exposition, Water Environmental Federation, WEFTEC-95, Miami Beach, October 21-25, 1995 TCHOUBANOGLOUS, George, Wastewater engineering: treatment, disposal and reuse, Metcalf&Eddy, Inc. – 3rd Ed., Mc.Graw-Hill, Singapore, 1991 VON SPERLING, M., Lodo de Esgotos: tratamento e disposição final. Belo Horizonte, Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental – UFMG, Companhia de Saneamento do Paraná, 2001, 484p

ETE Garcia, BRK Ambiental – Blumenau, SC

A BRK Ambiental de Blumenau duplicou em 2016 a capacidade da ETE Garcia, que passou para a Vazão media de 88 L/s.

A primeira etapa em operação desde 2013 utiliza o MBBR da Memphis/Biowater como pós-tratamento de um reator UASB, produzindo um efluente final com DBO/SST de 15/15 mg/L (em média).

O cliente decidiu pela continuidade do processo, e a duplicação foi realizada com sucesso e encontra-se em operação normal.

Além do efluente de excelente qualidade e com concentrações de poluentes muito abaixo do exigido pela legislação, a tecnologia MBBR apresenta uma outra vantagem fundamental para a escolha do processo: a sua simplicidade operacional, motivo de satisfação do pessoal de operação.

A operação do MBBR é automática, havendo apenas o controle do residual de OD por intermédio de uma sonda instalada no reator MBBR que controla a rotação dos sopradores de ar através dos inversores de Frequência. E com uma outra vantagem: com a continuidade da operação o cliente tem otimizado os residuais de OD para um mínimo necessário, reduzindo por consequência o consume de energia elétrica e o OPEX da planta.

ETE Fortaleza, BRK Ambiental – Blumenau, SC

A ETE Fortaleza em Blumenau é a maior ETE em operação da cidade, e utilizava o processo de lodos ativados até 2016…mas não conseguia aumentar a vazão afluente até a sua capacidade de projeto de 135 L/s pois havia subida de lodo e fuga de sólidos no decantador secundário sempre que a vazão média passava dos 100 L/s, prejudicando a qualidade do efluente final.

Tendo em vista que as análises realizadas identificaram um problema de nitrificação e desnitrificação descontrolada no decantador secundário, uma das soluções avaliadas e que acabou por ser escolhida por ser a de menor custo/benefício em função de futuros aumentos de carga da ETE foi transformar o processo da ETE em um IFAS (“Integrated Fixed Film Activated Sludge”) conforme apresentado pela Memphis/Biowater, com a adição de material suporte (“biomedia”) nos tanques de aeração, mas mantendo-se a recirculação do lodo ativado. Desta forma, as duas culturas convivem em harmonia: o material biológico em suspensão do lodo ativado, e o material biológico fixo no material suporte (o biofilme) do MBBR.

Após dois meses de operação, a ETE conseguiu atingir a vazão de projeto e com um efluente consistente e de excelente qualidade, com DBO/SST de 15/15 mg/L.

A operação dos sopradores de ar foi automatizada mediante a instalação de inversores de frequência, com isso otimizando o consumo de energia elétrica a ETE.