Como saber qual é o sistema de tratamento ideal para meu efluente?

Sabemos que não existe um único sistema de tratamento ou tecnologia capaz de tratar todos os tipos efluentes com o máximo custo/benefício.  Por este motivo, tecnologias de tratamento estão sendo constantemente estudadas e aprimoradas para que possamos atingir a máxima qualidade de tratamento das nossas águas residuárias, visando sempre garantir a qualidade ambiental e a saúde pública. Neste sentido, cabe ao agente produtor selecionar qual tecnologia melhor se adequa às características particulares de seu efluente, elevando ao máximo o potencial de recuperação da água que será devolvida ao meio ambiente. Mas, por onde começar?

Caracterização do efluente: etapa fundamental para escolha do sistema de tratamento adequado

O primeiro passo a ser dado para a escolha do sistema de tratamento adequado é caracterizar física, química e biologicamente o efluente gerado. Afinal, não há como saber quais as metas de tratamento a serem alcançadas sem antes conhecer profundamente o alvo do tratamento. Para isso, são utilizados alguns parâmetros de análises laboratoriais que ajudam a definir o potencial poluidor do efluente e qual grau de tratamento ele necessita para se adequar aos padrões exigidos em legislação.

Uma primeira caracterização a ser feita relaciona-se à fonte da água residuária. É comum uma subdivisão em dois grandes grupos: esgotos domésticos e esgotos industriais. Os esgotos domésticos, de composição essencialmente orgânica, são aqueles originados pela poluição da água com dejetos humanos, tanto de instalações sanitárias como de pias e ralos em geral. Já os esgotos industriais originam-se das mais diversas atividades, o que confere a eles uma expressiva variabilidade de componentes orgânicos e minerais.

Em geral, os principais parâmetros avaliados em ambos os grupos de efluentes costumam ser: teor de sólidos, temperatura, odor, cor e turbidez, DBO (demanda bioquímica de oxigênio) e DQO (demanda química de oxigênio), carbono orgânico total (COT), oxigênio dissolvido (OD), nitrogênio, fósforo, matéria inorgânica e composição microbiológica – bactérias, fungos, algas, protozoários e vírus. Além dos aspectos qualitativos dos esgotos, o conhecimento sobre aspectos quantitativos, como a vazão do efluente que entrará no sistema de tratamento, são fundamentais para a escolha e dimensionamento do sistema de tratamento ideal.

Sistemas de tratamento de efluentes

Além das características físicas, químicas e biológicas, para a escolha do sistema de tratamento devem ser ainda analisados outros aspectos como: a) legislação ambiental local; b) destino do efluente tratado; c) a eficiência desejada para atender a legislação; d) condições locais em geral (localização, acesso à rede coletora pública, área disponível para implantação etc); e) relação custo/benefício, entre outros fatores pertinentes.

Um sistema de tratamento pode ser composto por uma ou mais operações unitárias de tratamento, que se subdividem em três categorias: operações físicas, químicas e operações biológicas. A combinação de operações unitárias será, então, projetada a partir das informações específicas de cada efluente. É possível encontrar na literatura tabelas comparativas em que são descritos os sistemas de tratamento, com as taxas mínimas e máximas de eficiência na remoção dos principais poluentes. Esses dados são uma boa referência para a escolha da melhor tecnologia de tratamento, embora possa haver variações caso a caso.  

Dependendo dos tipos e quantidades de poluentes do efluente ele poderá precisar de diferentes graus de tratamento, podendo ser preliminar, primário, secundário e/ou terciário. Os tratamentos preliminares, em geral grades e desarenadores, são capazes de remover a parcela mais grosseira de sólidos e materiais inertes do esgoto. Na sequência, as unidades de tratamento primário permitem a remoção da parcela sedimentável dos sólidos suspensos, bem como a digestão e estabilização da matéria orgânica sedimentada. São usuais os decantadores, flotadores, precipitadores químicos e decanto/digestores conjugados.

Seguindo adiante, o tratamento secundário tem a função de remover a matéria orgânica dissolvida, microrganismos e nutrientes como fósforo e nitrogênio, em geral utilizando mecanismos biológicos. As lagoas facultativas e as aeradas facultativas são unidades de tratamento secundário que dispensam o primário. Outras unidades secundárias são reatores UASB, filtros biológicos, lagoas anaeróbias e aeróbias, wetlands construídos, lodos ativados entre outros. Por fim, se necessário, podem ser utilizadas unidades de tratamento terciário que possibilitam o polimento final do tratamento secundário e ainda a remoção de poluentes complexos como compostos não biodegradáveis, metais pesados, substâncias tóxicas e microrganismos patogênicos. São exemplos a osmose reversa, lagoas de maturação, adsorção, membranas filtrantes entre muitas outras opções bastante tecnológicas. O tratamento terciário não costuma ser necessário em esgotos domésticos, mas podem ser requeridos em casos de efluentes industriais complexos.

Em resumo, não há resposta pronta no que diz respeito à escolha do sistema de tratamento de efluentes ideal. Essa decisão será resultado de um estudo detalhado que promoverá tanto a qualidade da água devolvida ao ambiente, como o melhor custo/benefício ao responsável pelo efluente.

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Reatores UASB aplicados ao tratamento de efluentes – conceitos básicos

O Brasil é detentor do maior parque de reatores anaeróbios do mundo no que diz respeito ao tratamento de efluentes sanitários. É o que aponta levantamento feito por Chernicharo e colaboradores e publicado na edição 214 da Revista DAE, em 2018. Os reatores UASB são um dos mais difundidos e a tecnologia conta com um grande know-hall por parte dos agentes atuantes no setor de saneamento no país, sejam indústrias, operadoras ou pesquisadores da área. Para aqueles que estão à procura de soluções em saneamento, vale a pena se aprofundar um pouco mais sobre a tecnologia dos reatores UASB.

O que é um reator UASB?

A sigla UASB vem do termo em inglês Upflow Anaerobic Sludge Blanket, ou reatores anaeróbios de manta lodo e fluxo ascendente. É um tipo de reator biológico que se baseia na degradação anaeróbia da matéria orgânica presente no esgoto. Nos reatores UASB o efluente entra na parte inferior do tanque, e flui de forma ascendente, passando por três zonas principais: a manta de lodo, onde ocorre a digestão anaeróbia, a zona de sedimentação, em que o lodo mais denso é removido da massa líquida, e o separador trifásico gás-sólido-líquido, onde o gás é coletado, o líquido efluente removido e o sólido é retido e retorna à manta de lodo.

Tratamento anaeróbio: a essência do funcionamento do UASB

Afinal, o que é a digestão anaeróbia que ocorre no reator UASB? Existem diferentes espécies de bactérias que possuem a capacidade de converter matéria orgânica em compostos mais simples. Aquelas que possuem um metabolismo independente de oxigênio são chamadas anaeróbias, e são essas as protagonistas dos reatores UASB. Normalmente a digestão anaeróbia envolve duas etapas principais: na primeira, bactérias facultativas e anaeróbias convertem compostos orgânicos complexos, tais como proteínas, carboidratos e lipídios, em compostos mais simples, geralmente ácidos voláteis, hidrogênio e gás carbônico. Na segunda etapa, os ácidos voláteis e o hidrogênio liberados na primeira etapa são convertidos em metano e gás carbônico por microrganismos metanogênicos.

 

Os reatores UASB utilizam esse complexo metabolismo dos microrganismos para degradar a matéria orgânica que, em geral, é o principal poluente encontrado em diferentes tipos de águas residuárias, mas principalmente nos efluentes sanitários. Para isso, todo início de operação UASB depende da inoculação do reator com lodo anaeróbio, o qual disponibilizará ao sistema a comunidade microbiana necessária para a formação da manta lodo, que é a responsável pelo tratamento. Após alguns meses operando, o reator estabiliza devido à formação desse lodo, sendo capaz de remover até 75% da matéria orgânica afluente.

Para quais efluentes o UASB é indicado?

Segundo dados da CETESB, reatores anaeróbios de alta taxa, dentre eles os reatores UASB, têm sido empregados para uma grande diversidade de efluentes. Muitos estudos para o aprimoramento da tecnologia dos reatores UASB foram desenvolvidos para os efluentes domésticos, mas a tecnologia é também aplicável à diversos segmentos da indústria, desde que seus efluentes sejam comprovadamente biodegradáveis anaerobicamente e suas especificidades sejam consideradas no projeto, construção e operação da estação de tratamento. Alguns exemplos de segmentos que tem utilizado sistemas anaeróbios são a agroindústria,  indústria alimentícia e de bebidas, papel e celulose, indústria farmacêutica e química entre outras.

Estudos recentes apontam uma tendência para a adoção dos reatores UASB seguidos de alguma forma de pós-tratamento para o tratamento de efluentes urbanos e domésticos no Brasil. Dados da Agência Nacional de Águas de 2015, obtidos a partir de 2187 estações de tratamento, apontam que a tecnologia é a segunda mais adotada em termos de número de estações de tratamento e, seguidos ou não de algum tipo de pós tratamento, os reatores UASB são responsáveis pelo atendimento de 95% dos habitantes analisados na pesquisa (51.878.930 habitantes).

Vantagens e desvantagens dos reatores UASB

Como vantagens dos reatores UASB podemos citar: sistema extremamente compacto, baixos custos de implantação e operação, baixo requisito de área e energia, baixa produção de lodo, remoção de matéria orgânica de até 75% podendo ser elevada com a adoção de pós-tratamentos, possibilidade de aproveitamento energético do biogás, entre outras. Como desvantagens são mencionados a possibilidade de liberação de maus odores, em geral decorrente de problemas operacionais, estabilização lenta do reator, baixa tolerância a compostos tóxicos. Em uma série de notas técnicas publicadas na Revista DAE (edição 214), os autores apontam vários outros tópicos que devem ser considerados para o sucesso e difusão da técnica no Brasil, e que dão respaldo a elaboração de  projetos, construções e operações dos reatores a fim de elevar ao máximo suas potencialidades.

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