Tratamento de águas residuais: Remoção biológica de nutrientes usando SBR

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Carla Rodrigues Departamento de Ciências Exactas Escola Superior Agrária de Coimbra

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Tratamento de águas residuais Remoção biológica de nutrientes usando SBR inferiores a 1 mg/l (Randall et al., 1992).

Este aspeto poderá ser atenuado tendo em conta as transformações de matéria orgânica sofridas pelas águas residuais urbanas, durante o seu trajeto no sistema de coletores e estações elevatórias, que poderão disponibilizar substrato na forma adequada ao processo de remoção de fósforo. Tal pode igualmente ser conseguido através da instalação de um tanque de equalização ou estação elevatória (caso necessário) à cabeça da linha de tratamento.

Os SBR permitem realizar a remoção da matéria orgânica biodegradável, de azoto e de fósforo, através da alternância cíclica de ambientes anaeróbios, aeróbios e anóxicos e na presença de três grupos distintos de microorganismos, heterotróficos comuns, autotróficos e os PAO (Phosphorus Accumulating Organisms). Os primeiros associados à degradação do substrato orgânico solúvel, em condições aeróbias e anóxicas. Enquanto em condições anaeróbias disponibilizam o substrato, ácidos gordos de cadeia cur-

O conceito de tratamento de águas residuais tem evoluído ao longo do tempo com vista a dar resposta aos novos desafios, que visam a melhoria da qualidade de vida das populações e do estado das massas de água. Neste sentido tem-se assistido a um interesse crescente pelos processos de tratamento biológico capazes de promoverem a redução de nutrientes (azoto e fósforo) dos efluentes domésticos, devido ao aparecimento frequente de sintomas de eutrofização1 em zonas aquáticas. Em Portugal, a maioria das áreas sensíveis (Decreto-Lei n.º 152/97 de 19/06 e o Decreto-Lei n.º 149/2004 de 24/06), isto é, propensas à eutrofização, correspondem a águas de albufeira onde, no verão, ocorrem aumentos significativos de algas do tipo verde-azul (cianobactérias). Uma vez que estes microrganismos são capazes de fixar o azoto necessário ao seu crescimento diretamente da atmosfera, a sua proliferação pode ser limitada pela quantidade de fósforo disponível para o crescimento. Por este motivo, as estações de tratamento de águas residuais (ETARs) que descarregam os seus efluentes em zonas sensíveis, deverão ser capazes de atingir eficiências de remoção de fósforo superiores a 80% e registarem teores de fósforo inferiores a 2 mg/l ou 1 mg/l, conforme as circunstâncias.

A remoção biológica de nutrientes pode ser conseguida, num único processo através do uso de um reator descontínuo sequencial, SBR (Sequencing Batch Reactor). Este sistema apesar de constituir uma variante ao processo de lamas ativadas apresenta-se diferenciador no sentido em que num único tanque realiza a sequência de etapas do tratamento biológico (arejamento, reação biológica e sedimentação). Trata-se, por conseguinte, de um processo em base de tempo e não de espaço como os sistemas con-

vencionais. Os SBR apresentam-se como um sistema versátil, atrativo em termos económicos e adaptado às caraterísticas da realidade portuguesa, ou seja, um elevado número de pequenos aglomerados urbanos. Se, por um lado, este facto favorece a opção por este tipo de sistema de tratamento, por outro poderá, de certa forma, comprometer o sucesso de tal decisão. No caso das águas residuais geradas em pequenos aglomerados urbanos, está-se perante uma situação onde uma parte significativa da matéria orgânica se encontra em suspensão, tendo oportunidade de sedimentar nos coletores e nas estações elevatórias, o que reduz a quantidade de substrato disponível para o processo biológico de remoção de fósforo. Este facto irá penalizar a relação entre a quantidade de matéria orgânica biodegradável (CBO5) e de fósforo (P) que regista valores frequentemente baixos, da ordem de 10 a 15 para 1, no lugar de valores superiores a 20 para 1, considerados necessários para se atingir de modo fiável concentrações finais de fósforo

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Figura 1. Fenómeno da remoção de fósforo (adaptado de Meijer, 2004).

Crescimento exagerado de algas verdes e azuis.

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processo (como por exemplo, oxigénio dissolvido e pH) e assegurado por um sistema SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition).

O sistema SBR pode ainda apresentar várias configurações hidráulicas diferenciadas pela estratégia usada para a fase de enchimento ou pela inclusão da fase de reação e de paragem (Wilderer et al., 2001). Assim é possível distinguir quatro tipos de reatores, como ilustra a Figura 3.

A tecnologia SBR tem demonstrado ser uma alternativa viável, técnica e economicamente, com resultados muito promissores relativamente aos sistemas convencionais de lamas ativadas. No entanto a sua consolidação depende inicialmente da adequabilidade do projeto, e da maturidade que tem vindo a ser adquirida ao longo do tempo, de lidar com os problemas associados à operação e exploração deste tipo de sistema.

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USEPA

(1992).

Sequencing

batch

reac-

tors for nitrification and nutrient removal.

EPA832/R-92/002. U.S. Environmental Protection Agency. Washington, DC..

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lógicas ocorrem em maior extensão, e a fase de sedimentação, responsável pela separação do efluente clarificado das lamas biológicas. Nesta altura, a agitação e o arejamento são suspensos e criadas as condições para que a sedimentação ocorra, sem grandes perturbações e de forma tranquila. A Figura 2 (a) exemplifica em termos percentuais o volume do reator ocupado pela mistura reacional, durante o ciclo operatório de um SBR. Os valores associados às duas últimas fases do ciclo correspondem aos observados no final destas (USEPA, 1992).

Tipicamente um ciclo operatório do SBR demora entre 4 a 6 horas, podendo chegar às 8 horas. Em função dos objetivos de tratamento, a flexibilidade do sistema permite ajustar a duração e sequência de cada fase (Figura 2 (b)). O controlo automático operacional do reator é habitualmente baseado na aquisição de dados em tempo real de parâmetros do

(a)

(b)

(c)

(d)

Figura 3. Possíveis configurações hidráulicas para SBR, (a) afluente periódico, com fase de reação e fase de paragem, (b) afluente periódico, com fase de reação e sem fase de paragem, (c) afluente interrompido, com seletor e sem fase de reação e de paragem e (d) afluente contínuo (adaptado de Wilderer et al., 2001).