UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS CENTRO SUPERIOR DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA TECNOLOGIA EM SANEAMENTO AMBIENTAL. Filtros Biológicos

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1 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS CENTRO SUPERIOR DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA TECNOLOGIA EM SANEAMENTO AMBIENTAL Filtros Biológicos Emilia Nunes da Silva R.A Maira Cristina Gasparini R.A Maraline Conservani Klingohr R.A Priscila Halley Oliveira R.A Rodrigo Fernandes Castanha R.A Tassia Vanessa Siqueira R.A Profº Drº Peterson Bueno de Morais ST502 TRATAMENTO BIOLÓGICO DE EFLUENTES LÍQUIDOS ST503 TRATAMENTO FÍSICO-QUÍMICO DE EFLUENTES LÍQUIDOS

2 Tratamento biológico ou secundário Muito utilizado após o tratamento físico químico, para completar a remoção da carga orgânica de efluentes. Tratamento físico químico primário Tratamento biológico secundário Escolha do tipo de tratamento Depende principalmente das características do efluente, da eficiência da remoção da carga orgânica desejada e das condições climáticas da região onde esta instalado.

3 Objetivos dos sistemas de tratamento biológicos Imitam, de maneira artificial a natureza, depurando os resíduos que podem causar poluição. Microorganismos envolvidos na degradação da matéria orgânica nos sistemas biológicos. Bactérias Fungos Algas Protozoários Rotíferos Nematódeos

4 Fatores que influenciam no crescimento e sobrevivência dos microorganismos. Temperatura Ph O.D Luminosidade Nutrientes Substancias tóxicas Carga orgânica

5 Fatores que influenciam a escolha do sistema de tratamento biológico Características efluentes a ser tratado Custo dos equipamentos Custo operacional Área disponível Necessidade de remoção de nutrientes Resistência as variações de carga

6 Filtros Biológicos Foi o 1º sistema de depuração de águas que conseguiu apresentar rendimentos depurativos elevados. Método de origem filtros de areia Método atual

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8 Atividade biológica do método Processo na película é constituída por dois fenômenos biológicos distintos combinados: 1 Fenômeno anaeróbio ocorre na película em contato com o recheio; 2 Fenômeno aeróbio- ocorre na parte externa;

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10 Processo de formação, crescimento e ruptura da película

11 Figura 3 Sistema rotatório de distribuição no FBP (ETE Caçadores Cambé/PR)

12 Equipamentos mínimos necessários para os sistemas de filtros biológicos Os sistemas de filtros biológicos apresentam como equipamentos principais para o seu funcionamento o distribuidor rotativo, raspadores de lodo, elevatória para recirculação, misturador para digestor, equipamento de gás.

13 Tabela 1. Características típicas do sistema de filtros biológicos para tratamento de esgostos sanitários. Sistema de tratamento Eficiência na remoção (%) Requisitos Custos (US$/hab) Quantidade de lodo a ser tratado (m 3 /hab.ano) Matéria orgânica Patogênicos Área (m 2 /hab) Potência (W/hab) Filtros biológicos ,15-0,7 0,2-1, ,4-1,5

14 Categorias dos leitos percolados (filtros biológicos) Filtros baixa carga específica - resistente a variação da carga orgânica -fácil operação -baixo valor das cargas aplicadas -velocidade de percolação do liquido baixa Filtros alta carga específica -Alto valor das cargas aplicadas -Velocidade de percolação do liquido alta -Utiliza a recirculação do efluente tratado

15 A opção entre filtro de baixa ou alta capacidade depende das características dos processos e dos fatores locais Comparando: Filtros de baixa carga apresentam maior profundidade. Por outro lado, não exigem recirculação, sua operação é simples e oferece um efluente nutrificado.

16 Tipos de filtros biológicos percoladores FBP de baixa taxa Pequena quantidade de DBO aplicada ao FBP, por unidade de volume, Disponibilidade de alimentos é menor; Estabilização parcial do lodo (autoconsumo orgânica celular) ; da matéria Maior eficiência do sistema na remoção da DBO e de nitrificação.; Maiores requisitos de área, comparado ao sistema de alta carga; Principais problemas inerentes aos FBP de baixa carga é o desenvolvimento de moscas.

17 FBP de taxa intermediária São projetados com taxas de aplicação mais elevadas que às dos filtros de baixa taxa; A vazão de alimentação é contínua, embora a alimentação intermitente também possa ser praticada; Normalmente prevê-se a recirculação do efluente tratado, objetivando o controle da espessura do biofilme e a melhoria de eficiência do sistema; O efluente produzido nos FBP é parcialmente nitrificado e observa-se, ainda, um razoável desenvolvimento de moscas.

18 FBP de alta taxa São submetidos a taxas bastante superiores às aplicadas em filtros de baixa taxa e de taxa intermediária; Apresentam menor requisito de área; Redução na eficiência de remoção da matéria orgânica, e a não estabilização do lodo no filtro.; Alimentação é contínua e a recirculação é praticada regularmente; As elevadas taxas de aplicação hidráulicas limitam constantemente a espessura do biofilme; Em decorrência das elevadas taxas de aplicação, a remoção de DBO neste processo é inferior, ficando na faixa de 70% a 80%, e os sólidos produzidos sedimentam com maior dificuldade no clarificador; Não se desenvolvem moscas e a nitrificação é parcial com as taxas de aplicação mais baixas.;

19 FBP de taxa super alta São geralmente preenchidos com meios granulares sintéticos; Profundidades variando entre 3,0 e 12,0 m; Não se desenvolvem moscas no filtro e não se tem nitrificação. FBP grosseiro Filtro de alta taxa utilizado no pré-tratamento de esgoto, a montante do tratamento secundário.; O material de enchimento é sintético e a alimentação é realizada continuamente; É de uso mais comum para despejos com concentrações de DBO mais altas.; Perdeu muito de sua aplicação com o desenvolvimento dos reatores UASB, que vêm sendo utilizado em detrimento aos filtros grosseiros.

20 Novas formas de tratamento baseado nos filtros Discos biológicos Biofiltros de leito fixo fluidizado Estas formas utilizam como suportes físicos: Carvão granulado Carvão ativo Ambos dão excelentes resultados na eliminação de carga orgânica

21 Operação filtros biológicos Operação simples Deve-se dar atenção a manutenção dos parâmetros de projeto para evitar a desestabilização da atividade biológica.

22 Problemas operacionais Formação de poças na superfície dos filtros biológicos. Este problema ocorre quando o volume de vazios entre as pedra é totalmente tomado por crescimento da camada biológica. Pode ser devido a: Material selecionado para o meio filtrante ser de dimensões demasiadamente pequenas ou de forma irregular; Carga orgânica excessiva em relação a carga hidráulica

23 Para solucionar este problema sugerimos as seguintes ações: Remover a camada biológica do meio filtrante na área afetada através da aplicação de jatos de água (com alta pressão) na região empoçada; Paralisar o distribuidor rotativo em cima da área afetada de modo que a alta carga hidráulica aplicada promova o arraste do material que provoca o empoçamento.

24 Proliferação de moscas (Psychoda alternata) As moscas dos filtros são aquelas comumente encontradas no banheiro das residências. São associadas com áreas úmidas, altamente orgânicas, sendo os filtros um habitat ideal. Depositam seus ovos nas paredes do reator e mesmo no material de recheio. São capazes de sobreviver a temperatura extremas e em baixas concentrações de oxigênio. Em condições ideais o crescimento pode ser explosivo, causando incômodo às pessoas das comunidades vizinhas à estação. Também podem ser nocivas ao funcionamento do filtro, pois se alimentam de microorganismos, prejudicando a película biológica.

25 Para solucionar este problema, sugerimos as seguintes ações: Aplicar carga hidráulica continua. Segundo Jordão (1982), a aplicação de cargas descontínuas favorece a proliferação de moscas; Lavar as paredes internas do filtro; Clorar o afluente que ingressa no filtro (JORDÃO, 1982) 0,5 a 1,0mg/l; Utilizar telas de pequenos diâmetro ao redor do filtro a fim de evitar a saída das moscas; afogar o filtro durante mais ou menos 24 horas.

26 Tabela 2. Balanço de vantagens e desvantagens para sistema de filtros biológicos. Sistemas de filtros biológicos Vantagens Desvantagens Elevada eficiência na remoção de DBO; Requisitos de área relativamente baixos; Mais simples conceitualmente do que lodos ativados; Índice de mecanização relativamente baixo; Equipamentos mecânicos simples; Estabilização de lodo no próprio filtro (no caso de filtros de baixa carga); Menor flexibilidade que lodos ativados; Elevados custos de implantação; Relativa dependência da temperatura do ar; Relativamente sensível a descargas tóxicas; Necessidade do tratamento do lodo e da sua disposição final; Possível problemas com moscas (filtros de baixa carga); Elevada perda de carga;

27 Em resumo, os filtros biológicos constituem alternativas de baixo custo, principalmente no que se refere aos equipamentos e ao consumo energético. Contudo, geralmente, apresentam baixa eficiência de remoção da carga orgânica, devendo ser utilizados em serie com outros filtros ou até mesmo com outros sistemas aeróbios mais eficientes.

28 Referências Bibliográficas AISSE M.M.; JÜRGENSEN D. ALÉM SOBRINHO P.; Avaliação dos sistema reator UASB e filtro biológico para o tratamento de esgoto sanitário. Disponível em: Acesso em: 01 de julho AISSE M.M. E ALÉM SOBRINHO. Avaliação dos sistema reator UASB e filtro biológico aerado submerso para o tratamento de esgoto sanitário. Acesso em: 01 de julho ALÉM SOBRINHO. Filtros Biológicos de Alta Taxa. Série Apuntes Técnicos. AIDIS Argentina, Buenos Aires p ANDRADE NETO, C. O.; MELO, H. N. S.; PEREIRA, M. G.; LUCAS FILHO, M. FILTROS ANAERÓBIOS COM ENCHIMENTO DE DIFERENTES MATERIAIS. P IN: PÓS-TRATAMENTO DE EFLUENTES DE REATORES ANAERÓBIOS: COLETÂNEA DE TRABALHOS TÉCNICOS. CHERNICHARO, C. A. L. (COORDENADOR). BELO HORIZONTE, PROJETO PROSAB. 220P. (ISBN ), BARROS, RAPHAEL T. DE V. et all. Manual de saneamento e proteção ambiental para os municípios, v2. Belo Horizonte, Escola de Engenharia da UFMG, p CHERNICHARO C.A.L. and MACHADO R.M.G. Feasibility of the UASB/AF system for domestic sewage treatment in developing countries. Water Science and Technology, 38, 8 9, pp , IMHOFF, K. & IMHOFF, K.R., Manual de tratamento de águas residuárias. São Paulo: Ed. Edgard Blücher Ltda IWAI, S. & KITAO,T., Wastewater treatment with microbial films. Lancaster: Technomic Publishing Co. LUBBERDING, H.J., Applied anaerobic digestion. In: International course on anaerobic treatment. Wageningen Agricultural University / IHE Delft. Wageningen. METCALF ee EDDY. Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, Reuse. 3rd ed. New York,Mc Graw Hill, p. NASCENTES, A.L. Avaliação da eficiência de sistemas de tratamento de esgotos do tipo manta de lodo-filtro biológico aeróbio, aplicado em escala piloto. 52p. Dissertação de mestrado em Saúde Pública Fundação Oswaldo Cruz Rio de Janeiro, RJ, PEREIRA SANTOS, A.S. Avaliação de Desempenho de um Filtro Biológico Percolador em Diferentes Meios Suporte Plásticos. 81p Dissertação de mestrado em Engenharia Civil Universidade Federal do Rio de Janeiro Rio de Janeiro, RJ, PESSOA, C. A. e VILLELA, C. H de C. Filtros Biológicos Aeróbios (Manual de Curso). ABES.Abril RUSTEN, B. Wastewater treatament with aerated submerged biological filters. Journal WPCF.56(5): Maio CLAAS, ISABEL CRISTINA e MAIA, ROBERTO AUGUSTO MORAES; Tecnologias e Gestão Ambiental; Efluentes Liquidos,