B_Estudo de Caso

Prévia do material em texto

Biorreatores
Estudo de 
Caso
Professor Me. Raphael Augusto Ferreira Gatti
2
Unicesumar
estudo de 
caso
ACADEMIA GOVERNADOR DUMMER
A academia Governador Dummer é o mais antigo internato particular nos Estados 
Unidos, tendo sido fundada em 1763 e localizada no município em Byfield, 
Massachusetts. A estação de tratamento de efluentes (ETE) foi originalmente cons-
truída na década de 1960, passando por uma recuperação em 1990. 
Apesar dos reparos da ETE, não foi o suficiente para atender a legislação da 
licença sob a qual opera. A escola precisou aumentar a capacidade da ETE para 
atender a qualidade de descarga requerida. Contudo, a escola enfrentou dificulda-
des na construção, devido às zonas úmidas que ficam ao redor da ETE, não podendo 
aumentar o tamanho físico da estação. 
O sistema anterior ao biorreator à membrana submerso era um pequeno sistema 
convencional de tratamento construída no início 1960. O sistema consistia em 
um tanque de passagem, tanque de equalização, tanque de aeração, tanque cla-
rificador (tratamento secundário), tanque de contato com cloro (mistura rápida) e 
filtro de areia. O cloro já não era usado em 1990, sendo trocado por raios UV como 
módulos de desinfecção. Porém, esse sistema não apresentava altas remoções de 
matéria orgânica, ou seja, no final, o efluente apresentava má qualidade.
Foram realizadas avaliações de capacidade de tratamento de cada unidade 
existente, para verificar se poderiam utilizar as unidades existentes no local, pois 
não teria como aumentar a estação, já que a área apresentava zonas úmidas de 
preservação no entorno da ETE. Logo, determinou-se que o tanque de aeração era 
capaz de tratar 42 m³/d, apresentando efluente com limite de concentração de ni-
trogênio amoniacal em 1,0 mg/L. O clarificador apresentava capacidade de 114 
m³/d. Os dados armazenados do sistema apresentavam um fluxo com média anual 
global de 151 a 227 m³/d (durante o período de férias) e de 303 a 379 m3/d (no 
período letivo).
Unicesumar
3
estudo de 
caso
O sistema biorreator à membrana (MBR) submerso foi o que apresentou melhor 
alternativa de utilização neste caso. Esse sistema é a junção de lodos ativados 
(biorreatores que são formados por três etapas: decantador primário - irá realizar 
a sedimentação da matéria orgânica maior; reator reacional - tanque com aeração 
intensa, onde estão localizados os microrganismos que vão degradar a matéria or-
gânica; e decantador secundário - em que será realizado outra sedimentação da 
matéria orgânica restante, apresentando bomba de recirculação que fará parte do 
efluente retornar para o reator reacional) com processo de separação física (micro, 
nano e ultrafiltração), como pode ser observado na figura a seguir.
Figura 1 - Sistema utilizado na Academia Governador Dummy.
Fonte: Bernal, Gottberg e Mack, 2005. 
4
Unicesumar
estudo de 
caso
Uma das vantagens da utilização de biorreator à membrana é que aumenta a con-
centração de microrganismos no sistema, o que vai por fim, melhorar a qualidade 
do efluente na saída do sistema, podendo então, se adequar de acordo com a le-
gislação ambiental do local.
A ETE foi construída no limite do terreno, por conta da presença de zonas úmidas. 
Por falta de espaço na localização terreno, qualquer sistema de tratamento conven-
cional seria difícil de se manter, além de apresentar valores altos de manutenção. 
Então, por meio de estudos da área, localização e do efluente, determinou-se que 
a melhor alternativa era converter o sistema já existente em um sistema MBR sub-
merso. Permitindo o uso contínuo dos tanques já existentes, apresentando somente 
uma reconfiguração do fluxo. 
No ano de 2000, instalou-se um biorreator com vazão de 379 m³/d. Esse novo 
sistema de tratamento, permitiu a Academia diminuísse ligeiramente a ETE, desati-
vando o tanque de clarificação, e por conta que o sistema MBR apresentava maior 
qualidade de efluente em relação ao sistema antigo, foi desativado a unidade de 
filtração. O sistema MBR aumentou com sucesso a capacidade de tratamento da 
ETE, permitindo que a academia cumprisse as concentrações mínimas da legisla-
ção pertinente. 
O sistema MBR submerso não necessitou nenhuma nova infraestrutura. Além 
disso da descontinuação da filtragem terciária. Outras modificações o sistema passou, 
como: o tanque de areia se transformou em unidade de decantação, sendo este 
aerado, para evitar a sedimentação nesta unidade. A atualização total do sistema 
inclui: remoção e trituração de sólidos (moedor de sólidos grosseiros); após passava 
por um parafuso sem fim associado a uma tela de contenção, a fim de remover 
quaisquer material pequeno (sólido, fibra) que possa comprometer as unidades 
posterioras; adequada medição da vazão do efluente (Calha Parshall); desinfecção 
por UV (que operavam em paralelo, o que fornecia desinfecção antes descarga); 
o sistema MBR foi empregado no tanque aerado, com aeradores para favorecer o 
crescimento microbiano e a digestão biológica; e estrutura de automação, que mo-
nitora o sistema 24 horas por.
Unicesumar
5
estudo de 
caso
Houve também modificações nas tubulações, equipamentos elétricos, instrumen-
tos, controles e melhorias na drenagem do local, abastecimento de água potável, 
paisagismo e pavimento. O sistema apresenta o seguinte fluxograma (Figura 2).
Moedor:
• Trituração de 
sólidos grosseiros.
Parafuso sem �m com 
tela:
• Retenção e recolhimen-
to dos sólidos;
• Descarte em caçambas.
Calha Parshall:
• Medição da vazão.
Câmera de grão 
celular:
• A aeração mantém os 
sólidos em suspensão.
Decantador:
• Sedimentação do sólido 
pesado, mas por apre-
sentar aeração, evita a 
sedimentação do sólido 
suspenso.
MBR submerso com 
aeração:
• Foram adicionados duas 
placas de membrana;
• A entrada de ar, ser ve para 
favorecer a biodigestão.
Figura 2 - Fluxograma do sistema MBR.
Fonte: Elaborado pelo autor. 
O lodo gerado no sistema é bombeado para o tanque de descarte e uma vez por 
mês, a lama é transportada por caminhão para fora do local (em comparação com 
o tratamento antigo, em que a geração de lodo era de 12 kg/d e apresentando uma 
descarga de lodo no rio de 4 kg/d. O novo sistema apresenta a mesma quantidade 
de lodo produzida por dia (12 kg), mas com uma descarga muito menor, de apenas. 
Com a implantação do novo sistema de tratamento na escola, notou-se a dife-
rença entre os sistemas, em que o novo sistema mostra-se mais eficiente, como 
pode ser observado pela tabela que apresenta comparação dos dois sistemas, 
onde pode ser observado os valores das concentrações do sistema antigo e MBR.
6
Unicesumar
estudo de 
caso
Tabela 1 - Comparação dos sistemas.
Parâmetro Sistema antigo (mg/L) Sistema novo (m)
DBO 25 0,7
Sólidos suspensos totais 30 2,5
Nitrogênio amoniacal 6 2
Fonte: elaborado pelo autor.
Pela tabela anterior, pode-se perceber que o efluente na saída do sistema MBR, 
apresenta concentração abaixo dos valores limites, com valores inferiores a: 2 mg/L 
para matéria orgânica em termos de DBO, DQO; 1 mg/L de nitrogênio amoniacal; 
10 colônias/amostra de 100 mL de unidades de coliformes fecais; e uma redução 
de 22% na geração de lodo. 
Após a desinfecção por ultravioleta, a academia pode lançar o efluente de forma 
segura no rio local. Desde o início da utilização do sistema, no ano de 2000, as 
concentrações apresentaram melhores resultados, uma ótima taxa de fluxo, fácil 
limpeza do difusor de ar e altos níveis de oxigênio.
Unicesumar
7
estudo de 
caso
REFERÊNCIA
BERNAL, R.; GOTTBERG, A. V.; MACK, B. Using membrane bioreactors for wastewater 
treatment for small communities. 2005. Disponível em: <https://www.suezwater-
technologies.com/...Cust/.../TP1037EN.pdf>. Acesso em: 26 mar. 2018.