Desenvolvimento, implantação e avaliação do desempenho de biorreator anaeróbico de leito fluidizado e leito fixo com filtros biológicos em materiais diversos

Abstract

This study aimed to develop, implement and evaluate the performance of a new type of bioreactor for anaerobic treatment of wastewater using different filling materials like trickling filters post-reactor. This bioreactor has mixed characteristics of the UASB reactors and horizontal flow from the point of view of removal of BOD (Biochemical Oxygen Demand) ssed (settled solids), TS (Total Solids), SS (Suspended Solid), SD (Dissolved Solids) and turbidity. The experimental model consists of a bioreactor with a volume of 12 m³, 2/3 filled by fluidized bed and 1/3 for fixed. The fluidized bed is made of polystyrene plates used as a system percolation and compartmentalized trickling filters, where each compartment was filled with a support medium with different characteristics (gravel number 4, plastic rings of polystyrene, PET and HDPE) . In addition, the output of a filter system was installed three entries filled with activated carbon. The bioreactor was installed in private residence in the city of Igarapava-SP (20° 02'40.18"S and 47° 45'01.36" W). The system was highly efficient as the removal of organic contaminant load 92% on average reducing the BOD, a significant result when compared to other anaerobic systems. For the other parameters, the mean reduction was 96% for turbidity, 99% ssed, 67.5% ST, 57% SD and 88% of SS. As for its operation the system was capable of operating in continuous flow without the need for maintenance during the entire period of evaluation and without energy, as it operates taking advantage of the natural slope of the terrain where it is installed. The environmental impacts were minimized due to the preservation of local vegetation allowing the ecosystem to remain unchanged beyond the prototype was completely sealed preventing exhalation of odors and therefore not causing inconvenience to neighboring populations. Given these facts it was concluded that the prototype is shown to be highly feasible deployed as a new alternative for treatment of sewage in rural and urban settings (individual homes, condos, farms, ranches, etc.) Due to ease of design and operability, and sustainability at all stages of execution.

A pesquisa objetivou desenvolver, implantar e avaliar o desempenho de um novo modelo de biorreator anaeróbio, para tratamento de esgoto sanitário, com diferentes materiais de enchimento utilizados como filtros biológicos percoladores pós reator que possui característica mista entre reatores UASB e reatores de fluxo horizontal, sob a perspectiva da remoção de DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio), Ssed (Sólidos sedimentados), ST (Solidos Totais), SS (Solido Suspensos), SD (Sólidos Dissolvidos) e turbidez. O aparato experimental foi constituído de um biorreator 12 m³ de volume sendo 2/3 para o leito fluidizado e 1/3 para o leito fixo, o leito fluidizado é constituído de placas de poliestireno expandido usadas como sistema de percolação e o leito fixo é constituído de um filtro biológico percolador compartimentado, onde cada compartimento foi preenchido com um meio suporte de características distintas. Os materiais de enchimento utilizados foram: pedra brita n°4, anéis plásticos: poliestireno (PS), polietiterafitaleno (PET), polietileno de alta densidade (PEAD), esse material plástico foi proveniente de recipientes plásticos que seriam descartados como lixo, porém encontra-se grande utilidade em sistema de tratamento de esgoto, e na saída há um filtro de três entradas preenchido com carvão ativado. Esses sistemas agindo em conjunto permitem que uma gama maior de bactérias seja imobilizada devido as diferentes características químicas e físicas dos materiais. Esse novo modelo de biorreator foi instalado na cidade de Igarapava-SP, localizado a 20°02’40.18”S e 47°45’01.36”O em residência particular. Esse sistema mostrou-se altamente eficiente quanto à remoção da carga orgânica contaminante reduzindo a DBO (demanda bioquímica de oxigênio), principal parâmetro avaliado, em media 92%, resultado expressional quando comparado com outros sistemas anaeróbicos que apresentam remoção média de 80%. As outras médias de redução dos parâmetros foram: 96% para turbidez, 99% para sólidos sedimentados, 67,5% de sólidos totais, 57% de sólidos dissolvidos e 88% de sólidos suspensos. Quanto sua operacionalidade mostrou-se capaz de operar em fluxo continuo sem que houvesse necessidade de manutenção por longo período e sem consumo de energia já que opera aproveitando o desnível do terreno, além de seus impactos ambientais serem minimizados devido à preservação da vegetação local que permitiu que todo ecossistema permanecesse inalterado além de que o protótipo foi totalmente vedado impedindo a exalação de odores desagradáveis e conseqüentemente não causando transtornos para populações vizinhas. Diante desses fatos se conclui que o protótipo se mostra altamente viável para ser implantado como uma nova alternativa para tratamento de esgoto sanitário, em vários ambientes rurais e urbanos (residências individuais, condomínios, sítios, ranchos, etc.) devido ao seu fácil dimensionamento e operacionalidade e sua grande sustentabilidade em todas as etapas de execução.