UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

CENTRO SUPERIOR DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICATECNOLOGIA EM SANEAMENTO AMBIENTAL

Filtros BiológicosEmilia Nunes da Silva R.A. 060375Maira Cristina Gasparini R.A. 062620Maraline Conservani Klingohr R.A. 062641Priscila Halley Oliveira R.A. 063736Rodrigo Fernandes Castanha R.A. 064264Tassia Vanessa Siqueira R.A. 046575

Profº Drº Peterson Bueno de MoraisST502 TRATAMENTO BIOLÓGICO DE EFLUENTES LÍQUIDOSST503 TRATAMENTO FÍSICO-QUÍMICO DE EFLUENTES LÍQUIDOS

Tratamento biológico ou secundário

Muito utilizado após o tratamento físico químico, para completar a remoção da carga orgânica de efluentes. Tratamento físico químico – primárioTratamento biológico – secundário

Escolha do tipo de tratamentoDepende principalmente das características do efluente, da eficiência da remoção da carga orgânica desejada e das condições climáticas da região onde esta instalado.

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.

BactériasFungosAlgasProtozoáriosRotíferosNematódeos

Fatores que influenciam no crescimento e sobrevivência dos

microorganismos.

TemperaturaPhO.DLuminosidadeNutrientesSubstancias tóxicasCarga orgânica

Fatores que influenciam a escolha do sistema de tratamento biológico

Características efluentes a ser tratadoCusto dos equipamentosCusto operacionalÁrea disponívelNecessidade de remoção de nutrientesResistência as variações de carga

Filtros BiológicosFoi o 1º sistema de depuração de águas que conseguiu apresentar rendimentos depurativos elevados.

Método de origem – filtros de areiaMétodo atual

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;

Processo de formação, crescimento e ruptura da película

Figura 3 Sistema rotatório de distribuição no FBP (ETE

Caçadores – Cambé/PR)

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.

Tabela 1. Características típicas do sistema de filtros biológicos para tratamento de esgostos sanitários.

Sistema de tratamento

Eficiência na remoção (%) Requisitos Custos(US$/hab)

Quantidadede lodo a ser

tratado(m3/hab.ano)

Matériaorgânica

Patogênicos Área(m2/hab)

Potência(W/hab)

Filtrosbiológicos

80-93 60-90 0,15-0,7 0,2-1,6 40-120 0,4-1,5

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

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.

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 da matéria orgânica celular) ;

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.

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.

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.;

FBP de taxa super altaSão 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.

Novas formas de tratamento baseado nos filtros

Discos biológicosBiofiltros de leito fixo fluidizado

Estas formas utilizam como suportes físicos:

Carvão granuladoCarvão ativo

Ambos dão excelentes resultados na eliminação de carga orgânica

Operação filtros biológicos

Operação simples

Deve-se dar atenção a manutenção dos parâmetros de projeto para evitar a desestabilização da atividade biológica.

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

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.

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 temperaturaextremas e em baixas concentrações de oxigênio. Emcondições ideais o crescimento pode ser explosivo, causandoincômodo às pessoas das comunidades vizinhas à estação.Também podem ser nocivas ao funcionamento do filtro, pois se alimentam de microorganismos, prejudicando a películabiológica.

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.

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 relativamentebaixos;Mais simples conceitualmente do que lodos ativados;Índice de mecanizaçãorelativamente baixo;Equipamentos mecânicos simples;Estabilização de lodo no própriofiltro (no caso de filtros de baixacarga);

Menor flexibilidade que lodosativados;Elevados custos de implantação;Relativa dependência datemperatura 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;

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.

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: http://www.finep.gov.br/prosab/livros/coletanea2/ART15.pdf. Acesso em: 01 de julho 2008.AISSE M.M. E ALÉM SOBRINHO. Avaliação dos sistema reator UASB e filtro biológico aerado submerso para o tratamento de esgoto sanitário. http://www.finep.gov.br/prosab/livros/coletanea2/ART13.pdf. Acesso em: 01 de julho 2008.ALÉM SOBRINHO. Filtros Biológicos de Alta Taxa. Série Apuntes Técnicos. AIDIS Argentina, Buenos Aires. 1997. p.30-98.ANDRADE NETO, C. O.; MELO, H. N. S.; PEREIRA, M. G.; LUCAS FILHO, M. FILTROS ANAERÓBIOS COM ENCHIMENTO DE DIFERENTES MATERIAIS. P.75-86. IN: PÓS-TRATAMENTO DE EFLUENTES DE REATORES ANAERÓBIOS: COLETÂNEA DE TRABALHOS TÉCNICOS. CHERNICHARO, C. A. L. (COORDENADOR). BELO HORIZONTE, PROJETO PROSAB. 220P. (ISBN 85-901640-1-2), 2000.BARROS, RAPHAEL T. DE V. et all. Manual de saneamento e proteção ambiental para os municípios, v2. Belo Horizonte, Escola de Engenharia da UFMG, 1995. 221pCHERNICHARO 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. 325 – 332, 1998.IMHOFF, K. & IMHOFF, K.R., 1985. Manual de tratamento de águas residuárias. São Paulo: Ed. Edgard Blücher LtdaIWAI, S. & KITAO,T., 1994. Wastewater treatment with microbial films. Lancaster: Technomic Publishing Co.LUBBERDING, H.J., 1995. 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, 1991. 1334p.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, 2004.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, 2005. PESSOA, C. A. e VILLELA, C. H de C. Filtros Biológicos Aeróbios (Manual de Curso). ABES.Abril 1992.RUSTEN, B. Wastewater treatament with aerated submerged biological filters. Journal WPCF.56(5):424 – 31. Maio 1984.CLAAS, ISABEL CRISTINA e MAIA, ROBERTO AUGUSTO MORAES; Tecnologias e Gestão Ambiental; Efluentes Liquidos,