DIGESTÃO ANAERÓBIA

Por Carlos Fernandes



1. ESGOTOS SANITÁRIOS

As águas residuárias de origem doméstica ou com características similares são denominadas de esgotos sanitários ou simplesmente esgotos. Seus diversos constituintes presentes, em função do impacto produzido no meio ambiente, podem ser reunidos em quatro grupos: sólidos em suspensão, matéria orgânica, nutrientes e organismos patogênicos. Os efeitos destes quatro constituintes quando lançados em excesso no meio ambiente, ou mais especificamente nos corpos receptores, provocam conseqüências desastrosas, muitas vezes com difícil ou dispendiosa recuperação. A Tabela 1 apresenta as características físico-químicas do esgoto de Campina Grande. Estes valores representam a média de um período de 55 meses, segundo Pinho (1993).

Tabela 1 - Caracterização Físico-Química do Esgoto Bruto de Campina Grande, Pb (Junho 1977 - Dezembro 1981)


C o n s t i t u i n t e Variação da concentração
Sólidos Totais 
Sólidos Totais Voláteis 
Sólidos em Suspensão 
Sólidos em Susp. Voláteis 
Sólidos Sedimentáveis 
D B O (5 dias, 20o C) 
Demanda Quím. de Oxigênio (DQO) 
Nitrogênio Nítrico 
Nitrogênio Amoniacal Livre 
Fósforo Total 
Ortofosfato Solúvel 
Cloretos 
Alcalinidade em CaCO3
Sulfetos 
pH 
Temperatura 
945 - 1336 mg/L
250 - 500 mg/L
160 - 405 mg/L
167 - 292 mg/L
4,0 - 12,0 mg/L
105 - 358 mg/L
399 - 827 mg/L
0,02 - 1,65 mg/L
29,2 - 54,5 mg/L
4,50 - 9,70 mg/L
2,51 - 4,38 mg/L
220 - 427 mg/L
280 - 381 mg/L
2,58 - 5,77 mg/L
7,35 - 8,06
24,2 - 28,1oC
Fonte: Pinho (1993).  

2. OBJETIVOS DO TRATAMENTO DE ESGOTOS SANITÁRIOS

O acesso à água potável de boa qualidade é uma garantia de bem-estar geral para a população usuária e de fundamental importância para que se mantenha a melhor qualidade higiênica do ambiente, tanto quanto possível. Portanto, é necessário que se elimine os microrganismos patogênicos presentes no esgoto, antes que os mesmos alcancem principalmente as águas de superfície que ocasionalmente usadas como água potável, possam causar a proliferação de várias doenças.

Quase invariavelmente o objetivo de sistemas de tratamento será de proteger a qualidade de água no corpo receptor, através da remoção dos sólidos em suspensão e do material orgânico e nutrientes. O tratamento de esgoto tem importância vital, não somente para a preservação das águas de superfície, mas também para proteger a população contra as doenças transmitidas pela água. O aspecto da saúde pública torna-se particularmente importante em regiões onde nem toda a população tem acesso à água tratada.

Realizar um tratamento de esgotos sanitários é utilizar um ou mais processos que visem reduzir seu teor de impurezas de tal modo que os produtos e subprodutos finais possam ser reutilizados ou devolvidos ao meio ambiente sem que as características deste meio sejam alteradas negativamente, mantendo o equilíbrio natural do ambiente em volta. Segundo van Haandel e Lettinga (1994) o objetivo principal do tratamento de esgoto é corrigir as suas características indesejáveis de tal maneira que o seu uso ou a sua disposição final possa ocorrer de acordo com as regras e critérios definidos pelas autoridades regulamentadoras. Por esta razão, efetuar o tratamento inclui a redução da concentração de pelo menos um dos quatro constituintes mais importantes do esgoto:

(1) sólidos em suspensão;

(2) material orgânico (biodegradável);

(3) nutrientes (notadamente nitrogênio e fósforo);

(4) organismos patogênicos.

Poderá haver necessidade de que seja corrigida a concentração de outros constituintes tais como metais pesados, pesticidas, teores excessivos de sais, etc., em função da reutilização subseqüente da água efluente. Por exemplo, no caso desse efluente ser reutilizado em irrigação, não haveria necessidade de remover os nutrientes.

Por outro lado, sabe-se que a descarga de efluentes de sistemas de tratamento secundário pode resultar em deterioração da qualidade de água do corpo receptor, mesmo quando a remoção do material orgânico é muito eficiente. A deterioração pode ser atribuída ao crescimento excessivo de microrganismos, principalmente algas, estimulado pela presença dos nutrientes que funcionam como fertilizante da água. Essa biomassa pode produzir OD durante o dia pelo processo de fotossíntese mas, de noite, somente haverá consumo de oxigênio e a concentração de OD pode atingir níveis baixos demais para sustentar a vida de organismos superiores. O fenômeno de deterioração da qualidade de água devido à descarga excessiva de nutrientes é chamado eutrofização.

Tendo-se especificado a qualidade mínima do efluente de um sistema de tratamento de esgoto, especialmente as concentrações permissíveis de sólidos suspensos, material biodegradável, nutrientes e patogênicos, os objetivos do tratamento são que o sistema seja confiável, produzindo um efluente que atinja os padrões exigidos.
 

3. PROCESSOS DE TRATAMENTO

A remoção do material orgânico presente nos esgotos pode ser executada através de mecanismos que usam métodos biológicos. Distinguem-se dois processos básicos para a remoção de material orgânico: (1) o mecanismo aeróbio, quando o material é oxidado para produtos minerais e (2) o mecanismo anaeróbio, que pode se desenvolver quando não há disponibilidade de um oxidante adequado para material orgânico, o oxigênio livre por exemplo. Nesse segundo processo os produtos finais são gases, o biogás, predominantemente metano e dióxido de carbono.

A grande maioria dos sistemas de tratamento biológico em uso baseia-se no mecanismo aeróbio. Nos últimos anos tem-se percebido um interesse crescente pela aplicação do tratamento anaeróbio para o tratamento de águas residuárias, incluindo esgoto. Vários sistemas de tratamento anaeróbio de esgoto, especialmente os digestores anaeróbios de fluxo ascendente (UASB) com manta de lodo têm sido aplicados com bastante êxito nas regiões tropical e sub-tropical.

O melhoramento dos projetos de processos anaeróbios deve-se principalmente a uma melhor compreensão da natureza da digestão anaeróbia. Os sistemas modernos de tratamento de águas residuárias possuem duas características que causam o seu desempenho superior:

  1. há um dispositivo que possibilita a retenção de uma grande massa de lodo no sistema de tratamento;
  2. assegura-se contato intenso entre o material orgânico entrando no sistema e o lodo nele presente.
Deve-se salientar que sistemas de tratamento biológicos não são garantia total de remoção dos microrganismos patogênicos e, normalmente, um tratamento adicional em uma unidade específica é necessário para se efetuar a remoção dos agentes patogênicos e assim obter um efluente de boa qualidade higiênica. Vários métodos podem ser aplicados na prática, incluindo métodos químicos (desinfecção), físico-químicos (irradiação ultravioleta) e físicos (filtração).

Em países de clima tropical o uso de lagoas é uma alternativa atrativa. Após um período de permanência suficientemente longo em lagoas ditas de maturação, há uma remoção significativa de patogênicos através da sua morte natural, o que constitui um processo biológico de remoção de patogênicos. A taxa de morte nessas lagoas, pode ser acelerada pela ação da luz solar, criando condições ambientais adversas para estes microrganismos, tais como uma temperatura alta, um pH elevado (através de consumo fotossintético de dióxido de carbono) e irradiação direta da luz solar.
 

4. DIGESTÃO ANAERÓBIA

Denomina-se de tratamento anaeróbio de esgotos qualquer processo de digestão que resulte na transformação da matéria orgânica biodegradável, na ausência de oxidante externo, com produção de metano e dióxido de carbono, deixando na solução aquosa subprodutos como amônia, sulfetos e fosfatos. O processo de digestão é desenvolvido por uma seqüência de ações realizadas por uma gama muito grande e variável de bactérias, no qual pode-se distinguir quatro fases subseqüentes: hidrólise, acidogênese, acetogênese e metanogênese (van Haandel e Lettinga, 1994). Tem-se, então, uma cadeia sucessiva de reações bioquímicas, onde inicialmente acontece a hidrólise ou quebra das moléculas de proteínas, lipídios e carboidratos até a formação dos produtos finais, essencialmente gás metano e dióxido de carbono.

A decomposição anaeróbia é, pois, um processo biológico envolvendo diversos tipos de microrganismos, na ausência do oxigênio molecular, com cada grupo realizando uma etapa específica, na transformação de compostos orgânicos complexos em produtos simples, como os já citados metano e gás carbônico.

Na decomposição bioquímica da matéria orgânica presente no esgoto, uma larga variedade de bactérias saprófitas hidrolizam e convertem o material complexo em compostos de menor peso molecular. Entre os compostos de menor peso molecular formados os principais são os ácidos graxos de menor cadeia molecular tais como o acético, o propiônico, o butírico, que aparecem misturados a outros componentes importantes. Estes ácidos são chamados de ácidos voláteis porque eles podem ser destilados sob pressão atmosférica. O acúmulo de ácidos voláteis pode ter um efeito desastroso sobre a digestão anaeróbia se a capacidade de tamponação for extrapolada e o pH descer para níveis desfavoráveis (Sawyer e McCarty, 1978).

Em unidades de digestão anaeróbia operando em condições estabilizadas, dois grupos de bactérias trabalham em harmonia para realizarem a destruição da matéria orgânica. Os organismos saprófitos carreiam a degradação para o estágio ácido e, então, as bactérias metanogênicas completam a conversão em metano e dióxido de carbono. Quando a população de bactérias metanogênicas é suficiente e as condições são favoráveis, elas utilizam os produtos finais das saprófitas tão rapidamente quanto estas o produzem. Assim, ácidos não são acumulados, mantendo as condições de tamponação e fazendo com que o pH permaneça em níveis favoráveis às bactérias metanogênicas. Sob estas condições a taxa de ácidos voláteis presentes em lodos em processo de digestão anaeróbia varia de 50 a 250 mg/l, expressa como ácido acético.

Bactérias metanogênicas são comuns na natureza e algumas são freqüentes nos esgotos domésticos e em lodos derivados deles. Sua população, contudo, é muito pequena comparada com as saprófitas. Esta disparidade em números é a razão de problemas encontrados no início de processos em unidades de digestão. Esgotos com insuficiente capacidade de tamponação, quando submetido à fermentação anaeróbia, os ácidos voláteis são produzidos em uma velocidade superior à capacidade de consumo da quantidade de bactérias metanogênicas presentes, de modo que o tampão é rapidamente consumido e a presença de ácidos livres existentes faz o pH decair. Para valores de pH inferiores a 6,5, a ação de bactérias metanogênicas fica seriamente prejudicada, mas as bactérias saprófitas só sofrem inibição quando o pH desce a valores inferiores a 5,0. Sob estas condições desbalanceadas as concentrações de ácidos voláteis continuam a crescer até níveis de 2000 a 6000 mg/l ou mais, dependendo da concentração de lodo presente. A digestão metanogênica ativa nunca pode se desenvolver em tais misturas a não ser que o lodo seja diluído ou neutralizado com a adição de algum composto, como a NaOH, de modo a produzir um pH favorável à ação das bactérias metanogênicas.

O sucesso na operação de unidades com digestão anaeróbia depende da manutenção satisfatória do balanceamento entre as bactérias metanogênicas e saprófitas. As bactérias matanogênicas são mais radicalmente afetadas pelas mudanças de pH e temperatura que as bactérias saprófitas. Inibições causadas por um ou outro destes fatores resulta na diminuição da taxa de destruição de ácidos voláteis e, consequentemente, os ácidos voláteis começam a acumular no sistema. As bactérias saprófitas são conhecidas por se reproduzirem mais rapidamente que as metanogênicas. Sob incremento de carga de lodo, ácidos voláteis devem ser formados mais rapidamente que o lento crescimento dos organismos metanogênicos podem consumi-los. Esta discrepância resulta no acúmulo de ácidos voláteis no sistema e, assim, parte do lodo deve ser removido ou transferido da unidade de digestão. Porém remover uma quantidade exagerada de lodo pode reduzir a população de organismos metanogênicos a uma quantidade insuficiente para destruir a quantidade de ácidos que continuará sendo produzida, voltando à acumulação de uma quantidade indesejada de ácidos voláteis na unidade. Mais uma razão para justificar a extrema importância da determinação de condições de desbalanceamento na unidade de digestão. Contudo o aparecimento de condições desfavoráveis pode ser detectada quase que imediatamente em comparação com o que pode ocorrer após vários dias em outros métodos, com a simples medição rotineira do pH.

Ácidos voláteis são formados tão imediatamente como durante a degradação anaeróbia de carboidratos, proteínas e gorduras. A figura 1 mostra justamente alguns dos muitos passos através da qual o esgoto complexo tal como lodo de esgoto doméstico devem passar durante a conversão em gás metano. Ácido propiônico resulta como um intermediário principalmente da fermentação dos carboidratos e proteínas presentes, e acima de 30% do complexo é convertido para este ácido para posterior conversão em gás metano.

Este processo de biodegradabilidade da matéria orgânica presente no esgoto, desde as macromoléculas orgânicas complexas até o biogás, requer a mediação de vários grupos diferentes de microrganismos. A Figura 1 mostra uma representação esquemática sugerida por Gujer e Zehnder (1983). Para digestão anaeróbia de proteínas, carboidratos e lipídios (a maior parte do material orgânico pertence a esses grupos) pode-se distinguir quatro partes diferentes no processo global da conversão, descritas a seguir

4.1. Hidrólise

Neste processo o material orgânico particulado é convertido em compostos dissolvidos de menor peso molecular. O processo requer a interferência das chamadas exo-enzimas que são excretadas pelas bactérias fermentativas. As proteínas degradam-se através de (poli)peptidas para formarem aminoácidos; os carboidratos transformam-se em açúcares solúveis (mono e dissacarídeos) e lipídios são convertidos em ácidos graxos de cadeia longa de C (C15 a C17) e glicerina. Em particular, a taxa de conversão de lipídios abaixo de 20o C torna-se muito baixa (O’Rourke, 1968).

4.2. Acidogênese

Os compostos dissolvidos, gerados no processo de hidrólise ou liquefação, são absorvidos nas células das bactérias fermentativas e, após a acidogênese, excretadas como substâncias orgânicas simples como ácidos graxos voláteis (AGV), álcoois, ácido lático e compostos minerais (CO2, H2, NH3, H2S, etc.). A fermentação acidogênica é realizada por um grupo diversificado de bactérias, das quais a maioria sendo facultativas, torna-se importante nos sistemas de tratamento anaeróbio de esgoto, porque o oxigênio dissolvido eventualmente presente poderia se tornar uma substância tóxica.

4.3. Acetogênese

A acetogênese é a conversão dos produtos da acidogênese em compostos que formam os substratos para a produção de metano: acetato, hidrogênio e dióxido de carbono. Conforme indicado na Fig. 2.1, uma fração de aproximadamente 70 por cento da DQO originalmente presente converte-se em ácido acético, enquanto o restante da capacidade de doação de elétrons é concentrado no hidrogênio formado. Dependendo do estado de oxidação do material orgânico a ser digerido, a formação de ácido acético pode ser acompanhada pelo surgimento de dióxido de carbono ou hidrogênio

4.4. Metanogênese

A metanogênese, em geral, é o passo que limita a velocidade do processo de digestão como um todo, embora a temperaturas abaixo dos 20oC a hidrólise possa se tornar também limitante (Gujer e Zehnder, 1983). Metano é produzido pelas bactéria acetotróficas a partir da redução de ácido acético ou pelas bactérias hidrogenotróficas a partir da redução de dióxido de carbono. Tem-se as seguintes reações catabólicas:

(a) metanogênese acetotrófica: CH3COOH ® CH4 + CO2

(b) metanogênese hidrogenotrófica: 4H2 + CO2 ® CH4 + 2H2O

As bactérias que produzem metano a partir de hidrogênio crescem mais rapidamente que aquelas que usam ácido acético, de modo que as metanogênicas acetotróficas geralmente limitam a taxa de transformação de material orgânico complexo presente no esgoto para biogás.

Os diferentes grupos de bactérias que transformam o material orgânico afluente têm todos atividade catabólica e anabólica. Desse modo, paralelo à liberação de diferentes produtos de fermentação, há a formação de novas células, dando origem a quatro populações bacterianas no digestor anaeróbio. Por conveniência, muitas vezes os três primeiros processos juntos são chamados de fermentação ácida, que deve ser completada com a fermentação metanogênica.

figura 1 - Resumo da seqüência de processos na digestão anaeróbia de macromoléculas complexas
(os números referem-se a porcentagens expressas como DQO)
Fonte: van Haandel e Lettinga, 1994

5. METABOLISMO BACTERIANO

Mecanismo mais importante para a remoção de material orgânico em sistema de tratamento biológico é o metabolismo bacteriano. Esta denominação refere-se à utilização pelas bactérias do material orgânico seja como fonte de energia ou como fonte material para a síntese de material celular. Quando o material orgânico é utilizado como fonte de energia, então ele é transformado em produtos estáveis num processo chamado catabolismo. No processo denominado anabolismo o material orgânico transforma-se e é incorporado na massa celular. O anabolismo é um processo que consome energia e somente é viável se o catabolismo estiver ocorrendo simultaneamente e fornecendo a energia necessária para a síntese do material celular. Por outro lado, o catabolismo somente é possível se estiver presente uma população de bactérias. Conclui-se que os processos de catabolismo e anabolismo são interdependentes e que sempre ocorrem simultaneamente.

A parte catabólica do metabolismo bacteriano divide-se em dois processos fundamentalmante diferentes: 1) o catabolismo oxidativo e 2) o catabolismo fermentativo. O catabolismo oxidativo é uma reação redox na qual o material orgânico é o redutor. Este oxidante encontra-se também presente no meio líquido e pode ser oxigênio molecular, nitrato ou sulfato. O fermentativo caracteriza-se pelo fato de desenvolver-se na ausência de um oxidante. O processo resulta num rearranjo dos elétrons na molécula fermentada de tal modo que se formam pelo menos dois novos produtos. Estes novos produtos sofrem novo processo de fermentação e assim sucessivamente, até que se formem produtos estabilizados, ou seja, que não possam mais ser fermentados.
 

6. FATORES QUE AFETAM O DESEMPENHO DE RATORES ANAERÓBIOS

6.1. Fatores operacionais

Todo sistema de tratamento de esgotos domésticos pode ter seu rendimento afetado, em maior ou menor escala, pelas variações de vazão, pela composição desses esgotos e a natureza de seus constituintes bem como da retenção dos produtos da degradação, além das condições internas para desenvolvimento dos processos depurativos.

Em reatores anaeróbios o sucesso do processo está ligado a duas condições básicas: o sistema deve ter condições de garantir a permanência de grande massa de bactérias biodegradadoras anaeróbias ativas e de promover o contato intenso entre esta massa de microrganismos e o material a ser digerido.

No estudo dos diferentes processos que ocorrem durante a digestão anaeróbia dois fatores devem ser salientados como importantes. Primeiro, a remoção do material orgânico durante a fermentação ácida limita-se à liberação de hidrogênio, mas esta formação é limitada e somente cerca de 30% do material orgânico afluente é convertido em metano pela via hidrogenotrófica. Deste modo, uma condição necessária para uma remoção eficiente de material orgânico em um sistema de tratamento anaeróbio é que a metanogênese acetotrófica desenvolva-se eficientemente. Em segundo lugar a fermentação ácida tende a causar um abaixamento do valor do pH, devido à produção de ácidos graxos voláteis e outros produtos intermediários. Entretanto, a metanogênese somente se desenvolverá quando o pH tiver um valor próximo ao ponto neutro (pH = 7). Portanto, se por algum motivo a taxa de remoção de ácidos voláteis através da metanogênese não acompanhar a taxa de produção dos mesmos, pode surgir uma situação de instabilidade e, como conseqüência, a produção líquida de ácido resulta numa tendência de diminuição do valor do pH, o que poderá causar uma redução adicional da atividade metanogênica a um aumento da produção líquida de ácido. Este indesejável fenômeno denomina-se de azedamento do reator. Na prática este azedamento do conteúdo de um reator anaeróbio é a causa mais comum de falha operacional de sistemas anaeróbios. O perigo de azedamento pode ser evitado quando é mantido um equilíbrio entre as fermentações ácida e metanogênica, através da manutenção de uma capacidade metanogênica alta e quando se tem uma boa estabilidade do valor do pH através de uma alta capacidade de tamponação. No caso de esgoto doméstico geralmente a capacidade de tamponação é bastante grande para afastar o perigo de azedamento.

6.2. Tampões

Tampões são substâncias que fazem com que uma solução resista a mudanças de pH quando nela são adicionados ácidos ou bases ou estes se formam em seu meio. Em muitas situações, alterações no pH devem ser evitadas durante o desenvolvimento de um determinado processo, a presença de compostos com estas propriedades e em quantidades suficientes é essencial. Basicamente soluções tampões são formadas por misturas de ácidos fracos e seus sais ou bases fracas e seus correspondentes sais.

6.3. Alcalinidade

Alcalinidade é a capacidade da solução em neutralizar ácidos. A alcalinidade de águas naturais é devida principalmente ao sistema carbônico originado da dissolução de CO2atmosférico e da lixiviação de solos ricos em compostos carbonatados. Devido ao pH natural bicarbonatos representam a principal forma de alcalinidade no solo. Outros sais de ácidos fracos, tais como boratos, silicatos e fosfatos, devem estar presentes em águas naturais em pequenas quantidades. Uns poucos ácidos orgânicos que são resistentes à oxidação biológica, por exemplo, ácido húmico, formam sais que aumentam a alcalinidade de águas naturais.

Como a alcalinidade é originada de sais de ácidos fracos e bases fortes e tais substâncias atuam como tampões na resistência a quedas do pH quando há adição de ácidos, a alcalinidade é, assim, uma medida da capacidade de tamponação e, neste sentido, é um parâmetro muito usual na prática do tratamento de águas residuárias e de lodos. Embora nas águas naturais, em geral, a capacidade de tamponação seja devida principalmente à presença de sais de ácidos carbônicos, em águas residuárias outros sistemas de ácidos/bases fracos também podem estar presentes, aumentando a capacidade de tamponação. Por exemplo, em águas poluídas anaeróbias, sais de ácidos fracos tais com acético, propiônico e hidrossulfúrico, podem ser produzidos e também contribuiriam para a alcalinidade. Em outros casos, amônia ou hidróxidos devem fazer uma contribuição à alcalinidade total da água. Para essas águas, deve-se diferenciar da alcalinidade de bicarbonato por ser esta última, mais quantitativamente significativa para o grau de tamponamento.
 

7. DIGESTÃO ANAERÓBIA COMO PROCESSO DE TRATAMENTO DE ESGOTOS

Nestas três últimas décadas o tratamento anaeróbio tem aumentado em aplicações e recebido importantes contribuições da comunidade científica, no intuito de otimizar este tipo de tratamento e apresentá-lo como alternativa tecnicamente viável e economicamente vantajosa sobre outros processos tradicionais.

Os defensores desse tipo de tratamento freqüentemente citam como vantagens do processo anaeróbio que a degradação do material orgânico é acompanhada da produção de energia na forma de metano, enquanto que a produção de lodo é muito menor se comparada com processos aeróbios (67% de anabolismo neste contra apenas 30% no anaeróbio, segundo van Haandel, 1996). Devido às baixas taxas de crescimento das bactérias anaeróbias tem-se redução dos custos de transporte, de tratamento e de disposição final do lodo. O lodo produzido em excesso é altamente estabilizado e geralmente sua desidratabilidade é excelente. Não há custos de aeração, pois tratamentos anaeróbios não exigem a presença de oxigênio livre como os aeróbios (Sayed, 1987).

Independente desta recente evolução, a digestão anaeróbia já era aplicada desde o início do século para o tratamento de esgoto, mas a eficiência nos chamados sistemas clássicos, por exemplo tanques de Imhoff, fossas sépticas e lagoas anaeróbias, era muito menor que aquela nos sistemas aeróbios. A justificativa deste crescente interesse baseia-se no fato de que foram identificados dois pré-requisitos para o tratamento anaeróbio ser eficiente na remoção de sólidos em suspensão e da DBO: a contenção de uma grande massa bacteriana anaeróbia imobilizada pela formação de flocos e grânulos e a promoção do contato intensivo entre o material afluente e esta massa interna do sistema de tratamento.

A pesquisa intensificada a partir da década de setenta levou ao desenvolvimento de vários sistemas de tratamento anaeróbio, muito mais eficientes do que os sistemas clássicos. Em todos estes sistemas, chamados de segunda geração, existe um determinado mecanismo para reter o lodo de modo a se manter uma massa bacteriana grande no sistema. Enquanto isto, a intensificação do contato do líquido entre o afluente e o lodo no sistema de tratamento foi substancialmente melhorada com a passagem do afluente em fluxo ascendente em vez do tradicional escoamento horizontal.
 

8. SISTEMAS ANAERÓBIOS DE ALTA TAXA

Nas últimas décadas, em virtude da crescente preocupação com o meio ambiente, os pesquisadores têm se dedicado à busca de alternativas de tratamento que associem, ao mesmo tempo, eficiência e economia, de modo que estas tecnologias possam ser empregadas nas áreas mais pobres do planeta. Nesta perspectiva e diante dos bons resultados obtidos com os modernos e eficientes sistemas de tratamentos anaeróbios, na busca da agilização e aperfeiçoamento destes, um dos mais estudados tem sido os sistemas anaeróbios de tratamento de alta taxa.

Estes processos de tratamento são apoiados no desenvolvimento de uma alta retenção de biomassa e na obtenção de um bom contato entre o esgoto e a camada de lodo formada (Sayed, 1987). Tratando-se de reatores de alta taxa, especificamente, as vantagens relevantes são que os sistemas anaeróbios podem ser implantados a custos mais baixos que os sistemas aeróbios, devido à simplicidade dos reatores normalmente utilizados, por não consumirem energia elétrica, por poderem ser localizados praticamente em qualquer lugar e em várias escalas, por suportarem altas taxas orgânicas, por produzirem pequenas quantidades de lodo, pelo fato dos microrganismos poderem permanecer longos períodos sem alimentação e por poderem ser combinados com sistemas de pós-tratamento, caso haja necessidade (Oliva, 1997).

A quantidade de sólidos suspensos no afluente constitui-se em um fator de importância conceptiva na configuração do sistema. Por exemplo reatores de alta taxa ascensional com intensa agitação hidráulica, não favorecem a retenção de sólidos suspensos, pois os mesmos tendem a ser carreados para o efluente por causa de suas relativamente baixa densidade e velocidades de sedimentação, sendo, assim, inviabilizados para tratamento de esgotos muitos diluídos, como no caso das águas residuárias domésticas.

Upflow anaerobic sludge blanket (UASB) e anaerobic fixed film (AFF) são tipos de reatores freqüentemente empregados para tratamento anaeróbio de águas residuárias com baixos teores de sólidos sedimentáveis (Jhung e Choi, 1994). AFF são reatores no qual o esgoto é forçado a atravessar um leito de material inerte, formado por pequenas peças, em geral pequenos seguimentos ocos de plástico rígido, cuja finalidade é multiplicar a superfície de contato do líquido com a biomassa desenvolvida e aderida às paredes. Os UASB são reatores de manta de lodo no qual o esgoto, em seu movimento ascendente no reator, atravessa uma camada de lodo biológico biodegradador. Hidraulicamente diferem dos AFF por não funcionarem com recirculação.
 



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