Novas Tecnologias Para Tratamento De Água E Efluentes

O mercado de tratamento de água e efluentes está preparado para toda a demanda de desafios atuais? Novas tecnologias são lançadas o tempo todo, e a Era Mobile e da Internet das Coisas (IoT) chegou ao setor, mostrando que tem muita novidade ainda para vir


Perfil dos tratamentos de água e efluentes no Brasil muda e busca a modernização constante
O mercado de tratamento de água e efluentes está preparado para toda a demanda de desafios atuais? Novas tecnologias são lançadas o tempo todo, e a Era Mobile e da Internet das Coisas (IoT) chegou ao setor, mostrando que tem muita novidade ainda para vir pela frente com as tecnologias digitais. As empresas fornecedores de soluções estão oferecendo este leque de possibilidades aos seus clientes. Os pesquisadores buscam com afinco dominar as novas tecnologias. Por outro lado, as tecnologias ainda não estão preparadas para todos os novos químicos lançados na água ou subsolo o tempo todo, a falta de legislação é um dos entraves para pesquisas, inovações tecnológicas e investimentos nesta questão. Fica o alerta.
Os desafios presentes e futuros no tratamento de efluentes e água exigem uma evolução das tecnologias existentes. "O aumento de produção industrial, aumento populacional, aumento da demanda de energia e água, escassez de água de qualidade, dificuldade de gestão de resíduos do tratamento, como o lodo, precisam ser enfrentados" – alerta Marina Marques, coordenadora técnica da Phytorestore Brasil. Devido a esses desafios, é preciso hoje fazer uso sustentável da água. "Sentiu-se no bolso o custo do tratamento de água subindo à medida que a poluição dos mananciais aumentou. Com isso, substitui-se o ato de descartar por reciclar, reutilizar" – compara Marina.
As novas tecnologias buscam evoluir as já existentes. "O objetivo é aumentar a eficiência, diminuir o consumo de energia, diminuir a necessidade de insumos, reduzir a perda de água e melhorar o fluxo de resíduos resultantes. São constantes no setor investimentos na criação de membranas mais eficientes, processos químicos com menor consumo de insumos e combinação de tecnologias" – salienta Marina. Segundo ela, é menos constante a criação de uma nova tecnologia de tratamento, uma nova maneira de pensar na gestão da água.

Em tempo real e mobile
Os maiores avanços tecnológicos na área de tratamento de água e efluentes vêm da automação de processos, aquisição e transmissão de dados. "As novas tecnologias de tratamento são menos dependentes da atuação humana, exigindo sistemas capazes de atuar de forma autônoma, a partir de uma central de operação, ou remotamente" – expõe o Prof. José Carlos Mierzwa, do Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental da Escola Politécnica da USP.
A compreensão dos processos das estações de tratamento e a análise de sua eficiência, com certeza, também irão ganhar velocidade com as tecnologias digitais. "O monitoramento on-line e o registro de parâmetros-chave, aliados à rápida interpretação dos dados, permitirão buscar as condições de operação ideais para cada planta" – ressalta Mario Feltrin, especialista de processos de marketing e desenvolvimento IM Industrial Merchant – Mercado Industrial da Air Liquide. A empresa oferece equipamentos conectados a seus clientes. "Os dados de processo são tratados pela Air Liquide e colocados à disposição dos clientes via acesso em portal exclusivo" – conta.

 

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Outra mudança tecnológica, desta vez mobile, é o aplicativo de controle e acompanhamento instalado em celulares ou tablets. Os equipamentos de sistemas de aeração da B&F Dias, por exemplo, são monitorados por este aplicativo criado para as plataformas IOS (Apple) e Android. Seu papel é acompanhar o desempenho e a performance do sistema, propiciando maior controle operacional, com acesso rápido, e suporte do fabricante, com histórico dos principais parâmetros operacionais e fotos. Além disso, o usuário é avisado pelo app sobre procedimentos operacionais importantes.
O app é uma mão na roda que ajuda o usuário no dia a dia de sua operação na estação de tratamento de efluentes. Para Bruno Dinamarco, gerente de contratos da empresa, o app auxilia quem já é cliente B&F Dias, como também usuários de outras tecnologias, como aeração mecânica. "O que desejamos é que o aplicativo seja útil para o usuário" – diz.

 

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Controlar e monitorar os sistemas é cada vez mais importante, ainda mais agora sendo feito a distância é essencial porque mantém a operação apropriada e econômica. "Este acompanhamento a distância é crítico para manter o bom desempenho, reduzir a mão de obra necessária para operar o sistema e garantir os resultados" – avalia Jeff Hanson, da Clearwater Layline LLC.
Ele cita testes no campo descritos no Relatório Técnico NRRI/TR-2017/17, The MnDrive Transdisciplinary Project, "Implementation of Smart Bioremediation Technology to Reduce Sulfate Concentrations in NE Minnesota Watersheds", do Natural Resources Research Institute da University of Minnesota Duluth (ver case no box), do qual Hanson foi um dos colaboradores. "Eles precisavam do monitoramento ativo de vazão de cada módulo, da doadora de elétrons, da temperatura e outros fatores, e tudo isso a 8 km da energia elétrica mais próxima. Os dados foram coletados sem fio para uma central no local e transmitidos via celular para serem coletados e analisados ao longo do tempo" – conta.
A conectividade faz o controle e a operação remotos das estações, o que agiliza a leitura de parâmetros em tempo real. "Muitas vezes, o efluente industrial tem caracterização variável numa mesma planta e hoje é possível com sondas de análises multiparâmetros obter instantaneamente uma boa caracterização do efluente na entrada do sistema e definir o tratamento a ser realizado para o efluente recebido, otimizando o tratamento das estações e reduzindo perdas" – explica Marina.
A automação do sistema fica mais fácil no caso dos Jardins Filtrantes, especialidade da Phytorestore Brasil. "A operação é muito simples porque depende apenas de manejo de válvulas sem introdução de insumos" – afirma Marina. A coordenadora técnica explica que é possível automatizá-lo para que cada resultado de um parâmetro o sistema esteja programado para a utilização das células de filtros plantados que resultarão no melhor tratamento para esse parâmetro.
Com a conectividade, há ainda mais facilidade. "Quando um efluente apresenta uma caracterização diferenciada, é possível acionar um técnico remoto que irá definir a operação para esse tipo específico de tratamento. Neste caso, resta ao cliente aproveitar os benefícios dos Jardins Filtrantes, a beleza das suas plantas e a interação com a natureza" – destaca Marina.

As tendências do setor
O mercado segue à procura de alternativas para uso eficiente de água em seus processos. Por isso, soluções para reúso e reciclo tendem a ganhar espaço nos próximos anos. "Outra grande tendência é a implantação de tecnologias de Internet das Coisas (IoT) em estações de tratamento de água e esgoto" – afirma Feltrin.

 

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Diante dos problemas ambientais atuais, principalmente os relacionados à poluição ambiental e escassez de recursos, segundo Mierzwa, a tendência é o uso das novas tecnologias para melhorar a eficiência dos sistemas de tratamento, visando reduzir a poluição, o consumo de energia e a recuperação de recursos, inclusive fósforo dos esgotos domésticos.
O Resource Nexus é um novo conceito que se apresenta. Por meio dele, busca-se a recuperação dos recursos presentes em efluentes e resíduos, abandonando-se o conceito de tratamento apenas para a atenuação da carga de poluentes. Em tratamento de esgotos e resíduos orgânicos, deve-se evitar o uso de energia para degradar energia. "No caso de esgotos domésticos, em vez de se utilizar processos convencionais de tratamento, procura-se concentrar os esgotos pelos processos de separação por membranas, de maneira que a matéria orgânica seja concentrada para posterior recuperação de energia em biodigestores também alimentados com resíduos orgânicos" – explica Mierzwa.
Neste caso, a produção de gás pode ser viabilizada e, com isso, sua utilização para a geração de energia. "No processo, também é possível recuperar os nutrientes na forma de estruvita, além da água, com o uso de processos complementares" – ressalta Mierzwa. O desenvolvimento de membranas funcionais e condutivas possibilita sua utilização para a produção de energia em reatores biológicos ou, então, proporciona o tratamento de esgotos sem a necessidade de aeração.
De maneira específica, segundo Marina, a tendência atual das evoluções tecnológicas do setor é a redução das emissões de gases, odores, resíduos sólidos e ruídos. "A emissão de gases, odores e ruídos faz com que as estações precisem ser instaladas em locais afastados das ocupações ou passagem de pessoas. A geração de resíduos sólidos é uma das maiores complicações logística e financeira de uma estação de tratamento" – observa.
Os Jardins Filtrantes já foram concebidos atendendo o que ainda é tendência para as outras tecnologias de tratamento. "A não emissão de maus odores, ruídos e baixa emissão de gases fazem com que os Jardins Filtrantes possam ser instalados na entrada das fábricas, regiões povoadas de cidades, e utilizados como área de paisagismo e convívio, trazendo valorização ambiental e imobiliária" – expõe Marina.
Nos Jardins Filtrantes ainda, segundo ela, a quase inexistência de lodo elimina custos com logística e destinação desse material, custos com energia para a secagem e permite a instalação do tratamento em locais sem atendimento de aterros ou incineradores, diminuindo, também, os custos e riscos do transporte.
Para Dinamarco, nunca esteve tão em alta a discussão de rotas de tratamento e equipamentos que ofereçam menor Opex. São diversos os processos, tecnologias e equipamentos dando esse direcionamento. Ele cita os sopradores parafusos e difusores de ar de bolhas ultrafinas, como os B&F Strip. "O benefício desse tipo de difusor é a maior capacidade de transferência de oxigênio em relação aos demais modelos existentes devido ao design inovador e sua perfuração especial. Além disso, possui válvula de retenção contra a entrada de água e lodo, permitindo, simultaneamente, o alívio da membrana, o que significa baixos custos de operação e energia" – diz.

 


Case de tratamento de efluentes de mineração

Na área de mineração, segundo Jeff Hanson, da Clearwater Layline LLC, o maior assunto hoje em dia é o sulfato e o risco de AMD (Acid Mine Drainage). "Hoje a empresa PolyMet Mining, que atua em Minnesota, está nas fases finais de aprovação para iniciar a mineração de cobre, níquel, paládio, ouro, prata e outros metais. A maioria destes metais está junto com sulfur (enxofre) onde existe o risco de contaminação com muito sulfato e da criação de AMD" – relata.
Para tratar toda a água despejada da área da PolyMet Mining (www.polymetmining.com), será usado um sistema de osmose reversa para remover o sulfato da água. "Esta tecnologia é mais do que provada para remover sulfato, mas é muito cara para ser instalada e operada. Por isso, estão sendo feitos pesquisas e testes no campo com sistemas biológicos" – conta Hanson.
Até então, os sistemas biológicos só podiam tratar efluentes de mineração com pouca vazão. Mas agora existem novas tecnologias que podem tratar qualquer fluxo de efluentes. "A redução de sulfato para sulfeto com SRB (Sulfate Reducing Bacteria) é a maneira natural para o meio ambiente tratar sulfato. O problema sempre foi como fazer isso em grande escala, numa forma controlada que pode produzir o resultado desejado e confiável" – diz Hanson.
De acordo com ele, a nova tecnologia com Floating SRB Bioreactors já demonstrou que remove 90% até 100% dos 1,100 mg/L de sulfato no local do teste. Ele explica que, na primeira fase biológica do sistema, o sulfato é reduzido para sulfeto pelas SRB. Numa segunda fase, o sulfeto produzido está quimicamente convertido em FeS ou S para ser removido do sistema.
O princípio do sistema são os módulos individuais de 15,000 L, que estão flutuando abaixo do nível da água num lago. "Cada módulo tem mais do que 100,000 m2 de área para os SRB afixar, criando grande capacidade de tratamento biológico. E cada módulo é controlado individualmente para garantir o desempenho. Para maiores fluxos de efluentes, só é preciso acrescentar mais módulos", explica Hanson. No quadro abaixo, Hanson mostra a área relativa de média usada em biorreatores.


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As novas tecnologias
Nos próximos anos, as tecnologias com membranas vão acelerar seu crescimento. De acordo com Feltrin, dentro deste mercado, as tecnologias de MABR (Reator de Biofilme
Aerado em Membrana) são uma novidade que vem ganhando espaço. Esta tecnologia tem maior eficiência energética no tratamento de efluentes gerando até 50% de economia, baixo impacto ambiental e projeto modular de fácil ampliação. Em relação aos lançamentos, a Air Liquide Brasil nacionalizou toda a sua produção de equipamentos para tratamento de água, com o início da fabricação do Aeroxal – produto que tem eficiência em injeção de oxigênio puro em estações de lodo ativado.
Hoje, as tecnologias mais modernas para tratamento de água e efluentes são os processos de separação por membranas, como micro, ultra e nanofiltração, osmose reversa, eletrodiálises, pervaporação e processos de oxidação fotoquímica. "Estas tecnologias podem ser combinadas para a produção de água potável e de processos industriais, inclusive de mananciais com a qualidade degradada, de águas salobras ou salinas" – afirma o Prof. Mierzwa.
Considerando-se os processos de separação por membranas, que são capazes de separar espécies dissolvidas, os evaporadores com recompressão de vapor, segundo ele, são uma complementação tecnológica que têm uma maior eficiência energética em comparação aos demais processos de evaporação disponíveis.
No tratamento de esgotos, o Prof. Mierzwa confirma que os sistemas que combinam o processo biológico com a separação por membranas (micro ou ultrafiltração), conhecidos como Sistemas Biológicos com Membranas Submersas, do inglês Membrane Bioreactors (MBR) são bem efetivos. "Sua eficiência de remoção de matéria orgânica (DBO) é superior a 99% e tem a vantagem de ocupar uma área bem menor que aquela ocupada pelos sistemas de tratamento convencionais" – diz. Segundo ele, o tratamento adicional do efluente de um Sistema Biológico com Membranas Submersas com a osmose reversa e oxidação fotoquímica tem sido usado para obtenção de água potável, inclusive nos Estados Unidos.
Os Jardins Filtrantes são uma das soluções aos desafios, por ser um processo novo em relação aos tratamentos existentes. "Através da mimetização de processos naturais, une mecanismos físicos, químicos e biológicos para atingir alta eficiência de tratamento com geração de lodo próximo a zero e sem utilização de insumos externos" – explica Marina.
Após a implantação da estação de tratamento por Jardins Filtrantes, não há mais nenhum consumo de insumos ou geração de poluição. "É um ciclo fechado de tratamento, onde se tem como resultado água de alta qualidade, aumento da biodiversidade local e nenhum dano ao meio ambiente" – afirma a coordenadora técnica.
Para processos biológicos, o Cleartec®, da B&F Dias, é uma nova tecnologia que aumenta a capacidade de tratamento na etapa biológica nas estações de tratamento de efluentes sem precisar de obras civis. Ele tem uma estrutura com mídias têxteis em polipropileno para aumento e fixação do número de microrganismos. Possui uma superfície específica larga, áspera e estruturada, ideal para colonização, dando maior proteção ao biofilme.
Segundo Dinamarco, a aeração é necessária apenas para fornecer oxigênio para a biomassa, e não obrigatoriamente para maior mistura como em alguns processos de MBBR. O meio têxtil é fixado numa estrutura em aço inoxidável que pode ser montada sobre sistemas de aeração já existentes ou não. As características do leito fixo e móvel num único conjunto promovem a estabilidade biológica e o desempenho do sistema. De fácil manuseio e instalação e isento de manutenção, o Cleartec também não sofre entupimentos; conta com excelente eliminação de nitrogênio; tem fluxo ideal; alívio da clarificação secundária; e alta resistência a UV.

 

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Um alerta sobre os poluentes emergentes
Os lançamentos químicos feitos pela grande quantidade de produtos químicos na água requerem a atenção do setor. As novas tecnologias e processos não estão preparados ainda para dar conta do tratamento dessa demanda. Hanson alerta que as novas tecnologias não estão preparadas para todos os novos químicos que estão sendo lançados na água ou subsolo. Ele diz que, provavelmente, exista alguma maneira de tratar a maioria destes químicos, mas não se está tendo tempo nem dinheiro para desenvolver os tratamentos antes de proliferar o lançamento de novos químicos no meio ambiente.
"Nós estamos contaminando nosso meio ambiente com muitas coisas para as quais nós não temos ideia das consequências. E infelizmente nos EUA as regras sobre novos químicos estão sendo relaxadas ou revogadas a todo dia. A situação atual nos EUA está muito, muito perigosa para o meio ambiente. Estamos num regresso muito triste" – lamenta Hanson.
Os efluentes estão em constante mudança devido à evolução tecnológica nas indústrias. Um exemplo disso são os novos metais que surgem das novas produções de equipamentos eletrônicos. Segundo Marina, hoje as tecnologias de tratamento têm se adequado a essa realidade, porém as legislações não acompanham os avanços de efluentes. Caso dos poluentes emergentes que não são considerados na potabilização da água. "A falta de legislação tanto inibe as pesquisas e evoluções tecnológicas sobre o assunto quanto inibe os investimentos dos clientes em tecnologias que apresentem o tratamento desses novos químicos ou poluentes" – analisa.
A ampla variedade de produtos químicos disponibilizados no mercado atualmente preocupa o setor devido ao seu lançamento direto ou indireto nos corpos d’água. "As tecnologias tradicionais de tratamento não são capazes de remover diversas substâncias presentes na água ou nos efluentes, o que requer o uso de novas tecnologias. Atualmente, é possível produzir água potável a partir de esgotos com a utilização das tecnologias de separação por membranas e processos de oxidação fotoquímica" – ressalta o Prof. Mierzwa.
Ele cita um estudo desenvolvido pelo Centro Internacional de Reúso de Água da Escola Politécnica para o Comitê de Bacias Hidrográficas do PCJ em uma estação de tratamento de esgotos da Companhia de Saneamento de Campinas (Sanasa), que demonstrou a viabilidade de produção de água de reúso potável.
Neste estudo, foram avaliados os processos de osmose reversa, oxidação fotoquímica, adsorção em carvão ativado e carvão biológico ativado para o tratamento do efluente resultante de um sistema biológico com membranas submersas. "O arranjo de tratamento mais eficiente foi o que combinou os processos de osmose reversa e oxidação fotoquímica, seguidos da desinfecção com cloro. Este foi o único arranjo que resultou na produção de uma água sem toxicidade química após a cloração" – afirma o Prof. Mierzwa.
Para Marina, nessa questão, o reúso da água vem ajudar muito. "As restrições impostas para o reúso da água – devido aos limites de equipamentos ou às exigências da produção industrial – são, muitas vezes, maiores do que as restrições de lançamento de efluentes nos corpos hídricos. Uma indústria que vai reusar a água pode precisar de uma água muito mais pura que de um aquífero. Nesses casos, os avanços tecnológicos são notáveis" – avalia.
Como existem inúmeras composições de efluentes industriais, cada um deve ser analisado individualmente. "Muitas vezes, a composição de diferentes tecnologias será o melhor tratamento para um efluente específico" – salienta Marina. Ela diz que os Jardins Filtrantes podem ser aliados a outras tecnologias para tratar completamente os efluentes mais complicados.
A Phytorestore tem os mais diversos projetos implantados e pesquisas para o tratamento de efluentes com altas cargas de óleos, metais, poluentes emergentes, entre outros. "É possível através de Jardins Filtrantes, sozinhos ou aliados a outras tecnologias, a potabilização de efluentes de uma cidade para seu abastecimento, assim como os mais diversos efluentes e reúso industriais" – conta Marina.
"Temos à disposição tecnologias de oxidação avançada (AOP) capazes de atender às crescentes preocupações com micropoluentes e químicos de difícil decomposição" – afirma Feltrin. A Air Liquide possui soluções para despoluir lagos e rios que tenham sido contaminados. Segundo ele, a empresa dispõe de equipamentos portáteis que podem ser instalados de maneira rápida para tratar soluções pontuais.

 

Contatos
Air Liquide:
www.airliquide.com.br
B&F Dias: www.bfdias.com.br
Clearwater Layline: www.clearwaterlayline.com
Phytorestore: www.phytorestore.com.br
Prof. José Carlos Mierzwa: Escola Politécnica da USP

 


 

Pesquisadores brasileiros querem dominar novas tecnologias no setor
Lodo Ativado Granular é uma delas, com unidade piloto

No Brasil, diversos pesquisadores têm buscado compreender e dominar a tecnologia de Lodo Ativado Granular. Na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, o Prof. Roque Passos Piveli coordena um projeto financiado pela parceria Fapesp-Sabesp, onde se opera há mais de um ano uma unidade piloto. "Os resultados são animadores, o que evidencia a capacidade nacional de assimilar esses novos processos" – diz o Dr. Fábio Campos, responsável técnico pelo Laboratório de Saneamento – EPUSP.
Segundo ele, o processo de Lodos Ativados Granular, denominado Nereda®, atualmente tem sua patente em poder da Royal HaskoningDHV, empresa de engenharia holandesa que atua em saneamento. O Reator em Bateladas Sequenciais de Grânulos Aeróbios, chamado de Lodo Ativado Granular, foi desenvolvido no final da década de 1990. "Suas características lhe conferem uma economia da ordem de 20% nos custos de processo e em torno de 75% no espaço requerido" – afirma o Dr. Campos.

 

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Comparação entre convencional e nova
O conhecido sistema de Lodos Ativados mantém uma massa de microrganismos aeróbios em contato com o esgoto sanitário num reator com a contínua recirculação de biomassa vinda do decantador secundário. Segundo o Dr. Campos, em termos de eficiência, o resultado supera os 95% de remoção de matéria orgânica.
Desenvolvido na Inglaterra em 1914, este sistema consolidou-se como a alternativa de tratamento de esgoto mais viável para os grandes centros urbanos. Desde lá, muitas variantes foram surgindo até chegar ao Lodo Ativado Granular. Antes do Granular, duas delas vieram agregar ao processo a remoção de nutrientes (nitrogênio e fósforo): os sistemas Bardenpho e UCT.
De acordo com o Dr. Campos, no sistema de Lodo Ativado Granular, em um único reator, sem a presença de material suporte, desenvolvem-se agregados biológicos com estrutura compacta e dimensões da ordem de 0,5 e 2 mm, com excelentes características de sedimentabilidade. Devido à limitação da difusão do oxigênio para o interior desse grânulo, permite-se a existência simultânea de zonas aeróbias, anóxicas e anaeróbias, criando condições biológicas para que ocorra remoção conjunta de matéria orgânica, nitrogênio e fósforo.
Na figura abaixo, o Dr. Campos compara a estrutura de um agregado biológico floculento, encontrado em processos convencionais de Lodos Ativados, e o grânulo biológico, obtido no Lodo Ativado Granular.

 

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Contato
Dr. Fábio Campos:
Laboratório de Saneamento – EPUSP

 



 

Grupos de pesquisa e profissionais qualificados brasileiros buscam viabilizar o Anammox à realidade do país
Novas tecnologias para remoção de nitrogênio de águas residuárias: Nitritação Parcial – Anammox (NP/A)

Os nutrientes nitrogênio e fósforo, presentes no esgoto sanitário e também em águas residuárias de determinadas indústrias, pode promover a eutrofização de corpos receptores e, consequentemente, causar danos ambientais e prejuízos no abastecimento público de água. Geralmente, para a remoção do nitrogênio de esgoto sanitário aplicam-se os processos biológicos de nitrificação e desnitrificação heterotrófica, já bastante consolidados.
No entanto, a aplicação destes métodos para águas residuárias com maiores níveis de nitrogênio, como lixiviados de aterros sanitários e alguns efluentes industriais, pode resultar em elevados gastos com aeração na nitrificação e fonte de carbono na desnitrificação.
O processo Anaerobic Ammonium Oxidation (Anammox), cuja ocorrência foi confirmada em meados da década de 1990 (MULDER et al., 1995), surge como uma importante alternativa aos métodos convencionais. Como apresentado na equação 1 (STROUS et al., 1998), o processo consiste na oxidação do nitrogênio amoniacal (NH4+) a nitrogênio gás (N2) e uma pequena parcela de nitrato (NO3-) mediante a redução de nitrito (NO2-). O processo é autotrófico, ou seja, não demanda fontes orgânicas de carbono, e anaeróbio, uma vez que a biomassa anammox respira NO2-.
NH4+ + 1,32NO2- + 0,066HCO3- + 0,13H+
? 1,02N2 + 0,26NO3- + 0,066CH2O0,5N0,15 + 2,03H2O (1)
Até o momento foram identificados seis diferentes gêneros de bactérias atuantes no processo anammox, todos pertencentes ao filo Planctomycetes: Candidatus Brocadia, Candidatus Kuenenia, Candidatus Jettenia, Candidatus Scalindua, Candidatus Anammoxoglobus e Candidatus Anammoximicrobium. Em geral, são bactérias de crescimento lento, com tempo de duplicação variando entre 2,1 e 11 dias, para uma temperatura média de 30°C (condição favorável) (CONNAN et al., 2016). Segundo Yin et al. (2016), o tempo de duplicação pode ser ainda maior, entre 11 e 20 dias.
Dessa maneira, a proliferação da biomassa e a geração de lodo são muito inferiores comparadas ao processo de desnitrificação heterotrófica. Por outro lado, esse é o grande desafio para a aplicação do processo em larga escala no tratamento de efluentes líquidos. Segundo Yin et al. (2016), a partida do primeiro reator anammox em escala real prolongou-se por aproximadamente 3,5 anos. Estratégias que permitem maior retenção de biomassa, através de crescimento aderido (granulação e/ou formação de biofilme em materiais suportes), devem ser adotadas para favorecer o crescimento bacteriano e viabilizar a técnica (SRI SHALINI; JOSEPH, 2012).
O processo deve ser combinado com a nitritação parcial do afluente (oxidação de NH4+ a NO2-), para produzir o NO2- necessário à respiração anaeróbia da biomassa anammox. Essa combinação, nitritação parcial-anammox (NP/A), é possível em dois estágios (sistema SHARON - ANAMMOX) ou em um único estágio, sistema conhecido por CANON (Completely Autotrophic Nitrogen removal Over Nitrite) (VAN HULLE et al., 2010). Segundo Lackner et al. (2014), aproximadamente 88% dos sistemas NP/A são operados em um único estágio. Esta configuração apresenta algumas importantes vantagens: menor custo de implantação, menor complexidade e maior robustez quanto à inibição por substrato (VAN HAANDEL; LUBBE, 2012).
A aplicação dos processos combinados NP/A pode gerar uma economia de 60% no consumo de oxigênio (redução do consumo de energia), 100% com fonte orgânica de carbono e grande redução da geração de lodo de excesso, resultando em até 90% de redução nos custos de manutenção do sistema (ALI; OKABE, 2015; CAO; VAN LOOSDRECHT; DAIGGER, 2017).

 

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Segundo Lackner et al. (2014), até o ano de 2014 existiam mais de 100 instalações de sistemas NP/A em escala real pelo mundo e mais de 1.000 publicações científicas sobre o tema em periódicos de destaque internacional. Existe uma grande tendência de evolução do processo anammox e no Brasil já existem grupos de pesquisa e profissionais qualificados para viabilizar a aplicação da tecnologia para a nossa realidade.

 


Matheus Ribeiro Augusto

Engenheiro ambiental, mestre em Ciências do Meio Ambiente e Recursos Hídricos e doutorando em Engenharia Hidráulica e Ambiental pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (EP USP)


 

 

Referências bibliográfica
ALI, M.; OKABE, S. Anammox-based technologies for nitrogen removal: Advances in process start-up and remaining issues. Chemosphere, v. 141, p. 144–153, 2015. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2015.06.094>.
CAO, Y.; VAN LOOSDRECHT, M. C. M.; DAIGGER, G. T. Mainstream partial nitritation–anammox in municipal wastewater treatment: status, bottlenecks, and further studies. Applied Microbiology and Biotechnology, v. 101, n. 4, p. 1365–1383, 2017. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1007/s00253-016-8058-7>.
CONNAN, R.; DABERT, P.; KHALIL, H.; BRIDOUX, G.; BÉLINE, F.; MAGRÍ, A. Batch enrichment of anammox bacteria and study of the underlying microbial community dynamics. Chemical Engineering Journal, v. 297, n. 3, p. 217–228, 2016. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2016.03.154>.
LACKNER, S.; GILBERT, E. M.; VLAEMINCK, S. E.; JOSS, A.; HORN, H.; VAN LOOSDRECHT, M. C. M. Full-scale partial nitritation/anammox experiences - An application survey. Water Research, v. 55, n. 0, p. 292–303, 2014. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1016/j.watres.2014.02.032>.
LI, X.; SUNG, S. Development of the combined nitritation–anammox process in an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor with anammox granules. Chemical Engineering Journal, v. 281, p. 837–843, 2015. Disponível em: <http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S138589471500981X>.
MULDER, A.; GRAAF, A. A.; ROBERTSON, L. A.; KUENEN, J. G. Anaerobic ammonium oxidation discovered in a denitrifying fluidized bed reactor. FEMS Microbiology Ecology, v. 16, n. 3, p. 177–184, 1995. Disponível em: <https://academic.oup.com/femsec/article-lookup/doi/10.1111/j.1574-6941.1995.tb00281.x>.
SRI SHALINI, S.; JOSEPH, K. Nitrogen management in landfill leachate: Application of SHARON, ANAMMOX and combined SHARON-ANAMMOX process. Waste Management, v. 32, n. 12, p. 2385–2400, 2012. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1016/j.wasman.2012.06.006>.
STROUS, M.; HEIJNEN, J. J.; KUENEN, J. G.; JETTEN, M. S. M. The sequencing batch reactor as a powerful tool for the study of slowly growing anaerobic ammonium-oxidizing microorganisms. Applied Microbiology and Biotechnology, v. 50, n. 5, p. 589–596, 1998. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1007/s002530051340>.
VAN HAANDEL, A. C.; VAN DER LUBBE, J. Handbook of Biological Wastewater Treatment: Design and Optimisation of Activated Sludge Systems. 2. ed. London: IWA Publishing, 2012.
VAN HULLE, S. W. H.; VANDEWEYER, H. J. P.; MEESSCHAERT, B. D.; VANROLLEGHEM, P. A.; DEJANS, P.; DUMOULIN, A. Engineering aspects and practical application of autotrophic nitrogen removal from nitrogen rich streams. Chemical Engineering Journal, v. 162, n. 1, p. 1–20, 2010. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2010.05.037>.
YIN, X.; QIAO, S.; ZHOU, J.; TANG, X. Fast start-up of the anammox process with addition of reduced graphene oxides. Chemical Engineering Journal, v. 283, p. 160–166, 2016. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2015.07.059>.

 

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