MBR: vantagens da utilização do oxigénio em relação à ventilação convencional

No momento de analisar e determinar de entre as várias tecnologias existentes nos sistemas de depuração qual é a MTD (Melhor Tecnologia Disponível), deve estudar-se detalhadamente tanto a viabilidade tecnológica em função das características da descarga e do processo em questão, como as vantagens que a seleção de uma em detrimento da outra pressupõem comparativamente ao Opex e ao Capex que cada uma delas gera para obter um equilíbrio adequado que garanta o cumprimento dos limites de descarga autorizados.

Os biorreatores de membrana (Membrane BioReactor – MBR) são eficazes no tratamento de águas industriais complexas, com carga elevada ou grande variabilidade sazonal, ou seja, quando são necessários valores elevados de idade do lodo, uma maior presença de microrganismos ou é necessário tratar cargas temporárias em época de campanha até dez vezes maiores do que durante o resto do ano. Nestes casos, o espaço dedicado à estação de tratamento, assim como o Opex e Capex destinado, ganha uma grande importância e em muitos casos esta é quase a única alternativa.

Sectores como o da indústria conserveira, que possui uma elevada variabilidade sazonal de carga de entrada para a estação de tratamento, ou o sector farmacêutico-químico, pela complexidade da natureza das suas descargas, fazem dos sistemas MBR uma alternativa tecnológica altamente eficiente.

MBR em poucas palavras

• Os MBR são uma versão 2.0 dos sistemas de lodos ativos nos quais o método de separação sólido/líquido confere ao processo uma série de vantagens:
• Obtém-se uma maior qualidade de efluente em termos de sólidos e redução de patógenos (fator determinante em função das exigências de descarga final).
• Tem a capacidade de conter uma maior concentração de biomassa em comparação com os processos convencionais. Isto não só implica a possibilidade de reduzir o volume do processo (volume de reator biológico, o que se traduz num menor Capex e num menor Opex), como também oferece flexibilidade com cargas variáveis e capacidade de ampliação perante a crescente procura de tratamento.

Mesmo volume de reator, maior capacidade de depuração. Trata-se de um processo robusto que suporta as consequências que essas variações provocam nas características do lodo, especialmente na sua decantação, uma vez que não afeta a eficiência do processo.

Caso se opte por utilizar membranas para intensificar e compactar o tratamento, em seguida explicamos por que motivo se deve pensar da mesma forma para dimensionar o sistema de oxigenação.

Fatores determinantes na utilização de oxigénio em MBR

Um dos principais fatores limitativos do dimensionamento dos MBR é o sistema de ventilação. Para tratar a máxima carga esperada, é necessário ter a capacidade de transferir a quantidade necessária de oxigénio que se prevê que os microrganismos precisem.

Os requisitos energéticos dos sistemas de ventilação tradicionais ficam visivelmente afetados com a presença de sólidos (gráfico 1, representado pelo fator alfa). Nos sistemas MBR, para

garantir o seu funcionamento correto, é necessário trabalhar a altas concentrações de SSTLM, normalmente acima de 8 mg/l e chegando inclusivamente a 20 g/m3 e, a estas concentrações, os sistemas de ventilação convencionais perdem eficiência na transferência do oxigénio, limitando o processo e tendo de “compensar” esta limitação com volumes de reatores sobredimensionados (alto Capex) e/ou com elevados consumos energéticos para chegar a transferir realmente os kgO2 necessários (alto Opex).

Outro fator importante e influente é o aumento da temperatura (Gráfico 2), pois aumenta o consumo energético das bombas de sopro para fazer face à diminuição do oxigénio de saturação.

Por outro lado, o facto de os sistemas de ventilação estarem delimitados em termos da velocidade de transferência de oxigénio por unidade de volume (OTR) até valores entre 1500–2000 gO2/m3/d que, comparativamente à OUR que o processo necessita, determina como fator limitativo o volume mínimo que um reator para as cargas de projeto deve ter. A partir desse valor, fornecer mais ar implica unicamente que esse ar adicional seja libertado para a atmosfera sem causar nenhum efeito benéfico. Ou seja, a utilização de sistemas de oxigenação baseados no ar anula a importante vantagem dos MBR para criar estações de tratamento mais compactas e flexíveis. Na Nippon Gases dispomos de múltiplas referências que procuram aumentar a capacidade de vários MBR e melhorar a eficiência de transferência, aumentando a capacidade de depuração sem requerer novos investimentos, substituindo o sistema de ventilação por um sistema de injeção de oxigénio puro.

Complementarmente ao sistema de injeção, aconselhamos permanentemente sobre o melhor modo de operar o processo biológico ajustando os consumos de oxigénio às necessidades da fábrica e parâmetros do processo, (HRT, SRT, OUR, OTR, SOUR, F/M, Cv…) graças ao controlo e seguimento que o nosso sistema MiruGas-AqScan® proporciona, convertendo esta monitorização e controlo online numa ferramenta imprescindível para a conceção e posterior controlo do processo com a utilização de oxigénio, otimizando a eficiência de processo relativamente ao ar em situações de carga, presença de sólidos e temperatura elevadas.

Ou seja, o facto de a capacidade de o oxigénio puro ser transferido para os microrganismos ser até 5 vezes mais rápida do que com o ar, faz com que o processo MBR mantenha e aumente as vantagens, a eficiência e a flexibilidade que têm em situações de tratamento de águas complexas. Mas a principal vantagem que a Nippon Gases oferece e onde reside realmente o ajuste de Opex e a poupança de Capex face a alternativas tecnológicas, está na automatização, controlo, aconselhamento e seguimento do processo através do serviço MiruGas®.