Porquê utilizar oxigénio líquido (LOX) nos processos MBR?

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

Os MBR são uma versão dos sistemas de lodos ativos, nos quais o método de separação sólido/líquido confere ao processo uma série de vantagens. Em primeiro lugar, permite uma maior qualidade do efluente em termos de sólidos e a redução de patógenos (fator determinante em função das exigências da descarga final). No entanto, a sua principal vantagem é a capacidade de conter uma maior concentração de biomassa do que os processos convencionais. Isto não só implica a possibilidade de reduzir o volume do processo, como também oferece flexibilidade com cargas variáveis e capacidade de ampliação perante a crescente procura de tratamento. Além disso, 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 desde a conceção do processo 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 NOS 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).

Gráfico 1. Comparação da eficiência da transferência de oxigénio em função da concentração de sólidos totais em suspensão no licor misto.

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.

Gráfico 2. Efeito do aumento da temperatura com o fator de energia.

Por otro lado, el hecho de que los sistemas de aireación estén acotados respecto a la velocidad de transferencia de oxígeno por unidad de volumen (OTR) hasta valores entre 1500 – 2000 gO2/m3/d determina como factor limitante el volumen mínimo que debe tener un reactor para las cargas de diseño. A partir de ese valor, aportar más aire únicamente conlleva a que ese extra de aire adicional escape a la atmósfera sin causar ningún efecto. Es decir, el uso de sistemas de oxigenación basados en aire anula la gran ventaja de los MBR para crear depuradoras más compactas y flexibles.

Gráfico 3. Variabilidade anual de uma empresa da indústria alimentar.

A Nippon Gases tem procurado aumentar a capacidade de vários MBR sem efetuar novos investimentos, substituindo o sistema de ventilação por um sistema de injeção do oxigénio puro e avaliando o modo ideal de operar o processo biológico ajustando os consumos de oxigénio às necessidades da fábrica e do processo, graças ao controlo e seguimento oferecidos pelo nosso sistema AqScan®, transformando esta monitorização e controlo online num fator imprescindível para a conceção do processo com a utilização de oxigénio, verificando a melhor eficiência de processo em termos do ar em situações de carga elevada, presença elevada de sólidos e alta temperatura.

Ou seja, a capacidade de o oxigénio puro ser transferido para os microrganismos até 5 vezes mais rápido do que o ar faz com que o processo dos MBR mantenha e aumente as vantagens, a eficiência e a flexibilidade que têm em situações de tratamento de águas complexas.

Gráfico 4. Dados online do OUR gerados pelo AqScan.

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