Sub-projeto 1: Estudo da Biomassa em Reator Anaeróbio Compartimentado Tratando Esgotos Sanitários

Foi construído um reator com volume total de 11 m3, constituído de três câmaras em série (com fluxo ascendente), sendo que uma quarta câmara funciona para remoção de sólidos suspensos, incluindo região de decantação com placas planas paralelas, inclinadas de 60°.

Esse reator encontrava-se em operação de rotina, em fase de partida, desde junho de 1997, quando recebeu inoculo de lodo retirado de tipo UASB, em operação há mais de 10 anos. Esse sistema foi operado com tempo de detenção hidráulica médio de 12 horas.

A operação desta instalação, além de ter tido como objetivo o aprimoramento desse reator, que já foi objeto de pesquisas anteriores na EESC-USP, tem por fim o melhor conhecimento da microbiologia e cinética do processo, tomando-se como base a fenomenologia que ocorre em cada câmara.

Assim, além das avaliações dos parâmetros usuais de controle da fase líquida, deu-se a expressiva atenção a produtos extracelulares e caracterização física, química e biológica dos grânulos, com base na utilização de técnicas de difração de Raios X e de microscopia eletrônica de varredura, entre outras.

Sub-projeto 2: Desenvolvimento de Reator Horizontal de Leito Fixo para Tratamento de Esgotos Sanitários.

Foi construído um reator em escala piloto (diâmetro: 0,15 m; comprimento total de 15,00 m), constituído de cinco módulos de 3,00 m cada. Para recheio utilizaram-se pequenas peças de espuma de poliuretano. Na figura 1 é apresentada a fotografia do reator projetado com base em estudos fundamentais previamente realizados em escala de laboratório.

Esse projeto foi fundamentado em estudos sobre transferência de massa e sobre cinética do processo, visando à otimização da unidade. Estudos anteriores com esse tipo de reator resultaram na apresentação de artigo no XXII Congresso Interamericano de Ingeniería Sanitária y Ambiental (México), que veio a receber o prêmio Abel Wohlman, como o melhor trabalho técnico do evento.

Na instalação piloto, além de detectar-se aspectos de engenharia concernentes com o scale up do reator, também procurou-se aprofundar no conhecimento da cinética do processo e na caracterização (qualitativa e quantitativa) do afluente , do efluente, da biomassa e dos gases gerados. Esse reator estva sendo operado há vários meses com tempo de detenção de 4,3 h (nos vazios) e alcançando eficiência de remoção de DQO de até 80%. Nos testes foi avaliado o desempenho, considerando-se tempo de detenção de 2,5 h.

Foto 1 - Reator Anaeróbio de Leito Fixo

Foto 2 - Detalhe da biomassa imobilizada na espuma de poliuretano

Sub-projeto 3: Tratamento de Esgotos Sanitários em Reator Anaeróbio de Leito Fluidificado.

Esta pesquisa foi iniciada no SHS há cerca de 15 anos, em escala de bancada (diâmetro: 0,10 m, altura: 2,00 m).

O objetivo foi dar um grande passo no scale up do reator, visto que tudo que foi possível, para confirmar a potencialidade do seu uso, foi pesquisado em reatores menores, com excelentes resultados.

O reator foi construído em aço carbono zincado a quente, com diâmetro da base de 1,50 m e 15,0 m de altura, tendo como material do leito, partículas de carvão ativado granulado. Foram utilizado, para receber e tratar cerca de 40% da vazão dos esgotos gerados no Campus da USP, de São Carlos - SP. As fotos 3 e 4 apresentam este reator e uma partícula (recheio) de carvão ativado, mostrando o seu aspecto na fase de aderência de microorganismos para a formação do biofilme.

Este reator está operando desde 1997, e, embora não tenha sido aplicado todo volume necessário de recheio, sua eficiência chegou a alcançar valores de remoção de DQO superiores a 80%, com tempo de detenção hidráulica médio de 3,6 h (em relação ao volume real do reator).

Neste caso, assim como nos demais subprojetos, além de se estudar o desempenho propriamente dito, também caracterizou qualitativa e quantitativamente o biofilme do ponto de vista químico, físico e biológico.

Foto 3 - Reator Anaeróbio de Leito Fluidificados/Expandido.

Foto 4 - Detalhes de Biopartícula (Carvão com Início de Formação Biofilme).