Biorreator a membrana aplicado ao pós-tratamento de esgoto sanitário sob condições de aeração intermitente visando a remoção de matéria orgânica e monitoramento da colmatação

Abstract

Os reatores anaeróbios de manta de lodo (UASB) ocupam posição de destaque dentre as tecnologias para o tratamento de esgoto sanitário, porém apresentam limitações associadas a qualidade do efluente final quando empregados de maneira individual, exigindo um pós tratamento. O objetivo do trabalho consistiu em efetuar o pós-tratamento do efluente sanitário proveniente de um reator UASB mediante o emprego de um Biorreator à Membrana (BRM) de fluxo contínuo, com aeração intermitente. A configuração avaliada, possibilita adequação e melhoria de plantas de tratamento, com possibilidade de menor consumo energético e reduzida área de instalação, além de elevada qualidade do efluente final, frente a outras tecnologias aeróbias convencionais. Nesse contexto, os objetivos foram a avaliação do desempenho do sistema quanto à remoção de matéria carbonácea (DQO) e os aspectos relacionados ao monitoramento da colmatação no módulo de membrana. Para isso, foi investigado a evolução da colmatação e a eficiência na remoção de matéria carbonácea no BRM com aeração intermitente sob duas vazões de ar distintas (6 e 8 NL/min), em três ciclos operacionais de aeração ligado/desligado entre 15/30 e 30/15 minutos. Ainda, foi avaliado o potencial de uso do permeado do módulo tendo em vista a elevada qualidade do efluente final. O biorreator piloto apresentava capacidade útil de 63 litros e era dotado de um módulo de membrana de ultrafiltração modelo fibra oca, com área de filtração de 0,93 m². O fluxo operacional do módulo foi de 5,5 L/m².h. O período total de operação incluindo a partida do BRM foi de 212 dias, porém, a avaliação e monitoramento da eficiência do sistema ocorreu durante 144 dias operacionais. Para os ciclos operacionais I (15/30 + 6L/min), II (15/30 + 8L/min) e III (30/15 + 8L/min) foram coletadas e avaliadas 10, 4 e 2 amostras para monitoramento da qualidade, respectivamente. Para o monitoramento do BRM e avaliação da eficiência foram monitorados os parâmetros de DQO total, DQO solúvel, turbidez e cor no qual o BRM apresentou eficiência de remoção de 89%, 54,9 %, 99,9%, 45,9% respectivamente. O valor médio do oxigênio dissolvido no BRM foi de 0,54 mg/L na fase aerada ao longo da operação. O reduzido fluxo de ar no sistema pode ter contribuído para o aumento da colmatação e a maior frequência das limpezas químicas do módulo de membrana.

Abstract : The anaerobic sludge blanket reactors (UASB) stand out among the wastewater treatment technologies. However, they present limitations associated with the quality of its final effluent when employed individually, thus requiring a post-treatment. The main objective of this research was to carry out the post-treatment of the effluent from a UASB reactor using a continuous flow membrane bioreactor (MBR) with intermittent aeration. The evaluated configuration allows the adequacy and improvement of sewage treatment plants, promoting lower energy consumption and small installation area, as well as high final effluent quality when compared to other conventional aerobic technologies. In this context, the objectives were to evaluate the system performance regarding the removal of chemical oxygen demand (COD) and other parameters related to the monitoring of the membrane module fouling. In order to do that, we investigated the fouling and COD removal efficiency evolutions in the MBR with intermittent aeration under two distinct airflows (6 and 8 NL/min), in three operating cycles of aeration on/off between 15/30 and 30/15 minutes. Also, the permeate reuse potential was evaluated in view of the final effluent high quality. The pilot had a working capacity of 63 liters and was equipped with a submersible hollow fiber ultrafiltration membrane module, with a filtration area equal to 0.93m². The module operational flow was 5.5 L/m².h. The total period of operation, including the MBR start, was 212 days. However, the evaluation and monitoring of system efficiency took place during 144 operational days. For the operational cycles I (15/30 + 6L/min), II (15/30 + 8L/min) and III (30/15 + 8L/min), 10, 4 and 2 samples were respectively collected and evaluated for monitoring of quality. Total COD, soluble COD, turbidity and color parameters were monitored for the MBR, and it showed removal efficiencies of 89%, 54.9%, 99.9%, and 45.9%, respectively. The MBR dissolved oxygen average value was 0.54 mg/L in the aerated phase throughout the operation. The reduced airflow in the system may have contributed to increasing fouling and the frequency of chemical cleanings of the membrane module.