Os efluentes são por natureza um problema, mas existem variedades especialmente difíceis abordadas aqui, que podem prejudicar os sistemas locais se não forem compreendidas e tratados adequadamente.
Imagem: Water Online
Os efluentes de alta resistência são comumente negligenciados ao implementar o tratamento de efluentes no local ou descentralizado. Muitas fontes de efluentes são vistas como semelhantes às fontes residenciais e agrupadas na categoria de resíduos “domésticos”, apenas para descobrir que há muito mais carga orgânica do que o previsto e pré-tratamento insuficiente antes do descarte.
Embora a definição de efluentes de alta resistência (high-strength waste-HSW) varie entre as agências e publicações, o consenso é que os efluentes são de alta resistência quando a demanda bioquímica de oxigênio (DBO), sólidos suspensos totais (SST), gorduras, óleos e graxas (FOGs) e nitrogênio são mais elevados do que os efluentes domésticos típicos. Normalmente, os efluentes de alta resistência resultam de fontes industriais ou comerciais. Essas fontes geralmente são variáveis, com concentrações flutuantes e maior potencial de co-contaminantes que podem afetar a eficácia do tratamento.
Fontes Comuns de HSW
Algumas das fontes mais comuns de HSW são lojas de conveniência, estabelecimentos de alimentação (como exemplo cozinha comercial), vinícolas, cervejarias, campings, hospitais, asilos e lavanderias. Isso pode incluir problemas operacionais do tanque séptico e uma redução na diluição com o uso de dispositivos de água de baixa vazão.
Desafios do Projeto para Tratamento de HSW
Embora haja uma variedade de fontes de efluentes de alta resistência (HSW), há uma etapa que deve vir primeiro ao projetar qualquer uma delas: a caracterização do fluxo de resíduos influentes. Deve ficar claro que uma única amostra provavelmente não será representativa das flutuações no carregamento de massa que comumente ocorrem com fontes HSW. Quando possível, é útil ter várias amostras para melhor caracterizar a variabilidade na vazão de efluentes. É importante caracterizar a carga orgânica na forma de DBO/SST, mas também os co-contaminantes que podem interferir no tratamento de DBO/SST. A seguir estão os componentes e condições comuns que podem ser encontrados ao lidar com HSW.
Gorduras, Óleos e Graxas
Os FOGs geralmente andam de mãos dadas com as fontes de HSW. A fonte mais comum de gorduras são as de animais no cozimento e da limpeza associada. As gorduras são tipicamente mais sensíveis à temperatura quando comparadas aos óleos e graxas, mas são mais facilmente tratadas por meio de processos biológicos. Os óleos mais comuns são os de cozinha ou sabões de base vegetal e permanecem na forma líquida dentro da faixa de temperatura típica dos efluentes. Os processos de tratamento biológico são menos eficazes para os óleos quando comparados às gorduras. Por fim, as graxas nos efluentes são à base de petróleo e frequentemente resultado de produtos de beleza e limpeza, como loções, detergentes e produtos para o cabelo.
A tecnologia de pré-tratamento mais eficaz para os FOGs são os interceptores de graxa imediatamente após a coleta dos efluentes. A caixa de gordura é altamente eficaz, pois elas são mais facilmente solidificadas e separadas do fluxo de resíduos por meio de uma caixa de gordura. Um filtro de efluentes na caixa de gordura pode abordar ainda mais os FOGs, no entanto, pode levar a uma maior manutenção e inconveniência se a concentração de FOG for tal que o filtro fique sujo rapidamente e exija substituição frequente. Em alguns casos mais graves, a melhor opção é separar os FOGs na fonte e transportá-los para serem tratados separadamente.
Temperatura
Embora efluentes mais quentes sejam preferíveis para promover processos biológicos (idealmente entre 25℃ e 35℃), algumas aplicações comerciais podem introduzir efluentes quentes (mais comumente aquelas como lava-louças ou máquinas de lavar de alta temperatura). Para fontes de HSW com temperaturas de efluentes mais altas (acima de 26℃), pode ser benéfico utilizar um tanque de retenção antes de um interceptador de graxa ou um interceptor de graxa de maior volume para adicionar tempo de residência promovendo o resfriamento e a mistura com efluentes mais frios introduzido entre os ciclos de lavagem. Isso ajudará a promover a solidificação da gordura dentro do interceptor de graxa antes da fossa séptica.
Alcalinidade e pH
Produtos de limpeza e resíduos de alimentos podem afetar o pH em HSW. Efluentes com pH fora da faixa preferencial (6–9) podem proibir a atividade biológica. O uso intenso de produtos de limpeza contendo água sanitária pode elevar o pH fora da faixa ideal de tratamento. Por outro lado, locais de serviços de alimentação, como cafeterias ou vinícolas, podem contribuir com efluentes abaixo da faixa ideal de tratamento. Além da inibição do tratamento biológico, o pH mais baixo também pode tornar o precipitado de fósforo mais solúvel, possibilitando o aumento do fósforo total no efluente do sistema. Embora a diluição e a equalização da vazão possam fornecer algum tamponamento para picos ou quedas no pH, a melhor maneira de combater o pH dos efluentes fora da faixa operacional preferencial é incorporar o ajuste do pH no pré-tratamento por meio de alimentação química.
Produtos de limpeza e resíduos de alimentos podem conter bicarbonatos e carbonatos, que podem reduzir diretamente a alcalinidade dos efluentes. A alcalinidade afeta diretamente o processo de nitrificação/desnitrificação. Os sistemas de tratamento com limites de nitrogênio dos efluentes, podem exigir ajuste da alcalinidade por meio de alimentação química para maximizar a redução total de nitrogênio no sistema de tratamento.
Os efluentes das cervejarias contêm subprodutos da fabricação de cerveja e fermentação. As cervejarias são projetadas com drenos em toda a instalação para coletar a água de enxágue de todas as etapas do processo de fabricação da cerveja. (Imagem: Water Online)
Taxa de Vazão
As flutuações na taxa de vazão podem facilmente impactar a taxa da carga de massa em um sistema de tratamento. Quase todas as fontes de efluentes têm variabilidade de vazão ao longo do dia, mas em fontes de HSW em particular, os ciclos operacionais podem ter um grande impacto na taxa de vazão e carga de massa dos efluentes. Fornecer um tanque de equalização (EQ) junto com a dosagem cronometrada para controlar melhor a carga do sistema de tratamento e controlar picos potenciais nas concentrações de fluxo e DBO é a melhor maneira de gerenciar essas flutuações. Os tanques EQ de vazão devem fornecer volume suficiente para lidar com taxas de pico de vazão, e as bombas EQ também precisam ser dimensionadas para fornecer uma vazão media preferencial para dosar o sistema de tratamento.
Amônia Quaternária
Comumente encontrados em desinfetantes, surfactantes, lenços de papel e amaciantes de roupas, os compostos de amônio quaternários (CAQs) são encontrados em efluentes domésticos e de alta resistência. Muitos CAQs são prolíficos e podem ter um efeito biocida em todo o sistema de tratamento de efluentes. Condições anaeróbicas como as encontradas em uma fossa séptica proporcionam pobre biodegradação, no entanto as condições aeróbicas aumentam a biodegradabilidade dos CAQs. Os CAQs podem ser especialmente biocidas para bactérias nitrificantes e devem ser monitorados de perto para sistemas de tratamento que requerem nitrificação. A melhor maneira de mitigar os CAQs é eliminá-los na fonte ou limitar o uso e aumentar a tancagem para permitir a diluição dentro do sistema.
DBO/TSS/Nitrogênio
Uma vez que os co-contaminantes e a qualidade dos efluentes que podem afetar o tratamento biológico tenham sido abordados, os contaminantes primários podem ser tratados com mais facilidade. Após uma caixa de gordura e fossa séptica, a DBO e TSS são reduzidos, mas a maior parte da redução de DBO/TSS para aplicações de HSW ocorrerá sob condições aeróbicas. O sistema de tratamento biológico deve ser dimensionado para acomodar o carregamento de massa médio e também ser capaz de lidar com picos de carregamento em massa, que possam ocorrer. Os sistemas de tratamento de HSW geralmente requerem áreas maiores e maior fluxo de ar para tratamento aeróbico. Alguns sistemas incorporam a recirculação de efluentes parcialmente tratados para reduzir a área do sistema. As tecnologias comuns de sistemas de tratamento biológico usadas incluem opções baseadas em mídia de biofilme, como biorreatores de leito móvel ou biorreatores de leito fixo, bem como uma variedade de processos de lodo ativado.
Embora o tanque EQ de vazão evite picos no sistema de tratamento biológico, ainda pode haver variabilidade operacional na fonte que pode aumentar a DBO/TSS ou as concentrações de nitrogênio que entram no sistema de tratamento. A DBO/TSS abordado com tratamento aeróbico e nitrogênio exigirá fases aeróbicas e anóxicas para tratar o nitrogênio total no efluente do sistema.
Importância do Start-UP, Manutenção e Monitoramento do Sistema
É importante usar o start-up do sistema de tratamento como uma oportunidade para caracterizar melhor a vazão de resíduos e garantir que ocorra tratamento suficiente antes que o efluente do sistema seja liberado. Todos os equipamentos de monitoramento devem ser testados para evitar erros de leitura quando o sistema estiver em operação.
Dependendo dos requisitos do estado e da complexidade do sistema de tratamento de efluentes, pode ser necessário um operador especializado. Com ou sem esse operador, um cronograma regular de operação e manutenção é crucial para a manutenção ao lidar com HSW. O monitoramento regular e os ajustes do sistema podem evitar possíveis vazamentos de contaminantes e identificar os ajustes necessários do sistema de tratamento que podem ser necessários se a fonte de HSW tiver mudado significativamente.
Compreendendo a Fonte de Efluentes
O maior erro ao selecionar tecnologias de pré-tratamento para o tratamento de efluentes no local é fazer suposições gerais sobre a qualidade dos efluentes. Muitas fontes de HSW surpreendem depois que um sistema já foi projetado e instalado por falta de caracterização. Como em quase todo projeto, quanto mais dados disponíveis, mais apropriado e adequado será o produto final.
Conclusão
Os engenheiros enfrentam cada vez mais desafios complexos de HSW. Consideração cuidadosa da fase inicial do projeto das entradas do sistema, flutuações da taxa de vazão com base no uso, como o sistema será operado, mantido, monitorado e qualquer necessidade potencial de pré-tratamento resultará em um projeto de sistema de tratamento de HSW que fornecerá um serviço eficiente e eficaz a longo prazo.
Autor: Stephanie Beadle
Fonte: Water Online
Adaptado por Digital Water
