Biodiscos

Os Biodiscos, também conhecidos como Discos Biológicos Rotativos (DBR) ou Contactores Biológicos Rotativos (CBR), ou ainda Bio Disc, Biosurf e Biospiral (nomes comerciais), são equipamentos que contêm discos alojados em vários depósitos ou etapas, distribuídos em série e montados de forma modular.

Reator de Biodiscos

O biodisco basicamente é composto por 3 itens (Figura 1): • Reator; • Eixo de suporte dos biodiscos; • Conjunto moto-reator;

Figura 1. Componentes básicos de um biodisco.

Os primeiros registros deste tipo de tratamento ocorreram na Alemanha, em 1900, com discos de madeira. Posteriormente por volta 1930, a madeira foi substituída por discos metálicos. Na década 1950, novamente na Alemanha, iniciou-se a confecção de discos de plástico e madeira com 1m de diâmetro. Já na década de 1960 foi introduzido o poliestireno expandido com diâmetro de 2 a 3m, mas sem competitividade comercial devido ao alto custo do material.

Ainda na década de 1960, novas pesquisas começaram a indicar a transferência de oxigênio para os processos de aeração sem a necessidade de recirculação. Na década seguinte, o poliestireno expandido foi abandonado por razões comerciais e substituído por um novo material de preço mais competitivo, o polietileno. Com este novo material, os discos passaram a ter novo formato corrugado passando de uma densidade de área superficial de 52,5m2/m3 com os discos de poliestireno a 121m2/m3 com os discos de polietileno.

Atualmente os Biodiscos são discos confeccionados em plástico rígido (PVC, Polietileno ou Polipropileno), com diâmetro de até 4m, montados em série em um eixo de aço aonde giram parcialmente submergidos em água residual e que servem de

suporte para colônias de bactérias que aderem à superfície deste disco formando uma biomassa ou biopelícula, constante e confinada a uma superfície determinada, que se operada de forma correta não se desprende ou cresce de forma descontrolada, portanto, formam um sistema muito estável e com escassas variações em seu rendimento.

Segundo Metcalf & Eddy (1991), o processo do Biodisco é um sistema de tratamento biológico secundário com meio suporte em movimento e biomassa ativada aderida.

Quando o mecanismo é colocado em operação, os microorganismos no efluente começam a aderir às superfícies rotativas, e ali proliferam até que toda a superfície do disco esteja coberta por uma fina camada biológica. Esta população microbiana produz elevado grau de tratamento para um relativo pequeno tempo de detenção hidráulica.

À medida que os discos giram, a parte do disco que está fora do líquido carrega consigo adsorvido à biopelícula uma quantidade de efluente, colocando em contato com o ar atmosférico, propiciando a captura de oxigênio pelas bactérias que a utilizam.

Quando os discos completam sua rotação, esse filme mistura-se com a massa líquida dos efluentes, trazendo ainda algum oxigênio e misturando os efluentes parcialmente e totalmente tratados. Com a passagem das bactérias aderidas à superfície dos discos pelo efluente, estes absorvem uma nova quantidade de matéria orgânica, utilizada para sua manutenção biológica.

Se for algum motivo a camada que recobre os discos assume uma espessura excessiva, ela se desprende do disco. Os organismos que se desprendem são mantidos em suspensão no meio líquido devido ao movimento dos discos, aumentando a eficiência do sistema.

O movimento rotacional do meio proporciona uma turbulência na interface entre a biomassa e o efluente, de maneira que oxigênio dissolvido e substrato solúvel estão uniformemente disponíveis ate na porção mais interna da camada de biomassa, seja através do mecanismo de mistura ou de difusão.

A otimização do sistema é conseguida através da divisão física do tanque que contém os discos, normalmente chamado de reator. Esta divisão física produz compartimentos ou estágios, estes por sua vez, funcionam como um reator, existindo uma dinâmica de equilíbrio entre o crescimento biológico e o descolamento da biomassa.

A velocidade rotacional dos discos é um ponto importante na definição do projeto. Estudos realizados com vários diâmetros de discos indicam uma correlação que deve ser respeitada entre velocidade periférica a velocidade de rotação requerida e o diâmetro do disco, de tal forma que não ocorra limitação de oxigênio para a remoção da carga orgânica.

A velocidade de rotação afeta o tratamento de efluente de várias maneiras: promove o contato entre a biomassa e o efluente, possibilita a remoção do excesso de biomassa, facilita a aeração do efluente e produz a velocidade necessária para a mistura em cada estágio.

O aumento da velocidade de rotação incrementa o efeito de cada um destes fatores. No entanto, existe uma velocidade rotacional ótima, entre 1 e 4 rotações por minuto, acima da qual a eficiência do tratamento não é significativamente elevada.

Características do Funcionamento do Biodisco

Como uma das principais características do Biodisco é que a biomassa passa através do efluente, e não o efluente passa pela biomassa, resultam dela algumas considerações:

Há uma remoção controlada da camada biológica, resultando numa prevenção a obstrução do meio suporte, pois forças de cisalhamento removem, de forma contínua e uniforme, possíveis excessos de camada sobre o meio líquido; Aeração eficiente provocada pelo movimento rotacional, o que possibilita suprir a demanda de oxigênio para toda camada de biomassa; Contato entre biomassa e efluente controlados pelo projeto; Não há ocorrência de variações de carga hidráulica ou orgânica uma vez que a grande maioria dos organismos ativos encontra-se aderido ao meio e opera independente de um decantador á jusante do biodisco;A flexibilidade da partida do reator com fluxo muito menor que o fluxo de projeto ou mesmo depois da partida com fluxo baixo resulta em um efluente tratado de melhor qualidade; O processo permite também facilmente a otimização do tratamento pela complementação com outros processos, uma vez que é construído de forma modular

Figura 2. Esquema de funcionamento do biodisco

O reator era uma caixa cúbica, fabricada em fibra de vidro dividida em quatro compartimentos ou estágios. O primeiro estágio tinha um comprimento útil de 0,43 m; os outros três estágios seguintes tinham 0,23 m de comprimento útil, perfazendo um comprimento útil total de 1,12 m. A largura útil era de 1,00 m e a altura útil 0,48 m. O volume útil do reator era de 537 L.

Entre um estágio e outro existiam paredes intermediárias de separação (num total de três). Nestas paredes havia um orifício na parte superior, fazendo com que o efluente passasse de um estágio para o outro pela superfície do meio líquido.

No primeiro estágio havia um dreno no fundo do reator, pois neste estágio ocorria um tempo de detenção hidráulico maior que os seguintes e, por este motivo, ele funcionava como um decantador primário. Ainda no primeiro estágio havia uma bóia hidráulica que regulava o fluxo de vazão de entrada, com o objetivo de não permitir que a pressão atmosférica no tanque de armazenamento influenciasse na vazão, quando havia diferentes volumes no tanque de armazenamento que ficava a jusante.

A passagem do efluente tratado se dava por um orifício colocado na parte superior de uma das paredes externas opostas à entrada do efluente. Por meio de um tubo era levado até o decantador secundário à jusante.

O eixo de suporte dos discos foi confeccionado com um tubo metálico de ½”de diâmetro por 1,30 m de comprimento, em uma das extremidades havia uma luva de união onde o eixo conectava-se com o conjunto moto redutor. Dentro de cada estágio existiam as estruturas em forma de “X” que sustentavam e prendiam os discos ao eixo. No primeiro estágio existiam 2 conjuntos de quatro discos, nos 3 estágios seguintes havia um conjunto de quatro discos em cada um, totalizando 20 discos.

As principais finalidades dos discos são:

Meio de suporte para o crescimento da biopelícula; Possibilitar o contato da biopelícula com o efluente e o ar atmosférico; Promover uma turbulência no meio líquido e transportar oxigênio para este meio.

Vantagens do Biodisco

Manutenção e operação simples Sistema compacto se comparado

aos sistemas convencionais de tratamento de efluentes.

Equipamentos mecânicos simples

Reduzidas possibilidades de maus odores

Não gera ruídos Elevada eficiência na remoção

da DBO Nitrificação frequente Requisitos de área bem baixos Mais simples conceitualmente

do que lodos ativados. Possibilidade de reuso do

efluente tratado para irrigação, descarga em bacias sanitárias, lavagens de pisos externos e estacionamentos.

O efluente atende normalmente a legislação ambiental cada vez mais rígida.

Pouco sensitivo a mudanças bruscas de cargas (vazão e DBO)

Economia de energia elétrica (40% a 50% da energia gasta em lodo ativado) Baixa produção de lodo Ótima qualidade do lodo

Desvantagens do Biodisco

Elevados custos de implantação Adequado principalmente para

pequenas populações para não necessitar de número excessivo de discos

Os discos devem ser cobertos contra a ação da chuva e de vandalismos

Relativa dependência da temperatura do ar quando for abaixo de 13ºC

Necessidade de tratamento completo do lodo.