Aeração de Lagos e Efluentes com Ar Difuso

O sistema de tratamento biológico de efluentes inventado em 1900, a aeração passa a ser usada para promover o ambiente aeróbico e propiciar o desenvolvimento dos microrganismos responsáveis pela rápida degradação da matéria orgânica (poluição). A geração e injeção de ar nas estações aeróbias de tratamento de água, o suprimento de oxigênio passa a ser, de longe, o maior item de consumo de energia (50 a 90% do consumo total) obrigando a busca por sistemas de aeração eficientes.

Vários sistemas mecânicos de aeração foram desenvolvidos ao longo do tempo, mas com o custo energético crescente, depois dos anos 70, desenvolveu-se a aeração por ar difuso com economias de até 50%. Nos EUA mais de 1300 estações de tratamento de efluentes, municipais e industriais passaram a usar aeração por ar difuso em substituição aos aeradores mecânicos.

Os aeradores podem ser de superfície, mecânicos ou submersos. Os primeiros agitam o efluente para introduzir ar da atmosfera com pás, lâminas, brochas e sistemas propelentes diversos. No caso do ar difuso, ou aeradores formadores bolhas, injetam o ar na base do sistema.
Estações de tratamento de efluentes americanas onde, se substituíram os equipamentos mecânicos de aeração:

Caso 1 – Estação de Tratamento de Efluentes de Saukville, Wisconsin.

Esta unidade conseguiu aumentar a eficiência de transferência de oxigênio com redução de custos, em vez de dois sopradores passou a usar apenas um. Posteriormente, em 1990, após alguns problemas por entupimento e desequilíbrio de distribuição do ar nos tanques, os difusores foram substituídos por aeradores de membrana. Depois de alguns acertos no volume de ar requerido, o sistema ganhou o premio de “ÜS EPA Award of Excellence” in 1991 devido à otimização das operações e práticas de manutenção.

Caso 2 – Estação de Tratamento de Efluentes de Renton, Washington.

Em 1982, devido ao aumento de custos de energia esta estação mudou o sistema de aeração por macro bolha para o sistema de aeração por micro bolha por membrana perfurada em dois tanques deixando outros dois no sistema antigo. Comparou-se o oxigênio dissolvido e verificou-se que os tanques a ar difuso por micro bolha precisavam 30-40% menos ar do que os do sistema velho. Com a mudança, de 390 KW passaram a consumir 355 KW/1000 m³ após instalação dos difusores micro bolha.

Caso 3 – Estação de Tratamento de Efluentes de Ridgewood, Nova Jersey.

Esta unidade teve seu sistema de aeração por macrobolha trocado em 1983 por um sistema de difusores de cerâmica microporos obtendo-se um resultado de economia de energia de aproximadamente 28% além de melhor nitrificação resultante no efluente.

Esquema de Aeração de Fundo de Lagos e lagoas com uso de Difusores

Modelos de Difusores de Ar no Mercado

Difusores de microporos existem na forma de discos, tubos e domos; são feitos de cerâmica, plástico ou membranas flexíveis perfuradas. Produzem bolhas de diâmetro aproximado 1-5 mm em água limpa, a um dado fluxo de ar/minuto
Discos – Difusores de disco medem em geral de 18-24 cm de diâmetro. São desenhados para vazões de 0,25 a 1,5 litros/s por difusor.
Tubos – Podem ser feitos com 0,50 a 2 m de comprimento, sendo usual o diâmetro de 6,4 –7,6 cm. O fluxo de ar pode variar de 1 a 5 litros de ar/s.
Difusores tipo “Dome” – Feitos geralmente de cerâmica ou plástico poroso, são geralmente circulares com 18 cm de diâmetro e 3,8 com de altura. São desenhados para vazões de 0,25 a 1 litro de ar/s.
Difusores tipo Bandeja – De cerâmica ou membrana perfurada, são retangulares e têm aproximadamente 30 cm² em área por 2-3 cm de espessura. Em desuso, foram substituídos pelos anteriores.

Vantagens dos Difusores de Ar

A eficiência do sistema de aeração está relacionada às características do efluente, ao processo, ao regime de vazão, às condições de carga, à geometria do tanque, ao tipo de difusor, tamanho, forma, densidade e ao fluxo de ar. Características como DBO, nitrogênio amoniacal e vazão, estão entre os parâmetros que ditam a demanda total de ar e oxigênio.

O entupimento do sistema pode advir de partículas do próprio ar ou do meio liquido que se precipitam sobre os poros. A presença de surfactantes, sólidos dissolvidos ou em suspensão, podem afetar o formato e tamanho da bolha e alterar a capacidade de oxigenação do sistema.

Controle efetivo do processo no longo prazo levará em conta tempo de retenção e integração dos sólidos, relação alimento/microrganismo e vazão do efluente. No curto prazo, por parte do operador, deve se observar o fluxo de ar do difusor e oxigênio dissolvido (OD) no liquido.