O que é o processo MBBR?

O Processo MBBR É uma tecnologia de tratamento de efluentes que combina as vantagens do leito fluidizado tradicional e métodos biológicos de oxidação por contato proporcionando excelentes efeitos de remoção do nitrogênio e do fósforo. A eficiência do tratamento deste processo alcança geralmente: DBO₅ Remoção de mais de 90%, remoção de COD de 70%–90%, remoção total de nitrogênio de 70%–90% e remoção de fósforo de cerca de 70%–90%.

O reator MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) é usado principalmente para o tratamento de esgoto e águas residuais. Degrada e remove as substâncias orgânicas, o nitrogênio da amônia, o nitrogênio do nitrato, o nitrogênio do nitrito, e o fósforo da água formando um biofilm na superfície do Enchimento biológico MBBR

O reator MBBR consiste em um tanque, transportadores (enchimentos) e tubos de aeração perfurados.

• Tanque: O recipiente principal usado para armazenar os enchimentos inferiores e água, servindo como o local primário para o processo de reação.
• Enchimento: Fornece uma grande área de superfície para o acessório e o crescimento do biofilm, aumentando o efeito biológico do tratamento da degradação.
• Tubulação do aeração: É usado para fornecer oxigênio ao interior do reator para atender à demanda de oxigênio de microrganismos durante o processo de biodegradação.

O princípio do processo de MBBR é utilizar o princípio básico do método do biofilme adicionando uma determinada quantidade de portadores suspendidos no reactor para aumentar a biomassa e as espécies biológicas no reactor, melhorando desse modo a eficiência do tratamento do reactor. Como a densidade dos enchimentos MBBR é próxima à da água, eles estão em um estado completamente misturado com a água durante a aeração. A ação de colisão e cisalhamento dos transportadores na água tornam as bolhas menores, melhorando a taxa de utilização de oxigênio. Além disso, as espécies biológicas dentro e fora de cada portador são diferentes. Alguns portadores têm bactérias anaeróbicas ou facultativas crescendo dentro, enquanto bactérias aeróbicas crescem fora. Cada transportador atua como um microreator, permitindo que as reações de nitrificação e desnitrificação ocorram simultaneamente, melhorando assim a eficiência do tratamento.

O enchimento MBBR é um novo tipo de transportador bioativo. Ele usa uma fórmula científica e integra vários oligoelementos que facilitam a rápida fixação microbiana e o crescimento em materiais poliméricos, com base nas características das águas residuais. É alterado e construído com os processos especiais, e tem vantagens tais como a grande área de superfície específica, a boa hidrofilicidade, a atividade biológica alta, a formação rápida do biofilm, o bom efeito do tratamento, e a vida útil longa.

O núcleo do processo MBBR é o transportador, cuja estrutura física, estabilidade química e resistência mecânica afetam diretamente a facilidade de formação de biofilme, a velocidade de fixação do biofilme e a capacidade de remover poluentes. Geralmente, os portadores usados no processo MBBR devem atender às seguintes características:

• Boa eletrofilicidade, carga positiva na superfície, facilitando a fixação de microrganismos carregados negativamente e boa biocompatibilidade.
• Boa hidrofilicidade, facilitando a fixação de microrganismos e permitindo a rápida formação de biofilme.
• Gravidade específica razoável, perto da água, distribuída uniformemente na água, boa fluidez.
• Resistência UV resistente, reforçada UV e função anti-envelhecimento, com uma vida útil de mais de 25 anos.
• Adicionando grupos hidrofílicos e outros oligoelementos, a formação do biofilme leva apenas 3–15 dias.

A formação de biofilme de enchimentos biológicos refere-se ao processo no tratamento de águas residuais onde os microorganismos anexam poluentes na água à superfície do enchimento e crescem e se reproduzem lá. Em um reator MBBR, o processo de formação de biofilme de preenchimentos biológicos pode ser aeróbico ou anaeróbico, dependendo do contato entre a superfície de enchimento e oxigênio dissolvido no ambiente.

Formação biofilme aeróbico. No sistema MBBR, parte da superfície de enchimento é exposta à área de contato do ar, permitindo que o oxigênio entre e suporte os microorganismos no biofilme para respiração aeróbica.

Formação anaeróbica do biofilme. Nas partes do enchimento que estão em contato com a água, os microorganismos utilizam a matéria orgânica nas águas residuais para a decomposição anaeróbia, produzindo produtos metabólicos como metano e sulfeto de hidrogênio.

Formação anaeróbica do biofilme

Formação aeróbia do biofilme

• Inspeção visual

  O biofilme é uniformemente distribuído na superfície do transportador, tornando-se mais denso mais perto da superfície do transportador e mais solto mais longe. A cor do transportador escurece, indicando que o biofilme no transportador atingiu a maturidade.

• Inspeção microscópica

  A estrutura do biofilme é densa e abriga uma gama diversificada de microorganismos. Ciliados sésseis, como Vorticella e Epistylis, são predominantes. O aparecimento de um pequeno número de rotíferos e ciliados de natação significa a maturação do biofilme.

Existem muitos fatores que afetam se a formação do biofilme pode ser rápida e eficaz, como poros de enchimento, valor do pH, temperatura e taxa de aeração.

• Poros De Enchimento

  O número de poros nos enchimentos MBBR afeta a eficiência do tratamento da água. Quanto mais poros houver, maior a área de superfície do enchimento, mais microorganismos podem se unir e melhor o efeito do tratamento.

• Valor do pH

  As atividades fisiológicas dos microrganismos estão intimamente relacionadas com a acidez e a alcalinidade do ambiente. Somente sob condições adequadas de pH os microrganismos podem realizar atividades fisiológicas normais. Se o valor do pH se desviar muito da faixa adequada, a função catalítica do sistema enzimático nos microorganismos enfraquecerá ou até desaparecerá. A escala óptima do pH para os micro-organismos envolvidos no tratamento biológico das águas residuais é geralmente 6.5–8.5.

• Temperatura

  O método MBBR atinge principalmente a degradação de poluentes orgânicos em águas residuais através do metabolismo de vários tipos de microorganismos no biofilme. Portanto, a qualidade de crescimento do biofilme está diretamente relacionada ao resultado final do tratamento de águas residuais. Isto é especialmente verdadeiro para as bactérias nitrificantes e desnitrificantes, que têm ciclos de crescimento longos e são muito sensíveis às mudanças ambientais. A temperatura ideal para bactérias nitrificantes é 20 °C – 30 °C, e para bactérias desnitrificantes, é 20 °C – 40 °C. Quando a temperatura cai abaixo de 15 °C, a atividade de ambos os tipos de bactérias diminui e, a 5 °C, pára completamente. Assim, as mudanças de temperatura afetarão diretamente o crescimento dessas bactérias.

• Aeração Taxa

  Se a taxa de aeração for muito baixa, é difícil fazer o rolo de enchimento e fluidizar; se a taxa de aeração for muito alta, é difícil para o biofilme se formar inicialmente.

Depois que o efluente bruto entra na estação de tratamento de efluentes, ele passa primeiro pelo equipamento de tela. A peneira é composta por barras metálicas ou hastes dispostas em formas paralelas ou inclinadas para bloquear partículas grandes e impurezas sólidas, evitando o entupimento do equipamento de tratamento subsequente. O corpo de água tratado pela tela entra no tanque MBBR, que é preenchido com enchimentos. Microorganismos formam biofilmes na superfície dos enchimentos para degradar a matéria orgânica. A água tratada flui do tanque MBBR para o tanque de sedimentação secundário, onde sólidos suspensos e lodo biológico são separados por sedimentação por gravidade. A água que sai do tanque de sedimentação secundária entra na unidade de pré-filtração para remover ainda mais pequenas partículas e sólidos residuais suspensos que não foram completamente assentados no tanque de sedimentação secundária. A água que foi submetida ao tratamento de pré-filtração entra no filtro de areia, que remove ainda mais sólidos suspensos, substâncias coloidais e microorganismos da água. A água após o tratamento do filtro de areia entra no filtro de carvão ativado, onde a alta capacidade de adsorção do carvão ativado remove matéria orgânica, cloro residual, odores e alguns íons de metais pesados da água. Finalmente, a água entra no tanque de água limpa.

• Temperatura

  O sistema do reator do biofilme deve operar em temperaturas de 15 °C – 35 °C.

• Oxigênio dissolvido

  O oxigênio dissolvido é um fator importante que afeta a eficiência de remoção da matéria orgânica. Especialmente nos casos em que o objetivo é a remoção de fósforo e nitrogênio, o controle da concentração de oxigênio dissolvido torna-se particularmente importante. A faixa de controle de DO em cada seção do tanque de reação é a seguinte: seção anaeróbica abaixo de 0,2 mg/L, seção anóxica entre 0,2 mg/L e 0,5 mg/L e seção aeróbica com concentração de oxigênio dissolvido preferencialmente não inferior a 2 mg/L.

• MLSS (Licor Misto Suspenso Sólidos Concentração)

  A concentração de lodo no processo MBBR deve ser controlada dentro de 3.000 mg/L – 20.000 mg/L. De um modo geral, quando a concentração de lodo no líquido de alimentação aumenta, devido à alta concentração de lodo, o lodo tende a se depositar na superfície do biofilme, formando uma camada espessa de lodo. No entanto, a concentração de lamas no líquido de alimentação não deve ser muito baixa, caso contrário, a taxa de degradação dos poluentes será baixa e a capacidade das lamas ativadas de adsorver e degradar a matéria orgânica dissolvida enfraquecerá, resultando em um aumento na concentração de matéria orgânica dissolvida no sobrenadante do licor misto. Por conseguinte, é necessário manter uma concentração adequada de lamas no líquido para alimentação animal, uma vez que concentrações excessivamente elevadas e baixas podem reduzir o fluxo de água.

• Valor do pH

  O valor do pH afluente do tanque de reação MBBR deve ser 6–9.

Vantagens

O processo MBBR mantém as funções do método tradicional de lodo ativado, incorporando também as características do processo de biofilme de leito fixo. As suas principais vantagens reflectem-se nos seguintes aspectos:

• Os enchimentos são feitos principalmente de polietileno, polipropileno e seus materiais modificados, espuma de poliuretano, etc., com uma gravidade específica próxima à água. Eles são principalmente cilíndricos e esféricos, fáceis de formar biofilme, sem aglutinação, sem bloqueio e fáceis de separar o biofilme.
• O enchimento e a água estão ambos em movimento, resultando em boa transferência de massa entre o gás, a água e as fases sólidas. Isso aumenta a atividade do biofilme no enchimento, aumenta a carga orgânica e a eficiência do sistema e estabiliza a qualidade do efluente.
• A aplicação do MBBR é bastante flexível em termos de forma do reator, com várias formas disponíveis. Tem uma estrutura compacta e ocupa uma área pequena, exigindo apenas 20% do volume de um tanque de oxidação convencional sob as mesmas condições de carga.
• Tem baixa perda de cabeça, baixo consumo de energia, operação simples e gerenciamento conveniente.
• Microrganismos se ligam ao transportador e fluem com a água, portanto não há necessidade de retorno de lodo ou retrolavagem cíclica.
• O biofilme se destaca naturalmente, evitando o entupimento.

Desvantagens

• O enchimento no reator depende do efeito de elevação da aeração e do fluxo de água para estar em um estado fluidizado. Na engenharia real, é fácil encontrar acumulação de enchimento local.
• O efluente do reator geralmente tem uma grade ou malha para evitar a perda de enchimento, mas é propenso a entupimento.
• O índice alto do microrganismo exige a suficiente taxa de aeração, assim aumentando o consumo energético operacional.
• É fácil causar incrustações na membrana, exigindo limpeza regular da membrana ou retrolavagem.