Em conseqüência do seu elevado grau poluidor, várias tecnologias vêm sendo empregadas para o tratamento de percolados de aterros sanitários. Entre elas destacam-se a utilização de reatores microbiológicos, o emprego de processos de separação por membranas e recentemente a utilização de processos oxidativos avançados. Reatores anaeróbios de leito fluidizado constituem uma tecnologia adequada no tratamento de lixiviado, especialmente se este for proveniente de aterros em operação há pouco tempo, que geram lixiviado com alta carga orgânica. Esses reatores permitem um baixo tempo de detenção hidráulico para um alto tempo de retenção celular em virtude do aumento da área de contato biomassa/lixiviado. A utilização de membranas associadas a processos anaeróbios aumenta a qualidade do efluente, aumentando a eficiência da separação sólido/líquido e o tempo de retenção de compostos de lenta degradação. Para o design das condições operacionais do RALFM foram realizados ensaios com a função de determinar parâmetros básicos de operação como, velocidade ascensional, vazão de reciclo, perda de carga na região de fluidização em batelada e granulometria ideal das partículas do leito.

Areia foi escolhida para compor o suporte da biomassa no reator. Os testes foram realizados com quatro granulometrias médias: 358, 503, 775 e 1000 micrometros. As granulometrias médias foram obtidas através de peneiramento, onde a areia utilizada ficou retida nas peneiras da série Tyler 35/48, 28/35, 20/24 e 14/20 respectivamente. Para os ensaios de fluidização foi utilizado um tubo de acrílico de 1,15 m de altura e 0,075 m de diâmetro. O fluido de trabalho foi água, uma vez que suas propriedades físicas são semelhantes à de percolados. Areia previamente classificada era pesada e inserida no recipiente onde uma corrente ascendente de água provocava a suspensão das partículas. À medida que se variava a vazão, a altura e a perda de carga do leito eram quantificadas. A vazão foi medida a partir de um manômetro conectado a uma placa de orifício. A queda de pressão através do leito foi medida por um manômetro com uma extremidade móvel que permite um deslocamento proporcional à expansão do leito. Os ensaios foram realizados com diversas alturas de leito seco (altura do leito anterior à adição de fluido), variando de 0,25 a 0,50 m. A massa específica real da areia foi determinada para fins de cálculos. Todos os ensaios foram realizados em regime de fluidização em batelada.

Análises gráficas resultantes dos ensaios realizados relacionam a velocidade superficial com a expansão do leito, sua porosidade e a perda de carga. Velocidades por volta de 0,01 m/s garantem uma fluidização completa para todas as granulometrias testadas, em todas as alturas de leito seco. Foram determinadas equações empíricas, que prevêm a perda de carga na região de fluidização em batelada em função da altura de leito seco. No scale up operacional para um reator de altura 2 m e diâmetro 0,15 m, a vazão mínima que garante a fluidização completa é de aproximadamente 650 L/h. A membrana pode produzir, no máximo, 10 L/h de permeado. Neste caso a razão de reciclo necessária é cerca de 64:1. Segundo as equações empíricas determinadas, a perda de carga na região de fluidização em batelada seria de 11 kPa para 1 m de leito seco da menor granulometria utilizada. Antes de chegar a este estado de fluidização a perda de carga no leito atinge um pico, no momento em que o fluido está para suspender o particulado. É esperada uma expansão entre 80 e 100 % da altura inicial, o que garante uma porosidade de 55% a 65% nas condições de trabalho supracitadas. A área superficial para as partículas menores é de aproximadamente 296 m2 o que representa um aumento de 180% em relação a maior partícula ensaiada.

A escolha do suporte levou em conta além do preço e da abundância do material, a sua porosidade. A areia com partículas de diâmetro médio de 358 micrometros, garante uma maior área de contato entre o fluido e o particulado, e não requer altas vazões de reciclo para manter o leito fluidizado ou alterar sua expansão. Isso significa aumento do tempo de retenção hidráulica e detenção celular melhorando a eficiência do reator, além do fato de trabalhar com menores vazões de reciclo reduzir o custo de bombeamento. Antes de atingir o estado fluidizado o leito passa por um trecho de máxima perda de carga. Após este trecho a queda de pressão tende a estacionar ou variar pouco com o aumento da velocidade de escoamento. Essa afirmação só é valida antes do reator atingir o regime de fluidização contínuo. Durante a operação haverá a geração de gases e biofilme que diminuirão a massa específica do meio, isso consequentemente causará algumas alterações nos parâmetros estimados.

Instituição de fomento: CNPq, UCS, Beal Engenharia Ambiental Ltda, Verlag Indústria e Comércio de Produtos Químicos Ltda

Trabalho de Iniciação Científica