Filtros Biológicos: Tipos, Cargas e Operação

Filtros Biológicos

Tipos e Características de Filtros Biológicos

Filtros biológicos são um método de tratamento biológico artificial desenvolvido com base em filtros de areia intermitentes e filtros de contato. Em um filtro biológico, as águas residuais são distribuídas uniformemente pela superfície do filtro por um distribuidor, enquanto o filtro é preenchido com meio filtrante. As águas residuais fluem para baixo através dos vazios no meio filtrante até o fundo do tanque. À medida que as águas residuais passam pelo filtro, os sólidos em suspensão são retidos pelo meio filtrante, enquanto as substâncias coloidais e dissolvidas são adsorvidas em sua superfície. A matéria orgânica nas águas residuais promove o rápido crescimento microbiano, e esses microrganismos adsorvem ainda mais as substâncias suspensas, coloidais ou dissolvidas, formando gradualmente um biofilme. Uma vez que o biofilme amadurece, os microrganismos que o habitam metabolizam os poluentes orgânicos nas águas residuais como nutrientes, facilitando a adsorção e a oxidação. Assim, as águas residuais são purificadas ao passar pelo filtro biológico.

Os tipos comuns de filtros biológicos incluem biofiltros convencionais, biofiltros de alta taxa e biofiltros de torre. A Tabela 1-1 lista os parâmetros fundamentais desses três tipos.

Taxas de Carga de Filtros Biológicos

As taxas de carga dos filtros biológicos são categorizadas em carga orgânicae carregamento hidráulico.

• Carregamento hidráulico: Refere-se ao volume diário de águas residuais que pode ser tratado por unidade de volume de meio filtrante ou por unidade de área de superfície do filtro, garantindo a qualidade do efluente. O primeiro é denominado carga volumétrica hidráulica, com unidades de m³/(m³·d), enquanto o último é chamado carga de superfície hidráulica, com unidades de m³/(m²·d)ou m/d (também conhecido como taxa de filtração). Se for utilizado um sistema de recirculação, o cálculo da carga hidráulica deve incluir o fluxo recirculado.

• Carregamento orgânico: Refere-se à quantidade de matéria orgânica que entra ou é removida por unidade de volume de meio filtrante por dia, também conhecida como carga volumétrica orgânica, com unidades de kg DBO₅/(m³·d). Este último representa a capacidade de oxidação do biofiltro, enquanto o primeiro deve especificar a eficiência de remoção para refletir verdadeiramente o desempenho do filtro. Essencialmente, a taxa de carga orgânica reflete a capacidade de tratamento do filtro biológico.

Para biofiltros convencionais que tratam águas residuais domésticas ou águas residuais municipais compostas principalmente por esgoto doméstico, a carga hidráulica típica varia de 1–3 m³/(m²·d), e a carga volumétrica de DBO é geralmente 0,15–0,30 kg DBO₅/(m³·d).

Características dos Filtros Biológicos

A maior vantagem dos filtros biológicos é a sua construção simples, facilidade de operação, e capacidade de suportar cargas de choque de águas residuais tóxicas ou orgânicasIsso ocorre porque o tempo de retenção hidráulica (TRH) em biofiltros é relativamente curto — mesmo que os microrganismos da superfície sejam eliminados e eliminados, uma nova camada de biomassa não afetada é exposta. No entanto, se a carga de choque de águas residuais tóxicas ou matéria orgânica persistir por um período prolongado, ou se substâncias tóxicas se acumularem no biofilme, a eficiência do tratamento do biofiltro será severamente afetada.

Como os microrganismos crescem aderidos à superfície fixa do meio filtrante, a biomassa no reator não consegue se ajustar dinamicamente às mudanças ambientais. Consequentemente, não existe um método eficaz para controlar a qualidade do efluente. Consequentemente:

• Se a concentração do influente ou a vazão aumentar (ou seja, a carga orgânica ou hidráulica aumentar), a qualidade do efluente se deteriora.

• Se a temperatura do efluente ou a temperatura ambiente diminuir, a taxa de remoção do substrato também diminuirá.

Essa natureza de filme fixo limita a flexibilidade operacional, mas garante estabilidade sob variações moderadas.