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Principais ferramentas de monitorização para biorreatores de membrana

Com a crescente pressão sobre os recursos hídricos, é crucial que existam sistemas de tratamento de águas residuais eficientes e de confiança. Estações de tratamento de águas residuais procuram soluções que ofereçam uma pegada ecológica inferior e uma efluente de maior qualidade. Nos últimos 15 anos, os biorreatores de membrana (BRMs) tornaram-se cada vez mais comuns nas estações de tratamento de águas residuais municipais e industriais e ajudam a mitigar problemas de sólidos em suspensão em efluentes. Estes sistemas combinam um filtro de membrana com um processo de lamas activadas, onde os microrganismos são capazes de prosperar e decompor contaminantes.

 

Um dos maiores desafios dos BMRs é que sólidos e biomassa se acumulem nas membranas e reduzam a eficiência da separação. Portanto, estratégias de controlo preventivo e ferramentas eficazes de monitorização são essenciais na manutenção ideal da operação. Petros Gkotsis e outros colegas investigadores  estudaram os mecanismos de incrustação de membrana e destacam várias estratégias de controlo comuns, incluindo:

  • Pré-tratamento alimentar (triagem, pré-sedimentação)
  • Protocolos de limpeza (físico e químico)
  • Modificação da superfície da membrana (aumento da hidrofilicidade, suavidade, carga)
  • Licor misto modificado (tratamentos químicos: alúmen, cloreto férrico, PAC, etc.)
  • Modificações operacionais (fluxo reduzido, aumento da aeração)

 

Contudo, com qualquer estratégia de controlo ou ação preventiva, os impactos no processo devem ser cuidadosamente monitorizados.

Investigadores da Monash University e da School of Applied and Biomedical Sciences na Austrália publicaram um estudo no início de 2016 que avaliava ferramentas práticas para a rápida monitorização de BMR’s. Dezasseis ferramentas foram revistas e classificadas numa escala de 1 a 5 em seis categorias: custo do reagente, custo do equipamento, capacidade de teste no local, tempo necessário para realizar a análise, simplicidade e facilidade de manuseamento, confiança e utilidade dos dados.

O tempo de sucção capilar (CST), originalmente usado para prever a desidratação do lodo, correlaciona-se com a resistência específica à filtração (SRF) e ocupa a primeira posição. Esse método mede a rapidez com que o sobrenadante MLSS leva para passar através de um papel de filtro e indica a capacidade de filtração. Como os sólidos em suspensão têm um efeito significativo nos resultados da CST, é recomendável que os resultados sejam normalizados em relação aos dados do TSS.

Os sólidos suspensos (TSS e VSS) continuam a ser parâmetros importantes na monitorização, pois altos TSS / VSS podem resultar na formação significativa de uma camada de flocos e partículas na superfície da membrana e na redução de eficiência. As medidas de TSS / VSS, no entanto, não oferecem nenhuma percepção do tamanho ou da saúde da população biológica. O teste ATP de última geração da LuminUltra – que usa o método de teste QG21W – ficou em 3º lugar em 16 ferramentas avaliadas e foi citada como o método preferido para monitorizar a população biológica. A capacidade em diferenciar entre ATP celular de micróbios ativos e ATP dissolvido de células mortas permite medir tanto o tamanho como a saúde da população. Este facto pode ajudar os operadores a estabelecer relações de causa-efeito entre os parâmetros operacionais e a população biológica.

Finalmente, também é importante monitorizar as concentrações de polímeros extracelulares (ECP) por meio da caracterização em massa baseada na turbidez ou na turbidez após a centrifugação. Embora os ECP sejam cruciais para floculação e sedimentação, verificou-se que muitas dessas moléculas são produtos da morte celular e decompõem-se, podendo levar ao aumento de problemas de bioincrustação e filtrabilidade. É importante observar que a causa da formação de ECP e o seu efeito na eficiência da BMR ainda são debatidos; portanto, é recomendável que os níveis de ECP sejam monitorizados e correlacionados com outros parâmetros para que os indicadores de formação de ECP e incrustações na membrana possam ser identificados em cada sistema.

Essas ferramentas permitem que os operadores identifiquem e giram estratégias preventivas eficazes e controlo para manter efluentes de alta qualidade,  ajudando-nos a lidar com as crescentes especificidades na indústria da água.

 

Biografia: Scholes E., Verheyen, V., Brook-Carter, P. 2016. A review of practical tools for rapid monitoring of membrane bioreactors.