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Rede dos Engenheiros Agrônomos do Brasil

A tecnologia Nereda surgiu na Holanda e foi desenvolvida pela Universidade de Tecnologia de Delft. Trata-se de um sistema de tratamento de esgoto revolucionário que utiliza biomassa aeróbica granular (Lodo Granular Aeróbio ou LGA) e que não necessita da adição de produtos químicos, gasta menos energia, ocupa espaços reduzidos e garante um bom resultado. (1)

O tratamento de esgoto é mais eficiente com a tecnologia Nereda. A tecnologia Nereda tem impacto em diversos setores econômicos e sociais. Isso porque ela promove o tratamento dos esgotos a nível terciário, ou seja, com a remoção de nutrientes (nitrogênio e fósforo) pelo mesmo valor de investimento feito em um sistema de tratamento secundário (simples remoção de carga orgânica).

Os reatores com grânulos aeróbios têm usualmente alta eficiência de remoção de matéria orgânica e nutrientes, elevada concentração de biomassa no reator e capacidade de suportar altas cargas orgânicas (Morgenroth et al., 1997), não requerendo uso de material suporte.

Dessa forma, é uma tecnologia que requer menos investimentos e também gera menos gastos operacionais. Além disso, o tratamento é todo automatizado, o que exige menos mão de obra para operar a estação.

O esgoto tem mais de 3 mil tipos de famílias de bactérias, e apenas algumas delas têm as características necessárias para transformar o lodo em grânulos. Dessa forma, o Nereda separa, hidraulicamente, os micro-organismos que devem ficar daqueles que precisam ser retirados do sistema.

Em relação a uma estação tradicional, o Nereda não necessita do tanque inicial, não passa por etapa de reciclagem e nem pelo decantador final. Por isso, a estrutura que a tecnologia requer é bem menor que a usada nos tratamentos convencionais.

Outra vantagem é que o Nereda reduz o tamanho da estação de tratamento de esgoto em comparação com os processos convencionais, como o de lodos ativados. Em relação a essa tecnologia, a planta do Nereda pode ser até quatro vezes menor.

A tecnologia cria um lodo granular e utiliza apenas um tanque nos processos unitários, como na entrada de esgoto, aeração e decantação. Ou seja, o Nereda ocupa quase metade da área tradicionalmente necessária e promove o tratamento do mesmo volume de esgoto de uma estação convencional.

Em relação à sustentabilidade, é possível afirmar que o sistema gasta de 30% a 40% menos energia. Além disso, dispensa o uso de produtos químicos e o processo resulta em um esgoto tratado com excelente qualidade, incluindo a remoção de Nitrogênio e de Fósforo.

Este tratamento biológico revolucionário por lodos ativados é capaz de remover matéria orgânica e nutrientes (Nitrogênio e Fósforo), simultaneamente, utilizando apenas um único reator como em um sistema SBR (bateladas sequenciais).

O segredo é a forma como se consegue granular os flocos, cujas dimensões variam entre 0.2 mm até 5 mm, o que permite uma sedimentação rápida em torno de 90 m3/h, 9 vezes mais rápido do que a velocidade de sedimentação dos flocos de um lodo ativado clássico. Esta granulação é conseguida através de uma interação entre células, principalmente bactérias agregadas por substancias poliméricas extracelulares segregadas por elas próprias além da coesão propiciada por forças de Van der Waals, tensão superficial e outros mecanismos físico e bioquímicos complexos. (2)

Esta configuração é conseguida mediante uma série de intervenções concatenadas variando desde a forma de admissão do esgoto no reator, relação F/M, formato do reator, tempo de sedimentação, aporte de ar (com difusores de bolhas grossas), idade do lodo, tipo de microorganismos selecionando-se os de crescimento mais lento (a fim de se evitar os filamentosos), tratamento preliminar adequado e outros condicionantes operacionais, notadamente o controle do crescimento dos grânulos a fim de se evitar a desgranulação.

O teor de SSV no reator chega a 15 g/Le é muito superior ao máximo conseguido no processo de lodo ativado clássico. Entretanto, apesar da idade do lodo se alta (20-30 dias), o lodo excedente normalmente ainda precisa ser estabilizado antes da sua disposição final.

O granulo formado contem zonas aeróbias, anóxicas e anaeróbias com seus respectivos microorganismos. Isto permite a remoção em altas taxas de DQO (<10mg/L), DBO (<3 mg/L), N (5 mg/L), P (<1 mg/L) e SS (<20 mg/L). Esta característica redunda em sistemas de tratamento de menor porte (75% menor em área que a de um lodo ativado clássico) e um consumo de energia de cerca de 20 a 50% a menor.

No comparativo da dispersão ou agrupamento das bactérias entre a tecnologia convencional do lodo ativado e no NEREDA, visualizamos a “caixa preta” da tecnologia, nota-se no NEREDA uma formação de agrupamento de bactérias em famílias, de acordo com a sua natureza, e por sua demanda de oxigênio, amônia, fósforos para o seu processo de aglutinação. No lodo ativado as bactérias ficam dispersas. A tecnologia NEREDA permite essa aglutinação da biomassa e por conta da configuração mais densa permite a decantação mais rápida, utilizando apenas um tanque (dispensando o uso de decantadores secundários). Destaque-se ainda que, para tratamentos em nível secundário, enquanto a tecnologia convencional requer adição de produtos químicos, o tratamento pelo NEREDA obtém efluente de melhor qualidade sem acréscimo de produtos químicos (Figura abaixo). (3)

ETEs no Brasil

Cerca de 70 instalações com a tecnologia NEREDA estão implantadas em vários países, principalmente na Holanda, Bélgica, Reino Unido, Irlanda, Estados Unidos. A maior situa-se na Irlanda atendendo uma vazão 50 mil m3/h e uma população de 2.5 milhões de habitantes. No Brasil, são atualmente 10 plantas, sendo a primeira implantada no bairro de Deodoro no Rio de Janeiro com capacidade de 1 m3/s e a maior em Jaboatão, Pernambuco, com capacidade de 10 mil m3/h.

A primeira planta foi inaugurada em 2016, em na cidade do Rio de Janeiro, região de Deodoro. Essa estação é considerada uma das mais modernas do mundo, e ela atende, diariamente, 430 mil moradores da capital fluminense. A estação existente em Deodoro contava com seis tanques e tinha a capacidade de tratar 210 litros de esgoto por segundo. O Nereda, por outro lado, trata 750 litros por segundo e ocupa muito menos espaço que a anterior, pois utiliza projetos com áreas até 25% menores.

Em 2018, foi inaugurada outra estação no interior de São Paulo, em Rio Claro, responsável por atender 150 mil habitantes. O objetivo para 2020 é inaugurar a terceira, em Limeira, também em São Paulo.

A aplicação no Brasil não é direta, pois devido às diferenças das características e tipos dos esgotos, clima, estruturas físicas e métodos disponíveis nas unidades aqui instaladas, foi necessário um investimento técnico da equipe interna da BRK Ambiental com estudos, análises e desenvolvimentos de projetos específicos para conseguir realizar as adaptações necessárias para a implementação internamente nas unidades da empresa.

Há também um impacto positivo sobre a comunidade do entorno; as tecnologias convencionais exalam gases que geram a proliferação de odores (gases tais como H2S) ofensivos que causam mal-estar, desconforto e incômodos, a tecnologia NEREDA, diferentemente, não gera tais gases e odores, permitindo a convivência das Estações de Tratamento de Efluentes com a comunidade do entorno, o que impacta também na saúde e relacionamento com os consumidores.

O ‘segredo’ do sistema

Os principais microrganismos presentes no LGA envolvidos na remoção de matéria orgânica e nutrientes podem ser divididos nos seguintes grupos microbianos: (4)

  • Organismos heterotróficos ordinários (ordinary heterotrophic organisms — OHO): responsáveis pela oxidação da matéria orgânica na via aeróbia. A taxa máxima de crescimento (μmáx) para o referido grupo encontra-se na faixa de 4 a 13,2 d-1, com coeficiente de produção celular (Y) na ordem de 0,45 g SSV/g DQOremovida;
  • Organismos desnitrificantes heterotróficos ordinários (denitrifying ordinary heterotrophic organisms — DOHO): responsáveis pela oxidação da matéria orgânica na via anóxica (utilizam nitrito e/ou nitrato como aceptores de elétrons). A velocidade máxima de crescimento desse grupo aproxima-se da dos OHO. São reportados valores de μmáx entre 2,2 e 6 d-1, e o Y médio relatado é de 0,30 g SSV/g DQOremovida;
  • Bactérias nitrificantes: são divididas em dois principais grupos, as bactérias oxidadoras de amônia (ammonia-oxidizing bacteria — AOB) e as bactérias oxidadoras de nitrito (nitrite-oxidizing bacteria — NOB). As bactérias nitrificantes possuem Y de 0,07 a 0,28 g SSV/g Noxidado e caracterizam-se por baixa taxa de crescimento, com valores médios de μmáx de 0,77 e 1,08 d-1 para AOB e NOB, respectivamente. Existem ainda as bactérias anaeróbias oxidadoras de amônia (anaerobic ammonia oxidation — ANAMMOX), as quais oxidam o nitrogênio na forma do íon amônio (NH4 +) diretamente a nitrogênio gasoso (N2 ), sendo o nitrito (NO2 - ) o aceptor de elétrons. As ANAMMOX possuem a menor taxa de crescimento entre as bactérias que podem estar presentes no grânulo, com valores de μmáx próximos a 0,065 e 0,4 d-1 (Isaka et al., 2006);
  • Organismos acumuladores de fósforo (polyphosphate-accumulating organisms — PAO): em condições anaeróbias, capturam substratos orgânicos (ácidos graxos voláteis — AGV) e armazenam-nos como poli-hidroxialcanoatos (PHA). Na fase aeróbia subsequente, os PAO podem absorver quantidades excessivas de ortofosfatos para recuperar os níveis intracelulares de fósforo e oxidar o PHA armazenado. Quando o aceptor de elétrons é o nitrito ou o nitrato (em substituição ao oxigênio), a assimilação/absorção de fósforo pode ocorrer pelos organismos desnitrificantes acumuladores de fósforo (denitrifying polyphosphate-accumulating organisms — DPAO). Em sistemas aeróbios convencionais, o lodo contém 2,5% de P, no entanto lodo enriquecido com organismos acumuladores de fósforo pode apresentar até 40% de P. Alguns estudos mostraram taxas de crescimento máximas próximas a 1–3 d-1 (Santos, 2014);
  • Organismos acumuladores de glicogênio (glycogen-accumulating organisms — GAO): têm o potencial de competir diretamente com os PAO para a absorção dos mesmos substratos em condições anaeróbias, mas não são capazes de promover a liberação ou a absorção subsequente de fósforo. Quando o aceptor de elétrons é o nitrito ou o nitrato (em substituição ao oxigênio), o acúmulo de glicogênio ocorre pelos organismos do tipo desnitrificantes acumuladores de glicogênio (denitrifying glycogen-accumulating organisms — DGAO). Alguns estudos mostraram que os GAO possuem taxa de crescimento máxima ligeiramente superior à dos PAO, com valores próximos a 2–5 d-1 (Santos, 2014).

Impacto ambiental

As estações com tecnologia NEREDA promovem alta remoção de carga orgânica, bem como remoção de nutrientes (nitrogênio e fósforo) protegendo os corpos hídricos receptores dos efluentes tratados evitando a eutrofização (crescimento excessivo de plantas aquáticas, para níveis que afetem a utilização normal e desejável da água).

Por exemplo, a estação de tratamento de Deodoro, inaugurada em abril de 2016, vem consistentemente obtendo efluentes com DBO abaixo de 20 mg/l.

O processo de tratamento pela tecnologia NEREDA é totalmente biológico, reduzindo significativamente a utilização de produtos químicos para tratamentos em nível terciário de efluentes conforme as portarias ambientais. Por exemplo, na Estação Jardim Novo em Rio Claro , o custo unitário com produtos químicos é da ordem de R$ 0,02/m³ tratado , o que é significativamente menor quando comparado com a ETE Conduta, a qual utiliza UASB e Lodos Ativados e situada na mesma cidade, e tipicamente com mesmo padrão dos esgotos domésticos, que tem custos unitários com químicos da ordem de R$ 0,06/m³.

REF.:

[1] Confira os avanços no tratamento de esgoto com a tecnologia Nereda, BRK Ambiental.

https://blog.brkambiental.com.br/tecnologia-nereda/

[2] Novas técnicas de tratamento biológico de esgotos – A tecnologia Nereda, José Eduardo Cavalcanti, Instituto de Engenharia.

https://www.institutodeengenharia.org.br/site/2021/01/04/novas-tecn...

[3] Tecnologia NEREDA como Alternativa a Convencional para Saneamento Básico Carlos Almiro de Magalhães Melo e Giancarlo Marcus Ronconi, CEPAL.

https://archivo.cepal.org/pdfs/bigpushambiental/Caso77-TecnologiaNE...

[4] Tecnologia de lodo granular aeróbio no tratamento de esgoto doméstico: oportunidades e desafios, Silvio Rolemberg e auxs.

https://www.scielo.br/j/esa/a/wVgrNFYsy6K4GYf3FWG8FSS/?format=pdf&a...

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Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 8 setembro 2021 às 9:26

ETE COM LODOS ATIVADOS

(Vídeo disponibilizado no Facebook)

https://youtu.be/CG7b-b0Dl5w

É bom conhecer, para comparar com o sistema Nereda.

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 7 setembro 2021 às 12:15

VANTAGENS DO SISTEMA NEREDA

Nereda é realmente uma virada de jogo? Após 20 anos em pesquisa e desenvolvimento, o processo aeróbio de lodo granular de Nereda está agora em operação, com mais de 10 referências em todo o mundo e 20 instalações planejadas. O que isso significa para o tratamento tradicional de águas residuais ? (1)

Está tudo no grânulo

Para entender como Nereda funciona, é importante primeiro entender o conceito de lodo  granular. Este último se parece com bolinhas, variando de alguns décimos de milímetro a vários milímetros de tamanho, consistindo inteiramente de bactérias.

Sob certas condições, as bactérias se aglomeram espontaneamente para formar grânulos, removendo o carbono orgânico, nitrogênio e fosfato das águas residuais. Afundam "tão rapidamente que não é mais necessário um tanque de sedimentação", segundo a consultoria holandesa.

Os grânulos anaeróbicos Nereda (vide Figura abaixo) foram identificados pela primeira vez no final dos anos 1960 pelo professor Lettinga, da Universidade de Wageningen. A empresa de engenharia holandesa Royal HaskoningDHV envolveu-se com a tecnologia de lodo granular em 1999.

Para a pesquisa científica, foi obtido um subsídio da Fundação de Tecnologia STW, enquanto o apoio financeiro para o desenvolvimento veio da STOWA - Fundação Holandesa de Pesquisa Aplicada à Água.

Rene Noppeney, diretor global de produtos hídricos da Royal HaskoningDHV, diz que o segredo está no grânulo.

“Em virtude do lodo se transformar em um grânulo - duas coisas acontecem”, diz ele. "Um, o grânulo é mais pesado - essa é a gravidade newtoniana. Isso é simples. Por ser pesado, ele se acomoda rapidamente. Quanto mais rapidamente se acomoda, menos espaço você precisa para um tanque de decantação. O segundo é, dentro desse grânulo, as bactérias se organizam de maneira muito inteligente. Você tem bactérias que usam oxigênio que ficam do lado de fora. E você tem bactérias que não precisam de oxigênio que ficam dentro do grânulo.

“De certa forma, este grânulo simboliza três etapas convencionais em uma instalação normal de lodo ativado. Essas três etapas que em uma aplicação normal ocupam uma quantidade enorme de espaço. Isso agora ocorre dentro desse mesmo grânulo. Aprendemos como produzi-lo um grânulo sem adicionar materiais ou produtos químicos."

Comparação com o Sistema de Lodos Ativados

Outra vantagem é o volume e a qualidade do lodo produzido no processo, como mostram os resultados do efluente da ETE. No copo da esquerda, o sistema convencional de Lodos Ativados e, no da direita, os grânulos produzidos pela tecnologia Nereda.

REF.:

[1] Activated Sludge 2.0, WaterWorld.

https://www.waterworld.com/international/wastewater/article/1620175...

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