Com relação às condições de crescimento e interação entre os microrganismos, os reatores biológicos podem ser classificados de duas formas: reatores de biomassa suspensa e reatores de biomassa aderida.

Exemplos de reatores de biomassa suspensa são os processos tradicionais de lodos ativados, SBR, MBR etc.

Os processos de biomassa aderida surgiram como uma possibilidade de se aumentar a capacidade de tratamento de sistemas de biomassa suspensa existentes, aumentar o desempenho da nitrificação ou da denitrificação e tornar mais compactos sistemas de tratamento projetados para remover cargas orgânicas ou de nitrogênio elevadas.

Os processos de biomassa aderida são subdivididos em reatores de leito fixo ou reatores de leito dinâmico. Os dois processos apresentam algumas características em comum como, por exemplo, a formação de biofilmes sobre um substrato e a possibilidade de se incorporar os dois tipos de tecnologias em sistemas existentes.

Contudo nos processos de leito fixo há inconvenientes como a colmatação do leito devido à permanência de células mortas no biofilme, o qual se torna excessivamente espesso ao não se despreender, fenômeno típico de sistemas de leito fixo. Conseqüentemente criam-se caminhos preferenciais e zonas mortas.

A colmatação também acarreta a anaerobiose em certos pontos do reator, reduzindo a remoção de matéria orgânica e a nitrificação. Adicionalmente há problemas como odores e a proliferação de vetores em pontos onde a colmatação é total.

Para solucionar estes inconvenientes há a necessidade da paralisação dos reatores de leito fixo para limpezas periódicas.

Um inconveniente adicional consiste na partida dos tanques: a remoção de carga orgânica será prejudicada durante o processo de aclimatação da biomassa, adesão ao substrato e formação do biofilme.

Estas limitações são eliminadas com o uso da tecnologia israelense AGAR (“Attached Growth Airlift Reactor”). Esta tecnologia consiste em reatores de biomassa aderida em um leito móvel, o qual consiste em carregadores de biomassa de PEAD reciclado sobre os quais haverá o crescimento de biofilme.

O “design” dos carregadores de biomassa foi elaborado para propiciar uma elevada área interna, o que significa uma grande superfície disponível para a formação de biofilme (650 m2/m3).
Os carregadores são perfurados para evitar a colmatação, facilitando o transporte do oxigênio e dos substratos para o biofilme. Outro diferencial é o constante choque entre os carregadores, o qual é importante para auxiliar no desprendimento de parte do biofilme quando a sua espessura aumenta excessivamente.

A figura inserida a seguir consiste em uma representação dos carregadores de biomassa inseridos nos reatores de leito móvel.
CONFIGURAÇÕES DA TECNOLOGIA AGAR - MBBR E IFAS

A tecnologia AGAR pode ser utilizada nas configurações de MBBR ou IFAS (“Integrated Fixed Film Activated Sludge”).

A configuração MBBR (“Moving Bed Biological Reactor”) consiste em um reator aeróbico o qual contém parte de seu volume útil preenchido com carregadores de biomassa. Comunidades autótrofas e heterótrofas formarão biofilmes sobre os carregadores de biomassa para a remoção das cargas orgânica e de nitrogênio amoniacal, estando apenas uma pequena parte da biomassa estará suspensa. Em seguida haverá uma unidade de separação dos sólidos em suspensão e das partes de biofilme que se desprenderão dos carregadores (sedimentação ou flotação).

O processo MBBR também poderá ser utilizado para a remoção de nitratos se os carregadores forem adicionados a reatores anóxicos, neste caso uma combinação entre os reatores anóxicos e aeróbico contando carregadores de biomassa nos dois tanques será elaborada.

A figura inserida a seguir consiste em uma representação do processo MBBR.
A configuração IFAS combina os processos MBBR e lodos ativados, consistindo na sequência de um reator aeróbico de leito móvel, um reator aeróbico de biomassa suspensa e uma fase de separação de sólidos. Assim como no MBBR, na configuração IFAS um reator anóxico com carregadores de biomassa também poderá ser adicionado ao processo para a redução do nitrato.
A figura inserida ao lado consiste em uma representação do processo IFAS.

Algumas das vantagens das tecnologias de biomassa aderida com leito móvel AGAR (válidas para as configurações MBBR e IFAS) com relação aos sistemas de convencionais de biomassa suspensa e aderida são:

- As configurações IFAS e MBBR podem ser utilizadas para aumentar a capacidade de qualquer tipo de tratamento biológico existente, desde lagoas de estabilização e “trickling filters” a sistemas de lodos ativados;
- Aumento da capacidade de tratamento de sistemas existentes sem novas construções. Uma vez que se consegue manter uma população microbiana maior no reator biológico, é possível oxidar mais carga orgânica em um mesmo volume;

- A expansão poderá ser feita de maneira gradual através da adição de mais carregadores de biomassa. Isso possibilita aumentar a capacidade de um sistema de tratamento de acordo com a necessidade, minimizando o investimento necessário;

- A implantação das configurações MBBR ou IFAS é rápida e poderá ser realizada sem a interrupção do funcionamento do sistema existente;

- A configuração IFAS é ótima para sistemas com remoção biológica de nitrogênio e de fósforo, pois possibilita a manutenção das populações autotróficas necessárias para a oxidação do nitrogênio amoniacal no biofilme quando o reator de biomassa suspensa é operado com baixos valores de idade de lodo para evitar a liberação do fósforo assimilado no lodo biológico excedente. Deste modo a oxidação do nitrogênio amoniacal não será afetada pela remoção biológica de fósforo;

-Na configuração MBBR não há a necessidade de ajustes da concentração de sólidos voláteis em suspensão no reator biológico (MLVSS), simplificando a operação e o monitoramento através de análises de laboratório;

- Conservação de uma população autótrofa significativa nas camadas inferiores do biofilme, o que possibilita alta eficiência na nitrificação e menores perdas de biomassa nitrificante perante condições de choque;

- O “design” dos carregadores de biomassa é elaborado para que haja uma elevada área superficial por metro cúbico, propiciando extensas áreas para a adesão da biomassa. Deste modo consegue-se manter grandes concentrações de microrganismos em pequenos volumes de reator;

- Conforme a espessura dos biofilmes aumenta, as regiões mais superficiais do biofilme são predominantemente aeróbicas (prevalecendo a oxidação carbonácea e a nitrificação) e as regiões próximas aos carregadores de biomassa assumem caráter próximo ao anóxico (a denitrificação ocorre em quantidades apreciáveis). Assim num mesmo reator consegue-se a remoção de uma diversidade maior de poluentes;

-A operação do sistema é simples e requer automação mínima, possibilitando a implantação do sistema em locais com poucos recursos e em estações nas quais a operação é compartilhada com outras unidades, como, por exemplo, as áreas de utilidades de instalações industriais;

-A durabilidade dos carregadores é elevada, havendo 20 anos de garantia para os carregadores de biomassa (tanto para efluentes sanitários como para efluentes industriais).

Desde 2013 a UPE possui uma parceria exclusiva com a empresa israelense AQWISE para o fornecimento de sistemas de tratamento biológico com biomassa aderida através da tecnologia AGAR. A tecnologia AGAR foi patenteada após mais de uma década de pesquisas, sendo a empresa israelense AQWISE uma das líderes mundiais na implantação de sistemas de biomassa aderida em leito móvel.

Com ampla atuação na América, no Oriente Médio, na Europa e no Sudeste Asiático, a AQWISE implantou a tecnologia AGAR em mais de 300 instalações municipais e industriais, espalhadas em 35 países.

A parceira entre a UPE e a AQWISE possibilita a elaboração de projetos customizados de acordo com as necessidades específicas de cada cliente.