O que é MBBR?

I. O que é MBBR?

O processo MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor - Reator de Biofilme de Leito Móvel) baseia-se nos princípios da tecnologia de biofilme. Ao adicionar uma certa quantidade de suportes suspensos ao reator, a biomassa e a diversidade microbiana no reator são aumentadas, melhorando assim a eficiência do tratamento. Como a densidade dos suportes é próxima à da água, eles se misturam totalmente com a água durante a aeração, criando um ambiente trifásico (gás-líquido-sólido) para o crescimento microbiano. As colisões e forças de cisalhamento entre os suportes quebram as bolhas de ar em partículas mais finas, aumentando a eficiência da transferência de oxigênio.

Além disso, cada suporte abriga diferentes comunidades microbianas — bactérias anaeróbias ou facultativas no interior e bactérias aeróbias no exterior — transformando efetivamente cada suporte em um reator em miniatura onde a nitrificação e a desnitrificação ocorrem simultaneamente, melhorando o desempenho geral do tratamento.

II. Princípios e Características do MBBR

1.Princípios do MBBR

O processo MBBR aumenta a eficiência do reator adicionando suportes suspensos para aumentar a biomassa e a diversidade microbiana. Os suportes, com uma densidade semelhante à da água, alcançam a mistura completa durante a aeração, criando um ambiente gás-líquido-sólido para o crescimento microbiano. A turbulência e as forças de cisalhamento geradas pelos suportes melhoram a utilização do oxigênio.

Cada suporte funciona como um microrreator, com bactérias anaeróbias/facultativas no interior e bactérias aeróbias no exterior, permitindo a nitrificação e desnitrificação simultâneas.

O MBBR combina as vantagens dos leitos fluidizados tradicionais e dos processos de oxidação biológica por contato. Ele se baseia na aeração e no fluxo hidráulico para manter os suportes em estado fluidizado, promovendo tanto o lodo ativado suspenso quanto o crescimento do biofilme aderido. Isso maximiza a utilização do espaço do reator e aproveita os pontos fortes da biomassa aderida e suspensa. Ao contrário dos meios fixos convencionais, os suportes MBBR interagem continuamente com as águas residuais, ganhando o nome de "biofilmes móveis".

2.Vantagens do MBBR

Comparado aos sistemas de lodo ativado e biofilme de mídia fixa, o MBBR oferece:

• Alta eficiência e flexibilidade operacional (como o lodo ativado).

• Forte resistência a cargas de choque, longa idade do lodo e baixa produção de lodo em excesso (como os sistemas de biofilme tradicionais).

(1) Características do Suporte

• Feito de polietileno, polipropileno, espuma de poliuretano, etc.

• Flutuabilidade quase neutra (densidade ~1,0).

• Formatos cilíndricos ou esféricos para fácil formação de biofilme, sem entupimento e fácil desprendimento.

(2) Excelente Remoção de Nitrogênio

• Os suportes criam zonas aeróbias, anóxicas e anaeróbias, permitindo a nitrificação e desnitrificação em um único reator.

• Remoção eficaz de amônia.

(3) Alta Eficiência de Remoção Orgânica

• Alta concentração de lodo (5–10 vezes maior que o lodo ativado convencional, até 30–40 g/L).

• Forte resistência a cargas de choque.

(4) Fácil Manutenção

• Não há necessidade de estruturas de suporte do suporte.

• Manutenção simples dos sistemas de aeração.

• Economiza espaço e custos de investimento.

3.Desvantagens do MBBR

(1) Acúmulo de Suportes

• Os suportes podem se acumular em certas áreas devido à aeração inadequada ou ao projeto do reator.

• Soluções: Otimizar o layout da aeração e a estrutura do reator.

• Relação comprimento-profundidade do reator recomendada: ~0,5, com comprimento ≤3 m para fluidização total.

(2) Entupimento da Tela de Efluente

• Telas/grades são usadas para evitar a perda de suportes, mas podem entupir.

• Soluções: Use telas móveis para limpeza manual ou instale sistemas de retrolavagem de ar.

III. Critérios de Avaliação para Suportes MBBR

1. Capacidade de Aderência do Biofilme

• Indicador chave: Aderência do biofilme = Área de superfície protegida (dependente do projeto) × Densidade do biofilme por unidade de área (dependente do suporte).

2. Desempenho do Suporte

(1) Propriedades da Superfície

• Rugosidade: Superfícies mais rugosas facilitam a formação mais rápida do biofilme.

• Carga superficial: Os microrganismos são carregados negativamente; suportes carregados positivamente promovem o crescimento.

• Hidrofilicidade: Suportes hidrofílicos favorecem a aderência microbiana.

(2) Propriedades Hidráulicas

• Porosidade: Maior porosidade é melhor.

• Forma e tamanho: Afeta a dinâmica do fluxo.

(3) Desempenho de Fluidização

• Densidade ideal: 0,97–1,03 g/cm³ para fácil fluidização.

3. Avaliação da Maturidade do Biofilme

• Inspeção visual: Distribuição uniforme do biofilme, cor mais escura.

• Exame microscópico: Biofilme denso, diversos micróbios (por exemplo, Vorticella, Epistylis), presença de rotíferos/nematóides indica maturidade.

IV. Início Rápido do MBBR

1. Fase de Preenchimento do Suporte

• Adicione os suportes gradualmente para evitar o acúmulo.

• Use aeração intermitente (reduza a aeração à noite).

• Após 24–48 horas, aumente o fluxo de entrada e verifique o OD (mantenha 1,5–2,0 mg/L).

• Operação total alcançável em ~7 dias.

2. Cultivo do Biofilme

(1) Cultivo Estático

• Lodo de semente (10% do volume do reator) + nutrientes (C:N:P = 100:5:1).

• Aeração alternada (1 hora) e períodos estáticos (2–4 horas).

• Após 4–5 dias, a alimentação contínua de baixo fluxo começa.

(2) Cultivo Dinâmico

• Após ~6 dias, mude para fluxo contínuo (OD: 2–4 mg/L).

• Protozoários (por exemplo, amebas, Vorticella) aparecem em 15–20 dias.

• Biofilme maduro (rotíferos/nematóides) se forma em ~20 dias.

3. Aclimatação do Biofilme

• Ajuste os parâmetros (OD: 2–3 mg/L, aeração ≥5 horas/dia).

• Espessura do biofilme alvo: 0,2–0,5 mm.

• Monitore até que o DBO, DQO e SS do efluente atendam aos padrões.

V. Problemas Comuns de Engenharia MBBR

1. Tempo de Formação do Biofilme no Inverno?

• Biofilme visível: 7 dias.

• Conformidade do efluente: <30 dias.

• Maturidade total: >1 ano (após adaptação sazonal).

2. Necessidade de Bioaumento?

• Geralmente desnecessário (o enriquecimento natural é suficiente).

• Inoculantes especializados podem ajudar para águas residuais industriais/refratárias.

3. Requer Retrolavagem?

• Não—o biofilme se desprende naturalmente devido ao envelhecimento/renovação.

4. Núcleo do MBBR?

• Suportes + Fluidização.

• Forma ideal do suporte: Cilindros planos (melhor equilíbrio entre desempenho/durabilidade).

5. Taxa de Preenchimento Máxima?

• Zona aeróbia: ≤60%; Zona anóxica: ≤50%.