Desafio
A estação de tratamento de efluentes do distrito sanitário de Yorkville-Bristol (YBSD) em Yorkville, Illinois, atende a uma população de 22.000 pessoas e descarrega no rio Fox. A planta é classificada para uma vazão média de projeto de 3,62 MGD (13,7 MLD). Antes de 2017, a instalação era um sistema de lodo ativado nitrificante de estágio único.
Esperava-se que o crescimento populacional e a chegada de novas contribuições industriais resultassem na superação de sua capacidade orgânica nominal. Ao mesmo tempo, o YBSD teve de respeitar um novo limite de fósforo total de 1 mg/L. Essa situação exigiu que a estação fosse atualizada para aumentar a capacidade de tratamento orgânico e implementar a remoção de fósforo.
O local existente tem área ocupada limitada; uma modernização convencional exigiria a construção de uma estação de tratamento separada na propriedade adjacente. O YBSD buscou uma solução de modernização que minimizasse as despesas de capital e evitasse modificações civis significativas na instalação, ao mesmo tempo que acelerava o cronograma de implementação, evitando o tempo necessário para permitir e construir uma nova planta.
Solução
A YBSD optou por atualizar a estação com a tecnologia ZeeLung da Veolia em combinação com remoção biológica aprimorada de fósforo (EBPR) pelos seguintes motivos:
1. Aumento de 45% na capacidade de tratamento orgânico no volume do biorreator existente
2. 75% de economia de custos de capital em comparação com a atualização convencional
3. Implementação rápida com projeto e construção em 18 meses
4. Sinergia entre a ZeeLung e a remoção biológica de fósforo
5. Nenhum aumento líquido no consumo de energia, apesar do aumento da capacidade e do limite de efluentes mais rigoroso
A tecnologia ZeeLung emprega um meio de transferência de gás inovador para fornecer oxigênio a um biofilme que está ligado à superfície da mídia. O oxigênio é fornecido ao biofilme por difusão através dos meios, reduzindo a energia necessária para a entrega de oxigênio em até quatro vezes em comparação com a aeração convencional. A imersão de cassetes ZeeLung em licor misto aumenta o estoque de biomassa em um sistema de tratamento, intensificando assim o processo de tratamento biológico e permitindo o tratamento do aumento da carga orgânica nos reatores biológicos existentes.
Antes da atualização da ZeeLung, o sistema de lodo ativado do YBSD era configurado com duas pistas de tratamento paralelas, cada uma com cinco reatores aeróbicos em série. A atualização envolveu a modificação do primeiro tanque para uma zona anaeróbica (para promover o crescimento de organismos acumuladores de fósforo) e o segundo tanque para uma zona anóxica com cassetes ZeeLung. Os cartuchos ZeeLung acomodam um biofilme nitrificante que permite a nitrificação e a desnitrificação simultâneas na zona anóxica.
Resultado
A fase 1 da atualização da ZeeLung, que envolveu a modernização de uma das duas pistas de tratamento, foi comissionada em 2017 (Figura 2).
A atualização da ZeeLung aumenta a capacidade de tratamento orgânico projetado da estação em 45% na implementação completa (Figura 3).
A Figura 4 mostra o desempenho do sistema ZeeLung nos primeiros 5 anos. O desempenho da transferência e da nitrificação de oxigênio da ZeeLung foi constante durante 5 anos de operação contínua.
A remoção melhorada de nitrogênio pela ZeeLung tem um impacto positivo na remoção de fósforo, reduzindo a carga de nitrato para a zona anaeróbica. O desempenho da remoção de fósforo no YBSD está resumido na Figura 5.