Quando o assunto é tratamento de efluentes não existe apenas uma preocupação, mas muitas. Preocupação que vai desde redução de custos à conscientização do meio ambiente.
O processo de tratamento das estações de efluentes é composto, basicamente, pelas seguintes etapas: pré-tratamento (gradeamento e desarenação), tratamento primário (floculação e sedimentação), tratamento secundário (processos biológicos de oxidação), tratamento do lodo e tratamento terciário (polimento da água). E é no processo biológico que o sistema de aeração faz a diferença. Com a função de introduzir oxigênio à água, os sistemas de aeração são relevantes ao processo de tratamento, além de agregar outras vantagens e benefícios.
Em relação à concentração de oxigênio dissolvido (OD), a água em um tanque de cultivo pode estar saturada (OD de 100% da saturação), supersaturada (OD acima de 100% da saturação) ou ainda subsaturada (OD abaixo de 100% da saturação). A aeração é eficaz nos momentos em que a água está subsaturada com oxigênio.
Por terem igual eficiência na sucção e no sopro, os aeradores são como máquinas de vento.
Pode ser considerado um ventilador ecológico pelas suas aplicações na criação de animais aquáticos em cativeiro e, também, no tratamento de efluentes oxigenando o lodo e assim dando vida a microrganismos.
Além de usar aeradores em tratamento de efluentes, são usados no transporte pneumático, vácuo em mesas, esteiras, em aspiração de resíduos, exaustão de gases em túneis e poços e mais uma infinidade de aplicações.
Há, basicamente, dois tipos de sistema de aeração: Sistemas de aeração por ar difuso e sistemas de aeração por aeradores mecânicos.
Todo sistema de tratamento de efluentes que necessitar de aeração pode aplicar estes dois sistemas (ar difuso ou mecânico) em qualquer dos segmentos citados acima, basta observar a recomendação de uso. Por exemplo, a aeração aumenta a segurança e a produtividade na criação de organismos aquáticos. Na criação de peixes em tanques com baixa ou nenhuma renovação de água, o uso da aeração começa a ser necessária quando o objetivo é alcançar biomassas entre 4.000 kg/ha (ou 400g de peixe/m²) a 8.000 kg/ha (800g de peixe/m²).
"Os equipamentos são os mesmos. Os difusores que usamos em aplicação industrial são também usados em criadouros de peixe para aeração dos tanques, por exemplo.
O que diferencia são os parâmetros adotados para o dimensionamento conforme a aplicação", explica o engenheiro da EnvironQuip - Engenharia de Sistemas Ambientais, João Carlos S. Sorgi.
Em resumo, os sistemas por ar difuso utilizam sopradores de ar para o fornecimento do ar e difusores para a distribuição desse ar no interior do tanque, promovendo a aeração e a mistura. O oxigênio é introduzido por meio de microbolhas, originárias de difusores (cerâmicos ou de borracha) instalados no fundo dos tanques, alimentados por sopradores de ar comprimido. Já os aeradores mecânicos são como ‘agitadores’ instalados diretamente nos tanques com a função de mistura e aeração. Na aeração mecânica se introduz o oxigênio por ação de aeradores mecânicos fixos, geralmente superficiais, provocando agitação e correntes ascendentes de esgotos, favorecendo o contato com o ar atmosférico.
Se tratando, por exemplo, de tratamento de águas residuárias, muitas publicações no exterior indicam as vantagens do sistema de ar difuso.
Porém, deve sempre ser levado em consideração para a realização do projeto às condições climáticas, custos de energia elétrica, custos de mão de obra de operação e manutenção, rendimento, entre outros, que certamente são bem variados no território brasileiro embora o sistema de ar difuso seja o mais usado nas estações, pelos benefícios que apresenta, o critério de escolha do tipo de aeração vai depender também de algumas outras características, como a função desejada e o tipo do tanque, por exemplo.
Mas uma comparação nas ações destes dois sistemas podem nos ajudar a enxergar a necessidade, bem como as vantagens e desvantagens, no uso de cada tecnologia.

Emissão de aerossóis
Sistema de aeração por ar difuso:
O sistema com ar difuso tende a gerar quantidades muito menores de aerossóis que a aeração mecânica, em razão da configuração do sistema, pois a injeção do ar atmosférico ou oxigênio puro ocorre de baixo para cima através de bolhas. Apesar de em alguns casos, pode utilizar dispositivos especiais para tal fim. Empresas do setor alimentício, bebida e farmacêutico adotam muitas vezes a aeração por ar difuso por essa razão: menor risco de contaminação em suas linhas de produção.

Sistema de aeração mecânica:
Geram uma quantidade de aerossóis maior em razão do choque mecânico das hélices com o efluente. Alguns fabricantes têm modelos com dispositivos contra a emissão.

Nível de ruído
Sistema de aeração por ar difuso:
Baixo ruído gerado pelos sopradores, instalados em cabines ou câmaras específicas. Apesar da diferença do nível de ruído gerado entre esses tipos de sopradores, são frequentes dois tipos de instalação para os equipamentos:
- Casa de sopradores: nesse tipo de abrigo, os sopradores podem ou não ser instalados com cabines acústicas. É necessário o uso de um sistema de exaustão para garantia da sucção do ar em temperaturas mais adequadas. Nesse tipo de instalação, o ruído é controlado e comumente são obtidos níveis inferiores do lado externo da casa a 75 dB.
- Ao tempo: para essa aplicação, é muito recomendado o uso de cabines acústicas, especialmente para os sopradores tipo roots e parafusos. Usual medições entre 80 e 90 dB.

Sistema de aeração mecânica:
Não é comum a adoção de dispositivos anti ruído nos aeradores mecânicos em razão deles operarem com níveis inferiores aos usualmente encontrados nos sopradores. Existem modelos que operam com níveis inferiores a 40 dB.

Manutenção e flexibilidade
Sistema de aeração por ar difuso:
- Se no passado o problema era o esvaziamento do tanque ou lagoa para a manutenção dos difusores, isso já foi resolvido. A alternativa do uso dos chamados sistemas removíveis e/ou flutuantes permite a instalação ou manutenção sem a necessidade de esvaziamento do tanque ou lagoa.
Com essa possibilidade, a realização da manutenção sem a necessidade de esvaziamento proporciona uma economia de tempo e dinheiro considerável, especialmente nas grandes plantas. Tem fácil manutenção uma vez que as partes mecânicas (sopradores de ar) estão fora do tanque de aeração e de fácil acesso. E a estimativa de troca das membranas dos difusores é entre 4 e 6 anos. Para os sopradores do tipo roots, a manutenção preventiva se aplica, principalmente, a questão da troca de óleo, retentores, rolamentos e filtro de ar.

Sistema de aeração mecânica:
A quantidade a ser instalada depende da garantia de desempenho de mistura e transferência de oxigênio necessário e, como existe enorme variedade de tamanhos, o número de equipamentos instalado também depende do modelo adotado. É extremamente recomendada, a aquisição de aeradores reservas. E esse é um ponto crítico e muito recorrente na aeração mecânica em razão de processos de manutenção inadequados e aplicações equivocadas.

Sedimentação
Sistema de aeração por ar difuso:
- A mistura por sistema de ar difuso é mais suave e não quebra os flocos, facilitando o processo de decantação ou nas plantas que operam por batelada.

Sistema de aeração mecânica:
O choque mecânico das hélices interfere na formação dos flocos, o que em alguns caso pode provocar maior tempo de decantação.

Mistura e oxigênio dissolvido homogêneo
Sistema de aeração por ar difuso:
Uma das grandes vantagens da tecnologia é a excelente mistura e, consequente, homogeneidade do oxigênio dissolvido.

Aeração mecânica:
A aeração mecânica tem boa condição de mistura, especialmente até tanques e lagoas com 3,0 m de profundidade. Acima desse valor, é recorrente o problema de sedimentação para os aeradores flutuantes. A ocorrência de sedimentação nos tanques e lagoas de aeração pode gerar acúmulos significativos de lodo e consequente criação de zonas em anaerobiose e consequente problemas de odor.

Consumo de energia elétrica
Sistema de aeração por ar difuso:
Essa é a comparação mais impactante entre as duas tecnologias. O sistema por ar difuso consome até 60% menos energia do que aeradores mecânicos. Como resultado, o maior investimento necessário para aquisição de um sistema de aeração por ar difuso em relação a um sistema com aeradores mecânicos, esta diferença do investimento é recuperada em menos de 1 ano.
Quanto maior for o tempo de contato com o efluente e quanto menor for o tamanho da bolha, maior será a eficiência de transferência de oxigênio, o que por sua vez, significará menor potência instalada (sopradores).

Sistema de aeração mecânica:
Como o oxigênio é introduzido no líquido, através da ação das hélices que expõem as pequenas partículas do efluente à atmosfera, provoca a transferência de oxigênio para o meio aquático, o que demanda uma necessidade maior de energia por ser um processo menos eficiente. Por não depender da mesma forma de contato que a aeração por ar difuso, os aeradores mecânicos tem, normalmente, baixo desempenho em profundidades superiores a 3,0 m.
A análise comparativa dos dois sistemas de aeração mostra maiores vantagens no sistema por ar difuso. Isso já vem sendo mostrado na prática por muitas empresas, como a Sabesp, por exemplo, que é uma das grandes usuárias da tecnologia por ar difuso com dezenas de plantas no tratamento de esgoto em operação.
Outras companhias compartilham da mesma visão, como é o caso da B&F Dias, "Entendemos que a escolha por esse tipo de sistema ocorre em razão do menor consumo energético, que, especialmente nas grandes plantas, é um diferencial irrefutável. Outras tecnologias podem ser usadas como a aeração mecânica e oxigênio puro, no entanto, a decisão por sistemas de ar difuso tem sido consideravelmente maior", diz o gerente de contratos da empresa, Bruno Dinamarco. Segundo Dinamarco, o custo beneficio do sistema de aeração por ar difusor vale a pena: "Podem ser mais caros no investimento inicial, porém, a curto e médio prazo, se paga pela economia no consumo energético".

Novas tecnologias
O sistema de aeração é o mais avançado para o processo de tratamento de efluentes. Para Dinamarco, da B&F Dias, a última tecnologia em termos de aeração por ar difuso é a chamada aeração com difusores de bolhas ultra fina. Nesses difusores há uma grande superfície de contato entre as bolhas de ar e o meio líquido, o que promove maior eficiência. "Esse tipo de difusor permitiu um ganho adicional de 15% na taxa de transferência de oxigênio", afirma ele.
A EnvironQuip - Engenharia de Sistemas Ambientais, também aposta na continuidade de inovações no sistema de aeração de ar difuso: O engenheiro do departamento técnico-comercial da empresa, João Carlos S. Sorgi comenta, "No sistema de ar difuso a evolução é constante. Na atualidade, é o melhor sistema que existe em todos os aspectos. O seu futuro será relativo ao aprimoramento de materiais e aplicações. A membranas estão em constante aprimoramento seja na melhoria dos materiais existentes como na descoberta da utilização de novos matérias. Sempre com o intuito de aumentar a vida útil, reduzir a frequência de manutenções e aumentar a eficiência do  sistema".

Contatos das empresas:
B&F Dias: www.bfdias.com.br
EnvironQuip: www.environquip.com.br