ETE PIRACICAMIRIM NOVA CONCEPÇÃO DE SISTEMA DE TRATAMENTO DE ESGOTOS SANITÁRIOS PARTIDA, OPERAÇÃO E MONITORAMENTO DE DESEMPENHO

Transcrição

1 ETE PIRACICAMIRIM NOVA CONCEPÇÃO DE SISTEMA DE TRATAMENTO DE ESGOTOS SANITÁRIOS PARTIDA, OPERAÇÃO E MONITORAMENTO DE DESEMPENHO Fernando Hermes Passig (1) Engenheiro Sanitarista formado pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) - Florianópolis - SC em 1993, Mestre em Hidráulica e Saneamento pelo Departamento de Hidráulica e Saneamento da FOTOGRAFIA Escola de Engenharia de São Carlos - EESC - Universidade de São NÃO Paulo - USP em Gerente do Consórcio COM/MBR, responsável pela operação da ETE - Piracicamirim, desde dezembro DISPONÍVEL Lívia C.H. Villela Engenheira Civil, pela Escola de Engenharia de São Carlos - EESC, Universidade de São Paulo USP em Doutora em Hidráulica e Saneamento pela Escola de Engenharia de São Carlos - EESC, Universidade de São Paulo - USP em 1997, Diretora Técnica da SHS - Consultoria e Projetos de Engenharia Ltda., desde Consultora do Consórcio COM/MBR, para operação da ETE, desde outubro Onair Pinto Ferreira Engenheiro Civil e Sanitarista, diplomado em engenharia civil pela Escola de Engenharia do Triângulo Mineiro de Uberaba/MG em 197, pós graduado em engenharia sanitária, através do Curso de Saúde Pública da USP, São Paulo, em Gerente do consórcio COM/MBR, para as atividades de operação da ETE Piracicamirim em Piracicaba-SP. Endereço (1) : Rua Eliza Furlan, 81 - apto Nova América, Piracicaba - SP - CEP: Brasil - Tel: (19) mascarenhas.s/a@merconet.com.br RESUMO O presente trabalho apresenta dados relativos ao monitoramento e desempenho do sistema durante o primeiro ano de operação da ETE Piracicamirim Os parâmetros apresentados são: ph, ácidos voláteis (AV), alcalinidade total (AT), sólidos sedimentáveis (SS), sólidos totais (ST), sólidos suspensos voláteis (SSV), demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de oxigênio (DBO). O sistema de tratamento da ETE Piracicamirim consiste em unidades anaeróbias, através de reatores anaeróbios de manta de lodo UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) modulares, seguidos de unidade complementar aeróbia. A unidade aeróbia consiste em lagoa aerada seguida de decantador secundário com sistema de recirculação de lodo. Essa concepção, apresenta vantagens com relação à flexibilidade operacional, principalmente quanto ao aspecto de manejo dos lodos formados pelos processos biológicos, já que os lodos não recirculados e excedentes da unidade aeróbia são encaminhados para os reatores anaeróbios onde poderão ser estabilizados. A ETE Piracicamirim localizada, em Piracicaba, deverá atender a uma população de aproximadamente 1. habitantes, com vazão de 5 l/s (final de plano, 215). Durante o segundo semestre de 98, obtevese eficiência médias de remoção de DBO acima de 8%. PALAVRAS-CHAVE: Esgoto Sanitário, Estação de Tratamento, UASB, Lagoa Aerada. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 567

2 INTRODUÇÃO O Município de Piracicaba, localizado no interior paulista, à 16 Km da Capital, população de habitantes (IBGE, senso 1991),conta com sistema de coletor de esgoto sanitário em praticamente 1% da área urbana. A ETE Piracicamirim localizada, em Piracicaba, em área adjacente à ESALQ USP Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, deverá atender a uma população de aproximadamente 1. habitantes, com vazão de 5 l/s (final de plano, 215). O projeto da ETE Piracicamirim visou a integração de sistemas biológicos de tratamento, através de processos anaeróbios e aeróbios, com intuito de redução de custos e inovação tecnológica. A Figura 1 apresenta uma vista aérea da ETE-Piracicamirim. Figura 1 Vista aérea da ETE - Piracicamirim. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 568

3 A Figura 2 apresenta um fluxograma simplificado do sistema implantado. Figura 2 Fluxograma Simplificado do Sistema de Tratamento. AFLUENTE ESGOTO BRUTO RESÍDOS SÓLIDOS P/ Aterro Sanitário Grade e Medição de Vazão ( Instalada na EEE ) EXCESSO DE LODO Grade Mecanizada e Caixa de Areia Aerada Caixa de Distribuição Leito de Drenagem de Areia LÍQUIDO DRENADO AREIA P/ Aterro Sanitário Queimador GÁS Reatores Anaeróbios Sistema de Tratamento de gases Unidade Aeróbia LODO Decantadores RECÍRCULO DE LODO Desidratação de Lodo TORTA P/ Aterro Sanitário LÍQUIDO DRENADO Canal de Aeração Suplementar Medição de Vazão Canal em Cascata EFLUENTE P/ Corpo Receptor ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 569

4 A concepção do sistema consiste em unidades anaeróbias, através de reatores anaeróbios de manta de lodo UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) modulares, seguidos de unidade complementar aeróbia. A unidade aeróbia consiste em lagoa aerada seguida de decantador secundário com sistema de recirculação de lodo. Essa concepção, apresenta vantagens com relação à flexibilidade operacional, principalmente quanto ao aspecto de manejo dos lodos formados pelos processos biológicos, já que os lodos não recirculados e excedentes da unidade aeróbia são encaminhados para os reatores anaeróbios onde poderão ser estabilizados. Essa concepção permite um menor consumo de energia de aeração e elimina as unidades de estabilização do lodo aeróbio. A ETE - Piracicamirim conta com sistema de gradeamento mecanizado seguido por caixa de areia aerada. O efluente da caixa de areia é encaminhada para 3 módulos de reatores anaeróbios de m 3 cada. Os módulos de reatores são por sua vez divididos em 4 células de 693 m 3. Essas divisões moduladas permitem flexibilidade operacional, já que as diversas células podem operar com diferentes TDH (tempo de detenção hidráulica). Os efluentes dos reatores anaeróbios são encaminhados para uma lagoa aerada com volume de m 3, 8 aeradores superficiais de alta rotação e fluxo descendente de 15 CV, seguida de decantadores secundários de placas paralelas também divididos em 3 módulos de 845 m 3. O efluente final passa por canal aerado artificialmente, por calha Parshall e canal em cascata antes de atingir o corpo receptor. Os sólidos descartados da caixa de areia são encaminhados para o leito de drenagem de areia, cujo percolado é lançado na lagoa aerada. Os lodos, já estabilizados descartados dos reatores de manta de lodo são encaminhados para um sistema de centrifugação antes de sua disposição final. Os gases gerados durante a degradação anaeróbia, coletados no sistema de separação das fases sólidos líquido gás, são encaminhados para selo hídrico seguindo para queimador. Os gases retidos na superfície dos reatores de manta de lodo são encaminhado, através de sistemas de exaustão, para unidades biológicas de tratamento de gases. O presente trabalho apresenta dados relativos ao monitoramento e desempenho do sistema durante o primeiro ano de operação da ETE Piracicamirim Os parâmetros apresentados são: ph, ácidos voláteis (AV), alcalinidade total (AT), sólidos sedimentáveis (SS), sólidos totais (ST), sólidos suspensos voláteis (SSV), demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de oxigênio (DBO). RESULTADOS Os resultados apresentados representam médias a cada 1 dias sendo que cada parâmetro teve a seguinte periodicidade de avaliação: ph três vezes ao dia, ácidos voláteis duas vezes por semana, sólidos sedimentáveis diário, sólidos totais - duas vezes por semana, sólidos suspensos voláteis duas vezes por semana, DQO diária, DBO semanal. Os dados relativos ao monitoramento do sistema são apresentados nas tabelas 1 e 2- e também através das figuras de 3 a 1. A vazão média afluente à ETE, durante este primeiro ano de operação variou de forma crescente de 12 L.s -1 a 162 L.s -1, tendo média de 125 L.s -1. A DQO do esgoto bruto variou de 376 mg.l -1 a 876 mg.l -1, tendo média de 675 mg.l -1. A DBO variou de 24 mg.l -1 a 531 mg.l -1, tendo média de 373 mg.l -1. O carregamento orgânico médio aplicado às unidades anaeróbias variou de 541 KgDQO.d 1 a Kg DQO.d 1, tendo ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 57

5 média de Kg DQO d 1. A taxa de aplicação orgânica aplicada aos reatores variou de,61 Kg DQO m -3 d -1 a 1,11 Kg DQO m -3 d -1 tendo média de,92 Kg DQO m -3 d -1.. Os diversos módulos de reatores operam com tempos de detenção hidráulica (THD) decrescente com o tempo de operação variando de 24 h à 1 h. Atualmente todas as células operam com mesmo TDH de aproximadamente 1 h. O reatores anaeróbios não receberam qualquer tipo de inoculo. A lagoa aerada teve carregamento orgânico variando de KgDQO.d 1 a KgDQO.d -1, com média de Kg DQO.d -1. O TDH médio da lagoa durante o período apresentado foi de 18 h. A lagoa aerada também não recebeu qualquer tipo de inoculo. A DQO do efluente final variou de 75 mg/l a 263 mg/l tendo média de 174 mg/l, enquanto que a DBO variou de 23 mg/l a 81 mg/l tendo média de 47 mg/l. A DBO solúvel do efluente final teve variação de 6 a 16 mg/l com média de 1 mg/l. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Observa-se através do gráfico da Figura 3 que o ph sofre ligeiro declínio nas unidades anaeróbias, recuperando-se na unidade subsequente, tendo seu valor elevado com relação ao esgoto bruto. A faixa de variação do ph durante todo o processo foi de 6,6 a 7,1 não representando qualquer risco ao equilíbrio das atividades biológicas envolvidas nos processos. O gráfico da Figura 4 apresenta dados relativos aos ácidos voláteis (AV) nos efluentes dos reatores anaeróbios. Nota-se que as concentrações de AV sofreram declínio durante os meses de operação, notadamente nos reatores de 1 e 2 (os primeiros a serem operados), indicando maturidade progressiva do processo anaeróbio. O gráfico de Figura 5 apresenta valores médios de alcalinidade. O esgoto bruto em questão apresentou alcalinidade variando de 12 a 27 mg CaCo 3 /l. Esses valores são considerados relativamente baixos, no entanto a alcalinidade sofre ligeiro aumento durante principalmente o processo anaeróbio. No gráfico na Figura 6 é mostrada a excelente remoção de Sólidos Sedimentáveis (SS) durante todo o processo. O aumento de SS nos valores anaeróbios ocorreram devido ao arraste de sólidos durante períodos de aumento de vazão nessas unidades, além de alguns problemas com entupimentos. No gráfico da Figura 7 são mostradas as remoções de sólidos totais durante o processo. Observou-se uma porcentagem elevada de Sólidos Dissolvidos Fixos nos sólidos totais, esse fato justifica a menor remoção de ST se comparado com a remoção de Sólidos Suspensos Voláteis mostrada no gráfico da Figura 8. No gráfico da Figura 9 são apresentados os resultados de DQO nas diversas unidades. Observa-se de maneira geral que a DQO dos efluentes dos reatores são menores em função do tempo de operação (ordem de partida) de cada um. Os resultados de DQO do efluente final refletem essencialmente o aumento da eficiência da unidade aeróbia. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 571

6 Os reatores anaeróbios vêem apresentando desempenho bastante estável com eficiência média de remoção de DQO 65% apesar de terem sofrido constante aumentos de alimentação devido a crescente vazão afluente a ETE. No gráfico da Figura 1 observa-se o excelente desempenho global do sistema em termos de remoção de carga orgânica. Durante o segundo semestre de 98, obteve-se eficiência médias de remoção de DBO acima de 8%. Tabela 1 Dados de ph, ácidos voláteis, alcalinidade total e sólidos sedimentáveis. ph AV AT SS DATA AFL EFL EFL EFL EFL EFL EFL EFL AFL EFL EFL EFL EFL AFL EFL EFL EFL EFL ETE R1 R2 R3 ETE R1 R2 R3 ETE R1 R2 R3 ETE ETE R1 R2 R3 ETE 1/3 6,7 6,8 6,8, 6, /3 6,7 6,7 6,8, 6, /3 6,8 6,7 6,7, 6, /4 6,8 6,7 6,7, 6, /4 6,7 6,6 6,7, 6, /4 6,7 6,7 6,6, 7, /5 6,8 6,7 6,7, 7, /5 6,7 6,6 6,6, 7, /5 6,7 6,6 6,6, 7, /6 6,9 6,6 6,6, 7, /6 6,8 6,6 6,6, 7, /6 7, 6,7 6,7, 7, /7 6,9 6,7 6,7 6,7 7, /7 6,9 6,7 6,7 6,8 7, /7 6,9 6,7 6,6 6,7 7, /8 6,9 6,7 6,7 6,7 7, /8 6,7 6,7 6,6 6,6 7, /8 6,8 6,7 6,6 6,6 7, /9 6,8 6,7 6,7 6,6 7, /9 6,7 6,7 6,6 6,6 7, /9 6,8 6,7 6,7 6,7 7, /1 6,8 6,7 6,7 6,7 7, /1 6,8 6,7 6,7 6,6 7, /1 6,8 6,6 6,6 6,6 7, /11 6,9 6,8 6,8 6,7 7, /11 6,9 6,8 6,8 6,7 7, /11 6,9 6,8 6,8 6,7 7, Tabela 2 Dados de sólidos totais, sólidos suspensos voláteis, DQO e DBO. ST SSV DQO DBO DATA AFL EFL EFL EFL EFL AFL EFL EFL EFL EFL AFL EFL EFL EFL EFL AFL EFL ETE R1 R2 R3 ETE ETE R1 R2 R3 ETE ETE R1 R2 R3 ETE ETE ETE 1/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 572

7 Figura 3 Variação de ph nos afluente da ETE, efluentes dos reatores Anaeróbios e efluente da ETE. 7,4 Figura 7 Variação de Sólidos Totais nos afluente (esgoto bruto), efluentes dos reatores Anaeróbios e efluente da ETE ,2 6 7, 5 ph ST (mg/l) 4 6, ,6 1 6,4 1/3 2/3 3/3 1/4 2/4 3/4 1/5 2/5 3/5 1/6 2/6 3/6 1/7 2/7 3/7 1/8 2/8 3/8 1/9 2/9 3/9 1/1 2/1 3/1 1/11 2/11 3/11 1/3 2/3 3/3 1/4 2/4 3/4 1/5 2/5 3/5 1/6 2/6 3/6 1/7 2/7 3/7 1/8 2/8 3/8 1/9 2/9 3/9 1/1 2/1 3/1 1/11 2/11 3/11 Figura 4 Variação de Ácidos Voláteis nos efluentes dos Reatores Anaeróbios 9 Figura 8 Variação de Sólidos Suspensos Voláteis nos afluente (esgoto bruto), efluentes dos reatores Anaeróbios e efluente da ETE Ácidos Voláteis (mg /L) SSV (mg/l) /3 2/3 3/3 1/4 2/4 3/4 1/5 2/5 3/5 1/6 2/6 3/6 1/7 2/7 3/7 1/8 2/8 3/8 1/9 2/9 3/9 1/1 2/1 3/1 1/11 2/11 3/11 1/3 2/3 3/3 1/4 2/4 3/4 1/5 2/5 3/5 1/6 2/6 3/6 1/7 2/7 3/7 1/8 2/8 3/8 1/9 2/9 3/9 1/1 2/1 3/1 1/11 2/11 3/11 Figura 5 - Variação de Alcalinidade nos afluente da ETE, efluentes dos reatores Anaeróbios e efluente da ETE. Figura 9 Variação da DQO nos afluente da ETE, efluentes dos reatores Anaeróbios e efluente da ETE Alcalinidade Total (mg de CaCO3/L) DQO (mg/l) /3 2/3 3/3 1/4 2/4 3/4 1/5 2/5 3/5 1/6 2/6 3/6 1/7 2/7 3/7 1/8 2/8 3/8 1/9 2/9 3/9 1/1 2/1 3/1 1/11 2/11 3/11 1/3 2/3 3/3 1/4 2/4 3/4 1/5 2/5 3/5 1/6 2/6 3/6 1/7 2/7 3/7 1/8 2/8 3/8 1/9 2/9 3/9 1/1 2/1 3/1 1/11 2/11 3/11 Figura 6 - Variação de Sólidos Sedimentáveis nos afluente da ETE, efluentes dos reatores Anaeróbios e efluente da ETE. Figura 1 - Variação da DBO nos afluente da ETE, efluentes dos reatores Anaeróbios e efluente da ETE. 5, 7 1 4, , ,5 5 7 SS (ml/l) 3, 2,5 2, DBO ( mg/l ) , , 15 2, , 1/3 2/3 3/3 1/4 2/4 3/4 1/5 2/5 3/5 1/6 2/6 3/6 1/7 2/7 3/7 1/8 2/8 3/8 1/9 2/9 3/9 1/1 2/1 3/1 1/11 2/11 3/11 1/7 2/7 3/7 1/8 2/8 3/8 1/9 2/9 3/9 1/1 2/1 3/1 1/11 2/11 3/11 Efluente da ETE % de remoção ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 573

8 CONSIDERAÇÕES FINAIS De maneira geral avalia-se que a concepção adotada oferece todas as possibilidades para que as metas de eficiência exigidas pela legislação sejam cumpridas. Observou-se durante o primeiro ano de operação da ETE alguns problemas relativos a odor (unidades anaeróbias) e espumas (unidades aeróbia) que vêem sendo gradativamente amenizados com o amadurecimento dos processos biológicos. Quanto aos problemas específicos com odor (característico da fase de partida dos processos anaeróbios), foram sendo tomadas medidas práticas como: vedação de caixas de passagens, colocação de selos hídricos nas caixas de distribuição, afogamentos de tubulações de saída, entre outras. Observou-se também a grande vantagem da concepção adotada através da baixa produção de lodo durante os processos e do baixo consumo de energia exigido pelo sistema. Espera-se para o segundo ano de operação uma evolução dos processos biológicos, além da possibilidade de observação e estudo do desempenho das unidades anaeróbias como digestores dos lodos produzidos na lagoa aerada. AGRADECIMENTOS Ao SEMAE Piracicaba, através de seu Presidente o Eng. José Edgard Camolese que autorizou a publicação deste trabalho no meio técnico cientifico. Ao Prof. Dr. José Roberto Campos pelo apoio no decorrer deste ano de operação da ETE- Piracicamirim BIBLIOGRAFIA 1. APHA;AWWA;WPFC. Standard methods for the examination of water and wastewater, 16 th edition, , METCALF & EDDY Wastewater Engineering: Treatment Dispoal and Reuse. McGraw-Hill, 2nd edition, 92p VILLELA, L.C.H. Tratamento de Esgotos Sanitário com Reator Anaeróbio de Manta de Lodo (UASB) Protótipo: Desempenho e Respostas Dinâmicas às Sobrecargas Hidráulicas. Tese (doutorado)- Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo PASSIG, F.H Estudo do Desenvolvimento do Biofilme e dos Grânulos no Filtro Biológico Anaeróbio. Dissertação( Mestrado) Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 574