Análise do desempenho de sistema integrado, enfatizando lagoa de polimento, tratando efluentes domésticos em condições de variações de temperatura

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1 8th IWA Specialist Group Conference on Waste Stabilization Ponds 2 nd Conferência Latino Americana sobre Lagoas de Estabilização Belo Horizonte, Brazil, Abril 2009 Análise do desempenho de sistema integrado, enfatizando lagoa de polimento, tratando efluentes domésticos em condições de variações de temperatura Helio Remião Gonçalves Diego Altieri Luiz Olinto Monteggia Luis Alcides S. Miranda Giovani Bassegio Programa de Pós Graduação em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental - Instituto de Pesquiasas Hidráulicas Universidade Federal do Rio Grande do Sul

2 Porto Alegre

3 Introdução A eutrofização artificial de ambientes aquáticos devido aos despejos domésticos, industriais e agrícolas, sem o devido tratamento, produz alterações na qualidade da água, levando os prejuízos à vida aquática, redução do oxigênio dissolvido, aumento nos custos de tratamento de água de abastecimento público e favorece a ocorrência de florações de algas (Tessele, 2005; Von Sperlin, 1995).

4 Introdução Vantagens das lagoas sobre outros sistemas seriam Remoção parcial do NH 3 -N; Redução de organismos patogênicos; Simplicidade operacional; Baixo custo de implantação; Desvantagens: Requerimento de grandes áreas; Reduzida remoção de fósforo; Suscetível as variações temporais de temperatura; Desempenho nao satisfatorio na remoção de DBO

5 Sistema analisado O trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência de remoção de matéria orgânica, organismos patogênicos e nutrientes (N e P) em lagoa de polimento convencional em condições de verão e inverno O estudo foi realizado em escala piloto, tratando o esgoto sanitário, durante 240 dias (março/07 a dezembro/07).

6 Área experimental A planta piloto (eq. pop. = 230 hab) foi instalada junto a ETE São João Navegantes na cidade de Porto Alegre/RSsul do BRASIL. A analise do desempenho da planta piloto foi subdividida em dois periodos operacionais: Periodo 1: Verão (t > 22º C) Periodo 2: Inverno (t < 22º C)

7 Fluxograma Sistema Biogás Lagoa de Polimento Tanque Acumulação TDH = 12,5 dias Vazão= 1,50 m³/h Hu = 1,0 m Bomba Peneira UASB V= 18,35 m³ TDH = 12 horas Q = 1,50 m³/h Rede coletora Ponto de Amostragem Bomba submersa Poço de Captação Corpo receptor

8 Sistema em Operação UASB Lagoa de polimento

9 Materiais e Métodos Foram analisados, com freqüência semanal, os parâmetros NTK, NH 3,pH,ST,SST,SDT,SFT,SVT,Pt,PO 4 -P, DQO, N-NO 3-2 e qualidade do biogás do reator UASB. A lagoa de polimento possuía relação comprimento: largura (C:L) igual a 11,4 com fluxo tendendo a pistão e área superficial da lagoa de 465 m 2. Aalturadelaminadeáguadalagoafoide(h)de1,0meo TDH da lagoa foi de12,5 dias. A relação entre área superficial e população tratada ficou em 2m 2 /hab.

10 Materiais e Métodos Mês Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Temperatura máxima ( C) Valores médios da temperatura nos dois periodos Temperatura mínima ( C) fonte : INEMET A temperatura média para a cidade de Porto Alegre no período foi de 18,4 0 C. No verão a temperatura média foi de 21,5 0 C, e no inverno de 15,3 0 C(amplitude térmica entre os períodos de 6,2ºC).

11 Materiais e Métodos Valores médios do afluente nos periodo de Verão e Inverno Parâmetro DQO T DBO 5 NTK NH 4 -N Alcalinidade PT SST PO 4 -P ph Coliformes Totais Organismos termotolerantes UASB 136,6 82,3 33,1 19,4 213,8 4,37 115,2 2,44 7,14 1,44E+06 8,74E+06 Eficiência de remoção no Verão 70,3 59,8-6,3 2,4 17, ,5 59,8 71,5 UASB 239, ,2 24, ,38 116,3 2,5 7,11 2,61E+06 4,60E+06 Eficiência de remoção no Inverno 36,9 44,5 14,4-19,1 11, ,3 58,1 87,1 * Valores em mg/l nos parâmetros DBO, DQOtotal,NH4-N,NTK,PO4-P, PT e alcalinidade. CT e OT estão em NMP/100mL.

12 Delineamento e Análise estatística A análise de variabilidade dos resultados foi realizada pelo teste de Tukey com significância de 5%. O delineamento foi inteiramente causalizado (DIC) com análise de variância preliminar para verificar os dados.

13 RESULADOS E DISCUSSÃO O valor médio das concentrações e da eficiência da lagoa de polimento no Verão e Inverno Parâmetro DQO T DBO 5 NTK NH 4 -N Alcalinidade PT SST PO 4 -P ph Coliformes Totais Organismos termotolerantes Lagoa polimento 145,8 86,4 18,9 10,7 186,3 4,03 108,4 1,96 8,27 1,81E+05 6,80E+05 Eficiência (%) Verão -6,7-5 35,5 44,7 7,81 6, ,5 92,2 Lagoa polimento ,2 17,1 142,7 4,77 184,8 2,55 7,51 1,03E+05 5,86E+05 Eficiência (%) Inverno 37,2 31, ,4-8,91-60,4-2,07 96,1 87,8 * Valores em mg/l nos parâmetros DBO,DQO total,nh 4 -N,NTK,PO 4 -P, PT e alcalinidade

14 RESULADOS E DISCUSSÃO DQO Verão Valores de concentração( ) e Eficiência de remoção de DQO( ). O carregamento orgânico superficial da lagoa foi a) no período do verão :105,7 kg DQO/ha.dia e 63,7 kg DBO 5 /ha.dia. Houve grande dispersão de eficiência no período do verão, a tendência do processo fotossintético e produção exagerada de biomassa algal. As eficiências no período do verão sofreram as maiores variações e freqüentemente apresentaram valores negativos.

15 RESULADOS E DISCUSSÃO DQO Inverno Valores de concentração( ) e Eficiência de remoção de DQO( ). O carregamento orgânico superficial da lagoa foi a) no período frio foi 185,7 kg DQO/ha.dia e 79,7kg DBO 5 /ha.dia; No período frio houve maior estabilidade na eficiência de remoção de matéria orgânica, apesar do efluente do reator UASB apresentar concentração de matéria orgânica r mais elevada no período de inverno que no período do verão.

16 RESULADOS E DISCUSSÃO DBO 5 O carregamento DBO 5, apresentou diferença significativa nos períodos. Observou-se no período de verão concentração de DBO 5 de 86,4 mg/l, valor 5% a maior que a concentração DBO 5 do efluente do reator UASB. O aumento da DBO 5, assim como o aumento da DQO, pode ter ocorrido devido aumento da biomassa algal no período de verão. No período inverno obteve-se uma razoável remoção da concentração de DBO 5 e de DQO no sistema, próximas a 30% e 37% respectivamente. O valor de concentração de DBO 5 no período de inverno, foi menor que a observada no período de verão, mesmo com um carregamento 76% maior em termos de DQO e 25% em termos de DBO 5.

17 RESULADOS E DISCUSSÃO verão NH4-N Valores de concentração( ) e Eficiência de remoção de NH4-N( ).

18 RESULADOS E DISCUSSÃO Inverno NH4-N Fri Valores de concentração( ) e Eficiência de remoção de NH4-N( ).

19 RESULADOS E DISCUSSÃO Alcalinidade e ph Observou-se a ocorrência de maiores valores de ph nos períodos donde as temperaturas foram elevadas, provavelmente devido a possiveis maiores incidências solares. Os menores valores absolutos e menores variações do ph foram observados no inverno. Acredita-se que na faixa de ph encontrado entre 7,2 e 10,2 pode não ter havido inibição total dos organismos responsáveis pelo tratamento biológico. A alcalinidade do efluente apresentou redução de 25% causada, provavelmente pela dessorção do nitrogênio amoniacal, remove 1 meq de alcalinidade por meq NH3 removido.

20 RESULADOS E DISCUSSÃO Turbidez A observação de elevada remoção de sólidos em suspensão na unidade anaeróbia, provavelmente auxiliou o processo fotossintético, pela maior penetrabilidade no meio líquido pela luz solar. O algal. parâmetro turbidez não foi considerado fatores limitante para o crescimento

21 RESULADOS E DISCUSSÃO Solidos Suspensos O aumento significativo dos sólidos suspensos nos períodos frios influenciou a turbidez do meio liquido, influenciando produção algal e as eficiências de remoção de DQO, DBO, N, P, entre outros parâmetros. Observou-se que em períodos de temperatura mais elevada, não foi possível averiguar diretamente o efeito do crescimento algal sobre a turbidez.

22 Conclusões Houve dependência entre os parâmetros DQO, DBO 5, ph, e as condições climáticas de verão e inverno (temperatura ). Desse modo observa-se que ocorreu influencia e interdependência entre o períododoanoobservadoeaeficiênciaobtidanosistemadetratamento,pois apesar de obterem-se maiores eficiências na remoção carbonácea na unidade anaeróbia, a unidade de polimento apresenta remoções negativas pelo excesso de biomassa algal produzida (DQO particulada). A utilização de processo anaeróbio e lagoa de polimento diminui substancialmente o requerimento de área para a obtenção da mesma eficiência no processo se comparado a outras opções, mas merece ainda cuidados quando operados em localidades com extrema incidência solar e elevada temperatura. Uma solução possível seria um pós-tratamento do efluente da lagoa de polimento para adequar-se aos valores de lançamento da resolução do CONAMA n 357/05.

23 Agradecimentos Universidade Federal do Rio Grande do Sul Programa de Pós Graduação em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental - Instituto de Pesquisas Hidráulicas Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Departamento Municipal de Águas e Esgotos Programa de Pesquisa em Saneamento Básico