VI Simpósio Ítalo Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental II INFLUÊNCIA DA SAZONALIDADE EM UM SISTEMA DE LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO

Transcrição

1 II INFLUÊNCIA DA SAZONALIDADE EM UM SISTEMA DE LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO Liliana Pena Naval (1) Doutorada pela Universidad Complutense de Madrid em Engenharia Química, professor titular do curso de Engenharia Ambiental da Universidade do Tocantins. Carlos Danger Ferreira e Silva Acadêmico do curso de Engenharia Ambiental, bolsista do CNPq. Giulliano Guimarães Silva Estudante de Engenharia Ambiental da Universidade do Tocantins Bolsista PIBIC/CNPq Endereço (1) ARSE 102; QI 48; Lt. 11; Al. 19. Palmas TO - Brasil. CEP: Tel. (63) e- mail: liliana@unitins.br ou cadanfers@bol.com.br RESUMO As lagoas de estabilização por compor um sistema de características funcionais e operacionais simples, apresentarem uma boa eficiência, alem de uma boa aplicabilidade em países de clima tropical, tem sido empregada em ampla escala no Brasil. Sabe-se que devido esta simplicidade e por suas características peculiares, sua eficiência está diretamente correlacionada as condições climáticas locais, as quais podem influenciar de maneira positiva ou adversa as reações decorrentes no processo de tratamento. Tendo em vista que a presente região é dotada de um clima tropical, onde as altas temperaturas, e duas estações bem distintas, uma chuvosa e outra, desenvolveu-se o presente estudo que teve como objetivo avaliar de que forma e intensidade as variações climáticas intervem no funcionamento do sistema de lagoas de estabilização local. PALAVRAS-CHAVE: Lagoas de estabilização, sazonalidade. INTRODUÇÃO Lagoas de estabilização são grandes reservatórios, geralmente com pequena profundidade podendo ser enterrados, semi-enterrados ou apoiados no solo, possibilitando, assim, a utilização dos mais variados materiais construtivos na sua execução. Nelas, as águas residuárias são tratadas por processos naturais envolvendo, principalmente, a ação degradadora de bactérias. Devido a diversas características peculiares, as lagoas de estabilização se tornaram um dos sistemas de tratamento de esgotos mais difundidos, principalmente em países de clima quente (OLIVEIRA, 2001). Para alguns autores MARA (1976); SILVA (1982); OLIVEIRA (1990), o sistema de lagoas é o método mais adequado aos países em desenvolvimento em regiões tropicais e subtropicais, pois há disponibilidade de área próxima às cidades e a ação natural do calor e da luz solar, que aceleram o crescimento de microorganismos, favorecendo a degradação biológica da matéria orgânica. No Brasil, as condições meteorológicas e climáticas são extremamente favoráveis a este processo de tratamento, contribuindo também para isto a disponibilidade de grandes extensões de áreas na maioria das cidades, que favorecem a adoção dos sistemas de lagoas para o tratamento de esgoto sanitário (VON SPERLING, 1996) Como mencionado anteriormente os sistemas de lagoas de estabilização apresentam diversas vantagens em seu emprego em paises tropicais, principalmente pela sua simplicidade de instalação e operação, fato que também permite dizer que as lagoas de estabilização são os reatores biológicos que mais se aproximam das condições naturais de biodigestão, sendo que sua eficiência de tratamento esta diretamente relacionada as condições e variações climáticas locais. Pode-se mencionar que os fatores ambientais que mais intervem no funcionamento das mesmas são: Insolação: a fotossíntese depende da radiação solar, e esta varia principalmente com a latitude do lugar e com a transparência da atmosfera, portanto, regiões mais próximas da linha do equador, onde supostamente a incidência solar é maior, compreendem locais mais favoráveis ao seu desempenho operacional. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 Temperatura: a temperatura é um fator de extrema importância, pois está diretamente relacionada a intensidade de ocorrência das reações biológicas e químicas decorrentes em todos os sistemas naturais e controlados. A temperatura ótima para a produção de oxigênio é de 20 C e os limites mínimo e máximo se situam e 4 C e 35 C. Abaixo de 4 C há paralisação quase que completa das algas e das bactérias. Acima de 35 C as algas úteis não tem mais condições de sobrevivência, enquanto que as bactérias tendem a consumir mais oxigênio. Também poderão aparecer condições de anaerobiose durante os dias muito ensolarados dos climas quentes. Temperaturas elevadas favorecem o desenvolvimento de algas cianofíceas, com possibilidade de aparecimento de mau cheiro. Agitação: os ventos provocam agitação de efeito benéfico sobre a homogeneização do conteúdo da lagoa, com dispersão dos sólidos e distribuição uniforme do oxigênio dissolvido. A agitação permite às vezes a formação de ondas suficientes para assegurar a circulação, com manutenção de condições estritamente aeróbias. A ação de ondas depende estreitamente das dimensões da superfície livre, sendo tanto maior quanto maior for a extensão na direção do vento. Evaporação: é a perda de água que provoca maior concentração de substâncias poluidoras. O substrato concentrado acima de determinado valor pode resultar em salinidade prejudicial ao equilíbrio osmótico da matéria celular. A evaporação está intimamente ligada às condições climáticas locais, dependendo principalmente dos ventos, grau higrométrico do ar e da temperatura da água e do ar. Chuvas: as s agem em sentido contrário ao da evaporação, podendo provocar diluição do conteúdo da lagoa. Tendo em vista que as condições climáticas locais caracterizam-se, principalmente pelas altas temperaturas durante todo ano, sendo que estas se distribuem por duas estações sazonais bem distintas, uma chuvosa e outra, realizou-se o presente estudo, que visou avaliar a intensidade da influencia das variações sazonais no sistema de lagoas de estabilização local. METODOLOGIA O presente estudo foi realizado em um sistema de lagoas de estabilização localizado em Palmas-TO, o sistema é composto por três lagoas sendo uma anaeróbia, uma facultativa e uma de maturação. Para a realização deste estudo foram feitas 24 coletas, sendo 12 no período chuvoso que está compreendido de novembro a abril, e 12 no período seco, entre maio e outubro. Os pontos de coleta foram a entrada do sistema e saídas de cada lagoa, sendo eles: EL1 (entrada da lagoa anaeróbia, esgoto bruto), SL1 (saída da lagoa anaeróbia), SL2 (saída da lagoa facultativa), SL3 (saída da lagoa de maturação). A determinação da vazão foi feita na saída de cada lagoa, para isto utilizou-se a formula de Francis, para calculo de vazão em vertedores. Q = 1,838.L.H 1,5 Onde: L é largura do vertedor e H é a altura da lamina d água. Os parâmetros físico-químicos foram determinados seguindo os parâmetros prescritos pela APHA (1995), assim como demonstra a tabela 01. Tabela 01 - Parâmetros avaliados Parâmetros Pontos de Coleta Técnicas Referências Temperatura EL1; EL2; SL2; SL3; Condutividade Oxigênio Dissolvido) ph Nitrogênio Amoniacal DQO Espectrometria visível APHA (1995) Refluxo com dicromato APHA (1995) ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 RESULTADOS Os resultados apresentados se referem as médias dos parâmetros estudados, sendo que estes serviram como base para a avaliação da influencia climática sazonal no sistema. Tabela 02 Variação da Vazão e do Tempo de Detenção. PERÍODO DA SECA PERÍODO DA CHUVA Vazão (m³/dia) TDH (dias) Vazão (m³/dia) TDH (dias) SL1 1119,80 16,5 1984,211 9,3 SL2 888,610 19,4 1700,976 10,1 SL3 779,890 21,5 1368,109 12,3 Avaliando a Tabela 02, nota-se que durante o período de estudo, todas as lagoas apresentaram grandes períodos de detenção hidráulica nas duas estações, sendo que a vazão demonstrou um aumento significativo no período chuvoso, diminuindo assim o TDH do sistema como um todo, que apesar de uma grande redução permaneceu elevado. Figura 01 Comportamento da Temperatura no Sistema nas Estações Seca e Chuvosa 32 temperatura ( C) A temperatura parâmetro de extrema importância, que condiciona a maioria das reações químicas e biológicas atuantes no processo de depuração dos compostos orgânicos. Observando a Figura 01, pode-se observar que no interior das lagoas, apresentou-se durante os dois períodos uma alteração irrisória nos pontos localizados dentro do sistema. Quando compara-se as duas estações percebe-se a temperatura esta praticamente inalterada nas saídas de cada lagoa, o único ponto em que obteve-se alguma diferença foi na entrada do sistema, onde o esgoto bruto apresentou uma variação irrisória, durante o período seco se obteve cerca de 1,5 C de acréscimo em relação a estação chuvosa, variação a qual pode-se considerar insiguinificante, já que no interior do sistema as temperaturas mantiveram-se numa faixa ótima a atividade microbiana. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 Figura 02 Comportamento do ph no Sistema nas Estações Seca e Chuvosa ph 8,6 8,4 8,2 8 7,8 7,6 7,4 7,2 7 6,8 O ph constitui um fator de grande importância nas reações decorrentes no meio aquático, sendo que no tratamento de águas residuárias empregando processos biológicos, o ph deve ser controlado dentro de uma faixa favorável aos organismos envolvidos, na lagoa anaeróbia o ph deve estar próximo do neutro para haver um completo equilíbrio entre a fermentação ácida e fermentação metanogênica. Observando-se a Figura 02, constata-se que este fato ocorre nos dois períodos climáticos, da mesma forma que nas outras duas lagoas observou-se um comportamento semelhante nas duas estações, onde há uma elevação de valores ponto a ponto, fato resultante do aumento da atividade fotossintética, esta condição alcalina favorece a remoção nitrogênio na forma de amônia. De modo geral pode se observar que não ocorreu uma variação em função da sazonalidade deste parâmetro. Figura 03 Comportamento do Oxigênio Dissolvido no Sistema nas Estações Seca e Chuvosa OD (mg/l) Avaliando-se a Figura 03, nota-se que durante os dois períodos as concentrações de oxigênio dissolvido elevaram-se na mesma proporção dentro do sistema, fato que confirma o apresentado anteriormente na avaliação da variação sazonal do ph, onde não se observou drásticas alterações, tanto o oxigênio como o ph esta diretamente relacionado ao ph, fato que permite afirmar que a atividade fotossintética não apresentou drásticas alterações nas diferentes estações climáticas. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 Figura 04 Comportamento da Condutividade no Sistema nas Estações Seca e Chuvosa cond (us/cm) Avaliando-se a Figura 04 pode-se dizer que a condutividade, que esta diretamente relacionada aos sólidos dissolvidos no meio aquoso, teve um comportamento de remoção semelhante nos dois períodos. O que se notou foi que durante o período seco os valores aumentaram proporcionalmente em todos pontos, fato que ocasionou um deslocamento de curva. para valores superiores. Figura 05 Comportamento da DQO no Sistema nas Estações Seca e Chuvosa DQO(mg/L) A Figura 05 demonstra que a DQO apresentou uma variação siguinificativa nos primeiros pontos de coleta, nos dois períodos, apresentando maiores concentrações, no período seco, mas pode se observar que os valores lançados ao corpo receptor neste período obtiveram pequeno acréscimo fato condicionado pela alta remoção observada na terceira lagoa, que minimizou os valores elevados disseminados a ela. Quanto a remoção, a estação chuvosa apresentou um melhor índice do que o outro período, sendo eles de 73% e 66% respectivamente, caracterizando funcionamento satisfatório do sistema, nos dois períodos. Cabe salientar que a remoção no período seco não foi menor devido ao bom funcionamento da terceira lagoa que apresentou um a remoção na faixa de 50%. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 Figura 06 Comportamento do Nitrogênio Amoniacal no Sistema nas Estações Seca e Chuvosa Nitrogênio Amoniacal (mg/l) Considerando-se a Figura 06 pode se dizer que o nitrogênio amoniacal, nas duas estações, apresentou uma considerável redução durante o processo de tratamento, indicando que a degradação da matéria orgânica está ocorrendo e, conseqüentemente, os teores de nitrogênio orgânicos estão diminuindo. Este fato foi favorecido pelos elevados valores de ph na ultima lagoa, juntamente com as altas temperaturas que contribuem para o processo de volatilização da amônia. Apesar das concentrações do nitrogênio amoniacal serem mais elevadas no período seco pode se observar que este aumento é proporcional ao outro período caracterizando assim, também, um deslocamento de curva para valores superiores. CONCLUSÃO Embora no período chuvoso haja um aumento significativo da carga hidráulica, não se verificou redução na eficiência do sistema, tendo em vista que apesar de ter diminuído, o TDH permaneceu elevado. Por não reduzir o tempo de detenção hidráulica, a maior concentração de águas provenientes da minimiza as concentrações de matéria orgânica, já que o efluente é despejado diluído. Isto pode ser melhor observado ao se analisar os dados de DQO, Condutividade e Nitrogênio Amoniacal, que apresentaram concentrações mais elevadas no período seco. As concentrações de OD que estão diretamente relacionadas à fotossíntese permaneceram constantes, demonstrando que mesmo durante as s onde os dias permanecem nublados, ou parcialmente nublados por longos períodos, a produção fotossintética não foi afetada. Fato que pode ser evidenciado pela manutenção do ph e das concentrações de oxigênio dissolvido, no sistema, nas duas estações. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS 1. AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION Standard For The Examination Of Water And Wastewater. 19 ed. Washington, D.C., (1995). 2. MARA, D. D. (1976). Sewage Treatment in Hot Climates Chichester: John Wiley & Sons. 3. OLIVEIRA, R. (1990). The Performance of Deep waste Stabilization Ponds in Northeast Brazil. PhD Thesis, University of Leeds U.K. 4. OLIVEIRA, Rui (2001). Análise de Trajetória (Path Analysis) para Avaliação de Fatores Físicos, Químicos e Operacionais no Comportamento de Coliformes Fecais em uma Série de Lagoas de ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6

7 Estabilização Profundas Tratando Esgoto Doméstico. 21 Congresso de Engenharia Sanitária e Ambiental. João Pessoa PB. 5. SILVA, S. A. (1982). On the Treatment of Domestic Sewage in Waste Stabilization Ponds in Northeast Brazil. Ph.D. thesis, University of Dundee, UK. 6. VON SPERLING, M. (1996). Lagoas de Estabilização: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental. Belo Horizonte. v p. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 7