II-228 DESEMPENHO DE FILTROS ANAERÓBIOS SEGUNDO DIFERENTES MEIOS SUPORTE E ALTURAS DE PERCOLAÇÃO

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1 II-228 DESEMPENHO DE FILTROS ANAERÓBIOS SEGUNDO DIFERENTES MEIOS SUPORTE E ALTURAS DE PERCOLAÇÃO Eduardo Pacheco Jordão Dr.Eng., Prof. Adjunto do Depto. de Recursos Hídricos e Meio Ambiente da Escola Politécnica - UFRJ. Renata Oliveira de Ávila M.Sc. Engenheira Civil, Mestranda em Engenharia Civil COPPE/UFRJ Isaac Volschan Junior D.Sc., Prof. Adjunto do Depto. de Recursos Hídricos e Meio Ambiente da Escola Politécnica - UFRJ. José Paulo Soares de Azevedo Ph.D, Prof. Adjunto do Programa de Engenharia Civil da COPPE/UFRJ RESUMO O trabalho apresenta os resultados do monitoramento de 6 meses de operação de 3 conjuntos tanque séptico e filtro anaeróbio. Os conjuntos diferenciaram-se pela utilização de diferentes meios suporte em cada filtro anaeróbio: meio randômico plástico, brita nº 4, e cubos de espuma. Os filtros eram também dotados de tomadas de amostras em 4 diferentes alturas, de modo a se avaliar o desempenho do processo segundo alturas de percolação inferiores às tradicionalmente utilizadas e recomendadas pela normas técnicas. Os resultados obtidos demonstraram não haver diferença significativa entre os meios suporte utilizados, e nem mesmo entre as 4 diferentes alturas de percolação. INTRODUÇÃO Mesmo com a crescente conscientização sobre a importância do saneamento básico para a saúde da população, a defasagem na implantação dos serviços públicos, em relação ao crescimento populacional, é ainda bastante grande no país. Essa defasagem permite prever que soluções individuais para o destino de esgotos, como tanques sépticos e filtros anaeróbios serão ainda amplamente adotadas. O tanque séptico foi a primeira unidade idealizada para tratamento de esgotos e até hoje é a mais extensivamente empregada, numericamente, em todos os países. Isso se deve principalmente à simplicidade e aos baixos custos de construção e operação. Os filtros biológicos, especificamente os filtros anaeróbios, têm sido utilizados no Brasil desde Seu uso tornou-se mais difundido a partir de 1982 quando a ABNT publicou a NBR 7229/82 incorporando diretrizes básicas para projeto e construção de filtros anaeróbios, incentivando o seu uso como unidades de póstratamento dos efluentes de tanques sépticos. Em 1997, a ABNT publicou a NBR com algumas inovações, como a diminuição da altura do leito filtrante de 1,80m para 1,20m, já incluindo o fundo falso, e a possibilidade de utilização de diferentes tipos de materiais para meio suporte, além da brita tradicionalmente utilizada. Apesar da evolução da normatização dos filtros anaeróbios, esta tecnologia está ainda em franco desenvolvimento. Suas várias possibilidades de configurações permitem grande flexibilidade construtiva e de projeto no que se refere a forma, sentido de fluxo, detalhes construtivos, e materiais suportes. No âmbito do PROSAB, pode-se destacar pesquisas recentes nesse sentido: o projeto da UNICAMP com a utilização de gomos de bambu como meio suporte, da UFMG com alimentação do filtro com efluente de UASB e meio suporte de escória de alto forno, e de UFRN coma utilização de diferentes materiais de enchimento. Dentro deste contexto que se insere o presente este trabalho. Tem como objetivo de avaliar o comportamento do sistema tanque séptico e filtro anaeróbio quando submetido às seguintes diferentes condições operacionais: utilização de diferentes tipos de material para o meio suporte dos filtros anaeróbios e coleta de amostras do efluente tratado em quatro alturas distintas. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 MATERIAL E MÉTODOS Os conjuntos tanque séptico e filtro anaeróbio são uma das 15 unidades experimentais que compõem o Centro Experimental de Tratamento de Esgotos da UFRJ. O CETE/UFRJ tem como missão atender aos objetivos acadêmicos de ensino e pesquisa dos cursos de graduação e pós-graduação da UFRJ voltados à engenharia de recursos hídricos, sanitária e ambiental. Consiste em uma central de operações, processos e tecnologias, dotada ainda das seguintes unidades de tratamento de esgotos: grade de barras, desarenador por gravidade, desarenador aerado, decantação primária convencional, decantação primária quimicamente assistida, reator UASB, tanque séptico, filtro anaeróbio, filtro aerado submerso, lodos ativados, lagoa aerada, lagoa de sedimentação, lagoa facultativa e lagoa de maturação. Todas as unidades de tratamento apresentam capacidade para população equivalente da ordem de 500 habitantes. No presente caso, o aparato experimental é constituído por grade de barras, desarenador, e 3 conjuntos e paralelo de tanque séptico e filtro anaeróbio. Cada conjunto é independentemente alimentado por uma caixa distribuidora de vazão. O desenho da Figura 1 ilustra a seção transversal do conjunto tanque séptico e filtro anaeróbio do CETE/UFRJ. Figura 1: Seção transversal do conjunto tanque séptico e filtro anaeróbio Os conjuntos tanques sépticos e filtro anaeróbio são em estrutura de concreto armado. As unidades apresentam respectivamente as seguintes dimensões: 2,0 m de comprimento, 1,0 m de largura e 2,33 m de altura e 1,0m de comprimento, 0,90m de largura e 2,33m de altura. Os filtros têm enchimento de 1,20m de altura sobre o fundo falso, o qual encontra-se distante 0,40 m do fundo do filtro. O filtro é provido de tomadas para coleta de amostras em três diferentes alturas: 0,69 m (profundidade 1); 1,12 m (profundidade 2); e 1,68 m (profundidade 3). Cada filtro foi preenchido com seu respectivo meio suporte: meio plástico randômico de anéis com 20 cm de diâmetro, marca AMBIO; brita n.º 4; e cubos de espuma de colchão em polietireno com 3 cm de lado. A Figura 2 ilustra a unidade experimental, com detalhe das tomada para coleta de amostras em diferentes profundidades do filtro. Figura 2: Seção transversal do conjunto tanque séptico e filtro anaeróbio ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 O sistema foi operado e monitorado durante 6 meses, desde julho até dezembro de 2004, de acordo com os seguintes parâmetros físico-químicos: e SST. As análises foram processadas no Laboratório de Engenharia do Meio Ambiente da Escola Politécnica da UFRJ, segundo as determinações estabelecidas no Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (WEF). A avaliação de desempenho da unidade experimental se baseou no monitoramento do esgoto bruto afluente, efluente tratado do tanque séptico, e efluente tratado do filtro anaeróbio segundo as 4 diferentes profundidades. As amostras foram do tipo composta, coletadas entre 08:00 e 12:00, com freqüência de amostragem de 1 vez por semana. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os 3 Tanques Sépticos se comportaram de forma muito eficiente, logrando, para e SST, eficiências elevadas, como indica a Tabela 1. Tabela 1: Eficiências de remoção do tanque séptico TANQUE SÉPTICO EFICIÊNCIAS (%) SST 1 55,8 ± 14,2 67,3 ± 20,1 2 58,3 ± 14,0 75,1 ± 18,3 3 48,7 ± 15,9 71,1 ± 19,7 O gráfico da Figura 3 ilustra a estabilidade do comportamento dos 3 tanques sépticos em relação à remoção de SST. Figura 3: Desempenho dos tanques sépticos em relação à remoção de SST 700 SST - tanques sépticos SST - mg/l Afluente (mistura) Fossa 1 Fossa 2 Fossa /6 1/8 20/9 9/11 29/12 Datas de coleta Em relação ao desempenho do conjunto tanque séptico e filtro anaeróbio, destaca-se as concentrações médias efluentes de e SST obtidas, como demonstram as Tabela 2 e 3. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 Tabela 2: Concentrações médias efluentes e eficiências de remoção de do conjunto tanque séptico e filtro anaeróbio CONJUNTO CONCENTRAÇÃO (mg/l) EFICIÊNCIA (%) ESGOTO BRUTO MEIO ANÉIS PLÁSTICOS ,2 11,6 MEIO BRITA ,4 13,6 MEIO ESPUMA ,4 13,5 Tabela 3: Concentrações médias efluentes e eficiências de remoção de SST do conjunto tanque séptico e filtro anaeróbio CONJUNTO CONCENTRAÇÃO (mg/l) EFICIÊNCIA (%) ESGOTO BRUTO MEIO ANÉIS PLÁSTICOS ,3 6,1 MEIO BRITA ,3 4,4 MEIO ESPUMA ,3 7,1 Observa-se não haver diferença significativa entre os resultados alcançados dentre os 3 meios suporte e destaca-se os excelentes resultados em relação à remoção de SST. Em relação ao comportamento para as diferentes alturas de filtração, pode-se também constatar não haver significativa diferença dentre as 4 profundidades, como demonstrado nas Tabelas 4 e 5. Os resultados obtidos orientam a indicação de filtros anaeróbios menos profundos e mais econômicos, sem perda significativa da qualidade do efluente tratado. Vale no entanto lembrar que os filtros anaeróbios são caracterizados como uma unidade de pós-tratamento, da qual espera-se elevada eficiência em relação à remoção de sólidos suspensos. Este fato é plenamente atendido na pesquisa realizada, devendo-se porém observar que já nas fossas a eficiência se mostrara elevada, restando ao filtro anaeróbio efetivamente a função de polir o efluente tratado. O gráfico da Figura 4 bem ilustra este fato. Tabela 4: Concentrações médias efluentes e eficiências de remoção de do conjunto tanque séptico e filtro anaeróbio para as diferentes profundidades Parâmetros Filtro 1 Anéis de plástico Filtro 2 Brita 4 Filtro 3 Cubos de espuma Profundidade 1 Altura 2 Altura 3 Saída Média (mg/l) Desvio Padrão (mg/l) Eficiência (%) 65,4 61,3 73,7 68,2 Desvio Padrão (%) 10 9,2 5,5 11,6 Média (mg/l) Desvio Padrão (mg/l) Eficiência (%) 55,7 63,9 58,3 67,4 Desvio Padrão (%) 23,1 10,4 18,2 13,6 Média (mg/l) Desvio Padrão (mg/l) Eficiência (%) 63,8 59,4 64,1 62,4 Desvio Padrão (%) 12, ,9 13,5 ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 Tabela 5: Concentrações médias efluentes e eficiências de remoção de SST do conjunto tanque séptico e filtro anaeróbio para as diferentes profundidades Parâmetros Filtro 1 Anéis de plástico Filtro 2 Brita 4 Filtro 3 Cubos de espuma Profundidade 1 Altura 2 Altura 3 Saída Média (mg/l) Desvio Padrão (mg/l) Eficiência (%) 87,5 87,1 89,2 90,3 Desvio Padrão (%) 6,4 5,4 6,1 6,1 Média (mg/l) Desvio Padrão (mg/l) Eficiência (%) 87, ,3 Desvio Padrão (%) 7,6 7,4 5,6 4,4 Média (mg/l) Desvio Padrão (mg/l) Eficiência (%) 89,4 87,7 85,7 90,3 Desvio Padrão (%) 7,8 6,9 7,9 7,1 Figura 4: Desempenho dos filtros anaeróbios em relação à remoção de SST mg/l Mistura Altura 1 Altura 2 Altura 3 Saída Fossa 1 SST - Filtro /6 1/8 20/9 9/11 29/12 Data de Coleta CONCLUSÕES Com os resultados apresentados, verifica-se que filtros com brita, com espuma, e com anéis de plástico, apresentam eficiências que se poderia considerar, em termos práticos, equivalentes. Identifica-se ligeira melhora na remoção de SST para o filtro de brita, e um pouco maior na remoção de para o filtro de anéis de plástico. Com relação ao desempenho dos filtros nas diversas alturas, pode-se perceber que a eficiência aumenta no sentido crescente das alturas, porém de forma negligenciável, não se justificando profundidades maiores que as recomendadas em Norma. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. JORDÃO, E. P.; PESSOA, C. A. (1995).Tratamento de Esgotos Domésticos, ABES, AWWA/APHA/WEF (1998) Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 20 th edition, USA. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 3. CAMPOS, J.R. (2000), Tratamento de Esgotos Sanitários por Processo Anaeróbio e Disposição controlada no Solo Coletânea de Trabalhos Técnicos, PROSAB/FINEP. 4. CAMPOS, J.R. (1999), Tratamento de Esgotos Sanitários por Processo Anaeróbio e Disposição controlada no Solo, PROSAB/FINEP. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6