22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental

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1 22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 14 a 19 de Setembro Joinville - Santa Catarina II-338 REMOÇÃO DE ALGAS DE EFLUENTES DE LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO POR PROCESSO FÍSICO-QUÍMICO COM COAGULANTES NATURAIS Adriene Maria Sampaio Pereira(1) Engenheira Química formada PUCRS, douroranda em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental pelo Instituto de Pesquisas Hidráulicas IPH/UFRGS. Professora Assistente do Departamento de Engenharia Química da PUCRS Luiz Olinto Monteggia Engenheiro Civil e Mecânico, Doutor em Engenharia de Meio Ambiente pela Universidade de Newcastle UK. Professor Adjunto do IPH/ UFRGS. montegia@iph.ufrgs.br Endereço(1): Rua Professor Cristiano Fischer, 796 Porto Alegre/RS CEP: Tel: (51) Fax: (51) adriene@pucrs.br RESUMO As algas que crescem nas lagoas incrementam os SST e a DBO do efluente. Em sistema de tratamento municipal de esgotos, os SST e a DBO efluente pode ser muitas vezes maior do que aquela que ocorreria se as algas não estivessem presentes. Oliveira e Gonçalves (1999) afirmam que a constatação do processo de eutrofização em muitos corpos receptores, principalmente aqueles que servem como manancial de água para abastecimento público, levou a uma melhor avaliação com relação aos efluentes neles lançados. Buscando garantir a qualidade dos seus corpos d água em áreas consideradas sensíveis, desde o início dos anos 80 diversos países em todo o mundo vêm estabelecendo padrões de lançamento mais exigentes ( DQO < 90 mg/l e SST < 30 mg/l). As lagoas de estabilização constituem-se numa das tecnologias mais simples e baratas empregadas no tratamento de efluentes líquidos, principalmente em regiões de clima quente, o que favorece o seu bom funcionamento. As baixas eficiências que apresentam com relação à remoção dos nutrientes

2 N e P (entre 30 e 40 %) e as elevadas concentrações de algas no seu efluente ( fonte de nitrogênio e fósforo nas formas orgânicas) fazem com que esse tipo de tratamento não se adecue a padrões de qualidade muito restritos. Nesse intuito, diversas tecnologias foram desenvolvidas e aplicadas no polimento dos efluentes de lagoas de estabilização. ( Oliveira, Gonçalves, 1999 ). A via físico-química utilizando coagulantes metálicos é indicada como excelente alternativa para o polimento de efluentes de Lagoas de Estabilização, face ao baixo custo de implantação, podendo produzir efluente de excelente qualidade. Porém este processo físico-químico tem sua aplicação limitada quando pretende-se o aproveitamento da massa algal obtida para alimentação de animais, considerando o aspecto toxicológico devido a concentração de íons metálicos presentes nos coagulantes utilizados. Uma alternativa para o processo físico-químico com aproveitamento da massa algal é a utilização de coagulantes não metálicos (naturais). PALAVRAS-CHAVE: Lagoas de Estabilização, Remoção de Algas, Tratamento Terciário, Tratamento Físico-Químico, Coagulantes Naturais INTRODUÇÃO Sistemas de Lagoas de Estabilização e Lagoas de Polimento, que tratam, respectivamente, esgoto bruto e esgoto digerido, estão em alta proliferação no Brasil, principalmente devido ao seu baixo custo, simplicidade de construção e operação, confiabilidade, facilidade de manutenção e capacidade de produzir efluentes de alta qualidade com excelente redução de microorganismos patogênicos, em relação a outros sistemas de tratamento secundário e terciário (Gloyna, 1973 e Mendonça, 1990 apud Galvão Junior, Magalhães, Moreno, 1999). O funcionamento destes sistemas é baseado na atividade metabólica de microorganismos, particularmente bactérias e algas. As algas, geralmente, vivem em ph elevado e quando ocorre um grande crescimento de algas temos um decaimento da atividade bacteriana devido aos altos valores de ph (PARKER, 1962). Um esquema das reações bioquímicas encontra-se na figura 1. Figura 1 Reações bioquímicas em uma lagoa de estabilização Fonte: adaptado de VARMA & DIGIANO (1968) Estes dois tipos de lagoas apresentam elevadas concentrações de algas no seu efluente (104 a 106 algas/l em Lagoas Facultativas, fonte de nitrogênio e fósforo nas formas orgânicas). As algas ao atingirem o corpo receptor se proliferam, ocasionando problemas de gosto e odor, além de desequilíbrio no balanço de oxigênio do mesmo. Na figura 2 encontram-se as principais espécies de algas encontradas em lagoas de estabilização.

3 As lagoas de estabilização, em geral, não são eficientes para remoção de nutrientes. A Lagoa de Alta Taxa de Produção de Alga (LATP), desenvolvida por Oswald no início dos anos sessenta, no século XX, aparece como uma técnica bastante promissora para a remoção de nutrientes, de baixo custo que é adaptada a pequenas comunidades com altas variações de carga no verão (Picot et al, 1993). No trabalho de Picot et al (1993) os gêneros de algas dominantes nesse tipo de lagoa foram Micratinium e Chlorella (77 % e 21 %, respectivamente). Figura 2 Principais espécies de algas encontradas nas lagoas de estabilização Fonte: Branco (1978). Canovas et al (1996), trabalhando com LATPA, encontraram em seu trabalho a predominância de algas do gênero Scenedesmus (na primavera) e Chlorella (no inverno e outono), que domina nos meses com mais baixa irradiação, quando é menos predada, e que tem uma taxa de reprodução mais rápida. A Chlorella domina com Pediastrum e Chloromonas. Outros gêneros também encontrados na lagoa foram: Ankistrodesmus, Chloridella, Euglena, Golenkinia e Kirchnriella. Algas móveis como Euglena e Chlorognium, presentes em LATP, tem a característica de "nadarem" em direção a luz. Uma LATP é caracterizada pela pequena profundidade, entre 0,30 a 0,60 m, com agitação mecânica constante que deve manter uma velocidade de fluxo ao redor de 0,15m/s, regime de mistura completa (reator CSTR) e pequenos tempos de residência, 4 a 10 dias dependendo das condições climáticas, o que traduz em áreas superficiais reduzidas. O afluente de uma LATP pode vir de um tratamento de esgoto doméstico secundário como por exemplo, de um reator anaeróbio de fluxo ascendente (RAFA) proposto no trabalho de Nascimento, Monteggia e Gomes (2000) ou de um tratamento primário com gradeamento, remoção de areia e sedimentação primária em tanque aberto proposto por F. Mesplé et al (1995),ou ainda de um efluente doméstico bruto que passa por uma câmera de sedimentação cônica com tempo de detenção de 2 horas, proposto por Picot et al (1993). No primeiro caso a LATP está funcionando como uma lagoa de polimento e nos dois últimos como o próprio tratamento. A massa celular de algas, que pode conter cerca de 50% de proteína em peso seco, produzida nas lagoas e não aproveitada, constitui fonte de proteína que pode, por exemplo,

4 ser utilizada na ração de animais. Estudos relativos a culturas de diferentes tipos de algas em vários meios de cultura mostram que a máxima produção bruta de algas em ambiente aberto esta em torno de 30 a 40 g/m2.dia. Estima-se que a produtividade líquida deve estar em torno de 20 a 30% menor que da bruta. De uma maneira geral os processos de remoção de algas podem ser divididos em quatro categorias: 1.Processos físicos: baseiam-se em mecanismos físicos de remoção. Nesta categoria encontram-se micropeneiras e microfiltração (Oliveira, Gonçalves, 1999, Rocha, 2000). 2. Processos biológicos: envolvem além de uma etapa física como a filtração, a decomposição biológica do material suspenso retido. Podemo -se citar a filtração intermitente em areia, filtração rápida, filtro de pedra submerso, biofiltro aerado submerso, processo PETRO*, escoamento sup erficial (aplicação no solo), tanques com plantas aquáticas flutuantes (como Eichhornia crassipes), dentre outros (Oliveira, Gonçalves, 1999; Rocha, 2000; Neder, Queiroz, Souza,2000). 3. Processos físico-químicos: promovem a remoção de algas através do uso de substâncias químicas. Tem-se como exemplo coagulação floculação decantação, coagulação floculação flotação, eletrólise e algicidas (Oliveira e Gonçalves, 1999, Rocha, 2000). 4. Reuso do efluente de lagoas: como em piscicultura informal, reuso direto na irrigação e efluente diluído (Silva, Silva, 1999). Experiências recentes buscam a possibilidade de remoção conjunta de algas e nutrientes (N e P) do efluente de lagoas, sendo que a via físico-química utilizando coagulantes metálicos é indicada como excelente alternativa para o polimento de efluentes de Lagoas de Estabilização, face ao baixo custo de implantação, podendo produzir efluente de excelente qualidade. Porém este processo físico-químico tem sua aplicação limitada quando pretendese o aproveitamento da massa algal obtida para alimentação de animais, considerando o aspecto toxicológico devido a concentração de íons metálicos presentes nos coagulantes utilizados, que podem causar efeito crônico. Uma alternativa para o processo físico-químico com aproveitamento da massa algal é a utilização de coagulantes não metálicos (naturais). OBJETIVO O presente trabalho tem como objetivo avaliar a viabilidade do tratamento terciário por processo físico-químico do efluente de lagoas de estabilização e de polimento, quanto a remoção de algas visando um aproveitamento comercial.

5 MATERIAIS E MÉTODOS A remoção de algas pelo processo físico-químico via coagulação-floculação-decantação está sendo avaliada através de ensaios de "Jar Test". O efluente utilizado provem de uma Lagoa com alta taxa de produção de algas usada para o pós-tratamento de esgoto digerido num reator de manto de lodo (UASB), ETE Esmeralda, do Departamento Municipal de Água e Esgotos de Porto Alegre-RS. A figura 3 mostra uma foto dessa lagoa. Figura 3 Lagoa de alta taxa de produção de algas, experimental, na ETE Esmeralda, do Departamento Municipal de Água e Esgotos de Porto Alegre, RS Procedimento de ensaio Em seis jarros de 2 litros cada, colocou-se amostra do efluente da lagoa, adicionando-lhes diferentes dosagens de coagulantes, Após um período de agitação intensa (1 min), com a finalidade de dispersar completamente o coagulante e promover a coagulação, diminuiu-se a agitação por um período total de 15 min ( G= 50 s-1 por 5 min, G= 30 s-1 por 5 min e G= 20 s-1 por 5 min). Posteriormente, foi feita a etapa de sedimentação por 35 min e a determinação dos sólidos sedimentáveis. Nessa primeira fase do trabalho não foi feito ajuste do ph do efluente da lagoa, para dosagem dos coagulantes e nem feita a análise de clorofila a, pois estamos realizando uma varredura nos coagulantes naturais. RESULTADOS PARCIAIS A título de comparação e caracterização do comportamento do efluente da lagoa, foram também, testados coagulantes metálicos. Até o momento foram testados os seguintes coagulantes:quitosona, gelatina, amido, tanfloc (extraído de um vegetal Acácia Negra), caseina, maisena. Outros coagulantes serão testados, como por exemplo: exopolímeros e semente de moringa. A dosagem ótima para Al2(SO4)3 foi de 100 mg/l, com uma eficiência de remoção de turbidez e de cor aparente de 84,55% e 90%, respectivamente, a qual concorda com a literatura que admite valores até 300 mg/l para uma remoção de 90% de sólidos suspensos. Nos floculantes naturais testados até o momento o que apresentou melhores resultados foi o tanfloc, proveniente da acácia negra, que comercialmente encontra-se sobre as seguintes denominações: SS, SG e AS. O Quadro 1 apresenta os resultados obtidos em um Jar Test para o Tanfloc SG, tendo como dosagem ótima 100mg/L assim como as figuras 4, 5, 6 e 7 que mostram fotos deste experimento. As Figuras 8 e 9 utilizam os dados do Quadro 1 para

6 mostrar a dosagem de coagulante versus cor, turbidez, ph, alcalinidade e a eficiênc ia de remoção de cor e turbidez, respectivamente. Os gêneros de algas encontrados na lagoa foram Scenedesmus, Micratinium, ambos em grande quantidade e em quantidade menor Chlorella, Nitzschia, Pinnulari, Oscillatoria, não foi feita contagem. Figura 4 Início do Jar Test para SG SG Figura 5 Final do Jar Test para Figura 6 Final do Jar Test para SG sedimentáveis Figura 7 Determinação sólidos Jarros 4, 5 e 6 da esquerda para direita Quadro 1 Planilha de Execução do Jar Test para Tanfloc SG Figura 8 Dosagem versus cor, turbidez, ph e alcalinidade Figura 9 Eficiência de remoção de cor e turbidez CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

7 Os resultados obtidos até o momento indicam que o processo físico-químico com coagulantes não metálicos é uma alternativa para o polimento do efluente de lagoas visando o uso comercial da massa algal. Atualmente, estamos avaliando o uso da massa algal na alimentação de culturas de Daphnia similis a fim de verificar a viabilidade deste alimento na manutenção das culturas do microcrustáceo. Estudos de toxicidade em ratos e avaliação da composição da massa algal devem ser feitos para sua utilização como ração. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BRANCO, S.M. Hidrobiologia aplicada à engenharia sanitária.616pp. CETESB.SP CAMPOS, J. R. ; AZEVEDO NETTO, J. M. Emprego de amido de batata como auxiliar de floculação de águas para abastecimento. Revista DAE. Pp DIAZ, G. J. ; MESA, O. B.; HIJOS, A. S. Evaluation de diferentes agentes floculantes em el recobrado de biomassa de algas. In: XXVIII Congresso Interamericano de Ingenieria Sanitária y Ambiental. IIDIS. La Habana, Cuba de noviembro. pp FRIEDMAN, A. A.; PEAKS, D. A.; NICHOLS, R. L. Algae separation from oxidation pond effluents. Journal WPCF. January pp GALVÃO JUNIOR, A. c.; MAGALHÃES, C. A. C. & MORENO. J. Avaliação dos sistemas de tratamento por lagoas de estabilização, em cidades operadas pela unidade de negócio do médio Tietê SABESP. In: 20 º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. ABES Rio KAWAI, H. ; GRIECO, V. M. e JUREIDINI, P. Tratabilidade de Poluentes em Lagoa Fotossintética Acelerada e Aproveitamento do Potencial Protéico de Algas. Revista DAE. pp São Paulo. 7. MÉSPLE, F. et al. Difficulties in modelling phosphate evolution in a high-rate algal pond. Wat. Sci. Tech. Vol 31 no. 12. pp NASCIMENTO, J. R. S. ; MONTEGGIA, L. O. & GOMES, R. J. Pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios em lagoas de alta taxa de produção de algas. In: XXVII Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. 8pp NEDER, D. K., QUEIROZ, T. R. & SOUZA, M. A. A. Remoção de sólidos suspensos de efluentes de lagoas de estabilização por meio de processos naturais. In: XXVII Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. 8pp OLIVEIRA, F. F.; GONÇALVES, R. F. Principais tecnologias empregadas no polimento do efluente de lagoas de estabilização. In: 20 º Congresso Brasileiro de

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