Paulo Sérgio Scalize. ORIENTADOR: Prof. Dr. Luiz Di Bernardo

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1 CARACTERIZAÇÃO E CLARIFICAÇÃO POR SEDIMENTAÇÃO DA ÁGUA DE LAVAGEM DE FILTROS RÁPIDOS DE ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ÁGUA QUE UTILIZAM SULFATO DE ALUMÍNIO COMO COAGULANTE PRIMÁRIO Paulo Sérgio Scalize Dissertação apresentada à Escola de Engenharia de São Carlos, da Universidade de São Paulo, como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Hidráulica e Saneamento. ORIENTADOR: Prof. Dr. Luiz Di Bernardo São Carlos 1997

2 Ficha catalográfica preparada pela Seção de Tratamento da Informação do Serviço de Biblioteca EESC-USP S282e Scalize, Paulo Sérgio Caracterização e clarificação por sedimentação da água de lavagem de filtros rápidos de estações de tratamento de água que utilizam sulfato de alumínio como coagulante primário / Paulo Sérgio Scalize. São Carlos, Dissertação (Mestrado) - - Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo, Área: Hidráulica e Saneamento Orientador: Prof. Dr. Luiz Di Bernardo 1. Despejos de ETAs. 2. Água de lavagem de filtros. 3. Clarificação. 4. Parasitas I. Título

3

4 DEDICATÓRIA Aos meus pais, pela luta e esforço durante todos estes anos, permitindo o dom do conhecimento. e Fábio Eduardo Scalize. Aos meus irmãos Marcos Antônio Scalize

5 AGRADECIMENTOS O autor agradece ao seu orientador Prof. Dr. Luiz Di Bernardo pela sua dedicação, incentivo e principalmente compreensão. A todos professores do Departamento SHS-EESC/USP. bolsa concedida. Ao Conselho Nacional de Pesquisa Tecnológicas e Científicas - CNPq pela processo n o 1995/ A FAPESP pelo auxílio concedido para o andamento do presente trabalho, A FINEP pelo auxílio concedido para construção das instalações do PROTEIGE/RECAPE/PROSAB Convênio no 1976/96, sob TEMA: Aproveitamento de Lodos de Estação de Tratamento de Água e de Esgoto. Aos amigos Paulo Fragiacomo, Júlio César Trofino, Maria Aparecida Peres Viudes, Eliana Aparecida Arcaide e em particular a José Miguel Derigi (em memória), do laboratório de Saneamento do SHS-EESC/USP, pela dedicação no auxílio do trabalho prático. A todos da secretária do SHS-EESC/USP, principalmente a Sra. Pavlovna Rocha Bueno, pelo auxílio durante toda permanência neste departamento. Ao Técnico e amigo Francisco Carlos Bergamin pelo auxílio na montagem dos equipamentos necessários ao desenvolvimento da pesquisa. Aos amigos Eraldo Henriques de Carvalho, Simone Costa Pfeiffer e principalmente a Aloysio Gomes de Souza Filho que além de amigo participou e auxílio em parte do trabalho prático. Ao Sr. Luís Barbosa Campos Jr. do SAAE SC que permitiu as coletas de material na ETA SC, e aos Operadores de Tratamento que auxiliaram na coleta. Ao amigo Prof. Dr. Antônio Sérgio Spanó Seixas do Departamento de Ciências da Saúde da Universidade Federal de São Carlos.

6 SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS... i LISTA DE TABELAS...ix LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS... xviii LISTA DE SÍMBOLOS...xix RESUMO...xx ABSTRACT...xxi 1 INTRODUÇÃO OBJETIVO REVISÃO DA LITERATURA Origem dos Despejos Líquidos Caracterização da Água de Lavagem dos Filtros Forma, Tamanho e Distribuição das Partículas Resistência Específica Filtrabilidade Compressibilidade Sedimentabilidade Viscosidade Massa Específica Organismos Parasitológicos Considerações Gerais Características dos Parasitas Comumente Encontrados em Despejos Líquidos de ETAs Pesquisa de Coliformes Totais e Escherichia coli Considerações Gerais Coliformes Totais Coliformes Fecais Objetivos Métodos de tratamento de despejos líquidos de ETAs, adensamento e disposição de lodos e reúso da fase líquida Condicionamento dos despejos líquidos e adensamento do lodo Recirculação dos despejos para entrada da água bruta Lançamento direto em águas superficiais Lançamentos em lagoas Disposição no solo Lançamentos na rede de esgotos Flotação Recirculação do sobrenadante... 33

7 3.3.9 Disposição em leito de secagem Recuperação do coagulante Desidratação mecânica Filtros prensas Filtros à vácuo Centrífugas Filtros prensas de esteiras ( Belt Press ) Concentrador de gravidade de dupla célula MATERIAIS E MÉTODOS Descrição do filtro utilizado para coleta de amostra Coleta e armazenamento da água resultante da lavagem de filtro Coluna de Sedimentação Gradiente de Velocidade Ensaios em Cone Imnhoff Separação Material Sedimento-sobrenadante Características dos Polímeros Polímero Aniônico Polímero Não Iônico Polímero Catiônico Resistência Específica em Funil de Buchner Equipamentos e Materiais Procedimento do Teste Métodos para Pesquisa Parasitológica Métodos para Determinação de Coliformes Totais e E. coli Procedimento Experimental Primeira Fase Monitoramento da água afluente e efluente ao filtro Monitoramento da água afluente à ETA SC (Água Bruta) Estudos preliminares da qualidade da água de lavagem de filtro Segunda Fase Ensaios Iniciais Terceira Fase Ensaios Preliminares Quarta Fase Ensaios Finais RESULTADOS Primeira Fase Monitoramento da água afluente e efluente ao filtro Água afluente ao filtro (Água Decantada) Água efluente ao filtro (Água Filtrada)... 72

8 5.1.2 Monitoramento da água afluente à ETA SC (Água Bruta) Estudos preliminares da qualidade da água resultante da lavagem de filtro Segunda Fase Caracterização da amostra utilizada nos ensaios Dosagem dos polímeros Ensaios em Coluna e em Cone Imnhoff Características dos Sobrenadantes Características do Material Sedimentado Terceira Fase Características da amostra utilizada nos ensaios Dosagens dos polímeros Características dos Sobrenadantes Características dos Materiais sedimentados Quarta Fase Características das amostras utilizadas nos ensaios Dosagens do polímero Ensaios em Coluna e em Cone Imnhoff Características dos Sobrenadantes Características do Material Sedimentado DISCUSSÃO Considerações Gerais Primeira Fase Terceira Fase Quarta Fase CONCLUSÕES E RECOMEAÇÕES REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXO A ANEXO B ANEXO C ANEXO D

9 i LISTA DE FIGURAS FIGURA 1- Fluxograma típico de um sistema de tratamento dos despejos líquidos gerados em ETAs... 6 FIGURA 2 - Fluxograma usado para determinação do tamanho das partículas presentes em despejos líquidos e lodos adensados - Método de Karr. Fonte: Karr (1978) FIGURA 3 - Gráfico típico dos valores de (t/v) em função de v, para obtenção de b no cálculo da resistência específica FIGURA 4 - Esquema de remoção de água através de vários tipos de lodo FIGURA 5 - Resistência específica (r) do lodo em função das pressões aplicadas FIGURA 6 - Esquema de coluna de sedimentação FIGURA 7 - E. coli. A) trofozoito; B) cisto; C) núcleo FIGURA 8 - Ciclo de Strongyloides stercoralis. 1) Homem eliminando larvas rabditóides nas fezes; 2 e 3) macho e fêmea de vida livre; 4) ovos; 5) larva rabditóide; 6) larva filarióide infectante (proveniente do ciclo direto e do indireto ou assexuado); 7) penetração ativa na pele, seguindo esse trajeto: pele - sangue - coração - pulmões - faringe - deglutidas - intestino - fêmeas partenogenéticas adultas (a). No intestino delgado, as fêmeas partenogenéticas iniciam a parição de larvas rabditóides cerca de um mês após a infecção FIGURA 9 - Strongyloides stercoralis. a) fêmea de vida livre; b) macho de vida livre; c) fêmea partenogenética parasita Fonte: NEVES (1979) FIGURA 10 - Ciclo dos Ancylostomatidae. 1) Ovo não embrionado no exterior; 2) ovo com células em evolução; 3) 24 horas após a eliminação, ovo torna-se embrionado; L 1 rabditóide; 4) eclosão L 2 rabditóide; 5) L 3 filarióide; 6) L 3 filarióide penetrando ativamente pela pele ou, 7) sendo ingerida. 8) A partir da infecção ativa na pele, temos: pele - coração - pulmões - faringe - deglutidos - adultos -. A partir da infecção passiva pela boca, temos: ingestão - intestino - mucosa - luz intestinal - adultos. Cerca de um mês após a infecção (cutânea ou oral), inicia-se a produção de ovos FIGURA 11 - Ancylostomatidae. A e B) Macho e fêmea de N. americanus; C e D) macho e fêmea de A. duodenale; E) cápsula bucal de A. duodenale; F) cápsula bucal de N. americanus; G) ovo de Ancylostomatidae recém-emitido; H) ovo de Ancylostomatidae 12 horas após ovoposição; I) ovo de Ancylostomatidae embrionado (24 horas após ovoposição) FIGURA 12 - Hymenolepis nana. 1) Criança parasitada; 2) ovo sendo eliminado nas fezes; 3) ovo contaminando ambiente; 4) alimentos ou mão veiculando ovos até a boca; 3 ) pulgas (ou coleópteros que vivem em farinhas ou grãos - caruncho) ingerem ovos, dando larva cisticercóide; 5) esses insetos são posteriormente ingeridos por outra criança FIGFURA 13 - Hymenolepis nana. A) Verme adulto; B) detalhe do escólex com o rostro retrátil; C) ovo típico, com o embrião hexacanto e os filamentos polares... 23

10 ii FIGURA 14 Esquema mostrando em planta a disposição da ETA SC, indicando qual filtro foi utilizado na pesquisa, marcado em preto FIGURA 15 Foto mostrando a bomba submersível instalada no ponto de maior mistura da água de lavagem de filtro, localizado ao fundo da canaleta, a montante da comporta de saída FIGURA 16 Dispositivo para controle de vazão do despejo coletado pela bomba submersível, durante a lavagem do filtro. A) Planta; B) Vista lateral FIGURA 17 Foto mostrando o momento da lavagem do filtro FIGURA 18 Gráfico típico de turbidez e sólidos suspensos totais na água de lavagem de filtro FIGURA 19 Caixa plástica com capacidade para 500 L utilizada para armazenamento da água de lavagem do filtro FIGURA 20 Representação esquemática da coluna, mostrando as distâncias entre o nível inicial de amostra até os pontos de coletas, utilizado no cálculo da velocidade de sedimentação. Volume útil da coluna de 8,5 L FIGURA 21 Detalhe da coluna mostrando o ponto onde está localizado o dispositivo para injeção do polímero. Do lado oposto está localizado o ponto de coleta 1. A Coluna vazia; B observe em seu interior a presença de flocos FIGURA 22 Em A observe uma foto da coluna de sedimentação sua base onde está localizado o registro para descarga e coleta do sobrenadante. Do lado oposto está localizado o ponto de coleta 3; B) Observe no interior da coluna a presença de flocos FIGURA 23 Esquema mostrando as dimensões das paletas presentes no eixo, responsáveis pela homogeneização do material. A) vista superior; B) vista lateral FIGURA 24 Coluna utilizada nos ensaios de clarificação por sedimentação de água resultante de lavagem de filtro. A) Coluna de sedimentação vazia; B) Observe em seu interior uma parte clarificada e outra com maior concentração de sólidos sedimentáveis bp FIGURA 25 Gráfico mostrando coeficiente de arrasto em função da relação hp FIGURA 26 Valores de C D em função da relação bp / hp FIGURA 27 gráfico relacionando gradiente em função do número de rotações do agitador FIGURA 28 Foto mostrando os Cones Imnhoff juntamente com o balão de separação utilizados nos ensaios FIGURA 29 Foto mostrando o Cone Imnhoff e o balão de separação com sólidos sedimentáveis presentes em seus interiores, após o ensaio FIGURA 30 Esquema do balão de separação mostrando a interface material sedimentadosobrenadante FIGURA 31 Foto mostrando os materiais e equipamentos utilizados na resistência específica FIGURA 32 Equipamentos e materiais utilizados no teste da resistência específica. 1 funil de Buchner n o 2; 2 bomba de vacuo; 3 cronômetro; 4 medidor de vacuo (manómetro); 5

11 iii proveta graduada de 25 ml com dispositivo para tomada de vácuo; 6 papel de filtro Whatman n o 42; 7 anel em borracha vedante para funil de Buchner encaixar na proveta; 8 mangueira para ligar a proveta à bomba; e 9 cadinho de porcelana FIGURA 33 Reações ocorridas na pesquisa de coliformes FIGURA 34 Cartela utilizada na quantificação de coliformes totais e E.coli FIGURA 35 Fluxograma das fases do procedimento experimental FIGURA 36 - Variação de turbidez e SST presentes no afluente ao filtro durante 24 horas de funcionamento do 1 o monitoramento FIGURA 37 - Variação de turbidez e SST presentes no afluente ao filtro durante 24 horas de funcionamento do 2 o monitoramento FIGURA 38 - Variação de turbidez e SST presentes no afluente ao filtro durante 24 horas de funcionamento do 3 o monitoramento FIGURA 39 - Variação de turbidez e SST presentes no efluente ao filtro durante 24 horas de funcionamento do 1 o monitoramento FIGURA 40 - Variação de turbidez e SST presentes no efluente ao filtro durante 24 horas de funcionamento do 2 o monitoramento FIGURA 41 - Variação de turbidez e SST presentes no efluente ao filtro durante 24 horas de funcionamento do 3 o monitoramento FIGURA 42 - Variação de turbidez e da concentração de SST presentes no afluente a ETA durante 24 horas de funcionamento do 1 o monitoramento FIGURA 43 - Variação de turbidez e sólidos e da concentração de SST no afluente a ETA durante 24 horas de funcionamento do 2 o monitoramento FIGURA 44 - Variação de turbidez e da concentração de SST presentes no afluente a ETA durante 24 horas de funcionamento do 3 o monitoramento FIGURA 45 - Variação de turbidez e de concentração de SST durante a lavagem do filtro após o 1 o monitoramento FIGURA 46 - Variação de turbidez e de concentração de SST durante a lavagem do filtro após o 2 o monitoramento FIGURA 47 - Variação de turbidez e de concentração de SST durante a lavagem do filtro após o 3 o monitoramento FIGURA 48 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s no Ponto 1 sem a utilização de Polímero FIGURA 49 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s no Ponto 1 com a utilização de Polímero Aniônico F-30 nas diferentes dosagens FIGURA 50 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s no Ponto 1 com a utilização de Polímero Catiônico D-27 nas diferentes dosagens... 84

12 iv FIGURA 51 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s no Ponto 1 com a utilização de Polímero Não Iônico F-52- nas diferentes dosagens FIGURA 52 - Relação entre turbidez e SST nas amostras de sobrenadantes durantes os ensaios em coluna sem e com a utilização dos polímeros: Aniônico, Não Iônico e Catiônico FIGURA 53 - Volume de sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff para as diferentes dosagens do polímero aniônico F FIGURA 54 - Volume de sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff para as diferentes dosagens do polímero não iônico F FIGURA 55 - Volume de sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff para as diferentes dosagens do polímero catiônico D FIGURA 56 - Valores de turbidez nos sobrenadantes obtidos de ensaios em coluna sem e com adição de polímeros para diferentes dosagens (T 0 = 58 ut) FIGURA 57 - Concentração de fosfato nos sobrenadantes obtidos de ensaios em coluna sem e com adição de polímeros em diferentes dosagens (Concentração de Fosfato da amostra composta = 0,093 mg/l PO -3 4 ) FIGURA 58 - Concentração de DQO nos sobrenadantes obtidos de ensaios em coluna sem e com a adição de polímeros para diferentes dosagens (Concentração de fosfato da amostra composta = 0,093mg/L PO -3 4 ) FIGURA 59 - Concentração de SST nos sobrenadantes obtidos de ensaios em coluna sem e com adição de polímeros em diferentes dosagens (SST da amostra composta = 79 mg/l) FIGURA 60 - Concentração de Ferro nos sobrenadantes obtidos de ensaios em coluna sem e com adição de polímeros em diferentes dosagens (Concetração de Ferro da amostra composta = 6.90 mg/l Fe) FIGURA 61 - Concentração de Alumínio nos sobrenadantes obtidos de ensaios em coluna sem e com adição de polímeros em diferentes dosagens (Concentração de Alumínio da amostra composta = 0.30 mg/l Al) FIGURA 62 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s, no ponto 1 sem a utilização de polímero para as diferentes amostras FIGURA 63 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s, no ponto 1, com a utilização de polímero aniônico F-30 em diferentes dosagens. T 0 = 60 ut FIGURA 64 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s, no ponto 1, com a utilização de polímero catiônico D-27 em diferentes dosagens. T 0 = 60 ut FIGURA 65 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s, no ponto 1, com a utilização de polímero não iônico F-52 em diferentes dosagens. T 0 = 60 ut FIGURA 66 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s, no ponto 1, com a utilização de polímero aniônico F-30 em diferentes dosagens. T 0 = 154 ut

13 v FIGURA 67- Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s, no ponto 1, com a utilização de polímero catiônico D-27 em diferentes dosagens. T 0 = 154 ut FIGURA 68 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s, no ponto 1, com a utilização de polímero não iônico F-52 em diferentes dosagens. T 0 = 154 ut FIGURA 69 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s, no ponto 1, com a utilização de polímero aniônico F-30 em diferentes dosagens. T 0 = 241 ut FIGURA 70 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s, no ponto 1, com a utilização de polímero catiônico D-27 em diferentes dosagens. T 0 = 241 ut FIGURA 71 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s, no ponto 1, com a utilização de polímero não iônico F-52 em diferentes dosagens. T 0 = 154 ut FIGURA 72 - Turbidez dos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna empregando diferentes dosagens dos polímeros para amostra composta com T 0 = 60uT FIGURA 73 - Turbidez dos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna empregando diferentes dosagens dos polímeros para amostra composta com T 0 = 154uT FIGURA 74 - Turbidez dos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna empregando diferentes dosagens dos polímeros para amostra composta com T 0 = 241uT FIGURA 75 - Concentração de SST dos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna empregando diferentes dosagens dos polímeros para amostra composta com T 0 = 60uT FIGURA 76 - Concentração de SST dos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna empregando diferentes dosagens dos polímeros para amostra composta com T 0 = 154uT FIGURA 77 - Concentração de SST resultante nos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna empregando diferentes dosagens dos polímeros para amostra composta com T 0 = 241uT FIGURA 78 - Concentração de DQO nos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna empregando diferentes dosagens dos polímeros para amostra composta com T 0 = 60uT FIGURA 79 - Concentração de DQO nos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna empregando diferentes dosagens dos polímeros para amostra composta com T 0 = 154uT FIGURA 80 - Concentração de DQO nos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna empregando diferentes dosagens dos polímeros para amostra composta com T 0 = 241uT FIGURA 81 - Concentração de COT nos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna empregando diferentes dosagens dos polímeros para amostra composta com T 0 = 60uT FIGURA 82 - Concentração de COT nos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna empregando diferentes dosagens dos polímeros para amostra composta com T 0 = 154uT FIGURA 83 - Concentração de COT nos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna empregando diferentes dosagens dos polímeros para amostra composta com T 0 = 241uT FIGURA 84 - Valores de resistência específica em função da concentração de SST no material sedimentado (em porcentagem)

14 vi FIGURA 85 - Variação do volume filtrado em função do tempo de filtração para as várias dosagens de polímero aniônico usado na clarificação. T 0 = 60uT FIGURA 86 - Variação do volume filtrado em função do tempo de filtração para as várias dosagens de polímero catiônico usado na clarificação. T 0 = 60uT FIGURA 87 - Variação do volume filtrado em função do tempo de filtração para as várias dosagens de polímero não iônico usado na clarificação T 0 = 60uT FIGURA 88 - Variação do volume filtrado em função do tempo de filtração para as várias dosagens de polímero catiônico usado na clarificação. T 0 = 154uT FIGURA 89 - Variação do volume filtrado em função do tempo de filtração para as várias dosagens de polímero aniônico usado na clarificação. T 0 = 154uT FIGURA 90 - Variação do volume filtrado em função do tempo de filtração para as várias dosagens de polímero não iônico usado na clarificação. T 0 = 154uT FIGURA 91 - Variação do volume filtrado em função do tempo de filtração para as várias dosagens de polímero catiônico usado na clarificação. T 0 = 241uT FIGURA 92 - Variação do volume filtrado em função do tempo de filtração para as várias dosagens de polímero aniônico usado na clarificação. T 0 = 241uT FIGURA 93 - Variação do volume filtrado em função do tempo de filtração para as várias dosagens de polímero não iônico usado na clarificação. T 0 = 241uT FIGURA 94 - Variação de turbidez em função do tempo de coleta nos pontos 1, 2 e 3 para os ensaios sem e com polímero aniônico na dosagem de 1,4mg/L. T 0 = 60uT FIGURA 95 - Variação de turbidez em função do tempo de coleta nos pontos 1, 2 e 3 para os ensaios sem e com polímero aniônico na dosagem de 3,8mg/L. T 0 = 149uT FIGURA 96 - Variação de turbidez em função do tempo de coleta nos pontos 1, 2 e 3 para os ensaios sem e com polímero aniônico na dosagem de 6,0mg/L. T 0 = 232uT FIGURA 97 - Variação de turbidez em função do tempo no ponto de coleta 1 para ensaios com polímero aniônico nas dosagens de 1,4; 3,8 e 6,0mg/L. T 0 = 60, 149 e 232uT, respectivamente FIGURA 98 - Variação de turbidez em função do tempo no ponto de coleta 2 para ensaios com polímero aniônico nas dosagens de 1,4; 3,8 e 6,0mg/L. T 0 = 60, 149 e 232uT, respectivamente FIGURA 99 - Variação de turbidez em função do tempo no ponto de coleta 3 para ensaios com polímero aniônico nas dosagens de 1,4; 3,8 e 6,0mg/L. T 0 = 60, 149 e 232uT, respectivamente FIGURA Volume de sólidos sedimentáveis em função do tempo para ensaios sem e com polímero aniônico nas dosagens de 1,4; 3,8 e 6,0mg/L. T 0 = 60, 149 e 232uT, respectivamente FIGURA Valores de T/T 0 em função da V s no ponto de coleta 1, para as amostras compostas com T 0 = 60, 149 e 232uT, condicionadas com polímero aniônico F-30 nas dosagens de 1,4; 3,8 e 6,0mg/L, respectivamente

15 vii FIGURA Valores de T/T 0 em função da V s no ponto de coleta 2, para as amostras compostas com T 0 = 60, 149 e 232uT, condicionadas com polímero aniônico F-30 nas dosagens de 1,4; 3,8 e 6,0mg/L, respectivamente FIGURA T/T 0 em função da V s no ponto de coleta 3, para as amostras compostas com T 0 = 60, 149 e 232uT, condicionadas com polímero aniônico F-30 nas dosagens de 1,4; 3,8 e 6,0mg/L, respectivamente FIGURA Presença de Coliformes Totais na Amostra Composta e nos Sobrenadantes obtidos a partir dos ensaios sem e com a utilização de Polímero, em função dos SST na Amostra Composta FIGURA Presença de Escherichia coli na Amostra Composta e nos Sobrenadantes obtidos a partir dos ensaios sem e com a utilização de polímero, em função dos SST na Amostra Composta FIGURA NMP/100mL de Coliformes Totais na amostra composta inicial e sobrenadantes, após o ensaio em coluna com e sem utilização de polímero em função dos SST na amostra composta FIGURA NMP/100mL de Escherichia coli na amostra composta inicial e sobrenadantes, após o ensaio em coluna com e sem utilização de polímero em função dos SST na amostra composta FIGURA Valores de turbidez encontrados nas amostras compostas e respectivos sobrenadantes após ensaio em coluna, sem e com utilização de polímero FIGURA Concentração de SST na amostra composta e respectivos sobrenadantes após ensaio em coluna, sem e com utilização de polímero FIGURA DQO na amostra composta e respectivos sobrenadantes obtidos nos ensaios sem e com utilização de polímero em função dos SST na amostra inicial FIGURA Concentração de fosfato nas amostras compostas e respectivos sobrenadantes após ensaio em coluna, sem e com utilização de polímero FIGURA Valores de alcalinidade total encontrados nas amostras compostas e respectivos sobrenadantes após ensaio em coluna, sem e com utilização de polímero FIGURA Valores de dureza nas amostras compostas e respectivos sobrenadantes após ensaio em coluna, sem e com utilização de polímero FIGURA Cisto de Entamoeba coli encontrado no sobrenadante proveniente do ensaio em coluna com emprego de polímero, utilizando amostra composta com turbidez e SST igual a 60uT e 156mg/L, respectivamente FIGURA Larva de Strongyloides stercoralis encontrado no sobrenadante proveniente do ensaio em coluna com emprego de polímero, utilizando amostra composta com turbidez SST igual a 60uT e 156mg/L, respectivamente FIGURA Relação t/v em função do volume filtrado. Dados necessários para obter o valor de b, utilizado no cálculo da resistência específica do material sedimentado 1. Material proveniente do

16 viii ensaio em coluna com a utilização da amostra composta com T 0 = 60uT e 58mg/L de SST, empregando 1,4mg/L de polímero aniônico para a clarificação FIGURA Relação t/v em função do volume filtrado. Dados necessários para obter o valor de b, utilizado no cálculo da resistência específica do material sedimentado 2. Material proveniente do ensaio em coluna com a utilização da amostra composta com T 0 = 149uT e 156mg/L de SST, empregando 3,8mg/L de polímero aniônico para a clarificação FIGURA Relação t/v em função do volume filtrado. Dados necessários para obter o valor de b, utilizado no cálculo da resistência específica do material sedimentado 3. Material proveniente do ensaio em coluna com a utilização da amostra composta com T 0 = 232uT e 248mg/L de SST, empregando 9,4mg/L de polímero aniônico para a clarificação FIGURA Larva de Strongyloides stercoralis encontrados no material sedimentado proveniente do ensaio em coluna com emprego de polímero, utilizando amostra composta com turbidez e SST igual a 60uT e 156mg/L, respectivamente FIGURA 120 Curva de distribuição granulométrica para o sedimento proveniente da amostra com T 0 = 60 ut e concentração de SST = 58 mg/l, utilizando 1,4 mg/l de polímero aniônico FIGURA 121 Curva de distribuição granulométrica para o sedimento proveniente da amostra com T 0 = 149 ut e concentração de SST = 156 mg/l, utilizando 3,8 mg/l de polímero aniônico FIGURA 122 Curva de distribuição granulométrica para o sedimento proveniente da amostra com T 0 = 232uT e concentração de SST = 248 mg/l, utilizando 6,0 mg/l de polímero aniônico

17 ix LISTA DE TABELAS TABELA 1 - Estudos preliminares das características da água de lavagem do filtro considerados TABELA 3 - Dosagens dos polímeros utilizadas nos ensaios iniciais TABELA 2 - Características da amostra utilizada nos ensaios iniciais TABELA 4 - Resultados de V S, T R e T R /T 0, para os 3 polímeros no ponto de coleta 1, localizado a 66,6 cm da base da coluna TABELA 5 - Resultados de V S, T R e T R /T 0, para os 3 polímeros no ponto de coleta 2, localizado a 35,1 cm da base da coluna TABELA 6 - Resultados de V S, T R e T R /T 0, para os 3 polímeros no ponto de coleta 3, localizado a 2,4 cm da base da coluna TABELA 7 - Características das amostras usados na terceira fase TABELA 8 - Dosagens adotadas dos polímeros em função do menor valor de T r e maior V s, para uma concentração inicial de SST = 59mg/L, juntamente com as dosagens bases utilizadas para os ensaios preliminares com outras concentrações de SST TABELA 10 - Dosagens de polímeros aniônicos utilizadas nos ensaios finais em função da concentração de SST TABELA 9 - Características das amostras compostas utilizadas nos ensaios finais TABELA 11 - Características dos sobrenadantes obtidos dos ensaios em coluna com e sem utilização de polímero aniônico com diferentes dosagens em função da concentração de SST, a partir das amostras caracterizadas na TABELA TABELA 12 - Características do material sedimentado obtido dos ensaios em coluna a partir das amostras compostas caracterizadas na TABELA TABELA A.01 - Valores de turbidez e SST encontrados durante o 1 o monitoramento do afluente ao filtro, durante 24 horas de funcionamento TABELA A.02 - Valores de turbidez e SST encontrados durante o 2 o monitoramento do afluente ao filtro, durante 24 horas de funcionamento TABELA A.03 - Valores de turbidez e SST encontrados durante o 3 o monitoramento do afluente ao filtro, durante 24 horas de funcionamento TABELA A.04 - Valores de turbidez e SST encontrados durante o 1 o monitoramento do efluente ao filtro, durante 24 horas de funcionamento TABELA A.05 - Valores de turbidez e SST encontrados durante o 2 o monitoramento do efluente ao filtro, durante 24 horas de funcionamento TABELA A.06 - Valores de turbidez e SST encontrados durante o 3 o monitoramento do efluente ao filtro, durante 24 horas de funcionamento TABELA A.07 - Valores de turbidez e das concentrações de SST obtidos durante o 1 o monitoramento da água bruta afluente a ETA, durante 24 horas de funcionamento

18 x TABELA A.08 - Valores de turbidez e das concentrações de SST obtidos durante o 2 o monitoramento da água bruta afluente a ETA, durante 24 horas de funcionamento TABELA A.09 - Valores de turbidez e das concentrações de SST obtidos durante o 3 o monitoramento da água bruta afluente a ETA, durante 24 horas de funcionamento TABELA B.01 - Resultados de SST e turbidez, obtidos em ensaio sem polímero, nos três pontos em função dos tempos de coletas, juntamente com os sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff TABELA B.02 - Resultados de SST e turbidez, obtidos em ensaio com polímero aniônico na dosagem de 0,5mg/L, nos três pontos em função dos tempos de coletas, juntamente com os sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff TABELA B.03 - Resultados de SST e turbidez, obtidos em ensaio com polímero aniônico na dosagem de 1,0mg/L, nos três pontos em função dos tempos de coletas, juntamente com os sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff TABELA B.04 - Resultados de SST e turbidez, obtidos em ensaio com polímero aniônico na dosagem de 1,5mg/L, nos três pontos em função dos tempos de coletas, juntamente com os sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff TABELA B.05 - Resultados de SST e turbidez, obtidos em ensaio com polímero aniônico na dosagem de 2,0mg/L, nos três pontos em função dos tempos de coletas, juntamente com os sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff TABELA B.06 - Resultados de SST e turbidez, obtidos em ensaio com polímero aniônico na dosagem de 2,5mg/L, nos três pontos em função dos tempos de coletas, juntamente com os sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff TABELA B.07 - Resultados de SST e turbidez, obtidos em ensaio com polímero aniônico na dosagem de 3,0mg/L, nos três pontos em função dos tempos de coletas, juntamente com os sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff TABELA B.08 - Resultados de SST e turbidez, obtidos em ensaio com polímero aniônico na dosagem de 3,5mg/L, nos três pontos em função dos tempos de coletas, juntamente com os sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff TABELA B.09 - Resultados de SST e turbidez, obtidos em ensaio com polímero não iônico na dosagem de 0,3mg/L, nos três pontos em função dos tempos de coletas, juntamente com os sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff TABELA B.10 - Resultados de SST e turbidez, obtidos em ensaio com polímero não iônico na dosagem de 1,4mg/L, nos três pontos em função dos tempos de coletas, juntamente com os sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff TABELA B.11 - Resultados de SST e turbidez, obtidos em ensaio com polímero não iônico na dosagem de 2,0mg/L, nos três pontos em função dos tempos de coletas, juntamente com os sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff

19 xi TABELA B.12 - Resultados de SST e turbidez, obtidos em ensaio com polímero aniônico na dosagem de 2,5mg/L, nos três pontos em função dos tempos de coletas, juntamente com os sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff TABELA B.13 - Resultados de SST e turbidez, obtidos em ensaio com polímero não iônico na dosagem de 3,2mg/L, nos três pontos em função dos tempos de coletas, juntamente com os sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff TABELA B.14- Resultados de SST e turbidez, obtidos em ensaio com polímero não iônico na dosagem de 4,0mg/L, nos três pontos em função dos tempos de coletas, juntamente com os sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff TABELA B.15 - Resultados de SST e turbidez, obtidos em ensaio com polímero catiônico na dosagem de 0,1mg/L, nos três pontos em função dos tempos de coletas, juntamente com os sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff TABELA B.16 - Resultados de SST e turbidez, obtidos em ensaio com polímero catiônico na dosagem de 1,0mg/L, nos três pontos em função dos tempos de coletas, juntamente com os sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff TABELA B.17 - Resultados de SST e turbidez, obtidos em ensaio com polímero catiônico na dosagem de 1,5mg/L, nos três pontos em função dos tempos de coletas, juntamente com os sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff TABELA B.18 - Resultados de SST e turbidez, obtidos em ensaio com polímero catiônico na dosagem de 2,0mg/L, nos três pontos em função dos tempos de coletas, juntamente com os sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff TABELA B.19 - Resultados de SST e turbidez, obtidos em ensaio com polímero catiônico na dosagem de 2,5mg/L, nos três pontos em função dos tempos de coletas, juntamente com sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff TABELA B.20 - Resultados de SST e turbidez, obtidos em ensaio com polímero catiônico na dosagem de 5,0mg/L, nos três pontos em função dos tempos de coletas, juntamente com os sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff TABELA B.21 - Características dos sobrenadantes obtidos nos ensaios em coluna sem e com polímero, após o término do ensaio, ou seja, 24 minutos TABELA C.01 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio sem polímero, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 60uT TABELA C.02 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero aniônico na dosagem de 1,4mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 60uT TABELA C.03 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero aniônico na dosagem de 2,2mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 60uT

20 xii TABELA C.04 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero aniônico na dosagem de 3,0mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 60uT TABELA C.05 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero aniônico na dosagem de 3,8mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 60uT TABELA C.06 Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero aniônico na dosagem de 4,6mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 60uT TABELA C.07 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero catiônico na dosagem de 0,4mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 60uT TABELA C.08 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero catiônico na dosagem de 1,2mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 60uT TABELA C.09 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero aniônico na dosagem de 2,0mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 60uT TABELA C.10 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero catiônico na dosagem de 2,8mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 60uT TABELA C.11 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero catiônico na dosagem de 3,6mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 60uT TABELA C.12 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero não iônico na dosagem de 0,9mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra compota com T 0 = 60uT TABELA C.13 -Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero não iônico na dosagem de 1,7mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 60uT TABELA C.14 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero não iônico na dosagem de 2,5mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 60uT TABELA C.15 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero não iônico na dosagem de 3,3mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 60uT

21 xiii TABELA C.16 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero não iônico na dosagem de 4,1mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 60uT TABELA C.17 - Resultados de turbidez e Sólidos Sedimentáveis, obtidos em ensaio sem polímero, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 154 ut TABELA C.18 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero aniônico na dosagem de 4,2mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 154 ut TABELA C.19 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero aniônico na dosagem de 6,4mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 154 ut TABELA C.20 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero aniônico na dosagem de 8,8mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 154 ut TABELA C.21 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero aniônico na dosagem de 10,8mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 154 ut TABELA C.22 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero aniônico na dosagem de 13,0mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 154 ut TABELA C.23 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero catiônico na dosagem de 1,2mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 154 ut TABELA C.24 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero catiônico na dosagem de 3,5mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 154uT TABELA C.25 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero catiônico na dosagem de 5,9mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 154uT TABELA C.26 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero catiônico na dosagem de 8,2mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 154 ut TABELA C.27 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero catiônico na dosagem de 10,6mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 154 ut

22 xiv TABELA C.28 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero não iônico na dosagem de 2,6mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra compota com T 0 = 154 ut TABELA C.29 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero não iônico na dosagem de 5,0mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 154 ut TABELA C.30 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero não iônico na dosagem de 7,3mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 154 ut TABELA C.31 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero não iônico na dosagem de 9,7mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 154 ut TABELA C.32 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero não iônico na dosagem de 12,1mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 154 ut TABELA C.33 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio sem polímero, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 241uT TABELA C.34 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero aniônico na dosagem de 5,5mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 241uT TABELA C.35 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero aniônico na dosagem de 8,3mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 241uT TABELA C.36 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero aniônico na dosagem de 11,3mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 241uT TABELA C.37 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero aniônico na dosagem de 13,9mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 241uT TABELA C.38 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero aniônico na dosagem de 16,7mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 241uT TABELA C.39 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero catiônico na dosagem de 1,5mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 241uT

23 xv TABELA C.40 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero catiônico na dosagem de 4,5mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 241uT TABELA C.41 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero catiônico na dosagem de 7,6mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 60uT TABELA C.42 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero catiônico na dosagem de 10,5mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 241uT TABELA C.43 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero catiônico na dosagem de 13,6mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 241uT TABELA C.44 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero não iônico na dosagem de 3,3mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra compota com T 0 = 241uT TABELA C.45 -Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero não iônico na dosagem de 6,4mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 241uT TABELA C.46 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero não iônico na dosagem de 9,4mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 241uT TABELA C.47 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero não iônico na dosagem de 12,4mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 241uT TABELA C.48 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis, obtidos em ensaio com polímero não iônico na dosagem de 15,4mg/L, nos diferentes pontos em função dos tempos de coletas, para amostra composta com T 0 = 241uT TABELA C.49 - Características dos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna utilizando amostra composta com T 0 = 60uT, condiconados com polímero catiônico D-27 em diferentes dosagens TABELA C.50 - Características dos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna utilizando amostra composta com T 0 = 60uT, condiconados com polímero aniônico F-30 em diferentes dosagens TABELA C.51 - Características dos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna utilizando amostra composta com T 0 = 60uT, condiconados com polímero não iônico F-52 em diferentes dosagens

24 xvi TABELA C.52 - Características dos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna utilizando amostra composta com T 0 = 154uT, condiconados com polímero catiônico D-27 em diferentes dosagens TABELA C.53 - Características dos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna utilizando amostra composta com T 0 = 154uT, condiconados com polímero aniônico F-30 em diferentes dosagens TABELA C.54 - Características dos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna utilizando amostra composta com T 0 = 154uT, condiconados com polímero não iônico F-52 em diferentes dosagens TABELA C.55 - Características dos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna utilizando amostra composta com T 0 = 241uT, condicionados com polímero catiônico D-27 em diferentes dosagens TABELA C.56 - Caracterísitcas dos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna utilizando amostra composta com T 0 = 241uT, condiconados com polímero Aniônico F-30 em diferentes dosagens TABELA C.57 - Características dos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna utilizando amostra composta com T 0 = 60uT, condiconados com polímero não iônico F-52 em diferentes dosagens TABELA C.58 - Valores de SST, massa de sólidos na torta e resistência específica para cada lodo obtido com diferentes dosagens de polímeros TABELA C.59 - Tempo de filtração em função do volume filtrado para os diferentes lodos obtidos através de ensaios sem e com polímeros em diferentes dosagens. T 0 = 60 ut TABELA C.60 - Tempo de filtração em função do volume filtrado para os diferentes lodos obtidos através de ensaios sem e com polímeros em diferentes dosagens. T 0 = 154 ut TABELA C.61 - Tempo de filtração em função do volume filtrado para os diferentes lodos obtidos através de ensaios sem e com polímeros em diferentes dosagens. T 0 = 241 ut TABELA D.01 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis obtidos das amostras provenientes dos pontos de coletas em função do tempo, a partir do ensaio em coluna sem a utilização de polímero aniônico F-30. T 0 = 60uT TABELA D.02 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis obtidos das amostras provenientes dos pontos de coletas em função do tempo, a partir do ensaio em coluna sem a utilização de polímero aniônico F-30. T 0 = 149uT TABELA D.03 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis obtidos das amostras provenientes dos pontos de coletas em função do tempo, a partir do ensaio em coluna sem a utilização de polímero aniônico F-30. T 0 = 232uT

25 xvii TABELA D.04 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis obtidos das amostras provenientes dos pontos de coletas em função do tempo, a partir do ensaio em coluna com utilização de polímero aniônico F-30 na dosagem de 1,4mg/L. T 0 = 60uT TABELA D.05 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis obtidos das amostras provenientes dos pontos de coletas em função do tempo, a partir do ensaio em coluna com utilização de polímero aniônico F-30 na dosagem de 3,8mg/L. T 0 = 149uT TABELA D.06 - Resultados de turbidez e sólidos sedimentáveis obtidos das amostras provenientes dos pontos de coletas em função do tempo, a partir do ensaio em coluna com utilização de polímero aniônico F-30 na dosagem de 6,0mg/L. T 0 = 232uT TABELA D.07 - Resultados obtidos utilizando valores de turbidez (ut) dos sobrenadantes constantes nas tabelas 105, 106 e 107 para o ponto de coleta TABELA D.08 - Resultados obtidos utilizando valores de turbidez (ut) dos sobrenadantes constantes nas tabelas 105, 106 e 107 para o ponto de coleta TABELA D.09 - Resultados obtidos utilizando valores de turbidez (ut) dos sobrenadantes constantes nas tabelas 105, 106 e 107 para o ponto de coleta

26 xviii LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS EESC - Escola de Engenharia de São Carlos; ETA - Estação de tratamento de água; ETAs - Estações de tratamento de água; ETA SC - Estação de tratamento de água de São Carlos; FAPESP - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo; FINEP - Financiamento de Estudos e Projetos; NMP - Número mais provável; PROSAB - Projetos de Saneamento Básico; SAAE SC - Serviço de Água e Esgoto de São Carlos; SABESP - Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo; Journal AWWA - Journal American Water Works Association; Journal WPCF - Journal Walter Pollution Control Federation; USP - Universidade de São Paulo.

27 xix LISTA DE SÍMBOLOS A - Área filtrante (cm 2 ); b - coeficiente para determinação da resistência específica (s/cm 6 ); bp - altura da paleta (m); C - massa de sólidos suspensos por unidade de volume filtrada (g/cm 3 ); C D COT - Coeficiente de arrasto, determinado em função de bp/hp; - Carbono orgânico total (mg/l); DBO - Demanda bioquímica de oxigênio (mg/l); DQO - Demanda química de oxigênio (mg/l); dv/dt - volume filtrado passando através do lodo por unidade de tempo; ε - porosidade do material; G - gradiente de velocidade médio (s -1 ); hp - largura da paleta (m); m - massa do material (Kg); Nr - rotação do motor (rpm); P - pressão de filtração (g/cm.seg 2 ); P d r R 2 SST ST T 0 t T r - Potência dissipada pelas paletas (N m/s); - Resistência específica (cm/g); - Coeficiente de correlação; - Sólidos suspensos totais (mg/l); - Sólidos totais (mg/l); - Turbidez inicial (ut); - tempo de filtração (s); - turbidez remanescente; V - volume ocupado pelo material (m 3 ); V s - Velocidade de sedimentação; v - volume filtrado (cm 3 ); µ - viscosidade (N s/m 2 ); γ - peso específico (N/m 3 ); ρ real - massa específica real (Kg/m 3 ); ρ ap - massa específica aparente (Kg/m 3 ).

28 xx RESUMO Os serviços de tratamento de água geram despejos, sendo que, os decorrentes da lavagem de filtro representam a maior parcela. A prática comum para a disposição deste tipo de despejo tem sido o lançamento em cursos d água ou rede coletora de esgotos. Estudos devem ser desenvolvidos com o objetivo de minimizar a quantidade destes despejos, lançados freqüentemente em locais não apropriados, sendo que, o sistema de tratamento e disposição deve ser de acordo com as condições do local, levando em consideração sua situação financeira, localização, disponibilidade de área, quantidade de lodo produzido, qualidade da água bruta, etc. Visando a caracterização e clarificação deste tipo de despejo, este trabalho apresenta resultados de suas características mostrando que os constituintes removidos durante o processo de tratamento, de origem orgânica como bactérias e protozoários e, em maior parte de origem inorgânica, juntamente com compostos químicos resultantes da adição de coagulantes e condicionantes, podem acarretar problemas ao meio ambiente. Devido a quantidade em que são lançados, dependendo do tamanho do corpo receptor, tais despejos podem agravar o grau de poluição contribuindo para a crescente degradação e perda da qualidade de vida das populações existentes a jusante desses lançamentos. Através dos ensaios laboratoriais, utilizando coluna de sedimentação, foram evidenciados que, através de um condicionamento com polímero, aniônico, catiônico e não iônico, com dosagens em função da concentração de sólidos suspensos totais, os sobrenadantes e material sedimentado obtido apresentaram características físicas, químicas e biológicas muito superiores comparados aos obtidos sem o uso de qualquer condicionante. Isto mostra que um condicionamento prévio é efetivo no adensamento para posterior desidratação. Devido ao desconhecimento total das características destes despejos e quais problemas podem oferecer, torna-se necessário à busca de novos parâmetros para sua caracterização. Neste trabalho realizou-se uma pesquisa parasitológica qualitativa, onde foram encontradas algumas formas parasitárias que podem apresentar riscos do ponto de vista da saúde pública.

29 xxi ABSTRACT The water treatment services generate wastes, being from filter washing which represent the biggest parcel of it. The comun practive for this type of waste it has been thrown en water courses or sewages net collectors. Studies must been developed to minimize the amount of this waste, often thrown in places not proper for it, since the conduction of the place, considering the financial situation, location, the area available, the amount of produced, quality of gross water, etc. Noticing the characterization and clarification of this type of waste, this work shows results of its characteristics showing the removed components during the treatment process from organic origin such bacterias and protozoan and the biggest part being from not organic origin, together with chemical components resulting from the adction of coagulators e conditioning, may bring problems to the environment. Due to the amount in witch are thrown, in which are depending on the size of the receptor, making it worse the degree of pollution contributing for the loss of life quality of the population living in the near by area. Though labs experiments, using a sedimentation column, it was found that through conditioningwith polimerous, anionic, cationic and non ionic with doses in function of concentration of total suspense solids, the resulted overflown and sediments present physical, chemical and biological characteristcs much superior compared to the ones resulted without the use of any conditioning. This shows that a previous treatment is effective at the adensity for further dehidration. Due to the lack of knowlege of all characteristcs of these wastes in which problems might ofter, it s necessery the search of new parameters for it s characterization in this work it was made a qualitative parasitological research in which it were found parasites beings that might present risks on point of view of public health.

30 1 1 INTRODUÇÃO Em muitos países os serviços de tratamento de água são considerados como indústrias, devendo as águas decorrentes de lavagens de filtros, limpezas de decantadores e de tanques de preparação de soluções e suspensões de produtos químicos, etc, serem devidamente tratadas, pois apresentam substâncias prejudiciais ao meio ambiente. Os despejos gerados com as descargas nos decantadores representam uma parcela muito pequena do volume de água tratada, cerca de 0,06 a 0,25%, com uma certa quantidade de sólidos e materiais indesejáveis, devendo, portanto, ser tratados e os resíduos dispostos convenientemente. Nos tanques de preparação e armazenamento de produtos químicos, os despejos são produzidos por ocasião das lavagens em volumes não significativos. Já os despejos provenientes das lavagens dos filtros representam de 1 a 5% do volume de água tratada, sendo viável a recuperação destas águas, pois ela contribuirá de alguma forma para o atendimento da crescente demanda de água segundo GRAIN (1992). No Brasil, um dos aspectos que vem dificultando a aplicação de sistemas de recuperação e tratamento dos despejos nas estações de tratamento de água são os custos envolvidos no processo e, o pouco conhecimento das técnicas empregadas. O tratamento dos despejos líquidos e a disposição final do lodo resultante são de grande importância, visto sua constituição e o grande volume produzido devendo-se analisar a matéria sobre dois aspectos: a) tratamento dos despejos para diminuição do volume descartado; b) disposição final sem agredir o meio ambiente. Os despejos gerados provêm essencialmente dos decantadores e filtros. Floculadores e tanques de preparo de soluções e suspensões de produtos químicos produzem despejos por ocasião das lavagens periódicas e em volumes não significativos (GRAIN, 1992). Analisando a produção de água da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) e, considerando que seja de 4% a perda de água procedente da lavagem de decantadores e filtros, o total da perda de água seria de aproximadamente 1,5m 3 /s, o suficiente para

31 2 abastecer uma população da ordem de 400 mil habitantes segundo dados da SABESP em Este é um número significativo diante da escassez de água e da baixa qualidade dos mananciais existentes. A prática comum tem sido o lançamento dos despejos em cursos d água mais próximos ou na rede de esgoto, que devido às características dos despejos, favorece o agravamento do grau de poluição dos corpos receptores, contribuindo para a crescente degradação do meio ambiente e a perda da qualidade de vida das populações existentes a jusante desses lançamentos. O lodo apresenta um potencial poluente devido à presença em sua constituição de impurezas removidas da água bruta durante o processo de tratamento, e compostos químicos resultantes da adição de coagulantes e condicionantes. Portanto, dependendo das características da água bruta, pode-se ter maior ou menor presença de material orgânico e inorgânico. A maior parcela é de natureza inorgânica, formada por areia, argilas e siltes, e a parte orgânica constituída de substâncias húmicas que conferem cor à água e organismos tais como plâncton, bactérias, vírus, etc. Estas impurezas quando alcançam um curso d água podem, dependendo das características físicas o mesmo, ser dispersos por correntes ou sedimentarem próximo ao local de lançamento. Tais impurezas podem provocar demanda de oxigênio (DBO), inibição da atividade biológica do corpo receptor, más condições estéticas (mudanças de cor e turbidez), ou ainda devido ao aumento da concentração de sólidos no fundo do corpo receptor (assoreamento indesejável), influir negativamente em áreas de criação e desova de peixes. Visando melhorar este quadro, devem ser estudadas soluções racionais para estes problemas em cada Estação de Tratamento de Água. O sistema de tratamento e disposição dos despejos deve ser de acordo com as condições do local, ressaltando-se sua situação financeira, a localização, disponibilidade de área, quantidade de lodo produzido, qualidade da água bruta, etc.

32 3 2 OBJETIVO O presente trabalho foi realizado com água de lavagem de filtros da Estação de Tratamento de Água de São Carlos - ETA SC, a qual utiliza sulfato de alumínio como coagulante primário, com os seguintes objetivos: a) caracterizar a água de lavagem dos filtros; b) estudar a eficiência da clarificação, por gravidade, com e sem o uso de polímeros sintéticos; c) caracterizar o sobrenadante produzido e determinar algumas propriedades do lodo gerado.

33 4 3 REVISÃO DA LITERATURA 3.1 Origem dos Despejos Líquidos Os sistemas tradicionais de tratamento de água de abastecimento, através de operações e processos, transformam água bruta de mananciais superficiais em água potável para distribuição à população (CORDEIRO, 1993). Estes por sua vez geram despejos (lodos) que vem despertando a atenção, uma vez que não é apenas o esgoto domiciliar ou os despejos de uma indústria que podem causar impactos ambientais. Os despejos gerados são essencialmente provenientes dos decantadores e filtros, floculadores e tanques de preparo de soluções e suspensões de produtos químicos e são formados basicamente por impurezas contidas na água bruta e pelos compostos químicos resultantes da adição de produtos químicos necessários ao tratamento, segundo GRAIN (1992). Portanto, dependendo das características da água bruta, pode-se ter maior ou menor presença de material orgânico e inorgânico, sendo a maior parcela de natureza inorgânica, formada por areia fina, argilas e silte, e uma menor parte de origem orgânica constituída de substâncias húmicas que conferem cor à água, e organismos tais como plâncton, bactérias, vírus, etc. Estes, quando lançados no curso d água podem ser dispersos por correntes ou sedimentarem próximo ao local de lançamento. Então, tais constituintes podem provocar uma demanda de oxigênio (DBO), inibição da atividade biológica do corpo receptor, produção de má condições estéticas (mudanças de cor e turbidez), ou ainda devido ao aumento da concentração de sólidos no fundo do corpo receptor (assoreamento indesejável), influir negativamente em áreas de criação e desova de peixes. Dependendo do porte da estação de tratamento de água, a remoção dos sólidos depositados no decantador pode ser realizada de forma mecanizada ou manual. Quando se utiliza a remoção mecanizada, esta é feita normalmente por bombeamento intermitente, apresentando concentrações de sólidos totais entre 0,1 e 1%, podendo chegar até 5%. No caso de limpeza manual, a remoção é realizada após cerca de 30 a 60 dias de operação, com

34 5 o esvaziamento da unidade e lavagem por jateamento de água sob alta pressão, resultando concentrações de sólidos totais entre 4 e 13% de acordo com GRAIN (1992). A lavagem dos filtros é realizada geralmente em intervalos de 12 a 24 horas com altas taxas e em curto espaço de tempo, cerca de 4 a 6 minutos. A água de lavagem apresenta turbidez da ordem de 200uT e concentração de sólidos totais que varia de 0,01 a 0,1%, GRAIN (1992). Como a água de lavagem dos filtros apresenta baixa concentração de sólidos totais e uma vazão significativa, é interessante que se faça sua clarificação, com recirculação do sobrenadante ao início da estação e a diminuição do volume de despejo, que será então tratado e/ou enviado para a disposição final. Comumente é o adensamento por gravidade, obtido quando os despejos líquidos ficam em repouso em um tanque por um determinado período. A recuperação da água de lavagem dos filtros deve geralmente ser feita de forma independente dos despejos produzidos nos decantadores, ou seja, o envio dos despejos dos decantadores ao mesmo tanque de recuperação das águas de lavagem dos filtros não é recomendável, no caso de decantadores convencionais mecanizados. Como os despejos dos decantadores representam uma parcela muito pequena da água tratada, é preferível não recuperar esta água, além de que a presença maior de sólidos e substâncias indesejáveis dentro do sistema poderá levar até a paralisação temporária da recuperação da água de lavagem dos filtros e exigir um nível de controle operacional para esta operação bem mais complexo. Na FIGURA 1 é apresentado um fluxograma típico do tratamento dos despejos gerados em ETAs.

35 6 FIGURA 1- Fluxograma típico de um sistema de tratamento dos despejos líquidos gerados em ETAs. Fonte: SABESP (1987). Para melhorar as condições de sedimentabilidade dos sólidos presentes na água de lavagem dos filtros faz-se necessário um condicionamento que constitui-se num tratamento físico, químico e/ou biológico. No presente trabalho será feito o condicionamento químico com a aplicação de polímeros catiônico, não aniônico e aniônico apropriados para água de abastecimento. Os polímeros em solução atuam pelo efeito de ponte e aderência às superfícies da partícula de sólido causando a dessorção de água superficial quimicamente

36 7 ligada a mesma, neutralizando carga e a aglomerando as pequenas partículas. O tipo de polímero a ser utilizado depende bastante do ph do despejo a ser condicionado. Geralmente, os catiônicos funcionam melhor com valores de ph abaixo de 7,0. Polímeros não iônicos e aniônicos funcionam bem com valores de ph entre 6,5 e 8,5. Para despejos com ph acima de 8,5, geralmente os aniônicos, com densidade de carga de pelo menos 50%, são os recomendáveis. As dosagens de polímero dependem de vários fatores, mas em geral, ficam compreendidas entre 0,5 e 5,0 g de produto/kg de sólidos secos, GRAIN (1992). 3.2 Caracterização da Água de Lavagem dos Filtros A caracterização dos despejos gerados nas ETAs é de vital importância para que se estude o possível impacto ambiental e os métodos de desidratação e disposição final. Os resultados obtidos para um despejo não podem ser utilizados para outro, pois suas características podem ser totalmente diferentes visto que ocorrem mudanças principalmente devido a: - características da água bruta => variam de manancial para manancial, ou até para o mesmo manancial durante diferentes épocas do ano; - tecnologia de tratamento; - mecanismo de coagulação; - produtos químicos utilizados no tratamento; - possíveis contaminantes contidos nesses produtos; - reações químicas ocorridas durante o processo. A procedência, composição, peso específico e volume desses despejos são características muito importantes. Estes despejos são compostos por parte das impurezas presentes na água bruta, dos produtos químicos utilizados e sub-produtos de reações ocorridas. São compostos de hidróxidos complexos de ferro ou alumínio, partículas inorgânicas como areia fina, argila e silte, colóides, microrganismos, substâncias orgânicas e inorgânicas removidas durante o tratamento da água, além de substâncias utilizadas como auxiliares no tratamento, tais como polímeros, carvão ativado e aqueles utilizados para ajuste de ph (alcalinizantes e acidulantes). Para caracterização destes despejos torna-se necessária a determinação de, pelo menos, os seguintes parâmetros: DBO, DQO, sólidos suspensos, sólidos dissolvidos,

37 8 sólidos sedimentáveis, ph, temperatura, turbidez, cor aparente, metais, condutividade elétrica, nitrogênio, fosfatos, coliformes e outros organismos. Deve-se também realizar ensaios para determinação de parâmetros tais como: tamanho e distribuição de partículas nos despejos, no lodo adensado e desidratado, sedimentabilidade das partículas durante a clarificação e compressibilidade do lodo adensado, resistência específica e filtrabilidade do lodo adensado com e sem o uso de polímeros. Finalmente a realização de pesquisa parasitológica da fase líquida e sólida, devendo ser considerada principalmente quando há recuperação da fase líquida e quando o lodo produzido é disposto no solo Forma, Tamanho e Distribuição das Partículas Estes parâmetros são de fundamental importância para os estudos de redução do volume através da remoção de água e a influência que tal parâmetro pode fornecer na definição dos equipamentos e sistemas a serem utilizados. O tamanho das partículas presentes nos despejos depende de: natureza das partículas contidas na água bruta; tipo e eficiência da coagulação; floculação; eficiência e tipo de sedimentação; tipo de remoção de depósitos nos decantadores. A determinação do tamanho e a distribuição das partículas pode ser realizada através do método de fracionamento de Karr (FIGURA 2), utilizando vários meios filtrantes, permitindo determinar sólidos filtrados e retidos, possibilitando, dessa forma, uma determinação aproximada da distribuição de partículas. Outra forma de determinação é através de observações microscópicas ou equipamentos mais sofisticados, hoje disponíveis, permitindo uma melhor determinação no tamanho e distribuição das partículas Resistência Específica CHRISTENSEN (1983) diz que resistência específica é uma parâmetro utilizado para descrever a filtrabilidade de lodos de águas residuárias e águas de outros resíduos. Servem para a escolha de polímeros e para a seleção de dispositivos para desidratação.

38 9 Segundo CHRISTENSEN (1985), os lodos adensados apresentam valores de resistência específica à filtração entre 1 x e 10 x m/kg, sendo que quando devidamente condicionados com polímeros estes valores são reduzidos para 1 x e 1 x m/kg. O autor ainda sugere o valor 1 x m/kg como valor limite de resistência específica para que se obtenha ecnomia na desidratação mecanizada. FIGURA 2 - Fluxograma usado para determinação do tamanho das partículas presentes em despejos líquidos e lodos adensados - Método de Karr. Fonte: Karr (1978). Fonte: Karr (1978).

39 10 GRAIN (1992), utilizando polieletrólitos para condicionar água de lavagem de filtro, encontrou como menor resistência específica o valor de 0,83 x m/kg quando utilizando lodo novo com aplicação de 2g/KgSS. Lodos adensados sem condicionamento provenientes de ETAs que utilizam sulfato de alumínio apresentaram valores de resistência específica superiores a 5 x m/kg, sendo considerados, portanto, de difícil desidratação. Segundo o autor, a resistência específica de lodos adensados provenientes da água de lavagem de filtros varia de 6,0 a 12,0 x m/kg sem uso de polieletrólito, e da ordem de 1,5 x m/kg quando se emprega polieletrólito. Segundo dados da SEREC em 1987, para lodos gerados quando é usado o sulfato de alumínio como coagulante, a resistência específica varia de 5 a 50 x m/kg. Testes realizados com o lodo gerado na ETA de Serra Azul-MG, usando cloreto férrico como coagulante, produziram valores de resistência específica da ordem de 10 x m/kg. GRAIN (1992), diz que, de modo geral, lodos com resistência específica superiores a 5 x m/kg são considerados de difícil desidratação. Aqueles com valores inferiores a 1 x m/kg são fáceis de desidratar. Lodos provenientes de digestor anaeróbio, segundo ALMEIDA et al. (1991), utilizando sulfato ferroso e cal como condicionantes, forneceram valores de resistência específica entre 0,02 x e 0,15 x m/kg. Ainda utilizando o mesmo lodo com cloreto férrico e cal como condicionantes foram obtidos valores de 0,01 a 0,19 x m/kg. A passagem de um líquido através de uma massa sólida, pode enfrentar maior ou menor resistência, dependendo de certas condições, CORDEIRO (1993). A resistência específica pode ser definida como a maior ou menor resistência à passagem de um líquido através de uma massa sólida, podendo ser determinada através da eq.(1). (1) em que: r = resistência específica (cm/g); P = pressão de filtração (g/cm.seg 2 ); A = área filtrante ( cm 2 ); µ = viscosidade do filtrado (g/cm.seg); C = massa de sólidos suspensos por unidade de volume filtrado (g/cm 3 );

40 11 b = coeficiente (s/cm 6 ), dado pela equação (2); t 2 t 1 v2 v1 b = tgα = (2) v v 2 1 em que: t = tempo de filtração (s); v = volume filtrado (cm 3 ). O valor do coeficiente b é obtido construindo-se um gráfico no qual se tem os valores de v e (t/v), conforme mostrado na FIGURA 3. FIGURA 3 - Gráfico típico dos valores de (t/v) em função de v, para obtenção de b no cálculo da resistência específica. Fonte: ALMEIDA et al. (1991) Filtrabilidade A filtrabilidade do lodo é a capacidade em permitir a passagem de água através de sua massa, CORDEIRO (1993), conforme ilustrado na FIGURA 4.

41 12 A taxa de filtração ou filtrabilidade é inversamente proporcional à sua resistência específica, dada pela eq.(3). dv dt 1 (3) r em que: dv/dt : volume do filtrado passando através do lodo por unidade de tempo r : resistência específica do lodo (m/kg). Fisicamente, a filtrabilidade indica que, quanto maior a resistência à passagem de água, através do lodo, menor o fluxo d água através do mesmo. FIGURA 4 - Esquema de remoção de água através de vários tipos de lodo. Fonte: CORDEIRO (1993) Compressibilidade De acordo com NOVAK & LANGFORD (1977), a compressibilidade, S c, é a variação da resistência específica do lodo com a pressão. A relação empírica que exprime a compressibilidade está expressa nas Eq.(4 e 5).

42 13 r r 2 1 S P c 2 = (4) P 1 ou S c = log r log P log r 2 1 log P 2 1 (5) em que: r 2 = resistência à Pressão P 2 ( m/kg ); e r 1 = resistência específica à Pressão P 1 ( m/kg ). P 1 e P 2 = Pressões aplicadas A compressibilidade é determinada em um gráfico como o da FIGURA 5.

43 14 FIGURA 5 - Resistência específica (r) do lodo em função das pressões aplicadas. Fonte: CORDEIRO (1993) Sedimentabilidade Em um meio líquido, partículas com características distintas apresentam comportamento diferenciado durante a sedimentação. Assim, determinadas partículas sedimentam com velocidade constante, enquanto outras modificam sua forma, peso e volume, durante sua permanência na unidade, variando, portanto, suas características durante a sedimentação. Outras, ainda, sedimentam de maneira a formar uma zona de sedimentação. Admite-se, geralmente, que quanto melhor o lodo sedimenta e compacta, melhores serão suas características de desidratação. O objetivo específico deste teste é obter a correlação entre a taxa de sedimentação e a taxa de filtração do lodo. Devido a baixa taxa de sedimentação de lodos não condicionados, a aplicação do teste de sedimentação é praticamente limitada à determinação dos agentes condicionantes mais efetivos e sua dosagem ótima para melhorar a taxa de sedimentação e/ou taxa de filtração, GRAIN (1992). NOVAK & CALKINS (1975), mostraram que a concentração de sólidos obtida no ensaio de sedimentação pode ser usada para prever os teores de sólidos na torta alcançados por vários outros métodos de desidratação como lagoas, centrifugação, filtração e drenagem. No ensaio de sedimentação, que pode ser realizado utilizando-se coluna de sedimentação, instantes após o início do ensaio, a interface começa a se deslocar no sentido descendente e sua altura é anotada em intervalos de tempo pré-fixados, lançando-se em gráfico, o valor da altura da interface contra o tempo. Completado o ensaio, traça-se a curva de deslocamento da interface que apresenta aspecto semelhante ao da curva da FIGURA 6.

44 15 FIGURA 6 - Esquema de coluna de sedimentação. Fonte: METCALF & EDDY (1991) Viscosidade Estudos mostram que o lodo é um fluido não Newtoniano, sendo necessário a referência da viscosidade aparente. Com os valores obtidos para a viscosidade é possível realizar testes para medir a tensão de cisalhamento, em função do gradiente de velocidade. O conhecimento da viscosidade pode fornecer subsídios para avaliação de perdas de carga em tubulações utilizadas para transporte de lodo Massa Específica A massa específica de um determinado material é dado pela relação: ρ real = m/v (6) em que: ρ real : massa específica (kg/m 3 ) m : massa do material (kg) V : volume ocupado pelo material (m 3 )

45 16 bulk density), sendo: Comumente é citada a massa específica aparente (ρ ap ) do material ( em inglês, (ρ ap ) = ρ real (1 - ε) (7) em que: ε : porosidade do material Organismos Parasitológicos Considerações Gerais Numa ETA várias são as fontes de despejos tóxicos a água de lavagem dos filtros que, normalmente são lançadas no curso de água mais próximo, representando, como no caso da ETA SC, cerca de 1,5% do total da água aduzida à mesma. O estudo das características das águas a serem reutilizadas ou dispostas é de suma importância, visando obtê-las com características conhecidas ou aceitáveis. Como parte dos parâmetros utilizados na caracterização destas águas pode-se empregar a pesquisa parasitológica com a finalidade de evitar possíveis contaminações, pois inúmeras são as moléstias parasitárias que podem ser contraídas através da ingestão de água e alimentos contaminados por ovos e cistos e, pela penetração ativa de larvas através da pele ou mucosas. Baseados no conhecimento de que a água desempenha um papel importante na epidemiologia das enfermidades parasitárias, torna-se importante pesquisar a presença destas formas parasitárias nas amostras de sobrenadantes bem como no material sedimentado resultante em ensaios em coluna de clarificação da água de lavagem de filtro com valores de turbidez e sólidos suspensos totais variáveis, os quais poderão acarretar contaminação quando dispostos ou reutilizados inadequadamente. O objetivo da pesquisa parasitológica é mostrar a importância como parte da caracterização dos sobrenadantes e materiais sedimentados obtidos nos ensaios, em

46 17 laboratório, de clarificação da água proveniente da lavagem de filtro rápido da ETA SC, visando o conhecimento das formas parasitárias presentes nestes materiais para uma posterior reutilização ou disposição, sem que possam provocar alguma conseqüência do ponto de vista da saúde pública, sendo que a água de lavagem de filtro bem como outros efluentes podem apresentar formas parasitárias viáveis, que mesmo após o processo de clarificação, estarem presentes Características dos Parasitas Comumente Encontrados em Despejos Líquidos de ETAs A seguir, são discutidos alguns organismos que poderão ser encontrados nos despejos líquidos de ETAs. A) Entamoeba coli Este amebídeo é considerado comensal para o homem adulto, porém, quando acomete criança de até 5 anos de idade é responsável por diarréia e cólicas abdominais, NEVES (1979). A transmissão é feita através da ingestão de cistos maduros juntamente com alimentos sólidos ou líquidos. O uso de água sem tratamento, contaminada por dejetos humanos e a ingestão de alimentos contaminados (alface, agrião, frutas,...) são importantes veículos destes cistos.

47 18 FIGURA 7 - E. coli. A) trofozoito; B) cisto; C) núcleo Fonte: NEVES (1979). B) Strongyloides stercoralis É um nematóide que parasita o homem podendo acarretar anemia, diarréia, emagrecimento, desidratação, irritabilidade, formação de edema no local de penetração da larva, alterações pulmonares (bronquite, pneumonia atípica e tosse seca) e úlceras intestinais. Sua transmissão pode ocorrer de duas formas, através de uma heteroinfestação ou de uma autoinfestação. A heteroinfestação é o modo mais freqüente de transmissão, ocorrendo penetração de larvas filarióides infectantes nas áreas de pele fina, principalmente nos pés. As larvas, quando ingeridas com alimentos, podem penetrar pela mucosa bucal. Neste tipo de infestação, parte do ciclo evolutivo ocorre no meio ambiente. A autoinfestação pode ser interna ou externa, sendo que na interna, ainda no intestino, larvas rabditóides evoluem para filarióides penetrando na mucosa intestinal, indo para a corrente sangüínea. Na autoinfestação externa, larvas rabditóides presentes na região perianal, evoluem para filarióides, penetram na mucosa anal indo para a corrente sangüínea.

48 19 FIGURA 8 - Ciclo de Strongyloides stercoralis. 1) Homem eliminando larvas rabditóides nas fezes; 2 e 3) macho e fêmea de vida livre; 4) ovos; 5) larva rabditóide; 6) larva filarióide infectante (proveniente do ciclo direto e do indireto ou assexuado); 7) penetração ativa na pele, seguindo esse trajeto: pele - sangue - coração - pulmões - faringe - deglutidas - intestino - fêmeas partenogenéticas adultas (a). No intestino delgado, as fêmeas partenogenéticas iniciam a parição de larvas rabditóides cerca de um mês após a infecção. Fonte: NEVES (1979).

49 20 FIGURA 9 - Strongyloides stercoralis. a) fêmea de vida livre; b) macho de vida livre; c) fêmea partenogenética parasita. Fonte: NEVES (1979). C) Ancylostomatidae A família Ancylostomatidae apresenta várias espécies sendo que duas têm grande interesse para a saúde pública: Necator americanus e Ancylostoma duodenale. Estes nematóides são responsáveis pela doença conhecida como amarelão, pelo fato da pessoa apresentar uma palidez, que é decorrente de uma anemia devido a ação traumática oferecida pela peça bucal do parasita, além da ação espoliadora direta, através da perda de sangue diretamente para o parasita. Outros sintomas apresentados são alatriofagia, estomatite, naúseas, vômitos, dores abdominais, emagrecimento, falta de ânimo, etc. A transmissão pode ser feita através da ingestão via oral ou penetração ativa pela pele ou mucosas de larvas filarióides L 3. Ovos dos parasitas lançados no meio ambiente, em condições favoráveis, evoluem até formar a larva filarióide L 3, que é a forma infestante.

50 21 FIGURA 10 - Ciclo dos Ancylostomatidae. 1) Ovo não embrionado no exterior; 2) ovo com células em evolução; 3) 24 horas após a eliminação, ovo torna-se embrionado; L 1 rabditóide; 4) eclosão L 2 rabditóide; 5) L 3 filarióide; 6) L 3 filarióide penetrando ativamente pela pele ou, 7) sendo ingerida. 8) A partir da infecção ativa na pele, temos: pele - coração - pulmões - faringe - deglutidos - adultos -. A partir da infecção passiva pela boca, temos: ingestão - intestino - mucosa - luz intestinal - adultos. Cerca de um mês após a infecção (cutânea ou oral), inicia-se a produção de ovos. Fonte: NEVES (1979).

51 22 FIGURA 11 - Ancylostomatidae. A e B) Macho e fêmea de N. americanus; C e D) macho e fêmea de A. duodenale; E) cápsula bucal de A. duodenale; F) cápsula bucal de N. americanus; G) ovo de Ancylostomatidae recém-emitido; H) ovo de Ancylostomatidae 12 horas após ovoposição; I) ovo de Ancylostomatidae embrionado (24 horas após ovoposição). Fonte: NEVES (1979). D) Hymenolepis nana É um nematóide pertencente a classe cestoda, tendo como hospedeiro definitivo o homem, habitando geralmente seu intestino delgado, podendo ou não apresentar um hospedeiro intermediário (pulgas, coleópteros, etc). Os sintomas apresentados pela sua presença no organismo infectado são: náuseas, vômitos, dores abdominais, diarréia, irritabilidade, insônia, inquietação,...

52 23 A transmissão pode ser feita, principalmente, pela ingestão de ovos via oral através de água ou alimentos contaminados, ou ainda, através da ingestão de insetos com larva cisticercóide. Estes insetos geralmente são derivados de farinha. FIGURA 12 - Hymenolepis nana. 1) Criança parasitada; 2) ovo sendo eliminado nas fezes; 3) ovo contaminando ambiente; 4) alimentos ou mão veiculando ovos até a boca; 3 ) pulgas (ou coleópteros que vivem em farinhas ou grãos - caruncho) ingerem ovos, dando larva cisticercóide; 5) esses insetos são posteriormente ingeridos por outra criança. Fonte: NEVES (1979). FIGFURA 13 - Hymenolepis nana. A) Verme adulto; B) detalhe do escólex com o rostro retrátil; C) ovo típico, com o embrião hexacanto e os filamentos polares. Fonte: NEVES (1979).

53 Pesquisa de Coliformes Totais e Escherichia coli Considerações Gerais As águas de abastecimento apresentam o risco de serem poluídas por águas residuárias e excretas de origem humana ou animal, podendo, desta forma, conter organismos patogênicos, tornando-se assim um veículo de transmissão de doenças. Por isso, impõe-se a necessidade de exames rotineiros das mesmas, para determinar seu grau de segurança do ponto de vista bacteriológico. Embora já existam métodos desenvolvidos para detecção de vários organismos patogênicos de veiculação hídrica, os mesmos não são aplicados rotineiramente devido ao alto custo e à necessidade de pessoal especializado. Além disso, uma vez que o lançamento de organismos patogênicos nos esgotos é intermitente e está na dependência das condições de saúde da população, é possível que, em determinadas ocasiões, não se detectem esses organismos na água, porém sua ausência não indica que a mesma seja segura. Para a avaliação das condições sanitárias de uma água, utilizam-se bactérias do grupo coliformes, que atuam como indicadores de poluição fecal, pois estão sempre presentes no trato intestinal humano e de outros animais de sangue quente, sendo eliminados em grande número nas fezes. A presença de coliformes na água pode indicar poluição, com o risco potencial de organismos patogênicos; sua ausência é evidência de uma água bacteriologicamente potável, uma vez que são mais resistentes na água que as bactérias patogênicas de origem intestinal. Como o grupo dos coliformes totais inclui gêneros que não são de origem exclusivamente fecal, há limitação de sua aplicação como indicador específico de contaminação fecal. O reconhecimento deste fato levou ao desenvolvimento de métodos de enumeração de um subgrupo de coliformes denominados fecais (coliformes termotolerantes), os quais são diferenciados dos coliformes totais pela sua capacidade de fermentar a lactose em temperatura elevada (44,5 o C). Embora a utilização dos coliformes fecais, em substituição aos totais, tenha determinado uma melhoria significativa na detecção da contaminação fecal, logo se tornou evidente a existência de outros coliformes termotolerantes além de Escherichia coli (principalmente Klebsiella), os quais, por não serem de origem exclusivamente fecal, comprometiam a especificidade deste subgrupo para a finalidade proposta. Em decorrência

54 25 disto, as tendências atuais se direcionam para a detecção específica de Escherichia coli, que é o único componente de grupo coliforme de origem exclusivamente fecal Coliformes Totais Os coliformes totais constituem um grupo de bactérias constituído por bacilos Gram-positivos, aeróbios ou anaeróbios facultativos, não formadores de esporos, oxidasenegativos, capazes de crescer na presença de sais biliares ou compostos ativos de superfície (surfactantes), com propriedades similares de inibição de crescimento, e que fermentam lactose com a produção de ácido e gás a 35 0 C em horas. O grupo inclui os seguintes gêneros: Escherichia, Citrobacter, Enterobacter e Klebsiella Coliformes Fecais São os coliformes capazes de se desenvolver e fermentar a lactose com produção de ácido e gás à temperatura de 44,5 ± 0,2 0 C em 24 horas. O principal componente deste grupo é Escherichia coli, sendo que alguns coliformes do gênero Klebsiella apresentam também essa capacidade Objetivos O conhecimento do NMP (número mais provável) é usado para a avaliação da eficiência de processos de tratamento de águas e águas residuárias domésticas ou industriais, avaliação e controle da qualidade de mananciais que abastecem estações de tratamento de água, avaliação e controle de qualidade bacteriológica de águas destinadas a consumo humano (sem ou com desinfecção ou após tratamento convencional) e avaliação e controle de águas destinadas: - à irrigação de hortaliças, plantes frutíferas,,culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras; - à recreação de contato primário (natação, esqui aquático e mergulho);

55 26 - à dessedentação de animais; - à criação natural ou intensiva (aquicultura) de espécies destinadas à alimentação humana; - ao abastecimento industrial. 3.3 Métodos de tratamento de despejos líquidos de ETAs, adensamento e disposição de lodos e reúso da fase líquida. Existem atualmente várias maneiras para tratamento dos despejos gerados em ETAs, sendo extremamente importante encontrar métodos alternativos para o tratamento e disposição dos lodos visando a proteção do meio ambiente. Em cada ETA, o método de tratamento dos despejos e a forma empregada para disposição do lodo deve ser escolhido, verificando alternativas e soluções para o problema, pois uma escolha adequada deve levar em conta os seguintes aspectos: quantidade e características dos despejos; disponibilidade de área e características dos mananciais próximos às ETAs; custos envolvidos nas possíveis soluções, sendo que as características dos despejos variam muito em ETAs diferentes e, os resultados obtidos para um determinado despejo, não poderá ser aplicada em outro. Os despejos apresentam grande quantidade de água que pode ser retirada antes da disposição final do lodo. Teoricamente, a água presente nos despejos e lodos pode ser segundo GRAIN (1992), dividida em: - água livre: é a parcela de água que se separa dos flocos de maior peso específico, por meio da sedimentação ou adensamento devido à ação da força da gravidade após determinado tempo em repouso. A quantidade de água removida depende da fragilidade estrutural e das características de sedimentação dos flocos; - água inter-flocos: refere-se à parcela de água que permanece presa entre os flocos após término da sedimentação ou adensamento por gravidade; - água adsorvida nos flocos: é a parcela de água que fica adsorvida à superfície dos flocos, e devido a tensão superficial e rigidez estrutural dos flocos, só podem ser retirada quando aplicada uma adequada pressão ou vácuo, sem ruptura dos floco;. - água inter partículas: é a parcela de água presente dentro dessas partículas, que pode ser retirada através da ruptura dos flocos com aplicação de elevada pressão ou vácuo às partículas fragmentadas.

56 27 - água adsorvida na partícula: é a parcela de água adsorvida sobre a superfície das partículas que faz parte dos flocos por tensão superficial ou sucção capilar, sendo difícil retirá-la mecanicamente; - água de partículas: é aquela parcela de água intimamente e quimicamente ligada as partículas inorgânicas, quimicamente ligada as células ou fisicamente ligada as partículas orgânicas. Este tipo de água só pode ser retirada por combustão; Não existem técnicas capazes de caracterizar os tipos de água mencionados acima e, neste sentido, muitos esforços têm sido direcionados por diversos pesquisadores. Sendo assim, existem vários métodos com a finalidade de retirar as águas desses lodos, para diminuir o volume a ser disposto Condicionamento dos despejos líquidos e adensamento do lodo Geralmente o condicionamento dos despejos líquidos e adensamento do lodo é realizado antes da desidratação mecânica, mas podem ser realizados antecedendo outros processos. Os despejos provenientes dos decantadores com descargas freqüentes (1 a 6 por dia) e de lavagem de filtros apresentam concentrações baixas de sólidos, geralmente entre 0,01 e 0,1%, portanto tornando o seu condicionamento e adensamento do lodo resultantes métodos muito importantes para aumentar esta concentração. Os lodos adensados podem ser de fácil ou de difícil desidratação, sendo a resistência específica um fator importante para esta determinação. Quanto menor a resistência específica, mais fácil a desidratação; então, para reduzi-la, torna-se necessário seu condicionamento, o qual é necessário para uma melhor desidratação dos lodos, que pode ser químico, físico ou biológico. Vários são os fatores que dificultam a remoção de água dos lodos. As partículas de lodo são carregadas eletricamente e tendem a se repelirem ao invés de formarem flocos. Além disso, devido a hidratação, uma ou várias formam um película que impede a aproximação das mesmas para formação dos flocos. Por outro lado estão sujeitos a agitação e armazenamento que podem reduzir o tamanho médio dos flocos e, consequentemente, aumentar a área superficial das partículas, impondo maior resistência à separação das fases sólida e líquida.

57 28 De forma geral o condicionamento atua sobre as seguintes características principais do lodo: forma, tamanho e distribuição do tamanho das partículas, carga superficial e grau de hidratação das partículas. Os métodos conhecidos para o condicionamento dos lodos são: - Congelamento-degelo: este tipo de tratamento torna-se inviável onde o congelamento natural não é possível, devido aos custos operacionais. Foi estudado por PALIN & DOE, 1954 e 1958 respectivamente, que concluíram que o congelamento produz mudanças físicas no lodo, removendo a água e, destruindo sua estrutura coloidal. A consistência gelatinosa era reduzida e as partículas sólidas tomavam formas similares a grãos de areia, que quando aquecidos sedimentam-se e água decanta. A faixa de variação de temperatura é de -15 o C a - 4 o C, sendo o tempo ideal de congelamento entre 20 e 60 minutos. A grande qualidade desse processo é a qualidade do lodo produzido, e por se tratar de um tratamento volumétrico não dependendo das variações dos diversos tipos de lodo, não dependendo de nenhum tratamento químico. Pode-se utilizar este tratamento para desidratação. - Térmico: indicado para algumas ETAs no passado, não sendo considerado viável, devido à má qualidade do afluente e a elevados custos de energia. - Peróxido de Hidrogênio: é usada com o objetivo de reduzir a natureza gelatinosa dos lodos. Em alguns lodos sua aplicação reduziu de 40 a 80% os valores da resistência específica, melhorando as características de desidratação, GRAIN (1992). - Auxiliares Físicos de Filtração: estes podem ser usados de duas maneiras. A primeira consiste num pré-condicionamento para proteger o meio filtrante e evitar o escape de pequenas partículas que ocasionalmente possam passar para o filtrado. A segunda maneira consiste em misturá-lo com a suspensão a ser filtrada para que as partículas dificilmente filtráveis sejam retidas numa torta permeável. Os auxiliares de filtração são relativamente úteis quando se trata de suspensões que contém sólidos finamente divididos ou flocos deformáveis lamacentos. - Aplicação de Produtos Químicos: através deste processo obtêm-se ótimos resultados. Dentre os produtos utilizados estão os polímeros, os quais podem ser natural (amidos em geral) ou sintético, e dependendo da carga elétrica que possui em solução aquosa podem ser classificados como: catiônicos, aniônicos ou não iônicos. Sendo os polímeros solúveis em água, a viscosidade resultante da solução depende do peso molecular e da carga iônica do polímero. A utilização de polímeros visa aumentar a velocidade de sedimentação e a

58 29 resistência às forças de cisalhamento. Os polímeros em solução atuam pela adesão às superfícies da partícula dos despejos causando a dessorção de água superficial quimicamente ligada, a neutralização da carga e a aglomeração entre pequenas partículas. Como resultado tem-se a formação de uma matriz de torta de lodo permeável, capaz de liberar água mais facilmente. O tipo de polímero a ser empregado depende bastante do ph do lodo, sendo que geralmente, os catiônicos funcionam melhor com valores de ph abaixo de 7,0, e os não iônicos e aniônicos funcionam bem com valores de ph entre 6,5 e 8,5. Com ph acima de 8,5 o recomendado seria os aniônicos. Para melhorar os resultados com o uso de polímeros, temse empregado cal antes da adição dos polímeros. O adensamento do lodo, antes da desidratação mecânica, é normalmente considerado como essencial à viabilidade do processo de desidratação. O método mais comum para o adensamento tem sido por gravidade, sendo que podem ser utilizados adensadores por flotação ou ainda adensadores mecânicos. O processo de adensamento de lodo por gravidade consiste em deixar o lodo em repouso, em um tanque, por um determinado tempo. Tem-se obtido concentrações que variam de 2 a 8% dependendo da utilização ou não de um condicionante e de cal. O processo de adensamento por flotação de lodos de ETAs apresentam poucos dados, sendo que para certos tipos de lodos, poderá ser interessante a aplicação da flotação para redução do volume inicial. A flotação tem como função separar a fase sólida das fases líquidas, a qual se dá pela introdução de bolhas finas de ar através da fase líquida. Estas se aderem às partículas sólidas forçando-as para s superfície, sendo removida na parte superior. Uma das vantagens desse sistema em relação à sedimentação é que partículas finas com baixa sedimentabilidade podem ser removidas mais rapidamente Recirculação dos despejos para entrada da água bruta Esta técnica geralmente é feita, mais com o objetivo de recuperar a água de lavagem do que propriamente um destino para problema. Em algumas ETAs as águas de lavagem são integralmente recirculadas com todos os sólidos e constituintes presentes.

59 Lançamento direto em águas superficiais A prática comumente usada tem sido o lançamento direto, dos despejos gerados em estações de tratamento de águas, nos cursos d água mais próximos. Este método de disposição é o mais econômico, mas poderá acarretar grandes problemas quanto ao grau de poluição. Quando descarregados em rios com baixa velocidade, podem formar bancos de lodos e ocasionalmente causar odores desagradáveis. Este método possui muitas restrições, podendo ser viável em alguns casos particulares, onde a carga poluidora tem condições de ser absorvida pelo corpo receptor ou em cursos d água não destinados ao abastecimento público ou a qualquer tipo de uso nobre. REH (1980), diz que a descarga pode ser direta ou indiretamente (redes de esgotos), sendo que podem ser feitas em pequenos lagos, lagoas ou oceanos Lançamentos em lagoas As lagoas para disposição de lodos podem ser em depressões naturais ou artificiais, REH (1980), construídas através de diques ou escavações em terra. Mesmo não sendo um dos processos mais eficientes de adensamento, desidratação e/ou disposição final, tem sido e continuam sendo utilizados com esta finalidade, sendo o meio de tratamento mais popular principalmente nos casos onde se tem disposição de área para sua implantação, pois é um processo que apresenta baixos custos de implantação, operação e manutenção, que são relativamente simples, quando comparados com outros processos. Este método torna-se viável para locais com áreas de baixo custo e próximas às ETAs, com condições topográficas e geofísicas adequadas, CORDEIRO (1993). REH (1980), relata que na Flórida os lagos tem aproximadamente 2,5m ou mais de profundidade. Diz ainda que posteriormente os locais são utilizados para construção de parques. O grande problema em muitas lagoas se deve ao fato do lodo não ser suficientemente concentrado, dificultando o manuseio e transporte para disposição final. Estudos mostram que concentrações de sólidos totais podem variar de 1,7 % na superfície

60 31 chegando até 10% no fundo da lagoa, KRASAUSKAS (1969), com remoção de 70% da DBO afluente, 99% da DQO e 99% de sólidos suspensos, sendo que a turbidez permanece em torno de 10 ut. Alguns fatores são importantes na elaboração do projeto, tais como: clima, permeabilidade do solo, características e taxa de sedimentação do despejo, área requerida, profundidade da lagoa, uso de múltiplas lagoas, métodos de limpeza, distribuição uniforme do fluxo e decantação FABER & NARDOZZI (1972). Neste processo o adensamento se dá por gravidade e a desidratação por perda de água através da infiltração no solo e, principalmente por evaporação e transpiração. O sobrenadante deve ser constantemente retirado e, quando cheia, poderá ser abandonada, transformando-se em forma de disposição final, ou então o lodo ser removido e, levado para outro destino, transformando as lagoas em processo contínuo de adensamento e desidratação. Algumas desvantagens podem ser a possibilidade de contaminação do lençol freático, através da água drenada para o subsolo principalmente por metais pesados, e também pela possibilidade de formação de crostas na superfície, que impedem a desidratação das camadas inferiores, a qual poderia prolongar-se por anos. Outros problemas podem ser verificados com relação a proliferação demasiada de insetos. As lagoas são também um atrativo para crianças em áreas habitadas devendo portanto ser considerado um custo adicional de implantação para a construção de cercas e muros KRASAUSKAS & STREICHER (1969) Disposição no solo É pouco divulgado a disposição de despejos de ETAs no solo, e os resultados que se dispõem não permitem avaliações mais profundas, CORDEIRO (1993). Neste caso nem todo tipo de despejo poderia ser utilizado, devido seus constituintes que podem ser prejudiciais ao invés de benéficos. O sobrenadante proveniente dos demais métodos pode ser utilizado para a irrigação, mas neste caso deverão ser feitos estudos dos possíveis contaminantes que podem estar presentes. Lodos provenientes do tratamento com coagulantes metálicos possuem a capacidade de colmatar o solo impedindo a infiltração. Existem estudos que mostram a

61 32 porcentagem adequada para uma disposiç ão dos despejos sem que ocorra este tipo de problema. Apesar de ser um método muito econômico, limitações devem ser feitas com relação a concentração de certos metais e a possível contaminação que podem causar. Portanto, deve-se fazer um controle rigoroso da poluição. Segundo GRABAREK & KRUG (1987), a disposição dos despejos de ETAs no solo não apresenta inconvenientes tanto no crescimento das plantas quanto na questão de lixiviação de alumínio, podendo esta prática tornar-se viável e de baixo custo. ELLIOTT et al. (1990) concluiu que os despejos das ETAs têm comportamento idêntico a de solo de fina textura e que o efeito mais sério desta aplicação é a redução da capacidade das plantas em utilizar fósforo, devendo-se portanto aplicar quantidades moderadas de fertilizantes à base de fósforo Lançamentos na rede de esgotos Nesta prática os despejos seriam lançados junto a rede coletora de esgotos sanitários, sendo desta forma tratado, desidratado e disposto juntamente com os esgotos. De uma maneira ampla, esta prática não resolve o problema apenas transfere-o, podendo acarretar problemas no sistemas de tratamento das ETEs. Os despejos provenientes da lavagem dos filtros são produzidos com taxas de escoamento muito elevadas em curtos períodos de tempo, implicando, na maioria das vezes, na necessidade de equalização antes de seu lançamento na rede coletora de esgotos sanitários Flotação Flotação consiste na separação da fase sólida da fase líquida, mediante a introdução de bolhas finas de ar através da fase líquida. Estas bolhas de ar aderem-se às partículas sólidas forçando-as para a superfície, onde estas partículas serão removidas. A principal vantagem da flotação em relação à sedimentação é que partículas finas com baixa sedimentabilidade podem ser removidas mais rapidamente, METCALF & EDDY (1991).

62 33 Este sistema pode ser utilizado para remoção de lodos, no tratamento de águas de abastecimento, águas residuárias e remoção de óleos. Para adensar despejos de ETAs, sua utilização não tem sido divulgada, portanto não se conhecem dados, CORDEIRO (1993) Recirculação do sobrenadante Através dos possíveis métodos de tratamento dos despejos, será obtido um sobrenadante o qual poderá ser recirculado para o início da ETA. Este sobrenadante pode possuir constituintes indesejáveis, como: Cistos de Giardia e Cryptosporidium, metais, Mn, Fe, TOC, precursores dos THM, e substâncias que conferem sabor e odor, CORNWELL & LEE (1994). Então para cada tipo de água deve-se estudar os possíveis métodos a serem empregados, levando em consideração a eficiência do sistema, que poderá ser feito em relação a remoção de sólidos suspensos totais Disposição em leito de secagem Os leitos de secagem são tanques rasos, com duas ou três camadas de areia, com tamanho efetivo de 0,3 a 0,5mm e coeficiente de não uniformidade menor que 5,0, apresentado cerca de 30 cm de espessura. Sendo também constituído por uma camada suporte de britas de 1/8 a 1/4 com espessura de 0,15 a 0,30m e, um sistema drenante que é constituído por tubos de 150 a 200mm de diâmetro. O fundo geralmente é o próprio solo, CORDEIRO & CAMPOS (1995). Os despejos são geralmente dispostos em camadas de 20 a 30cm, dependendo da maior ou menor resistência específica. Caso deseja -se profundidades de até 60cm, é condicionante, são utilizados adensadores antecedendo os leitos. Com o adensamento é possível obter-se lodos mais concentrados e, em conseqüência, menores áreas para a secagem. Este sistema é afetado por diversos parâmetros, tais como: temperatura, umidade do ar, viscosidade do lodo, ventilação, etc. A remoção do lodo se dá manualmente ou mecanicamente, após secagem. Esta técnica leva vantagem no seu custo inicial, pequena necessidade de operação, baixo consumo de energia, pouca ou nenhuma necessidade de condicionamento

63 34 químico, alta concentração de sólidos na torta. Sua desvantagem está na necessidade de maior área em relação a equipamentos mecânicos, necessidade de conhecimentos sobre dado climatológicos e trabalho intensivo para remoção do lodo, CORDEIRO (1993). OBRIAN & GERE apud KRASAUSKAS (1969) observaram que os despejos dispostos em leitos de secagem cujo afluente continha concentrações de 1% de sólidos, após intervalo de 70 a 100 horas, produziam resíduos com 20% de sólidos. Segundo REH (1980) leitos de secagem requer grandes áreas, sendo que o produto seco contém 50% de umidade, apresentando problemas na sua disposição final. Os sólidos podem ser dispostos em aterros sanitários e a parte líquida retornar ao sistema, ser lançado nos cursos d água, podendo ainda ser utilizados na irrigação. O ph deverá ser corrigido quando necessário. CORDEIRO & CAMPOS (1995) através de leitos de secagem não convencionais obtiveram remoção de ST de 99,5%. ADRIAM & NEBKLER apud CORDEIRO & CAMPOS (1995) descreveram a ETA de Rinconada em Los Gatos - Califórnia (EUA), que quando empregava leitos de secagem para lodos de ETAs e água de lavagem de filtros (após recuperação das água), mostraram que a lâmina máxima de lodo utilizada era de 60cm. Nesse sistema drenado do leito de secagem era lançados num curso d água e os sólidos dispostos no solo Recuperação do coagulante A recuperação de coagulante pode ser efetuada em meio básico ou ácido, sendo o mais comum em meio ácido. No caso da recuperação de sulfato de alumínio baseia-se na acidificação dos despejos com ácido sulfúrico, ph em torno de 2,0, utilizando um reator para promover a mistura e, algum tempo de mistura, deixa-se sedimentar. O sobrenadante é basicamente sulfato de alumínio recuperado. O resíduo possui baixo ph e a ele deve ser adicionado cal para posterior disposição. CORNWELL (1987) relata recuperação de sulfato de alumínio de 94%. CHEN, KING & RAALL (1976) conseguiram recuperação que variava de 50 a 90%. A recuperação do coagulante é adequado para concentrações de sólidos de no mínimo 2%, que pode ser conseguido com um prévio adensamento.

64 35 O sistema de recuperação de sulfato de alumínio deve ser analisado principalmente quanto à possibilidade de concentração de metais pesados, sendo que a reutilização exige controle adequado do sistema Desidratação mecânica Geralmente antecedendo a desidratação mecânica é usual a utilização de um pré-condicionamento químico e adensamento do despejo, para melhor eficiência do processo. Os equipamentos utilizados para este tipo de desidratação estão relacionados a seguir: Filtros prensas Este sistema utilizado funciona de forma intermitente, sendo que os filtros de placas têm funcionamento em batelada, onde as câmaras são preenchidas e a parte móvel do filtro provoca a compressão, de tal maneira, que é formada uma torta com a retirada do filtrado através da câmara. Nos filtros a medida que são formadas as tortas de lodo no interior das câmaras, a pressão de alimentação aumenta mantendo constante a vazão. Esta pressão aumenta até atingir um máximo, pois a partir deste ponto torna-se inviável economicamente. Trabalhos mostram que são possíveis concentrações de até 60% de sólidos nas tortas, com o pré-condicionamento do despejo. Sem o pré-condicionamento pode ser obtido concentrações de até 30%. Este é um sistema bastante utilizado nas ETAs, sendo que as tortas podem ser dispostas em aterros sanitários. BISHOP (1978) relata concentrações de sólidos na torta de 40% aplicando cal como condicionante. CORDEIRO & CAMPOS (1995) utilizando filtro prensa com manta de naylon obtiveram redução de 97,5% de ST e 89% de DQO para amostras que utilizam a serragem como condicionante. Estudos realizados por DOE & MALMROSE apud CORNWELL & KOPPERS (1990) em estação piloto na cidade de Norfolk, concluíram que o filtro prensa diafragma poderia obter 30% de sólidos na torta sem necessidade de condicionante.

65 Filtros à vácuo Entre os sistemas de desidratação mecânica, este foi o sistema mais utilizado até a década de 70 nos EUA. Consiste basicamente em um tambor cilíndrico que gira parcialmente submerso em uma cuba com lodo a ser desidratado. Em volta do tambor existe um meio filtrante formado por um tipo de tecido permeável. O tambor é dividido em vários compartimentos. Quando estes compartimentos são imersos no lodo, o vácuo, que lhes é aplicado, succiona o lodo em direção ao meio filtrante, no qual fica retido, sendo que a água filtrada é retirada na parte interna do tambor. O vácuo continua ainda quando os compartimentos não estão mais em contato com o lodo, sendo interrompido próximo ao topo do tambor, ocasião em que a torta de lodo é liberada e raspada do meio filtrante. Seu desempenho depende das condições do lodo e da operação do sistema. Este sistema mostra-se eficiente na remoção de sólidos suspensos totais que podem chegar a 99% e turbidez de 5uT. A concentração de sólidos na torta pode chegar de 20 a 40%, NEUBAUER & PROUDIFIT (1969). GRUNINGER apud CORDEIRO (1993) obteve 20 a 30% de sólidos com utilização de condicionante. As desvantagens e os problemas que este método apresenta é que os lodos formados por coagulantes metálicos são difíceis de desidratar, sendo inferior em relação aos outros métodos e, também a operação é difícil com freqüentes entupimentos, além de possuir um alto consumo de energia e uma barulho intenso das bombas à vácuo. NEUBAUER (1968) realizando testes do funil de Buchner em laboratório, mostrou remoção de 99% de SS, 50% de DBO e 95% de DQO Centrífugas Este processo utiliza-se da força centrifuga resultante da rotação rápida de um tambor, para acelerar a deposição de sólidos em sua parede e conseqüentemente promover a separação dos sólidos da fração líquida. As centrífugas utilizadas podem ser de eixo horizontal que funcionam continuamente ou de eixo vertical que funcionam por bateladas.

66 37 WESTERHOFF & DALY (1974) & GRUNINGER (1976) verificaram uma produção de sólidos com concentração de 24 a 28%, com utilização de polímero como condicionante. As desvantagens comumente citadas para este tipo de equipamento são: a alta concentração de sólidos encontradas no líquido descartado pelo equipamento operando com lodos de ETAs, barulho e vibrações durante a operação e relativo alto consumo de energia. Uma vantagem é o relativo baixo custo de implantação Filtros prensas de esteiras ( Belt Press ) Foi desenvolvido em 1960, sendo um equipamento que funciona coma introdução do lodo entre duas correias, sendo uma delas o meio filtrante, deslocando-se entre roletes, os quais promovem a compressão de uma esteira ou correia sobre a outra, provocando a drenagem do líquido. O arranjo e a pressão dos rolos são ajustáveis e bastante específico ao tipo de lodo. O funcionamento do sistema envolve três etapas básicas: um bom condicionamento do despejo, drenagem gravitacional e compactação através de forças de compressão. Segundo CORNWELL (1987) com a aplicação do Belt Press em despejos com concentrações de 2 a 4% de sólidos, permitiu que chegasse à média de 15% de sólidos. GRAIN (1992) diz que com pré condicionamento poderá ser obtido concentrações de 25 a 30% ou mais dependendo das condições da água bruta. Pode ser relatado como vantagens do sistema: o baixo custo de implantação, baixo consumo de energia, operação contínua e relativamente simples com todas as partes da máquina visíveis ao operados, o barulho e vibrações são mínimos, a torta apresenta altos teores de sólidos, depois dos filtros prensas este é o melhor, segundo GRAIN (1992). A principal desvantagem é que o sistema se mostra muito sensível à qualidade do despejo de alimentação e da eficiência do pré condicionamento. Porém este aspecto é comum a todos os sistemas de desidratação mecânica considerados, GRAIN (1992).

67 Concentrador de gravidade de dupla célula Este sistema ainda não está disponível no mercado brasileiro. Consiste em, após um pré condicionamento do despejo, na introdução de um tambor de adensamento, onde ocorre uma drenagem através de uma esteira filtrante. Através da mesma esteira, os sólidos adensados são transportados a um segundo tambor onde o rolamento contínuo do lodo promove a desidratação. Foram realizados ensaios em laboratório, obtendo a partir de lodos proveniente do tratamento com sais de ferro e de alumínio, com concentrações iniciais de sólidos de 1,6 e 0,5% respectivamente, com um pré condicionamento, concentrações de sólidos na torta do concentrado de 19,0 e 11,7% e, na torta da prensa de 33,6 e 17,0%, SCHWOYER & LUTTINGER (1973).

68 39 4 MATERIAIS E MÉTODOS presente trabalho. A seguir são apresentados os métodos, instalações e dispositivos utilizados no 4.1 Descrição do filtro utilizado para coleta de amostra A ETA SC possui 7 filtros duplos do tipo rápido, de gravidade, dispostos paralelamente, construídos em concreto armado, tendo como meio filtrante areia tratada, classificada para tal finalidade. Cada filtro possui duas unidades filtrantes com as seguintes dimenões: comprimento da bacia = 8,00 m; largura da bacia = 2,60 m; área filtrante de cada bacia = 20,80 m 2. Os despejos líquidos utilizados nos ensaios em laboratório foram coletados durante a lavagem do filtro número 2, esquematizado na FIGURA Coleta e armazenamento da água resultante da lavagem de filtro As amostras da água de lavagem de filtros foram coletadas 24 horas após a última lavagem, tempo total de funcionamento de cada filtro da ETA SC. Para isso, utilizouse de uma bomba submersível instalada no fundo do filtro (FIGURA 15), onde apresentava uma melhor mistura do despejo. A vazão da bomba era controlada por meio de dois registros presentes no final da mangueira, esquema da FIGURA 16.

69 FIGURA 14 Esquema mostrando em planta a disposição da ETA SC, indicando qual filtro 40

70 foi utilizado na pesquisa, marcado em preto. 41

71 42 FIGURA 15 Foto mostrando a bomba submersível instalada no ponto de maior mistura da água de lavagem de filtro, localizado ao fundo da canaleta, a montante da comporta de saída. FIGURA 16 Dispositivo para controle de vazão do despejo coletado pela bomba submersível, durante a lavagem do filtro. A) Planta; B) Vista lateral.

72 43 No decorrer da lavagem do filtro 2 da ETA SC, as amostras foram coletadas de forma seriada em intervalos de 30 s para medidas de turbidez e de sólidos suspensos totais caracterizando uma curva de remoção de impurezas nesta unidade filtrante (FIGURA 18). As amostras compostas foram armazenadas em caixa plástica com capacidade para 500 L (FIGURA 19). A caixa era de cor preta e apresentava uma tampa, proporcionando desta forma condições de armazenamento sem, ou com mínimas, alterações das características das amostras. FIGURA 17 Foto mostrando o momento da lavagem do filtro Turbidez (ut) SST(mg/L) TURBIDEZ SST Tempo de funcionamento (segundos) FIGURA 18 Gráfico típico de turbidez e sólidos suspensos totais na água de lavagem de

73 filtro. 44

74 45 (A) (B) FIGURA 19 Caixa plástica com capacidade para 500 L utilizada para armazenamento da água de lavagem do filtro. 4.3 Coluna de Sedimentação A coluna, utilizada na realização dos ensaios de clarificação por sedimentação da água resultante da lavagem de filtro, foi construída em tubo de acrílico com 9,14 mm de diâmetro e 1400 mm de altura, apresentando em sua extensão três pontos de coletas, além de um ponto para injeção de polímero, um registro de descarga lateral e um dispositivo para descarga de fundo, cujo esquema é mostrado na FIGURA 20. Nas fotos das FIGURA 21, 22 e 24 são mostradas as fases de um ensaio típico de clarificação. O ponto de coleta 1 (FIGURA 21) localiza-se a 66,6 cm da base da coluna, enquanto que o ponto 2 a 35,1 cm e o ponto 3 (FIGURA 22) a 2,4 cm. O ponto para injeção de polímero (FIGURA 21) estava localizado a 68,6 cm da base da coluna. Este dispositivo apresenta um orifício onde era injetado o polímero, com auxílio de uma seringa e agulha. A coluna apresenta um registro lateral (FIGURA 22) por onde se retirava o sobrenadante resultante dos ensaios. O registro estava localizado a 15 cm da base da coluna, sendo em PVC. No seu interior encontrava-se um eixo com seis paletas intercaladas, sendo que as dimensões são esquematizadas na FIGURA 23.

75 46 FIGURA 20 Representação esquemática da coluna, mostrando as distâncias entre o nível inicial de amostra até os pontos de coletas, utilizado no cálculo da velocidade de

76 sedimentação. Volume útil da coluna de 8,5 L. 47

77 48 (A) (B) FIGURA 21 Detalhe da coluna mostrando o ponto onde está localizado o dispositivo para injeção do polímero. Do lado oposto está localizado o ponto de coleta 1. A Coluna vazia; B observe em seu interior a presença de flocos.

78 49 A B FIGURA 22 Em A observe uma foto da coluna de sedimentação sua base onde está localizado o registro para descarga e coleta do sobrenadante. Do lado oposto está localizado o ponto de coleta 3; B) Observe no interior da coluna a presença de flocos. FIGURA 23 Esquema mostrando as dimensões das paletas presentes no eixo, responsáveis pela homogeneização do material. A) vista superior; B) vista lateral.

79 50 A B FIGURA 24 Coluna utilizada nos ensaios de clarificação por sedimentação de água resultante de lavagem de filtro. A) Coluna de sedimentação vazia; B) Observe em seu interior uma parte clarificada e outra com maior concentração de sólidos sedimentáveis.

80 Gradiente de Velocidade O gradiente de velocidade apresentado na coluna foi obtido utilizando as eq. (8) e (9) DI BERNARDO (1993), com base no tamanho das paletas e no número de rotações por minuto medido através de um tacômetro. Pd = 1,46x10-5 C D [(1-Kap)Nr] 3 (hp 1 b 4 p 1 + hp2 b 4 p hp6 b 4 p 6 ) γ/2 (8) P G = (9) µ. V Em que: P d = Potência total dissipada pelas (N m/s); C D = Coeficiente de arrasto, determinado em função da relação bp/hp; Kap = 0,25; Nr = rotação do rotor (rpm), medido através de tacômetro; hp = largura da paleta (m) = 0,06 m (FIGURA 23); bp = altura da paleta (m) = 0,02 (FIGURA 23); G = gradiente de velocidade médio (s -1 ); V = velocidade; µ = viscosidade da água = 0,894 x 10-3 N s/m 2 ; γ = peso específico da água (N/m 3 ).

81 52 2,00 1,50 CD 1,00 0, RELAÇÃO BP / HP bp FIGURA 25 Gráfico mostrando coeficiente de arrasto em função da relação hp Fonte : DI BERNARDO (1993). FIGURA 26 Valores de C D em função da relação bp / hp. Fonte: DI BERNARDO (1993). bp Relação hp C D 1 1,10 2 1,15 4 1, , , , ,01

82 Rotações (rpm) Gradiente (s-1) FIGURA 27 gráfico relacionando gradiente em função do número de rotações do agitador. 4.5 Ensaios em Cone Imnhoff Foram realizados ensaios em Cone Imnhoff (Ver foto da FIGURA 28), paralelamente aos ensaios em coluna, para verificar o volume de sólidos sedimentáveis presentes em cada amostra. Após transcorrer o ensaio e, antes de ser iniciada a cronometragem do tempo para início das coletas, era retirada 1 Litro da amostra, o qual era transferida para o Cone Imnhoff (ver foto FIGURA 29).

83 54 FIGURA 28 Foto mostrando os Cones Imnhoff juntamente com o balão de separação utilizados nos ensaios. FIGURA 29 Foto mostrando o Cone Imnhoff e o balão de separação com sólidos sedimentáveis presentes em seus interiores, após o ensaio.

84 Separação Material Sedimento-sobrenadante Após ensaio em coluna, retirava-se o sobrenadante e, em seguida, através da descarga de fundo (ver FIGURA 22), retirava-se o material sedimentado. Devido este material sedimentado vir acompanhado com uma porção do sobrenadante, era necessário o auxílio de um balão de separação (ver FIGURA 28) para separa-los. Este material era transferido para o balão onde, após uma prévia agitação, permanecia em repouso durante o mesmo tempo utilizado para sedimentação. Depois de transcorrido o tempo de repouso, o material presente no balão apresentava uma interface material sedimentado/sobrenadante remanescente (ver esquema FIGURA 30), sendo parte do sobrenadante retirado através de uma aspiração e, através do registro, presente no fundo do balão, retirava-se o material sedimentado. Dentro do balão permanecia o restante do sobrenadante. FIGURA 30 Esquema do balão de separação mostrando a interface material sedimentadosobrenadante. 4.7 Características dos Polímeros Para condicionamento das amostras de despejos foram utilizados polímero aniônico, não iônico e catiônico. Estes polímeros são comercializados pela GRACE

85 PRODUTOS QUÍMICOS E PLÁSTICOS LTDA. 56

86 Polímero Aniônico O DEARBORN F30 é um polímero aniônico em emulsão, utilizado como floculante em processos de clarificação de águas industriais e de abastecimento e no tratamento de efluentes industriais. É uma poliacrilamida aniônica de alto peso molecular Polímero Não Iônico O DEARBORN F52 é um polímero utilizado como floculante em processos de clarificação de águas de abastecimento e industriais e no tratamento de efluentes. É uma poliacrilamida não iônico em emulsão Polímero Catiônico O DEARBORN D27 é um polímero de caráter catiônico e baixo peso molecular indicado como auxiliar de floculação para sólidos e líquidos. Além de coadjuvante nos tratamentos primários de clarificação de efluentes industriais, é indicado como auxiliar de filtração e como floculante em prensas de desaguamento de efluentes. É uma poliacrilamida catiônica em emulsão. 4.8 Resistência Específica em Funil de Buchner O teste da Resistência Específica foi adaptado para ser realizado utilizando 25 ml do material sedimentado, volume disponível resultante de cada ensaio em coluna. O teste foi adaptado com base no teste do tempo de filtração constante no Standard Methods 19 a edição, no qual são utilizados volumes menores, quando comparados com os utilizados

87 58 usualmente Equipamentos e Materiais Os equipamentos e materiais utilizados no teste da Resistência específica estão esquematizados na FIGURA 32 sendo constituído por: 1 funil de Bucher n o 2; 2 bomba de vácuo oferece um vácuo de 380 mm Hg; 3 cronômetro; 4 medidor de vácuo (manômetro); 5 proveta graduada de 5 ml com dispositivo para tomada de vácuo; 6 papel de filtro Whatman n o 42; 7 anel em borracha vedante para funil de Buchner encaixar na proveta; 8 mangueira para ligar a proveta à bomba; 9 cadinho de porcelana Procedimento do Teste Para o teste da Resistência Específica foi realizado o seguinte procedimento: a) o papel de filtro Whatman 42 foi recortado do tamanho interno do funil de Buchner, molhado e colocado em um cadinho de porcelana sendo levado para o interior de uma estufa com uma temperatura de 100 o C, deixando durante duas horas; b) após este tempo o material é retirado da estufa deixando esfriar para que possa ser feita a pesagem inicial; c) o papel de filtro, depois de pesado, era molhado e colocado no funil de Buchner. Em seguida, era aplicado um vácuo para que ocorresse aderência do papel ao funil e para remover o excesso de água; d) Foi colocada uma quantidade fixa do material sedimentado, ou seja, 25 ml, dentro do funil e aplicado vácuo ao sistema registrando, em função do tempo, o volume do filtrado. Os valores de t/v em função de v foram plotados em um gráfico, obtendo-se o valor

88 59 de b, que foi utilizado na equação para calcular a resistência específica, ver eq. (2). Após o término da filtração ou queda do vácuo o ensaio estava encerrado; e) o papel de filtro com os sólidos foram retirados e colocados no cadinho de porcelana. Todos sólidos presos ao funil foram removidos. O cadinho, juntamente com o papel de filtro e os sólidos retidos, foram para a estufa onde permaneceram para secagem durante duas horas; f) após seco, o cadinho era pesado e, a diferença do peso inicial com o peso final fornecia a massa seca de sólidos totais utilizados no cálculo da resistência específica, empregados na eq. (1). FIGURA 31 Foto mostrando os materiais e equipamentos utilizados na resistência específica. Para o teste da resistência específica foi utilizado apenas 25 ml de amostra do material sedimentado, devido a dificuldade encontrada para obtenção de um volume maior do material.

89 60 FIGURA 32 Equipamentos e materiais utilizados no teste da resistência específica. 1 funil de Buchner n o 2; 2 bomba de vácuo; 3 cronômetro; 4 medidor de vácuo (manômetro); 5 proveta graduada de 25 ml com dispositivo para tomada de vácuo; 6 papel de filtro Whatman n o 42; 7 anel em borracha vedante para funil de Buchner encaixar na proveta; 8 mangueira para ligar a proveta à bomba; e 9 cadinho de porcelana.

90 Métodos para Pesquisa Parasitológica Vários são os métodos existentes para a pesquisa parasitológica, sendo que neste trabalho foram utilizados apenas três deles: Direto, de Sedimentação por Centrifugação e de Faust et al. a) Método Direto Este método foi empregado na pesquisa parasitológica do material sedimentado, o qual consiste em colocar o material sedimentado, com auxílio de uma pipeta Pasteur, sobre uma lâmina e cobri-lo com uma lamínula. Em seguida, fez-se observação em microscópio, utilizando aumento de 100 a 450 vezes, NEVES (1979). b) Método da Sedimentação por Centrifugação Este método baseia-se na centrifugação a 2500 rpm durante 10 minutos, utilizando um tubo de ensaio de fundo cônico, com capacidade para aproximadamente 10 ml de amostra. Após este tempo, o material apresentava uma parte líquida que era descartada, e um sedimento que era decolado do fundo e colocado sobre uma lâmina, cobrindo-o com uma lamínula e submetido a uma visualização microscópica, utilizando um aumento variável de 100 a 450 vezes, NEVES (1979). c) Método de Faust et al. Este método tem como fundamento a centrifugo-flutuação de ovos leves, cistos e eventualmente de larvas numa solução de Sulfato de Zinco (ZnSO 4 ) com densidade, d = Consiste na centrifugação do material, utilizando tubo de ensaio com fundo cônico, a 2500 rpm durante 1 min, e, após este tempo despreza-se a parte líquida e se remove o material sedimentado, completando-se com água e repetindo-se a operação. Após desprezar

91 62 novamente a parte líquida e completar com a solução de ZnSO 4, d = 1182, repete-se novamente a operação. Deste material retira-se, com auxílio de uma alça de platina, a película existente na superfície da amostra, a qual é transferida para uma lâmina corada com solução lugol e coberta com lamínula. Procede-se a leitura em microscópio com aumento de 100 a 450 vezes, NEVES (1979) Métodos para Determinação de Coliformes Totais e E. coli Atualmente existem três técnicas principais destinadas à pesquisa deste grupo de bactérias, Standard Methods (1995), sendo elas: Técnica da Fermentação em Tubos Múltiplos, Técnica da Membrana Filtrante e Técnica do Substrato Cromogênico Definido. A técnica utilizada na pesquisa de Coliformes Totais e E. coli, foi a do Substrato Cromogênico Definido, chamado Colilert. FIGURA 33 Reações ocorridas na pesquisa de coliformes. A formulação do Colilert é específica para otimizar o crescimento de Coliformes Totais e de Escherichia coli. Os nutrientes específicos permitem maior precisão e rapidez no exame, sendo que os microrganismos que se quer determinar têm afinidade pelos nutrientes indicadores que correspondem ao seu metabolismo e o utilizam como principal fonte de carbono. Estes indicadores específicos no método colilert, orto-nitrophenyl-β-d-

92 63 galactopyronoside (ONPG) e 4-methyl-umbelliferyl-β-d-glocoronide (MUG), correspondem às enzimas presente nas bactérias do grupo coliformes. Os coliformes totais possuem a enzima β-d-galactosidase, e se houver presença de coliformes totais na amostra, eles usarão a galactosidase para se alimentar e com isso a molécula de ONPG se dividirá dando origem a um radical amarelo (Orto-nitrophenol), conforme observado na FIGRUA 33. A bactéria E. coli possui a enzima β-d-glucoronidase, e quando presente na amostra, irá se alimentar do substrato MUG originando outro radical indicador que é fluorescente (4-methylumbelliferone) na presença de luz ultravioleta (FIGURA 33). A quantificação foi feita através de um sistema que utiliza uma cartela (FIGURA 34), para contagem do número mais provável (NMP). A amostra era colocada dentro desta cartela juntamente com o reagente, sendo selada em um equipamento específico. Após 24 horas de incubação a 35 o C era feita à leitura, com base nos compartimentos que ficaram com coloração amarela para coliformes totais e, quando submetidos à radiação ultravioleta, os que ficaram fluorescente para E. coli. FIGURA 34 Cartela utilizada na quantificação de coliformes totais e E.coli Procedimento Experimental Para melhor entendimento o procedimento experimental será apresentado em um fluxograma, FIGURA 35.

93 64

94 FIGURA 35 Fluxograma das fases do procedimento experimental. 65

95 Primeira Fase Monitoramento da água afluente e efluente ao filtro Com o objetivo de conhecer a qualidade da água produzida pelos filtros realizouse um monitoramento da água afluente e efluente antes da coletas da água de lavagem. Os filtro da ETA SC funcionam, continuamente durante 24 horas, antes de serem lavados. Tomando como base esta informação foi promovido o monitoramento da água afluente e efluente ao filtro em estudo durante 24 horas, utilizando turbidez e sólidos suspensos totais como parâmetros. As cole tas para estudo foram realizadas em intervalos de 4 horas. Este procedimento foi realizado em três dias diferentes, obtendo assim resultados para comparação. Após cada monitoramento, o filtro foi lavado, sendo coletadas amostras da água de lavagem para sua caracterização Monitoramento da água afluente a ETA SC (Água Bruta) Paralelamente ao monitoramento da qualidade do afluente e efluente ao filtro, a água aduzida a ETA SC também foi caracterizada, medindo-se turbidez e sólidos suspensos totais Estudos preliminares da qualidade da água de lavagem de filtro Após as 24 horas de cada monitoramento do afluente e efluente do filtro foram coletadas amostras de água de lavagem. Para isto foi utilizada uma bomba submersível instalada no fundo da canaleta do filtro, no local de maior mistura do despejo, as quais eram caracterizadas seguindo parâmetros constantes na TABELA 1. Durante a coleta de água de lavagem de filtro para compor a amostra composta, foram coletadas amostras seriadas em intervalos de 30 segundos, com o objetivo de verificar a variação de turbidez e sólidos suspensos totais com o tempo de lavagem.

96 Segunda Fase Ensaios Iniciais Para realização dos ensaios iniciais foram coletados de forma contínua, após 24 horas de funcionamento do filtro em estudo, 400 ml do despejo e armazenados em uma caixa plástica com capacidade para 500 ml. A amostra foi submetida a uma caracterização segundo TABELA 11 e posteriormente utilizada nos ensaios em coluna e no Cone Imnhoff. Foram realizados ensaios sem e com a utilização de polímeros em diferentes dosagens, e após a agitação, o material foi deixado em repouso, coletando-se amostras em intervalos de tempos, de onde foram analisados turbidez e sólidos suspensos totais. No final do ensaio foram obtidos sobrenadante e material sedimentado, os quais foram caracterizados. Após a introdução do polímero empregava-se uma agitação rápida de 1 minuto, com um gradiente de velocidade de 300 s -1, seguida de uma agitação por 3 minutos com gradiente de velocidade da ordem de 100 s -1. Nesta fase o tempo de sedimentação foi de 150 minutos para o ensaio sem polímero e de 60 minutos para os ensaios com polímeros. Nos ensaios iniciais, em função do menor valor de T r e maior V s, foram definidas as melhores dosagens para uma concentração de sólidos suspensos totais igual a 59 mg/l Terceira Fase Ensaios Preliminares Com base nas coletas feitas inicialmente constatou-se que a turbidez da amostra composta da água de lavagem de filtro coletada na ETA SC estava sempre na faixa de 60 ut e, os sólidos suspensos totais, entre 56 e 79 mg/l. Então, a partir destes dados foram preparadas três amostras compostas, com valores de turbidez superiores ao geralmente encontrado, prevendo que em outras estações valores de turbidez poderiam ser superiores em decorrência da qualidade da água afluente à ETA e ao filtro e, da duração da carreira de filtração. Foram feitas 3 coletas, em dias diferentes, da água de lavagem de filtro, utilizadas para preparação das amostras compostas com valores de turbidez previamente escolhidos. O volume coletado foi o dobro do necessário para preparar as amostras e realizar sua caracterização, bem como os ensaios em coluna e no Cone Imnhoff. Cada amostra de água de lavagem de filtro foi armazenada em uma caixa com

97 68 capacidade para 500 L e deixado em repouso. Através da retirada de sobrenadante foram obtidas amostras compostas com os respectivos valores de turbidez. As amostras obtidas foram caracterizadas seguindo os parâmetros necessários para o conhecimento de suas características e peculiaridades (TABELA 37), utilizando estas amostras para ensaios em coluna, empregando diferentes dosagens de polímeros catiônicos, aniônico e não iônico. Com base nos ensaios iniciais, nos quais foram determinadas as melhores dosagens para uma concentração de sólidos suspensos totais iguais a 59 mg/l, foram determinadas as demais dosagens para concentrações superiores em função da massa de sólidos seco, utilizadas nos ensaios preliminares mantendo-se a relação g.polímero/sst. Em função das dosagens, tidas como dosagens bases, foram definidas as dosagens empregadas nos ensaios preliminares em coluna através de uma variação com 2 valores acima e 2 abaixo do inicial. Os ensaios em coluna foram realizados utilizando 8,5 L de amostra composta para cada ensaio, onde, após a adição do polímero, empregava-se, durante 3 minutos, uma agitação de 230 rpm, proporcionando um gradiente de velocidade da ordem de 90 s -1. Após os 3 minutos a agitação era interrompida, e por intermédio de um registro, colocado na parte inferior da coluna, era coleta 1 L de amostra em Cone Imnhoff. Tanto a amostra restante contida na coluna como no Cone imnhoff permaneciam em repouso durante 24 minutos, onde através dos 3 pontos de coletas existentes ao longo da coluna eram coletadas amostras para leitura de turbidez (ut) em intervalos de 4 minutos, sendo que paralelamente foram verificados e anotados volumes de sólidos sedimentáveis presentes no Cone Imnhoff. Após decorridos 24 minutos de cada ensaio em coluna utilizando as diferentes amostras compostas, foram obtidos, como produtos finais: sobrenadantes e material sedimentado, sendo estes submetidos a uma caracterização: turbidez, SST, COT, DQO, ph e metais para os sobrenadantes e SST e Resistência Específica para o material sedimentado. Os ensaios em coluna foram realizados utilizando polímeros catiônico, aniônico e não iônico como condicionantes empregados em diferentes dosagens Quarta Fase Ensaios Finais Com base nos ensaios anteriores foi selecionado o polímero considerado o mais conveniente, que resultou o de caráter aniônico, e suas melhores dosagens.

98 69 Nesta fase do trabalho foram coletados 200 L de água de lavagem do filtro, sendo o dobro do volume necessário para o preparo das amostras e realizações de suas respectivas caracterizações e ensaios em Cone Imnhoff e coluna de sedimentação. Para obter amostras com turbidez desejada fez-se necessário à sedimentação da amostra inicial, retirando-se parte do sobrenadante e medindo-se a turbidez do restante até a obtenção dos valores desejados. Após seu preparo, era feita uma caracterização (TABELA 100) e, realizados ensaios em coluna utilizando diferentes dosagens do polímero aniônico em função da concentração de sólidos, relacionados com os melhores resultados obtidos nos ensaios preliminares. Com a execução dos ensaios em coluna utilizando as três diferentes amostras compostas e com as respectivas dosagens do polímero aniônico, foram obtidos resultados de turbidez em função do tempo nos diferentes pontos de coletas. Paralelamente, em Cone Imnhoff, foi medido o volume de sólidos sedimentáveis em função do tempo. Foram determinadas nesta fase a V s do ensaio bem como a T r no sobrenadante proveniente dos ensaios em coluna para os três pontos de coleta. Nesta fase foi realizada uma caracterização utilizando um maior número de parâmetros que até então tinham sido utilizados para os sobrenadantes e material sedimentado.

99 70 5 RESULTADOS 5.1 Primeira Fase Monitoramento da água afluente e efluente ao filtro Antes de iniciar os ensaios em coluna foram coletadas amostras do afluente e efluente dos filtros consideradas para verificar as variações de turbidez e sólidos suspensos totais ocorridas em dias diferentes Água afluente ao filtro (Água Decantada) Na comparação realizada em coletas de água afluente ao filtro, verificou-se que a turbidez permaneceu entre 0,9 e 1,6 ut, enquanto os sólidos suspensos totais variou entre 0,9 e 2,4 mg/l. Os resultados podem ser vistos nas TABELAS A.01, A.02 e A.03 no anexo A, e comparados nas FIGURAS 36, 37 e 38.

100 71 2,5 2 Turbidez (ut) SST(mg/L) 1,5 1 TURBIDEZ SST 0, Tempo de funcionamento (horas) FIGURA 36 - Variação de turbidez e SST presentes no afluente ao filtro durante 24 horas de funcionamento do 1 o monitoramento. 2,5 2 Turbidez (ut) SST(mg/L) 1,5 1 TURBIDEZ SST 0, Tempo de funcionamento (horas) FIGURA 37 - Variação de turbidez e SST presentes no afluente ao filtro durante 24 horas de

101 72 funcionamento do 2 o monitoramento. 2,5 2 Turbidez (ut) SST(mg/L) 1,5 1 TURBIDEZ SST 0, Tempo de funcionamento (horas) FIGURA 38 - Variação de turbidez e SST presentes no afluente ao filtro durante 24 horas de funcionamento do 3 o monitoramento Água efluente ao filtro (Água Filtrada) O efluente do filtro considerado apresentou turbidez na faixa de 0,11 a 1,10uT e teor de sólidos suspensos totais entre 0,1 e 0,7mg/L, conforme mostrado nas TABELAS A.04, A.05 e A.06, contidas no Anexo A. Os valores mais elevados, tanto de turbidez quanto de SST, foram encontrados após a lavagem do filtro, caracterizando picos de turbidez e de SST. Os resultados podem ser observados nas FIGURAS 39, 40 e 41.

102 73 0,6 0,5 Turbidez (ut) SST(mg/L) 0,4 0,3 0,2 TURBIDEZ SST 0, Tempo de funcionamento (horas) FIGURA 39 - Variação de turbidez e SST presentes no efluente ao filtro durante 24 horas de funcionamento do 1 o monitoramento.

103 74 1,2 1 Turbidez (ut) SST(mg/L) 0,8 0,6 0,4 TURBIDEZ SST 0, Tempo de funcionamento (horas) FIGURA 40 - Variação de turbidez e SST presentes no efluente ao filtro durante 24 horas de funcionamento do 2 o monitoramento. 0,45 0,4 0,35 Turbidez (ut) SST(mg/L) 0,3 0,25 0,2 0,15 TURBIDEZ SST 0,1 0, Tempo de funcionamento (horas) FIGURA 41 - Variação de turbidez e SST presentes no efluente ao filtro durante 24 horas de funcionamento do 3 o monitoramento.

104 Monitoramento da água afluente a ETA SC (Água Bruta) Paralelamente ao monitoramento do afluente e efluente do filtro, foram coletadas amostras de água bruta afluente a ETA SC, tendo sido efetuados medidas de turbidez e do teor de SST, cujos valores são apresentados nas TABELAS A.07, A.08 e A.09 contidas no Anexo A. Os resultados podem ser observados nos gráficos das FIGURAS 42, 43 e Turbidez (ut) SST(mg/L) TURBIDEZ SST Tempo de funcionamento (horas) FIGURA 42 - Variação de turbidez e da concentração de SST presentes no afluente a ETA durante 24 horas de funcionamento do 1 o monitoramento.

105 Turbidez (ut) SST(mg/L) TURBIDEZ SST Tempo de funcionamento (segundos) FIGURA 43 - Variação de turbidez e sólidos e da concentração de SST no afluente a ETA durante 24 horas de funcionamento do 2 o monitoramento Turbidez (ut) SST(mg/L) TURBIDEZ SST Tempo de funcionamento (segundos) FIGURA 44 - Variação de turbidez e da concentração de SST presentes no afluente a ETA

106 77 durante 24 horas de funcionamento do 3 o monitoramento Estudos preliminares da qualidade da água resultante da lavagem de filtro Após as 24 horas de cada monitoramento foram coletadas amostras compostas de água de lavagem do filtro considerado, com auxílio de uma bomba submersível instalada no fundo do filtro, no local de maior mistura do despejo. Estas amostras foram caracterizadas com base nos parâmetros de qualidade apresentado na TABELA 1. Durante a coleta de água de lavagem de filtro para obtenção da amostra composta, foram coletadas amostras seriadas em intervalos de 30 segundos, com o objetivo de verificar a variação de turbidez e SST, cujos resultados são mostrados nas FIGURAS 45, 46 e 47, nas quais pode ser observado um pico dos parâmetros, chegando a valores da ordem de 200mg/L e 120uT para SST e turbidez, respectivamente Turbidez (ut) SST(mg/L) TURBIDEZ SST Tempo de funcionamento (s) FIGURA 45 - Variação de turbidez e de concentração de SST durante a lavagem do filtro

107 78 após o 1 o monitoramento Turbidez (ut) SST(mg/L) TURBIDEZ SST Tempo de funcionamento (s) FIGURA 46 - Variação de turbidez e de concentração de SST durante a lavagem do filtro após o 2 o monitoramento Turbidez (ut) SST(mg/L) TURBIDEZ SST Tempo de funcionamento (s)

108 79 FIGURA 47 - Variação de turbidez e de concentração de SST durante a lavagem do filtro após o 3 o monitoramento. TABELA 1 - Estudos preliminares das características da água de lavagem do filtro considerados. PARÂMETROS ÁGUA DE LAVAGEM - Amostra Composta 1 a coleta 2 a coleta 3 a coleta Turbidez (ut) Cor Aparente(uC) DQO(mg/L) ph Condutividade(µS/cm) Sólidos Totais(mg/L) Fixos(mg/L) Voláteis(mg/L)

109 80 Sólidos Suspensos Totais(mg/L) Fixos(mg/L) Voláteis(mg/L) Sólidos Dissolvidos Totais(mg/L) Fixos(mg/L) Voláteis(mg/L) Sólidos Sedimentáveis(ml/L) Nitrogênio Total(mg/L N) Fosfato(mg/L PO -3 4 ) COT(mg/L) Metais(mg/L): Fe Al Mn Zn Cu Cr Pb e Ni Obs.: = não detectado 1 a coleta - coleta após 1 o monitoramento 2 a coleta - coleta após 2 o monitoramento 3 a coleta - coleta após 3 o monitoramento 5.2 Segunda Fase Caracterização da amostra utilizada nos ensaios Depois de coletado um volume da ordem de 400L, o despejo foi caracterizado antecedendo ao início dos ensaios em coluna de sedimentação e em Cone Imnhoff, cujos dados são mostrados na TABELA 2.

110 Dosagem dos polímeros Para realização dos ensaios iniciais utilizou-se de polímero catiônico, aniônico e não iônico em diferentes dosagens, conforme mostrado na TABELA 3. TABELA 3 - Dosagens dos polímeros utilizadas nos ensaios iniciais. Polímeros Dosagens (mg/l) Catiônico Aniônico Não Iônico Ensaios em Coluna e em Cone Imnhoff Foram realizados ensaios em coluna sem e com a utilização de polímeros em diferentes dosagens (TABELA 3). Após a agitação o material era deixado em repouso, coletando-se amostras em intervalos de tempos, para os quais foram medidos os valores de turbidez e teores de sólidos suspensos totais, cujos resultados são apresentados no Anexo B nas TABELAS de números B.01 a B.20. Nas FIGURAS 48, 49, 50 e 51 estão plotados a fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da velocidade de sedimentação no ponto 1 para os ensaios sem utilização e com a utilização dos polímeros Aniônico, Catiônico e Não Iônico nas diferentes dosagens. Na FIGURA 48 foram plotados os valores de turbidez em função dos seus respectivos valores de sólidos suspensos totais, no qual se pode observar um certo grau de correlação entre estes dois parâmetros. Nas TABELAS 4, 5 e 6 estão os valores de velocidade de sedimentação, turbidez remanescente (T r ) e fração remanescente de turbidez (T r /T 0 ), para os diferentes polímeros nos 3 pontos de coletas. Estes resultados foram utilizados para determinação dos melhores resultados para prosseguir com os ensaios. TABELA 2 - Características da amostra utilizada nos ensaios iniciais. PARÂMETROS VALOR OBTIDO

111 82 Turbidez (ut) 58 Cor Aparente(uC) 310 DQO(mg/L) 35 PH 6.9 Alcalinidade(mg/L CaCO 3 ) 17 Dureza(mg/L CaCO 3 ) 12 Condutividade(µS/cm) 38 Sólidos Totais(mg/L) Fixos(mg/L) Voláteis(mg/L) Sólidos Suspensos Totais(mg/L) Fixos(mg/L) Voláteis(mg/L) Sólidos Dissolvidos Totais(mg/L) Fixos(mg/L) Voláteis(mg/L) Sólidos Sedimentáveis(ml/L) 3.4 Nitrogênio Total(mg/L N) 4.0 Fosfato(mg/L PO 4-3 ) COT(mg/L) 6.26 Coliformes Totais(NMP/100mL) 1640 Escherichia coli(nmp/100ml) 72 Metais(mg/L): Fe Al Mn Zn Cu Pb, Ni e Cr = não detectado

112 83 0,80 0,70 0,60 0,50 T / To 0,40 sem polímero 0,30 0,20 0,10 0,00 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 Velocidade de sedimentação (cm/min) FIGURA 48 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s no Ponto 1 sem a utilização de Polímero. 0,45 0,40 0,35 0,30 T / To 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 dosagem = 0,5mg/L dosagem = 1,0mg/L dosagem = 1,5mg/L dosagem = 2,0mg/L dosagem = 2,5mg/L dosagem = 3,0mg/L dosagem = 3,5mg/L 0,00 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 Velocidade de sedimentação (cm/min) FIGURA 49 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s no Ponto 1 com a utilização de Polímero Aniônico F-30 nas diferentes dosagens.

113 84 0,70 0,60 0,50 T / To 0,40 0,30 0,20 dosagem = 0,1mg/L dosagem = 1,0mg/L dosagem = 1,5mg/L dosagem = 2,0mg/L dosagem = 5,0mg/L dosagem = 4,0mg/L 0,10 0,00 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 Velocidade de sedimentação (cm/min) FIGURA 50 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s no Ponto 1 com a utilização de Polímero Catiônico D-27 nas diferentes dosagens. 0,80 T / To 0,70 0,60 0,50 0,40 dosagem = 0,3mg/L dosagem = 1,4mg/L dosagem = 2,0mg/L dosagem = 2,5mg/L dosagem = 3,2mg/L dosagem = 4,0mg/L 0,30 0,20 0,10 0,00 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 Velocidade de sedimentação (cm/min) FIGURA 51 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s no Ponto 1 com a utilização de Polímero Não Iônico F-52- nas diferentes dosagens.

114 60 50 y = 0,7835x - 0,6075 R 2 = 0, Turbidez(uT) Sólidos Suspensos Totais(mg/L) FIGURA 52 - Relação entre turbidez e SST nas amostras de sobrenadantes durantes os ensaios em coluna sem e com a utilização dos polímeros: Aniônico, Não Iônico e Catiônico.

115 TABELA 4 - Resultados de V S, T R e T R /T 0, para os 3 polímeros no ponto de coleta 1, localizado a 66,6 cm da base da coluna. Dosagem Polímeros mg/l Catiônico Não Iônico Aniônico V s (cm/min) T r T r /T 0 V s (cm/min) T r T r /T 0 V s (cm/min) T r T r /T sem polímero

116 TABELA 5 - Resultados de V S, T R e T R /T 0, para os 3 polímeros no ponto de coleta 2, localizado a 35,1 cm da base da coluna. Dosagem Polímeros mg/l Catiônico Não Iônico Aniônico V s (cm/min) T r T r /T 0 V s (cm/min) T r T r /T 0 V s (cm/min) T r T r /T sem polímero

117 TABELA 6 - Resultados de V S, T R e T R /T 0, para os 3 polímeros no ponto de coleta 3, localizado a 2,4 cm da base da coluna. Dosagem Polímeros mg/l Catiônico Não Iônico Aniônico V s (cm/min) T r T r /T 0 V s (cm/min) T r T r /T 0 V s (cm/min) T r T r /T sem polímero

118 89 10,0 9,0 8,0 7,0 VOLUME DE SÓLIDOS SEDIMENTÁVEIS (ml/ 6,0 5,0 4,0 3,0 sem polímero F-30-0,5mg/l F-30-1,0mg/l F-30-1,5mg/l F-30-2,0mg/l F-30-2,5mg/l F-30-3,0mg/l F-30-3,5mg/l 2,0 1,0 0, Tempo (min.) FIGURA 53 - Volume de sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff para as diferentes dosagens do polímero aniônico F-30.

119 VOLUME DE SÓLIDOS SEDIMENTÁVEIS (ml/ sem polímero F-52-0,3 mg/l F-52-1,4 mg/l F-52-2,0 mg/l F-52-2,5 mg/l F-52-3,2 mg/l F-52-4,0 mg/l Tempo (min. ) FIGURA 54 - Volume de sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff para as diferentes dosagens do polímero não iônico F-52.

120 VOLUME DE SÓLIDOS SEDIMENTÁVEIS (ml/ sem polímero D-27-0,1mg/l D-27-1,0mg/l D-27-1,5mg/l D-27-2,0mg/l D-27-2,5mg/l D-27-5,0mg/l Tempo (min.) FIGURA 55 - Volume de sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff para as diferentes dosagens do polímero catiônico D-27.

121 Características dos Sobrenadantes Após o tempo decorrido de cada ensaio, apresentavam-se no interior da coluna um sobrenadante e um material sedimentado. Os sobrenadantes foram retirados através da descarga lateral (ver FIGURA 20 e 22) sendo colocados em um balde onde era homogeneizado para proceder com a caracterização. Os resultados são apresentados na TABELA B.21 contida no Anexo B, sendo que foram plotados nas FIGURAS 56 a Características do Material Sedimentado caracterizados. Nesta primeira fase os materiais sedimentadoss obtidos não foram

122 93

123 94 5,0 4,5 4,0 sem polímero F-30 = polímero aniônico F-52 = polímero não iônico D-27 = polímero catiônico TURBIDEZ (mg/l) 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 F30-0,5mg/l F-30-1,0mg/l F-30-1,5mg/l F-30-2,0mg/l F-30-2,5mg/l F-30-3,0mg/l F-30-3,5mg/l F-52-0,3mg/l F-52-1,4mg/l F-52-2,0mg/l F-52-2,5mg/l F-52-3,2mg/l F-52-4,0mg/l D-27-0,1 mg/l D-27-1,0mg/l D-27-1,5mg/l D-27-2,0mg/l D-27-2,5mg/l D-27-5,0mg/l 0,5 0,0 SOBRENADANTES FIGURA 56 - Valores de turbidez nos sobrenadantes obtidos de ensaios em coluna sem e com adição de polímeros para diferentes dosagens (T 0 = 58 ut). 0,040 0,035 sem polímero F-30 = polímero aniônico F-52 = polímero não iônico D-27 = polímero catiônico 0,030 FOSFATO (mg/l) 0,025 0,020 0,015 0,010 F30-0,5mg/l F-30-1,0mg/l F-30-1,5mg/l F-30-2,0mg/l F-30-2,5mg/l F-30-3,0mg/l F-30-3,5mg/l F-52-0,3mg/l F-52-1,4mg/l F-52-2,0mg/l F-52-2,5mg/l F-52-3,2mg/l F-52-4,0mg/l D-27-0,1 mg/l D-27-1,0mg/l D-27-1,5mg/l D-27-2,0mg/l D-27-2,5mg/l D-27-5,0mg/l 0,005 0,000 SOBRENADANTES FIGURA 57 - Concentração de fosfato nos sobrenadantes obtidos de ensaios em coluna sem e com adição de polímeros em diferentes dosagens (Concentração de Fosfato da amostra composta = 0,093 mg/l PO 4-3 ).

124 sem polímero F-52-0,3mg/l F-30 = polímero aniônico F-52 = polímero não iônico D-27 = polímero catiônico DQO(mg/l) F30-0,5mg/l F-30-1,0mg/l F-30-1,5mg/l F-30-2,0mg/l F-30-2,5mg/l F-30-3,0mg/l F-30-3,5mg/l F-52-1,4mg/l F-52-2,0mg/l F-52-2,5mg/l F-52-3,2mg/l F-52-4,0mg/l D-27-0,1 mg/l D-27-1,0mg/l D-27-1,5mg/l D-27-2,0mg/l D-27-2,5mg/l D-27-5,0mg/l 5 0 SOBRENADANTES FIGURA 58 - Concentração de DQO nos sobrenadantes obtidos de ensaios em coluna sem e com a adição de polímeros para diferentes dosagens (Concentração de fosfato da amostra composta = 0,093mg/L PO 4-3 ). SÓLIDOS SUSPENSOS TOTAIS (mg/l 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 sem polímero F30-0,5mg/l F-30-1,0mg/l F-30-1,5mg/l F-30 = polímero aniônico F-52 = polímero não iônico D-27 = polímero catiônico F-30-2,0mg/l F-30-2,5mg/l F-30-3,0mg/l F-30-3,5mg/l F-52-0,3mg/l F-52-1,4mg/l F-52-2,0mg/l F-52-2,5mg/l F-52-3,2mg/l F-52-4,0mg/l D-27-0,1 mg/l D-27-1,0mg/l D-27-1,5mg/l D-27-2,0mg/l D-27-2,5mg/l D-27-5,0mg/l 0,0 SOBRENADANTES FIGURA 59 - Concentração de SST nos sobrenadantes obtidos de ensaios em coluna sem e com adição de polímeros em diferentes dosagens (SST da amostra composta = 79 mg/l).

125 96 1,2 1,0 sem polímero F-30 = polímero aniônico F-52 = polímero não iônico D-27 = polímero catiônico FERRO (mg/l) 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 F30-0,5mg/l F-30-1,0mg/l F-30-1,5mg/l F-30-2,0mg/l F-30-2,5mg/l F-30-3,0mg/l F-30-3,5mg/l F-52-0,3mg/l F-52-1,4mg/l F-52-2,0mg/l F-52-2,5mg/l F-52-3,2mg/l F-52-4,0mg/l D-27-0,1 mg/l D-27-1,0mg/l D-27-1,5mg/l D-27-2,0mg/l D-27-2,5mg/l D-27-5,0mg/l SOBRENADANTES FIGURA 60 - Concentração de Ferro nos sobrenadantes obtidos de ensaios em coluna sem e com adição de polímeros em diferentes dosagens (Concetração de Ferro da amostra composta = 6.90 mg/l Fe). ALUMÍNIO (mg/l) 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 sem polímero F30-0,5mg/l F-30-1,0mg/l F-30-1,5mg/l F-30 = polímero aniônico F-52 = polímero não iônico D-27 = polímero catiônico F-30-2,0mg/l F-30-2,5mg/l F-30-3,0mg/l F-30-3,5mg/l F-52-0,3mg/l F-52-1,4mg/l F-52-2,0mg/l F-52-2,5mg/l F-52-3,2mg/l F-52-4,0mg/l D-27-0,1 mg/l D-27-1,0mg/l D-27-1,5mg/l D-27-2,0mg/l D-27-2,5mg/l D-27-5,0mg/l 0,00 SOBRENADANTES FIGURA 61 - Concentração de Alumínio nos sobrenadantes obtidos de ensaios em coluna sem e com adição de polímeros em diferentes dosagens (Concentração de Alumínio da amostra composta = 0.30 mg/l Al).

126 Terceira Fase Características da amostra utilizada nos ensaios As características das três amostras utilizadas nos ensaios preliminares estão apresentadas na TABELA 7. TABELA 7 - Características das amostras usados na terceira fase.. PARÂMETROS AMOSTRAS Turbidez (ut) Cor Aparente (uc) DQO (mg/l) ph Alcalinidade (mg/l CaCO 3 ) Dureza (mg/l CaCO 3 ) Condutividade (µs/cm) Sólidos Totais (mg/l) Fixos (mg/l) Voláteis (mg/l) Sólidos Suspensos Totais (mg/l) Fixos (mg/l) Voláteis (mg/l) Sólidos Dissolvidos Totais (mg/l) Fixos (mg/l) Voláteis (mg/l) Sólidos Sedimentáveis (ml/l) Nitrogênio total (mg/l N) Fosfato (mg/l PO 4-3 ) COT (mg/l) Coliformes Totais (NMP/100mL) E. coli (NMP/100mL) Metais (mg/l): Fe Al Mn Zn Cu

127 98 Cr, Pb e Ni Obs.: = não detectado Dosagens dos polímeros A partir de cada amostra composta foram realizados ensaios em coluna, utilizando diferentes dosagens de polímeros catiônico, aniônico e não iônico, em função das dosagens obtidas nos ensaios iniciais cujos valores usados encontram-se na TABELA 8. As dosagens utilizadas nos ensaios preliminares foram obtidas com base nas dosagens ótimas dos ensaios iniciais, em função da concentração de SST. TABELA 8 - Dosagens adotadas dos polímeros em função do menor valor de T r e maior V s, para uma concentração inicial de SST = 59mg/L, juntamente com as dosagens bases utilizadas para os ensaios preliminares com outras concentrações de SST. Dosagens Ótimas Amostras Compostas Polímeros SST Dosagens Turbidez SST Dosagens (mg/l) (mg/l) (ut) (mg/l) (mg/l) Catiônico 59 2, ,0 Aniônico 59 3, ,0 Não iônico 59 2, ,5 Catiônico ,9 Aniônico ,8 Não iônico ,3 Catiônico ,6 Aniônico ,3 Não iônico , Ensaios em Coluna e em Cone Imnhoff Nos 3 pontos de coletas existentes ao longo da coluna eram coletadas amostras para leitura de turbidez (ut) em intervalos de 4 minutos, sendo paralelamente verificados e anotados volumes de sólidos sedimentáveis presentes no Cone Imnhoff.

128 99 Os valores encontrados de turbidez e sólidos sedimentáveis estão mostrados nas TABELAS de números C.01 a C.48, para os diferentes polímeros e suas respectivas dosagens. Estas tabelas estão contidas no Anexo C. Nas FIGURAS 62 a 71 estão plotados a fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da velocidade de sedimentação no ponto 1 para os ensaios sem utilização e com a utilização dos polímeros Aniônico, Catiônico e Não Iônico nas diferentes dosagens, para as diferentes concentrações de sólidos suspensos totais.

129 100 1,00 0,80 0,60 T / To 0,40 0,20 To = 60uT To = 154uT To = 241uT 0,00 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 Velocidade de sedimentação (cm/min) FIGURA 62 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s, no ponto 1 sem a utilização de polímero para as diferentes amostras. 0,25 0,20 0,15 T / To 0,10 0,05 dosagem = 1,4mg/L dosagem = 2,2mg/L dosagem = 3,0mg/L dosagem = 3,8mg/L dosagem = 4,6mg/L 0,00 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 Velocidade de sedimentação (cm/min)

130 101 FIGURA 63 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s, no ponto 1, com a utilização de polímero aniônico F-30 em diferentes dosagens. T 0 = 60 ut. 0,90 0,80 0,70 0,60 T / To 0,50 0,40 0,30 0,20 dosagem = 0,4mg/L dosagem = 1,2mg/L dosagem = 2,0mg/L dosagem = 2,8mg/L dosagem = 3,6mg/L 0,10 0,00 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 Velocidade de sedimentação (cm/min) FIGURA 64 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s, no ponto 1, com a utilização de polímero catiônico D-27 em diferentes dosagens. T 0 = 60 ut.

131 102 0,70 0,60 0,50 T / To 0,40 0,30 0,20 dosagem = 0,9mg/L dosagem = 1,7mg/L dosagem = 2,5mg/L dosagem = 3,3mg/L dosagem = 4,1mg/L 0,10 0,00 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 Velocidade de sedimentação (cm/min) FIGURA 65 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s, no ponto 1, com a utilização de polímero não iônico F-52 em diferentes dosagens. T 0 = 60 ut. 0,16 0,14 0,12 0,10 T / To 0,08 0,06 0,04 dosagem = 4,2mg/L dosagem = 6,4mg/L dosagem = 8,8mg/L dosagem = 10,8mg/L dosagem = 13,0mg/L 0,02 0,00 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 Velocidade de sedimentação (cm/min) FIGURA 66 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s, no ponto 1, com a utilização de polímero aniônico F-30 em diferentes dosagens. T 0 = 154 ut.

132 103 0,25 0,20 0,15 T / To 0,10 0,05 dosagem = 1,2mg/L dosagem = 3,5mg/L dosagem = 5,9mg/L dosagem = 8,2mg/L dosagem = 10,6mg/L 0,00 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 Velocidade de sedimentação (cm/min) FIGURA 67- Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s, no ponto 1, com a utilização de polímero catiônico D-27 em diferentes dosagens. T 0 = 154 ut. 0,16 0,14 0,12 0,10 T / To 0,08 0,06 0,04 dosagem = 2,6mg/L dosagem = 5,0mg/L dosagem = 7,3mg/L dosagem = 9,7mg/L dosagem = 12,1mg/L 0,02 0,00 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 Velocidade de sedimentação (cm/min) FIGURA 68 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s, no ponto 1, com a utilização de polímero não iônico F-52 em diferentes dosagens. T 0 = 154 ut.

133 104 0,07 0,06 0,05 T / To 0,04 0,03 0,02 dosagem = 5,5mg/L dosagem = 8,3mg/L dosagem = 11,3mg/L dosagem = 13,9mg/L dosagem = 16,7mg/L 0,01 0,00 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 Velocidade de sedimentação (cm/min) FIGURA 69 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s, no ponto 1, com a utilização de polímero aniônico F-30 em diferentes dosagens. T 0 = 241 ut. 0,25 0,20 0,15 T / To 0,10 0,05 dosagem = 1,5mg/L dosagem = 4,5mg/L dosagem = 7,6mg/L dosagem = 10,5mg/L dosagem = 13,6mg/L 0,00 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 Velocidade de sedimentação (cm/min) FIGURA 70 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s, no ponto 1, com a utilização de polímero catiônico D-27 em diferentes dosagens. T 0 = 241 ut.

134 105 0,12 0,10 0,08 T / To 0,06 0,04 0,02 dosagem = 3,3mg/L dosagem = 6,4mg/L dosagem = 9,4mg/L dosagem = 12,4mg/L dosagem = 15,4mg/L 0,00 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 Velocidade de sedimentação (cm/min) FIGURA 71 - Fração de turbidez do sobrenadante menor ou igual a estabelecida em função da V s, no ponto 1, com a utilização de polímero não iônico F-52 em diferentes dosagens. T 0 = 154 ut Características dos Sobrenadantes Após 24 minutos de cada ensaio em coluna utilizando as diferentes amostras compostas, cujas características foram apresentadas na TABELA 7, foram obtidos, como produtos finais, os sobrenadantes e os materiais sedimentados. Os sobrenadantes foram caracterizados segundo os parâmetros constantes das TABELAS de números C.49 a C.57, nos quais são apresentados os resultados. Nas FIGURAS 72 a 83 pode-se observar, em função das dosagens dos polímeros, foram plotados os valores de turbidez, SST, DQO e COT presentes nos sobrenadantes provenientes dos ensios utilizando amostras compostas com turbidez inicial variando de 60, 154 e 241uT. Os ensaios em coluna foram realizados utilizando polímeros catiônico, aniônico e não iônico, sendo empregadas diferentes dosagens.

135 106

136 TURBIDEZ (ut) Ensaio com Polímero Catiônico - D-27 Ensaio com Polímero Aniônico - F-52 Ensaio com Polímero Não Iônico - F ,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 Dosagem do Polímero (mg/l) FIGURA 72 - Turbidez dos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna empregando diferentes dosagens dos polímeros para amostra composta com T 0 = 60uT.

137 TURBIDEZ (ut) Ensaio com Polímero Catiônico - D-27 Ensaio com Polímero Aniônico - F-52 Ensaio com Polímero Não Iônico - F ,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 Dosagem do Polímero (mg/l) FIGURA 73 - Turbidez dos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna empregando diferentes dosagens dos polímeros para amostra composta com T 0 = 154uT.

138 TURBIDEZ (ut) Ensaio com Polímero Catiônico - D-27 Ensaio com Polímero Aniônico - F-52 Ensaio com Polímero Não Iônico - F ,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 Dosagem do Polímero (mg/l) FIGURA 74 - Turbidez dos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna empregando diferentes dosagens dos polímeros para amostra composta com T 0 = 241uT.

139 110 FIGURA 75 - Concentração de SST dos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna empregando diferentes dosagens dos polímeros para amostra composta com T 0 = 60uT.

140 CONCENTRAÇÃO DE SÓLIDOS SUSPENSOS TOTAIS (mg Ensaio com Polímero Catiônico - D-27 Ensaio com Polímero Aniônico - F-52 Ensaio com Polímero Não Iônico - F ,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 Dosagem do Polímero (mg/l) FIGURA 76 - Concentração de SST dos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna empregando diferentes dosagens dos polímeros para amostra composta com T 0 = 154uT.

141 CONCENTRAÇÃO DE SÓLIDOS SUSPENSOS TOTAIS (mg Ensaio com Polímero Catiônico - D-27 Ensaio com Polímero Aniônico - F-52 Ensaio com Polímero Não Iônico - F ,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 Dosagem do Polímero (mg/l) FIGURA 77 - Concentração de SST resultante nos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna empregando diferentes dosagens dos polímeros para amostra composta com T 0 = 241uT.

142 DQO (mg/l) Ensaio com Polímero Catiônico - D-27 Ensaio com Polímero Aniônico - F-52 Ensaio com Polímero Não Iônico - F ,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 Dosagem do Polímero (mg/l) FIGURA 78 - Concentração de DQO nos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna empregando diferentes dosagens dos polímeros para amostra composta com T 0 = 60uT.

143 DQO (mg/l) Ensaio com Polímero Catiônico - D-27 Ensaio com Polímero Aniônico - F-52 Ensaio com Polímero Não Iônico - F ,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 Dosagem do Polímero (mg/l) FIGURA 79 - Concentração de DQO nos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna empregando diferentes dosagens dos polímeros para amostra composta com T 0 = 154uT.

144 DQO (mg/l) Ensaio com Polímero Catiônico - D-27 Ensaio com Polímero Aniônico - F-52 Ensaio com Polímero Não Iônico - F ,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 Dosagem do Polímero (mg/l) FIGURA 80 - Concentração de DQO nos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna empregando diferentes dosagens dos polímeros para amostra composta com T 0 = 241uT.

145 COT (mg/l C) 8 6 Ensaio com Polímero Catiônico - D-27 Ensaio com Polímero Aniônico - F-52 Ensaio com Polímero Não Iônico - F ,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 Dosagem do Polímero (mg/l) FIGURA 81 - Concentração de COT nos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna empregando diferentes dosagens dos polímeros para amostra composta com T 0 = 60uT.

146 COT (mg/l C) 4 Ensaio com Polímero Catiônico - D-27 Ensaio com Polímero Aniônico - F-52 Ensaio com Polímero Não Iônico - F ,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 Dosagem do Polímero (mg/l) FIGURA 82 - Concentração de COT nos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna empregando diferentes dosagens dos polímeros para amostra composta com T 0 = 154uT.

147 COT (mg/l C) 4 3 Ensaio com Polímero Catiônico - D-27 Ensaio com Polímero Aniônico - F-52 Ensaio com Polímero Não Iônico - F ,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 Dosagem do Polímero (mg/l) FIGURA 83 - Concentração de COT nos sobrenadantes provenientes dos ensaios em coluna empregando diferentes dosagens dos polímeros para amostra composta com T 0 = 241uT.

148 Características dos Materiais sedimentados Os materiais sedimentados obtidos nos ensaios em coluna foram caracterizados apenas pela resistência específica e da concentração de Sólidos Suspensos Totais. Na FIGURA 84 pode-se observar que não hove uma correlação entre resistência específica e a concentração de SST no lodo (em porcentagem), constantes na TABELA C.58 do Anexo C RESISTÊNCIA ESPECÍFICA (10E+12 m/kg) ,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 %SST no LODO FIGURA 84 - Valores de resistência específica em função da concentração de SST no material sedimentado (em porcentagem). Nas FIGURAS 85 a 93 podem ser observadas as curvas dos volumes filtrados em função do tempo de filtração para as diferentes dosagens de polímeros usados para clarificação da água de lavagem do filtro considerado, retirados das TABELAS C.59, C.60 e C.61, apresentadas no Anexo C.

149 TEMPO DE FILTRAÇÃO (s) sem polímero 1,4mg/L 2,2mg/L 3,0mg/L 3,8mg/L 4,6mg/L ,5 5 7, , , ,5 25 VOLUME FILTRADO (ml) FIGURA 85 - Variação do volume filtrado em função do tempo de filtração para as várias dosagens de polímero aniônico usado na clarificação. T 0 = 60uT.

150 TEMPO DE FILTRAÇÃO(s) sem polímero 0,4mg/L 1,2mg/L 2,0mg/L 2,8mg/L 3,6mg/L ,5 5 7, , , ,5 25 VOLUME FILTRADO (ml) FIGURA 86 - Variação do volume filtrado em função do tempo de filtração para as várias dosagens de polímero catiônico usado na clarificação. T 0 = 60uT.

151 TEMPO DE FILTRAÇÃO (s) sem polímero 0,9mg/L 1,7mg/L 2,5mg/L 3,3mg/L 4,1mg/L ,5 5 7, , , ,5 25 VOLUME FILTRADO (ml) FIGURA 87 - Variação do volume filtrado em função do tempo de filtração para as várias dosagens de polímero não iônico usado na clarificação T 0 = 60uT.

152 TEMPO DE FILTRAÇÃO (s) sem polímero 1,2mg/L 3,5mg/L 5,9mg/L 8,2mg/L 10,6mg/L ,5 5 7, , , ,5 25 VOLUME FILTRADO (ml) FIGURA 88 - Variação do volume filtrado em função do tempo de filtração para as várias dosagens de polímero catiônico usado na clarificação. T 0 = 154uT.

153 TEMPO DE FILTRAÇÃO (s) sem polímero 4,2mg/L 6,4mg/L 8,8mg/L 10,8mg/L 13,0mg/L ,5 5 7, , , ,5 25 VOLUME FILTRADO (ml) FIGURA 89 - Variação do volume filtrado em função do tempo de filtração para as várias dosagens de polímero aniônico usado na clarificação. T 0 = 154uT.

154 TEMPO DE FILTRAÇÃO (s) sem polímero 2,6mg/L 5,0mg/L 7,3mg/L 9,7mg/L 12,1mg/L ,5 5 7, , , ,5 25 VOLUME FILTRADO (ml) FIGURA 90 - Variação do volume filtrado em função do tempo de filtração para as várias dosagens de polímero não iônico usado na clarificação. T 0 = 154uT.

155 126 TEMPO DE FILTRAÇÃO (s) sem polímero 1,5mg/L 4,5mg/L 7,6mg/L 10,5mg/L 13,6mg/L 0 0 2,5 5 7, , , ,5 VOLUME FILTRADO (ml) FIGURA 91 - Variação do volume filtrado em função do tempo de filtração para as várias dosagens de polímero catiônico usado na clarificação. T 0 = 241uT.

156 127 TEMPO DE FILTRAÇÃO (s) sem polímero 5,5mg/L 8,3mg/L 11,3mg/L 13,9mg/L 16,7mg/L 0 0 2,5 5 7, , , ,5 VOLUME FILTRADO (ml) FIGURA 92 - Variação do volume filtrado em função do tempo de filtração para as várias dosagens de polímero aniônico usado na clarificação. T 0 = 241uT.

157 128 TEMPO DE FILTRAÇÃO (s) sem polímero 3,3mg/L 6,4mg/L 9,4mg/L 12,4mg/L 15,4mg/L 0 0 2,5 5 7, , , ,5 VOLUME FILTRADO (ml) FIGURA 93 - Variação do volume filtrado em função do tempo de filtração para as várias dosagens de polímero não iônico usado na clarificação. T 0 = 241uT.

158 Quarta Fase Características das amostras utilizadas nos ensaios As amostras utilizadas nos ensaios finais foram caracterizadas de acordo com os parâmetros constantes na TABELA Dosagens do polímero A partir de cada amostra composta, foram realizados ensaios em coluna utilizando diferentes dosagens do polímero aniônico em função da concentração de sólidos, relacionados com os melhores resultados obtidos nos ensaios anteriores, mostrado na TABELA 10. TABELA 10 - Dosagens de polímeros aniônicos utilizadas nos ensaios finais em função da concentração de SST. Ensaios Anteriores Ensaios Finais Turbidez SST Dosagem Turbidez SST Dosagem (ut) (mg/l) (mg/l) (ut) (mg/l) (mg/l)

159 130 TABELA 9 - Características das amostras compostas utilizadas nos ensaios finais. PARÂMETROS AMOSTRAS Turbidez (ut) Cor Aparente(uC) DQO(mg/L) ph Alcalinidade(mg/L CaCO 3 ) Dureza(mg/L CaCO 3 ) Condutividade(µS/cm) Sólidos Totais(mg/L) Fixos(mg/L) Voláteis(mg/L) Sólidos Suspensos Totais(mg/L) Fixos(mg/L) Voláteis(mg/L) Sólidos Dissolvidos Totais(mg/L) Fixos(mg/L) Voláteis(mg/L) Sólidos Sedimentáveis(ml/L) Nitrogênio total(mg/l N) Fosfato(mg/L PO -3 4 ) COT(mg/L) Coliformes Totais(NMP/100mL) Escherichia coli(nmp/100ml) Parasitológico: Cisto de Entamoeba coli Larva de Strongyloides stercoralis Larva de Ancylostomatidae Ovo de Hymenolepis nana Ovo de Ancylostomadiae Metais(mg/L): Fe Al Mn Zn Ni Cu Cr

160 131 Pb = não detectado; (+) positivo; (-) negativo Ensaios em Coluna e em Cone Imnhoff Nos ensaios em coluna, utilizando as três diferentes amostras compostas, TABELA 9, com suas respectivas dosagens mostradas na TABELA 10, foram obtidos resultados de turbidez em função do tempo nos diferentes pontos de coletas. Paralelamente, em Cone Imnhoff, foi medido o volume de sólidos sedimentáveis em função do tempo. Os resultados estão contidos nas TABELAS de números C.01 a C.06 no Anexo D. Dos ensaios em coluna foram obtidos sobrenadantes e material sedimentado, os quais estão descritos posteriormente. As FIGURAS 94, 95 e 96 são mostrados os valores de turbidez em função do tempo de coleta nos pontos 1, 2 e 3 para os ensaios utilizando as três amostras compostas sem e com o emprego de polímero aniônico em diferentes dosagens em função da concentração de sólidos suspensos totais. Nestes gráficos pode-se observar a grande diferença de turbidez remanescente para os ensaios, mostrando uma grande eficiência quando é utilizado polímero como condicionante. Nas FIGURAS 97, 98 e 99 foram plotados valores de turbidez em função do tempo de coleta nos pontos 1, 2 e 3, respectivamente, para os três ensaios com utilização de polímero. No ponto 1 a turbidez após 24 minutos, nos três ensaios, permaneceu por volta de 7uT. Na FIGURA 100 é mostrada a variação do volume de sólidos sedimentáveis em Cone Imnhoff nos diferentes tempos para todos ensaios realizados. Pode-se observar que em todos os casos os sólidos sedimentáveis resultantes, após 24 minutos, dos ensaios utilizando polímero eram superiores aos ensaios sem utilização de polímero. Nas TABELAS D.07, D.08 e D.09 do Anexo D, juntamente com as FIGURAS 101, 102 e 103 têm-se a velocidade de sedimentação em função de T/T 0 para os diferentes ensaios.

161 132 Turbidez (ut) Ensaio com amostra 1 sem polímero - ponto 1 Ensaio utilizando amostra 1 com polímero - ponto 1 Ensaio com amostra 1 sem polímero - ponto 2 Ensaio utilizando amostra 1 com polímero - ponto 2 Ensaio com amostra 1 sem polímero - ponto Tempo (min.) Ensaio utilizando amostra 1 com polímero - ponto 3 FIGURA 94 - Variação de turbidez em função do tempo de coleta nos pontos 1, 2 e 3 para os ensaios sem e com polímero aniônico na dosagem de 1,4mg/L. T 0 = 60uT. Turbidez (ut) Ensaio com amostra 2 sem polímero - ponto 1 Ensaio utilizando amostra 2 com polímero - ponto 1 Ensaio com amostra 2 sem polímero - ponto 2 Ensaio utilizando amostra 2 com polímero - ponto 2 Ensaio com amostra 2 sem polímero - ponto Tempo (min.) Ensaio utilizando amostra 2 com polímero - ponto 3 FIGURA 95 - Variação de turbidez em função do tempo de coleta nos pontos 1, 2 e 3 para os ensaios sem e com polímero aniônico na dosagem de 3,8mg/L. T 0 = 149uT.

162 133 Turbidez (ut) ponto ficou encoberto pelo sedimento Ensaio com amostra 3 sem polímero - ponto 1 Ensaio utilizando amostra 3 com polímero - ponto 1 Ensaio com amostra 3 sem polímero - ponto 2 Ensaio utilizando amostra 3 com polímero - ponto 2 Ensaio com amostra 3 sem polímero - ponto 3 Ensaio utilizando amostra 3 com polímero - ponto 3 Tempo (min.) FIGURA 96 - Variação de turbidez em função do tempo de coleta nos pontos 1, 2 e 3 para os ensaios sem e com polímero aniônico na dosagem de 6,0mg/L. T 0 = 232uT Turbidez (ut) Ensaio com 1,4mg/L de polímero Ensaio com 3,8mg/L de polímero Ensaio com 6,0mg/L de polímero Tempo (min.) FIGURA 97 - Variação de turbidez em função do tempo no ponto de coleta 1 para ensaios com polímero aniônico nas dosagens de 1,4; 3,8 e 6,0mg/L. T 0 = 60, 149 e 232uT, respectivamente.

163 Turbidez (ut) Ensaio com 1,4mg/L de polímero Ensaio com 3,8mg/L de polímero Ensaio com 6,0mg/L de polímero Tempo (min.) FIGURA 98 - Variação de turbidez em função do tempo no ponto de coleta 2 para ensaios com polímero aniônico nas dosagens de 1,4; 3,8 e 6,0mg/L. T 0 = 60, 149 e 232uT, respectivamente Turbidez (ut) Ensaio com 1,4mg/L de polímero Ensaio com 3,8mg/L de polímero Ensaio com 6,0mg/L de polímero Tempo (min.) FIGURA 99 - Variação de turbidez em função do tempo no ponto de coleta 3 para ensaios com polímero aniônico nas dosagens de 1,4; 3,8 e 6,0mg/L. T 0 = 60, 149 e 232uT, respectivamente.

164 135 Volume de Sólidos Sedimentáveis (ml/l) Ensaio utilizando amostra 1 sem polímero Ensaio utilizando amostra 1 com polímero Ensaio utilizando amostra 2 sem polímero Ensaio utilizando amostra 2 com polímero Ensaio utilizando amostra 3 sem polímero Ensaio utilizando amostra 3 com polímero Tempo (min.) FIGURA Volume de sólidos sedimentáveis em função do tempo para ensaios sem e com polímero aniônico nas dosagens de 1,4; 3,8 e 6,0mg/L. T 0 = 60, 149 e 232uT, respectivamente. 0,25 0,20 0,15 T / To 0,10 To = 60uT To = 149uT To = 248uT 0,05 0,00 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 Velocidade de sedimentação (cm/min) FIGURA Valores de T/T 0 em função da V s no ponto de coleta 1, para as amostras compostas com T 0 = 60, 149 e 232uT, condicionadas com polímero aniônico F-30 nas dosagens de 1,4; 3,8 e 6,0mg/L, respectivamente.

165 136 0,35 0,30 0,25 T / To 0,20 0,15 0,10 To = 60uT To = 149uT To = 248uT 0,05 0,00 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 Velocidade de sedimentação (cm/min) FIGURA Valores de T/T 0 em função da V s no ponto de coleta 2, para as amostras compostas com T 0 = 60, 149 e 232uT, condicionadas com polímero aniônico F-30 nas dosagens de 1,4; 3,8 e 6,0mg/L, respectivamente. 0,40 0,35 0,30 0,25 T / To 0,20 0,15 0,10 To = 60uT To = 149uT To = 248uT 0,05 0,00 0,0 4,0 8,0 12,0 16,0 20,0 24,0 28,0 Velocidade de sedimentação (cm/min)

166 137 FIGURA T/T 0 em função da V s no ponto de coleta 3, para as amostras compostas com T 0 = 60, 149 e 232uT, condicionadas com polímero aniônico F-30 nas dosagens de 1,4; 3,8 e 6,0mg/L, respectivamente Características dos Sobrenadantes Os sobrenadantes obtidos nos ensaios foram caracterizados segundo os parâmetros contidos na TABELA 11, onde estão expressos os resultados dos parâmetros físicos, químicos e biológicos. Nas FIGURAS 100 a 113 estes resultados podem ser melhor visualizados. Nas FIGURAS 114 e 115 pode-se observar as formas parasitárias encontradas. TABELA 11 - Características dos sobrenadantes obtidos dos ensaios em coluna com e sem utilização de polímero aniônico com diferentes dosagens em função da concentração de SST, a partir das amostras caracterizadas na TABELA 7. AMOSTRAS PARÂMETROS sem polímer o com polímer o sem polímer o com polímer o sem polímer o com polímer o Turbidez (ut) DQO(mg/L) ph Alcalinidade(mg/L CaCO 3 ) Dureza(mg/L CaCO 3 ) Condutividade(µS/cm) Sólidos Suspensos Totais(mg/L) Fixos(mg/L) Voláteis(mg/L) Nitrogênio(mg/L N) Fosfato(mg/L PO 4-3 ) COT(mg/L) Coliformes Totais(NMP/100mL) Escherichia coli(nmp/100ml) Parasitológico: Cisto de Entamoeba coli Larva de Strongyloides stercoralis Larva de Ancylostomatidae Ovo de Ancylostomadiae Metais(mg/L): Fe

167 138 Al Mn Pb Zn Cu Cr e Ni nd nd 0.02 nd nd 0.07 nd nd nd 0.12 nd nd 0.02 nd nd 0.02 nd nd nd nd 0.02 nd nd 0.01 nd nd = não detectado; (+) positivo; (-) negativo Coliformes Totais NMP/100mL amostra Amostras Compostas Sobrenadantes - sem polímero Sobrenadantes - com polímero Sólidos Suspensos Totais (mg/l) na Amostra Composta FIGURA Presença de Coliformes Totais na Amostra Composta e nos Sobrenadantes obtidos a partir dos ensaios sem e com a utilização de Polímero, em função dos SST na Amostra Composta.

168 139 Ercherichia coli NMP/100mL da amostra Amostras Compostas Sobrenadante - sem polímero Sobrenadante - com polímero Sólidos Suspensos Totais (mg/l) na Amostra Composta FIGURA Presença de Escherichia coli na Amostra Composta e nos Sobrenadantes obtidos a partir dos ensaios sem e com a utilização de polímero, em função dos SST na Amostra Composta Coliformes Totais NMP/100mL amostra Coliformes Totais - Amostra Composta Coliformes Totais - Sobrenadante - ensaio sem polímero Coliformes Totais - Sobrenadante - ensaio com polímero Sólidos Suspensos Totais na Amostra Composta (mg/l) FIGURA NMP/100mL de Coliformes Totais na amostra composta inicial e sobrenadantes, após o ensaio em coluna com e sem utilização de polímero em função dos SST na amostra composta.

169 Ercherichia coli NMP/100mL amostra E. coli - Amostra Composta E. coli - Sobrenadante - ensaio sem polímero E. coli - Sobrenadante - ensaio com polímero Sólidos Suspensos Totais na Amostra Composta (mg/l) FIGURA NMP/100mL de Escherichia coli na amostra composta inicial e sobrenadantes, após o ensaio em coluna com e sem utilização de polímero em função dos SST na amostra composta Amostra Composta Sobrenadante - sem polímero Sobrenadante - com polímero Turbidez (ut) Amostras FIGURA Valores de turbidez encontrados nas amostras compostas e respectivos sobrenadantes após ensaio em coluna, sem e com utilização de polímero.

170 SST (mg/l) SST inicial - Amostra Composta SST - Sobrenadante - ensaio sem polímero SST - Sobrenadante - ensaio com polímero Amostras FIGURA Concentração de SST na amostra composta e respectivos sobrenadantes após ensaio em coluna, sem e com utilização de polímero Amostra Composta Sobrenadante - sem polímero Sobrenadante - com polímero DQO (mg/l) Sólidos Suspensos Totais (mg/l) FIGURA DQO na amostra composta e respectivos sobrenadantes obtidos nos ensaios sem e com utilização de polímero em função dos SST na amostra inicial.

171 142 Concentração de Fosfato (mg/l (PO4)-3) 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 Amostra Composta Sobrenadante - sem polímero Sobrenadante - com polímero Sólidos Suspensos Totais (mg/l) FIGURA Concentração de fosfato nas amostras compostas e respectivos sobrenadantes após ensaio em coluna, sem e com utilização de polímero Alcalinidade Tota (mg/lcaco3) Amostra Composta Sobrenadante - sem polímero Sobrenadante - com polímero Sólidos Suspensos Totais (mg/l) FIGURA Valores de alcalinidade total encontrados nas amostras compostas e respectivos sobrenadantes após ensaio em coluna, sem e com utilização de polímero.

172 Dureza (mg/lcaco3) Amostra Composta Sobrenadante - sem polímero Sobrenadante - com polímero Sólidos Suspensos Totais (mg/l) FIGURA Valores de dureza nas amostras compostas e respectivos sobrenadantes após ensaio em coluna, sem e com utilização de polímero. FIGURA Cisto de Entamoeba coli encontrado no sobrenadante proveniente do ensaio em coluna com emprego de polímero, utilizando amostra composta com turbidez e SST igual a 60uT e 156mg/L, respectivamente.

173 144 FIGURA Larva de Strongyloides stercoralis encontrado no sobrenadante proveniente do ensaio em coluna com emprego de polímero, utilizando amostra composta com turbidez SST igual a 60uT e 156mg/L, respectivamente.

174 Características do Material Sedimentado Os materiais sedimentados obtidos nos ensaios finais foram caracterizados com base nos parâmetros constantes na TABELA 12. Os gráficos das FIGURAS 116, 117 e 118 contêm dados necessários para determinação da resistência específica. Na FIGURA 119 tem-se a foto de uma forma parasitária encontrada no material sedimentado. Nas FIGURAS 120, 121 e 122 são mostradas as distribuições granulométricas com os materiais sedimentados. TABELA 12 - Características do material sedimentado obtido dos ensaios em coluna a partir das amostras compostas caracterizadas na TABELA 9. AMOSTRAS PARÂMETROS Sólidos Suspensos Totais(g/L) Resistência Específica (x m/kg) Fixos(g/L) Voláteis(g/L) Distribuição Granulométrica - Tamanho médio (µm) sem polímero 5, com polímero 7,70 5,73 1,97 sem polímero 8, com polímero 10,60 8,03 2,57 sem polímero 5, com polímero 12,67 9,43 3,24 13,73 3,97 7,74 2,97 36,79 2,80 * 7,8 * 7,0 * 1,3 Densidade (g/cm 3 ) * 2,0 * 2,0 * 2,0 Parasitológico: Cisto de Entamoeba coli Larva de Strongyloides stercoralis Larva de Ancylostomatidae Ovo de Hymenolepis nana Ovo de Ancylostomadiae Metais(mg/L): Fe Al Mn Zn Ni Cu Cr

175 136 Pb e Cd nd nd nd nd nd nd nd = não detectado; (+) positivo; (-) negativo; (*) não determinado. 2,5 2,0 t / v (s/ml) 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 GRÁFICO A - PONTOS UTILIZADOS NA OBTENÇÃO DE b. y = 0,0795x + 0,2829 R 2 = 0,9886 r = 3.97E+12m/Kg Volume Filtrado (ml) 1,5 t / v (ml) 1,0 0,5 0, Volume filtrado (ml) FIGURA Relação t/v em função do volume filtrado. Dados necessários para obter o valor de b, utilizado no cálculo da resistência específica do material sedimentado 1. Material

176 137 proveniente do ensaio em coluna com a utilização da amostra composta com T 0 = 60uT e 58mg/L de SST, empregando 1,4mg/L de polímero aniônico para a clarificação. 3,0 2,5 2,0 t / v (s/ml) 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 GRÁFICO A - PONTOS UTILIZADOS NA OBTENÇÃO DE b. y = 0,0832x + 0,2338 R 2 = 0,9975 r = 2.97E+12m/Kg Volume Filtrado (ml) t / v (ml) 1,5 1,0 0,5 0, Volume filtrado (ml) FIGURA Relação t/v em função do volume filtrado. Dados necessários para obter o valor de b, utilizado no cálculo da resistência específica do material sedimentado 2. Material

177 138 proveniente do ensaio em coluna com a utilização da amostra composta com T 0 = 149uT e 156mg/L de SST, empregando 3,8mg/L de polímero aniônico para a clarificação. 6,0 2,5 GRÁFICO A - PONTOS UTILIZADOS NA OBTENÇÃO DE b. 5,0 4,0 t / v (s/ml) 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 y = 0,0956x + 0,5476 R 2 = 0,9871 r = 2.80E+12m/Kg Volume Filtrado (ml) t / v (ml) 3,0 2,0 1,0 0, Volume filtrado (ml) FIGURA Relação t/v em função do volume filtrado. Dados necessários para obter o valor de b, utilizado no cálculo da resistência específica do material sedimentado 3. Material

178 139 proveniente do ensaio em coluna com a utilização da amostra composta com T 0 = 232uT e 248mg/L de SST, empregando 9,4mg/L de polímero aniônico para a clarificação. FIGURA Larva de Strongyloides stercoralis encontrados no material sedimentado proveniente do ensaio em coluna com emprego de polímero, utilizando amostra composta com turbidez e SST igual a 60uT e 156mg/L, respectivamente.

179 140

180 141 FIGURA 120 Curva de distribuição granulométrica para o sedimento proveniente da amostra com T 0 = 60 ut e concentração de SST = 58 mg/l, utilizando 1,4 mg/l de polímero aniônico.

181 142 FIGURA 121 Curva de distribuição granulométrica para o sedimento proveniente da amostra com T 0 = 149 ut e concentração de SST = 156 mg/l, utilizando 3,8 mg/l de polímero aniônico.

182 143 FIGURA 122 Curva de distribuição granulométrica para o sedimento proveniente da amostra com T 0 = 232uT e concentração de SST = 248 mg/l, utilizando 6,0 mg/l de polímero aniônico.