CARACTERÍSTICAS DO LODO ACUMULADO EM UMA LAGOA CHICANEADA TRATANDO EFLUENTES DE UM REATOR UASB

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1 CARACTERÍSTICAS DO LODO ACUMULADO EM UMA LAGOA CHICANEADA TRATANDO EFLUENTES DE UM REATOR UASB Maria Cristina de Sá Oliveira Matos Brito (1) Engenheira Civil. Mestre em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos pela Escola de Engenharia da UFMG. Engenheira da Servsan. Engenharia e Consultoria Ltda ( ). Consultora da FOTOGRAFIA FEAM Fundação Estadual de Meio Ambiente (1998). NÃO Marcos von Sperling Engenheiro civil. Doutor em Engenharia Ambiental pelo Imperial DISPONÍVEL College, Universidade de Londres. Professor adjunto do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental (DESA) da UFMG. Consultor de empresas públicas e privadas. Carlos Augusto de Lemos Chernicharo Engenheiro civil. Doutor em Engenharia Ambiental pela Universidade de Newcastle upon Tyne, Inglaterra. Professor adjunto do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental (DESA) da UFMG. Consultor de empresas públicas e privadas. Endereço (1) : Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental (DESA).Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). Av. do Contorno, o andar Belo Horizonte - MG - Brasil - Tel: (031) Fax: (031) marcos@desa.ufmg.br RESUMO O estudo da acumulação do lodo em lagoas de estabilização, apesar de tópico de relevante interesse, ainda carece de mais dados experimentais no país. Recentemente o PROSAB destacou como uma das suas prioridades as pesquisas sobre o assunto. O presente trabalho apresenta dados de nove meses de operação de uma lagoa de estabilização em escala piloto, com várias chicanas, tratando os efluentes de um reator UASB (em escala real), na cidade de Itabira-MG, Brasil. Após o experimento, a lagoa foi esvaziada e foram analisados os seguintes parâmetros em relação ao lodo nos diversos compartimentos da lagoa: ph, a altura de lodo em cada câmara da lagoa (h), e as concentrações de Sólidos Totais (ST), Sólidos Totais Voláteis (STV), Sólidos Suspensos Totais (SS), Sólidos Suspensos Voláteis (SSV). PALAVRAS-CHAVE: Esgotos Domésticos, Tratamento de Esgotos, Pós-Tratamento, Lagoa de Estabilização, Lodo. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 913

2 INTRODUÇÃO O estudo da acumulação e das características do lodo em lagoas de estabilização tem sido um tópico de renovado interesse, destacando-se, entre as mais recentes no Brasil, as pesquisas atualmente realizadas no âmbito do PROSAB, no tema de lodo. JORDÃO (1988) cita resultados das lagoas de Mairiporã, onde, após oito anos de operação, a lagoa primária apresentou acúmulo de lodo de 3 cm/ano e a lagoa secundária de 1,2 cm/ano. No mesmo trabalho, JORDÃO cita também resultados da lagoa da cidade de Deus que, após 20 anos de operação, tinha 62 cm de lodo acumulado (3 cm/ano). TSUTIYA e CASSETTARI (1995) realizaram pesquisas para caracterização do lodo através de levantamentos batimétricos em um sistema de lagoas (anaeróbia seguida de facultativa), existente desde 1978, no município de Tatuí, SP. Para um período de funcionamento de 12 anos encontraram uma taxa de deposição de lodo de 3,9 cm/ano para a lagoa anaeróbia e 2,2 cm/ano para a facultativa. Os autores observam que estas mesmas lagoas já haviam sido estudadas em 1983 por Senra, que obteve resultados de taxas de deposição de lodo de 5,9 e 2,8 cm para as lagoas anaeróbia e facultativa, respectivamente. Esta diminuição da taxa de deposição de lodo é devida à fermentação da massa depositada. Foi encontrada uma concentração de sólidos praticamente constante na lagoa, resultando em uma concentração média de sólidos totais de 9,26%. Os sólidos fixos correspondem a 57% do total. GONÇALVES et al (1997), pesquisando lodo de lagoas no Espírito Santo, encontraram taxa de deposição de lodo de 1,53 cm/ano na lagoa facultativa de Mata da Serra (18 anos de operação). Para a mesma lagoa, os teores de sólidos totais situaram-se na faixa de 6,4 a 9,9 % e os de sólidos voláteis situaram-se em torno de 37% ST. O presente trabalho apresenta dados de nove meses de operação de uma lagoa de estabilização em escala piloto, com várias chicanas, tratando os efluentes de um reator UASB (em escala real), na cidade de Itabira-MG, Brasil. Considerando-se haver poucos dados disponíveis sobre acumulação de lodo em lagoas como pós-tratamento de reatores UASB, e considerando-se ainda o formato geométrico da lagoa, com elevada relação comprimento/largura, espera-se que o presente trabalho possa contribuir na formação da experiência nacional sobre lodos em lagoas de estabilização. METODOLOGIA Unidades experimentais O experimento, fruto de convênio entre o Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Minas Gerias (DESA-UFMG) e o Serviço Autônomo de Águas e Esgotos (SAAE) de Itabira, foi conduzido na ETE Nova Vista, pertencente ao município. A ETE em escala real é composta de um reator anaeróbio de manta de lodo, seguido de uma lagoa facultativa de 1 ha de área. Foi construída uma lagoa de estabilização em escala piloto a jusante do reator anaeróbio. As características da lagoa estão na Tabela o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 914

3 Tabela 1 - Dados gerais da lagoa de estabilização. Item Valor Comprimento (m) 8,0 Largura (m) 4,0 Profundidade útil (m) 1,0 Volume útil (m 3 ) 32,0 Relação comprimento / largura 32 Características operacionais A lagoa foi operada durante aproximadamente nove meses, passando por cinco fases de operação (Tabela 2). Em cada fase, foi variada a vazão afluente e, em conseqüência, o tempo de detenção a que a lagoa esteve submetida. A Fase I foi de carregamento da lagoa. Nas Fases I, II e III a lagoa esteve sob elevada sobrecarga. Tabela 2 - Características das fases de operação da lagoa. Fase Período Dias do experimento Vazão média (l/h) TDH médio(d) I a a ,6 II a a ,6 III a a ,6 IV a a ,9 V a a ,7 VI a a ,7 Determinações experimentais Após o término do experimento (07/05/97), a lagoa foi esvaziada, tendo sido medida a altura do lodo e coletadas amostras de lodo de cada uma das câmaras para análises. Os parâmetros investigados foram: a altura de lodo em cada câmara da lagoa (h), e as concentrações de Sólidos Totais (ST), Sólidos Totais Voláteis (STV), Sólidos Suspensos Totais (SS), Sólidos Suspensos Voláteis (SSV) e ph. RESULTADOS E DISCUSSÃO A Tabela 3, apresentada na mesma forma geométrica da lagoa, com as divisões das chicanas, informa as principais características do lodo. As setas apresentadas representam o fluxo do esgoto na lagoa, ao longo das diversas câmaras formadas pelas chicanas. Observa-se que há variações na altura do lodo em cada câmara, especialmente nas primeiras, enquanto que nas últimas câmaras a altura do lodo manteve-se praticamente estável. Também os outros dados, à exceção do ph, variam ao longo da lagoa. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 915

4 Tabela 1 - Características do lodo da lagoa. (Entrada na Lagoa) h = 0,11 m SS = 5,93 % ST = 6,74 % SSV=1,85 % STV= 3,02 % ph = 6,78 SSV/SS=0,31 h = 0,08 m SS = 5,68 % ST = 6,78 % SSV= 1,53% STV = 3,34 % ph = 6,84 SSV/SS= 0,27 h = 0,08 m SS = 4,55 % ST = 6,16% SSV=2,92 % STV = 4,84 % ph = 6,90 SSV/SS=0,64 h = 0,06 m SS = 5,63 % ST = 6,54 % SSV=2,63% STV= 4,98% ph = 6,99 SSV/SS=0,47 h = 0,04 m SS = 3,09 % ST = 3,91 % SSV= 1,88% STV = 1,89 % ph = 6,97 SSV/SS=0,61 h = 0,03 m SS = 1,38 % ST = 1,65 % SSV= 0,80% STV = 0,77 % ph = 7,11 SSV/SS= 0,58 h = 0,03 m SS = 1,73 % ST = 2,27 % SSV= 0,89% STV = 1,11% ph = 7,05 SSV/SS= 0,51 h = 0,03 m SS = 2,72 % ST = 3,40 % SSV= 1,76% (Saída da STV = 2,89 % ph = 7,00 Lagoa) SSV/SS=0,66 A Figura 1 apresenta um perfil longitudinal da altura do lodo e do ph na lagoa. As câmaras da lagoa foram numeradas de 1 a 8, sendo a câmara de número 1 a da entrada da lagoa. Pode-se observar como a altura de lodo é bem mais elevada nas primeiras três câmaras, tendendo a se estabilizar nas câmaras finais. O ph apresenta pouca variação. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 916

5 12 10 h PERFIL DE ph E ALTURA DO LODO ph e h (cm) ph CÂMARA DA LAGOA Figura 1 - Perfil de ph e altura do lodo na lagoa. As Figuras 2 e 3 ilustram os perfis longitudinais referentes aos sólidos no lodo da lagoa. A Figura 2 mostra as concentrações de sólidos, ao passo que a Figura 3 exibe as principais relações entre os sólidos. Observa-se na Fig. 2 a semelhança de formas entre as figuras de ST e SS e entre as de STV e SSV, como seria de se esperar. A figura mostra também uma concentração maior de sólidos nas primeiras câmaras da lagoa, decrescendo a partir da câmara 4. 7,00 6,00 ST SS PERFIL DE SÓLIDOS NO LODO ST, STV, SS, SSV ( %) 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 STV SSV 0, CÂMARA DA LAGOA Figura 2 - Perfil de sólidos no lodo da lagoa. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 917

6 1 0,9 SS/ST PERFIL DAS RELAÇÕES DE SOLIDOS NO LODO SS/ST, STV/ST, SSV/ST, SSV/SS 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 STV/ST SSV/SS CÂMARA DA LAGOA Figura 3 - Perfil das relações de sólidos no lodo. No presente estudo os valores médios encontrados para as diversas concentrações, para o ph e para as relações entre os sólidos foram: ST = 4,68 % STV = 2,85 % SS = 3,84 % SSV = 1,78 % ph = 6,96 STV/ST = 0,60 SS/ST = 0,81 SSV/SS = 0,51 SSV/ST = 0,40 As dimensões da lagoa são de 4 m (largura) e 8 m (comprimento). As de cada câmara são de l m de largura e 4 m de comprimento. A partir desses dados e dos dados da tabela acima foi calculado o volume de lodo produzido pela lagoa, que foi de 1,84 m 3 nos 261 dias de funcionamento. Este volume representa um volume de 2,58 m 3 de lodo/ano e a uma produção de 0,04 m 3 de lodo/hab.ano, que encontra-se dentro dos valores citados na literatura para produção de lodo para lagoas facultativas: 0,03 a 0,08 m 3 /hab.ano (ARCEIVALA, 1981). Em termos da taxa de deposição de lodo o valor encontrado foi de 8 cm/ano. É importante, entretanto, ressaltar que a lagoa funcionou menos de um ano e este valor certamente será inferior com uma lagoa em carga por vários anos, devido aos efeitos do adensamento aliados à crescente mineralização. CONCLUSÕES Com base nos dados encontrados, tem-se as seguintes conclusões principais: Em função do formato da lagoa (chicaneada), o comportamento é diferenciado ao longo do percurso entre a entrada e a saída. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 918

7 Houve maior acúmulo de lodo no início da lagoa, em especial nas duas primeiras câmaras. As concentrações de SS no lodo variaram de 1,38 a 5,93% e as relações SSV/SS variaram de 0,27 a 0,66. A taxa de produção do lodo encontrada foi de 0,04 m 3 /hab.ano ou 8 cm/ano. Deve-se ter sempre em perspectiva o fato de que a lagoa operou apenas por nove meses. Lagoas com vários anos de operação poderão apresentar diferentes valores absolutos das concentrações, devido à continuada estabilização e compactação do lodo. No entanto, o comportamento geral deverá guardar similaridade, principalmente no tocante às tendências dos perfis longitudinais ao longo da lagoa. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao Serviço Autônomo de Águas e Esgotos de Itabira pelo apoio na realização dos trabalhos de campo. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ARCEIVALA, S.J. Wastewater treatment and disposal. Marcel Dekker, New York. 982 p. 2. GONÇALVES, R.F. Lodos de Lagoas de Estabilização em Operação no Espírito Santo: Formação e Características. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL, 19, 14 a 19 jul. 1997, Foz do Iguaçu. Anais... Rio de Janeiro: ABES, p JORDÃO, E.P. Lagoas de estabilização no Brasil: evolução, situação e estado da arte. In: SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE TRATAMENTO DE ESGOTOS: LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO/PROCESSOS DE LODOS ATIVADOS, set Anais... Rio de Janeiro: ABES/AIDIS/WPFC, p TSUTIYA, M.T. e CASSETTARI, O.Z. Caracterização do Lodo de Lagoas de Estabilização. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL, 18, 17 a 21 set. 1995, Salvador. Anais eletrônicos. Rio de Janeiro: ABES, o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 919