AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE UM FILTRO ANAERÓBIO COM RECHEIO DE BAMBU UTILIZADO COMO PÓS-TRATAMENTO DE UM REATOR UASB EM ESCALA REAL

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1 AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE UM FILTRO ANAERÓBIO COM RECHEIO DE BAMBU UTILIZADO COMO PÓS-TRATAMENTO DE UM REATOR UASB EM ESCALA REAL Liliana Pena Naval (1) Doutorada pela Universidad Complutense de Madrid em Engenharia Química, Professora Adjunta do Curso de Engenharia Ambiental da Universidade Federal do Tocantins. Giulliano Guimarães Silva Graduado em Engenharia Ambiental pela UFT Engenheiro na Companhia de Saneamento do Tocantins. Sérgio Carlos Bernardo Queiroz Graduado em Engenharia Ambiental pela UFT Engenheiro na Companhia de Saneamento do Tocantins. Endereço(1): ARSE 102; QI 48; Lt. 11; Al. 19. CEP: Palmas TO Brasil. Tel: (63) liliana@edu.uft.br ou giullianogsilva@hotmail.com RESUMO O presente estudo foi realizado em um filtro anaeróbio (FA) que é utilizado como unidade de pós-tratamento de um reator anaeróbio de fluxo ascendente (UASB). O filtro anaeróbio é uma tecnologia que se encontra em franco desenvolvimento no país. Portanto este trabalho teve como objetivo acompanhar e comparar o desempenho do filtro anaeróbio utilizando como meio de suporte o bambu, e apresentar uma avaliação dos resultados do sistema na remoção de matéria orgânica, sólidos e nutrientes tendo em vista o pouco conhecimento desta unidade operando em escala real no Brasil. O FA é constituído em chapa de aço, com diâmetro de 20,90 m, apresentando uma altura útil 6,30 m e volume m³. Já o meio de suporte do FA é constituído de bambu, cujas dimensões são: comprimento de ± 100 cm e diâmetro de 2,5 cm. dispostos em camadas sobrepostas, formando ângulos de 90º entre si. Através dos resultados obtidos durante o estudo, observou-se que o FA obteve uma taxa média de remoção de DBO, DQO e SS de 69, 66 e 80 %, respectivamente. Tais resultados demonstram que a utilização do bambu como meio suporte mostrou ser adequado e viável, apresentando eficiência semelhante àqueles encontrados na literatura para os vários tipos de materiais comumente empregados. PALAVRAS-CHAVE Filtro anaeróbio, bambu, tratamento de esgoto sanitário. INTRODUÇÃO Para Kato et al. (1999), várias alternativas de pós-tratamento de efluentes anaeróbios se encontram em desenvolvimento, ao passo que algumas se encontram em uso na prática, como é o caso das denominadas lagoas de polimento, filtro anaeróbio, flotação por ar dissolvido, escoamento superficial, filtros biológico, terras úmidas (wetlands), lagoa aerada e lodos ativados. Mais recentemente o filtro anaeróbio vêm sendo aplicado no Brasil para pós-tratamento de efluentes (polimento) de grandes decanto-digestores e de reatores anaeróbios de manta de lodo, com vazões de até mais de 40 L/s, (GONÇALVES et al., 2001). Os filtros anaeróbios são utilizados para tratamento de esgotos pelo menos desde 1950, mas constituem ainda uma tecnologia em franco desenvolvimento. A busca de alternativas para o material de enchimento, que é responsável pela maior parcela dos custos e pelo volume, e o aperfeiçoamento de detalhes construtivos, incluindo o sentido do fluxo e a facilidade de remoção do lodo de excesso, são os aspectos que merecem maior atenção no desenvolvimento tecnológico dos filtros anaeróbios. Porém, o fato de ser uma tecnologia ainda em desenvolvimento não impede a aplicação dos filtros anaeróbios em escala real, com grande sucesso e ótimos resultados, (GONÇALVES et al., 2001).

2 A principal finalidade do material de enchimento dos filtros anaeróbios é permitir o acúmulo de grande quantidade de biomassa, com o conseqüente aumento do tempo de retenção celular; melhorar o contato entre os constituintes do despejo afluente e os sólidos biológicos contidos no reator; atuar como uma barreira física, evitando que os sólidos sejam carreados para fora do sistema de tratamento e ajudar a promover uniformização do escoamento no reator (ANDRADE NETO et al., 1999). O material mais utilizado para enchimento de filtros anaeróbios no Brasil é a pedra britada Nº 4, que é um material muito pesado e relativamente caro, devido ao custo da classificação granulométrica. Outros materiais já foram estudados e experimentados no enchimento de filtros anaeróbios no Brasil: gomos de bambu (COUTO & FIGUEIREDO, 1993; NOUR et al., 2000); escória de alto forno de siderúrgicas (CHERNICHARO, 1997); vários tipos e granulometria de pedras; tijolos cerâmicos vazados comuns e anéis de eletroduto corrugado de plástico (ANDRADE NETO, 2000). Estudar alternativas para o meio de suporte que atendam os requisitos para o bom funcionamento do reator e ao mesmo tempo, ampliar a possibilidade de utilizar materiais disponíveis de menor custo e com peso menor, vem sendo alvo de muitas pesquisas realizadas no Brasil nos últimos anos. Andrade Neto (2001) afirma que o material de recheio deve possuir algumas características tais como: leve; ser um material inerte; ter uma área específica relativamente grande e de fácil aquisição. OBJETIVOS Objetivo fundamental do presente trabalho foi acompanhar e comparar, no nível de escala real, o desempenho do Filtro Anaeróbio cujo meio de suporte é o bambu, cuja unidade é utilizada como pós-tratamento de um reator anaeróbio de fluxo ascendente, e apresentar uma avaliação crítica dos resultados do sistema na remoção de matéria orgânica, sólidos e nutrientes tendo em vista o pouco conhecimento desta unidade operando conjuntamente com reatores anaeróbios em escala real no Brasil. METODOLOGIA Os estudos basearam-se na análise de amostras coletadas na entrada do sistema (esgoto bruto), no efluente do reator (afluente do filtro) e no efluente final do filtro anaeróbio, com freqüência semanal sempre as 9:00 horas da manhã, no período de agosto de 2001 a fevereiro de Os parâmetros analisados foram: Temperatura, ph, DQO, DBO, Sólidos Totais (ST), Sólidos Totais Fixo (STF), Sólidos Totais Voláteis (STV), Sólidos Suspensos (SS), Amônia, Nitrato, Nitrito e Fosfato. As determinações seguiram os métodos descritos no Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 20ª edição (AWWA/APHA/WEF, 1998). RESULTADOS E DISCUSSÕES Através das análises físico-químicas obtiveram-se os resultados expostos na Tabela 01 para os parâmetros DQO, DBO, Temperatura e ph. Na Figura 01 para as diferentes frações de sólidos e na Tabela 02 para os parâmetros de fosfato, amônia, nitrato, nitrito. A cidade de Palmas possui um clima tropical chuvoso de Cerrado Awi (Köppen) com duas estações bem definidas, uma seca (maio a setembro) e outra chuvosa (outubro a abril). Essas estações que se repetem ano após ano caracterizam uma homogeneidade climática, traduzida por pequenas variações e regularidade na distribuição das temperaturas, das velocidade dos ventos, da umidade do ar, da insolação e dos demais parâmetros climáticos. Este trabalho desenvolveu-se em região de clima quente e com pequenas variações de temperatura. Os valores de temperatura, conforme apresentados na Tabela 01, no afluente e no efluente do filtro mantiveram-se sempre muito próximos.

3 Tabela 01: Concentrações médias (mg/l) de DQO, DBO, Temperatura (ºC), ph, com respectivas porcentagens de remoção de matéria orgânica, no afluente e efluente do filtro anaeróbio. Ponto de Coleta DQO DBO Temperatura ph % Remoção % Remoção Esgoto Bruto (EB) 534,4-229,82-29,3 6,9 Entrada do Filtro (EF) 237,3 55,59 94,00 59,09 29,3 7,3 Saída do Filtro (SF) 181,4 66,1 72,18 68,59 29,4 7,0 A temperatura média encontrada neste trabalho foi de 29,3ºC e 29,4 ºC tanto no afluente como no efluente do filtro. Durante todo o período o ph se manteve em média 6,9 no afluente e de 7,0 no efluente do filtro e de um modo geral esteve próximo ao neutro. A qualidade dos esgotos sanitários que chegam às estações de tratamento e a eficiência destas, são usualmente estimadas a partir da determinação da matéria orgânica presente, através das análises de parâmetros, incluindo a DQO e DBO. O filtro anaeróbio em estudo apresentou resultados satisfatórios na remoção de DQO. Na entrada do sistema a média encontrada foi de 534,4 mg/l (esgoto bruto) de matéria orgânica. Após a passagem pelo reator este valor passou a ser 237,3 mg/l de DQO. Tais concentrações encontradas no afluente do filtro foram reduzidas no efluente final para 181,4 mg/l. Apresentando uma taxa média de remoção de 66,1%. O mesmo comportamento pode-se observar na remoção de DBO. Na entrada do sistema a DBO média encontrada foi de 229,82 mg/l e no efluente final a média encontrada foi de 72,18 apresentando uma taxa média remoção de 68,59%. Concentrações de Sólidos (mg/l) ST STV STF SS Esgoto Bruto Afluente do Filtro Efluente do Filtro Figura 01 Concentrações de Sólidos (totais, voláteis, fixo e suspensos) no filtro anaeróbio. Quanto a remoção de sólidos, o melhor desempenho do filtro anaeróbio relacionou-se com os sólidos suspensos (SS). A concentração de sólidos suspensos no efluente permaneceu bastante baixa e estável durante todo o período estudado. Entretanto as concentrações dos SS foram 230,17 mg/l, na entrada do sistema, e 88,08 mg/l no afluente do filtro e 45,92 mg/l no efluente final do filtro anaeróbio. Apresentado dessa forma uma remoção de 80,01% de sólidos suspensos no filtro anaeróbio. Com relação as concentrações de sólidos totais o filtro apresentou uma taxa média de remoção de 53,01%. Já os sólidos totais voláteis (STV) e os sólidos totais fixos (STF) apresentaram respectivamente 61,1% e 39,8% na remoção de sólidos.

4 Tabela 02: Concentrações médias (mg/l) amônia, nitrato, nitrito e fosfato, no esgoto bruto (EB), entrada do filtro (EF) e saída do filtro (SF). Ponto de Coleta Amônia Nitrato Nitrito Fosfato Esgoto Bruto (EB) 14,92 3,39 0,2258 4,086 Entrada do Filtro (EF) 16,87 2,68 0,0709 4,552 Saída do Filtro (SF) 17,15 1,81 0,0508 4,725 Nessa configuração de filtro anaeróbio, como unidade de pós-tratamento de efluentes de reatores UASB, os resultados demonstraram baixa eficiência na remoção de fósforo e nitrogênio. Através da Tabela 02, pode-se observar que as concentrações de nitrogênio amoniacal foram altas ao longo do tratamento, indicando que o processo de degradação de matéria orgânica está acontecendo, principalmente por ser predominante no efluente do reator. Observa-se ainda que o filtro anaeróbio não apresentou condições que permitissem a volatilização da amônia, devido a faixa neutra do ph encontrada nesse reator. Com relação as concentrações de nitrato o filtro anaeróbio apresentou uma taxa média de 46,6% de remoção nitrato. Já para as concentrações de nitrito os valores encontrados foram desprezíveis apresentando uma média de remoção 77,5% cujo mecanismo de nitrificação e desnitrificação foram decisivos para promover tais reduções. Para fosfato, o filtro anaeróbio não apresentou as condições ideais (ph acima de 8,2) para promover remoções consideráveis de fósforo. CONCLUSÕES 1. Através do estudo desenvolvido no filtro anaeróbio utilizado como unidade de pós-tratamento de um reator anaeróbio de fluxo ascendente, confirma-se a aplicabilidade do filtro anaeróbio como unidade de pós-tratamento na remoção de matéria orgânica e sólidos, não ocorrendo o mesmo para os nutrientes. Reforçando a idéia de que o tratamentos anaeróbios não são indicados para a retenção dos nutrientes das águas residuárias domésticas. Sendo necessária a instalação de uma unidade de pós-tratamento que objetive a remoção desses. 2. O filtro anaeróbio apresentou uma alta eficiência na remoção de sólidos suspensos, admitindo esta unidade utilizada como pós-tratamento, apresenta a capacidade de suportar altas cargas orgânicas. 3. Os valores de ph encontrados no efluente do filtro anaeróbio durante todo o período de monitoramento estiveram acima de 6,5, independente do valor de ph do efluente bruto, o que torna possível observar a grande estabilidade alcançada pelo sistema. 4. A utilização do bambu como meio suporte mostrou ser adequado e viável, apresentando eficiência semelhante àqueles encontrados na literatura para os vários tipos de materiais comumente empregados. Referência Bibliográfica ANDRADE NETO, C.O.; ALÉM SOBRINHO, P., MELO, H.N.S.; AISSE, M.M. Decanto-Digestores In: Campos, J.R. (Coord.) Tratamento de Esgotos Sanitários por Processo Anaeróbio e Disposição Controlada no Solo. Rio de Janeiro: Projeto PROSAB, p ANDRADE NETO, C.; MELO, H.N.S.; PEREIRA, M.G.; LUCAS FILHO, M. Filtros com Enchimento de Diferentes Materiais. In: CHERNICHARO, C.A.L. (Coord.) Pós-tratamento de Efluentes de Reatores Anaeróbios. Coletânea de Trabalhos Técnicos. Belo Horizonte: Projeto PROSAB, p AWWA/APHA/WEF Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. A.E.Greenberg, L.S. Cleesceri & L.G. Andrew, 20 th edition, Washington, CHERNICHARO, C. A. L. Reatores Anaeróbios. Princípios Do Tratamento Biológico De Águas Residuárias. Belo Horizonte: DESA, 245 p COUTO, L.C.C.; FIGUEIREDO, R. F. Filtro Anaeróbio com Bambu para o Tratamento de Esgotos Domésticos. Revista Ingenieria Sanitária, AIDS. Vol. XLVII, Nº1, jan-marc p FEACHEM, R. G.; BRADLEY, D. J.; GERELICK, H. AND MARA D. D.. Sanitation and Disease. Health Aspects of Excreta and Wastewater Management. Chichester: John Wiley & Sons GONÇALVES R.F.; CHERNICHARO, C. A; ANDRADE NETO, C.O.; ALEM SOBRINHO, P.; KATO, M.T.; COSTA, R.H.R.; AISSE, M.M.; ZAIAT, M. Pós-Tratamento De Efluentes De Reatores Anaeróbios Por

5 Reatores Com Biofilme. In: CHERNICHARO, C. A. L Pós-tratamento de Efluentes de Reatores Anaeróbios. Belo Horizonte: PROSAB 2, p , KATO, M.T., ANDRADE NETO, C.O., CHERNICHARO, C.A.L., FORESTI, E., CYBIS, L.F. Configurações de Reatores Anaeróbios. IN: Tratamento de esgotos sanitários por processo anaeróbio e disposição controlada no solo. J.R. CAMPOS (coord.). Projeto PROSAB. Rio de Janeiro, ABES, p NOUR, E.A.A.; CORAUCCI FILHO, B.; FIGUEIREDO, R. F.; STEFANUTTI, R.; CAMARGO, S.A.R. Tratamento de Esgoto Sanitário por Filtro Anaeróbio Utilizando o Bambu como Meio Suporte. In: CAMPOS, J. R. (Coordenador). Tratamento de Esgoto Sanitário por Processo Anaeróbio e Disposição Controlada no Solo. Coletânea de trabalhos técnicos. São Carlos: Projeto PROSAB, 348p