Lagoa facultativa primaria no nordeste do Brasil: interferência da sedimentação e do acúmulo de lodo na eficiência de remoção da matéria orgânica

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1 8th IWA Specialist Group Conference on Waste Stabilization Ponds - Advances and Innovations in Pond Treatment Technology. Lagoa facultativa primaria no nordeste do Brasil: interferência da sedimentação e do acúmulo de lodo na eficiência de remoção da matéria orgânica L. B. Saraiva*, C. G. R. Meneses**, H. N. S. Melo**, A. L. C. Araújo**

2 INTRODUÇÃO Eficiência de remoção de M.O; Fluxo hidráulico, aparecimento de zonas mortas e caminhos preferenciais; Influência das condições climáticas (Temp, Ventos) Re-suspensão

3 OBJETIVO Avaliar a sedimentação e o acúmulo do lodo primário em uma lagoa facultativa na cidade do Natal, RN.

4 METODOLOGIA EXPERIMENTAL Mapeamento da camada de lodo LAGOA FACULTATIVA TRAPEZOIDAL : Bases: 58 m (entrada) e 168 m (saída) Área de 5,5 hectares Profundidade média de 2,0 m Dividida em seções Batimetria (confirmação com white towel test ) Agosto 2003 novembro vezes

5 GPS de precisão A m 2 A m 2 A m 2

6 COLETAS E CARACTERIZAÇÃO As análises foram realizadas no Laboratório de Engenharia Ambiental e Controle de Qualidade UFRN ph, ST (F e V) lodo ph, DBO, DQO, SS coluna líquida 30 pontos

7 DETERMINAÇÃO DA TAXA DE SEDIMENTAÇÃO 12 armadilhas Área A1 na direção transversal 50 m da entrada 0,5 e 1,0 m de profundidade, 7 a 8 dias (2 experimentos: C1 e C2)

8 DETERMINAÇÃO DA TAXA DE SEDIMENTAÇÃO 3 conjuntos de armadilhas (8 armadilhas por conjunto) Área A1 na direção transversal (posteriormente A3) 50 m após cada entrada 0,5 e 1,0 m de profundidade, 7 a 8 dias (C3, C4, C5)(C6, C7 A1 e A3)

9 ESTUDO COMPORTAMENTO HIDRODINAMICO Avaliar regime hidráulico e influência do vento 10% da área total, usando um traçador - técnica de estímuloresposta (custo do traçador) Corantes: vermelho bordeaux (Amaranto) Detecção do corante na água da lagoa e verificar a adsorção do corante pela camada de lodo Avaliação da detecção do corante na coluna líquida e no sedimento Coletas em 6 pontos (0,3, 1,0 e 2,0 m de profundidade) Intervalo entre 2 a 32 h do início

10 ESTUDO COMPORTAMENTO HIDRODINAMICO A quantidade do traçador necessária para o volume total da lagoa( m 3 ) foi calculada a partir da concentração mínima de detecção (1,25 mg.l -1 ), 140 kg de corante (utilizado 10 kg)

11 RESULTADOS: Ventos Direção predominantemente SE (var. NE) Velocidades: Média 1 a 4 m/s; Máx 10 m/s (10 e 14:00 h); Mín 0 m/s (18 e 6:30 h)

12 RESULTADOS Qm 56,1 L/s Tar 27,7ºC, Tágua 29,5 C, CO superficial - 324,1 kg DBO/ha.dia. Mistura - ventos 10, ,5 900 ph 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 ALF ELF mg.l AFL EFL DQO DBO

13 RESULTADOS: afluente - efluente Parâmetros Afluente Efluente ph 7,53 7,48 6,85 9,65 6,34 8,12 DQO (mg.l -1 ) DBO (mg.l -1 ) SST (mg.l -1 ) SSV (mg.l -1 ) Fosfato (mg.l -1 ) ,00 3,50 2,40 7,80 1,20 5,40

14 RESULTADOS: lodo A1, A2, A3 Áreas Parâmetros Sólidos Totais (g.l -1 ) Sólidos Fixos (g.l -1 ) Sólidos Voláteis (g.l -1 ) SV/SF A1 A2 A3 65,4 21,1 93,6 28,1 5,8 42,0 38,0 15,3 52,8 2,2 1,0 3,8 17,8 10,3 34,6 4,1 1,7 8,6 13,6 8,5 29,4 4,1 2,2 6,4 13,2 5,1 18,4 2,1 1,0 4,3 11,3 0,7 13,0 8,0 4,4 11,7

15 RESULTADOS: lodo A1, A2, A3 Sólidos totais (g.l -1 ) A1 A2 A Distância (m) ST = 1941,8 l R 2 = 0,7118 0, SV/SF Distância (m)

16 RESULTADOS: Regime hidráulico Dois experimentos (intervalo de uma semana) Vel. média vento 2 e 3 m/s Corante na superfície da lagoa no primeiro experimento, sem camada de lodo (2 min). Surgimento do corante na superfície da água através da camada de lodo sobrenadante.

17 RESULTADOS: Regime hidráulico Curva de concentração do traçador para o ponto P1 no primeiro experimento. Curva de concentração do traçador para o ponto P1 no segundo experimento.

18 RESULTADOS: Regime hidráulico 1º EXPERIMENTO - houve sedimentação do traçador no lodo de fundo; 2º EXPERIMENTO - retornou à superfície juntamente com o sobrenadante; CONFIRMA - re-suspensão ocasionada pela agitação da coluna líquida; pela liberação de gases, pela proximidade dos dispositivos de entrada, variações de vazão e vento. NUMERO DE DISPERSÃO - 0,04 com 21 h de tempo de detenção hidráulica (Meneses et al, 2006).

19 RESULTADOS: Camada de lodo Espessura da camada (cm) Direção dovento Mês Freqüência (%) Área 1 Área 2 Área 3 NE SE WS WN Maio 58 3,4 3,0 13,27 82,77 3,96 0,00 Agosto 43 5,1 2,8 12,08 85,47 2,45 0,00 Novembro 62 3,5 2,6 13,02 86,98 0,00 0,00 Fevereiro 50 6,7 5,0 16,63 81,64 1,73 0,00 Agosto 81 2,8 2,5 9,52 83,09 7,39 0,00 Novembro 81 5,0 5,0 4,82 92,59 2,59 0,00 Volume aprox. de lodo medido nas áreas (m3) A1 (14175 m2) A2 (17168 m2) A3 (23831,2 m2) Atotal (55174,2 m2) Mai/ Ago/ Nov/ Fev/ Ago/ Nov/ Média

20 RESULTADOS: Camada de lodo Maio cm 110cm vento Comprimento (m) 50 N cm 80cm 60cm 50cm 25cm 10cm 5cm 2cm 0cm vento Novembro 2004 N cm 130cm 120cm 110cm 90cm 80cm 60cm 50cm 25cm 10cm 5cm 2cm 1cm 0cm Comprimento (m)

21 RESULTADOS: Camada de lodo Camada de lodo sobrenadante as 7:00 h da manhã. Camada de lodo sobrenadante já se desfazendo com o efeito do vento

22 RESULTADOS: taxa de sedimentação (A1) Taxa de sedimentação (g.m -2.dia -1 ) C1 C2 C3 C4 C5 SST(0,5m) SST(1,0m) Ts (g.m -2.dia -1 ) C6 C7 1,0 m 1,0 m A1 A3 SST SSV SST SSV

23 RESULTADOS: Acúmulo de lodo Considerando: a massa específica do lodo kg/m3 o conteúdo médio de líquido na camada de lodo de 93% a remoção média de SSV, SSF e DBO na lagoa facultativa de 35; 60 e 50%, respectivamente Vas: medido (batimetria) k as = 2 (coef ac) V AS = k AS (,8F + 4,0F + F ) 0 XSSV, 0 XSSF,0 CDBO,

24 RESULTADOS: Acúmulo de lodo Volume (m³) Tempo (dias) V.medido V.predito

25 CONCLUSÕES O regime de ventos da região e o posicionamento espacial da lagoa exercem uma grande influência no comportamento hidrodinâmico e na eficiência do sistema. A realização da avaliação parcial hidrodinâmica mostrou que o vento provoca uma mistura da coluna líquida e re-suspende os sedimentos já depositados, que são novamente depositados em horários de velocidades baixas de vento, causando uma nova sedimentação.

26 AGRADECIMENTOS IFAM - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Amazonas UFRN Universidade Federal do Rio Grande do Norte, PPGEQ CAPES CAERN