II-019 ESTUDO COMPARATIVO ENTRE DOIS SISTEMAS DE PÓS- TRATAMENTO PARA REATORES UASB EM ESCALA REAL

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1 II-19 ESTUDO COMPARATIVO ENTRE DOIS SISTEMAS DE PÓS- TRATAMENTO PARA REATORES UASB EM ESCALA REAL Liliana Pena Naval (1) Doutorada pela Universidad Complutense de Madrid em Engenharia Química, Professora titular do curso de Engenharia Ambiental da Universidade do Tocantins. Vanessa Marques da Silva Acadêmica do curso de Engenharia Ambiental, Universidade do Tocantins, bolsista CNPq. Sérgio Carlos Bernardo Queiroz Acadêmico do curso de Engenharia Ambiental, Universidade do Tocantins, bolsista CNPq. Endereço (1) : ARSE 12; QI 48; Lt. 11; Al. 19. CEP: 77.- Palmas TO Brasil. Tel: (63) liliana@unitins.br RESUMO Sabe-se que os reatores do tipo UASB consistem em sistemas de tratamento de esgotos que possuem eficiência de remoção de matéria orgânica na faixa de 6%. Apesar desta considerável remoção, faz-se necessário um pós-tratamento. O presente estudo refere-se a avaliação de dois tipos de pós-tratamento de reatores UASB, sendo eles um filtro anaeróbio de fluxo ascendente e uma lagoa facultativa. A metodologia aplicada para as análises físico-químicas obedecem as normas estabelecidos pelo (APHA, 1995). Efetivamente a lagoa facultativa apresentou maior remoção de TDS (32%) e nitrogênio amoniacal, 25%, (material nitrogenado predominante no efluente do reator), facilitado pelo alto ph ( ph=8,2). Enquanto que o filtro anaeróbio mostrou maior eficiência na remoção de carga orgânica (DQO) de 37%. A partir dos resultados obtidos, conclui-se que lagoa facultativa conseguiu maior remoção de nutrientes, ao passo que o filtro anaeróbio obteve remoção maior de DQO em relação à lagoa facultativa. Embora tenham suas particularidades, ambos os tipos de pós-tratamento produzem um efluente de boa qualidade, garantindo a não poluição dos corpos receptores. PALAVRAS-CHAVE: Pós-tratamento, Lagoa facultativa, Filtro Anaeróbio. INTRODUÇÃO A tendência de uso do reator anaeróbio como principal unidade de tratamento biológico de esgoto deve-se, principalmente, à constatação de que fração considerável do material orgânico (em geral próxima de 7%) pode ser removida, nessa unidade, sem dispêndio de energia ou adição de substâncias químicas auxiliares. Unidades de pós-tratamento podem ser usadas para a remoção de parcela da fração remanescente de material orgânico de forma a permitir a produção de efluente final com qualidade compatível com as necessidades que se impõem pelos padrões legais de emissão de efluentes e a presença do meio ambiente (FORESTI et al., 1999). O presente estudo refere-se à avaliação de dois tipos de pós-tratamento de reatores UASB, sendo eles um filtro anaeróbio de fluxo ascendente e uma lagoa facultativa de polimento. Os filtros anaeróbios são utilizados para o tratamento de esgotos pelo menos desde a década de 195, mas constituem uma tecnologia em franco desenvolvimento. No Brasil o filtro anaeróbio, tornou-se mais popular a partir de 1982, quando a NBR 7229, incorporou diretrizes básicas para o projeto e construção dos filtros anaeróbios, incentivando o seu uso associado aos tanques sépticos, como unidades de pós-tratamento dos efluentes. As lagoas facultativas são reatores biológicos que apresentam seu conteúdo líquido caracterizado por uma camada aeróbia superficial, uma zona facultativa intermediária e uma cama anaeróbia na parte inferior (Pearson, 1987; Kellner & Pires, 1998 e Oliveira, 199). Neste tipo de lagoa desenvolvem-se simultaneamente processos de oxidação aeróbia e digestão anaeróbia. A execução desse trabalho é parte integrante de um programa de monitoramento apoiado pela Companhia de Saneamento do Tocantins (SANEATINS). ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 MATERIAIS E MÉTODOS A área da pesquisa é constituída por duas Estações de Tratamento de Esgotos em Palmas (TO). Cada ETE é composta por um reator UASB como unidade principal associado a um pós-tratamento em um filtro biológico e uma lagoa facultativa. A alimentação das ETE s constitui unicamente de esgotos domésticos. A metodologia aplicada para as análises físico-químicas obedecem as normas estabelecidas pelo (APHA, 1995), assim como o programa de coletas semanais seguiu o padrão descrito pela (CETESB, 1987). A seguir estão relacionadas as dimensões de cada unidade de pós-tratamento: FILTRO BIOLÓGICO LAGOA DE POLIMENTO Largura (m) - 11, Comprimento (m) - 256, Altura (m) 4,8 - Diâmetro (m) 21, - Profundidade (m) - 1,5 Volume (m 3 ) 1.662, 768, Área (m 2 ) 346, 2816, A seguir, estão relacionados os parâmetros físico-químicos analisados, bem como a sua respectiva periodicidade. Parâmetro Freqüência Técnica Referência DQO Semanal Refluxo com dicromato STANDARD (1995) Sólidos Dissolvidos Semanal Imersão Direta STANDARD (1995) Sólidos Totais Semanal Evap. e secagem a 15 o C SYMONS e col. (1941) Sólidos Fixos Semanal Secagem a 55 o C STANDARD (1995) Sólidos Voláteis Semanal Secagem a 55 o C STANDARD (1995) ph Semanal Leitura direta STANDARD (1995) Nitrato Quinzenal Espectrof. Visível STANDARD (1995) Nitrito Quinzenal Espectrof. Visível STANDARD (1995) Fósforo Quinzenal Espectrof. Visível STANDARD (1995) Amônia Quinzenal Espectrof. Visível STANDARD (1995) RESULTADOS As principais características relacionadas ao efluente, obtidas dos sistemas de tratamento de esgotos, comparando a lagoa de polimento ao filtro anaeróbio, estão apresentadas nos gráficos a seguir. Informa-se que as características dos esgotos são similares e os dois sistemas de pós-tratamento estão sob o mesmo regime climático. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 Figura1: Valores médios de Demanda Química de Oxigênio 8 DQO (mg/l) 6 4 Esgoto bruto reator Ef luente final Figura 2: Valores médios de ph ph 8,5 8 7,5 7 6,5 6 Esgoto bruto reator Efluente final Na figura 1, durante o período de amostragem, o filtro biológico obteve remoção de 28% da matéria orgânica remanescente do reator. Ao passo que a lagoa facultativa não obteve remoção dessa DQO, pois contribuiu para aumentar a carga orgânica, provavelmente pela presença de algas. Com relação ao ph da figura 2, os valores médios obtidos pela lagoa de polimento apresentam-se elevados, visto que a atividade fotossintética das algas favorece esse aumento. O ph médio de 7,96 obtido pela lagoa indica o aumento esperado para que possa desempenhar sua função de pós-tratamento com regularidade. Com relação ao filtro biológico, segundo CAMPOS (1999), a diminuição do ph é favorecida pela presença de compostos como CO 2 e ácidos graxos voláteis produzidos na degradação da matéria orgânica pelas bactérias anaeróbias. Contudo, a emissão dos efluentes obedeceu aos padrões estabelecidos pela Resolução CONAMA para águas de classe 2: ph entre 5 e 9. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 Figura 3: Valores médios de Sólidos Totais Dissolvidos TDS (mg/l) Esgoto bruto reator Efluente final Figura 4: Valores médios de Sólidos Fixos STF (mg/l) ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 Figura 5: Valores médios de Sólidos Voláteis STV (mg/l) Figura 6: Valores médios de Sólidos Totais ST (mg/l) Como pode ser observado, a lagoa de polimento obteve uma remoção de 26% de sólidos totais dissolvidos, remanescentes da unidade anterior, enquanto que o filtro biológico não apresentou remoção. Apesar disso, os valores obtidos obedeceram aos padrões de qualidade sanitária recomendada pelo CONAMA, de até 5 mg/l. Conforme exposto nas Figuras 4, 5 e 6, a parcela inorgânica dos sólidos remanescente do reator foi melhor removida pela lagoa de polimento com uma taxa de 41 %, enquanto que o filtro alcançou 9 % de remoção. Observou-se na lagoa uma remoção de 44 % dos sólidos orgânicos e no filtro biológico de 33 %. A parcela dos sólidos suspensos e dissolvidos, foi removida na lagoa em 42 % e no filtro anaeróbio com 23 %. Os sólidos na sua totalidade, foram parcialmente retidos, até porque no efluente da lagoa facultativa quantifica-se também biomassa algal. O filtro comparado ao sistema de lagoa apresentou dificuldades na completa remoção desses sólidos. Apesar de a Resolução 2/86, não preconizar teores máximos para esses parâmetros, considera-se importantes por tratar-se de lançamento de águas residuárias domésticas em corpos d água úteis à população de seu entorno. Dessa forma, ressalta-se que, os sistemas conseguiram reter parte desses sólidos, garantindo inalterar as características naturais do corpo receptor. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 Gráfico 4: Valores médios de Nitrogênio Amoniacal Amônia (mg/l) Esgoto bruto reator Efluente final As concentrações de nitrogênio amoniacal apresentaram-se elevadas ao longo dos tratamentos, indicando que o processo de degradação de matéria orgânica está acontecendo, principalmente por ser predominante no efluente do reator. Observa-se que a lagoa de polimento assegurou uma remoção desse nutriente de 6% e o filtro biológico de 5%. A lagoa obteve uma remoção um pouco maior que o filtro, principalmente pela manutenção de um ph alto. Vale ressaltar que, tanto a lagoa de polimento quanto o filtro anaeróbio, conseguiu remover boa parte da amônia liberada no reator. Gráfico 5: Valores médios de Fosfato total Fosfato total (mg/l) ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6

7 Gráfico 6: Valores médios de Nitrato Nitrato (mg/l) Gráfico 7: Valores médios de Nitrito Nitrito (mg/l),2,15,1,5 A ETE assegurou satisfatória remoção de Nitrato (8 %) e Nitrito (81 %), ao passo que a ETE UASB +Filtro, apenas removeu o Nitrito (86 %). Ambos sistemas foram ineficientes na remoção do Fosfato total do esgoto. CONCLUSÕES A partir dos resultados obtidos nos diferentes sistemas, conclui-se que: A lagoa facultativa assegurou maior retenção de nutrientes, principalmente sob a forma de nitrato e nitrito. Além, convém ressaltar que quase toda a amônia liberada na degradação da matéria ocorrida no reator, foi removida pela lagoa de polimento. A totalidade dos sólidos dissolvidos foi satisfatoriamente retida na lagoa. Ao passo que, o filtro anaeróbio obteve remoção maior de matéria orgânica ainda remanescente do reator. Esses resultados reforçam a idéia de que os tratamentos anaeróbios não são indicados para a retenção dos nutrientes das águas residuárias domésticas. Posteriormente, será necessário a instalação de uma unidade de polimento neste sistema. Embora tenham suas particularidades, ambos ambas as unidades de pós-tratamento produzem um efluente de boa qualidade, garantindo a não poluição dos corpos receptores, que neste caso são de classe 2. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 7

8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. APHA; AWWA; WPCF, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 19.ed. Washington D. C CAMPOS, J. R. Tratamento de esgotos sanitários por processo anaeróbio e disposição controlada no solo. 1 ed., Rio de Janeiro: ABES, 1999, 464p. 3. CETESB (1987). Guia de Coleta e Preservação de Amostras de Água. 1ª ed. São Paulo: CETESB. 4. FORESTI, E. e col. (1999). Fundamentos do tratamento anaeróbio in Tratamento de esgoto sanitário por processo anaeróbio e disposição controlada no solo/ José Roberto Campos (coordenador). 464 p. Projeto PROSAB. Rio de Janeiro: ABES. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 8