II-243 CARACTERIZAÇÃO DE LODOS DE FOSSA SÉPTICA ATRAVÉS DE ENSAIOS DE BIOESTABILIDADE

Transcrição

1 22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 14 a 19 de Setembro Joinville - Santa Catarina II-243 CARACTERIZAÇÃO DE LODOS DE FOSSA SÉPTICA ATRAVÉS DE ENSAIOS DE BIOESTABILIDADE Mônica Weiss * Aluna regular do curso de graduação em Engenharia Química da Universidade Federal e Santa Catarina, bolsista de Iniciação Científica do CNPq Renata da Cruz Simões * Aluna regular do curso de graduação em Engenharia de Alimentos da Universidade Federal de Santa Catarina, bolsista de Iniciação Científica do CNPq Paulo Belli Filho ** Doutor em Engenharia Ambiental pela Univerité de Rennes, França. Professor adjunto do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da UFSC. Hugo Moreira Soares * (1) PhD em Engenharia Ambiental pela Universidade de Massachusetts, EUA. Professor adjunto do Departamento de Engenharia Química e Engenharia de Alimentos da UFSC * Departamento de Engenharia Química e Engenharia de Alimentos da Universidade Federal de Santa Catarina ** Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina

2 Endereço (1): EQA / UFSC, Campus Universitário, Trindade, Florianópolis, SC. Caixa Postal 476. CEP: soares@enq.ufsc.br RESUMO O largo uso no Brasil, de sistemas individuais de tratamento de esgoto, tais como tanques sépticos, aliado a uma operação ineficiente dos mesmos, gera um grave problema em relação ao lodo produzido, que pode ainda conter elevadas cargas de poluente. Este material costuma ser depositado diretamente no meio ambiente, sem uma avaliação preliminar de seu grau de estabilização. O presente trabalho teve como objetivo a determinação do grau de estabilidade de lodos de fossa séptica, através de ensaios de biológicos heterotróficos anaeróbios. Utilizou-se uma metodologia que é assunto deste artigo. Os principais parâmetros avaliados foram a redução de matéria orgânica, em % de sólidos voláteis, e a quantidade de metano produzida. Verificou-se que, apesar da dificuldade envolvida na realização dos testes, os mesmos são uma ferramenta muito útil na determinação do grau de estabilização de lodos de fossa séptica. PALAVRAS-CHAVE: Lodos de fossa séptica, Ensaios de bioestabilidade, Grau de estabilização INTRODUÇÃO No Brasil, a maior parte do esgoto sanitário gerado é lançada aos corpos receptores sem tratamento.dados referentes ao esgoto sanitário indicam que apenas 30 % da população é alcançada por redes coletoras, e menos de 10% dos municípios possuem estações de tratamento. Percebe-se, assim, que a grande maioria da população faz uso de sistemas individuais de tratamento, tais como tanques sépticos, que são de fácil construção e manutenção, além de seu baixo custo. Se, por um lado, existe no país uma larga experiência com a utilização de tanques sépticos, por outro, as condições operacionais são geralmente deficientes, devido à falta de análise de projetos e acompanhamento dos mesmos. A limpeza dos tanques processa-se de forma desordenada, e em muitas situações com uma freqüência que não permite a formação de uma massa biológica ativa para o tratamento dos esgotos sanitários. Existe ainda o problema referente a um posterior tratamento e destino do lodo gerado pelos tanques sépticos, visto que este lodo ainda pode apresentar uma carga bastante elevada de poluente. Neste trabalho foi estudado o grau de estabilidade de lodos de fossa séptica através de ensaios cinéticos de degradação (ensaios de biodegradabilidade) com o intuito de levantar parâmetro para avaliar a eficiência de processos de degradação aplicados a este material.

3 MATERIAIS E MÉTODOS Para a realização dos ensaios de bioestabilidade foram utilizadas amostras de lodo coletadas diretamente de caminhões limpa-fossa. As cargas dos caminhões foram escolhidas ao acaso, englobando material coletado de fossas de diversos pontos do município de Florianópolis, e uma amostra coletada numa fossa residencial no município de Blumenau (amostra 2). Foram feitas análises em triplicata para as primeiras amostras, e, a partir da amostra 5, devido ao elevado número de amostras, foram feitas análises apenas em duplicata. A metodologia implantada foi a seguinte: Transferiu-se para um frasco de vidro com capacidade de 500 ml o volume de 300 ml de lodo de fossa séptica. Introduziu-se um fluxo de 100% nitrogênio no frasco, por aproximadamente 15 minutos, com o objetivo de retirar todo o oxigênio presente no frasco. Os frascos foram lacrados com tampas de borracha e conectados a sistemas de medição de gás através de um sistema de mangueiras e agulhas introduzidas pelas tampas de borracha. Os gasômetros são constituídos de frascos da marca Duran invertidos, contendo uma solução de NaOH 5%. O biogás formado no ensaio borbulha na solução de NaOH, retirando o CO2, e, à medida que o metano acumula no topo do gasômetro, o volume equivalente é deslocado para um erlenmeyer e medido com o auxílio de uma proveta. Os frascos foram incubados em um shaker agitado a temperatura constante (35 ºC). Após incubação, aguardou-se 15 minutos para realizar a primeira leitura do volume de gás produzido, a fim de estabilizar o sistema. Depois, foram feitas leituras de 2 em 2 horas, nas 4 primeiras horas, 2 vezes ao dia, nos 3 dias seguintes, e 1 vez ao dia, até cessar a produção do gás. Os testes de bioestabilidade foram realizados com as concentrações de SV com que as amostras foram retiradas dos caminhões limpa-fossa. Foram analisados os seguintes parâmetros para cada uma das amostras: redução de matéria orgânica em %SV, tempo aproximado de estabilização, fator de produção de gás em l gás/ g SV alimentado e velocidade média de produção para atingir 25 % da produção total de gás, que passará a ser chamada de velocidade inicial de produção de metano (ml CH4/hora). As análises de sólidos totais e sólidos voláteis do lodo foram feitas seguindo a metodologia proposta pelo Standard Methods for Examination of Water and Wastewater. RESULTADOS Os resultados obtidos com as 8 amostras coletadas estão apresentados abaixo, na Tabela 1 e na Figura 1, sendo a tabela e os gráficos referentes a valores médios. Tabela 1: parâmetros analisados

4 Número da Amostra Data de coleta SVi (g/l) % red SV (%SV) VCH4 (ml) Test (horas) FCH4 (l CH4/ g SV alim.) ViCH4 (ml CH4/hora) 1 10/08/2001 0, ,2 1,6 2 11/09/2001 5,

5 485 0,093 0, /01/2002 0, ,696 0, /02/ , ,139 1, /02/2002 2,

6 1500 0,13 0, /04/2002 2, ,647 0, /04/2002 6, ,095 0, / ,05 26

7 ,052 0,53 SVi = Massa inicial de sólidos voláteis da amostra; % red SV = Redução de matéria orgânica volátil em %; VCH4 = Volume total de CH4; Test = Tempo de estabilização; FCH4 = Fator de produção de CH4; ViCH4 = Velocidade inicial de produção de CH4 Figura 1: curvas médias de biodegradabilidade Como pode ser observado nos resultados apresentados, existe uma grande variabilidade de respostas obtidas dos ensaios de bioestabilidade. Isto se deve, principalmente, à diversidade dos lodos analisados que abrangem uma faixa de sólidos voláteis iniciais entre 0,22 e 16,05 g/l. As características desse lodo variam conforme o local de coleta: uma fossa de um restaurante, por exemplo, terá elevadas quantidades de gordura e detergentes, enquanto numa fossa residencial essas substâncias apresentam-se em quantidades mais reduzidas. Por outro lado, numa residência típica de veraneio, o lodo terá características de maior potencial de biodegradação em relação a uma residência convencional, já que geralmente, no primeiro caso, é feita uma limpeza da fossa antes da temporada de verão ou após a mesma, sendo que o tempo de residência do lodo é bem menor do que no segundo caso, em que a fossa fica alguns anos sem passar por uma limpeza, havendo um maior tempo para a estabilização da matéria orgânica existente. Em Florianópolis, têm-se diversos locais onde há predominância de residências de veraneio, sendo elevada a probabilidade de se ter um lodo procedente deste tipo de residência, principalmente para datas de coleta entre dezembro e março. Isto justifica um maior volume de biogás produzido nas amostras com data de coleta no intervalo citado, atingindo um máximo de 615 ml, e o pequeno volume produzido pela amostra coletada em Blumenau (lodo 2), de apenas 145 ml de metano (residência convencional). Em diversas amostras foram constatados problemas na análise de sólido totais e voláteis realizadas. As amostras que aparecem na tabela com redução de matéria orgânica de 0%, tiveram, na realidade, um aumento de sólidos voláteis após o ensaio. Isto é um resultado certamente incorreto, e deve-se a dificuldades encontradas na amostragem e na realização da análise de sólidos. Certamente estes problemas se propagam para os outros parâmetros, como o fator de produção de CH4, o qual apresentou inconsistências nas amostras 1 e 3 (valores muito superiores aos demais). Porém, mesmo com estes problemas, pode-se verificar a grande variabilidade do grau de estabilidade das amostras em função da variação

8 encontrada nos outros parâmetros, como redução de matéria orgânica. Em certas análises feitas em triplicata foi eliminada uma das amostras, por apresentar resultados discrepantes em relação aos demais, sendo feita a média dos ensaios restantes. Além da remoção de matéria orgânica e do potencial de produção de biogás, a velocidade com que a estabilização se procede é um fator importante. Esta velocidade vai depender não só da quantidade de matéria orgânica a ser biodegradada, mas também da sua composição. Materiais mais facilmente biodegradáveis são convertidos com maior rapidez. O tempo de estabilização em conjunto com a velocidade inicial de produção de metano, indicam a matéria facilmente biodegradável disponível no sistema. Portanto, observa-se que as amostras 1 e 4 foram as que possuíam composto de mais fácil biodegradabilidade. CONCLUSÕES Com base no trabalho realizado, concluiu-se que: o ensaio de bioestabilidade é um teste muito importante para a caracterização de lodos de fossa séptica. Apesar de algumas dificuldades, que podem levar a resultados bastante diferentes entre si em alguns casos, o teste fornece uma boa idéia do potencial de bioestabilização de uma amostra, bem como de sua capacidade de produção de biogás, fornecendo subsídios importantes para a operação de plantas de tratamento destes resíduos; a caracterização de lodos de fossa séptica é um trabalho difícil, devido a variabilidade de materiais encontrados nas mesmas, dependendo de sua origem. A operação da fossa também é outro parâmetro importante, pois, quanto mais tempo se passa até que seja feita a limpeza de uma fossa séptica, mais estabilizado estará o lodo nela contido, com menores potenciais de biodegradação e produção de gás. Estes potenciais estão também relacionados ao tipo de substâncias presentes no lodo, sendo prejudicados pela presença excessiva de detergentes, óleos, graxas, entre outras substâncias inibidoras; REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS SPEECE R. E. Anaerobic Biotechnology for Industrial Wasterwaters. Vanderbilt University, 1996 CHERNICHARO C. A. L. Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Minas Gerais, volume 5, 2000 APHA, AWWA & WPCF (1995). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 19th ed. American Public Health Association, American Water Works Association, and Water Polluition Control Federation, APHA, Washington, DC, 1995.

9