II-203 NITROGÊNIO, FÓSFORO E ENXOFRE EM FILTROS DE PÓS- TRATAMENTO DE EFLUENTES DE LAGOAS DE MATURAÇÃO

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1 22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 14 a 19 de Setembro Joinville - Santa Catarina II-203 NITROGÊNIO, FÓSFORO E ENXOFRE EM FILTROS DE PÓS- TRATAMENTO DE EFLUENTES DE LAGOAS DE MATURAÇÃO Rejânia Gomes Santiago Engenheira Civil pela Universidade Federal do Maranhão. Mestre em Engenharia, área de Engenharia Hidráulica e Ambiental pela Universidade Federal do Ceará UFC. André Sarmanho de Lima - Engenheiro Sanitarista pela Universidade Federal do Pará UFPA. Mestre em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos pela Universidade de Brasília UnB (1998). Engenheiro do Núcleo de Análises e Monitoramento NUAM, na Superintendência Estadual do Meio Ambiente - SEMACE, Ceará. Fernando José Araújo da Silva (1) - Engenheiro Civil, Universidade de Fortaleza - UNIFOR. Mestre em Engenharia, área de Engenharia Sanitária e Ambiental, Universidade Federal da Paraíba UFPb. Professor Assistente do Centro de Ciências Tecnológicas da Universidade de Fortaleza. Endereço (1): Rua João Luís Santiago, 930. Jardim das Oliveiras. Fortaleza CE fjas@unifor.br RESUMO Foram investigados dois filtros de leito fixo, sendo um de areia e outro de pedra. Foi verificado o comportamento das formas de fósforo, nitrogênio e enxofre ao longo das colunas filtrantes. O filtro de areia atuou mais consistentemente na redução de nutrientes. Entretanto as reduções não podem ser consideras significativas uma vez que a carga orgânica aplicada aos filtros foi baixa. No caso do filtro de areia após o segundo pondo (25 cm) as concentrações de nutrientes mantiveram-se constantes. Quanto às formas de enxofre as transformações também foram mais consistentes no filtro de areia. Neste caso foi possível verificar tanto a redução do sulfato como do sulfeto. PALAVRAS-CHAVE: filtros de baixa carga, efluente de lagoas d estabilização, nutrientes, enxofre. INTRODUÇÃO

2 Filtros de leito fixo são bastante empregados como alternativa de pós-tratamento de efluentes de lagoas de estabilização. O embasamento desta tecnologia está bem estabelecido. O processo baseia-se essencialmente em fazer os esgotos fluírem através de um meio percolador constituído de material suporte sobre o qual desenvolve-se o biofilme, em fluxo ascendente ou descendente. O líquido entra em contato com a biomassa aderida ao meio suporte, sendo este o principal fenômeno ativo na depuração dos esgotos (Andrade Neto et al., 1999). O foco maior sobre a performance destas unidades de tratamento diz respeito à remoção de material orgânico expresso como DBO, sólidos em suspensão e biomassa algal (clorofila "a"). Há relatos de filtros com operação contínua por períodos de até 10 anos. A profundidade do leito filtrante varia entre 60 e 200 cm. Estes podem produzir efluentes com DBO e sólidos suspensos totais (SST) inferiores a 30 mg/l. A remoção média de DBO e SST é de 45 e 69%, respectivamente. As cargas hidráulicas volumétricas que variam entre 0,4 e 1,2 m3/m3.dia (Middlebrooks, 1995; Oliveira e Gonçalves, 1999). O uso de filtros de pós-tratamento de efluentes de lagoas deve ser estimulado uma vez que é crescente o emprego de lagoas de estabilização, em especial no nordeste brasileiro (da Silva e Silva, 1999). Ao mesmo tempo, a legislação ambiental tem se tornado cada vez mais exigente quanto ao despejo d efluentes tratados no meio ambiente (e.g. SEMACE, 2002). Remoção de matéria orgânica e patógenos ainda são o foco principal, mas outros parâmetros devem ser contemplados na avaliação da performance de estações de tratamento de esgotos. Entretanto, deve-se atentar para nutrientes e compostos de enxofre. O presente trabalho discute mais objetivamente as transformações dos compostos de nitrogênio, fósforo e enxofre ao longo da coluna filtrante. MATERIAIS E MÉTODOS Realizou-se estudo em escala experimental para melhoria da qualidade do efluente de um lagoa de maturação em escala real.. Foram montados dois filtros com leito fixo, sendo um de pedra e outro de areia. Ambos tinham o leito com altura de 75 cm. A Tabela 1 mostra as demais características do experimento. Tabela 1 Características dos filtros de leito fixo para pós-tratamento de efluente de lagoa de maturação. Filtro Porosidade (%) f médio da partícula do meio filtrante (mm) Carga hidráulica

3 volumétrica (m3/m3.dia) Taxa de filtração (m3/m2.dia) Areia 41 3,0 1,48 1,11 Pedra 54 15,5 1,26 0,94 Os filtros eram alimentados pelo efluente de uma lagoa de maturação terciária. Estes foram operados durante 5 meses. Foram coletadas semanalmente amostras do afluente (efluente da lagoa) e sub-amostras ao longo da altura do leito filtrante. A Figura 1 mostra o esquema de alimentação comum a cada filtro. Figura 1 Representação esquemática dos filtros e pontos de amostragem ao longo do leito. Os parâmetros investigados foram: demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO), sólidos suspensos totais (SST), sólidos suspensos voláteis (SSV), ph, clorofila "a" (Cla), amônia total (AMT), nitrato (NO3-), fósforo total (PT), ortofosfato solúvel (OP), sulfato (SO42-), e sulfeto (S2-). Todos os procedimentos analíticos seguiram APHA (1992), exceto clorofila "a" (Jones, 1979). Efetuou-se também a medida da temperatura das amostras, que foram bastante homogêneas (26o C, ± 0,6).

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO O conteúdo orgânico do afluente aos filtros foi baixo. A Tabela 2 mostra as características do afluente aos filtros e dos efluentes de cada unidade. O filtro de areia apresentou performance um pouco superior ao de pedra. As cargas orgânicas volumétricas dos filtros foram de 32,7 e 38,4 g DBO/m3.dia, para filtros de areia e pedra, respectivamente. Tabela 2 Características do efluente da lagoa de maturação e dos efluentes dos filtros. Parâmetro Efluente da lagoa de maturação Efluente do filtro de areia Efluente do filtro de pedra DBO (mg/l) DQO (mg/l) ph (und.) 8,67 8,32 8,31 SST (mg/l) 66

5 19 26 SSV (mg/l) Clorofila "a" (mg/m3) Nitrato (mg N/L) 0,80 0,81 0,53 Amônia total (mg N/L) 1,25 0,94 1,07 Fósforo total (mg P/L) 6,03 4,98 5,8 Ortofosfato solúvel (mg P/L)

6 3,96 4,01 4,21 Sulfato (mg SO42-/L) 81,33 72,88 83,03 Sulfeto (mg S2-/L) 0,090 0,040 0,029 As concentrações de amônia total mantiveram-se praticamente inalteradas ao longo da coluna filtrante da com suporte de pedra. No caso do filtro de areia, houve decréscimo ao longo da coluna filtrante. No caso do nitrato os filtros mostram a mesma tendência. Entretanto, não se pode atribuir consistência às transformações de NO3- uma vez que as concentrações forma baixas. As Figura 2 e 3 mostram o comportamento destas formas nitrogenadas nos filtros. Figura 2 Comportamento da amônia e do nitrato ao longo do filtro de areia. Figura 3 Comportamento da amônia e do nitrato ao longo do filtro de pedra. A evolução das formas de fósforo ao longo da coluna filtrante foi mais consistente na unidade de areia. No caso do filtro de pedra houve incremento na concentração de ortofosfato solúvel. As Figuras 4 e 5 mostram a evolução de PT e OP nos filtros. Figura 4 Comportamento do PT e do OP ao longo do filtro de areia.

7 Figura 5 Comportamento do PT e do OP ao longo do filtro de pedra. Tanto sulfato como sulfeto diminuíram ao logo da coluna filtrante. No filtro de areia este fenômeno foi mais consistente. As correlações de sulfato e sulfeto foram mais significativas no filtro de areia (r = - 0,710). Em razão das baixas cargas aplicadas aos filtros não houve indicativo de anaerobiose. As Figuras 6 e 7 mostram comparativamente as variações de sulfato e sulfeto nos filtros. Figura 6 Variação do sulfato ao longo dos filtros. Figura 7 Variação do sulfeto ao longo dos filtros. Diminuição nas concentrações de clorofila "a" refletiram a diminuição do fósforo total, especialmente no filtro de areia (r = 0,846; a = 0,05). O mesmo não pode ser afirmado em relação ao ortofosfato solúvel. O PT correlacionou positivamente com as concentrações de amônia total ao longo da coluna filtrante. As formas de enxofre também correlacionaram com amônia total. Entretanto, enquanto o sulfato correlacionou de forma negativa o inverso ocorreu com o sulfeto. O nitrato não apresentou correlação notável com qualquer dos parâmetros deste estudo. CONCLUSÕES O filtro de areia atuou mais consistentemente na redução de nutrientes. Entretanto as reduções não podem ser consideras significativas uma vez que a carga orgânica aplicada aos filtros foi baixa. No caso do filtro de areia após o segundo pondo (25 cm) as concentrações de nutrientes mantiveram-se constantes. Quanto às formas de enxofre as transformações também foram mais consistentes no filtro de areia. Neste caso foi possível verificar tanto a redução do sulfato como do sulfeto. Correlações entre fósforo total e clorofila "a" sugerem um mecanismo auxiliar no controle da performance dos filtros. Entretanto, cabe lembrar que a concepção em apreço permite elevação da carga orgânica aplicada e redução da altura da coluna filtrante. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANDRADE NETO, C. O.; GUIMARÃES, P.; PEREIRA, M. G. E MELO, H. N. S. Decanto-digestor seguido de filtros anaeróbios de fluxo ascendente e descendente. In: 20º Congresso Brasilerio de Engenharia Sanitária e Ambiental. Rio de Janeiro - RJ. Maio de 1999.

8 APHA. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 18th edition. American Public Health Association. Washington, DC Da Silva, F. J. A. e Silva, S. A. Lagoas de estabilização no Ceará: prospecto e tendências. In: 20o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. Rio de Janeiro RJ. Maio de Jones, J. G. A Guide to Methods for Estimating Microbial Numbers and Biomass in Freshwater. Ambleside: Freshwater Biological Association-Scientific Publication (39) Middlebrooks, E. J. Upgrading pond effluents: an overview. Water Science and Technology 31 (12), Oliveira, F. F. e Gonçalves, R. F. Principais tecnologias empregadas no polimento do efluente de lagoas de estabilização. In: 20o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. Rio de Janeiro. Setembro de SEMACE. Portaria 154/02 Dispõe sobre o despejo de efluentes na rede pública de esgotos, no sistema de disposição oceânica e em corpos hídricos. Fortaleza. Outubro de 2002.