II-095 LODO RESIDUAL EM LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO TRATANDO ÁGUAS RESIDUÁRIAS DOMÉSTICAS II LAGOAS FACULTATIVAS PRIMÁRIAS

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1 II-095 LODO RESIDUAL EM LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO TRATANDO ÁGUAS RESIDUÁRIAS DOMÉSTICAS II LAGOAS FACULTATIVAS PRIMÁRIAS Salomão Anselmo Silva (1) Graduado em Engenharia Civil pela Escola Politécnica da Universidade Federal da Paraíba (1963). Mestre em Engenharia Civil pela Escola Politécnica da Universidade Federal da Paraíba (1975). PhD pela Universidade de Dundee, Dundee, Escócia (1982). Professor Titular do Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal da Paraíba. Chefe de Pesquisas da EXTRABES UFPB. Endereço (1) : Rua Monteiro Lobato, 207 Alto Branco Campina Grande - PB CEP: Brasil - Tel: (83) Fax: (83) End. elet.: salomao@cgnet.com.br RESUMO Três lagoas facultativas primárias (FP2-1, FP4-1 e FP11-1), foram pesquisadas na EXTRABES. As lagoas FP2-1 e FP4-1, submetidas à maiores cargas orgânicas do que FP11-1, gaseificaram 86,3 e 80% respectivamente dos sólidos totais removidos pelas mesmas. No entanto, a lagoa FP11-1 apresentou uma remoção negativa, ou seja, gerou mais sólidos totais do que removeu (166,3 kg). PALAVRAS-CHAVE: Lagoas de Estabilização, Lagoas de Estabilização Facultativas Primárias, Remoção de Sólidos, Tratamento de Águas Residuárias Domésticas. INTRODUÇÃO As lagoas de estabilização, se constituem na solução de mais baixo custo no tratamento das águas residuárias, principalmente das águas residuárias domésticas, que são atualmente no Brasil, o fator primordial na mortalidade infantil através da disseminação das doenças de veiculação hídrica. O objetivo deste trabalho, é a verificação da eficiência de lagoas de estabilização facultativas primárias tratando águas residuárias domésticas, quanto à remoção dos sólidos carreados pelos afluentes às mesmas. O material sólido presente nas águas residuárias pode ser classificado relativamente à sua natureza como sólidos orgânicos e sólidos minerais e dependendo do tamanho das partículas, esses sólidos podem estar sob a forma de suspensão ou dissolvidos. As transformações dos sólidos totais (ST) afluentes às lagoas de estabilização facultativas primárias, podem ser definidas pelo seguinte modelo: Sólidos totais afluentes à lagoa STAL, Kg portanto: Sólidos Sólidos retidos transformados = no lodo + em peso + SRL, Kg STP, Kg Sólidos totais efluentes da lagoa STEL, Kg STP = (STAL STEL) - SRL ou seja: ABES Trabalhos Técnicos 1

2 Sólidos Transformados = Sólidos Removidos Sólidos Retidos no Lodo As lagoas de estabilização facultativas primárias, são alimentadas com águas residuárias brutas e em seu interior ocorrem simultaneamente, os processos de fermentação anaeróbia, oxidação aeróbia e redução fotossintética. Consequentemente essas lagoas possuem uma camada de lodo no seu fundo, que continuamente sofre a digestão anaeróbia, transformando sólidos em gases e ao mesmo tempo, na parte contígua à sua superfície, o processo de oxidação aeróbia, promovido pelas bactérias aeróbias, conjuntamente com a atividade fotossintética das algas, passam a gerar mais sólidos, representados basicamente pela população de algas. É preciso diferenciar esses sólidos gerados pelas algas, daquele carreado nas águas residuárias brutas, os quais denominamos, de DBO5 VIVA e DBO5 MORTA respectivamente. MATERIAIS E MÉTODOS Dentre as lagoas de estabilização facultativas primárias (FP) pesquisadas na Estação Experimental de Tratamentos Biológicos de Esgotos Sanitários EXTRABES, que há 25 anos vem pesquisando técnicas de baixo custo para o tratamento de águas residuárias domésticas, foram selecionadas: as lagoas FP2-1 e FP4-1 do Sistema II, durante o experimento 1 e a lagoa FP11-1 do Sistema X, durante o experimento 1. Após o encerramento do bombeamento das águas residuárias para a lagoa, removeu-se a água sobrenadante com uma bomba submersa com todo o cuidado, para que o lodo decantado no seu fundo não fosse arrastado juntamente com a água sobrenadante. Em seguida, a lagoa foi dividida com pontos marcados no topo de suas paredes delimitatórias, em dez partes no sentido do comprimento e em duas partes no sentido da largura. Figura 1. Cordões foram esticados de um lado a outro de cada divisão e do ponto de encontro das linhas transversais com a linha longitudinal, foram retiradas amostras e medida a espessura da camada de lodo situada imediatamente abaixo dos mesmos. Amostras compostas foram feitas, com as amostras retiradas dos pontos adjacentes às paredes, mais aquelas coletadas no ponto de encontro das linhas respectivas, gerando 10 amostras compostas. As Tabelas 1 e 2, apresentam dados da lagoa FP2-1 como exemplo. O volume do lodo medido em cada ponto de amostragem, permitiu o cálculo do volume de lodo residual existente na lagoa seguindo-se a seguinte metodologia: em cada linha transversal, foi feita a média aritmética das espessuras do lodo medido junto às duas paredes limites da lagoa, mais a espessura do ponto no centro da mesma. O cálculo do volume total foi feito calculando-se os volumes parciais, multiplicando-se a largura da lagoa, pelo comprimento da faixa de influência de cada linha transversal e pela respectiva espessura média de lodo. As linhas adjacentes às paredes da frente e do fundo da lagoa tiveram influência até à metade de sua distância para a próxima linha transversal e as linhas restantes influenciaram metade da distância entre cada uma e as subseqüentes para um lado e para o outro. Durante a monitoração dos afluentes e efluentes das lagoas, foram realizados as análises constantes da série de sólidos de acordo com APHA et al., (1975, 1985). 2 ABES Trabalhos Técnicos

3 Figura 1 Esquema de coleta do lodo da Lagoa A7, experimento 1. ABES Trabalhos Técnicos 3

4 Tabela 1 Espessura da camada de lodo da lagoa F2, experimento 1. LÂMINA DE LODO (cm) Seção PONTOS DE LEITURAS A B C 0 8,5 2,0 1,4 1 5,5 10,0 10,0 2 4,0 5,5 4,0 3 3,0 5,5 3,0 4 3,0 5,0 2,5 5 1,5 2,0 3,0 6 2,5 2,5 3,0 7 5,0 3,5 4,0 8 4,5 3,0 4,0 9 7,0 4,0 6,5 10 8,0 6,0 8,0 Tabela 2 Características do lodo da lagoa F2, experimento 1. AMOSTRA COMPOSTA DE A, B, C PESO ESPECÍFICO DO UMIDADE Seção SÓLIDOS TOTAIS LÔDO mg/l g/l % , ,0 88, , ,0 91, , ,0 92, , ,0 93, , ,0 94, , ,0 93, , ,0 94, , ,0 95, , ,0 95, , ,0 95, , ,0 96,6 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS As tabelas 3 e 4 apresentam respectivamente as características físicas e hidráulicas das lagoas. Tabela 3 Características físicas das lagoas de estabilização facultativas primárias. LAGOA (código) SISTE- MA EXPERI- MENTO PERÍODO (mês / ano) COMP. (m) LARG. (m) PROF. (m) ÁREA (m 2 ) VOL. (m 3 ) FP2-1 II 1 03/1977 a 03/ ,70 7,50 1,25 193,00 241,00 FP4-1 II 1 03/1977 a 03/ ,70 7,40 1,25 190,00 238,00 FP11-1 X 1 07/1985 a 12/ ,50 7,15 2,30 182,30 419,30 4 ABES Trabalhos Técnicos

5 Tabela 4 Características hidráulicas das lagoas de estabilização facultativas primárias. LAGOA (código) VAZÃO (m 3 /dia) TDH (dias) CARGA SUPERFICIAL kgdbo 5 /ha.dia CARGA VOLUMÉTRICA gdbo 5 /m 3.dia FP2-1 20,33 11,8 320,3 25,8 FP4-1 25,03 9,5 400,6 32,0 FP ,44 12,6 316,3 13,7 Os cálculos dos vários parâmetros definidores das transformações dos sólidos nas lagoas foram feitos utilizando-se o conjunto de equações 1 a 7 a) Cálculo do volume do lodo retido na lagoa: ( LL) VL = FA LA 0,0001 equação (1) N b) Cálculo dos sólidos retidos no lodo: ( VL SEL ) SRL = 0,001 equação (2) c) Sólidos totais afluentes à lagoa: STAL = Q PO SCA 0,001 equação (3) d) Sólidos totais efluentes da lagoa: STEL = Q PO SCE 0,001 equação (4) e) Sólidos removidos pela lagoa: SREL = STAL STEL equação (5) f) Sólidos transformados (gaseificados), expresso em peso, Kg: STP = SREL SRL equação (6) g) Sólidos transformados (gaseificados), expresso em percentagem: STG = STP 100 equação (7) SREL Onde: VL = Volume do lodo retido na lagoa, m3 LL = Espessura da lâmina de lodo em cada ponto de leitura, cm N = Número das lâminas de lodo definidas pelos pontos de leitura na lagoa FA = Faixa de ação no sentido do comprimento da lagoa em que prevalece a respectiva seção, formada pelas lâminas de lodo nos pontos de leitura, cm LA = Largura da lagoa, m ABES Trabalhos Técnicos 5

6 SRL = Somatório dos sólidos existentes em cada faixa de ação de cada seção do lodo, (ST), Kg SEL = Sólidos existentes em cada seção do lodo e determinados pela análise da amostra composta, (ST), mg/l STAL = Sólidos totais afluentes ao reator, (ST), Kg Q = Vazão, m3/dia PO = Período de operação, dias SCA = Sólidos contidos no afluente à lagoa, (ST), mg/l STEL = Sólidos totais efluentes da lagoa, (ST), Kg SCE = Sólidos contidos no efluente da lagoa, (ST), mg/l SREL = Sólidos removidos pela lagoa, (ST), Kg STP = Sólidos Transformados (gaseificados), expresso em peso, Kg STG = Sólidos gaseificados, expresso em percentagem, % Nas lagoas facultativas e de maturação são geradas algas através da fotossíntese, aumentando portanto o teor de sólidos nos seus efluentes, podendo freqüentemente dependendo da carga orgânica e do tempo de detenção hidráulica, a quantidade de sólidos que deixa a lagoa no efluente, ser maior do que aquela que entrou na mesma, carreada no seu afluente, portanto: STEL > STAL Em alguns casos, uma parte significativa dos sólidos gerados na lagoa é decantada e incorporada ao lodo, resultando um efluente com teor de sólidos menor do que o do afluente, porém com um STP negativo. A tabela 5 apresenta as transformações ocorridas com os SÓLIDOS TOTAIS afluentes às lagoas de estabilização pesquisadas, aonde se verifica que as lagoas FP2-1 e FP4-1 não produziram um efluente final com teor de sólidos totais maior do que o do afluente, promovendo portanto, uma eliminação de sólidos através da gaseificação. A lagoa FP11-1 por outro lado, gerou uma quantidade igual a 116,3 Kg de sólidos totais maior do que aquela carreada pelo afluente. Tabela 5 Transformações ocorridas nos sólidos totais das lagoas facultativas primárias. CARACTERÍSTI-CAS DO LODO LAGOA (Código) SISTEMA EXPERIMENTO PESO ESP. (g/l) UMID. (%) VOLUME DO LODO (m 3 ) FP2-1 II ,5 93,7 8,76 FP4-1 II 1 995,7 94,5 16,31 FP11-1 X ,0 83,7 14,18 6 ABES Trabalhos Técnicos

7 Tabela 5 (CONTINUAÇÃO) Transformações ocorridas nos sólidos totais das lagoas facultativas primárias. AFLUENTE AO REATOR TOTAL DOS SÓLIDOS TOTAIS EFLUENTE DO REATOR REMOVI- DO PELO REATOR RETIDO NO LODO GASEIFICADO (%) SÓLIDOS GERADOS NA LAGOA CONTIDO NO LODO 17457, ,4 3996,3 545,8 3450,5 86,3 - - (%) 21377, ,3 4820,1 958,1 3862,0 80, , ,6 2524,3 2640,5 (-166,3) (-4,6) 166,3 4,6 CONCLUSÕES As lagoas facultativas primárias FP2-1 FP4-1, submetidas à maiores cargas orgânicas so que FP11-1, gaseificaram 86,3 e 80% dos respectivos sólidos totais removidos pelas mesmas. A lagoa FP11-1, operou com a menor carga orgânica dentre as lagoas analisadas e apesar de não produzir um efluente, com teor de sólidos totais maior do que o de seu afluente, ainda assim apresentou uma remoção negativa dos sólidos totais, devido à parcela de sólidos totais gerada, estar incorporada ao lodo. A carga orgânica e por conseguinte a camada de lodo gerada na lagoa, são fatores determinantes na remoção ou geração de sólidos em lagoas facultativas primárias. AGRADECIMENTOS Os autores expressam seus agradecimentos às seguintes instituições que apoiam a EXTRABES: Universidade Federal da Paraíba - UFPb, Companhia de Águas e Esgotos da Paraíba - CAGEPA, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 1. STANDARD METODS (1975). For the Examination of Water and Wastewater, 14th Edition, New York, APHA-AWWA-WPCF. 2. STANDARD METODS (1985). For the Examination of Water and Wastewater, 16th Edition, New York, APHA-AWWA-WPCF. ABES Trabalhos Técnicos 7