II-140 COMPORTAMETO DE LAGOAS FACULTATIVAS SECUNDÁRIAS NO TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS DOMÉSTICAS Gilson Barbosa Athayde Júnior Graduado em Engenharia Civil pela Universidade Federal da Paraíba (1995). PhD em Engenharia Sanitária pela Universidade de Leeds, Inglaterra (1999). Bolsista do CNPq categoria DCR na Universidade Estadual da Paraíba. Salena Tatiana Silva Athayde Graduada em Ciências Biológicas pela UEPB. PhD em Microbiologia do Meio Ambiente pela Universidade de Liverpool, Inglaterra. 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: 58.102-470 - Brasil - Tel: (83) 321-3682 - Fax: (83) 343-1269 End. elet.: salomao@cgnet.com.br RESUMO Dados de 7 lagoas facultativas secundárias, operadas na Estação Experimental de Tratamento de Esgotos Sanitários EXTRABES e submetidas a diferentes cargas orgânicas e tempo de detenção hidráulica, foram analisadas quanto à eficiência dessas lagoas, na remoção da DBO5 e Coliformes Fecais. Verificou-se que não adianta projetar-se lagoas facultativas secundárias com grandes tempos de detenção hidráulica (TDH), pois o aumento no TDH de 10,5 para 15,8 dias, resultou em um aumento de 50,2% para 52,5% na remoção da DBO5 e de 91,2% para 95,5% na remoção de Coliformes Fecais. PALAVRAS-CHAVE: Lagoas de Estabilização, Lagoas de Estabilização Facultativas Secundárias, Tratamento de Águas Residuárias Domésticas INTRODUÇÃO Este trabalho analisa a eficiência de 7 lagoas de estabilização facultativas secundárias pesquisadas na Estação Experimental de Tratamento de Esgotos Sanitários EXTRABES, localizada em Campina Grande Paraíba e que durante os últimos 25 anos, vem pesquisando técnicas de tratamento de baixo custo para águas residuárias domésticas. As lagoas pertencem a diversos Sistemas de lagoas de estabilização em série pesquisadas na EXTRABES, a saber: lagoa do sistema I, durante o experimento 1 (FS1-1), lagoa do Sistema I durante o experimento 2 (FS1-2), lagoa do Sistema III, durante o experimento 1 (FS6-1), lagoa do Sistema IV, durante o experimento 1 (FS7-1), lagoa do Sistema IX, durante o experimento 2 (FS9-2) e as lagoas do Sistema XVII durante os experimentos 1 e 2, respectivamente FS26-1 e FS26-2. MATERIAIS E MÉTODOS As lagoas facultativas secundárias como todas as outras operadas na EXTRABES, foram construídas em alvenaria de tijolo e revestidas com argamassa de areia e cimento. Cada lagoa foi alimentada com o efluente da respectiva lagoa anaeróbia que a precedia na série e os dados foram analisados para definição da eficiência das mesmas, na remoção da DBO5 e dos Coliformes Fecais. ABES Trabalhos Técnicos 1
As amostras dos afluentes e efluentes das lagoas, foram coletadas semanalmente durante os respectivos períodos de operação e analisadas imediatamente. A tabela 1 apresenta as características físicas das lagoas estudadas. As análises foram realizadas de acordo com APHA et al., (1965, 1975, 1985 e 1992) Tabela 1 Características físicas das lagoas facultativas secundárias. LAGOA (código) SISTE- MA EXPERI- MENTO PERÍODO (mês / ano) COMP. LARG. PROF. ÁREA (m 2 ) VOL. (m 3 ) FS1-1 I 1 03/1977 a 05/1979 10,00 3,35 1,25 34,00 42,00 FS1-2 I 2 06/1979 a 11/1980 10,00 3,35 1,25 34,00 42,00 FS6-1 III 1 06/1977 a 03/1979 FS7-1 IV 1 06/1977 a 03/1979 DIÂMETRO 15,21 DIÂMETRO 15,21 1,55 182,00 282,00 1,55 182,00 282,00 FS9-2 IX 2 01/1987 a 12/1987 10,00 3,35 2,20 33,50 73,70 FS26-1 XVII 1 08/1991 a 11/1992 3,60 1,20 1,50 4,32 6,48 FS26-2 XVII 2 11/1993 a 09/1994 3,60 1,20 1,50 4,32 6,48 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS As tabelas 2 e 3 apresentam as características operacionais das lagoas com relação à DBO5 e Coliformes Fecais respectivamente. DBO 5 analisando-se o comportamento das Lagoas facultativas Secundárias com relação a remoção da DBO5,verifica-se que ao aumento do tempo de detenção hidráulica (TDH) de 1,6 dias para 3,0 dias, correspondeu uma variação na remoção entre 14,4% e 41,8%. As outras 4 lagoas que tiveram TDH entre 5,5 dias e 15,8 dias só melhoraram a remoção da DBO5 entre 45,6% e 52,5%, o que significa que a um aumento de 10,3 dias no tempo de detenção hidráulica na lagoa, correspondeu somente um aumento de 6,9% na remoção da DBO5. Portanto, fica claro que a remoção da DBO5 promovida por uma lagoa facultativa secundária, sendo alimentada com efluentes de uma lagoa anaeróbia que a preceda, é bem menor do que aquela promovida por uma lagoa de estabilização facultativa primária, que recebe águas residuárias brutas e que chega a atingir entre 70 e 80%. Esse comportamento das lagoas facultativas secundárias, possivelmente é devido ao fato dessas lagoas funcionarem como lagoa de transição entre uma lagoa anaeróbia antecedente e uma lagoa de maturação que a sucede, recebendo, este tipo de lagoa um efluente com uma biota preponderantemente heterotrófica e durante o trajeto desse afluente ao longo da lagoa, a mesma é modificada para uma preponderância de microrganismos autotróficos, ou seja, algas que se estabelecem na parte superior da lagoa, aonde as bactérias aeróbias conseguem proliferar gerando o mutualismo bactéria aeróbia e algas, onde a bactéria aeróbia degrada a matéria orgânica gerando CO2, que é metabolizado pelas algas que por sua vez injetam O2 na massa líquida. Nas lagoas facultativas secundárias a camada de lodo é pequena, não exercendo uma influência na remoção da DBO5 tão forte, como nos casos das lagoas anaeróbias e facultativas primárias. 2 ABES Trabalhos Técnicos
Coliformes Fecais os dados da tabela 3 mostram uma variação entre 46,8 e 90,5% na remoção dos coliformes fecais pelas lagoas FS1-2 a FS1-1, enquanto que seus respectivos tempos de detenção hidráulica variaram entre 1,6 dias e 5,5 dias. É sabido que o tempo de detenção hidráulica é de suma importância na remoção de microrganismos fecais, aumentando a remoção com o aumento do mesmo. No entanto, com o aumento de 5,5 dias para 15,8 dias nos tempos de detenção hidráulica, entre as lagoas FS1-1 e FS7-1, a remoção só aumentou de 90,5% para 95,5%. Portanto, para um aumento de 10,3 dias do tempo de detenção hidráulica, correspondeu somente um aumento de 5% na remoção dos coliformes fecais. Tabela 2 Características operacionais das lagoas referente à matéria orgânica - DBO5 LAGOA (código) VAZÃO (m 3 /dia) TDH (dias) CARGA SUPERFICIAL kgdbo 5 /ha.dia REMOÇÃO DA DBO 5 % FS1-2 21,24 1,6 376,5 14,4 FS26-1 3,24 2,0 564,9 19,7 FS26-2 2,16 3,0 454,2 41,8 FS1-1 6,17 5,5 167,5 45,6 FS9-2 9,216 8,0 167,7 47,9 FS6-1 26,78 10,5 88,2 50,3 FS7-1 17,81 15,8 56,4 52,5 Tabela 3 Características operacionais das lagoas referente à microrganismos fecais Coliformes fecais. REMOÇÃO DE LAGOA VAZÃO TDH CARGA SUPERFICIAL (código) (m 3 COLIFORMES FECAIS /dia) (dias) UFC (C. Fecais)/ha.dia % FS1-2 21,24 1,6 2,5E14 46,8 FS26-1 3,24 2,0 4,26E14 63,0 FS26-2 2,16 3,0 5,6E14 65,0 FS1-1 6,17 5,5 4,43E13 90,5 FS9-2 9,216 8,0 3,74E13 73,3 FS6-1 26,78 10,5 6,0E13 91,2 FS7-1 17,81 15,8 3,1E13 95,5 As figuras 1 e 2 ilustram os comportamentos das lagoas respectivamente com relação a DBO5 e Coliformes Fecais. ABES Trabalhos Técnicos 3
Figura 1 Comportamento das lagoas com relação a DBO 5 60 Remoção da DBO 5 Remoção da DBO5 (%) 50 40 30 20 10 0 F7-1 F26-2 F9-2 F6-1 F1-1 F26-1 F1-2 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 TDH (dias) Figura 2 Comportamento das lagoas com relação a Coliformes Fecais Remoção de Coliformes Fecais 100,0 Remoção de C. Fecais (%) 80,0 60,0 40,0 F26-1 F1-2 F26-2 F1-1 F9-2 F6-1 F7-1 20,0 0,0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 TDH (dias) A queda na remoção de coliformes fecais em FS9-2 para 73,3%, apesar do aumento do tempo de detenção hidráulica de 5,5 dias para 8,0 dias, pode ser explicada pela sua maior profundidade (2,20m), o que aumenta a zona anaeróbia e provoca a diminuição da taxa de remoção de coliformes fecais. CONCLUSÕES acréscimo do tempo de detenção em uma lagoa facultativa secundária, o que implica em aumento de sua área, não promove um aumento proporcional em sua eficiência na remoção da sua carga orgânica (DBO5); A diminuição da carga orgânica superficial de uma lagoa facultativa secundária, o que significa aumentar o seu tempo de detenção e portanto sua área, provoca um aumento mínimo em sua eficiência 4 ABES Trabalhos Técnicos
na remoção da carga orgânica, quando comparado àquela conseguida para um tempo de detenção em torno de 6 dias ; A eficiência na remoção de coliformes fecais promovida por uma lagoa facultativa secundária, aumenta com o aumento do seu tempo de detenção e diminuição de sua carga superficial de coliformes fecais; A exemplo do comportamento na remoção da carga orgânica a eficiência na remoção de coliformes fecais de uma lagoa facultativa secundária, cresce muito lentamente a partir de um tempo de detenção de cerca de 6 dias; Modificar o critério de dimensionamento recomendado por Silva (1982), para lagoa facultativa secundária tratando águas residuárias domésticas, calculando a sua área tomando-se como base um tempo de detenção de 6 dias e uma redução de 40% na sua DBO5 e 90% na população de coliformes fecais; Como decorrência das conclusões anteriores, um sistema de lagoas facultativas não deve ter uma lagoa facultativa secundária como lagoa terminal, mesmo que mesma tenha um grande tempo de detenção, e sim, aumentar racionalmente o número de lagoas acrescentando ao sistema, lagoas de maturação, principalmente quando se pretende conseguir uma maior redução de coliformes fecais. 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. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. SILVA, S. A (1982). On the Treatment of Domestic Sewage in Waste Stabilization Ponds in North East Brazil. PhD Thesis, University of Dundee. Dundee, Scotland. 2. STANDARD METODS (1965). For the Examination of Water and Wastewater, 12th Edition, New 3. STANDARD METODS (1975). For the Examination of Water and Wastewater, 14th Edition, New 4. STANDARD METODS (1985). For the Examination of Water and Wastewater, 16th Edition, New 5. STANDARD METODS (1992). For the Examination of Water and Wastewater, 18th Edition, New ABES Trabalhos Técnicos 5