Estudo de degradação biológica: monitoramento do sistema de lodos ativados operado em batelada

Na última etapa da pesquisa, foram realizados ensaios com diferentes proporções do volume do lixiviado combinado com esgoto sanitário, em reatores de lodos ativados em escala de bancada operados em batelada, para que pudesse ocorrer degradação biológica em proporções citadas em literatura como não prejudiciais ao tratamento isolado de esgoto. As condições estão apresentadas na Tabela 11.

Tabela 11 – Condições de operação dos reatores em sistema de lodos ativados em batelada

Reator Composição R1 100 % - Esgoto sanitário R2 2,5 % - Lixiviado eletro-oxidado 97,5% - Esgoto sanitário R3 5,0 % - Lixiviado eletro-oxidado 95 % - Esgoto sanitário R4 5,0 % - Lixiviado bruto 95 % - Esgoto sanitário

A célula de aeração que reproduz um sistema de lodos ativados operando em batelada foi construída em acrílico transparente e posteriormente encapada com papel alumínio a fim de se proteger o efluente do contato com a luz direta. O sistema é constituído por quatro câmaras de aeração independentes com capacidade volumétrica individual de 10 litros. Essa unidade experimental foi utilizada em diversas pesquisas desenvolvidas no Departamento de Hidráulica e Saneamento da Escola de Engenharia de São Carlos.

Cada câmara da célula possui tanque de aeração e decantador no mesmo compartimento, separados por uma cortina fixa com dimensões indicadas na Figura 11. O dreno (a) e a entrada de ar (c) permaneceram vedados durante a realização da pesquisa e o dreno (b) foi utilizado para coleta de amostra no tanque de aeração. Este módulo foi projetado de forma que cada uma das câmaras funcionasse de forma independente.

O ar foi introduzido na célula de aeração por meio de 4 aeradores de aquários com duas saídas e distribuído nas câmaras por meio de pedras porosas. A vazão de ar foi ajustada de maneira que a concentração de oxigênio dissolvido foi mantida superior a 2 mg L-1.

(a)

(b)

Figura 11– Célula compartimentada em quatro reatores operados em sistema de batelada quando utilizado

apenas os drenos inferiores ou em fluxo contínuo utilizando também os drenos superiores. Sendo (a) a perspectiva do reator de lodos ativados em escala de bancada (ALBUQUERQUE, 2012) e (b) a vista lateral do reator de lodos ativados com suas respectivas dimensões e detalhes de construção (TURETTA, 2011).

Durante os ensaios a totalidade da câmara funcionou como um tanque de aeração com volume de 9 litros em cada câmara (R1, R2, R3 e R4). Por isso a sedimentação foi realizada em frascos de 5 litros, um para cada câmara, os quais desempenhavam a função de decantadores secundários. Os quatro reatores foram operados com ciclo de 24 horas e após 22 horas de aeração da mistura retirava-se 1 litro do conteúdo de cada câmara, descartando o sobrenadante após 2 horas de sedimentação. O lodo sedimentado era retornado ao reator e completava-se o volume com a mistura lixiviado/esgoto sanitário. A mistura era preparada diariamente para cada reator. A aeração nas câmaras não foi interrompida durante o período de sedimentação em nenhuma etapa do experimento.

Os valores de pH nos ensaios foram ajustados próximos da neutralidade com adição de uma solução de bicarbonato de sódio. O OD e a temperatura foram monitorados diariamente com a utilização do aparelho YSI modelo 5100, equipamento este calibrado utilizando o método de Winkler.

Cada operação do sistema foi monitorada por 21 dias, sendo que as análises foram realizadas conforme apresentado na Tabela 12.

Tabela 12 – Frequência de análises ao longo dos ensaios de tratamento biológico.

Análises Monitoramento (dias)

0 3 7 10 13 16 19 21 DQO ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ COT ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ Alcalinidade ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ Cor ✓ X ✓ X ✓ X X ✓ Cloretos ✓ X X ✓ X X X ✓ Fosfato ✓ X ✓ X ✓ X X ✓ N-NH3 ✓ X ✓ X ✓ X X ✓ NTK ✓ X ✓ X ✓ X X ✓ Sólidos ✓ X ✓ X ✓ X X ✓ Nitrito ✓ X X ✓ X X X ✓ Nitrato ✓ X X ✓ X X X ✓ DBO ✓ X X X X X X ✓ Metais ✓ X ✓ X ✓ X X ✓ ✓- Realizada X– Não realizada

5 RESULTADOS

Anteriormente aos ensaios de oxidação eletroquímica, foram realizadas caracterizações gerais com a finalidade de se verificar a homogeneidade dos valores nas concentrações dos principais parâmetros monitorados no efluente ao longo do processo.

Foram calculados os respectivos desvios padrões de cada parâmetro com o intuito de se utilizar a representação gráfica em que o valor variável no tempo é dividido pelo inicial, como os valores obtidos para os desvios não ultrapassaram 2% do valor médio em nenhum dos parâmetros, não há razões para não se considerar um valor homogêneo inicial e então podem ser aceitos a razão [ ] ⁄[ ] e o valor atribuído (1) correspondente às concentrações iniciais nos ensaios em gráficos para comparação de remoção nas diferentes condições.

Possivelmente durante o processo de alcalinização no pré-tratamento por air stripping, a adição de cal comercial promoveu a precipitação química no lixiviado bruto, e consequentemente a remoção de compostos, tornando assim um afluente à eletro-oxidação com valores um pouco diferentes em relação ao lixiviado bruto.

A caracterização do lixiviado bruto, coletado no aterro sanitário de São Carlos, mostrou que o material contém valores altos de demanda química de oxigênio (cerca de 4000 mg L-1), de cloretos (aproximadamente 3000 mg L-1), de condutividade (superiores a 16 mS cm-1), de alcalinidade (aproximadamente 5400 mg L-1) e de cor aparente (cerca de 9000 mg Pt L-1). Além de apresentar valores intermediários de nitrogênio amoniacal (aproximadamente 700 mg L-1) e carbono orgânico total (cerca de 1300 mg L-1). De forma geral, trata-se de um lixiviado que pode ser caracterizado como sendo antigo.

A alcalinidade total do lixiviado bruto apresentou-se elevada, porém o pré-tratamento por air stripping diminuiu de maneira expressiva os valores de alcalinidade do lixiviado bruto, provavelmente pela adição de alcalinizante no processo de arraste de amônia.

Os dados referentes à caracterização inicial do lixiviado bruto estão representados na Tabela 13 e os dados quanto à caracterização do lixiviado após o tratamento de arraste de amônia (air stripping) na Tabela 14.

Tabela 13 – Caracterização do lixiviado bruto que foi utilizado nos ensaios eletroquímicos.

Ensaios Cloretos _{(mg L-1) (mg L}COT _-1)

DQO