Etapa 4 – Experimentos de tratabilidade em escala piloto (operação em regime contínuo)

A fim de se obter maior consistência e confiabilidade dos dados, as melhores condições obtidas na Etapa 3 foram reproduzidas na Etapa 4, utilizando reatores de lodos ativados em escala piloto. Esta etapa teve como objetivo avaliar a tratabilidade em escala piloto em regime contínuo e verificar os efeitos advindos da adição de lixiviado em um maior tempo de operação, condições mais próximas da realidade.

Neste experimento foram reproduzidas as melhores condições obtidas nos experimentos de bancada, observada a máxima concentração de lixiviado na mistura. Dessa forma, foi escolhida a condição do Experimento 2 (esgoto bruto com lixiviado pré-tratado), com até 2% de lixiviado, montando-se duas linhas de tratamento, uma com 2% (P1) e 0% (P2-controle) de lixiviado.

Foi também um importante objetivo desta etapa verificar a qualidade do lodo aeróbio e avaliar a possibilidade de acúmulo de metais, conforme preconizado por alguns pesquisadores já mencionados.

Todas as análises estatísticas foram realizadas utilizando o software estatístico Minitab 15. A normalidade das variáveis foi verificada pelo teste estatístico de Anderdon-Darling. Todos os resultados das análises estatísticas encontram-se no Apêndice B10.

4.4.1. Descrição da unidade experimental

O sistema de lodos ativados em escala piloto consistiu em um tanque em aço inox, constituído por tanque de aeração, decantador e câmara de coleta do efluente, de forma conjugada. O tanque de aeração (tanque de reação) possui volume útil de 100 litros, tendo 25 cm de largura; 82 cm de comprimento e 50 cm de altura. O decantador

possui 25 cm de largura; 18 cm de comprimento e 50 cm de altura e a câmara de coleta do efluente possui 25 cm de largura; 10 cm de comprimento e 20 cm de altura (Figuras 4.15).

Figura 4.15 – Planta e Perfil esquemático do reator de lodos ativados em escala piloto. As Figuras 4.15 e 4.16 apresentam os reatores montados para realização do experimento desta etapa.

Figura 4.16 – Reator de lodos ativados em escala piloto: (1) tanque de aeração; (2) decantador justaposto; e (3) câmara para coleta do efluente.

10.0 82.0 8.0 50.0 10.0 10.0 82.0 8.0 10.0 DECANTADOR TANQUE DE AERAÇÃO CÂMARA DE COLETA de DEC AFLUENTE EFLUENTE RECIRCULAÇÃO AFLUENTE EFLUENTE (1) (2) (3)

Devido ao surgimento de problemas de flotação do lodo observados e à dificuldade de operação pela área reduzida do decantador justaposto, foi realizada uma alteração na concepção inicial do sistema. Isto porque o decantador interno (justaposto) não ofereceu espaço suficiente para sedimentação do lodo, além da interferência direta do tanque de aeração, de maneira que a turbulência nessa região também impedia a sedimentação do lodo no decantador.

Diante do problema, foi necessário utilizar um decantador externo, com aeração de 15 minutos acionada de 2 em 2 horas por meio de temporizador, de modo a minimizar a flotação do lodo. Esse decantador consiste em uma câmara de acrílico dividida em quatro compartimentos, tal como o reator de lodos ativados em escala de bancada mostrado na Figura 4.12. Dois desses compartimentos foram utilizados como decantadores de cada reator de lodos ativados em escala piloto. O reator apresentado na Figura 4.16 foi, então, utilizado integralmente como tanque de aeração, com volume total útil de 110 litros.

Com a alteração realizada, foi possível minimizar a flotação do lodo e facilitar a operação do decantador. (Figura 4.17).

Figura 4.17 – Decantador secundário: (a) lodo sedimentado; (b) lodo suspenso pela aeração intermitente.

4.4.2. Operação e controle

A estabilização dos reatores de lodos ativados desta etapa também foi monitorada através de análises físico-químicas e exames microbiológicos, visando o acompanhamento das sucessões das comunidades microbianas.

O esgoto proveniente da rede pública era recalcado pelas bombas apresentadas na Figura 4.4 até o tanque de equalização (Figura 4.18 (1)), de onde então seguia para os tanques de mistura que alimentavam os reatores em escala piloto. O efluente tratado era conduzido por mangueiras, dos drenos posicionados na parte superior do decantador, para a rede de esgotamento da planta experimental.

Os tanques de mistura possuíam agitadores, que eram acionados durante 60 minutos a cada 2 horas. Os afluentes eram então bombeados a partir desses tanques (Figura 4.18 (2)), localizados à montante dos reatores, por meio de bombas dosadoras da marca Prominent. Além dessas, foram instaladas mais duas bombas dosadoras para a recirculação do lodo sedimentado no decantador para a entrada do tanque de aeração.

O fornecimento de ar foi realizado por compressores de aquário, mantendo em pelo menos 2 mg/L a concentração de oxigênio dissolvido no reator. A distribuição de ar no reator se deu pelo uso de mangueiras porosas instaladas no fundo dos reatores (Figura 4.18 (5)); dois agitadores, também em aço inox, com quatro pás cada um, permitiram a constante suspensão dos sólidos, dispersão do oxigênio e homogeneização do meio (Figura 4.18).

A vazão de alimentação de cada reator foi de aproximadamente 110 L/dia (4,5 L/h), com a finalidade de manter o tempo de detenção hidráulica (TDH) próximo de 24 horas. A idade do lodo foi mantida em torno de 20 dias, sendo realizado descarte diário a partir da linha de retorno, com volume variando de 600 a 1100 mL de lodo sedimentado, de acordo com a concentração de sólidos suspensos no tanque de aeração e na linha de retorno, calculado conforme equação apresentada na seção 3.4.2.

As vazões das duas bombas de alimentação eram aferidas duas vezes por semana por meio da coleta de amostras do afluente em proveta ou béquer. As bombas dosadoras utilizadas para alimentação dos reatores, assim como as mangueiras de silicone, eram limpas semanalmente de forma a minimizar as variações no tempo de detenção hidráulica.

Figura 4.18 – Sistema de lodos ativados: (1) Tanque de equalização; (2) Tanques de mistura e alimentação; (3) Bombas de alimentação dos reatores; (4) Bombas de retorno do lodo; (5) Tanques de aeração; (6) Agitadores mecanizados; (7)

Aeradores; (8) Decantadores secundários.

(6) (5) (1) (8) (2) (2) (4) (4) (3) ₍₃₎ (5) (5) (7) (6)

Devido à constante obstrução das mangueiras de silicone das bombas dosadoras, foi instalada uma peneira fina com malha de abertura de aproximadamente 2 mm na entrada do esgoto bruto no tanque de equalização, para remoção de sólidos grosseiros e minimizar a obstrução pelo acúmulo de material grosseiro nas mangueiras de silicone das bombas de alimentação dos reatores.