Etapa II – Monitoramento do reator com leito de biomassa aderida em escala plena

4.6.1. Fases da Etapa II

O monitoramento da eficiência do tratamento de esgoto sanitário no reator com leito de biomassa aderida em escala plena se deu em duas fases, conforme o TDH adotado. Esse monitoramento foi reduzido por causa de atrasos que ocorreram na liberação do serviço de reforma do sistema operacional de automação da ETE experimental e iniciou-se em setembro de 2009.

Utilizou-se o volume vazio total do corpo do reator (159m3) do reator e a vazão afluente para calcular o TDH total médio.

A entrada de ar deu-se a meia altura (a 7m acima da base) do reator e vazão média de ar que entrava no reator foi de 1700L.mim-1, condições de operação similares a de Silva (2009). A zona de reação do foi dividida em dois setores: setor 1 – sem entrada de ar direto – e setor 2 – com entrada direta de ar. O efluente do reator foi submetido à recirculação para o setor 1 e setor 2 para se ter condições mínimas de expansão do leito, baseados nos resultados da Etapa I. As recirculações aplicadas ao reator foram as máximas permitidas, de forma a não ocasionar problemas de operação nas bombas de recirculação, porém foram observados problemas de desgaste na bomba 2, de recirculação para o setor 1, que ocasionaram trocas de peças durante o período de operação do reator

Na Tabela 4.1 encontram-se as condições médias de operação do reator de leito expandido para cada fase.

Tabela 4.1 – Condições médias de operação do reator com leito de biomassa aderida em escala plena durante a Etapa II.

Fase TDHtotal (h) Qafl. (m3.h-1) Qrec, 1 (m3.h-1) Qrec, 1/ Qafl. Qrec, 2 (m3.h-1) Qrec, 2/ Qafl. vasc,1 (m.h-1) vasc, 2 (m.h-1) 1 12 13,25 46,38 3,5 33,12 2,5 8,43 13,12 2 16 9,94 39,76 4,0 34,79 3,5 7,03 11,95

Qafl: vazão afluente;

Qrec,1: vazão de recirculação setor 1; vasc,1: velocidade ascensional no setor 1;

Qrec,2: vazão de recirculação para setor 2; vasc,2: velocidade ascensional no setor 2;

Qrec,1/Qafl: razão entre a vazão de recirculação para setor 1 do reator e a vazão afluente;

Qrec,2/Qafl: razão entre a vazão de recirculação para setor 2 do reator e a vazão afluente.

4.6.2 Procedimento experimental

O monitoramento da ETE experimental foi feito diariamente para acompanhar a operação e manutenção de todos os equipamentos instalados nela.

A avaliação do desempenho do reator com leito de biomassa aderida em escala plena foi realizada através de coletas do esgoto afluente e efluente final, de modo a verificar a eficiência global do sistema.

Semanalmente foram feitas coletas de amostras compostas do afluente e do efluente. A coleta se deu por meio dos coletores automáticos da marca ISCO (modelo 6700F), que eram programados para fornecerem amostras compostas, feitas de hora em hora, ao final de 24h,

para o afluente e efluente. Após serem coletadas as amostras eram encaminhadas para o Laboratório de Saneamento e realizavam-se as análises físico-químicas.

As variáveis físico-químicas investigadas para o esgoto sanitário durante a operação do reator, assim como os métodos utilizados encontram-se apresentadas na Tabela 4.2. As análises das variáveis investigadas foram feitas conforme “Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (STANDARD..., 2005)”, com exceção dos ensaios para determinação da concentração de ácidos voláteis e de nitrito, que foram feitas de acordo com Dilallo e Albertson (1961) modificado por Ripley et al. (1986), e Markereth et al. (1978), respectivamente.

Tabela 4.2 – Variáveis investigadas durante a operação do reator com leito de biomassa aderida e métodos de análise.

Váriavel Método Protocolo

STANDARD (2005) Alcalinidade (mgCaCO3.L-1) Titulométrico – APHA 2320 (B)

Ácidos voláteis (mgHac.L-1) Titulométrico – Dilallo e Albertson

(1961) -

Série de sólidos – ST, SF, SV, SST,

SSF e SSV – (mg.L-1) Gravimétrico – APHA 2540 (B, D e E) DBOtotal e DBOfiltrada (mgO2.L-1) Oxímetro – APHA

5210 (B), 4500-O (G)

DQOtotal e DQOfiltrada (mgO2.L-1) Colorimétrico – APHA 5220 (D)

N-NTKtotal e N-NTKfiltrado(mgN.L-1) Titulométrico – APHA 4500-Norg (B)

N-amon (mgN.L-1) Titulométrico – APHA 4500-NH3- (C)

N-NO2- (mgN.L-1) Colorimétrico – Mackereth (1978) -

N-NO3- (mgN.L-1) Colorimétrico – APHA 4500-NO3- (B)

P-PO4- (mgPO4-.L-1) Colorimétrico – APHA 4500-P (E e J)

pH Potenciométrico – APHA 4500-H+ (B)

As amostras filtradas passaram por membrana com diâmetro de poro médio de 1,2μm. As concentrações de oxigênio dissolvido (OD) e a temperatura das amostras foram feitas imediatamente após as coletas das amostras compostas com auxílio da sonda portátil YSI-95 Dissolved Oxygen (modelo: 95/10FT).

Destaca-se que foi necessário armazenar amostras (elas foram congeladas em pH menor que 2), por mais de um mês, o que pode ter comprometido os resultados de NTK e N- amoniacal, durante a Fase 1, pois o aparelho que realizava essas análises encontrava-se com defeito e portanto não estava funcionando.

Para verificar o comportamento das variáveis investigadas ao longo da altura do reator, foram levantados dois perfis, um na Fase 1, e outro na Fase 2, durante o período de

operação de reator com leito de biomassa aderida. A Figura 4.19 mostra em destaque os pontos de coleta amostrados ao longo da altura do reator.

Figura 4.19 – Pontos amostrados durante a realização do perfil ao longo da altura do reator com leito de biomassa aderida (Adaptado SIMAN, 2007).

Devido à dificuldade física encontrada na coleta das amostras, somente três pontos foram amostrados para o monitoramento do reator, ao longo da altura: ponto 2 (setor 1 – sem entrada de ar direto, a 4,0m da base do reator), 5 (região de transição, a 7,5m da base do reator) e 8 (setor 2 – região aerada, a 10,5 do fundo do reator) (ver Figura 4.19).

A amostragem do perfil foi pontual. Inicialmente, abria-se a válvula para que o material acumulado ou estagnado próximo ao ponto de amostragem, no interior do reator, fosse descartado. Na sequência, coletou-se o material sólido e líquido no balde, sendo que somente o líquido sobrenadante foi levado para análise. No momento da coleta mediu-se o OD e a temperatura com a sonda portátil. A coleta das amostras do perfil ocorreu durante o período em que a amostra composta do afluente e efluente era feita.

As amostras líquidas eram encaminhadas para o laboratório e realizaram-se as seguintes análises para as amostras brutas: série de sólidos, DQO filtrada (membrana com poro de 1,2μm), alcalinidade, ácidos voláteis e pH. De forma a separar o material sólido

(material suporte) não desejado que estivesse junto das amostras, estas foram filtradas em papel filtro grosseiro (com gramatura de 87g.m-²) para realização das análises de NTK, N- amoniacal, nitrito, nitrato e fosfato. As análises foram feitas conforme os métodos descritos na Tabela 4.2.

4.6.3. Análise dos dados obtidos

Para os dados obtidos nas análises foi feito tratamento estatístico e obtiveram-se a média aritmética (X), o desvio padrão (σ), o coeficiente de dispersão (σ/X), o valor mínimo e máximo, e o número de amostras.

Os dados serão apresentados em forma de gráficos e tabelas no decorrer dos Resultados e Discussão.

Apêndice A mostra as concentrações da série de sólidos totais das biopartículas e a quantidade em massa de partículas. O Apêndice B traz as curvas granulométricas obtidas na caracterização das biopartículas. Apêndice C mostra os dados do ensaio de massa específica. Os resultados obtidos para construção da curva e expansão/fluidificação serão expostos no Apêndice D. No Apêndice E estão os resultados obtidos do ensaio com o traçador NaCl.

No apêndice F serão apresentadas tabelas com os dados das análises de rotina efetuadas durante o período de operação do reator, o símbolo (-) significa que a análise não foi realizada ou o resultado não condiz com a realidade. O Apêndice G mostra os resultados obtidos para o perfil ao longo da altura do reator.