Capítulo 3 Material e Métodos
3. Introdução geral
3.4 Experimentos em escala de laboratório
Os experimentos foram realizados sob duas condições de operação:
com correção prévia do pH, para 11, para proporcionar a dessorção da amônia, e com injeção de ar atmosférico (denominado de reator com correção - RCC) sem correção de pH e com injeção de ar (denominado de reator sem correção -
RSC)
Foram utilizadas provetas de plástico de 1L como reatores, preenchidas com 500 mL de chorume bruto, recentemente coletado, e em triplicata (reatores-teste). A Figura 3.12 e 3.13 apresenta um esquema ilustrativo do sistema utilizado e uma fotografia do teste em operação, respectivamente.
Figura 3.12 – Esquema do teste de remoção de
amônia
Figura 3.13 – Teste de remoção em operação
(RSC)
Cada triplicata utilizada possuía um reator extra sob idênticas condições, que foi utilizado apenas para repor o volume do reator teste, (reduzido em virtude da retirada de amostras para análise), do reator-teste mantendo assim o seu volume das triplicatas constante até o final das 120 horas do experimento.
A correção foi realizada previamente em recipiente de 10 litros utilizando um volume de amostra de 5 litros de chorume bruto coletada no dia anterior a realização do teste. Dessa amostra única, após o ajuste de pH acima de 11, foram retiradas amostras de 500 mL utilizadas para o teste RCC.
O suprimento de ar para os reatores RSC e RCC foi realizado por compressores de ar (tipo bomba de aquário comum) da marca JAD, modelo SC-7500, de 0,0012 MPa de pressão e vazão nominal de 6 L de ar/min.
Esses compressores (1 com duas saídas para cada teste) foram interligados a mangueiras de plástico transparente cujas extremidades foram conectadas a uma pedra- porosa para reduzir o tamanho das bolhas de ar aumentando o assim o contato gás-líquido e facilitar a transferência de massa entre estas fases. Na Tabela 3.3 são apresentadas as condições aplicadas no teste RCC e RSC em maiores detalhes.
Os testes foram realizados em uma sala climatizada (30 ± 2 oC) do Laboratório de Saneamento Ambiental da UFPE (LSA/DEC/UFPE).
Na Tabela 3.4 são apresentadas as análises realizadas nos testes RSC e RCC durante as 120 horas de teste (5 dias), o intervalo entre as análises e a freqüência dos parâmetros analisados. Em função dos resultados desse teste foi avaliada a opção de fazer ou não pré- tratamento do chorume para retirada prévia da amônia por “stripping”.
Tabela 3.3 – Comparação entre as condições experimentais aplicadas nos testes RCC e RSC
Condições operacionais RCC RSC
Ajuste de pH Sim Não
pH inicial 8,0 11,5
Temperatura ambiental da sala do teste (oC)
30 ± 2 30 ± 2
Substrato Chorume bruto Chorume bruto
Volume do reator (mL) 1000 1000
Volume de substrato (mL) 500 500
Número de reatores 3 3
Taxa de fornecimento de ar por reator (L/min)
6,0 6,0
Tabela 3.4 – Intervalos, freqüência e análises realizadas nos testes de remoção de amônia Tempos Tempo (h) N-NH3, pH, Salinidade, Condutividade elétrica
DQO TDS, Pot redox, turbidez, NTK, nitrato, nitrito, ST, STF, STV, Alcalinidade Toxicidade aguda t0 0 x x x x t1 2 x t2 4 x t3 6 x t4 8 x t5 10 x t6 12 x x t7 16 x t8 20 x t9 24 x x t10 30 x t11 36 x t12 48 x x t13 60 x x t14 72 x t15 84 x t16 96 x x t17 108 x t18 120 x x x x 3.4.2 Atividade metanogênica
O teste de atividade metanogênica objetiva a determinação da capacidade degradativa máxima de um lodo anaeróbio em condições ambientais ótimas (temperatura, nutrientes disponibilidade de substrato pronto para ser degradado). Os testes de atividade metanogênica específica (AME) foram realizados no Laboratório de Saneamento Ambiental, segundo a metodologia proposta por Field et al. (1988) e Florêncio (1994).
O teste estático de AME foi realizado em reatores em batelada de volume total de 600 mL (500 mL volume útil) e em triplicata numa sala climatizada a 30º ± 2 oC. O volume de metano produzido foi medido indiretamente através do deslocamento de solução de NaOH (3% m/v) de uma garrafa de soro de 1000 mL invertida, sendo a medida do peso do líquido deslocado determinada diariamente. Foi utilizado lodo anaeróbio floculento de concentração 5 g/L de SSV. O restante do volume foi preenchido com solução diluída de nutrientes, micronutrientes (20%) e mistura de AGVs, ácido acético, propiônico e butírico
(100g/L para cada AGV, de forma que a concentração da mistura chegasse à cerca de 440 g/L em DQO).
A partir desses dados foi traçada a curva de metano acumulada no tempo do experimento, cuja tangente de maior inclinação forneceu o valor da máxima atividade metanogênica específica (mL CH4/g SVT.d ou DQOCH4/g SVT.d) daquele inóculo e
naquelas condições experimentais. Na Figura 3.14 e 3.15 são apresentados, respectivamente, um esquema do aparato experimental e uma foto do teste de AME em operação.
Figura 3.14 - Aparato experimental do teste de
AME. Fonte: LUCENA (2006)
Figura 3.15 - Aparato experimental do teste de
AME
Foram realizadas duas coletas de lodo anaeróbio para a realização do teste de AME em dois momentos: antes do início da operação do reator contínuo, no lodo original da ETE Mangueira e do lodo final da Fase V do lodo retirado do reator UASB experimental, após a finalização do experimento. O lodo inicial de inoculo foi obtido de um reator UASB, em escala real, de volume útil de 800 m3, compartimentado em oito células, com TDH de 8 horas em operação na ETE Mangueira e foi retirado da célula 8, localizada a cerca de 2,5 metros de profundidade, após descarga do tubo de saída de amostragem de lodo. Nesta coleta foi retirada uma amostra de 15 litros, 10 dos quais utilizados na inoculação do UASB do sistema contínuo (item 3.5.2) e 5 litros separados para a realização do teste de AME inicial. Esse lodo foi escolhido estrategicamente, pois se desejava verificar a influência do chorume em lodo aclimatado a condições de tratamento de esgoto sanitário e sob condições
Gafarra de 1000 mL contendo solução de NaOH 3% (m/v) Mangueira cristal e conexão em T. Recipiente plástico de 1000 mL com funil, para recebimento do liquido deslocado Grarrafa reator de 500 mL, contendo lodo, substrato e solução nutriente Seringas, agulhas, e tampas com septas
de borracha
Septa de borracha para remover refluxo
após a aplicação do chorume no sistema contínuo. Esse mesmo lodo foi utilizado como inóculo do reator UASB em escala piloto (item 3.5.2).