5.4 RESULTADOS DOS TESTES DE SEDIMENTAÇÃO
5.4.2 Teste de sedimentação em batelada
As curvas típicas dos ensaios de sedimentação realizados para cada coleta de amostra em cada campanha e sua respectiva curva de velocidade, obtidas nos testes de sedimentação em batelada, estão apresentadas nas Figura 42 a Figura 50.
Empregou-se a análise de regressão linear, que descreve a relação entre variáveis dependentes e independentes, onde sua principal utilidade é a predição e a calibração de valores (TOGNON, 2011). Como forma de estimar essa relação, utilizou-se o R², sendo ele uma medida estatística que indica a variabilidade dos dados. Quanto mais próximo do valor de 1, melhor será o ajuste do modelo considerado (DRAGER; SMITH, 2014). De forma aplicada a este estudo, verificou-se o quão próximos os resultados de VSZ, obtidos nos ensaios de sedimentabilidade, estão de uma correlação linear, visto que a sedimentação em zona é caracterizada pela velocidade constante dos flocos (TORFS et al., 2016).
Em cada gráfico, podem ser observadas as curvas de sedimentação com a evolução da altura da manta de lodo ao longo do tempo (a). As diferentes concentrações representam as diluições de 20 a 180% da concentração inicial do liquor misto em termos de SST, enquanto as alturas mostram as interfaces sólido-líquido para diferentes concentrações e tempos. Nos gráficos (b), podem ser observadas fortes correlações entre os valores encontrados nos testes, com coeficiente de correlação R² variando entre 0,9619 e 0,9976 para os 9 ensaios realizados. Ressalta-se que foram removidos dos gráficos de velocidade os pontos que não correspondem ao regime de sedimentação em zona.
Figura 42 – Curvas de sedimentação (a) e de velocidade de sedimentação em zona (b) do ensaio realizado em 25/05/19 (Campanha 1)
(a) (b)
Fonte: Elaborado pela autora (2020)
Figura 43 – Curvas de sedimentação (a) e de velocidade de sedimentação em zona (b) do ensaio realizado em 15/06/19 (Campanha 1)
(a) (b)
Figura 44 – Curvas de sedimentação (a) e de velocidade de sedimentação em zona (b) do ensaio realizado em 20/06/19 (Campanha 1)
(a) (b)
Fonte: Elaborado pela autora (2020)
Figura 45 – Curvas de sedimentação (a) e de velocidade de sedimentação em zona (b) do ensaio realizado em 07/12/19 (Campanha 2)
(a) (b)
Figura 46 – Curvas de sedimentação (a) e de velocidade de sedimentação em zona (b) do ensaio realizado em 14/12/19 (Campanha 2)
(a) (b)
Fonte: Elaborado pela autora (2020)
Figura 47 – Curvas de sedimentação (a) e de velocidade de sedimentação em zona (b) do ensaio realizado em 28/12/19 (Campanha 2)
(a) (b)
Figura 48 – Curvas de sedimentação (a) e de velocidade de sedimentação em zona (b) do ensaio realizado em 25/01/20 (Campanha 3)
(a) (b)
Fonte: Elaborado pela autora (2020)
Figura 49 – Curvas de sedimentação (a) e de velocidade de sedimentação em zona (b) do ensaio realizado em 01/02/20 (Campanha 3)
(a) (b)
Figura 50 – Curvas de sedimentação (a) e de velocidade de sedimentação em zona (b) do ensaio realizado em 08/02/20 (Campanha 3)
(a) (b)
Fonte: Elaborado pela autora (2020)
A Figura 51 ilustra as velocidades de sedimentação para comparação dos resultados obtidos em cada campanha. Observa-se que as curvas de velocidade mais rápidas foram as da primeira campanha, exceto a do dia 25/05/19, cujos resultados foram mais baixos e aproximaram-se dos da segunda campanha. Da mesma forma, observou-se, por meio da microscopia, que os flocos do dia 22/05/19 apresentavam estrutura difusa e formato irregular. Por conseguinte, o IVL (130 ml/g) da amostra foi o maior da campanha. A curva do dia 20/06/19, por sua vez, foi a que mostrou melhor resultado, o que era esperado, visto que os flocos do dia 19/06/19 estavam mais compactos, com aspecto firme e mais denso. Ainda, o IVL da amostra foi o menor apresentado, 88 ml/g, caracterizando uma boa sedimentabilidade do lodo.
Em relação à segunda campanha, observa-se que o dia 28/12/19 apresentou a pior curva de VSZ e a partir da concentração de 2500 mg/L o regime de sedimentação já estava compressivo, apresentando velocidades praticamente nulas (abaixo de 1 m/h). Por sua vez, na campanha 1, em 3500 mg/L o lodo ainda estava sedimentando com velocidades acima de 2 m/h.
Figura 51 – Curvas de velocidade de sedimentação zonal obtidas em cada campanha
Fonte: Elaborado pela autora (2020)
Na terceira campanha, as curvas de 25/01/20 e 01/02/20 tiveram valores bem próximos, enquanto no dia 08/02/20 foi observado o pior resultado de todos os ensaios de sedimentação realizados. Tais resultados mostraram-se compatíveis com os resultados de IVL para as mesmas amostras, com valor médio de 218 ml/g (os mais elevados dentre as campanhas), caracterizando uma má sedimentabilidade do lodo (JORDÃO; PESSÔA, 2014). No geral, os resultados da terceira campanha foram os piores no que tange à microscopia do lodo (devido a abundância de bactérias filamentosas), ao IVL (valores mais altos caracterizando um lodo de má sedimentabilidade), e as curvas de sedimentação (concentrações mais baixas atingindo o regime compressivo e VSZ mais baixas). Cabe ressaltar que no dia 20/01/20, conforme discutido no tópico 5.3, no dia 20/01/20 houve uma entrada atípica na estação, indicada pelas altas concentrações de DQO e O&G.
Para evidenciar o comportamento mais compressivo das curvas da segunda e terceira campanhas, pode-se observar no gráfico da Figura 52 uma comparação entre curvas de concentrações semelhantes. Observa-se que na primeira campanha o comportamento da curva mostra claramente a região de sedimentação em zona, passando pela fase de transição, seguida ao final por um comportamento
compressivo. Por sua vez, as demais curvas mostram um comportamento predominantemente compressivo, indicando que a amostra praticamente não sedimentou nessa concentração, indicando que as velocidades de sedimentação são muito baixas. Como o regime compressivo foi atingido em concentrações mais baixas na segunda e terceira campanhas, evidencia-se que a eficiência de compactação da manta de lodo foi consideravelmente melhor na primeira campanha, enquanto as demais apresentaram um lodo expansivo.
Figura 52 – Curvas de sedimentação de 2600 mg/L das três campanhas
Fonte: Elaborado pela autora (2020)
Cabe ressaltar que as condições ambientais e operacionais foram diferentes em cada campanha. Enquanto a primeira foi caracterizada predominantemente por clima seco, nas demais predominaram sucessivos eventos chuvosos. Ainda, na terceira campanha, além do alto índice pluviométrico, deve-se levar em consideração a diminuição da frequência da propeller, que reduz a vazão bombeada para a recirculação, aumentando o tempo de detenção hidráulica nos tanques de aeração e, possivelmente, podendo causar maior revolvimento dos flocos.
Segundo Jin, Wilén e Lant (2003), flocos difusos e irregulares tendem a ser mais frágeis, pois sofrem maior impacto pelas forças de cisalhamento em um ambiente turbulento. Além disso, devido a sua superfície irregular, são passíveis de sedimentarem mais vagarosamente, visto que sofrem maior influência da força de empuxo.
A autora Uliana (2018) realizou ensaios de sedimentação em proveta em uma ETE
Unitank. Os valores de VSZ para essa ETE variaram de 2,94 a 14,70 m/h, enquanto
as velocidades de Mulembá I variaram de 0,17 a 8,48 m/h. Por sua vez, os autores Jin, Wilén e Lant (2003) encontraram valores médios variando entre 0,30 e 6,60 m/h em amostras de 5 sistemas que tratam esgoto doméstico e 2 de efluentes industriais, todos de tecnologia de lodos ativados. Desses resultados, as maiores velocidades foram de uma planta de tratamento de lixiviado, seguida por uma planta de tratamento de esgoto doméstico, com velocidades médias de 5,94 e 4,02 m/h. A VSZ média da ETE Mulembá, por sua vez, foi de 3,80 m/h. Os resultados obtidos demonstram que as velocidades de sedimentação da ETE Mulembá foram menores que os valores encontrados nos dois estudos mencionados.
Ainda no estudo de Jin, Wilén e Lant (2003), observou-se que os lodos ativados contendo flocos relativamente pequenos e compactos, com baixo número de filamentos, tiveram melhor compressibilidade e sedimentação (menor IVL e maior VSZ). Por sua vez, quando o lodo continha flocos grandes e com muitos filamentos, a sedimentação foi deficiente. Sousa (2011) reforça que, nos ensaios de sedimentabilidade, os problemas de bulking filamentoso impactam na baixa capacidade de sedimentação, bem como baixa velocidade de sedimentação.
No geral, as campanhas 2 e 3 foram as que apresentaram menor valor de TOF e que mostraram maior limitação à sedimentação, visto que alcançaram o regime zonal e compressivo em concentrações mais baixas em relação à campanha 1. Isso foi observado durante os ensaios, pois a partir de 800 mg/L já era possível identificar a interface entre a manta de lodo e o sobrenadante, enquanto na campanha 1 isso só foi verificado para concentrações próximas à 1000 mg/L.
Apresentando um panorama geral sobre os resultados dos testes apresentados e seus possíveis fatores de influência, verificou-se que as precipitações pluviométricas intensas, juntamente com os demais fatores apresentados no tópico 4.5, podem ter prejudicado a formação dos flocos biológicos, apresentando maior abundância de bactérias filamentosas, estrutura difusa e de baixa densidade. Tal fato resultou em valores de TOF mais baixos, concentrações mais baixas atingindo o regime zonal e compressivo e piores velocidades de sedimentação, indicando um lodo mais expansivo e com maior limitação à sedimentação.
6 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
Atendendo aos objetivos propostos, as características da sedimentabilidade do lodo biológico da ETE Mulembá I foram avaliadas por meio de dois ensaios que fornecem informações sobre os regimes de sedimentação.
Os resultados indicaram que, dentre outros fatores, como concentrações mais altas de cloreto, óleos e graxas e DQO do esgoto bruto e as condições operacionais da ETE, eventos chuvosos podem impactar na formação e estrutura dos flocos, alterando a dinâmica do tratamento de lodos ativados, ocasionando um decaimento na velocidade de sedimentação, visualizada pelo teste de sedimentação em batelada, e alterando a concentração a partir da qual as partículas passam a flocular, indicada pelo valor de TOF.
Aprendeu-se que os métodos utilizados, em conjunto, fornecem informações mais detalhadas sobre a sedimentabilidade do lodo, que atualmente ainda é muito avaliada somente por meio de ensaios de IVL, que tem sua vantagem em ser um teste simples e rápido de ser realizado, porém provê um parâmetro pouco específico, centrado no regime compressivo de sedimentação. Apesar disso, os resultados de IVL foram de acordo com as características dos flocos biológicos e com os demais parâmetros de sedimentação.
Como recomendação para trabalhos posteriores, indica-se incluir os dados do efluente tratado para encontrar correlações mais precisas entre as características do esgoto bruto, as condições operacionais, as características da microscopia do lodo, o processo de sedimentação e a qualidade do efluente final. Indica-se ainda realizar a identificação das bactérias filamentosas, através do método de coloração, e dos microrganismos presentes na microfauna para entender como os flocos biológicos se comportam de acordo com as características do esgoto bruto e com as mudanças operacionais do processo.
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