Tabela 2- Valores geométricos, volume, vazão de entrada e tempo de detenção hidráulico de cada lagoa de estabilização e sistema de lodos ativados.
Variáveis
Lagoa Anaeróbia
1
Lagoa Anaeróbica
2
Reator biológico
Decantador Secundário
Lagoa de Clarificação
A (largura base maior m) 40,0 25,0 14,0 8,0 20,0
a (Largura base menor m) 29,5 14,5 6,0 0,5 11,0
B (comprimento base maior m) 80,0 50,0 20,0 10,0 40,0
b (comprimento base menor m) 69,5 39,5 12,0 2,5 31,0
h (altura da lâmina de efluente m) 3,5 3,5 3,5 3,0 3,0
Volume em (m3) 11990,5 4014,3 708,7 105,0 2322,0
Vazão média (m3/h) 18,00 18,00 18,00 18,00 18,00
TDH (dias) 27,76 9,29 1,64 0,24 5,38
Assim, se descobriu quanto tempo o lixiviado demorou a percorrer todo o sistema, desde o instante da sua entrada na estação/coleta inicial. Para obtenção deste valor, monitorou-se o parâmetro vazão diariamente como já frisado, após a coleta inicial do efluente, pois se este parâmetro aumenta, o TDH reduz. Durante o período inicial de estudo, nos meses de maio, junho e julho, as chuvas foram bastante intensas, sendo a vazão média de efluente bruto de 5 L/s. Somando todos os resultados do tempo de detenção hidráulica da tabela 2, obteve-se um valor aproximado de 44 dias, ou seja, o efluente bruto que adentrou o sistema no período da coleta inicial demorou cerca de 44 dias para sair do sistema de lagoas estabilizadoras e lodos ativados, onde este, portanto foi coletado dia 11/08/2014 para realização do ensaio físico-químico, e desta forma, todos os parâmetros indicativos de qualidade, puderam ser comparados em relação ao estado do efluente antes e depois da aplicação do ensaio físico-químico.
temperatura, para que este parâmetro não viesse interferir nos resultados. Deste montante armazenado e homogeneizado, com temperatura estabilizada em 20 °C, amostras de 1 litro foram dispostas em jarros do equipamento jar-test. Então se deu início ao teste de conhecimento do pH ideal de coagulação, começando com o coagulante SAF.
3.5.2 Ajuste de pH ideal para coagulação
O pH das amostras já reservadas no jar test foi ajustado em valores de 1,2 em 1,2 unidades até a amostra de número 5, e a amostra de número 6, o valor de pH foi ajustado para 13 unidades, pois acima deste valor, mesmo utilizando diferentes pHmetros, um tamponamento da amostra persistia, por mais que fosse adicionado alcalinizante. Cada coagulante testado teve uma dosagem fixa de 2 mL/L como exemplifica a tabela 3.
Tabela 3- Exemplo de Ajustes de pH para coagulação.
Distribuição do pH
Amostras/Jarros 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 pH 1,2 2,4 3,6 4,8 6 7,2 8,4 9,6 10,8 12 13 Dosagem fixa
(mL/L)
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
Portanto, para cada coagulante (cloreto de poli alumínio, sulfato de alumínio ferroso, e sulfato de alumínio isento de ferro) foram realizados 11 ensaios com dosagem fixa e variação de pH, onde este recebeu ajuste com ácido sulfúrico concentrado (para acidificação) e cal (hidróxido de cálcio) a 8% para alcalinização.
Todo este processo de ajuste de pH foi realizado sob agitação rápida, programada em 300 RPM (rotações por minuto), por cerca de 3 minutos após adição do coagulante. Ao término do tempo de agitação rápida, o jartest foi desligado e assim que todos os flocos sedimentaram (15 a 20 minutos), uma amostra do sobrenadante foi coletada para medição de turbidez e temperatura. Todo este procedimento com finalidade de se descobrir o pH ideal de coagulação, foi avaliado pelo diferencial de turbidez, medida em cada amostra do ensaio para os três tipos de coagulantes. A amostra com menor turbidez diferencial foi considerada a amostra com pH ideal, já que a turbidez indica a presença de sólidos em suspensão e até outros tipos de partículas e se teve seu valor reduzido, esses materiais foram removidos e a coagulação foi bem sucedida neste pH. Todos os valores de turbidez medidos foram analisados de forma gráfica para melhor visualização da ação de cada coagulante a distintos pH.
3.5.3 Teste de Dosagem Ideal de Coagulante
No equipamento a velocidade de simulação de agitação rápida, (coagulação), foi previamente ajustada no valor de 300 RPM. Novamente um volume de um litro do efluente foi depositado em cada jarro do equipamento, de forma que o pH dessa nova solução foi o definido como sendo o ideal, encontrado na etapa 3.5.1 (pH ). Neste teste o pH ficou fixo e a dosagem alterada, como exemplifica a tabela 4.
Tabela 4- Exemplo de distribuição de dosagens em teste de coagulação.
Ajuste de Dosagem ideal de coagulante
Amostras 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
pH fixo
Dosagem (mL/L)
0,8 1,6 2,4 3,2 4,0 4,8 5,6 6,4 7,2 8,0 8,8 9,6
A dosagem visualizada na tabela 4 iniciou em 0,8 mL/L do coagulante até o valor de 9,6 mL/L. Essa etapa foi muito semelhante à de ajuste de pH, sendo apenas invertidas as variáveis, com alteração da dosagem e automaticamente a concentração do coagulante. Ao fim da agitação rápida, após tempo de reação e sedimentação, os parâmetros turbidez e temperatura foram medidos em todas as amostras e então analisados de forma gráfica, no caso, da turbidez. Todo esse procedimento foi realizado para os diferentes coagulantes escolhidos.
3.5.4 Teste de Floculação/Sedimentação
Após realização dos ensaios de conhecimento do pH ideal de coagulação e concentração ideal de cada coagulante, um novo ensaio foi realizado para se descobrir a concentração ideal de polímero floculante.
Nesta etapa foram utilizadas as dosagens exemplificadas na tabela 5.
Tabela 5- Exemplo de dosagem ideal de polímero para reação de floculação/sedimentação.
Ajuste de concentração ideal de polímero para reação de floculação
Amostras 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
D.F.C.pH
(mL/L) b b b b b b b b b b b b
Dosagem polímero (mL/L)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Onde: D.F.C.pH representa a dosagem fixa do coagulante a um pH de coagulação ideal, encontrados nas etapas 3.5.1 e 3.5.2.
Conforme pode ser observado na tabela 5, foram realizados 12 ajustes de dosagens do floculante (polímero aniônico). Todo o procedimento teve como base os resultados anteriores, onde os jarros das 12 amostras foram preenchidos com uma amostra da mesma alíquota do montante principal armazenado, e nessas amostras, valores de pH ideal de coagulação e quantidade de coagulante ideal foram pré ajustados, ambos os valores descobertos nos testes anteriores. Como pode ser visualizado na tabela 5 à amostra número 1 recebeu 1,0 mL/L de polímero, amostra número 2 recebeu 2,0 mL/L de polímero e assim por diante. Com todas as dosagens distribuídas o tempo de floculação foi fixado em 5 minutos sob agitação de 30 RPM. Passado este tempo o equipamento foi desligado para sedimentação dos flocos (20-30 minutos) com posterior coleta para medição da turbidez e temperatura, sendo que a turbidez foi avaliada em termos de diminuição percentual de seu valor em comparação com o efluente bruto, e efluente antes do ensaio físico químico. Para cada amostra com menor valor de turbidez neste teste, que mescla coagulação/floculação/sedimentação, amostras foram coletadas para análise dos valores DQO e sólidos totais. Da mesma forma esse procedimento foi realizado para os 3 coagulantes testados.
3.5.5 Quantificação do Subproduto Gerado
Para obtenção deste valor, após realização do último teste (coagulação/floculação/sedimentação) e tempo de sedimentação atingido, medições foram feitas diretamente nos jarros por meio de equações do volume, já que a geometria do jarro é conhecida, obtendo-se os valores de lodo resultante da amostra com menor turbidez, diretamente em mL. Este parâmetro é muito importante, podendo ser um indicador de remoção de determinado poluente, ou ainda do gasto de produtos químicos. Dependendo da quantidade gerada, o lodo pode ser um problema, pois eleva os custos de tratamento devido à necessidade de disposição ou adequação deste para disposição.
3.5.6 Determinação de Concentração Ótima de Reação de Cada Produto
Em todos os ensaios, foram realizadas análises gráficas e tabelas para representação e melhor visualização de cada etapa do tratamento. Estas tabelas e gráficos já programados, somente receberam os dados, pois cada etapa do teste, por exemplo, “teste de coagulação”
é dependente da anterior “ajuste de pH ideal de coagulação”, por isso a cada ensaio, os dados tiveram que ser dispostos e analisados para continuação da fase seguinte. Ao fim da aplicação do método, todos os resultados gerados foram corretamente organizados e dispostos em tabelas e gráficos, de forma comparativa, ou seja, correlacionado os
resultados dos parâmetros obtidos em todos os ensaios, e também disposição de imagens da amostra antes e depois da aplicação do teste final, para os distintos coagulantes.