TRATAMENTO DE ESGOTOS SOB CARGA VARIÁVEL EM SISTEMAS DE LODOS ATIVADOS

TRATAMENTO DE ESGOTOS SOB CARGA VARIÁVEL EM SISTEMAS DE LODOS ATIVADOS

Roberto Bartolomei - E-mail : roberbar@usp.br Roque Passos Piveli - E-mail : rppiveli@usp.br

Departamento de Saúde Ambiental da Faculdade de Saúde Pública da Universidade de São Paulo - Av. Dr. Arnaldo, 715 - Cerqueira Cesar - CEP : 01246-904 - São Paulo - SP - Brasil Fax : 55 (011) 853-0681

Palavras-Chave: Tratamento de Esgotos Domésticos; Lodos Ativados; Operação de ETE;

Controle de Processo de Tratamento de Esgotos.

INTRODUÇÃO

O turismo, com todas as suas variações, tem sido um dos empreendimentos que mais tem crescido nos últimos tempos. Ao lado dos bairros da periferia, que em geral não tem a necessária infra estrutura sanitária, ele tem trazido um grande problema de saúde pública: a geração de impactos ambientais pelo lançamento de esgotos.

Destacam-se entre os locais mais atingidos os municípios litorâneos, as estâncias turísticas e os grandes condomínios residenciais de praia ou campo, que têm algumas características comuns:

a sazonalidade populacional.

Entre os processos biológicos aeróbios para o tratamento de efluentes, os de lodos ativados tem eficiências na remoção de DBO que muitas vezes são superiores a 90%. Porém, há certas dúvidas sobre a operação destes processos nestas comunidades onde existe uma variação na população contribuinte, nos fins de semana e nas temporadas, que pode multiplicá-la até por dez. A operação pode se tornar instável pelo desequilíbrio da relação alimento/microrganismos, causada pela variação semanal ou de temporada da população, e o efluente resultante poderá ficar fora dos padrões de lançamento.

O presente trabalho apresenta os resultados de um estudo das características operacionais de estações de tratamento de efluentes sob processos de lodos ativados trabalhando sob variação de carga, em escala de laboratório (convencionais e aeração prolongada) e sistema de tratamento em condomínio de um clube de campo (aeração prolongada em batelada).

OBJETIVOS

Objetivo geral:

Observar o comportamento do processo de lodos ativados aplicado ao tratamento de esgotos sanitários sob cargas variáveis.

Objetivos específicos:

a) Verificar eficiências de remoção de DBO e de DQO

b) Comparar, com os de sistemas operando dentro de padrões normais de vazão de esgotos domésticos;

c) Verificar como o controle da idade do lodo, contribui para a estabilidade do processo;

d) Verificar como as variações de cargas orgânicas afluentes afetam as características biológicas dos flocos;

e) Verificar como as variações das cargas orgânicas afetam a sedimentabilidade dos lodos nos decantadores;

f) Verificar os efeitos das variações nas cargas afluentes sobre a remoção de nitrogênio e fósforo.

CARACTERÍSTICAS DO PROCESSO DE LODOS ATIVADOS

Os esgotos após tratamento preliminar e/ou primário são conduzidos ao

tanque de aeração onde, através das atividades metabólicas, uma massa de microrganismos que

utiliza a matéria orgânica como substrato para a manutenção e/ou para síntese de células, é

responsável pela degradação da matéria orgânica complexa presente nos esgotos.

A eficiência de um sistema de lodos ativados é medida pela sua capacidade de remoção do substrato do líquido no tanque de aeração, e finalmente de uma eficiente separação dos sólidos em suspensão, do efluente final.

SISTEMA DE LODOS ATIVADOS SOB VARIAÇÃO DE CARGA

Um sistema de tratamento recebendo esgotos sob variação de carga, é um tratamento sob algum tipo de “stress”, algum tipo de sobrecarga e demanda reatores com maiores capacidades que os usados originalmente em esgotos domésticos com carga orgânica equivalente.

Portanto deverá ter dimensionadas as suas unidades, no mínimo, para as respectivas cargas máximas previstas, dada a grande necessidade de flexibilidade que ele apresenta.

MATERIAIS E MÉTODOS

Este trabalho foi realizado em quatro etapas, as três primeiras no Laboratório de Hidrobiologia e Química Sanitária do Departamento de Saúde Ambiental da Faculdade de Saúde Pública da Universidade de São Paulo, utilizando reatores em escala laboratorial e a quarta em um sistema de tratamento com aeração prolongada em batelada existente em condomínio do Clube de Campo Pró-Vida, em Araçoiaba da Serra, próximo a Sorocaba, São Paulo.

METODOLOGIA EMPREGADA NAS ANÁLISES LABORATORIAIS ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS

Todas as análises físico-químicas foram feitas de acordo com APHA, AWWA, WEF (1995).

ANÁLISE DOS MICRORGANISMOS

As análises dos microrganismos nos lodos foram feitas regularmente a fim de verificar a qualidade do processo para cada reator.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS EXPERIMENTOS Reatores em Escala de Laboratório

Quatro células de aeração em acrílico, construídas de acordo com o modelo proposto por Adams e Eckenfelder, (câmara de aeração acoplada ao decantador secundário, com retorno de lodo implícito) (Adams 1981), modificado com a adição de um “air lift”, que além de melhorar e garantir uma boa mistura no fundo do tanque ainda direcionava o fluxo de ar/líquido para a superfície sem atingir o septo nem interferir com o funcionamento do decantador. O volume de cada câmara de aeração é de 6,5 litros e o do decantador secundário é de 1,0 litro.

Reatores em Escala Real

Foi utilizada uma Estação de Tratamento de Esgotos, sistema de lodos

ativados por batelada, modalidade aeração prolongada, situada no Clube de Campo Pró-Vida em

Araçoiaba da Serra, próximo a Sorocaba, São Paulo. É um reator de 01 (uma) célula de aeração ,

uma mistura do modelo desenvolvido em Culver USA (pelo formato) com o Australiano (pelo fato de

não haver interrupção na alimentação de esgotos).

RESUMO DAS CONDIÇÕES OPERACIONAIS NA DIVERSAS FASES Parâmetros de Cálculo e Operacionais dos reatores

Parâmetro Reator 1 Reator 2 Reator 3 Reator 4 Clube S 0 =DBO

(mg/l)

210 210 300 300 300

f (KgDBO/

KgSSTA*dia)

0,3 0,3 0,07 0,07 0,075

X=SST (mg/l) 2.000 2.000 4.000 4.000 4.000

Vta (l) 6,5 6,5 6,5 6,5 925.000

Vdec (l) 1,0 1,0 1,0 1,0 925.000

Idade do lodo(dias)

8 8 25 25 18

Q Dexam (l/dia) 0,03 0,03 0,03 0,03 0,15

Q Dcalc. (l/dia) 0,81 0,81 0,26 0,26 26.540

T.det.hid (dias) (horas)

1 ^a /3 ^a 0,358, 40

2 ^a 3,2578 ,0

1 ^a /3 ^a 0,8821 ,1

2 ^a 3,2578 ,0

1 ^a /3 ^a 1,0725 ,7

2 ^a 9,2922 3

1 ^a /3 ^a 2,7064 ,8

2 ^a 9,2922 3

período 1,20 106,08 Aliment.

(l/dia)

1 ^a /3 ^a 18,6

2 ^a 2,0

1 ^a /3 ^a 7,35

2 ^a 2,0

1 ^a /3 ^a 6,07

2 ^a 0,7

1 ^a /3 ^a 2,41

2 ^a 0,7

período

771.000

NIVEL

5 3 7 15

10

6

20 10

60 42 17107

5

49

5

10 ALIMENTACAO

ZONA DE AGITACAO

"AIR-LIFT"

DIFUSOR ENTRADA DE AR

ENTRADA DE AR

EFLUENTE

DESCARGA DE LODO DECANTADOR

CORTINA

FIXA

"AIR-LIFT"

DECANTADOR

EFLUENTE

MEDIDAS EM CENTIMETROS

ESQUEMA DO REATOR PROPOSTO POR ECKENFELDER

MODIFICADO COM A ADIÇÃO DO “AIR LIFT”

CALCADA

2 1/2"

MURO DE ALVENARIA

MURO DE ALVENARIA

MURO DE ALVENARIA CALCADA CALCADA

PORTAO 150 mm

17.60

REATOR

LEITO DE SECAGEM

LEITO DE SECAGEM

LEITO DE SECAGEM

LAB.

AERADOR

10,60

MEDIDAS EM METROS

20,00

4,004,004,00

ESQUEMA DO REATOR DO CLUBE DE CAMPO

Inóculo, Reatores em Escala de Laboratório

Lodo bem floculado de sistema piloto em operação na CETESB, alimentado pelos esgotos sanitários da Estação de Tratamento de Esgotos de Pinheiros da SABESP.

Concentrações de sólidos em suspensão totais igual a 1492 mg/L e sólidos em suspensão voláteis iguais a 924 mg/L.

Dois dos reatores operaram com fatores de carga na faixa do sistema convencional, e outros dois com fatores de carga na faixa típica da variante do processo com aeração prolongada.

Alimentação dos Reatores, Escala de Laboratório

Os quatro reatores foram alimentados com esgotos provenientes da Estação de Tratamento de Esgotos de Pinheiros da SABESP. Para a alimentação dos reatores que operaram na faixa do sistema convencional, foram coletados esgotos decantados, e para os reatores que operaram na faixa da variante com aeração prolongada foram coletados esgotos brutos, sofrendo apenas gradeamento na estação elevatória.

Em cada sistema um deles foi alimentado com vazão constante e o outro com alimentação variável de acordo com padrões preestabelecidos.

Reator Escala Real

É um tanque tronco-piramidal, enterrado, em concreto. Tem base maior de 17,60 m de lado, base menor de 10,60m de lado, altura de 3,50 m e mais 1,00 m de altura em tronco de prisma com altura útil de 0,70 m, com um total de 4,20 m de máxima altura útil. O volume na máxima altura útil é de 925 m ³ e o volume máximo até a borda superior (4,50m de altura) é de 1.000 m ³ . A entrada de esgotos é pelo fundo do tanque, o descarte de excesso de lodo é pelo fundo e a descarga de esgoto tratado é pela superfície com extravasor montado no corpo do aerador. O sistema de aeração é composto de aerador rápido flutuante de 15 (quinze) c.v. de potência.

Alimentação do Reator, Escala Real

As condições de alimentação da estação obedecem à sazonalidade de uma cidade, sobreposta à sazonalidade de população de uma estância. O clube tem como população máxima prevista cerca de 5.000 pessoas, que o freqüentam principalmente nos fins de semana e temporadas de férias. A população atual é da ordem de 2.500 pessoas.

A aeração, na ocasião dos trabalhos, estava sob comando manual, com um processo de aeração continuado à noite e alternado durante o dia.

Monitoramento dos Reatores em Escala de Laboratório

No quadro a seguir são apresentados os pontos de amostragem, os parâmetros analisados e as freqüências das coletas, mantidos durante os 76 dias de operação na primeira fase, os 84 dias de operação na segunda fase e durante os 45 dias de operação na terceira fase.

O objetivo foi simular em laboratório o ciclo anual de uma estação de

tratamento de esgotos funcionando em uma estância turística para orientar a fase seguinte dos

trabalhos, a fase de campo.

Pontos de Amostragem e Freqüências de Análises dos Diversos Parâmetros

PARÂMETROS PONTOS DE AMOSTRAGEM FREQÜÊNCIA DAS ANÁLISES

1. DBO5, 20°C Esgotos à entrada e à saída dos sistemas N°s 1,2,3 e 4

Duas vezes por semana 2. DQO,total, carbonácea Esgotos à entrada e à saída dos

sistemas N°s 1,2,3 e 4

Duas vezes por semana 3. Sólidos totais, fixos e

voláteis; em suspensão totais, fixos e voláteis

Esgotos à entrada e à saída e lodo do interior da câmara de aeração

Duas vezes por semana

4. Oxigênio Dissolvido Interior dos reatores Uma vez por semana 5. Sólidos sedimentáveis Esgoto à entrada e à saída dos

reatores

Três vezes por semana 6. Sólidos Sedimentáveis aos

30 minutos

Lodo dos reatores Três vezes por semanas 7. pH Esgoto à entrada e à saída e lodo dos

reatores

Duas vezes por dia 8. Temperatura Esgoto à entrada e à saída e lodo dos

reatores

Uma vez por dia 9. Observações

microscópicas

Lodo dos reatores Uma vez por dia

Monitoramento dos Reatores em Escala Real

No quadro a seguir são apresentados os pontos de amostragem, os tipos de parâmetros analisados e as freqüências das coletas, mantidos durante os dias de operação.

Pontos de Amostragem e Freqüências de Análises dos Diversos Parâmetros

1. DBO5, 20°C Esgotos à entrada e à saída dos sistemas Uma vez por semana 2. DQO,total, carbonácea Esgotos à entrada e à saída dos sistemas Uma vez por semana 3. Sólidos totais, fixos e

voláteis; em suspensão totais, fixos e voláteis

Esgotos à entrada e à saída e lodo dos reatores

Uma vez por semana

4. Oxigênio Dissolvido Lodo dos reatores Uma vez por semana

5. Sólidos sedimentáveis Esgoto à entrada e à saída dos reatores Uma vez por dia 6. Sólidos Sedimentáveis aos

30 minutos

Lodo dos reatores Uma vez por dia

7. Nitrogênio total e amoniacal Esgoto à entrada e à saída dos reatores Uma vez a cada 60 dias 8. Fósforo total Esgoto 1a entrada e à saída dos reatores Uma vez a cada 60 dias

9. pH Esgoto à entrada e à saída e lodo dos

reatores

Uma vez por dia 10. Temperatura Esgoto à entrada e à saída e lodo dos

reatores

Uma vez por dia 11. Observações

microscópicas

Lodo dos reatores Uma vez por semana

12. População contribuinte Número de indivíduos na comunidade Uma vez por dia

13. Número de bateladas Reatores Uma vez por dia

14. Vazão de descarte de lodo pela diferença de nível

Reatores Toda vez que houver

Condições Ambientais nos Reatores

Resultados de pH às Entradas , às Saídas e Reatores Biológicos

FASE 1 Bruto Dec. Ef. 1 Ef. 2 Ef. 3 Ef. 4 Lodo1 Lodo2 Lodo3 Lodo4

MÍNIMO 6,4 6,5 6,2 5,8 6,5 6,7 6,4 5,2 5,4 5,2

MÁXIMO 6,8 6,9 7,2 7,3 7,0 7,5 7,0 7,4 6,5 6,9

FASE 2 Bruto Dec. Ef. 2 Ef. 4 Lodo2 Lodo4

MÍNIMO 6,4 6,5 4,6 5,7 4,6 5,7

MÁXIMO 6,9 6,8 5,8 6,3 5,8 6,3

FASE 3 Bruto Dec. Ef. 1 Ef. 2 Ef. 3 Ef. 4 Lodo1 Lodo2 Lodo3 Lodo4

MÍNIMO 6,4 6,5 6,2 5,8 6,5 6,7 6,2 5,8 6,5 6,7

MÁXIMO 6,9 5,8 7,2 7,4 7,0 7,5 7,2 7,4 7,0 7,5

FASE 4 Bruto Ef. Lodo

MÍNIMO 7 7 6

MÁXIMO 7 7 7

Resultados Médios de Oxigênio Dissolvido nos Saídas e Reatores Biológicos

O.D.(mg/l) Reat1 Reat2 Reat3 Reat4

FASE 1 4,51 4,85 3,87 5,11

FASE 2 ---- 4,07 ---- 3,90

FASE 3 3,36 4,35 2,81 4,14

FASE 4 4,43 ---- ---- ----

Resultados Médios de Temperatura às Entradas, às Saídas e Reatores Biológicos

T.( ^o C) Bruto Dec. Ef. 1 Ef. 2 Ef. 3 Ef. 4 Reat1 Reat2 Reat3 Reat4 FASE 1 25,37 25,37 25,37 25,37 25,37 25,47 25,37 25,37 25,37 25,47 FASE 2 19,92 19,92 ---- 19,92 ---- 19,92 ---- 19,92 ---- 19,92 FASE 3 19,42 19,58 19,58 19,50 19,42 19,83 19,83 19,83 19,83 19,83 FASE 4 22,15 ---- 20,03 ---- ---- ---- 19,91 ---- ---- ---- Presença de Nutrientes

Sabe-se que os esgotos sanitários contém concentrações de DBO e compostos de nitrogênio e fósforo necessários ao crescimento biológico, observando as relações DBO:N:P na faixa de 54:8:1,5 , bem acima das proporções 100:5:1 , as mínimas exigidas para que não haja limitação nutricional no meio.

Em esgotos domésticos a preocupação maior é com a descarga do excesso de nutrientes juntos com os efluentes tratados por processos de lodos ativados. Estas podem dar origem ao fenômeno de eutrofização do corpo receptor, conforme sua capacidade de receber tais nutrientes.

Por este motivo, na primeira segunda e terceira fases dos trabalhos,

realizadas em modelos em laboratório não se monitorou a presença dos principais nutrientes, por se

considerar desnecessário dada a origem dos esgotos. Estes foram monitorados durante a quarta fase

do trabalho na estação de tratamento do clube de campo.

Ausência de Substâncias Tóxicas nos Esgotos

Escolheu-se a Estação de Tratamento de Esgotos de Pinheiros da SABESP para a coleta dos esgotos sanitários por serem tipicamente domésticos. Sabe-se que a região abrangida pela rede coletora de esgotos que conduz à ETE de Pinheiros apresenta um número muito pequeno de ligações industriais, de forma que em função da sua vazão são pequenos ou desprezíveis os seus efeitos sobre as características dos esgotos. Por este motivo, considerou-se também desnecessário o monitoramento da presença de substâncias tóxicas nos esgotos. Da mesma forma, o clube de campo que é somente de lazer, não tem carga tóxica provável lançada nos esgotos.

Resultados Médios de DBO às Entradas e às Saídas dos Reatores Biológicos

DBO(mg/l) Bruto Dec. Ef. 1 Ef. 2 Ef. 3 Ef. 4

FASE 1 160,07 83,67 17,60 14,13 11,20 11,14

FASE 2 139,38 54,00 ---- 3,23 ---- 5,31

FASE 3 216,33 96,25 9,17 9,83 8,83 5,42

FASE 4 240,79 ---- 11,18 ---- ---- ----

Resultados Médios de DQO às Entradas e às Saídas dos Reatores Biológicos

DQO(mg/l) Bruto Dec. Ef. 1 Ef. 2 Ef. 3 Ef. 4

FASE 1 396,85 229,64 83,92 52,54 44,48 60,75

FASE 2 378,82 140,89 ---- 38,69 ---- 44,08

FASE 3 796,58 231,50 34,00 39,08 33,83 28,92

FASE 4 427,00 ---- 33,42 ---- ---- ----

Resultados Médios de DQO/DBO às Entradas e às Saídas dos Reatores Biológicos

DQO/DBO Bruto Dec. Ef. 1 Ef. 2 Ef. 3 Ef. 4

FASE 1 2,33 2,67 4,22 5,21 6,27 9,91

FASE 2 2,73 2,87 ---- 18,52 ---- 10,54

FASE 3 3,54 2,56 4,68 4,49 5,46 6,96

FASE 4 1,88 ---- 3,24 ---- ---- ----

Resultados Médios das Eficiências na Remoção de DBO dos Reatores Biológicos

EficDBO (%) Reator 1 Reator 2 Reator 3 Reator 4

FASE 1 78,64 82,25 90,05 89,60

FASE 2 ---- 93,49 ---- 96,15

FASE 3 95,24 90,15 95,99 93,45

FASE 4 94,72 ---- ---- ----

Resultados Médios das Eficiências na Remoção de DQO dos Reatores Biológicos

EficDQO (%) Reator 1 Reator 2 Reator 3 Reator 4

FASE 1 70,18 76,91 85,26 83,61

FASE 2 ---- 70,37 ---- 87,09

FASE 3 95,24 90,15 95,99 95,99

FASE 4 92,06 ---- ---- ----

Resultados Médios de Sólidos em Suspensão Totais às Entradas, às Saídas e Reatores

SST (mg/l) Bruto Dec. Ef. 1 Ef. 2 Ef. 3 Ef. 4 Lodo1 Lodo2 Lodo3 Lodo4 FASE 1 190,63 105,00 62,50 38,75 63,13 50,00 2447,5 1593,8 3762,5 3070,0 FASE 2 252,69 79,62 ---- 17,31 ---- 15,38 ---- 864,62 ---- 880,38 FASE 3 189,58 72,08 27,08 33,33 51,67 37,08 1483,8 1463,3 1579,6 1076,7 FASE 4 238,64 ---- 35,21 ---- ---- ---- 1886,8 ---- ---- ----

Resultados Médios de Sólidos em Suspensão Voláteis às Entradas, às Saídas e Reatores

SSV (mg/l)

Bruto Dec. Ef. 1 Ef. 2 Ef. 3 Ef. 4 Lodo1 Lodo2 Lodo3 Lodo4 FASE 1 122,00 45,00 54,17 37,86 52,86 49,17 1467,9 851,43 2117,9 1459,3 FASE 2 184,23 63,46 ---- 9,62 ---- 8,85 ---- 619,23 ---- 619,23 FASE 3 124,58 42,92 14,17 20,83 27,92 24,58 765,00 739,17 854,17 565,00 FASE 4 94,70 ---- 21,39 ---- ---- ---- 970,06 ---- ---- ----

Resultados Médios das Eficiências na Remoção de Sólidos em Suspensão Totais

dos Despejos

EficSST (%) Reator 1 Reator 2 Reator 3 Reator 4

FASE 1 -10,69 36,56 64,33 79,49

FASE 2 ---- 76,96 ---- 79,89

FASE 3 41,21 44,79 56,20 76,52

FASE 4 83,26 ---- ---- ----

Resultados Médios das Eficiências na Remoção de Sólidos em Suspensão Totais e Sólidos em Suspensão Voláteis dos Despejos

EficSSV (%) Reator 1 Reator 2 Reator 3 Reator 4

FASE 1 1,98 24,21 47,52 70,32

FASE 2 ---- 83,38 ---- 85,27

FASE 3 26,14 -44,07 74,28 75,39

FASE 4 71,13 ---- ---- ----

Presença de Sólidos em Suspensão Totais e Sólidos em Suspensão Voláteis nos Lodos dos Reatores

Pode ser observado que as concentrações de sólidos nos lodos biológicos permaneceu, em cada um dos reatores, aproximadamente constante ao longo dos estudos e sempre abaixo dos valores propostos inicialmente.

As condições inicialmente propostas para a operação dos reatores em

laboratório era a manutenção de concentrações de sólidos em suspensão de 2.000 mg/L nos

reatores 1 e 2 e de 4.000 mg/L nos reatores 3 e 4. No reator do clube de campo a concentração de

sólidos em suspensão adotada na verificação de cálculo foi de 4.000 mg/L. Este parâmetro é o que

melhor representa, a grosso modo, a biomassa ativa nos reatores.

Observou-se de uma maneira geral que valores um pouco diferentes terminaram por resultar após o início das operações. Este fato deveu-se inicialmente aos controles das idades do lodo dos reatores, pois o procedimento fundamental estabelecido foi o de manter a idade do lodo, independentemente das variações de cargas aplicadas.

O controle das idades dos lodos através de descartes de lodos excedentes resultou, já nos primeiros resultados, em influência na concentração de microrganismos ( sólidos em suspensão) no tanque de aeração. Desta forma, para se obter as idades do lodo desejadas, as concentrações de sólidos em suspensão resultariam sempre inferiores aos valores inicialmente propostos e com tendência de baixar sempre.

Observa-se novamente que as concentrações resultaram mais baixas que as originalmente desejadas, inicialmente em função do controle efetivo da idade do lodo e observou-se que em certo momento houve tendência de decréscimo excessivo, o que foi controlado com a suspensão temporária dos descartes de excesso de lodo biológico dos reatores. No momento seguinte, com o descarte reduzido, foi feito o controle dos reatores observando principalmente o equilíbrio entre concentração de microrganismos ( sólidos em suspensão) no tanque de aeração e, como controles acessórios, registros da idade do lodo e das relações (F/M) e (f).

Pode ser afirmado que em instante algum perdeu-se o controle das concentrações de sólidos em suspensão nos reatores.

As concentrações resultantes podem ser consideradas, ainda que baixas, aceitáveis para sistemas convencionais ou com aeração prolongada.

Concentrações de Sólidos Sedimentáveis dos Lodos e dos Esgotos às entradas e saídas dos diversos sistemas.

S.Sed.

(ml/l)

Bruto Dec. Ef. 1 Ef. 2 Ef. 3 Ef. 4 Lodo1 Lodo2 Lodo3 Lodo4 FASE 1 3,81 3,42 1,04 0,57 0,78 0,86 208,00 176,00 319,00 271,00 FASE 2 4,65 1,75 ---- 0,10 ---- 0,10 ---- 430,77 ---- 523,08 FASE 3 16,17 2,03 0,13 0,11 0,10 0,15 422,92 520,83 519,58 444,58 FASE 4 4,34 ---- 0,10 ---- ---- ---- 983,79 ---- ---- ---- Presença de Sólidos Sedimentáveis nos Efluentes dos Reatores

Observa-se que os reatores de laboratório apresentam piores condições de sedimentabilidade dos efluentes tratados à saída dos reatores na primeira fase e foram obtidos melhores resultados nas fases seguintes.

Pode ser observado que na primeira fase ocorreram algumas descargas de efluentes com concentrações de sólidos sedimentáveis acima de 1 ml/l. Observa-se arrastes de flocos nos reatores. Este arraste pode, pelo menos em parte, ser justificado pelo modelo de reatores utilizados, em que algumas bolhas de ar conseguiam atingir a zona de sedimentação e provocar a flotação de flocos. Após a modificação imposta ao sistema de aeração dos reatores este problema deixou de ocorrer como é mostrado para as fases 2 e 3.

Pode ser observado nos reatores de laboratório que, dentre os sistemas convencionais, a variação de carga não afetou o sistema uma vez que o reator 1 (carga constante) apresentou resultados semelhantes ao do reator 2. Nos reatores que operaram na faixa com aeração prolongada, sofrendo carregamentos menores, as variações de carga também não chegaram a afetar ou provocar sensível variação na qualidade dos efluentes dos reatores 3 e 4.

No reator do clube o efluente tratado sempre apresentou-se sem sólidos

detectáveis embora o lodo tivesse baixa velocidade de sedimentação.

Sedimentabilidade dos Lodos dos Reatores

Observa-se que em laboratório os lodos dos sistemas com aeração prolongada apresentam características de sedimentabilidade semelhantes aos sistemas convencionais. Não se observa efeito significativo das variações de cargas sobre este parâmetro, sendo que os lodos que receberam esgotos sob cargas variáveis, em geral apresentaram próximas, mas piores condições de sedimentabilidade que os respectivos lodos que receberam carregamentos constantes.

O reator do clube sempre apresentou baixa velocidade de sedimentação em ensaios com o lodo do tanque de aeração.

Índices Volumétricos dos Lodos dos Reatores (IVL)

IVL(ml/g) Lodo 1 Lodo 2 Lodo 3 Lodo 4

FASE 1 92,48 118,26 86,47 94,45

FASE 2 ---- 676,20 ---- 660,86

FASE 3 596,99 765,75 345,53 459,53

FASE 4 647,84 ---- ---- ----

Concentrações Médias de Sólidos Sedimentáveis

Sedimentação - tempo (min) x volume (ml/l) cilindro graduado S.Sed. (ml/l) 15 min 30 min 60 min 90 min 150 min

FASE 4 984,26 968,18 942,55 918,58 894,31

Sedimentação observada no tanque de aeração tempo (min) x profundidade (cm) S.Sed. (ml/l) 15 min 20 min 25 min 30 min 35 min

FASE 4 12,73 18,64 25,91 31,72 38,10

Velocidade da Zona de Sedimentação do lodo do reator do clube de campo (VZS) Sedimentação - tempo (min) x volume (ml/l) suspensão diluída - cilindro graduado S.Sed. (ml/l) 1 min 2 min 3 min 4 min 5 min 6 min 7 min 8 min 9 min 10min FASE 4 987,73 959,64 906,27 830,15 733,73 629,27 527,12 456,36 405,91 380,00 S.Sed. (ml/l) 15 min 20 min 25min 30min 35min 40min 45min 50min 55min 60min FASE 4 296,67 280,61 261,97 248,79 238,09 229,42 221,36 215,15 208,91 204,00

Mediante ensaios com lodo diluído e com observação direta do tanque

verificou-se que o lodo era muito sensível a efeitos de parede. Com mais tempo de decantação o

líquido sobrenadante clarificava bem. Com lodo diluído os resultados dos ensaios mostraram que

velocidade da zona de sedimentação (VZS) era de 79 cm/h , bastante aceitável para fazer a

decantação e posterior descarte de efluente tratado. A observação direta do tanque de aeração

também teve um resultado semelhante indicando boa possibilidade de descarte de efluente tratado,

pelo coletor de superfície, sem arraste de flocos.

Resultados Médios da Relação Alimento/Microrganismos (F/M) nos Reatores

F/M - KgDBO/KgSSV*dia Reator 1 Reator 2 Reator 3 Reator 4

FASE 1 0,187 0,123 0,061 0,040

FASE 2 ---- 0,017 ---- 0,012

FASE 3 0,260 0,658 0,148 0,373

FASE 4 0,412 ---- ---- ----

Resultados Médios do Fator de carga (f) nos Reatores

f - KgDBO/KgSST*dia Reator 1 Reator 2 Reator 3 Reator 4

FASE 1 0,106 0,188 0,035 0,061

FASE 2 ---- 0,012 ---- 0,008

FASE 3 0,746 0,429 0,193 0,253

FASE 4 0,165 ---- ---- ----

Tempo de Detenção Hidráulico

Tempo Det. (dias) Reator 1 Reator 2 Reator 3 Reator 4

FASE 1 0,35 0,88 1,07 2,70

FASE 2 3,25 3,25 9,29 9,29

FASE 3 0,35 0,88 1,07 2,70

FASE 4 4,42 ---- ---- ----

Resultados Médios das Idades dos Lodos (tempos médios de residência celular)

Idade do lodo (dias)

Reator 1 Reator 2 Reator 3 Reator 4

FASE 1 5,76 5,36 17,93 18,85

FASE 2 ---- 1466,67 ---- 6659,17

FASE 3 5,90 71,49 27,19 190,03

FASE 4 304,27 ---- ---- ----

Concentrações Médias de Nitrogênio nos Esgotos à Entrada e à Saída do Reator

FASE 4 Esgoto Bruto Efluente Tratado

N-Orgânico (mg/l) 8,171 1,380

N-Amoniacal (mg/l) 23,922 0,994

N-Nitrito (mg/l) 0,059 0,018

N-Nitrato (mg/l) 3,341 4,298

Eficiências Médias na Remoção de Nitrogênio nos Esgotos à Saída do Reator

(%) N- Orgânico N-Amoniacal N-Nitrito

FASE 4 83,98 94,93 72,94

Eficiências Médias na Produção de Nitrato no Reator

(%) N-Nitrato

FASE 4 82,70

Concentrações Médias de Fósforo nos Esgotos à Entrada e à Saída do Reator

FASE 4 Esgoto Bruto Efluente Tratado

P-total (mg/l) 3,782 1,578

P-Ortofosfato (mg/l) 2,994 0,800

Eficiências Médias na Remoção de Fósforo nos Esgotos à Saída do Reator

(%) P-total P-Ortofosfato

FASE 4 57,43 81,69

Observações Microscópicas dos Flocos dos Lodos Ativados.

Organismos Identificados - FASE 1 CLASSE CILIATA

Subclasse Holotrichia Amphileptus sp (Ehrenberg) Chilodonella uncinata (Ehrenberg) Litonotus sp (Bütschli)

Paramecium caudatum (Ehrenberg) Subclasse Spirotrichia

Aspidisca costata (Dujardin) Blepharisma lateritium (Ehrenberg) Euplotes sp (Ehrenberg)

Spirostomum teres (Claparède & Lachmann) Subclasse Peritrichia

Epistylis plicatilis (Ehrenberg)

Opercularia coarctata (Claparède & Lachmann) Vorticella sp (Ehrenberg)

CLASSE SUCTORIA

Podophya fixa (O.F. Müller)

CLASSE SARCODINA

Amoeba sp (Ehrenberg)

Arcella sp (Ehrenberg)

Difflugia oblonga (Ehrenberg) Euglypha sp (Dujardin) CLASSE MASTIGOPHORA Heteronema sp (Dujardin) Monas sp (Ehrenberg) Peranema sp (Dujardin) CLASSE NEMATODA CLASSE ROTIFERA CLASSE TARDIGRADA CLASSE OLIGOCHAETA

Organismos Identificados - FASE 3 CLASSE CILIATA

Subclasse Holotrichia Amphileptus sp (Ehrenberg) Chilodonella uncinata (Ehrenberg) Coleps sp (Nitzsch)

Dileptus sp (O.F.Müller) Litonotus sp (Bütschli)

Paramecium caudatum (Ehrenberg)

Trachelophyllum pusillum (Claparède & Lachmann) Subclasse Spirotrichia

Aspidisca costata (Dujardin) Blepharisma lateritium (Ehrenberg) Euplotes sp (Ehrenberg)

Spirostomum teres (Claparède & Lachmann) Subclasse Peritrichia

Epistylis plicatilis (Ehrenberg)

Opercularia coarctata (Claparède & Lachmann) Vorticella sp (Ehrenberg)

CLASSE SUCTORIA

Podophrya fixa (O.F. Müller)

Podophrya mollis (Bütschli)

CLASSE SARCODINA

Amoeba sp (Ehrenberg)

Arcella sp (Ehrenberg)

Difflugia oblonga (Ehrenberg) Mayorella sp (Dujardin) CLASSE MASTIGOPHORA Heteronema sp (Dujardin) Monas sp (Ehrenberg) Peranema sp (Dujardin) CLASSE NEMATODA CLASSE ROTIFERA CLASSE TARDIGRADA CLASSE OLIGOCHAETA CLASSE TURBELLARIA

Organismos Identificados - FASE 4 CLASSE CILIATA

Subclasse Holotrichia

Paramecium caudatum (Ehrenberg) Subclasse Spirotrichia

Aspidisca costata (Dujardin) Oxytrichia sp

Subclasse Peritrichia

Epistylis plicatilis (Ehrenberg)

Opercularia coarctata (Claparède & Lachmann) Vorticella sp (Ehrenberg)

CLASSE SUCTORIA

Podophrya fixa (O.F. Müller) Podophrya mollis (Bütschli) CLASSE SARCODINA Amoeba sp (Ehrenberg) Arcella sp (Ehrenberg) Difflugia oblonga (Ehrenberg) CLASSE MASTIGOPHORA Monas sp (Ehrenberg) Oicomonas sp Bodo sp

CLASSE NEMATODA

CLASSE ROTIFERA

CLASSE TARDIGRADA CLASSE OLIGOCHAETA

Quanto à microfauna estabelecida nos ensaios, os processos de lodos ativados convencional e com aeração prolongada dos reatores de laboratório, e o reator do clube de campo com processo de lodos ativados aeração prolongada, pode-se afirmar que todos, mesmo com alimentação e variação de carga distintas, apresentaram microfauna altamente diversificada, composta de diferentes grupos de organismos representados cada um por algumas espécies, sem dominância sobre os demais e em sucessões biológicas muito diversificadas , típicas dos processos de lodos ativados, com pequena ocorrência de organismos filamentosos. Estes resultados confirmam, as boas condições de depuração do processo de Lodos Ativados observadas através dos parâmetros físico- químicos.

CONCLUSÕES

À luz dos resultados obtidos, pode-se concluir que:

De maneira geral, é possível operar-se sistemas de lodos ativados sob cargas variáveis, tanto na faixa dos processos convencionais, quanto os com aeração prolongada, devendo-se controlar de forma adequada a concentração de sólidos em suspensão no tanque de aeração.

As eficiências na remoção de DBO dos esgotos foram sempre bastante elevadas, sem que ocorressem perturbações que pudessem prejudicar as condições dos efluentes finais a serem lançados;

Dada a forma escolhida para controle dos reatores (concentração de sólidos em suspensão no tanque de aeração) não foi possível, durante os estudos, manter estáveis, nos níveis de cálculo dos reatores, as idades do lodo e nem os fatores de carga ou as relações alimento/microrganismos;

Não houve necessidade, para a manutenção de um tratamento estável, de se intervir artificialmente nas condições ambientais dos reatores;

Os lodos dos reatores de laboratório apresentaram características de sedimentabilidade compatíveis com funcionamento das unidades de separação de sólidos (decantadores secundários) e sem que os efluentes finais apresentassem concentrações excessivas de sólidos sedimentáveis.

Mas deve ser vista com cuidado esta conclusão pois a forma de alimentação pode ter propiciado este efeito.

Devem ser observadas as características do reator, no caso do clube de campo elas podem ter permitido um bom efluente embora com lodo de baixa sedimentabilidade. Este evento recomenda que se tenha especial cuidado com o decantador secundário;

As variações de carga a que está sujeita a ETE do clube de campo não trouxeram influência negativa nos níveis de nitrificação dos esgotos tratados e até houve alguma remoção de fósforo.

O acompanhamento microbiológico demonstrou que as constituições dos flocos foram

mantidas em boas condições durante os estudo, sendo que as variações de cargas (até as extremas

que produziram o encistamento de microrganismos) não trouxeram limitações às diversidades dos

ecossistemas dos lodos ativados nem grandes prejuízos à densidade dos flocos que pudessem

dificultar a operação dos sistemas.

RECOMENDAÇÕES

A principal recomendação a ser feita, tendo em vista os resultados obtidos na recuperação de capacidade de depuração frente a variações de carga, que podem ser considerados positivos, é a aplicação da metodologia de controle dos reatores utilizada nos trabalhos (concentração de sólidos em suspensão no tanque de aeração), em outros sistemas em laboratório para ampliar a observação do encistamento dos microrganismos no reator quando sob condição de baixíssima carga e sua capacidade de recuperação frente ao aumento repentino de carga.

Aplicar o controle de reatores pela concentração de sólidos em suspensão também em outros sistemas de tratamento de esgotos em escala real, utilizando-se sistemas de tratamento de condomínio, colônias de férias ou públicos que também manifestem grandes variações de carga. Atentar também a outros tipos de reatores de lodo ativado que tenham apresentado más condições de funcionamento devido à má operação.

No litoral do Estado de São Paulo deverão ser implantados em futuro próximo diversos sistemas de lodos ativados com aeração prolongada operando sob bateladas, sujeitos a variações de carga de esgotos decorrentes de sazonalidade populacional. Estes sistemas demonstram-se adequados para esta situação por permitir mudanças nos ciclos operacionais ou no número de reatores em operação para melhor assimilar as variações de carga. Este trabalho demonstra que de uma maneira geral o tratamento é possível e eficiente continuamente e pode-se recomendar a presente metodologia quando entrarem em operação os referidos sistemas, resultando em valiosas informações ou talvez até mesmo uma padronização dos procedimentos operacionais para esta modalidade de tratamento.

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