21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
II-032 – BIOFILTRO AERADO SUBMERSO APLICADO AO PÓSTRATAMENTO DE EFLUENTES DE REATOR UASB – ESTUDO EM ESCALA
PILOTO COM ESGOTO SANITÁRIO
Carlos Hirakawa(1)
Engenheiro Civil pela Escola de Engenharia de São Carlos (USP). Mestre em Saúde
FOTO
Ambiental pela Faculdade de Saúde Pública (USP). Engenheiro da CETESB – Companhia
NÃO
de Tecnologia de Saneamento Ambiental.
Roque Passos Piveli
DISPONIVEL
Engenheiro Civil pela Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/USP). Mestre em
Engenharia Hidráulica e Sanitária pela EESC/USP. Doutor em Engenharia Hidráulica e
Sanitária pela Escola Politécnica (USP). Professor Doutor do Departamento de Engenharia Hidráulica e
Sanitária da Escola Politécnica (USP).
Pedro Alem Sobrinho
Professor Titular do Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica (USP).
Endereço(1): Av. Brigadeiro Luiz Antonio, 733 – Bloco C – Apto. 121 – São Paulo – SP – CEP: 01317-904 - Brasil
- Tel: (011) 232-3418 - e-mail: [email protected]
RESUMO
O emprego de biofiltro aerado submerso (BAS) no pós-tratamento de efluente de reator UASB ("Upflow
Anaerobic Sludge Blanket") foi estudado em uma unidade em escala piloto recebendo esgoto sanitário.
Buscou-se no experimento avaliar o comportamento dessa combinacão no tocante à possibilidade de
atendimento à legislação ambiental, pois é sabido que apenas o reator UASB não é capaz de promover, com
regularidade, remoção de matéria orgânica, expressa em DBO5,20, com eficiência superior a 80%, percentual
mínimo exigido para a obediência aos padrões de emissão no Estado de São Paulo. A unidade piloto era
constituída, basicamente, por um reator UASB de 604 L seguido por um BAS de fluxo descendente, com leito
fixo com 32,7 L de volume aparente. Os resultados obtidos demonstram que o desempenho do conjunto foi
satisfatório, com 91% de eficiência média na remoção de DBO5,20 e concentração na faixa de 6 a 17 mg/L no
efluente final. Constatou-se, também, que o BAS foi capaz, durante determinado período do experimento, de
promover a remoção de nitrogênio amoniacal com eficiência suficiente para manter, a menos de uma
amostragem, concentrações inferiores a 5 mg/L no efluente final, valor máximo permitido pela legislação
federal. Nesse período, a máxima taxa de aplicação foi da ordem de 4,0 kgDQO/m3.dia.
PALAVRAS-CHAVE: Esgoto Sanitário, Tratamento de Esgoto, Biofilme, Biofiltro Submerso Aerado,
UASB.
INTRODUÇÃO
O emprego de reatores UASB no tratamento de esgotos sanitários predominantemente domésticos vem sendo
largamento difundido no Brasil, em função, principalmente, da compacidade e baixo custo energético. Sua
eficiência, no entanto, tem se mostrado insuficiente para, isoladamente, assegurar atendimento à legislação
ambiental.
Dessa forma, o efluente de reator UASB necessita ser submetido a tratamento complementar para permitir o
atendimento aos padrões de emissão. O biofiltro aerado submerso (BAS) surge como uma promissora
alternativa para o tratamento complementar de efluente de reatores UASB. Trata-se de uma modalidade de
tratamento cujas principais características são a existência de um leito suporte para a adesão de
microorganismos, que pode ser estruturado ou granulado, e de um sistema de aeração por ar difuso. Uma
vantagem dessa combinação é o fato de o excesso de o lodo não estabilizado removido do BAS poder ser
encaminhado para o UASB, para ser estabilizado por digestão anaeróbia, tornando desnecessária uma unidade
especialmente projetada para esse fim.
ABES – Trabalhos Técnicos
1
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Dentre as diversas configurações possíveis do BAS foi estudado um reator de fluxo descendente, com leito
granulado com material mais denso que a água. O comportamento do conjunto formado pelo reator UASB
seguido por BAS foi avaliado em uma unidade em escala piloto alimentada com esgoto bruto derivado do
canal de entrada de uma estação de tratamento de esgotos.
O experimento durou cerca de um ano, entre junho de 1998 e junho de 1999, com algumas interrupções para
manutenção dos equipamentos componentes da instalação piloto.
MATERIAIS E MÉTODOS
O estudo foi desenvolvido em uma unidade piloto constituída por um reator UASB seguido por BAS montada
nas instalações da CETESB, em São Paulo. O esgoto bruto afluente à unidade era bombeado a partir do canal
de entrada da estação de tratamento de esgotos da SABESP no bairro de Pinheiros, hoje desativada.
O reator UASB foi construído com tubo de PVC com 0,45 m de diâmetro e comprimento total de 3,90 m. A
altura útil da unidade era de 3,80 m e o volume, de 0,604 m3. A altura total da zona de reação era de 3,34 m,
enquanto o dispositivo para separação dos gases, o decantador e a saída do efluente ocupavam 0,46 m da parte
superior do reator. Na zona de formação do manto de lodo foram instalados registros para coleta de amostra a
cada 0,50 m, a partir da base.
A altura total do BAS era de 3,40 m, e seu diâmetro, de 0,15 m. O leito de material granulado ocupava 1,85 m,
e a grelha de aeração foi instalada 0,30 m acima da sua base, de forma a criar uma zona não aerada, com o
objetivo de submeter o efluente a filtração física. O material empregado no leito foi argila expandida com
diâmetro efetivo de 6,5 mm. Por tratar-se de material heterogêneo quanto à densidade, foi realizada uma
seleção prévia para separar e eliminar as partículas menos densas que a água. O ar para o processo de
tratamento e para a lavagem do leito filtrante foi tomado do sistema de ar comprimido dos laboratórios da
CETESB.
Um desenho esquemático da unidade piloto é apresentado a seguir:
2
ABES – Trabalhos Técnicos
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Figura 1: Desenho esquemático da unidade piloto
A freqüência das coletas de amostras foi semanal. As análises foram realizadas nos laboratórios do
Departamento de Saúde Ambiental (HSA), da Faculdade de Saúde Pública, da Universidade de São Paulo,
obedecendo aos preceitos do "Standard Methods for Examination of Water and Wastewater", 19a ed., 1995, da
APHA, AWWA e WEF.
No planejamento da pesquisa foi estabelecido que o reator UASB receberia vazão constante de 0,093 m3/h,
correspondente a tempo de detenção de 6,5 horas, enquanto o BAS seria alimentado com vazões variáveis,
com o propósito de submetê-lo a diferentes taxas de aplicação de carga orgânica e de escoamento superficial.
Durante a fase inicial de operação dos sistema, no entanto, houve grande dificuldade para manter fixa a vazão
ABES – Trabalhos Técnicos
3
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
afluente ao reator UASB, pois, apesar de a tomada de sucção ser protegida por uma tela, ocorria o acúmulo de
material particulado no rotor da bomba de alimentação, que levava à redução progressiva da vazão bombeada.
Dessa forma, decidiu-se flexibilizar o controle da vazão do UASB, procurando, porém, manter o tempo de
detenção entre 4,5 e 8,0 horas.
Para a partida, o reator UASB recebeu cerca de 0,24 m3 de lodo proveniente de um dos reatores UASB da ETE
de Ribeirão Pires, da SABESP.
O BAS foi alimentado com vazões de 0,015 m3/h a 0,046 m3/h, correspondentes a taxas de filtração de 0,85
m3/m2.h a 2,60 m3/m2.h. Problemas operacionais surgidos durante o período de operação do sistema impediram
que a vazão de alimentação fosse aumentada de forma a atingir a taxa inicialmente programada de 4,0 m3/m2.h.
O ar para o processo de tratamento no BAS foi fornecido com vazão suficiente para manter concentração de
oxigênio dissolvido da ordem de 3,0 mg/L no efluente final.
A perda de carga indicativa da necessidade de lavagem do leito filtrante do BAS foi fixada em 0,40 m, com
base em testes realizados na fase inicial de operação do sistema. A seqüência de operações nas lavagens,
também estabelecida após testes na fase de partida do BAS, foi a seguintes: a) interrupção da alimentação do
BAS; b) abertura do registro de ar para lavagem; c) início do bombeamento de água no sentido contracorrente, com taxa de lavagem de 81 m3/m2.dia, após dois minutos de revolvimento do leito apenas com ar; d)
fechamento do registro de ar e desligamento da bomba 12 minutos após o seu acionamento; e) retomada do
bombeamento de efluente do UASB para o BAS.
A água resultante da lavagem era acumulada em um tanque, de onde era bombeada para o UASB, à razão de
0,024 m3/h (0,40 L/min).
APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Os resultados obtidos no experimento para os parâmetros DQO, DBO5,20, SST, SSV e Nitrogênio Amoniacal
são apresentados na forma de tabelas e correspondentes gráficos de variação de concentração e eficiência em
cada estágio do tratamento na unidade piloto. As descontinuidades que se observam na coluna "Tempo de
Operação" das tabelas correspondem a semanas em que não houve coleta de amostras.
Nas tabelas de nos 1 a 4 são apresentados os resultados das análises dos parâmetros selecionados e figuras
mostrando a sua variação ao longo da duração do experimento no esgoto bruto afluente, no efluente do reator
UASB e no efluente do BAS. Para os parâmetros DQO e DBO5,20 são apresentadas, também, as curvas de
variação da eficiência total do sistema e das eficiências correspondentes a cada unidade componente da estação
de tratamento em escala piloto.
Tabela 1: Resultados das análises de DQO total no esgoto bruto e nos efluentes do UASB e do BAS e
valores da eficiência em cada estágio do tratamento
4
ABES – Trabalhos Técnicos
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Tempo de
Taxa de
Operação Filtração no
BAS
Semanas
m3/m2.h
0
3
4
5
9
10
11
12
13
14
15
16
19
22
24
36
37
38
39
41
42
43
46
47
48
49
52
Taxa da
Aplicação de
DQO no BAS
kgDQO/m3.dia
1,43
0,98
1,02
0,98
1,12
1,09
0,92
1,70
1,83
1,73
1,83
1,70
1,70
1,53
1,19
1,09
1,09
1,22
--1,29
1,15
1,36
1,12
1,33
1,70
1,94
0,71
2,604
1,371
1,498
1,402
2,029
2,774
1,305
0,736
3,178
2,171
1,561
1,839
1,865
2,246
2,281
1,698
2,774
1,570
--1,278
1,876
4,105
2,722
2,172
3,705
2,696
2,384
DQO total (mg/L)
Esg.
Bruto
157
337
206
272
174
287
196
152
192
227
195
147
248
281
252
138
237
114
156
176
247
228
323
291
331
388
322
Efl.
UASB
118
90
95
92
117
165
92
28
112
81
55
70
71
95
124
101
165
83
124
64
105
191
157
106
141
90
216
Efl.
BAS
47
39
23
18
45
35
58
12
40
38
33
31
4
24
98
61
94
24
24
24
30
24
39
38
59
49
33
Eficiência (%)
UASB
BAS
Total
25
73
54
66
33
43
53
82
42
64
72
52
71
66
51
27
30
27
21
64
57
16
51
64
57
77
33
60
57
76
80
62
79
37
57
64
53
40
56
94
75
21
40
43
71
81
63
71
87
75
64
58
46
85
70
88
89
93
74
88
70
92
79
83
83
79
98
91
61
56
60
79
85
86
88
89
88
87
82
87
90
DQO total (mg/L)
Figura 2: Gráfico de variação de DQO total no esgoto bruto e nos efluentes do UASB e do BAS ao longo
do experimento
500
Esgoto Bruto
Efluente do UASB
Efluente do BAS
400
300
200
100
0
0 3 4 5 9 10 11 12 13 14 15 16 19 22 24 36 37 38 39 41 42 43 46 47 48 49 52
Tempo de Operação (Semanas)
Figura 3: Variação das eficiências total, do UASB e do BAS na remoção de DQO total
ABES – Trabalhos Técnicos
5
Eficiência na Remoção de
DQOtotal (%)
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
100
80
60
40
UASB
BAS
TOTAL
20
0
0
3
4
5
9 10 11 12 13 14 15 16 19 22 24 36 37 38 39 41 42 43 46 47 48 49 52
Tempo de Operação (Semanas)
Os gráficos acima mostram que o BAS atuou de forma a complementar a remoção de DQO iniciada no reator
UASB. Na Figura 3 constata-se que, embora os gráficos relativos às eficiências do UASB e do BAS tenham
apresentado grande amplitude de valores, a eficiência global do conjunto manteve-se numa faixa relativamente
estreita, com a maior parte dos valores entre 80% e 90%, a menos do período entre a 24a e a 37a semanas de
operação, quando se verificou um desequilíbrio no sistema.
Tabela 2: Resultados de análises de DBO total no esgoto bruto e nos efluentes do UASB e do BAS e
valores da eficiência em cada estágio do tratamento
Tempo de
Taxa de
Taxa da
Operação Filtração no Aplicação de
DBO total (mg/L)
Eficiência (%)
BAS
DBO no BAS
Semanas
m3/m2.h
kgDBO/m3.dia
Esg.
Efl.
Efl.
UASB
BAS
Total
Bruto
UASB
BAS
0
1,43
1,479
103
67
17
35
75
83
3
0,98
0,533
193
35
9
82
74
95
4
1,02
1,371
138
87
7
37
92
95
5
0,98
0,625
146
41
10
72
76
93
9
1,12
1,561
141
90
17
36
81
88
10
1,09
1,547
203
92
9
55
90
96
12
1,70
0,525
129
20
6
84
70
95
13
1,83
2,667
134
94
11
30
88
92
20
----117
89
14
24
84
88
36
1,09
1,244
92
74
12
20
84
87
37
1,09
1,160
91
69
6
24
90
93
Figura 4: Gráfico de variação de DBO no esgoto bruto e nos efluentes do UASB e do BAS
DBO total (mg/L)
250
Esg. Bruto
Efl. UASB
Efl. BAS
200
150
100
50
0
0
3
4
5
9
10
12
13
20
36
37
Tempo de Operação (Semanas)
Figura 5: Variação das eficiências total, do UASB e do BAS na remoção de DBO
6
ABES – Trabalhos Técnicos
Eficiência na Remoção
de DBO (%)
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
100
80
60
40
UASB
BAS
Total
20
0
0
3
4
5
9
10
12
13
20
36
37
Tempo de Operação (Semanas)
Nas Figura 4 e 5, verifica-se com maior clareza o papel exercido pelo BAS no conjunto, no tocante à remoção
de matéria orgânica. No primeiro gráfico, nota-se que mesmo com a grande variação das concentrações de
DBO no efluente do UASB, entre 20 e 94 mg/L, os valores no efluente final foram reduzidos à faixa de 6 a 17
mg/L. E no segundo gráfico, observa-se que a cada queda na eficiência do UASB correspondia uma melhoria
no desempenho do BAS, de modo que a eficiência total do sistema manteve-se relativamente estável, variando
de 83% a 96%. Conclui-se, assim, que, nas condições do experimento, os valores de concentração de DQO ou
de DBO no efluente final e de eficiência do BAS foram influenciados mais pela qualidade do efluente do
reator UASB que pela taxa de aplicação ou pela taxa de filtração no BAS.
Tabela 3: Resultados das determinações de SST e SSV no esgoto bruto e nos efluentes do UASB e do BAS
Tempo de
Taxa de
Operação Filtração no
BAS
Semanas
m3/m2.h
0
3
4
5
6
9
10
11
12
13
16
17
19
20
24
37
42
43
45
47
48
49
52
Tempo após
lavagem do
filtro
Horas
1,43
0,98
1,02
0,98
0,98
1,12
1,09
0,92
1,70
1,83
1,70
1,56
1,70
--1,19
1,09
1,15
1,36
1,56
1,33
1,70
1,94
0,71
ABES – Trabalhos Técnicos
48
72
21
96
96
48
45
76
9
21
31
31
26
46
25
24
32
1
20
57
33
23
54
SST (mg/L)
Esgoto
Bruto
45
70
70
45
75
55
45
55
110
70
95
90
75
50
55
85
95
85
139
95
100
125
60
Efluente Efluente
do UASB do BAS
25
0
30
0
25
0
10
0
60
0
15
5
15
1
25
2
20
20
50
10
30
5
20
10
15
3
40
4
10
4
15
5
15
3
65
18
45
34
28
21
38
12
30
20
20
15
SSV (mg/L)
Esgoto
Bruto
15
10
60
40
60
55
40
45
80
60
70
70
50
20
44
80
90
65
106
90
65
80
55
Efluente Efluente
do UASB do BAS
10
0
5
0
15
0
5
0
40
0
15
5
15
1
25
2
10
5
45
10
20
5
15
8
5
3
15
2
10
4
5
5
15
3
60
10
30
20
25
16
15
5
13
10
18
11
7
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Figura 6: Gráfico da variação de SST no esgoto bruto e nos efluentes do UASB e do BAS
SST (mg/L)
150
Esgoto Bruto
Efluente do UASB
Efluente do BAS
100
50
0
0
3
4
5
6
9 10 11 12 13 16 17 19 20 24 37 42 43 45 47 48 49 52
Tempo de Operação (Semanas)
SSV (mg/L)
Figura 7: Gráfico da variação de SSV no esgoto bruto e nos efluentes do UASB e do BAS
120
100
80
60
40
20
0
Esgoto Bruto
Efluente do UASB
Efluente do BAS
0
3
4
5
6
9 10 11 12 13 16 17 19 20 24 37 42 43 45 47 48 49 52
Tempo de Operação (Semanas)
Na Figura 6 observa-se que, a menos de dois valores, todos os demais foram iguais ou inferiores a 20
mgSST/L, demonstrando que nas condições do experimento o conjunto produziu um efluente de boa qualidade
também quanto à concentração de sólidos em suspensão totais (SST). Para taxas de filtração entre 0,71 a 1,94
m3/m2.h a que o BAS foi submetido, a influência do tempo decorrido desde a última lavagem até o momento
da coleta não foi significativa.
A Tabela 4 fornece os resultados das análises de nitrogênio amoniacal no esgoto bruto e nos efluentes do
UASB e do BAS e os valores da taxa de aplicação de DQO correspondentes a cada amostra, apresentados em
forma de gráfico de variação nas Figuras 8 e 9.
8
ABES – Trabalhos Técnicos
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Tabela 4: Resultados de análises de nitrogênio amoniacal (N-NH4) no esgoto bruto e nos efluentes do
UASB e do BAS
Tempo de Operação
Taxa de Aplicação de DQO
N-NH4 (mg/L)
Semanas
kgDQO/m3.dia
Esg. Bruto
Efl. UASB
Efl. BAS
14
2,171
8
14
3
15
1,561
11
14
13
16
1,839
7
10
3
19
1,865
13
14
5
22
2,246
20
20
12
24
2,281
14
15
5
39
3,030
13
15
1
41
1,278
11
16
6
42
1,876
14
15
1
43
4,015
20
20
3
46
2,722
15
16
1
47
2,172
19
11
3
48
3,705
16
18
8
49
2,696
17
12
5
50
5,181
17
17
13
51
5,217
14
14
13
52
2,384
16
16
15
Figura 8: Gráfico da variação de nitrogênio amoniacal (N-NH4) no esgoto bruto e nos efluentes do
UASB e do BAS
N-NH4 (mg/L)
25
Esg. Bruto
Efl. UASB
Efl. BAS
20
15
10
5
0
14
15
16
19
22
24
39
41
42
43
46
47
48
49
50
51
52
46
47
48
49
50
51
52
Tempo de Operação (Semanas)
Taxa de Aplicação
(kgDQO/m3.dia)
Figura 9: Gráfico da variação da taxa de aplicação (TA) no BAS
6
5
4
3
2
1
0
14
15
16
19
22
24
39
41
42
43
Tempo de Operação (Semanas)
O gráfico da Figura 8 mostra que o BAS apresentou melhor desempenho na remoção de nitrogênio amoniacal
no período compreendido entre a 39a e a 47a semanas, em que, dos seis resultados obtidos, apenas um superou
ABES – Trabalhos Técnicos
9
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
5 mgN-NH4/L. Nesse período, a máxima taxa de aplicação foi da ordem de 4 mgDQO/L. Pela leitura dos dois
gráficos, nota-se que a eficiência do BAS na remoção de nitrogênio amoniacal diminuiu sensivelmente para
taxa de aplicação de 5,2 mgDQO/L.
Nas tabelas de nos 5 a 7 são apresentados os valores das taxas de aplicação e de remoção dos parâmetros DQO,
DBO5,20 e SST no reator BAS e os correspondentes gráficos, apresentando, além da reta que melhor se ajusta
aos dados levantados, a sua equação e o valor do coeficiente de aderência R2.
Tabela 5: Taxa de remoção (TR) de DQO no reator BAS em função da taxa de aplicação (TA)
Tempo de
Efl. UASB
Efl. BAS
Vazão BAS
Taxa de
TA
TR
Operação
Filtração
Semanas
mgDQO/L
mgDQO/L
L/m
m3/m2.h
kgDQO/m3.d kgDQO/m3.d
0
118
47
0,420
1,43
2,604
1,567
3
90
39
0,290
0,98
1,371
0,777
4
95
23
0,300
1,02
1,498
1,135
5
92
18
0,290
0,98
1,402
1,128
9
117
45
0,330
1,12
2,029
1,249
10
165
35
0,320
1,09
2,774
2,186
11
92
58
0,270
0,92
1,305
0,482
12
28
12
0,500
1,70
0,736
0,420
13
112
40
0,540
1,83
3,178
2,043
14
81
38
0,510
1,73
2,171
1,152
15
55
33
0,540
1,83
1,561
0,624
16
70
31
0,500
1,70
1,839
1,025
19
71
4
0,500
1,70
1,865
1,760
21
119
65
0,400
1,36
2,501
1,135
22
95
24
0,450
1,53
2,246
1,679
24
124
98
0,350
1,19
2,281
0,478
36
101
61
0,320
1,09
1,698
0,673
37
165
94
0,320
1,09
2,774
1,194
38
83
24
0,360
1,22
1,570
1,116
39
124
24
0,465
--3,030
2,443
40
156
28
0,460
1,56
3,771
3,094
41
64
24
0,380
1,29
1,278
0,799
42
105
30
0,340
1,15
1,876
1,340
43
191
24
0,400
1,36
4,015
3,510
44
331
41
0,320
1,09
5,566
4,876
46
157
39
0,330
1,12
2,722
2,046
47
106
38
0,390
1,33
2,172
1,394
48
141
59
0,500
1,70
3,705
2,154
49
90
49
0,570
1,94
2,696
1,228
50
290
113
0,340
1,15
5,181
3,162
51
292
55
0,340
1,15
5,217
4,234
52
216
33
0,210
0,71
2,384
2,019
10
ABES – Trabalhos Técnicos
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
TR (kgDQO/m 3.dia)
Figura 10: Taxa de remoção (TR) de DQO no BAS em função da taxa de aplicação (TA)
6,0
TR = 0,8409 x TA - 0,4377
R2 = 0,8481
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
3
TA (kgDQO/m .dia)
Tabela 6: Taxa de remoção (TR) de DBO no reator BAS em função da taxa de aplicação (TA)
Tempo de
Efl. UASB
Efl. BAS
Vazão BAS
Taxa de
TA
TR
Operação
Filtração
Semanas
mgDBO/L
mgDBO/L
L/min
m3/m2.h
kgDBO/m3.d kgDBO/m3.d
0
67
17
0,420
1,43
1,479
1,103
3
35
9
0,290
0,98
0,533
0,396
4
87
7
0,300
1,02
1,371
1,261
5
41
10
0,290
0,98
0,625
0,472
9
90
17
0,330
1,12
1,561
1,266
10
92
9
0,320
1,09
1,547
1,396
12
20
6
0,500
1,70
0,525
0,368
14
94
11
0,540
1,83
2,667
2,355
36
74
12
0,320
1,09
1,244
1,043
37
69
6
0,320
1,09
1,160
1,059
TR (kgDBO/m 3.dia)
Figura 11: Taxa de remoção (TR) de DBO no BAS em função da taxa de aplicação (TA)
2,50
2,00
TR = 0,9139 x TA - 0,0899
R2 = 0,9830
1,50
1,00
0,50
0,00
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3
TA (kgDBO/m .dia)
Tabela 7: Taxa de remoção (TR) de SST no reator BAS em função da taxa de aplicação (TA)
ABES – Trabalhos Técnicos
11
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
Tempo de
Operação
Semanas
0
3
4
5
6
9
11
12
13
14
16
17
19
21
22
24
37
40
42
45
47
48
49
50
51
52
Efl. UASB
Efl. BAS
Vazão BAS
mgSST/L
25
30
25
10
60
15
25
20
50
30
30
20
15
60
25
10
15
135
15
45
28
38
30
250
100
20
mgSST/L
0
0
0
0
0
5
2
20
10
15
5
10
3
10
3
4
5
85
3
34
21
12
20
16
18
15
L/min
0,420
0,290
0,300
0,290
0,290
0,330
0,270
0,500
0,540
0,510
0,500
0,460
0,500
0,400
0,450
0,350
0,320
0,460
0,340
0,460
0,390
0,500
0,570
0,340
0,340
0,210
Taxa de
Aplicação
m3/m2.h
1,43
0,98
1,02
0,98
0,98
1,12
0,92
1,70
1,83
1,73
1,70
1,56
1,70
1,36
1,53
1,19
1,09
1,56
1,15
1,56
1,33
1,70
1,94
1,15
1,15
0,71
TA
TR
kgSST/m3.d
0,552
0,457
0,394
0,152
0,914
0,260
0,355
0,525
1,419
0,804
0,788
0,483
0,394
1,261
0,591
0,184
0,252
3,263
0,268
1,088
0,574
0,998
0,899
4,466
1,787
0,221
kgSST/m3.d
0,552
0,457
0,394
0,152
0,914
0,173
0,326
0,000
1,135
0,402
0,657
0,242
0,315
1,051
0,520
0,110
0,168
1,209
0,214
0,266
0,143
0,683
0,300
4,181
1,465
0,055
Figura 12: Taxa de remoção (TR) de SST no BAS em função da taxa de aplicação (TA)
TR (kgSS/m3.dia)
5,0
4,0
TR = 0,7621 x TA - 0,0658
R2 = 0,8208
3,0
2,0
1,0
0,0
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
3
TA (kgSS/m .dia)
O conjunto formado pelo reator UASB e pelo BAS apresentou, de modo geral, bons resultados na remoção de
matéria orgânica e de sólidos em suspensão.
Nas condições em que foi testado, com taxas de aplicação de 0,74 a 4,02 kgDQO/m3.dia, o BAS apresentou
com regularidade bons resultados na remoção de matéria orgânica (DQO e DBO5,20) e de sólidos em suspensão
totais (SST) e voláteis (SSV). Em relação aos parâmetros DQO e DBO5,20, inclusive, sua eficiência foi ditada
mais pela qualidade do efluente do reator UASB que pelas taxas operacionais a que foi submetido. No período
em que a eficiência média do reator UASB na remoção de DQO total foi de 59%, a contribuição média do
BAS foi de 64%, removendo em conjunto 85% da DQO total do esgoto bruto. Em seguida à reposição parcial
dos sólidos, quando a eficiência média do UASB diminuiu para 44%, a parcela removida no BAS aumentou
12
ABES – Trabalhos Técnicos
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
para 69%, propiciando eficiência global de 87%. Mesmo na fase de menor eficiência do reator UASB, com
percentuais inferiores a 30%, o BAS conseguiu manter em praticamente metade desse período desempenho
capaz de assegurar percentual mínimo de 80%.
A eficiência na remoção de matéria orgânica expressa em DBO5,20 variou de 83% a 96%, percentuais que
possibilitam obediência à legislação ambiental do Estado de São Paulo quanto a esse parâmetro. A
concentração de sólidos em suspensão totais (SST) variou de 0 (zero), nas primeiras semanas de operação do
sistema, a 34 mg/L, com valor médio de 9 mg/L.
Observou-se a remoção de nitrogênio amoniacal, tendo ocorrido nitrificação parcial no BAS. Os melhores
resultados foram obtidos para taxas de aplicacão de até 4,0 kgDQO/m3.dia, aproximadamente. O período de
maior eficiência iniciou-se após cinco meses de operação da unidade piloto e foi encerrado quando ocorreu
uma súbita elevação da taxa de aplicação de DQO. Nesse período, que durou cerca de dois meses, o valor
médio de nitrogênio amoniacal no efluente final foi de 2,7 mg/L, com apenas um pico de 6,0 mg/L. As
concentrações inferiores a 5 mgN-NH4/L foram obtidas para afluentes ao BAS com concentrações de até 16
mgN-NH4/L.
CONCLUSÃO
Os resultados obtidos no experimento permitem concluir que o BAS possui, do ponto de vista técnico e
operacional, condições para promover o tratamento complementar de efluente de reator UASB com a
eficiência requerida para atender aos padrões de emissão definidos na legislação ambiental, em particular a do
Estado de São Paulo.
A eficiência do BAS na remoção de matéria orgânica expressa em DQO total variou de 21% a 94%, com valor
médio de 63%. A concentração de DQO total no efluente final variou de 4 a 98 mg/L, com valor médio de 39
mg/L, sendo que três dentre as 27 amostras apresentaram valores superiores a 60 mg/L.
Em relação ao parâmetro DBO5,20, referência na legislação ambiental para a concentração de matéria orgânica,
os resultados obtidos variaram na faixa de 6 a 17 mg/L, que significa um efluente com boa qualidade.
Para taxas de aplicação de até 4,0 kgDQO/m3.dia, o BAS mostrou-se capaz de promover uma nitrificação com
eficiência suficiente para manter, na maior parte dos casos, concentração de nitrogênio amoniacal inferior a 5,0
mg/L no efluente final do conjunto UASB-BAS.
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