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B. Engenharias - 1. Engenharia - 13. Engenharia Sanitária

AVALIAÇÃO DA PERFORMANCE DE TRATAMENTO DE ESGOTOS EM BIOFILTROS AERADOS SUBMERSOS PREENCHIDOS COM DIFERENTES MEIOS SUPORTES
Maria Elisa Magri 1
Pablo Heleno Sezerino 2
Luiz Sérgio Philippi 3
(1. Acadêmica do curso de Engenharia Sanitária e Ambiental - UFSC; 2. Professor Doutor Substituto do Depto de Engenharia Sanitária e Ambiental - UFSC; 3. Professor Titular do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental - UFSC)
INTRODUÇÃO:
O quadro atual dos serviços de esgotamento sanitário no estado de Santa Catarina, reforçam a necessidade da implantação de unidades de tratamento de esgotos aplicáveis às pequenas coletividades. Como prática comum, tem-se a aplicação de tanque séptico seguido de disposição no solo. Os tanques sépticos, quando dimensionados e implantados seguindo as prescrições da norma técnica da ABNT (NBR 7229/93), apresentam cerca de 60% de remoção da matéria orgânica carbonácea particulada e de até 80% para as frações de sólidos. Contudo, a DBO5 solúvel, as frações de nitrogênio e fósforo, bem como os coliformes, não são efetivamente removidos, necessitando de sistemas complementares de tratamento. Uma das tecnologias que vêm sendo estudadas como alternativa na combinação com processos anaeróbios, são os Biofiltros Aerados Submersos (BAS). Estes biofiltros são reatores preenchidos com meios suportes inertes, cuja a finalidade é promover a aderência de biomassa presente nos esgotos. A partir de uma aeração forçada e contínua, ocorre a degradação aeróbia da DBO5 e a nitrificação. Inúmeros são os materiais passíveis de serem utilizados como meios suportes, destacando-se os plásticos, escórias de alto forno, carvão ativado, entre outros. Sua escolha está vinculada à disponibilidade e ao custo associado. Dentro desta perspectiva, o trabalho teve como objetivo a determinação de condições operacionais e a escolha do material suporte a ser utilizado no enchimento de BAS em escala real.
METODOLOGIA:

O estudo foi conduzido em quatro reatores (BAS - 1,7 litros cada), preenchidos com meios suportes distintos, conforme segue: Cascas de Berbigão - BAS 1; Cascas de Ostra - BAS 2; Tampas de Polietileno (PET) - BAS 3; Conduíte - BAS 4. Os reatores foram alimentados com esgoto doméstico bruto por meio de fluxo ascendente em batelada, com tempo de detenção hidráulica de 24 horas. Esta alimentação era realizada uma vez ao dia, entre as 13 e 15 horas, durante todos os dias da semana. O esgoto afluente era coletado em uma caixa de passagem da rede coletora de esgotos da CASAN (Companhia Catarinense de Águas e Saneamento), localizada no campus da UFSC.

Para o fornecimento de oxigênio à massa líquida foi utilizado um compressor de aquário, com quatro saídas e distribuição de ar por mangueiras flexíveis com difusores de pedra porosa. O aparelho utilizado foi da marca Big Air, modelo A420. A vazão de ar em cada reator foi regulada, através de válvulas de fecho rápido, para aproximadamente 1,125 L/min.

O monitoramento dos reatores foi realizado por uma série de análises físico-químicas, realizadas semanalmente, durante um período de seis meses. Às quintas feiras era analisado o esgoto bruto, e 24 horas após era analisado o esgoto tratado. Os parâmetros analisados foram os seguintes: pH, DQO total, Alcalinidade, Sólidos Suspensos, Série nitrogenada (amônia, nitrito e nitrato) e Fósforo Ortofosfato.
RESULTADOS:

Os reatores foram operados durante os seis meses sem nenhum problema que pudesse resultar em períodos de interrupção do experimento.

De acordo com os resultados das análises físico-químicas, o esgoto bruto apresentou os seguintes valores médios: pH = 7,45 ± 0,14; alcalinidade = 173,92(mgCaCO3/L) ±26,47; SS = 164,4(mg/L) ±38,8; DQO total = 485,6(mg/L) ±127,6; NH4-N = 44,10(mg/L) ±6,32; N03-N = 0,27(mg/L) ±0,17; P04-P = 10,05(mg/L) ±2,52.

Com relação aos afluentes dos reatores, os BAS apresentaram as seguintes características na eficiência do tratamento:

(i) BAS 1(Casca de ostra): remoção de 55% de SS, 87% de DQO total, conversão de 87% de NH4-N, dos quais 75% em  N03-N, remoção 37% de P04-P, sendo que o pH manteve-se em torno de 7,7 e a alcalinidade de 45mgCaCO3/L;

(ii) BAS 2(Casca de berbigão): remoção de 56% de SS, 90% de DQO total, conversão de 88% de NH4-N, dos quais 69% em  N03-N, remoção 38% de P04-P, o pH manteve-se em torno de 7,8 e a alcalinidade de 58mgCaCO3/L;

(iii) BAS 3(Tampas de PET): remoção de 54% de SS, 83% de DQO total, conversão de 77% de NH4-N, dos quais 49% em  N03-N, remoção 34% de P04-P, sendo que o pH e a alcalinidade tiveram um decréscimo médio em seus valores, para respectivamente, 5,8 e 8,0mgCaCO3/L;

(iv) BAS 4(Conduíte): remoção de 54% de SS, 79% de DQO total, conversão de 72% de NH4-N, dos quais 50% em  N03-N, remoção 30% de P04-P, sendo que, igualmente ao BAS 3, o pH decresceu para o valor médio de 5,6,e a alcalinidade para 6,8mgCaCO3/L.
CONCLUSÕES:

O sistema de aeração e a vazão de ar adotada mostraram-se eficientes no fornecimento de oxigênio a toda massa líquida dos reatores, possibilitando a realização das conversões bioquímicas pelos microorganismos nos mesmos.

De acordo com os resultados das análises físico-químicas, as melhores eficiências globais no tratamento do esgoto bruto foram alcançadas, em ordem decrescente pelos meios: Casca de ostra (BAS2), Casca de berbigão (BAS1), Tampas de PET (BAS3), e por último Conduíte (BAS4).

Todos os quatro reatores foram efetivos na nitrificação, devido a presença de NO3-N nos efluentes. O BAS 2 (Casca de ostra) foi o que promoveu a nitrificação mais efetiva (média no efluente de 30mgNO3-N/L formado).

Foram escolhidos então, um material plástico, as tampas de polietileno, pois são passíveis de serem utilizadas, por exemplo, no interior do Estado, e as cascas de ostra, pois além de apresentarem os melhores resultados, este material se caracteriza como resíduo da produção de moluscos no Litoral do Estado de Santa Catarina. O reator com casca de ostra como meio suporte foi escolhido, também, pelo fato da constante presença de alcalinidade no sistema de tratamento, parâmetro essencial à manutenção do processo de nitrificação dos efluentes.
Instituição de fomento: Fundação Nacional de Saúde - FUNASA
Trabalho de Iniciação Científica  
Palavras-chave: Meio Suporte; Biofiltro Aerado Submerso; Esgoto Sanitário.
Anais da 58ª Reunião Anual da SBPC - Florianópolis, SC - Julho/2006