patrícia weibert fonseca dissertaÇÃo submetida ao …
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AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO E CARACTERIZAÇÃO DE PARÂMETROS EM
LAGOAS FACULTATIVA E DE MATURAÇÃO
Patrícia Weibert Fonseca
DISSERTAÇÃO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO DOS
PROGRAMAS DE PÓS-GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE
FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS
PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS EM ENGENHARIA
CIVIL.
Aprovada por:
____________________________________________
Prof. José Paulo Soares de Azevedo, Ph.D.
____________________________________________
Prof. Eduardo Pacheco Jordão, D.Sc.
____________________________________________
Prof. Isaac Volschan Junior, D.Sc.
____________________________________________
Prof. Geraldo Lippel Sant´anna Junior, D.Sc.
____________________________________________
Prof. Marcos von Sperling, D.Sc.
RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL
AGOSTO DE 2005
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FONSECA, PATRÍCIA WEIBERT
Avaliação do desempenho e
caracterização de parâmetros em lagoas
facultativa e de maturação. [Rio
de Janeiro] 2005
IX, 151 p. 29,7 cm (COPPE/UFRJ,
M.Sc., Engenharia Civil, 2005)
Dissertação - Universidade Federal do
Rio de Janeiro, COPPE
1. Tratamento de esgotos, 2. Lagoa de
estabilização facultativa 3. Lagoa de
maturação, 4. Traçadores, 5. Coeficiente
de remoção de matéria orgânica, 6 Taxa
de decaimento bacteriano
I. COPPE/UFRJ II. Título (série).
iii
Este trabalho é dedicado a meus pais, Djalmir Araújo Fonseca e Maria Luiza Weibert
Fonseca, aos meus irmãos, Bruno Weibert Fonseca e Rafael Weibert Fonseca e a
todos os meus familiares.
iv
Agradecimentos Primeiramente agradeço ao querido professor e orientador Eduardo Pacheco Jordão
pelos conhecimentos transmitidos e pelo acompanhamento da produção da
dissertação.
Ao orientador José Paulo Soares de Azevedo que sempre se mostrou solícito nos
momentos difíceis.
Ao amigo e professor Isaac Volschan Jr. que participou ativamente do
desenvolvimento desta dissertação, a quem devo muito.
Gostaria de agradecer aos operadores do CETE, Paulinho e Marcelo que sempre
estiveram ao meu lado e “quebraram todos os galhos”; Maria Cristina, Claudia, Darlize
e Lauro equipe do LEMA; ao professor Roldão e ao Amauri pela ajuda na realização
de ensaio de traçadores; os colegas e funcionários do LHC e do DRHIMA, entre os
quais destaco os amigos Ronilda, Vânia, Raul e Franklin.
A todos os amigos do mestrado, em especial a Bibiana, Renata, Vanessa, Edson,
Fabrício, Marcelo Reis, de Bonis, Luiz Paulo, Maximiliano, Prodanoff, e Marcelo
Miguez.
Aos amigos que, de alguma forma, ajudaram a tornar esse período do mestrado mais
ameno, Ana Carolina, Patrícia, Roberta, Daniela, Pedro Ivo, Adriano, Eduardo,
Gustavo, Jonas e Carlos Eduardo.
Em especial à grande amiga Olivia Souza de Matos, pela sua ajuda nos momentos
difíceis, que não foram poucos, ao longo de todo o desenvolvimento deste trabalho.
Por fim, gostaria de agradecer à CAPES pelo apoio através do pagamento de bolsa de
mestrado.
v
Resumo da Dissertação apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos
necessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.)
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO E CARACTERIZAÇÃO DE PARÂMETROS EM
LAGOAS FACULTATIVA E DE MATURAÇÃO
Patrícia Weibert Fonseca
Agosto/2005
Orientadores: Eduardo Pacheco Jordão José Paulo Soares de Azevedo
Programa: Engenharia Civil
As sociedades atuais têm sido responsáveis por uma série de problemas
ambientais. Um dos casos mais graves enfrentados atualmente pelos centros urbanos
é a sempre crescente produção de esgotos sanitários. Para fazer frente a esse
problema, faz-se necessário buscar, investigar e aprimorar tecnologias. Este trabalho
teve como objetivo avaliar o comportamento da lagoa de estabilização facultativa e da
lagoa de maturação do CETE/UFRJ, submetidas a duas taxas de carga orgânica de
acordo com os seguintes parâmetros: DBO, DQO, SST, Coliformes Fecais e
Enterococos Fecais, assim como o seu desempenho em relação aos padrões de
lançamento de efluentes vigentes nos Estados do Rio de Janeiro, São Paulo e Minas
Gerais. Os parâmetros usuais e clássicos como estratificação do OD e da
temperatura, algas, sólidos sedimentados, número de dispersão, coeficiente de
remoção de matéria orgânica e taxa de decaimento bacteriano foram determinados e
posteriormente comparados com os referidos na literatura.
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Abstract of Dissertation presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the
requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.)
PERFORMANCE EVALUATION AND CHARACTERIZATION OF PARAMETERS IN
FACULTATIVE AND MATURATION PONDS
Patrícia Weibert Fonseca
August/2005
Advisors: Eduardo Pacheco Jordão José Paulo Soares de Azevedo
Department: Civil Engineering
The current societies have been responsible for a series of environmental
problems. The increasing production of sanitary wastewater has been one of the most
serious obstacles faced by the modern urban centers. Searching, investigating and
improving technology are a must to solve this problem. This dissertation addresses the
issue of evaluating the behavior of the facultative stabilization and the maturation
ponds of the CETE/UFRJ, subsected to two different organic loading rates according to
the following parameters: BOD, COD, Suspended Solids, Fecal Coliform and Fecal
streptococcal. Its performance in relation to the effluent launching standards of Rio de
Janeiro, São Paulo and Minas Gerais states has been also analyzed. The usual and
classic parameters such as DO and temperature stratification, algae, settled sludge,
dispersion number, organic matter removal coefficient and bacterial decay rate have
been determined and compared subsequently with the related ones in literature.
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Índice
1.1) Introdução ..............................................................................................................1
1.1.1) Uma visão geral do tratamento de esgotos..........................................................1
1.1.2) Motivação .............................................................................................................3
1.2) Objetivos ...............................................................................................................4
1.2.1) Objetivos gerais....................................................................................................4
1.2.2) Objetivos específicos............................................................................................4
2.1) Níveis de tratamento ............................................................................................5
2.2) Lagoa de estabilização ........................................................................................6
2.2.1) Origem .................................................................................................................7
2.2.2) Conceito e Classificação .....................................................................................7
2.3) Lagoa de estabilização facultativa ......................................................................9
2.3.1) Descrição do processo ........................................................................................9
2.3.2) Parâmetros de projeto .......................................................................................11
2.3.2.1) Taxa de aplicação de carga orgânica .............................................................11
2.3.2.2) Profundidade ..................................................................................................11
2.3.2.3) Tempo de detenção hidráulico ........................................................................11
2.3.2.4) Geometria da lagoa ........................................................................................12
2.3.2.5) Eficiências ......................................................................................................12
2.4) Lagoa de maturação ...........................................................................................13
2.4.1) Descrição do processo ......................................................................................13
2.4.2) Parâmetros de projeto .......................................................................................13
2.4.2.1) Profundidade ..................................................................................................13
2.4.2.2) Tempo de detenção hidráulico ........................................................................13
2.4.2.3) Geometria da lagoa ........................................................................................14
2.4.2.4) Eficiências ......................................................................................................14
2.5) Oxigênio dissolvido e temperatura ...................................................................15
2.6) Algas ....................................................................................................................18
2.7) Acúmulo de sólidos sedimentados ...................................................................20
2.8) Traçadores ..........................................................................................................23
2.9) Regime hidráulico ..............................................................................................25
2.10) Número de dispersão .......................................................................................28
2.11) Coeficiente de remoção de matéria orgânica (K20) ......................................30
2.12) Taxa de decaimento bacteriano (Kb) ..............................................................32
3.1) Centro experimental de tratamento de esgotos ...............................................35
3.2) Características do esgoto afluente....................................................................37
viii
3.3) Constituição do esgoto bruto afluente às unidades experimentais...............38
3.4) Descrição do sistema de lagoas ........................................................................40
3.4.1) Grade de barras e desarenador .........................................................................40
3.4.2) Elevatória e caixa piezométrica de esgoto bruto ................................................41
3.4.3) Medidor de vazão Parschal e triangular .............................................................42
3.4.4) Lagoa de estabilização facultativa......................................................................44
3.4.5) Lagoa de maturação...........................................................................................47
4.1) Aspectos Gerais ...................................................................................................49 4.2) Delineamento do experimento...............................................................................49
4.2.1) Vazões ...............................................................................................................49 4.2.2) Taxa de aplicação de carga orgânica .............................................................50 4.2.3) Tempo de detenção hidráulico........................................................................50 4.3) Programa de monitoramento.................................................................................52
4.3.1) Análises do esgoto bruto afluente e tratado efluente ..................................52 4.3.1) Oxigênio dissolvido e temperatura.................................................................52 4.3.1) Algas..................................................................................................................53 4.3.1) Acúmulo de sólidos sedimentados ................................................................54 4.4) Ensaio de traçadores.............................................................................................55
4.4.1) Primeiro ensaio de traçadores ........................................................................55 4.4.2) Segundo ensaio de traçadores .......................................................................55 4.4.2.1) Procedimentos preliminares para o ensaio de traçadores .......................56 4.4.2.2) Procedimento de injeção de traçadores .....................................................58 4.4.2.3) Procedimento de coleta das amostras........................................................58 4.4.2.4) Processamento das amostras......................................................................59 4.5) Determinação do número de dispersão ................................................................61 4.6) Determinação do coeficiente de remoção de matéria orgânica ............................63 4.7) Determinação da taxa de decaimento bacteriano .................................................64 4.8) Determinação do tempo de decaimento de 90% das bactérias ............................65 4.9) Teste estatístico ....................................................................................................66 5.1) Estatística descritiva..............................................................................................68 5.1.1) Apresentação dos resultados .........................................................................69 5.1.1.1) Estatística descritiva – DQO ........................................................................69 5.1.1.2) Estatística descritiva – DBO.........................................................................72 5.1.1.3) Estatística descritiva – SST..........................................................................75 5.1.1.4) Estatística descritiva – Coliformes Fecais..................................................78 5.1.1.5) Estatística descritiva – Enterococos Fecais...............................................81 5.1.2) Discussão dos resultados apresentados.......................................................84
ix
5.2) Padrões de lançamento de efluentes líquidos.......................................................86 5.3) Oxigênio dissolvido e temperatura .......................................................................95 5.4) Algas ...................................................................................................................100 5.5) Acúmulo de sólidos sedimentados ......................................................................102 5.6) Ensaio de traçadores...........................................................................................106 5.7) Número de dispersão ..........................................................................................109 5.8) Coeficiente de remoção de matéria orgânica......................................................112 5.9) Taxa de decaimento bacteriano ..........................................................................116 6.1) Conclusões..........................................................................................................119 6.2) Recomendações..................................................................................................121 Referências Bibliográficas ..........................................................................................122 Anexos........................................................................................................................125
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CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO E OBJETIVOS
1.1 Introdução
1.1.1 Uma visão geral do tratamento de esgotos
Um dos problemas mais graves enfrentados atualmente pelos centros urbanos é a
produção do esgoto sanitário, que cresce à medida que aumentam as populações das
cidades.
O esgoto sanitário é formado por despejos de diversas origens: esgoto doméstico
(proveniente de residências), esgoto comercial (produzido por restaurantes, hotéis,
aeroportos, etc.), esgoto da área institucional (gerado por escolas, prisões, hospitais,
etc.) e esgoto industrial.
Os esgotos domésticos são formados por cerca de 99% de água e somente 1% de
sólidos. São compostos por águas oriundas de cozinhas (sabão, detergentes, restos
de comida), águas de lavagem (de pisos, roupas, louças), águas provenientes dos
aparelhos sanitários, além de águas de infiltração na rede coletora.
Infelizmente, na maioria das cidades dos países em desenvolvimento, inclusive nas
brasileiras, não há tratamento adequado dos esgotos. Dados da Pesquisa Nacional de
Saneamento Básico de 2000 (PNSB 2000) mostram que, dentre os serviços de
saneamento ambiental (abastecimento de água, coleta e disposição de lixo, drenagem
e esgotamento sanitário), este último é o que de menor presença nos municípios
brasileiros. A Figura 1.1 ilustra estes índices de atendimento.
Figura 1.1: Cobertura dos serviços de Saneamento Ambiental (em termos de porcentagens de distritos atendidos)
35
De acordo com o Censo Demográfico 2000, realizado pelo IBGE, 77,82% dos
domicílios particulares permanentes no país são abastecidos por rede geral de água e
62,2% atendidos por rede coletora de esgoto ou fossa séptica.
De acordo com a Pesquisa Nacional de Saneamento Básico 2000, dos 5.507
municípios existentes no ano da pesquisa, apenas 52,2% eram servidos por algum
tipo de esgotamento sanitário.
Quanto aos tipos de tratamento adotados no Brasil, o gráfico da Figura 1.2, elaborado
a partir dos dados da Pesquisa Nacional de Saneamento Básico 2000, apresenta a
proporção de distritos que possuem cada um dos sistemas de tratamento listados.
Observa-se ainda que na a lagoa facultativa é o processo de tratamento mais utilizado
cerca de 27%.
Figura 1.2: Proporção de distritos (dentre aqueles que possuem tratamento de esgotos) no Brasil, por tipos de sistemas de tratamento existentes – 2000
O tratamento de esgotos é fundamental para a proteção da saúde pública e a
preservação do meio ambiente. A sua falta pode levar à contaminação dos corpos
d’água, causando o seu escurecimento e o aparecimento de odores desagradáveis,
tornando-se, assim, imprópria a água para o consumo e diversos outros usos.
Além disso, o esgoto não-tratado (desinfecção) é responsável pela maioria das
internações hospitalares, pois causa doenças como febre tifóide, cólera, disenterias,
hepatite infecciosa e inúmeros casos de verminoses.
36
A inexistência de uma Política Nacional de Saneamento levou o setor ao caos,
tornando-se imprescindível a elaboração de um marco regulatório.
Recentemente foi encaminhada ao Congresso a proposta do Governo Federal que
institui diretrizes para os serviços públicos de saneamento básico e a Política Nacional
de Saneamento Ambiental. A proposta foi apresentada ao Conselho das Cidades pelo
Secretário Nacional de Saneamento Ambiental, no dia 15 de junho de 2004.
1.1.2 Motivação
A motivação para o desenvolvimento deste trabalho está relacionada às vantagens do
processo de tratamento por meio de lagoas de estabilização.
A aceitação deste tipo de tratamento no Brasil deve-se à sua simplicidade, eficiência
do processo, aliados também ao baixo custo de construção e operação, bem como às
condições climáticas favoráveis.
As lagoas, basicamente, estabilizam a matéria orgânica pela ação das bactérias,
podendo fungos e protozoários fazerem parte do processo. As bactérias produzem
ácidos orgânicos, sob condições anaeróbias, ou CO2 (gás carbônico) e água sob
condições aeróbias. As lagoas de maturação, também denominadas lagoas de
polimento, objetivam, principalmente, a desinfecção do efluente das lagoas de
estabilização.
Além disso, a alta eficiência no tratamento é uma das características das lagoas. De
acordo com Jordão e Pessôa (1995), a DBO pode atingir 20 a 50mg/l nas lagoas
facultativas e, em lagoas de maturação em série, a redução de organismos coliformes
pode alcançar de 90 a 99,9999%.
Entretanto o processo requer grandes áreas superficiais para a exposição ao sol,
tornando-se somente aplicável para vazões não muito elevadas. As lagoas de
estabilização consistem, basicamente, em obras de terra de grande porte e o processo
,praticamente, não requer intervenção operacional.
A profundidade das lagoas de estabilização varia entre 1,5 m e 2,0 m. As lagoas de
maturação apresentam profundidades da ordem de 1,0 m, as quais permitem a eficaz
ação dos raios ultravioleta sobre os organismos presentes em toda a coluna d´água.
Sua construção é simples, com baixos custos operacionais e sua eficiência,
satisfatória podendo ser comparada à maior parte dos tratamentos secundários.
37
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivos gerais
A partir dos dados monitorados no CETE/UFRJ, avaliar o desempenho e o
comportamento de um sistema de tratamento de esgotos, constituído de uma lagoa de
estabilização facultativa seguida de uma lagoa de maturação
1.2.2 Objetivos específicos
• Avaliar o comportamento das lagoas de estabilização (facultativa e de
maturação) submetidas a duas taxas de aplicação de acordo com os seguintes
parâmetros: DBO, DQO, Sólidos, Coliformes Fecais e Enterococos Fecais; em
relação às concentrações efluentes e eficiências de remoção;
• Avaliar o desempenho do sistema em relação aos padrões de lançamento de
efluentes vigentes nos Estados do Rio de Janeiro, São Paulo e Minas Gerais;
• Avaliar a estratificação do OD e da temperatura das lagoas em períodos
diferentes do ano (inverno e verão);
• Avaliar quantitativa e qualitativamente o perfil de acúmulo de sólidos
sedimentados no interior da lagoa facultativa;
• Determinar, por meio de ensaios de traçadores, o número de dispersão na
lagoa facultativa e compará-lo com o referido na literatura;
• Determinar o coeficiente de remoção de matéria orgânica da lagoa facultativa
através do número de dispersão real obtido no ensaio de traçadores e
compará-lo com o referido na literatura;
• Determinar o coeficiente de decaimento de Coliformes Fecais (Kb) na lagoa de
maturação e compará-lo com o referido na literatura.
38
CAPÍTULO 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Níveis de tratamento de esgoto
Os processos de tratamento podem ser classificados de acordo com o nível e a
eficiência e usualmente são denominados:
Tratamento Preliminar
• Remoção de sólidos grosseiros
• Remoção de gorduras
• Remoção de areia
Tratamento Primário
• Sedimentação
• Flotação
• Digestão do lodo
• Secagem do lodo
• Sistemas compactos (sedimentação e digestão, tanque Imhoff)
• Sistemas anaeróbios (lagoas, UASB)
Tratamento Secundário
• Filtração biológica
• Lodos ativados
• Lagoas de estabilização aeróbias
Tratamento Terciário
• Lagoas de maturação
• Desinfecção
• Processos de remoção de nutrientes
• Filtração final
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Na Tabela 2.1 observam-se as eficiências de remoção usuais dos tipos de tratamento.
Tabela 2.1: Eficiências de remoção para diversos tipos de tratamento
até 99,99995-99
Não removeNão removeNão remove
até 99Terciário
5-1025-3080-9595-99
Remoção Bactérias (%)
PreliminarPrimárioSecundário
5-2040-5080-95
10-2025-7570-90
Tipos de Tratamento Remoção DBO (%)
Remoção SS (%)
Remoção nutrientes (%)
O nível de tratamento necessário está relacionado ao corpo receptor, logo ao seus
usos, a sua capacidade de depuração e à legislação ambiental pertinente. O usual é
adotar um tratamento de esgotos a nível secundário.
A determinação do melhor processo de tratamento a ser adotado deve estar
fundamentado em aspectos técnicos e econômicos. A Tabela 2.2 apresenta aspectos
relevantes para a escolha do processo de tratamento mais adequado.
Tabela 2.2: Eficiências x sistemas de tratamento (von Sperling, 1996 a)
70-85 60-99 2,0-5,0 ~0 10-30 15-3070-90 60-99,9 1,5-3,5 ~0 10-30 12-2470-90 60-99 0,25-0,5 1,0-1,7 10-30 5-1085-93 60-90 0,2-0,3 1,5-2,8 60-120 0,4-0,693-98 65-90 0,25-0,35 2,5-4,0 40-80 0,8-1,285-95 60-90 0,2-0,3 1,5-4,0 50-80 0,4-1,285-93 60-91 0,5-0,7 0,2-0,6 50-90 NA80-90 60-92 0,3-0,45 0,5-1,0 40-70 NA85-93 60-93 0,15-0,25 0,7-1,6 70-120 0,2-0,360-80 60-94 0,05-0,1 ~0 20-40 0,3-0,570-90 60-95 0,2-0,4 ~0 30-80 1,0-2,0
Sistema de TratamentoRequisitos Custo de
implant. (US$/hab)
TDH (dias)DBO Colifomes
Efic. de remoção (%)Área
(m2/hab)Potência (W/hab)
Lagoa FacultativaLag. anaerobia - Lag. FacultativaLagoa aerada FacultativaLodos ativados convencionalLodos ativados (aer. Prolongada)Lodos ativados (fluxo intermitente)Filtro biológico (baixa carga)Filtro biológico (alta carga)BiodiscosReator anaeróbio (manta de lodo)Fossa séptica - Filtro anaeróbio
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2.2 Lagoas de estabilização
2.2.1 Origem
Jordão e Pessôa (1995) discutem que, há séculos, existem lagoas naturais ou
artificiais, de origem acidental, que recebem despejos de animais e realizam fenômeno
de depuração de esgotos. As primeiras lagoas acidentais foram Santa Rosa, na
Califórnia, em 1924 e Fesseden, em Dakota do Norte, em 1928.
No caso de Santa Rosa, a “lagoa” foi estabelecida em cima de um leito de pedra que
colmatou com a passagem do efluente. O efluente da “lagoa” tinha características de
um efluente de filtro biológico.
Em Fesseden, o efluente foi direcionado para uma depressão natural. Após alguns
meses, a qualidade do efluente final foi comparada a de um tratamento secundário e
esta lagoa permaneceu em operação por 30 anos.
No entanto, só após a II Guerra Mundial, surgiram lagoas com algum controle de seu
funcionamento, a partir do qual se procurava conhecer alguns parâmetros.
As primeiras pesquisas sobre lagoas de estabilização foram realizadas nos Estados
Unidos, nos estados de Dakota do Norte e Sul, no ano de 1948. Nesta época entrou
em funcionamento a primeira lagoa projetada especificamente para receber e depurar
esgoto bruto.
A primeira lagoa construída no Brasil foi a de São José dos Campos, SP, projetada de
acordo com o sistema chamado “australiano”, sendo uma anaeróbia seguida de uma
facultativa, com a finalidade de estabelecer parâmetros de projetos para outras lagoas
em todo o país.
2.2.2 Conceito e classificação
As lagoas de estabilização são sistemas de tratamento biológico em que a
estabilização da matéria orgânica é realizada pela oxidação bacteriana e/ou redução
fotossintética.
Dependendo da forma como ocorre a estabilização da matéria orgânica, as lagoas são
comumente classificadas em (Jordão e Pessoa, 1995):
• Anaeróbias, nas quais predominam processos de fermentação anaeróbia, isto
é, imediatamente abaixo da superfície não existe oxigênio dissolvido.
41
• Facultativas, nas quais ocorrem, simultaneamente, processos de fermentação
anaeróbia, oxidação aeróbia e redução fotossintética, isto é, uma zona de
atividade bêntica é sobreposta por uma zona aeróbia de atividade biológica,
próxima à superfície.
• Aeradas, nas quais se introduz oxigênio no meio líquido através de um sistema
mecanizado de aeração. As lagoas aeradas podem ser estritamente aeradas
ou facultativas e essas lagoas devem ser seguidas por uma lagoa de
sedimentação.
• De maturação ou de polimento, usadas para refinamento do tratamento prévio
por lagoas ou por outros processos biológicos. Tem o objetivo de reduzir
bactérias, sólidos em suspensão e nutrientes.
No presente trabalho vai-se detalhar melhor apenas as lagoas facultativas e de
maturação, objeto de estudo desta dissertação.
42
2.3 Lagoa de estabilização facultativa
As lagoas facultativas são a variante mais simples dos sistemas de lagoas de
estabilização. Basicamente, o processo consiste na retenção dos esgotos por um
período de tempo longo o suficiente para que os processos naturais de estabilização
da matéria orgânica se desenvolvam; todavia, este tipo de tratamento implica em
grandes áreas.
O processo de tratamento de esgotos através de lagoas de estabilização facultativas é
extremamente dependente de fatores climáticos. Os parâmetros de dimensionamento
do processo indicados na literatura apresentam valores com grande variabilidade,
dependendo da localização da unidade.
Nas lagoas facultativas, a disponibilidade de nutrientes e da energia luminosa da
radiação solar possibilita a produção fotossintética de algas e, conseqüentemente, a
produção do oxigênio necessário aos organismos aeróbios dispersos no meio líquido e
decompositores da matéria orgânica solúvel e finamente particulada.
A matéria orgânica particulada sedimenta-se no fundo da unidade e é estabilizada
anaerobicamente. A camada de lodo cresce muito lentamente e a remoção de lodo
ocorre em períodos da ordem de 20 anos.
As vantagens deste processo de tratamento relacionam-se à simplicidade e à
confiabilidade de operação, pois não há necessidade de equipamentos ou esquemas
especiais que possam inviabilizar o tratamento.
2.3.1 Descrição do processo
O processo de estabilização da matéria orgânica numa lagoa ocorre em três zonas
distintas denominadas zona anaeróbia, zona aeróbia e zona facultativa.
Na zona anaeróbia ocorre o processo de digestão anaeróbia que transforma
lentamente o lodo do fundo em gás carbônico, água, metano e outros. Assim, apenas
a parte inerte permanece no fundo da lagoa.
Na zona aeróbia a matéria orgânica dissolvida passa pelo processo de oxidação
através da respiração aeróbia. A presença de oxigênio nessas lagoas é suprida pelas
algas que produzem, por meio da fotossíntese, oxigênio durante o dia e o consomem
durante a noite. Todavia a produção de oxigênio pelas algas é extremamente maior do
que o consumo do mesmo, mantendo assim um perfeito equilíbrio na lagoa.
43
A zona facultativa é uma zona intermediária entre as duas anteriores, pois nesta pode
haver ou não a presença de oxigênio, por isso ocorrem vários tipos de
microorganismos que trabalham com e sem oxigênio. Essa zona é responsável pelo
nome dado a esta lagoa.
A lagoa facultativa é influenciada por fatores ambientais incontroláveis como
temperatura, evaporação, precipitação, ventos e radiação solar. Esses fatores são
responsáveis por um melhor funcionamento da lagoa.
Na Figura 2.1 tem-se uma melhor visualização dessas três zonas e dos seus
processos internos.
Figura 2.1: Zonas existentes na lagoa facultativa (von Sperling, adaptado por Evangelista, 2002)
44
2.3.2 Parâmetros de projeto
2.3.2.1 Taxa de aplicação de carga orgânica
A taxa de aplicação é o principal parâmetro de dimensionamento de lagoas e está
correlacionada com a área superficial (A). O espelho d’água tem importância
fundamental, pois associa a incidência de luz solar à ação fotossintética, principal fator
de oxigenação.
A área da lagoa pode ser calculada em função da taxa de aplicação, pela equação A =
L / Ls (L – Carga de DBO afluente; Ls – Taxa de aplicação).
A taxa adotada varia com a temperatura, latitude, exposição solar e altitude, entre 100
a 350 kg DBO5 / ha d (von Sperling 2002), (Jordão e Pessoa, 1995).
2.3.2.2 Profundidade
A profundidade tem relação direta com aspectos biológicos e hidrodinâmicos. Após o
cálculo da área média pode-se determinar, através da equação h = V / A, a
profundidade e/ou volume da lagoa.
A profundidade das lagoas de estabilização pode variar entre:
h = 1,5 a 3 m (von Sperling, 2002)
h = 1,2 a 2 m (Jordão e Pessôa, 1995).
2.3.2.3 Tempo de detenção hidráulico
O tempo de detenção é um parâmetro de verificação estando associado à atividade
bacteriana. O tempo de detenção (t) pode ser calculado pela equação t = V / Q (V –
volume da lagoa; Q – vazão afluente).
O tempo de detenção costuma variar entre:
t = 15 A 45 dias (von Sperling, 2002)
t = 17 A 33 dias (Jordão e Pessôa, 1995).
45
2.3.2.4 Geometria da lagoa
A geometria da lagoa influencia o seu regime de escoamento, podendo este se
aproximar mais do fluxo em pistão ou de mistura completa. A relação L/B é um
importante critério para o dimensionamento de lagoas.Os valores variam entre:
L /B = 2 a 4 (von Sperling, 2002)
L/B = 2 a 5 (Jordão e Pessoa, 1995)
2.3.2.5 Eficiências
As eficiências médias em lagoas facultativas são DQO 65 – 80% ; DBO 75 – 85%;
SST 70 – 80%; Coliformes 90 – 99%, (von Sperling, 2002).
46
2.4 Lagoa de maturação
As lagoas de maturação, também denominadas lagoas de polimento, objetivam
principalmente a desinfecção do efluente das lagoas de estabilização, normalmente
são mais rasas o que permite a eficaz ação dos raios ultravioleta sobre os organismos
presentes em toda a coluna d’água.
Normalmente, têm-se lagoas de maturação projetadas em series ou únicas com
chicanas, pois assim podem atingir elevada eficiência de remoção.
2.4.1 Descrição do processo
Temperatura, insolação, pH, escassez de alimentos, organismos predadores,
competição e sedimentação são fatores que influenciam o processo de remoção de
bactérias, vírus e outros organismos.
A lagoa de maturação é dimensionada com objetivo de redução desses organismos
patogênicos; assim, para uma melhor desinfecção do efluente, alguns fatores são
essenciais: menores profundidades, alta penetração da radiação solar (radiação
ultravioleta), elevado pH e elevada concentração de OD. Todos esses fatores
favorecem a oxidação responsável pela eliminação dos patogênicos.
2.4.2 Parâmetros de projeto
2.4.2.1 Profundidade
As lagoas são projetadas com baixas profundidades com o objetivo de maximizar a
penetração dos raios ultravioleta e a produção fotossintética.
A profundidade nas lagoas de maturação costuma variar entre:
h = 0,8 a 1,0 m (von Sperling, 2002)
h = 0,6 e 1,5 m (Jordão e Pessoa, 1995).
2.4.2.2 Tempo de detenção hidráulico
O tempo de detenção é um parâmetro de verificação. O tempo de detenção (t) mínimo
para cada lagoa costuma ser de:
t = 3 dias (von Sperling, 2002)
t = 2 dias (Jordão e Pessoa, 1995).
47
2.4.2.3 Geometria da lagoa
A geometria da lagoa influencia o seu regime de escoamento, podendo este se
aproximar mais do fluxo em pistão ou de mistura completa. A relação L/B é um
importante critério para o dimensionamento de lagoas. von Sperling (2002) diz que
para lagoas chicaneada em célula única essa relação deve ser maior que 10; para
sistemas com mais de três lagoas, essa deve variar entre 1 e 3.
2.4.2.4 Eficiências
Na Tabela 2.3, são apresentadas eficiências de remoção de Coliformes Fecais,
expressa em termos de unidade de logaritmo para diferentes tempos de detenção,
profundidade e relação L/B, para fluxo disperso a 20ºC.
Tabela 2.3: Eficiências de remoção – lagoas de maturação (adaptado de von Sperling, 2002)
Unidades log removidas Relação L/B t
(d) h
(m) 1 2 3 4 6 8 10 12 16 32 1 0,48 0,51 0,54 0,56 0,59 0,61 0,62 0,63 0,65 0,67 3 2 0,32 0,34 0,35 0,36 0,38 0,39 0,39 0,39 0,40 0,41 1 0,68 0,75 0,81 0,85 0,91 0,95 0,97 1,00 1,03 1,09 5 2 0,48 0,51 0,54 0,56 0,59 0,61 0,62 0,63 0,65 0,67 1 1,05 1,21 1,33 1,42 1,55 1,65 1,72 1,78 1,87 2,05 10 2 0,77 0,86 0,92 0,98 1,05 1,10 1,14 1,17 1,21 1,29 1 1,34 1,57 1,74 1,88 2,08 2,24 2,35 2,45 2,60 2,92 15 2 0,99 1,13 1,24 1,32 1,44 1,52 1,59 1,64 1,71 1,87 1 1,57 1,87 2,09 2,27 2,54 2,75 2,91 3,04 3,25 3,72 20 2 1,17 1,36 1,50 1,61 1,78 1,90 1,99 2,06 2,17 2,41 1 1,77 2,13 2,40 2,62 2,95 3,21 3,41 3,58 3,85 4,47 25 2 1,34 1,57 1,74 1,88 2,08 2,24 2,36 2,45 2,60 2,92
48
2.5 Oxigênio dissolvido e temperatura
Nas lagoas de estabilização a temperatura da água é um fator que influencia a cinética
de reação, isto é, o processo de degradação da matéria orgânica. O oxigênio
dissolvido nas lagoas, é um outro parâmetro importante na oxidação da matéria
orgânica.
As lagoas de estabilização, normalmente, possuem uma variação vertical na
concentração de OD, que é gerada pela presença de algas na superfície,
responsáveis estas pela produção de oxigênio.
Há, também, uma estratificação térmica que ocorre devido ao aquecimento da massa
d’água mais próxima à superfície. Entretanto, essa estratificação pode ser quebrada
através de mecanismos de mistura como ventos e, principalmente, pelo fenômeno da
inversão térmica.
A inversão térmica ocorre normalmente em períodos frios, quando a massa d’água
superficial perde calor para a atmosfera e torna-se menos quente que as camadas
inferiores; assim, a camada quente inferior se desloca para a superfície gerando uma
circulação interna na lagoa. Pode-se observar na Figura 2.2 a estratificação na lagoa e
o processo de inversão térmica.
Figura 2.2: Processo de estratificação e inversão térmica (von Sperling, 2002)
49
Botelho et al (1997) nas lagoas de maturação em escala piloto da ETE Nova Vista,
Itabira, MG, com 1 metro de profundidade, mediram valores de OD e temperatura, no
período da manhã e da tarde, expostos na Tabela 2.4 e 2.5, respectivamente.
Tabela 2.4: Valores de OD e temperatura – Lagoa de Maturação – Período Manhã
Temperatura (ºC) 0,2 m OD (mg/l) 0,2 m Dados
Entrada Meio Saída Entrada Meio Saída
Média 21,2 21,3 21,3 1,5 1,7 2,2 Máx. 25,0 29,0 25,0 8,6 17,3 11,0 Mín. 16,0 12,0 17,0 0,0 0,2 0,2
Des. Padrão 1,7 1,8 1,7 1,3 1,8 2,0 Nº amostras 186 193 186 178 201 177
Tabela 2.5: Valores de OD e temperatura – Lagoa de Maturação – Período Tarde
Temperatura (ºC) 0,2 m OD (mg/l) 0,2 m Dados
Entrada Meio Saída Entrada Meio Saída
Média 22,4 22,5 22,5 3,8 5,0 4,0 Máx. 28,0 28,0 29,0 20,0 20,0 18,4 Mín. 16,0 17,0 18,0 0,2 0,3 0,2
Des. Padrão 2,2 2,1 2,1 4,5 5,7 4,3 Nº amostras 178 189 177 192 169 170
Silva et al (1993), em estudos realizados em lagoas de estabilização, em escala piloto,
no nordeste brasileiro, encontraram temperaturas médias de 22ºC para lagoas
facultativas, às 8 horas da manhã, o que reflete ainda o efeito das condições
predominantes da noite anterior.
Com relação às mesmas lagoas, Silva et al (19930), no período de melhor
desempenho do sistema, os autores, mediram concentrações de OD na faixa de 0,2 a
7,5mg/l, em contraste com as encontradas no período de aclimatação de 0,0 a 4,4
mg/l. Os mesmos afirmam que as concentrações de OD aumentavam de modo
gradativo ao longo das séries de lagoas.
Konig et al (1988), na lagoa facultativa da cidade de Guaíba, observaram valores de
temperatura nas horas iluminadas variando entre 26,5 e 28º C e as concentrações de
OD entre 0 e 16mg/l, como apresentado nos gráficos da Figura 2.3.
50
Figura 2.3: Gráfico da lagoa de Guaíba para OD e Temperatura
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Tempo (h)
OD
(mg/
l)
26
26,5
27
27,5
28
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Tempo (h)
Tem
pera
tura
ºC
51
2.6 Algas
As algas, responsáveis pela produção de oxigênio dissolvido, desempenham um papel
fundamental nas lagoas facultativas. Estas se situam na camada mais superficial,
onde estão expostas à luz solar e realizam o processo de fotossíntese. As algas estão
divididas em (Itaya, 2005)
• Euglenofita - Algas verdes, nucleadas, unicelulares, clorofiladas que podem
nadar pelo batimento do flagelo. Possuem uma mancha denominada de
"mancha ocelar" ou "estigma" que sente as variações da intensidade luminosa,
fazendo com que a alga mergulhe ou suba para a superfície, quando a luz é
fraca ou intensa demais. Na luz fazem fotossíntese e são autótrofas e, no
escuro, se alimentam por fagocitose, como os animais.
• Pirrófita - Algas unicelulares, nucleadas, com dois flagelos e revestidas por
placas de celulose, como se fossem escamas de peixe. Também possuem
"mancha ocelar", como a Euglena. São importantes pois, em condições de
superalimentação, podem se reproduzir explosivamente, causando a "maré
vermelha.
• Crisófita - algas douradas, uni ou pluricelulares cuja característica mais
marcante é a membrana celular impregnada de sílica. O grupo mais importante
é o das Diatomáceas, unicelulares.
• Clorófita - Algas verdes, uni ou pluricelulares, que podem ser encontradas
praticamente em quaisquer ambientes úmidos.
• Feófita - Algas pardas, predominantemente marinhas, muito evoluídas,
podendo apresentar falsos tecidos.
• Rodófita - algas vermelhas, com talos maciços e ramificados e vivem fixas no
fundo dos oceanos (bentônicas).
Em lagoas de estabilização existem dois grupos principais. Segundo Jordão e Pessôa
(1995), as algas verdes, responsáveis pela cor esverdeada das lagoas, são
Chlamydomonas, Chlorellas e Euglenas. As duas primeiras, dominantes em períodos
frios, são as primeiras a se desenvolver nas lagoas; as Euglenas têm grande facilidade
de locomoção e de adaptação independente das condições climáticas.
As algas azul-verdes ou cianobactérias, não filamentosas, são típicas em lagoas com
baixo pH e baixa concentração de nutrientes. Esses organismos apresentam
características de algas e bactérias. Os principais gêneros são Oscillatoria,
Phordimium, Anacystis e Anabaena.
52
A Universidade Federal de Santa Catarina, em estudos realizados para o PROSAB
(Programa de Pesquisa em Saneamento Básico, 2005) encontrou nas lagoas
facultativas, a partir de amostras semanais, as seguintes espécies: Euglenas, Phacus,
Chlamydomonas e Chlorellas. As três primeiras podem sobreviver em condições de
elevada turbidez e baixo OD, já a Chlorella é comumente associada a lagoas de alta
taxa de carga orgânica e apresentam elevada velocidade de crescimento.
Konig et al (1988), em lagoas da cidade de Guaíba, durante as horas iluminadas,
observaram que algas tendem a se localizar próximo à região do efluente final. Os
principais gêneros encontrados foram as Oscillatoria, Euglenas, Pandorina e
Chlamydomonas, estas com maior freqüência; as Chlorellas, Ankistrodesmus e
Closterium, estas predominantes nas amostras.
Na Figura 2.4 são apresentadas, com um caráter ilustrativo, alguns gêneros de algas
comuns em lagoas facultativas.
Figura 2.4: Gêneros de algas comuns em lagoas de estabilização (Itaya, 2005)
53
2.7 Acúmulo de sólidos sedimentados
O lodo que se sedimenta no fundo da lagoa de estabilização é formado pela matéria
orgânica em suspensão ou DBO particulada. Nesta camada o lodo passa por um
processo de digestão anaeróbia e é convertidos em CO2, metano, água e outros,
restando assim somente a parte inerte que se acumula no fundo.
O processo de acumulação está diretamente relacionado com o tipo de esgoto
afluente e a sua concentração de sólidos. Embora a deposição seja constante ao
longo do tempo, a taxa de acumulação decai com o tempo devido ao processo de
digestão e adensamento (Jordão e Pessôa 1995). De acordo com os autores admite-
se uma taxa de acumulação de 100 a 300 litros de lodo por habitante, ao ano.
Arceivala (1981) estimou para as lagoas de estabilização o acúmulo de lodo de acordo
com o gráfico da Figura 2.5.
Figura 2.5: Taxa de acumulação de sólidos ao longo dos anos de operação (Arceivala, 1981)
Da-Rin e Nascimento (1988), em estudo realizado na lagoa de estabilização facultativa
da Cidade de Deus, Rio de Janeiro, constataram que, após 20 anos de funcionamento,
a porcentagem de sólidos fixos sobre sólidos totais variou de acordo com a Tabela 2.6,
onde os pontos apresentados estão distribuídos ao longo da lagoa segundo a ordem 1
à 7 (entrada e saída). Observa-se nesta tabela uma camada constituída por material
inorgânico. A taxa de acumulação para esta lagoa foi de 0,1l/hab.dia ou 36l/hab ano.
54
Tabela 2.6: Valores encontrados na Lagoa da Cidade de Deus - RJ
Pontos SST (mg/l)
SSF (mg/l)
SSV (mg/l) %SF Umidade Densidade
1 66817 47896 18921 67,5 36,7 1,13 2 62491 39368 23123 63,0 44,0 1,21 3 65752 41933 23819 63,8 26,2 1,45 4 62170 39528 22642 63,6 28,2 1,66 5 96806 85719 11087 88,5 5,6 2,89 6 60323 39711 20612 65,8 36,9 1,23 7 70438 45110 25328 64,0 33,2 1,11
Nas lagoas de estabilização facultativa da EXTRABES (Silva, 2001), foram
encontrados os seguintes valores, para o lodo acumulado, apresentados nas Tabelas
2.7 e 2.8 segundo a ordem 0 a 10 (entrada e saída).
Tabelas 2.7: Altura de lodo encontrada nas lagoas da EXTRABES Lâmina de lodo (cm)
Pontos de leitura Seção A B C
0 8,5 2,0 1,4 1 5,5 10,0 10,0 2 4,0 5,5 4,0 3 3,0 5,5 3,0 4 3,0 5,0 2,5 5 1,5 2,0 3,0 6 2,5 2,5 3,0 7 5,0 3,5 4,0 8 4,5 3,0 4,0 9 7,0 4,0 6,5
10 8,0 6,0 8,0
Tabelas 2.8: Característica do lodo encontrada nas lagoas da EXTRABES Lâmina de lodo (cm)
Seção Peso específico do lodo (g/l)
Sólidos Totais (mg/l)
Umidade (%)
0 1003,9 112730 88,8 1 1025,3 90420 91,2 2 1004,3 74160 92,6 3 1005,6 64520 93,6 4 1006,2 58890 94,1 5 1001,9 64900 93,5 6 1002,8 53400 94,7 7 1003,3 49670 95,0 8 998,6 46150 95,4 9 998,1 46670 95,3
10 999,5 33600 96,6
55
Gonçalves et al (1997), caracterizaram os seguintes parâmetros físico-químicos, do
lodo, na lagoa de estabilização facultativa, Mata da Serra no Espírito Santo. Estes são
apresentados na Tabela 2.9. Os pontos de amostragem seguem a ordem de A à I
(entrada e saída).
Tabela 2.9: Características do lodo da lagoa Mata da Serra - ES
Pontos Teor de sólidos (%) SSV (%) pH
A 7,9 36,0 6,8 B 8,7 36,5 6,8 C 9,9 36,4 7,0 D 6,4 34,7 6,8 E 7,8 37,0 6,7 F 7,7 38,2 7,2 G 8,3 37,5 7,2 H 8,7 37,4 7,3 I 7,4 37,9 6,9
56
2.8 Traçadores
A técnica de traçadores é utilizada como uma forma de verificar o comportamento
hidrodinâmico de uma unidade, utilizando como recurso a injeção de uma substância
conservativa no seu escoamento.
O traçador ideal precisa apresentar algumas características, independentemente da
situação que se queira simular. Essas características são:
• Ser inerte e solúvel à água;
• Não ser adsorvido pelo meio e não ser degradado pela biomassa;
• Ter comportamento similar à substância simulada;
• Ser de baixo custo, ter utilização fácil e segura.
Para que o traçador utilizado se adeqüe às condições simuladas, deve-se escolhê-lo
de acordo com suas características individuais.
Corantes
Podem ser utilizados não só para a visualização do escoamento, mas também para
obtenção de curva de passagem. Sua quantificação, feita com auxílio de um
colorímetro ou espectofotômetro, torna-se possível através da relação entre a
intensidade de luz refletida pelo corante e a concentração do traçador. Entre os mais
utilizados encontram-se permanganato de potássio, azul de metileno, azul dextran,
eosina, violeta mordente.
Sua utilização é mais intensa em escala de laboratório, uma vez que seu emprego em
escala real requer uma grande quantidade de traçador para tornar sua presença
detectável, provocando alteração da cor da água tratada.
O balanço de massa é apenas razoável, já que o traçador corante apresenta limites de
detecção, adsorção pelos materiais dissolvidos, biofilmes e paredes.
Traçadores Salinos
A utilização de sais como traçador torna-se possível devido à sua propriedade de
aumentar a condutividade elétrica de uma solução aquosa. A determinação da
concentração desse tipo de traçador é feita de forma indireta, estabelecendo-se uma
relação proporcional entre a condutividade elétrica da solução e a adição de íons. O
cloreto de potássio (KCl) é o traçador salino mais empregado.
57
Sua utilização se dá em laboratório, pois torna-se necessária a aplicação de grandes
quantidades de sal para marcar uma unidade real. Para se evitar o problema da
variação na densidade da água provocada pelo emprego do sal, recomenda-se a
adição de etanol na solução traçadora.
Traçadores Fluorescentes
Os traçadores fluorescentes são de origem orgânica, possuindo a propriedade de
emitir luz visível em um determinado comprimento de onda característico (onda de
fluorescência), quando excitados por outro comprimento de onda (onda de excitação).
A curva de calibração é obtida a partir da relação entre a intensidade da fluorescência
e as concentrações conhecidas do traçador. Os traçadores fluorescentes mais
utilizados são uranina, rodamina WT, rodamina B e amidorodamina G.
São traçadores muito empregados, tanto em escala de laboratório como em escala
real, pois requerem pequenas quantidades para marcar grandes volumes de água.
Devido à sua facilidade de adsorção, podem apresentar variação no balanço de
massa. Além disso, alguns traçadores fluorescentes são cancerígenos, promovendo
uma maior preocupação com o seu manuseio.
Metodologias de Injeção e Amostragem do Traçador
A injeção de traçador normalmente é feita na entrada da unidade, de forma contínua
ou instantânea, sem alterar as condições de escoamento no seu interior. Segundo
recomendações feitas para o lançamento instantâneo (Thirumurti, 1969), o tempo de
injeção do traçador deve ser inferior à qüinquagésima parte do tempo teórico de
detenção.
A injeção instantânea fornece a curva de passagem da unidade. A injeção contínua
deve ser utilizada quando se deseja obter uma condição de regime permanente no
interior da unidade, mantendo, a partir de determinado tempo, uma uniformidade de
concentração em qualquer ponto da lagoa.
Assim como na injeção, o sistema de coleta de amostras deve apresentar a
característica de não alterar o escoamento no interior do reator.
58
2.9 Regime hidráulico
A remoção da DBO e decaimento bacteriano seguem o mesmo modelo de reação, o
de primeira ordem, na qual ela é diretamente proporcional à concentração de substrato
(von Sperling, 1996 b)
Existem três modelos hidrodinâmicos, fluxo em pistão, mistura completa e fluxo
disperso. Os dois primeiros representam modelos ideais de escoamento e o último
modela a faixa de escoamento entre os dois modelos ideais.
A eficiência de remoção está relacionada ao tipo de escoamento. As unidades
dimensionadas para fluxo em pistão têm maior eficiência que as dimensionadas para
mistura completa.
A equação (2.1) modela regime de fluxo em pistão e tem as seguintes características:
As partículas saem na mesma seqüência em que entraram;
O fluxo se processa como êmbolo, sem misturas longitudinais;
As partículas permanecem por períodos iguais de tempo de detenção;
Este tipo de fluxo é reproduzido em longos tanques (elevado L/B);
São reatores idealizados, pois é difícil não haver dispersão longitudinal.
Equação do fluxo em pistão:
-Kt0S=S e (2.1)
Mistura completa
A equação (2.2) modela regime de mistura completa e tem as seguintes
características:
As partículas que entram são imediatamente dispersas em todo o reator;
As partículas deixam o tanque em proporções à sua distribuição estatística;
A mistura completa pode ser obtida em tanques quadrados (L/B) ou circulares,
se o conteúdo do tanque é continuo e uniformemente distribuído;
São reatores idealizados, pois é difícil haver dispersão total em todo o volume.
Equação da mistura completa
0SS=1+Kt
(2.2)
59
Fluxo disperso
A equação (2.3) modela regime de fluxo em pistão e tem as seguintes características:
Regime intermediário entre fluxo pistão e mistura completa;
Devido à maior dificuldade de modelagem, tem-se adotado um dos modelos
ideais já mencionados;
O fluxo de entrada e saída são contínuos.
Equação do fluxo disperso
12d
0 a -a2 22d 2d
4aeS=S(1+a) e -(1-a) e
(2.3)
Na prática, os escoamentos em uma lagoa encontram-se entre os regimes do tipo
pistão e os do tipo mistura completa. A partir das curvas de passagem representadas
na Figura 2.6, pode-se observar os três tipos de modelos de escoamento (EEA, 2005).
Figura 2.6: Curvas de passagem características dos escoamentos ideais e real (EEA, 2005).
60
As informações reais sobre o comportamento hidráulico da unidade podem ser obtidas
a partir da determinação de parâmetros hidrodinâmicos. Esses parâmetros podem
auxiliar na interpretação das características do escoamento de uma unidade.
Os parâmetros obtidos são do tipo caixa preta, ou seja, permitem a análise apenas da
curva resultante a partir do monitoramento na saída da lagoa. Para se obterem
informações mais detalhadas sobre a hidrodinâmica no interior da unidade, seria
necessário determinar curvas de passagem em pontos específicos ao longo da lagoa.
A variância (σ2) é o indicador mais recomendado para se avaliar o grau de mistura de
uma unidade. Este valor (σ2) mede a variância da curva de passagem obtida na seção
de saída da unidade, determinando, de forma global, o grau de espalhamento do
traçador no interior da unidade. É calculado a partir das equações (2.4 e 2.5), (Kellner
e Pires,1998).
A variância σ2 apresenta a vantagem de possuir relação direta com o numero de
dispersão (d), tendo esse várias aplicações na engenharia, entre elas a estimativa da
eficiência em uma lagoa. O número de dispersão é apresentado no item seguinte.
2 22 2 2
m m
t x C dt t x Cσ = - t = - t
CCdt∫ ∑
∑∫ (2.4)
onde:
t – tempo acumulado após a injeção (d) C – concentração em cada tempo (ppb) tm = tc - tempo médio de detenção hidráulico (d)
C
t x Cdt t x Ct = =
CCdt∫ ∑
∑∫ (2.5)
onde:
t – tempo acumulado após a injeção (d) C – concentração ao longo do tempo (ppb)
61
2.10 Número de dispersão
O coeficiente d é um parâmetro representativo para o dimensionamento de reatores
químicos e biológicos, influenciando nos processos de tratamento por trazer
intrínsecas ao seu valor características hidrodinâmicas de uma lagoa.
O número de dispersão é calculado pela equação (2.6). Quando este tende ao infinito,
a unidade tende ao regime de mistura completa e, quando este tende a zero, tende ao
fluxo em pistão.
2
D D td = =U L L
(2.6)
O coeficiente d possui relação direta com σ2 e, conseqüentemente, com a curva de
passagem da lagoa. A relação entre o variância (σ2) e o coeficiente de mistura global
(d) pode ser determinada a partir das expressões obtidas por Levenspiel (1972)
(Kellner e Pires, 1998 e Yanes, 1993). Para reatores abertos, onde o escoamento não
sofre alterações nas suas fronteiras de entrada e saída, o valor de d pode ser dado
pela equação (2.7).
22 8d2dσ −= (2.7)
Nos reatores fechados, onde ocorrem alterações do escoamento nas fronteiras
definidas, obtém-se d a partir da equação (2.8).
)e.(12d2dσ 1/d22 −−−= (2.8)
Nos reatores aberto-fechados ou fechado-abertos, onde as alterações no escoamento
só acontecem em uma das fronteiras, o coeficiente d pode ser obtido pela equação
(2.9).
22 3d2d +=σ (2.9)
As lagoas funcionam como reatores do tipo fechado, uma vez que as características
do escoamento nas seções de entrada e de saída são diferentes das características
do escoamento no interior da unidade.
O modelo de Levenspiel é o método mais direto para obtenção de d. Todavia, estudo
realizado por Siqueira (1998) verificou que esse método superestima os valores de d.
Para o cálculo do número de dispersão (d) é necessário conhecer a dispersão (D) que
só pode ser obtida em unidades existentes através de ensaios de traçadores.
62
No caso do dimensionamento de novas unidades é necessário estimar este valor que
pode ser feito por meio de relações empíricas apresentadas pelas equações de von
Sperling (2.10), Yanez (2.11), Agunwamba (2.12) e Polprasert e Batharai (2.13), (von
Sperling, 2002).
(2.10)
(2.11)
(2.12)
(2.13)
( )1/
dL B
=
( )( ) ( )2
/0, 2 6 1 0, 2 5 4. / 1, 0 1 4 /
L Bd
L B L B=
− + +
( ) ( )0,410 0,981 1,385. /3. 2. . .0,102. . .
4. . .
H BB H t v H HdL B H L B
− − ++⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞= ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎝ ⎠
( )( )
0,489 1,511
1,489
0,184. . . 2. ..
t v B H Bd
L H+
=
63
2.11 Coeficiente de remoção de matéria orgânica (K20)
O coeficiente de remoção de matéria orgânica é um dos principais parâmetros de
dimensionamento de lagoas de estabilização. Está diretamente correlacionado ao
regime hidráulico da unidade.
A remoção da matéria orgânica ocorre segundo uma reação de primeira ordem, isto é,
a taxa de decaimento é proporcional à concentração de substrato. Assim, apesar da
taxa de reação ser a mesma, a concentração de substrato na unidade se altera de
acordo com o regime hidráulico.
As unidades, que estão submetidas a fluxo em pistão, têm uma maior concentração de
substrato próximo à entrada, o que acarreta maior coeficiente de remoção. Ao longo
do percurso este K20 tende a se reduzir, proporcional ao decaimento do substrato.
Em unidades de mistura completa, devido à homogeneização, a concentração no
interior da unidade tende a se igualar à concentração do efluente. Isto é, a unidade fica
submetida a uma menor concentração de substrato, logo um maior valor do coeficiente
de remoção.
Muitos pesquisadores consideram para o cálculo do coeficiente de remoção o modelo
de mistura completa, à temperatura de referencia de 20ºC. Na Tabela 2.10 são
apresentados alguns desses valores.
Tabela 2.10: Coeficiente de remoção (K20) modelo de mistura completa (Jordão e Pessoa, 1995 e von Sperling, 2002)
Autores Coeficiente K20 (d-1) von Sperling (2002) 0,30 a 0,40
Marais e Shaw (1961) 0,17 Mara (1984) 0,30
Gloyna e Duarte (1971) 0,35 Investigando lagoas de San Juan, em Lima, Yanez (1993), indicou existir uma
tendência entre o valor de K20 e o tempo de detenção hidráulico por meio da equação
(2.14), para lagoas de mistura completa.
tK=-14,77 + 4,46 t
(2.14)
Mara e Silva (1979) desenvolveram uma equação (2.15) semelhante a partir de dados
de lagoas-piloto da Universidade Federal da Paraíba.
0,527K =1+0,052 t
(2.15)
64
Todavia, em lagoas de estabilização, o regime hidráulico não segue os modelos ideais
de escoamento, mas sim, um modelo intermediário denominado fluxo disperso. O
modelo leva em consideração, como parâmetro de cálculo, o número de dispersão, o
torna o um pouco mais complexo.
Na Tabela 2.11 são apresentados alguns valores encontrados por especialistas, para
lagoas com fluxo disperso a 20ºC.
Tabela 2.11: Valores de K20 para fluxo disperso a 20°C. Autores Coeficiente K20 (d-1)
Von Sperling (2002) 0,13 a 0,17 Yanez (1993) 0,17 a 0,20
O coeficiente de remoção, para lagoas, com fluxo disperso a 20ºC, também pode ser
obtido por meio das equações 2.16 e 2.17, proposta por Arceivala (1981) e Vidal
(1983) respectivamente, que levam em consideração apenas a taxa de aplicação de
carga orgânica (Ls).
K = 0,132 log Ls – 0,146 (2.16)
K = 0,091 + 2,05x10-4 Ls (2.17)
Von Sperling (2002) correlaciona o K20 de fluxo disperso com K20 de mistura completa,
para diferentes valores: de Kt, número de dispersão e relação L/B. Na Tabela 2.12 são
apresentados os valores dessas relações.
Tabela 2.12: Relações entre K (mistura completa) / K (fluxo disperso) (von Sperling, 2002)
Relação K (mistura completa) / K (fluxo disperso) d =1,0 d =0,5 d =0,2 d =0,1
Kt (fluxo
disperso) L/B = 1 L/B = 2 L/B = 4 L/B = 10 0 1,00 1,00 1,00 1,0 1 1,14 1,23 1,40 1,52 2 1,29 1,52 1,95 2,32 3 1,46 1,83 2,68 3,55 4 1,64 2,21 3,66 5,39 5 1,83 2,65 4,95 8,18 6 2,04 3,15 6,62 12,28 7 2,27 3,73 8,81 18,21 8 2,53 4,39 11,60 26,81 9 2,79 5,14 15,16 39,11
10 3,08 6,01 19,66 56,50
65
CAPÍTULO 3 O SISTEMA DE LAGOAS DO CETE/UFRJ
No ano de 2004 foi implantado no campus da Cidade Universitária – Ilha do Fundão
(Rio de Janeiro) – o Centro Experimental de Tratamento de Esgotos (CETE/UFRJ) que
consiste em uma central de operações, processos e tecnologias de tratamento de
esgotos.
O CETE/UFRJ tem origem no projeto UFRJ-HIDRO (Convênio FINEP 1801/01),
aprovado através do Edital MCT/FINEP/CT-HIDRO n°1 que prevê, dentre outros
subprojetos, a implantação de um centro experimental de tratamento de esgotos no
Campus da Cidade Universitária da UFRJ - Ilha do Fundão.
O projeto do CETE é uma iniciativa da Escola Politécnica da UFRJ (Poli/UFRJ),
através do Depto. de Recursos Hídricos e Meio Ambiente (DRHIMA - Poli/UFRJ) e
coordenado pelos Professores Eduardo Pacheco Jordão e Isaac Volschan Jr., com o
apoio do Professor e Chefe da área de recursos hídricos da COPPE, José Paulo
Soares de Azevedo.
O subprojeto aprovado contou com recursos da ordem de R$ 230 mil, integralmente
destinados para as obras de implantação do CETE/UFRJ. Prestadores de serviços e
fornecedores de equipamentos e materiais do setor de saneamento engajaram-se ao
projeto durante a execução da obra, o que permitiu a ampliação do escopo
originalmente previsto e aprovado.
Assim, o CETE/UFRJ dará apoio ao DRHIMA - Poli/UFRJ em sua atuação nos cursos
de graduação em Engenharia Civil e Engenharia Ambiental, nos cursos de
especialização em Engenharia Sanitária e Ambiental e de Gestão Ambiental, e nos de
Mestrado e Doutorado da Área de Recursos Hídricos (PEC) da COPPE.
66
3.1 Centro experimental de tratamento de esgotos da UFRJ A unidade experimental da pesquisa, objeto do presente trabalho, é uma das 15
unidades experimentais que compõem o Centro Experimental de Tratamento de
Esgotos da UFRJ - CETE/UFRJ. As unidades são grade de barras, desarenador por
gravidade, desarenador aerado, decantação primária convencional, decantação
primária quimicamente assistida, reator UASB, tanque séptico, filtro anaeróbio, filtro
aerado submerso, filtro biológico percolador, lodos ativados, lagoa aerada, lagoa de
sedimentação, lagoa facultativa e lagoa de maturação. As Figuras 3.1 e 3.2
apresentam, respectivamente, a vista geral e o fluxograma esquemático do
CETE/UFRJ.
Figura 3.1: Vista geral do CETE/UFRJ
Figura 3.2: Fluxograma esquemático do CETE/UFRJ
Conjunto TanqueSéptico-Filtro
Anaerób io
Esgoto Bruto
Efluente do UASB
Efluente da unidade
CEPT
Reúso Agríco la
E levatória
Tanque de Equalização
Caixa de
Esgoto Bruto
Reator UASB
Elevatória F iltro
B io lóg ico
Lodos A tivados
D ecantação Secundária
Esgoto Bruto
D ecantação Prim ária
Conjunto Tanque Séptico-Filtro
Anaerób io
Operação e M anutenção
Pesquisa e
D esenvolv im ento
Grade deBarras
D esarenador
Lagoa de
M aturação
Lagoa de Sed im entação
Lagoa Aerada
Lagoa Facultativa
67
O CETE/UFRJ localiza-se na Cidade Universitária (Ilha do Fundão), proxima à estação
elevatória de esgotos do Fundão, unidade responsável pela receptação dos esgotos
coletados em todo campus da UFRJ e pelo recalque destes para a ETE Penha,
unidade de tratamento do sistema de esgotamento sanitário da Penha (CEDAE).
Através de uma bomba submersa instalada no canal de grades da estação elevatória
do Fundão, parcela dos esgotos da Cidade Universitária, aproximadamente 5,0 l/s, é
recalcada para o tratamento preliminar do CETE/UFRJ. As Figuras 3.3 e 3.4 ilustram,
respectivamente, a unidade de gradeamento e a estação elevatória do Fundão e o
mapa de localização.
Figura 3.3: Vista da unidade de gradeamento e da estação elevatória do Fundão Figura 3.4: Mapa de localização do CETE/UFRJ
68
3.2 Características do esgoto afluente ao CETE/UFRJ O esgoto afluente ao CETE/UFRJ é típico de campi universitários, apresentando
composição físico-química diferenciada da composição usual dos esgotos sanitários,
podendo ser classificado como um “esgoto fraco”.
Na Tabela 3.1 são apresentadas as estatísticas descritivas relativas à composição
físico-química do esgoto afluente ao CETE/UFRJ.
Tabela 3.1: Composição físico-química (mg/l) do esgoto afluente ao CETE/UFRJ (4/5/04 – 3/8/04))
Estatística DQO DBO SST SSF SSV Quantidade de Dados 113 92 108 104 104
Média 188 103 62 14 47 Mínimo 39 29 13 0 6 Máximo 472 198 126 120 83
Coeficiente de Variância 0,35 0,35 0,29 0,91 0,31
Mediana 184 97 62 12 47 Desvio padrão 67 36 18 13 15 Percentil 10% 116 63 39 3 29 Percentil 25% 150 74 51 7 39 Percentil 50% 184 97 62 12 47 Percentil 75% 216 124 72 17 56 Percentil 90% 266 156 81 24 66
69
3.3 Constituição do esgoto bruto afluente às unidades experimentais Considerando a composição físico-química do esgoto afluente ao CETE/UFRJ e
visando a adequá-la às características usuais dos esgotos sanitários, promove-se
imediatamente após o tratamento preliminar, a adição de lodo estabilizado
anaerobicamente e desidratado mecanicamente (30% de teor de sólidos) ao esgoto
bruto afluente.
O lodo adicionado é proveniente da Estação de Tratamento de Esgotos da Ilha do
Governador (ETIG). Mensalmente, 1 caminhão-basculante dispõe de 7,0 m3 de lodo
nas instalações do CETE/UFRJ. Diariamente, às 7h, 11h e 15h são adicionados 54
litros de lodo ao esgoto afluente, totalizando a adição diária de 162 litros.
Previamente à adição, o lodo é solubilizado em um tanque de equalização e, para
isso, adiciona-se esgoto já em circulação nas instalações do CETE/UFRJ. A vazão de
lodo solubilizado é adicionada diariamente, das 8h às 17h, segundo a vazão da ordem
de 0,6l/s, equivalente a 10% da vazão de esgoto afluente ao CETE/UFRJ. A adição é
fisicamente realizada no poço da estação elevatória de esgoto bruto. As fotografias
das Figuras 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9 e 3.10 ilustram procedimentos e instalações para a
adição de lodo e um desenho esquemático.
Figura 3.7: Tanque de equalização Figura 3.9: Poço da estação elevatória e adição de lodo solubilizado
Figura 3.6: Vista geral das instalações para a adição de lodo
Figura 3.5: Tanque de armazenamento do lodo
Figura 3.8: Vista do Tanque de equalização e da estação elevatória
70
A adição de lodo solubilizado ao esgoto afluente ao CETE/UFRJ permite a elevação
das concentrações dos diferentes parâmetros físico-químicos para patamares
similares aos encontrados nos esgotos sanitários, e assim, a constituição do esgoto
bruto afluente às unidades experimentais de pesquisa do CETE/UFRJ. Na Tabela 3.2
são indicados os resultados. Para efeito do presente trabalho, denomina-se esgoto
bruto a água resultante da mistura do esgoto afluente ao CETE/UFRJ com o lodo
solubilizado.
Tabela 3.2: Composição físico-química (em mg/l) do esgoto bruto afluente à unidade experimental de pesquisa (1/7/04-3/8/05)
Estatística DQO DBO SST SSF SSV Quantidade de Dados 85 60 79 79 79
Média 444 167 295 110 182 Mínimo 188 61 84 11 9 Máximo 1618 562 1073 457 617
Coeficiente de Variância 0,51 0,51 0,52 0,68 0,51 Mediana 400 145 247 82 156
Desvio padrão 224 85 152 75 93 Percentil 10% 256 87 160 43 94 Percentil 25% 319 116 206 65 129 Percentil 50% 400 145 247 82 156 Percentil 75% 482 189 352 133 219 Percentil 90% 708 262 489 223 308
Adição Lodo
Desidratado
Elevatória de Esgoto Tanque Equalizador Caixa de Esgoto
Figura 3.10: Esquema de circulação do esgoto e do lodo
71
3.4 Descrição do sistema de lagoas O sistema constitui-se de tratamento preliminar (grade de barras e desarenador),
elevatória de esgoto, medidor de vazões Parshal, lagoa de estabilização facultativa e
lagoa de maturação, como mostra a Figura 3.11.
Figura 3.11: Desenho esquemático do sistema de lagoas 3.4.1 Grade de barras e desarenador Os sólidos grosseiros podem ocasionar problemas nos dispositivos de transporte dos
esgotos e nas unidades de tratamento subseqüentes e , por isso, há necessidade de
remoção.
A retirada dos sólidos grosseiros é efetuada através de grade de barras. O material
grosseiro de dimensões maiores do que o espaçamento livre entre as barras é retido.
A sua remoção é efetuada por limpeza manual ou mecanizada.
A grade de barras do CETE/UFRJ é do tipo médio e de limpeza manual; as barras em
plástico reforçado com fibra de vidro apresentam espessura de 1/4“, largura de 2" e
espaçamento de 1". A grade encontra-se instalada em canal de 0,40 m de largura,
localizado a jusante da elevatória de esgoto bruto (junto à CEDAE) e a montante da
caixa de carga piezométrica.
A ação abrasiva da areia pode comprometer os diversos dispositivos de uma estação
de tratamento de esgotos. Acúmulo de material mineral nas unidades da fase sólida do
tratamento também deve ser evitado. O material mineral contido nos esgotos, de maior
densidade que a água, sedimenta-se em unidades denominadas desarenadores.
O desarenador do CETE/UFRJ com extensão de 2,4 m e de largura 0,55m, é de
limpeza manual e encontra-se instalado no mesmo canal, a jusante da grade de
barras. A Figura 3.12 mostra a planta do tratamento preliminar.
Tratamento Preliminar
Elevatória e Caixa de Esgoto
Lagoa Facultativa
Lagoa de Maturação
Medidor de
72
Figura 3.12: Planta do tratamento preliminar (cm). 3.2.2 Elevatória e caixa piezométrica de esgoto bruto Depois de devidamente “enriquecido”, o esgoto é recalcado da elevatória até a caixa
de esgoto bruto por uma bomba ABS – tipo ROBUSTA 500 T – SI, com capacidade de
vazão de 34m3/h e potência de 1,50 kW.
A caixa de esgoto bruto ou caixa piezométrica tem desnível geométrico de 8,0 m em
relação ao canal de grades, e é responsável por prover a carga hidráulica necessária
ao escoamento gravitário de esgoto para todas as unidades do CETE/UFRJ. Na
Figura 3.13 há uma visão da elevatória de esgoto do CETE/UFRJ.
Figura 3.13: Elevatória de esgotos bruto
.55
.40
.40 2.00 2.40
4.80
.20
.85
50°
.65
73
3.2.3 Medidor de vazões Parshall e triangular
Antes de o esgoto chegar à lagoa facultativa, passa por um medidor de vazão que tem
como objetivo garantir que, durante todo o período de operação, a unidade de
tratamento estará recebendo um volume de esgoto compatível com o seu
dimensionamento.
A vazão afluente à lagoa facultativa é mediada através de dois dispositivos: uma calha
Parshall e um vertedor triangular (Thompson).
A calha Parshall, um medidor de vazão que trabalha em regime crítico, é muito
utilizada para medir esgotos, pois não apresenta arestas vivas ou obstáculos à
corrente líquida. Nas Figuras 3.14 e 3.15 pode-se ver, respectivamente, um desenho
esquemático e uma fotografia da calha Parshal a jusante do sistema de lagoas.
Os vertedores triangulares ou Thompson possibilitam maior precisão na medida de
vazões pequenas. São geralmente fabricados em chapas metálicas ou PRFV, na
forma de um triângulo isósceles, sendo usual o ângulo de 90°. As Figuras 3.16, 3.17,
3.18 e 3.19 ilustram os vertedores da lagoa facultativa.
Figura 3.14: Desenho esquemático da calha Parshall Figura 3.15: Fotografia da calha Parshall
74
Figura 3.16: Desenho esquemático do vertedor triangular
Figura 3.17: Fotografia do vertedor triangular
Figura 3.18: Calha Parshal em operação Figura 3.19: Vertedor triangular em operação
75
3.2.4 Lagoa de estabilização facultativa A disponibilidade de nutrientes e a energia luminosa da radiação solar possibilitam a
produção fotossintética de algas e, conseqüentemente, a produção do oxigênio
necessário aos organismos aeróbios dispersos no meio líquido e decompositores da
matéria orgânica solúvel e finamente particulada.
A matéria orgânica particulada sedimenta-se no fundo da unidade e é estabilizada de
forma anaeróbia. A camada de lodo cresce muito lentamente, devido sua
decomposição. A remoção de lodo ocorre em períodos da ordem de 20 anos.
O processo requer grandes áreas superficiais para a exposição ao sol, tornando-se
somente aplicável para vazões não muito elevadas. As lagoas de estabilização
basicamente consistem em obras de terra de grande porte e o processo praticamente
não requer intervenção operacional. A profundidade das lagoas de estabilização varia
entre 1,5 m e 2,0 m.
A lagoa facultativa do CETE constitui um tanque de seção trapezoidal, construído em
concreto armado e envolto em taludes de terra. A lagoa facultativa apresenta as
seguintes dimensões: extensão de 13,55m; largura de 3,70m (no nível superior) e
2,40m (no nível inferior); profundidade total de 1,80m e de operação de 1,62m. Os
taludes internos apresentam a declividade aproximada de 1:2.
A largura e a extensão média na altura de operação são, respectivamente de 2,78m e
12,63m com uma área superficial de 46,05 m² e volume útil de 57,13m³.
A geometria influencia, significantemente, o regime hidráulico das lagoas, fazendo com
que este se aproxime mais de fluxo pistão ou de mistura completa. A relação entre o
comprimento da lagoa (L) e a largura (B) ajuda a melhor caracterizar o regime
hidráulico escolhido. No caso em estudo, o valor da extensão e da largura na
profundidade média é igual a L = 12,63 m e B = 2,78 m e a relação L/B é 4,54.
Nas Figuras 3.20, 3.21, 3.22, 3.23 e 3.24, podemos ver detalhes da lagoa facultativa
vazia e em operação. Na Figura 3.25 uma planta esquemática da lagoa em planta e
perfil.
76
Figura 3.20: Lagoa facultativa fora de carga Figura 3.21: Lagoa facultativa em operação
Figura 3.22: Detalhe da entrada da lagoa
Figura 3.23: Complexo de lagoas do CETE
Figura 3.24: Detalhe do vertedor da lagoa
77
Figura 3.25: Planta esquemática da lagoa facultativa em planta e perfil (cm)
80 40 210 40 80
1195
180
78
3.2.5 Lagoa de maturação As lagoas de maturação, também denominadas lagoas de polimento, objetivam,
principalmente, a desinfecção do efluente das lagoas de estabilização. Apresentam
profundidade da ordem de 1,0 m ou menos, a qual permite a eficaz ação dos raios
ultravioleta sobre os organismos presentes em toda a coluna d’água.
A lagoa de maturação do CETE também constitui um tanque de seção trapezoidal,
construído em concreto armado e envolto em taludes de terra. Apresenta as seguintes
dimensões: extensão de 8,70m; largura de 3,75m (no nível superior) e 7,10m e 2,15m
(no nível inferior); profundidade total de 1,55m e de operação 1,00m. Os taludes
internos apresentam a declividade aproximada de 1:2.
A largura e a extensão na altura de operação são, respectivamente 3,18m e 8,13m,
com uma área superficial de 25,85 m² e volume útil de 28,00m³.
Como mencionado, a geometria influencia significantemente o regime hidráulico. Na
lagoa de maturação o valor da extensão e da largura na profundidade média são
iguais L = 7,62m e B = 2,67m e a relação L/B é 2,85.
Nas Figuras 3.26 e 3.27, pode-se ver a lagoa de maturação vazia e em operação. Na
Figura 3.28 tem-se a planta esquemática da lagoa em planta e perfil.
Figura 3.26: Lagoa de maturação fora de carga
Figura 3.27: Lagoa de maturação em operação
49
Figura 3.28: Planta esquemática da lagoa de maturação em planta e perfil (cm)
890
133
210
50
2.12 Taxa de decaimento bacteriano (Kb)
O coeficiente de decaimento (Kb) tem grande influência na concentração efluente. A
profundidade também exerce uma grande influência no decaimento bacteriano assim
como o pH, a radiação solar e o OD.
Na literatura, von Sperling (2000) encontrou valores de Kb, para fluxo disperso, entre
0,2 a 43,6d-1. Esta variação se deve, principalmente, à inadequada identificação,
pelos autores, do regime hidráulico adotado nos cálculos.
Para 33 lagoas facultativas e de maturação no Brasil, von Sperling (1999) determinou,
uma equação (2.18) que correlaciona Kb com a profundidade (h) e o tempo de
detenção (t). As lagoas tinham diferentes volumes, relações L/B variando entre 1 e
142, diferentes tempos de detenção, variando entre 0,5 e 114, algumas em escala
real, outras unidades-piloto.
-0,877 -0,329bK = 0,917 h t (2.18)
Posteriormente, von Sperling (2002) também determinou uma outra equação, para
lagoas no Brasil e no mundo, num total de 82 lagoas. Esta equação (2.19) não leva em
consideração o tempo de detenção.
Para lagoas primárias e secundárias, esta equação admite uma correção de 5 a 15%
menor do que o valor da equação e para lagoas terciárias e subseqüentes a mesma
correção, só que com um valor maior.
-1,259bK = 0,542h (2.19)
Jordão e Pessôa (1995), citam valores de Kb, na África do Sul, em torno de 1,6, 2,0 e
2,6 d-1, para lagoas de mistura completa e para San Juan, Lima, coeficientes de 1,1 e
1, 07 d-1, para lagoas com fluxo disperso.
Mascarenhas et al (2004), para lagoas de polimento rasas de Itabira/MG encontraram
a 20°C com fluxo disperso, Kb de 1,8 e 3,8 d-1, dependendo da profundidade.
Silva et al (1997), em estudos realizados em Campina Grande-PB, para lagoas de
maturação secundárias, encontraram os seguintes valores para Kb, modelo de fluxo
disperso, à 20ºC, em função da profundidade e tempo de detenção hidráulico (TDH),
expressos na Tabela 2.13
51
Tabela 2.13: Coeficiente Kb em função do tempo de detenção hidráulico e da profundidade
Profundidade TDH Kb TDH Kb 0,90 7,0 6,18 3,5 3,19 0,64 5,0 8,08 2,5 6,67 0,39 3,0 13,76 1,5 5,83 0,39 3,0 22,67 1,5 3,12 0,39 1,0 13,68 0,5 6,47
Uma outra forma de se determinar o Kb é correlacioná-lo ao tempo de decaimento de
90% das bactérias (T90).
Utilizando a equação (2.15) de fluxo em pistão e substituindo os valores de S e S0
pela relação S/ S0 = 0,1, tempo de decaimento de 90% das bactérias, isto é, um ciclo
logarítmico; e tirando o logarítmo neperiano dos dois lados da equação, obtém-se
equação (2.16).
-Kt0S=S e (2.15)
b90 90
ln10 2,3K = T T
= (2.16)
Assim para o cálculo do Kb é necessário saber apenas o tempo de decaimento de
90% das bactérias na lagoa em estudo.
52
CAPÍTULO 4 DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO E PROCEDIMENTOS OPERACIONAIS
4.1 Aspectos gerais
No capítulo 3 foi apresentado o CETE/UFRJ e o sistema de lagoas em estudo. Neste
capítulo, serão apresentados os procedimentos operacionais, o programa de
monitoramento e a descrição dos experimentos realizados no sistema de lagoas.
4.2 Delineamento do experimento
A pesquisa realizada no sistema de lagoas do CETE foi dividida em duas fases. Na
primeira, utilizou-se uma taxa de aplicação alta, 350 kg DBO5/ ha dia, em um período
do ano com menores temperaturas e, conseqüentemente, uma menor exposição solar
(julho/outubro) e, na segunda, uma taxa de aplicação média, 250 kg DBO5/ ha dia, no
período do ano com temperaturas mais elevadas e maior insolação (novembro/abril).
O objetivo dessas variações é demonstrar como as lagoas se comportam com
condições ambientais e taxas de aplicação distintas.
4.2.1 Vazões
As condições operacionais do sistema de lagoas durante a pesquisa variaram de
acordo com duas vazões, como são mostradas na Tabela 4.1.
Tabela 4.1: Condições operacionais
Fase Vazão (m³/d)
Vazão (l/s)
1 8,64 0,10 2 6,05 0,07
As vazões eram medidas através de uma calha Parshall da lagoa facultativa e aferidas
pelo método volumétrico, pelo qual se cronometrava o tempo para o enchimento de
uma proveta. A vazão da lagoa de maturação é considerada a mesma que a da lagoa
facultativa, pois a taxa de evaporação média medida no CETE foi de 3,0mm por dia,
sendo assim desprezível a perda por evaporação.
53
4.2.2 Taxa de aplicação de carga orgânica
A taxa de aplicação superficial é o principal parâmetro de projeto de uma lagoa
facultativa, pois este leva em consideração a necessidade de uma determinada área
superficial na lagoa para que o processo de fotossíntese aconteça e, assim, garanta a
quantidade de oxigênio necessário para que ocorra a estabilização da matéria
orgânica.
A taxa de aplicação superficial (LS), neste caso, foi calculada de acordo com as
dimensões da área superficial (A) da lagoa facultativa, carga de DBO (L) média do
período de estudo e a vazão (Q) da fase em estudo, através da fórmula LS = L * Q / A.
Os valores da taxa de aplicação superficial estão sintetizados abaixo:
Fase 1
A = 46,05m2
L = 190 kg DBO5/dia
Q = 0,00010 m3/s
LS = 350 kg DBO5/ ha dia
Fase 2
A = 46,05m2
L = 190 kg DBO5/dia
Q = 0,00007 m3/s
LS = 250 kg DBO5/ ha dia
Observação: Na segunda fase houve uma redução da DBO afluente para 170 kg
DBO5/dia isso que fez com que o valor estimado da taxa de aplicação diminuísse para
230 DBO5/ ha dia.
4.2.3 Tempo de detenção hidráulico
O tempo de detenção de uma lagoa está correlacionado com o tempo necessário para
que os microorganismos procedam à estabilização da matéria orgânica; logo, este
parâmetro está relacionado com a atividade das bactérias.
No caso da lagoa facultativa em estudo, o tempo de detenção (t) foi calculado pela
fórmula t = V / Q, onde V é o volume da lagoa e Q a vazão da fase em estudo.
54
Lagoa Facultativa
Fase 1
V = 57,13 m3
Q = 0,10 l/s
t = 6,70 dias
Fase 2
V = 57,13 m3
Q = 0,07 l/s
t = 9,43 dias
Lagoa de Maturação
Fase 1
V = 28,00 m3
Q = 0, 10 l/s
t = 3,20 dias
Fase 2
V = 28,00 m3
Q = 0, 07 l/s
t = 4,60 dias
67
4.3 Programa de monitoramento
4.3.1 Análises do esgoto bruto afluente e tratado efluente
O monitoramento do sistema de lagoas foi realizado em todo o período de estudo, de
julho a abril, duas vezes por semana (terças e quintas) às 16h, através de amostra
simples coletada no vertedor.O esgoto afluente foi monitorado, através de amostras
compostas horárias, no período de 8h até às 17h, horário em que o esgoto do CETE é
“fortificado”.
A avaliação de desempenho da unidade experimental baseou-se no monitoramento
dos seguintes parâmetros: temperatura, pH, cor, turbidez, DQOTotal, DQOFiltrada,
DBOTotal, DBOFiltrada, Sólidos Totais, Coliformes Fecais e Enterococos Fecais. Todas as
análises foram processadas no Laboratório de Engenharia do Meio Ambiente da
Escola Politécnica da UFRJ, de acordo com o que preconiza o Standard Methods for
the Examination of Water and Wastewater 20° edição.
4.3.2 Oxigênio dissolvido e temperatura
O monitoramento do oxigênio dissolvido e da temperatura foi realizado durante o
período de operação, normalmente duas vezes por semana. Na primeira fase três
vezes ao dia (8h 30 min, 12h 30min e 16h 30min), e ,na segunda, duas vezes ao dia
(8h 30min e 16h 30min), pelo oxímetro, disponibilizado pelo LEMA.
O oxigênio dissolvido e a temperatura na lagoa facultativa foram medidos em três
pontos de sua extensão e em três alturas; já na lagoa de maturação, em apenas um
ponto de sua extensão e em três alturas como ilustram as Figuras 4.1 e 4.2.
Ponto 1 Ponto 2 Ponto 3 Entrada Saída
Superfície
Meio
Fundo
Figura 4.1: Pontos de medição de OD e Temperatura na lagoa facultativa
68
4.3.3 Algas
No dia 1° de junho de 2005, às 10h, foi coletada uma amostra pontual da lagoa
facultativa, próximo ao vertedor, com o objetivo de identificar as algas. A amostra foi
levada ao Laboratório de Ficologia, do Curso de Pós-graduação em Botânica da
UFRJ, situada no complexo do Museu Nacional, na Quinta da Boa Vista.
A Identificação das algas foi realizada pela Dsc. Vera Lúcia de Moraes Huszar,
responsável pelo laboratório.
As Figuras 4.3, 4.4, 4.5 e 4.6 ilustram os procedimentos realizados: retirada de parte
do material e adição de lugol com objetivo de preservar a amostra coletada para
futuras análises e ou réplica. Coleta de uma pequena amostra para análise em
microscópio invertido onde foi feita a identificação das algas na amostra.
Após a identificação, a amostra foi para o microscópio, com o objetivo de, através de
imagem digital, cadastrar as algas.
Ponto de medição
Entrada Saída Superfície
Meio
Fundo
Figura 4.3: Amostra coletada Figura 4.4: Lâmina com amostra coletada
Figura 4.2: Ponto de medição de OD e Temperatura na lagoa de maturação
69
4.3.4 Acúmulo de sólidos sedimentados
Antes do início da operação da lagoa facultativa foram colocados, em seu interior,
quatro béqueres dispostos longitudinalmente como ilustram as Figuras 4.7, 4.8 e 4.9.
O objetivo desse procedimento foi analisar os sólidos que sedimentaram na lagoa e
observar se existem diferenças na sua composição e acúmulo longitudinal,
caracterizando um perfil de acúmulo de sólidos na lagoa facultativa.
Figura 4.5: Análise em microscópio Figura 4.6: Cadastro das algas através de fotografia digital
Figura 4.7: Disposição longitudinal dos béqueres na lagoa
Figura 4.8: Detalhe do béquer
Figura 4.9: Visão geral
70
4.4 Ensaio de traçadores
4.4.1 Primeiro ensaio de traçadores
No dia 22 de novembro de 2004 foi realizado ensaio-teste de traçadores, na lagoa
facultativa, com o objetivo de conhecer melhor o seu comportamento hidrodinâmico.
Este ensaio teve início às 17h sob a orientação do Professor João Roldão.
Foram utilizados dois traçadores fluorescentes: Amidorodamina G e Uranina. A injeção
foi realizada através de um dispositivo Mariotte, que manteve a vazão constante,
durante, aproximadamente, 3 minutos, considerada instantânea, devido ao grande
tempo de detenção da lagoa facultativa (aproximadamente 9 dias).
As coletas foram realizadas no vertedor da lagoa através de um coletor de amostra
automático, programado para coletar a cada três horas. Nas Figuras 4.10, 4.11, 4.12 e
4.13, pode-se observar os procedimentos realizados.
Figura 4.10: Injeção de traçadores Figura 4.11: Detalhe da injeção
Figura 4.12: Coletor de amostras Figura 4.13: Detalhe da mangueira no vertedor
71
4.4.2 Segundo ensaio de traçadores
No dia 29 de março de 2005 foi realizado o segundo ensaio de traçador na lagoa
facultativa do CETE/UFRJ, com o objetivo de confirmar os resultados obtidos e
melhorar a curva de subida do traçador. Todos os procedimentos descritos neste
ensaio foram também realizados no ensaio-teste.
4.4.2.1 Procedimentos preliminares para o ensaio de traçadores
No laboratório de traçadores da COPPE/UFRJ, foram iniciados os preparativos para a
injeção de traçador na lagoa facultativa, como ilustram as Figuras 4.14 e 4.15.
Primeiramente, determinou-se que tipo de traçadores iriam ser utilizados e qual seria a
massa necessária, para garantir uma fluorescência mínima detectável, utilizou-se 1,6
gramas de Amidorodamina G e 1 grama de Uranina. Nas Figuras 4.16 e 4.17, têm-se
as fotos ilustrativas dos traçadores utilizados.
.
Figura 4.14: Material utilizado Figura 4.15: Laboratório de Traçadores
Figura 4.16: Traçadores Amidorodamina G e Uranina
Figura 4.17: Béquer de dissolução dos traçadores
72
Os dois traçadores foram dissolvidos em 230ml para garantir fluidez, sua dissolução e
manter uma alta concentração para a injeção, como ilustram as Figuras 4.18 e 4.19.
Após, foi desenvolvido um dispositivo para realização da injeção de forma que não
houvesse perturbação no comportamento hidrodinâmico da lagoa. A Figura 4.20 ilustra
o dispositivo de Mariotte que tem como objetivo garantir que a vazão permaneça
constante durante toda a injeção
Figura 4.18: Diluição dos traçadores Figura 4.19: Enchimento do dispositivo de injeção
Figura 4.20: Dispositivo de Mariotte pronto para a injeção
73
4.4.2.2 Procedimento de injeção de traçadores
A injeção foi realizada às 12h, pelo Técnico Amauri Cavalcante de Lima, com o auxilio
do Professor João Roldão. O ensaio durou 3 minutos e 32 segundos, utilizados os
traçadores Amidorodamina G e Uranina. A injeção foi realizada da mesma forma que
no ensaio-teste, através do dispositivo de Mariotte que mantém a vazão constante ao
longo de todo o tempo. A Figura 4.21 ilustra esse procedimento.
Figura 4.21: Injeção do segundo ensaio de traçadores
4.4.2.3 Procedimento de coleta das amostras
No dia do ensaio, antes da injeção, foram coletados 15 litros da lagoa facultativa para
que fosse avaliado o background e, também, a determinação da reta de calibração. As
coletas foram realizadas de acordo com a Tabela 4.2, através do coletor de amostra
automático.
Tabela 4.2: Esquema de coleta do ensaio de traçadores
Ter 29 18Qua 30 24Qui 31 24Sex 1 24Sab 2 24Dom 3 24Seg 4 8Ter 5 8Qua 6 8Qui 7 8Sex 8 8Sab 9 8Dom 10 8Seg 11 8Ter 12 8
Abr
il
Mês N° de amostras
Dia Intervalo de coleta
Mar
ço 30min (17h) e depois de 1hde hora em horade hora em horade hora em horade hora em horade hora em horade 3 em 3 horasde 3 em 3 horas
de 3 em3 horasde 3 em 3 horasde 3 em 3 horas
de 3 em 3 horasde 3 em 3 horasde 3 em 3 horasde 3 em 3 horas
74
O coletor automático utilizado é o do tipo Manning S-4500 Portable Discrete Sampler,
que tem capacidade de coletar 24 amostras como ilustram as Figuras 4.22, 4.23, 4.24
e 4.25.
4.4.2.4 Processamento das amostras
Após a coleta, as amostras foram preservadas com clorofórmio e levadas para o
LEMA. Cada amostra é identificada com a data e a hora da coleta.
No Laboratório de Engenharia de Meio Ambiente da Poli/UFRJ, as amostras foram
filtradas pelo processo de filtração a vácuo, com o objetivo de diminuir a turbidez,
retirar as algas e, assim, facilitar a medição do traçador. As Figuras 4.26 e 4.27
ilustram os procedimentos realizados.
Figura 4.22: Localização do coletor Figura 4.23: Painel de controle
Figura 4.24: Interior do coletor Figura 4.25: Recipientes de armazenamento das amostras
75
Depois de filtradas, as amostras foram encaminhadas para o Laboratório de
Traçadores da COPPE/UFRJ, onde foram analisadas no espectro Fluorímetro
(Fluorometer Turner Designs - Model 10). Nas Figuras 4.28 e 4.29 é possível ver as
amostras coletadas e o fluorímetro utilizado na medição de fluorescência.
Figura 4.26: Aparelho de filtragem Figura 4.27: Membrana de filtragem
Figura 4.28: Amostras coletadas Figura 4.29: Fluorímetros
76
4.5 Determinação do número de dispersão
A literatura indica relações empíricas entre o número de dispersão e a geometria do
reator e entre o coeficiente de remoção de matéria orgânica e a taxa de aplicação de
carga orgânica.
As relações preconizadas por Von Sperling (4.1), Yanez (4.2), Agunwamba (4.3) e
Polprasert e Batharai (4.4) são utilizadas para a determinação do número de dispersão
em função da extensão (L), largura (B), profundidade útil (h), tempo de detenção
hidráulico (t) e viscosidade cinemática (√).
(4.1)
(4.2)
(4.3)
(4.4)
O número de dispersão obtido em função do ensaio de traçador utilizou as seguintes
equações (4.5), (4.6) e (4.7):
C
t x Cdt t x Ct = =
CCdt∫ ∑
∑∫ (4.5)
( )1/
dL B
=
( )( ) ( )2
/0, 2 6 1 0, 2 5 4. / 1, 0 1 4 /
L Bd
L B L B=
− + +
( ) ( )0,410 0,981 1,385. /3. 2. . .0,102. . .
4. . .
H BB H t v H HdL B H L B
− − ++⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞= ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎝ ⎠
( )( )
0,489 1,511
1,489
0,184. . . 2. ..
t v B H Bd
L H+
=
77
2 22 2 2
m m
t x C dt t x Cσ = - t = - t
CCdt∫ ∑
∑∫ (4.6)
( )( )2 -12 2 d2m
σσt = = 2d- 2d 1-et
(4.7)
onde:
t: tempo acumulado do ensaio (d)
c: concentração medida de traçador (mg/l)
tm= tc - tempo de detenção hidráulico médio (d)
�²: variância adimensional
78
4.6 Determinação do coeficiente de remoção de matéria orgânica
O comportamento hidrodinâmico de uma lagoa de estabilização não obedece aos
regimes ideais de mistura completa (4.8) e de fluxo em pistão (4.9). Na verdade, se
estabelece um regime hidráulico intermediário denominado fluxo disperso (4.10), no
qual o número de dispersão, o coeficiente de remoção de matéria orgânica e o tempo
de detenção são as variáveis. Através da equação (4.10), pode-se determinar a
coeficiente de remoção de matéria orgânica.
S = S0 /(1 + k.t) (4.8)
S = S0 e –kt (4.9)
( )
1/ 2d
0 22 a/ 2d -a/ 2d
4aeS= S(1+a) e - 1-a e
a = 1+ 4Ktd
(4.10)
onde:
S: Concentração de DBO total afluente (mg/l)
S0: Concentração de DBO filtrada efluente (mg/l)
k20: Coeficiente de remoção de DBO, para 20°C (d-1)
t: Tempo de detenção hidráulico (dias)
d: Número de dispersão
O coeficiente de remoção também pode ser obtido através de relações, que levam em
consideração, apenas à taxa de aplicação. Essas relações empíricas são propostas
por Arceivala (4.11) e Vidal (4.12).
K = 0,132 Log Ls – 0,146 (4.11)
K = 0,091 + 20,5 x 10-4 Ls (4.12)
onde: Ls - Taxa de aplicação superficial (kg DBO5/ ha dia)
79
4.7 Determinação da taxa de decaimento bacteriano
Assim como na lagoa facultativa, o regime hidráulico da lagoa de maturação obedece
ao regime de fluxo disperso e à cinética de primeira ordem.
Para a determinação da taxa de decaimento bacteriano (Kb), da lagoa de maturação,
primeiramente, através da equação von Sperling (4.1) foi calculado o número de
dispersão, depois, utilizado na equação de fluxo disperso (4.13).
( )
1/ 2d
0 22 a/ 2d -a/ 2d
b
4ae=(1+a) e - 1-a e
a = 1+ 4K td
N N (4.13)
80
4.8 Determinação do tempo de decaimento de 90% das bactérias
Após o término do período de monitoramento, nos meses de junho, julho e agosto,
realizou-se um experimento para a determinação do T90 da lagoa de maturação.
Foram realizados dois experimentos com duração de uma semana cada. O primeiro
teve início no dia 6 de junho e término no dia 12 do mesmo mês; o segundo, com inicio
em 13 de junho, terminou em 19 desse mês; e o terceiro, iniciado em 1° de agosto
durando até o dia 5 do mesmo mês.
As amostras foram coletadas, diariamente, às 11h e, no horário da coleta, também foi
medido o oxigênio dissolvido e a temperatura.
O procedimento realizado foi a introdução de um recipiente de 30 litros com 55cm de
altura, com esgoto afluente a esta unidade, permanecendo este no interior da lagoa de
maturação para que se preservassem as mesmas condições.
As Figuras 4.30 e 4.31, ilustram a lagoa de maturação com o recipiente de
amostragem do T90.
Para a determinação do coeficiente de decaimento (Kb), utilizou-se a equação (4.14).
b90 90
ln10 2,3K = T T
= (4.14)
Figura 4.30: Recipiente de coleta na lagoa de maturação
Figura 4.31: Detalhe do recipiente e da coleta das amostras
81
4.9 Teste estatístico
Para as lagoas do CETE/UFRJ, foram realizados testes estatísticos de hipóteses,
paramétricos, do tipo t-student, com o objetivo de investigar a existência de diferenças
significativas entre os resultados das duas fases da pesquisa. Foram feitos com o
auxílio de programas de computador do tipo Microsoft Excel e SigmaPlot.
Inicialmente verificou-se o ajuste dos dados – resultados obtidos – em relação à
distribuição normal, utilizando o método “Kolmogorov-Smirnov”. Posteriormente, foram
estabelecidas as hipóteses nula e alternativa para aplicação dos testes t-student.
O teste teve como objetivo verificar a existência de diferença significativa entre as
concentrações médias efluentes de DQO, DBO e SST, obtidas nas fases I e II, para o
efluente da lagoa facultativa e o efluente do sistema de lagoas. Dessa forma, as
seguintes hipóteses foram estabelecidas:
Hipótese nula: Concentração Média (Fase I) = Concentração Média (Fase II)
Hipótese alternativa: Concentração Média (Fase I) ≠Concentração Média (Fase II)
O teste t-student gera resultados para um dado valor p, que corresponde ao nível de
significância do objeto da análise. A hipótese nula é rejeitada quando o valor p
calculado é menor do que o nível de significância desejado, estabelecido no presente
caso como igual a 5%,e que corresponde ao nível de confiança de 95%.
82
CAPÍTULO 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Neste capítulo estão, primeiramente, analisados os resultados de concentração
efluente e de eficiência de remoção de DQO, DBO, SST, Coliformes Fecais e
Enterococos Fecais, em função das estatísticas descritivas obtidas ao longo das 2
fases experimentais da pesquisa.
Em seguida, os resultados, de DQO, DBO e SST são analisados em relação ao índice
de atendimento aos padrões de lançamento de efluentes líquidos vigentes no Estado
do Rio de Janeiro, São Paulo e Minas Gerais.
Posteriormente, continuando a caracterização do sistema de lagoas, são apresentados
os perfis transversais e longitudinais de temperatura e oxigênio dissolvido, são
caracterizadas taxonomicamente as algas predominantes e quantificados os sólidos
sedimentados acumulados na lagoa facultativa ao longo do período estudado.
Os itens seguintes referem-se à determinação de parâmetros clássicos e usuais do
processo de lagoa de estabilização facultativa, incluindo a determinação do número de
dispersão, obtidos por meio de ensaios de traçadores e relações empíricas e o
coeficiente de remoção de matéria orgânica (K20).
Por fim, é analisada a taxa de decaimento bacteriano (Kb), parâmetro clássico e usual,
de lagoa de maturação.
83
5.1 Estatísticas descritivas
No Anexo I são apresentadas, por meio de Tabelas e Gráficos, as séries temporais de
concentrações afluente e efluente, e as eficiências de remoção de DQO, DBO, SST,
Coliformes Fecais e Enterococos Fecais para todo o período experimental. Também
são apresentados os resultados de turbidez, temperatura e pH.
Nos itens seguintes são apresentados os resumos das estatísticas descritivas das
concentrações afluentes e efluentes e das eficiências de remoção de DQO, DBO,
SST, Coliformes Fecais e Enterococos Fecais.
Para ambos os casos, utilizou-se como ferramenta de cálculo a Planilha Microsoft
Excel “Modelo_Planilha_Afluente_Efluente.xls (VON SPERLING, 2005) e para o teste
estatístico t-student, o programa SigmaPlot.
84
5.1.1 Apresentação de resultados
5.1.1.1 Estatísticas descritivas – DQO
Analisando as Tabelas 5.1 e 5.2 e as Figuras 5.1 e 5.2, verifica-se que o efluente da
lagoa facultativa (LF) para as duas taxas de aplicação, apresentou concentrações e
eficiências médias de 141mg/l, 107mg/l, 68% e 76%, respectivamente.
Observa-se ainda que 75% das concentrações efluentes foram respectivamente
inferiores a 169mg/l e 142mg/l e 90% das concentrações efluentes, inferiores a
225mg/l e173mg/l.
Com relação às eficiências de remoção, em 75% do tempo estas permaneceram
inferiores a 77% e 83% e, em 90% do tempo, inferiores a 83% e 88%.
Se for feita a mesma análise para o efluente do sistema de lagoas (SL) tem-se que
este apresentou concentrações e eficiências médias de 105mg/l, 122mg/l, 75% e 76%,
respectivamente e 75% das concentrações efluentes foram respectivamente inferiores
a 135mg/l e 149mg/l e 90% das concentrações efluentes, inferiores a 159mg/l e
197mg/l.
Com relação às eficiências de remoção em 75% do tempo, estas permaneceram
inferiores a 83% e 86% e, em 90% do tempo, inferiores a 85% e 92%.
85
Tabela 5.1 – Estatísticas descritivas da concentração DQO para as 2 fases (*)
Fase
Qua
ntid
ade
de
dado
s (u
m)
Méd
ia
(mg/
l) M
ínim
o
(mg/
l)
Máx
imo
(mg/
l)
Med
iana
(mg/
l
Des
vio
padr
ão
Coe
ficie
nte
de
variâ
ncia
M
éd. +
d.
padr
ão
Méd
. - d
. pa
drão
P
erce
ntis
10%
(m
g/l)
Per
cent
is 2
5%
(mg/
l) P
erce
ntis
50%
(m
g/l)
Per
cent
is 7
5%
(mg/
l) P
erce
ntis
90%
(m
g/l)
A - I 31 429 236 809 409 136 0,32 565 293 282 340 409 493 650
LF - I 27 141 38 295 129 59 0,42 200 82 76 107 129 169 225
SL - I 27 105 19 333 88 60 0,57 165 45 57 66 88 135 159
A - II 32 445 192 923 370 188 0,42 634 257 255 295 370 577 721
LF - II 18 107 27 189 100 48 0,45 156 59 47 73 100 142 173
SL - II 19 122 17 470 83 99 0,81 221 23 59 73 83 149 197
(*) Fase I – 350 kg DBO5/ ha dia; Fase II – 250 kg DBO5/ ha dia.
Tabela 5.2– Estatísticas descritivas da eficiência de DQO para as 2 fases (*)
Fase
Qua
ntid
ade
de
dado
s (u
m)
Méd
ia
(%)
Mín
imo
(%
)
Máx
imo
(%)
Med
iana
(%)l
Des
vio
padr
ão
Coe
ficie
nte
de
variâ
ncia
M
éd. +
d.
padr
ãoM
éd. -
d.
padr
ãoP
erce
ntis
10%
(%
) P
erce
ntis
25%
(%
) P
erce
ntis
50%
(%
) P
erce
ntis
75%
(%
) P
erce
ntis
90%
(%
) LF - I 26 68 42 92 67 13
0,19 80 55 53 58 67 77 83
SL - I 26 75 42 96 80 12 0,16 87 63 58 68 80 83 85
LF - II 17 76 50 92 77 11 0,14 87 65 64 70 77 83 88
SL - II 16 76 47 95 78 15 0,19 90 61 54 70 78 86 92
(*) Fase I – 350 kg DBO5/ ha dia; Fase II – 250 kg DBO5/ ha dia.
86
Figura 5.1 – Gráfico Box-Whiskers do comportamento da DQO nas 2 fases (concentrações)
Figura 5.2 – Gráfico Box-Whiskers do comportamento da DQO nas 2 fases (eficiências)
I II
I II
I II
87
5.1.1.2 Estatísticas descritivas – DBO
Analisando as Tabelas 5.3 e 5.4 e as Figuras 5.3 e 5.4, verifica-se que o efluente da
lagoa facultativa (LF) para as duas taxas de aplicação, apresentou concentrações e
eficiências médias de 57mg/l, 33mg/l, 66% e 77%, respectivamente.
Observa-se ainda que 75% das concentrações efluentes foram respectivamente
inferiores a 78mg/l e 34mg/l e 90% das concentrações efluentes, inferiores a 82mg/l e
57mg/l.
Com relação às eficiências de remoção, em 75% do tempo estas permaneceram
inferiores a 76% e 84% e, em 90% do tempo, inferiores a 77% e 88%.
Se for feita a mesma análise para o efluente do sistema de lagoas (SL) tem-se que
este apresentou concentrações e eficiências médias de 40mg/l, 36mg/l, 74% e 77%,
respectivamente, e 75% das concentrações efluentes foram respectivamente inferiores
a 51mg/l e 41mg/l e 90% das concentrações efluentes, inferiores a 65mg/l e 57mg/l.
Com relação às eficiências de remoção, em 75% do tempo, estas permaneceram
inferiores a 83% e 85% e, em 90% do tempo, inferiores a 86% e 93%.
88
Tabela 5.3 – Estatísticas descritivas da concentração DBO para as 2 fases (*)
Fase
Qua
ntid
ade
de d
ados
(um
) M
édia
(m
g/l)
Mín
imo
(mg/
l)
Máx
imo
(mg/
l) M
edia
na
(mg/
l)
Des
vio
padr
ão
Coe
ficie
nte
de
variâ
ncia
M
éd. +
d.
padr
ão
Méd
. - d
. pa
drão
P
erce
ntis
10%
(m
g/l)
Per
cent
is 2
5%
(mg/
l) P
erce
ntis
50%
(m
g/l)
Per
cent
is 7
5%
(mg/
l) P
erce
ntis
90%
(m
g/l)
A - I 16 168 106 263 156 49 0,29 217 118 113 134 156 200 239
LF - I 22 57 25 100 48 22 0,39 80 35 34 40 48 78 82
SL - I 23 40 16 99 32 21 0,54 61 18 21 25 32 51 65
A - II 27 153 83 345 141 52 0,34 205 101 105 123 141 166 207
LF - II 18 33 15 75 29 17 0,52 50 16 17 21 29 34 57
SL - II 19 36 8,6 84 31 23 0,63 58 13 15 20 31 41 76
(*) Fase 1 – 350 kg DBO5/ ha dia; Fase 2 – 250 kg DBO5/ ha dia.
Tabela 5.4 – Estatísticas descritivas da eficiência de DBO para as 2 fases (*)
Fase
Qua
ntid
ade
de
dado
s (u
m)
Méd
ia
(%)
Mín
imo
(%)
Máx
imo
(%)
Med
iana
(%
)
Des
vio
padr
ão
Coe
ficie
nte
de
variâ
ncia
M
éd. +
d.
padr
ão
Méd
. - d
. pa
drão
P
erce
ntis
10 %
(%
) P
erce
ntis
25 %
(%
) P
erce
ntis
50 %
(%
) P
erce
ntis
75%
(%
) P
erce
ntis
90%
(%
)
LF - I 12 66 44 79 66 13 0,19 79 54 47 62 69 76 77
SL - I 12 74 53 89 74 12 0,16 85 62 61 62 76 83 86
LF - II 17 77 45 95 80 12 0,15 89 66 68 72 80 84 88
SL - II 17 77 34 95 79 16 0,21 93 61 59 71 79 85 93
(*) Fase 1 – 350 kg DBO5/ ha dia; Fase 2 – 250 kg DBO5/ ha dia.
89
Figura 5.3 – Gráfico Box-Whiskers do comportamento da DBO na 2 fases (concentrações)
Figura 5.4 – Gráfico Box-Whiskers do comportamento da DBO nas 2 fases (eficiências)
II I
II I
90
5.1.1.3 Estatísticas descritivas – SST
Analisando as Tabelas 5.5 e 5.6 e as Figuras 5.5 e 5.6, verifica-se que o efluente da
lagoa facultativa (LF) para as duas taxas de aplicação, apresentou concentrações e
eficiências médias de 52mg/l, 57mg/l, 76% e 85%, respectivamente.
Observa-se ainda que 75% das concentrações efluentes foram respectivamente
inferiores a 66mg/l e 64mg/l e 90% das concentrações efluentes, inferiores a 91mg/l e
93mg/l.
Com relação às eficiências de remoção, em 75% do tempo estas permaneceram
inferiores a 85% e 92% e, em 90% do tempo, inferiores a 92% e 96%.
Se for feita a mesma análise para o efluente do sistema de lagoas (SL) tem-se que
este apresentou concentrações e eficiências médias de 38mg/l, 69mg/l, 82% e 79%,
respectivamente e 75% das concentrações efluentes foram respectivamente inferiores
a 49mg/l e 93mg/l e 90% das concentrações efluentes, inferiores a 78mg/l e 145mg/l.
Com relação às eficiências de remoção em 75% do tempo, estas permaneceram
inferiores a 92% e 89% e, em 90% do tempo, inferiores a 93% e 93%.
91
Tabela 5.5 – Estatísticas descritivas da concentração SST para as 2 fases
Fase Q
uant
idad
e de
da
dos
(um
) M
édia
(m
g/l)
Mín
imo
(mg/
l)
Máx
imo
(mg/
l)
Med
iana
(mg/
l
Des
vio
padr
ão
Coe
ficie
nte
de
variâ
ncia
M
éd. +
d.
padr
ão
Méd
. - d
. pa
drão
P
erce
ntis
10%
(m
g/l)
Per
cent
is 2
5%
(mg/
l) P
erce
ntis
50%
(m
g/l)
Per
cent
is 7
5%
(mg/
l) P
erce
ntis
90%
(m
g/l)
A - I 28 237 123 520 217 98 0,41 335 139 147 176 217
268 336
LF - I 29 52 7 172 45 33 0,64 85 19 22 30 45 66 91
SL - I 30 38 4 120 26 30 0,79 67 8 14 16 26 49 78
A - II 31 380 148 756 327 1640,43 543 216 195 271 327
484 647
LF - II 28 57 7 189 45 43 0,75 100 14 24 35 45 64 93
SL - II 20 69 15 162 55 49 0,71 118 20 24 33 55 93 145
(*) Fase 1 – 350 kg DBO5/ ha dia; Fase 2 – 250 kg DBO5/ ha dia.
Tabela 5.6 – Estatísticas descritivas da eficiência de SST para as 2 fases
Fase
Qua
ntid
ade
de
dado
s (u
m)
Méd
ia
(%)
Mín
imo
(%)
Máx
imo
(%)
Med
iana
(%
)
Des
vio
padr
ão
Coe
ficie
nte
de
variâ
ncia
M
éd. +
d.
padr
ão
Méd
. - d
. pa
drão
P
erce
ntis
10%
(%
) P
erce
ntis
25%
(%
) P
erce
ntis
50%
(%
) P
erce
ntis
75%
(%
) P
erce
ntis
90%
(%
)
LF - I 25 76 43 96 77 14 0,18 89 62 59 66 77 85 92
SL - I 26 82 50 99 87 14 0,17 96 68 58 75 87 92 93
LF - II 27 85 70 98 87 9 0,10 94 76 73 80 87 92 96
SL - II 18 79 50 96 80 12 0,15 91 67 67 72 80 89 93
(*) Fase 1 – 350 kg DBO5/ ha dia; Fase 2 – 250 kg DBO5/ ha dia.
92
Figura 5.5 – Gráfico Box-Whiskers do comportamento da SST na 2 fases (concentrações)
Figura 5.6 – Gráfico Box-Whiskers do comportamento da SST nas 2 fases (eficiências)
I II
I II
93
5.1.4 Estatísticas descritivas - COLIFORMES FECAIS
Analisando as Tabelas 5.7a, 5.7b e 5.8 e as Figuras 5.7 e 5.8, verifica-se que o
efluente da lagoa facultativa (LF) para as duas taxas de aplicação, apresentou
concentrações e eficiências médias de 1,54E+05org/100ml, 9,57E+02org/100ml, 2
und.log e 3 und.log, respectivamente.
Observa-se ainda que 75% das concentrações efluentes foram respectivamente
inferiores a 4,60E+05org/100ml e 2,40E+04org/100ml e 90% das concentrações
efluentes, inferiores a 4,60E+05org/100ml e 2,40E+04org/100ml.
Com relação às eficiências de remoção, em 75% do tempo estas permaneceram
inferiores a 3 und.log e 4 und.log e, 90% do tempo, inferiores a 3 und.log e 6 und.log.
Se for feita a mesma análise para o efluente do sistema de lagoas (SL) tem-se que
este apresentou concentrações e eficiências médias de 4,42E+03org/100ml,
2,47E+01org/100ml, 4 und.log e 5 und.log, respectivamente, e 75% das concentrações
efluentes foram respectivamente inferiores a 2,53E+04org/100ml e 4,30E+01org/100ml
e 90% concentrações efluentes, inferiores a 1,10E+05org/100ml e
6,70E+02org/100ml.
Com relação às eficiências de remoção em 75% do tempo, estas permaneceram
inferiores a 4 und.log e 6 und.log e, em 90% do tempo, inferiores a 5 und.log e 7
und.log.
94
Tabela 5.7a – Estatísticas descritivas da concentração Coliformes Fecais para as 2 fases (*)
Fase
Qua
ntid
ade
de
dado
s (u
m)
Méd
ia
Geo
mét
rica
(org
/100
ml)
Mín
imo
(org
/100
ml)
Máx
imo
((or
g/10
0ml)
Med
iana
(o
rg/1
00m
l)
Des
vio
padr
ão
Coe
ficie
nte
de
variâ
ncia
A - I 8 1,38E+07 1,10E+06 4,60E+07 1,95E+07 1,97E+07 0,83
LF - I 11 1,54 E+05 4,60E+02 2,40E+06 2,40E+05 6,71E+05 1,54
SL - I 11 4,43E+03 2,30E+01 2,40E+06 2,40E+03 7,19E+05 3,08
A - II 18 4,54 E+06 2,40E+04 1,10E+08 2,38E+05 2,72E+07 1,48
LF - II 14 9,57 E+02 2,30E+01 2,40E+05 2,38E+05 6,30E+04 2,60
SL - II 16 2,47 E+01 1,00E+00 1,10E+03 2,38E+05 3,68E+02 0,71 (*) Fase 1 – 350 kg DBO5/ ha dia; Fase 2 – 250 kg DBO5/ ha dia.
Tabela 5.7b – Estatísticas descritivas da concentração Coliformes Fecais para as 2 fases (*)
Fase
Méd
. + d
. pa
drão
Méd
. - d
. pad
rão
Per
cent
is 1
0%
(org
/100
ml)
Per
cent
is 2
5%
(org
/100
ml)
Per
cent
is 5
0%
(org
/100
ml)
Per
cent
is 7
5%
(org
/100
ml)
Per
cent
is 9
0%
(org
/100
ml)
A - I 4,34E+07 4,11E+06 3,55E+06 6,78E+06 1,95E+07 4,60E+07 4,60E+07
LF - I 1,11E+06 -2,34E+05 4,60E+04 1,30E+05 2,40E+05 4,60E+05 4,60E+05
SL - I 9,53E+05 -4,85E+05 2,40E+02 1,47E+03 2,40E+03 2,53E+04 1,10E+05
A - II 4,55E+07 -8,87E+06 6,65E+05 1,10E+06 9,25E+06 2,40E+07 4,60E+07
LF - II 8,73E+04 -3,88E+04 3,39E+01 4,30E+01 1,10E+03 2,40E+04 2,40E+04
SL - II 5,37E+02 -1,99E+02 2,50E+00 7,75E+00 2,30E+01 4,30E+01 6,70E+02 (*) Fase 1 – 350 kg DBO5/ ha dia; Fase 2 – 250 kg DBO5/ ha dia.
Tabela 5.8 – Estatísticas descritivas da eficiência para Coliformes Fecais para as 2 fases
Fase
Qua
ntid
ade
de
dado
s (u
m)
Méd
ia
(und
. log
) M
ínim
o (u
nd. l
og)
Máx
imo
(und
. log
) M
edia
na
(und
. log
)
Des
vio
padr
ão
Coe
ficie
nte
de
variâ
ncia
M
éd. +
d.
padr
ão
Méd
. - d
. pa
drão
P
erce
ntis
10%
(u
nd. l
og)
Per
cent
is 2
5%
(und
. log
) P
erce
ntis
50 %
(u
nd. l
og)
Per
cent
is 7
5%
(und
. log
) P
erce
ntis
90%
(u
nd. l
og)
LF - I 8 2 0 5 2 1 0,69 3 1 1 1 2 3 3
SL - I 8 4 1 6 4 2 0,46 5 2 1 3 4 4 5
LF - II 12 3 2 6 3 2 0,46 5 2 2 2 3 4 6
SL - II 14 5 3 8 5 1 0,28 7 4 3 4 5 6 7 (*) Fase 1 – 350 kg DBO5/ ha dia; Fase 2 – 250 kg DBO5/ ha dia
95
Figura 5.7 – Gráfico Box-Whiskers do comportamento Coliformes Fecais nas 2 fases (concentrações)
Figura 5.8 – Gráfico Box-Whiskers do comportamento Coliformes Fecais nas 2 fases (eficiências)
I II
I II
96
5.1.1.5 Estatísticas descritivas – ENTEROCOCOS FECAIS
Analisando as Tabelas 5.9a, 5.9b e 5.10 e as Figuras 5.9 e 5.10, verifica-se que o
efluente da lagoa facultativa (LF) para as duas taxas de aplicação, apresentou
concentrações e eficiências médias de 3,49E+04org/100ml, 5,80E+02org/100ml, 2
und.log e 3 und.log, respectivamente.
Observa-se ainda que 75% das concentrações efluentes foram respectivamente
inferiores a 1,20E+05org/100ml e 2,40E+03org/100ml e 90% das concentrações
efluentes, inferiores a 1,77E+05org/100ml e 9,72E+03org/100ml.
Com relação às eficiências de remoção, em 75% do tempo estas permaneceram
inferiores a 3 und.log e 4 und.log e, em 90% do tempo, inferiores a 3 und.log e 5
und.log.
Se for feita a mesma análise para o efluente do sistema de lagoas (SL) tem-se que
este apresentou concentrações e eficiências médias de 7,09E+02org/100ml,
2,81E+01org/100ml, 3 und.log e 4 und.log, respectivamente, e 75% das concentrações
efluentes foram respectivamente inferiores a 2,40E+03org/100ml e 3,80E+01org/100ml
e 90% das concentrações efluentes, inferiores a 4,60E+03org/100ml e
6,27E+01org/100ml.
Com relação às eficiências de remoção em 75% do tempo, estas permaneceram
inferiores a 4 und.log e 5 und.log e, em 90% do tempo, inferiores a 5 und.log e 6
und.log.
97
Tabela 5.9a – Estatísticas descritivas da concentração de Enterococos Fecais para as 2 fases (*)
Fase
Qua
ntid
ade
de
dado
s (u
m)
Méd
ia
Geo
mét
rica
(org
/100
ml)
Mín
imo
(org
/100
ml)
Máx
imo
(org
/100
ml)
Med
iana
(o
rg/1
00m
l)
Des
vio
padr
ão
Coe
ficie
nte
de
variâ
ncia
A - I 6 1,27E+06 1,10E+05 1,50E+07 1,50E+06 5,70E+06 1,63
LF - I 8 3,49E+04 2,40E+03 2,40E+05 4,60E+04 8,33E+04 1,07
SL - I 9 7,09E+02 9,30E+01 4,60E+03 4,60E+02 1,89E+03 1,12
A - II 11 3,34E+05 2,40E+02 4,60E+07 2,40E+05 2,38E+05 2,05
LF - II 13 5,80E+02 2,30E+01 2,40E+05 4,60E+02 2,38E+05 3,29
SL - II 10 2,87E+01 9,00E+00 2,40E+02 2,30E+01 2,38E+05 1,48 (*) Fase 1 – 350 kg DBO5/ ha dia; Fase 2 – 250 kg DBO5/ ha dia.
Tabela 5.9b – Estatísticas descritivas da concentração de Enterococos Fecais para as 2 fases(*)
Fase
Méd
. + d
. pa
drão
Méd
. - d
. pad
rão
Per
cent
is 1
0%
(org
/100
ml)
Per
cent
is 2
5%
(org
/100
ml)
Per
cent
is 5
0%
(org
/100
ml)
Per
cent
is 7
5%
(org
/100
ml)
Per
cent
is 9
0%
(org
/100
ml)
A - I 9,19E+06 -2,20E+06 2,85E+05 7,20E+05 1,50E+06 2,18E+06 8,70E+06
LF - I 1,61E+05 -5,38E+03 3,94E+03 1,92E+04 4,60E+04 1,20E+05 1,77E+05
SL - I 3,58E+03 -2,03E+02 1,39E+02 2,40E+02 4,60E+02 2,40E+03 4,60E+03
A - II 2,73E+07 -9,37E+06 2,40E+04 3,50E+04 2,40E+05 2,25E+06 4,60E+07
LF - II 8,62E+04 -4,60E+04 2,10E+01 9,30E+01 4,60E+02 2,40E+03 9,72E+03
SL - II 1,15E+02 -2,23E+01 1,44E+01 2,30E+01 2,30E+01 3,80E+01 6,27E+01 (*) Fase 1 – 350 kg DBO5/ ha dia; Fase 2 – 250 kg DBO5/ ha dia.
Tabela 5.10 – Estatísticas descritivas da eficiência para Enterococos Fecais para as 2 fases (*)
Fase
Qua
ntid
ade
de
dado
s (u
m)
Méd
ia
(und
. log
) M
ínim
o (u
nd. l
og)
Máx
imo
(und
. log
) M
edia
na
(und
. log
)
Des
vio
padr
ão
Coe
ficie
nte
de
variâ
ncia
M
éd. +
d.
padr
ão
Méd
. - d
. pa
drão
P
erce
ntis
10%
(u
nd. l
og)
Per
cent
is 2
5%
(und
. log
) P
erce
ntis
50 %
(u
nd. l
og)
Per
cent
is 7
5%
(und
. log
) P
erce
ntis
90%
(u
nd. l
og)
LF - I 5 2 1 3 2 1 0,38 3 1 1 2 2 3 3
SL - I 6 3 2 5 3 1 0,35 4 2 2 2 3 4 5
LF - II 10 3 1 6 3 2 0,56 4 1 1 2 3 4 5
SL - II 8 4 1 6 4 2 0,50 6 2 2 3 4 5 6 (*) Fase 1 – 350 kg DBO5/ ha dia; Fase 2 – 250 kg DBO5/ ha dia.
98
Figura 5.9 – Gráfico Box-Whiskers do comportamento Enterococos Fecais nas 2 fases (concentrações)
Figura 5.10 – Gráfico Box-Whiskers do comportamento Enterococos Fecais nas 2 fases (eficiências)
I II
I II
99
5.1.2 Discussão dos resultados apresentados
Por meio das planilhas e dos gráficos apresentados pode-se concluir que a segunda
fase do experimento apresentou, de forma geral, uma melhor eficiência. Isso se deve a
dois fatores: primeiro, à menor taxa de aplicação (250 kg DBO5/ ha dia) o que gera
uma menor carga no sistema de lagoas, resultando assim em um efluente de melhor
qualidade; segundo, porque, nesta segunda fase, as lagoas também estiveram
submetidas a condições climáticas mais favoráveis, com temperaturas um pouco mais
elevadas e maior insolação, o que favorece a cinética de reação. Na Tabela 5.11, são
apresentados os valores das eficiências médias.
Tabela 5.11: Resumo das eficiências médias Unidade
Fase DQO (%)
DBO (%)
SST (%)
CF (und.log)
EF (und.log)
LF - I 68 66 76 2 2 LF -II 76 77 85 3 3
SL - I 75 74 82 4 3
SL - II 76 77 79 5 4
Os testes estatísticos paramétricos do tipo t-student realizados e apresentados no
Anexo II confirmam esta hipótese, mas não para todos os parâmetros das unidades.
Para a lagoa facultativa, em função da normalidade das amostras, quando
comparadas as fases I e II, adotando a hipótese nula (concentração média da fase I =
concentração média da fase II) as concentrações efluentes de SST não pode ser
rejeitada, indicando não haver diferença significativa entre os resultados.
Em relação às concentrações efluentes de DQO e DBO, quando comparadas as fases
I e II, obteve-se rejeição da hipótese nula, demonstrando haver diferença significativa
das concentrações efluentes (quando comparadas as taxas de aplicação 350 DBO5/
ha dia e 250 DBO5/ ha dia).
Na lagoa de maturação, em função da normalidade das amostras, quando
comparadas as fases I e II, adotando a hipótese nula (concentração média da fase I =
concentração média da fase II) as concentrações efluentes de DQO e DBO não
puderam ser rejeitadas, indicando não haver diferença significativa entre os
resultados.
Em relação às concentrações efluentes de SST, quando comparadas as fases I e II,
obteve-se rejeição da hipótese nula, demonstrando haver diferença significativa das
100
concentrações efluentes (quando comparadas as taxas de aplicação 350 DBO5/ ha dia
e 250 DBO5/ ha dia).
Apenas com caráter ilustrativo, no Anexo III são apresentados os gráficos de
dispersão das concentrações dos efluentes da lagoa facultativa e do sistema de
lagoas para cada uma das taxas de aplicação.
101
5.2 Padrões de lançamento de efluentes líquidos
Para a análise em relação aos padrões de lançamento de efluentes líquidos foram
considerados os seguintes instrumentos legais no Brasil:
FEEMA – RJ DZ 215-R.3 → Diretriz de controle de carga orgânica biodegradável em
efluentes líquidos de origem não industrial, que estabelece:
• Concentrações efluentes máximas e concomitantes de DBO e SST de 40mg/l,
para carga orgânica afluente superior a 80 kgDBO/dia.
• Concentrações efluentes máximas e concomitantes de DBO e SST de 60mg/l,
para carga orgânica afluente superior a 25 kgDBO/dia e igual ou inferior a 80
kgDBO/dia.
FEAM – MG COPAM no 10 → Deliberação Normativa que estabelece normas e
padrões para qualidade das águas e lançamento de efluentes nas coleções de águas,
que estabelece:
• Concentrações efluentes máximas de DBO e SST de 60mg/l e de DQO e de
90mg/l
CETESB – SP Decreto no 8468 → Decreto que regulamenta a Lei n° 997 que dispõe
sobre a prevenção e o controle da poluição do meio ambiente, que prevê:
• Concentração máxima permitida para lançamento de efluentes de 60 mg/l.
Embora as legislações estudadas abordem também a questão da eficiência, não são
analisadas no que diz respeito à eficiência.
Na Tabela 5.12 está apresentada, para cada uma das fases experimentais e
combinadas, a quantidade relativa de resultados que estão de acordo com os padrões
estabelecidos pela FEEMA/RJ, segundo as DZ 215-R.3, concomitantemente em
relação aos índices de DBO e SST.
Tabela 5.12 – Índice de atendimento à DZ 215-R.3 (DBO e SST) – Valores em %
Fases DBO e SST (< 40 mg/l)
DBO e SST (< 60 mg/l)
LF I 27 59 SL I 67 80 LF II 32 68 SL II 40 60
LF (2 fases) 37 65 SL (2 fases) 56 72
Obs.: É importante ressaltar que para atendimento aos padrões estabelecidos pela DZ 215-R.3 as concentrações máximas devem ser respeitadas para DBO e SST, de forma concomitante.
102
Pode-se observar que na Tabela 5.12 que os índices de atendimento ao padrão de
60mg/l para DBO e SST, de forma concomitante, são satisfatórios, ao passo que para
o padrão de 40mg/l, o índice de atendimento é bem inferior.
Analisando como um todo, para o padrão de 60mg/l, independente da carga hidráulica
aplicada nas 2 fases, pode-se perceber que em 65% do tempo a lagoa facultativa
atendeu ao padrão; já o sistema de lagoas em 72% do tempo.
A Tabela 5.13 apresenta, para cada uma das duas fases experimentais e todo o
período de monitoramento, a quantidade relativa de resultados que estão de acordo
com os diversos padrões de lançamento citados, somente para DQO – FEAM/MG.
Tabela 5.13 – Índice de atendimento (%) em relação à DQO para a legislação de MG.
Fases MG (< 90 mg/l)
LF I 15 SL I 52 LF II 44 SL II 58
LF (2 fases) 27 SL (2 fases) 54
Quando o padrão utilizado é o de Minas Gerais, de 90mg/l, este índice de atendimento
é de 27% e 54% respectivamente para a lagoa facultativa e de maturação.
Para uma melhor visualização desse comentário, está apresentado na Figura 5.11 o
gráfico Box and Whiskers para as concentrações efluentes de DQO, para as fases I e
II, nas quais foram aplicadas respectivamente as taxas de 350kgDBO/ha.d e
250kgDBO/ha.d. O gráfico ainda mostra os níveis de atendimento citados no presente
trabalho, de 90mg/l (MG).
Obs.: Apresenta-se o índice de atendimento de Minas Gerais para DQO por não existir padrão de DQO para esgoto doméstico no Rio de Janeiro. Existe apenas para esgoto industrial por tipologia.
103
Figura 5.11 – Gráfico Box and Whiskers para concentrações efluentes de DQO para as fases I e II.
A Tabela 5.14 apresenta, para cada uma das fases experimentais e em todo o período
de monitoramento, a quantidade relativa de resultados que estão de acordo com o
padrão de lançamento para DBO para as legislações da CETESB/SP e da FEAM/MG.
Tabela 5.14 – Índice de atendimento em relação à DBO para diversas legislações
Fases MG – SP (< 60 mg/l)
LF I 59 SL I 83 LF II 89 SL II 84
LF (2 fases) 73 SL (2 fases) 83
A unidade pesquisada se comportou muito bem para a concentração máxima de DBO
de 60mg/l.
Em relação ao padrão de concentração máxima de 60mg/l, em todas as fases, exceto
na LF fase I, mais de 80% dos resultados se encontram dentro do padrão. Para a fase
total, onde são levados em consideração todos os resultados, independente da carga
aplicada, 73% dos resultados da lagoa facultativa estão abaixo de 60mg/l e 83%, no
sistema de lagoas.
MG
Obs.: Apresenta-se o índice de atendimento de Minas Gerais para DQO por não existir especificação de esgoto doméstico no Rio de Janeiro. Existe apenas para esgoto industrial por tipologia.
I II
104
Como na análise da DBO, pode-se perceber claramente que, quando se aumenta a
carga hidráulica, o índice de atendimento ao padrão fica reduzido. Isso pode ser
observado no gráfico da Figura 5.12.
Figura 5.12 – Gráfico Box and Whiskers para concentrações efluentes de DBO para as fases I e II
A Tabela 5.15 apresenta, para cada uma das duas fases experimentais e para todo o
período de monitoramento, a quantidade relativa de resultados de acordo com a
legislação de MG, somente para SST – FEAM/MG.
Tabela 5.15 – Índice de atendimento em relação à SST para diversas legislações
Fases MG (< 60 mg/l)
LF I 62 SL I 80 LF II 68 SL II 60
LF (2 fases) 65 SL (2 fases) 72
Para SST, o índice de atendimento foi de 65% para a lagoa facultativa e 72% para o
sistema de lagoas, para a concentração máxima de 60mg/l.
A Figura 5.13 apresenta o gráfico Box and Whiskers para as concentrações efluentes
de SST para as fases I e II e os padrões de lançamento.
MG / SP
I II
MG/SP/RJ
RJ
105
Figura 5.13 – Gráfico Box and Whiskers para concentrações efluentes de SST para as fases I e II
Nas Figuras 5.14, 5.15, 5.16, 5.17, 5.18 e 5.19 estão apresentados os gráficos com o
resumo do índice de atendimento para várias concentrações máximas efluentes de
DQO, DBO e SST, respectivamente, em relação às duas diferentes taxas de
aplicação.
MG
I II
106
Figura 5.14 – Gráfico do resumo do índice de atendimento para as duas fases (da lagoa facultativa) em relação a DQO.
Figura 5.15 – Gráfico do resumo do índice de atendimento para as duas fases (do sistema de lagoas) em relação a DQO.
107
Figura 5.16 – Gráfico do resumo do índice de atendimento para as duas fases (da lagoa facultativa) em relação a DBO.
Figura 5.17 – Gráfico do resumo do índice de atendimento para as duas fases (do sistema de lagoas) em relação a DBO.
108
Figura 5.18 – Gráfico do resumo do índice de atendimento para as duas fases (da lagoa facultativa) em relação a SST.
Figura 5.19 – Gráfico do resumo do índice de atendimento para as duas fases (do sistema de lagoas) em relação a SST.
109
A unidade experimental da pesquisa encontra-se instalada em um centro de pesquisas
da UFRJ (CETE-UFRJ) e esteve ao longo de 287 dias de operação amparada pelo
contínuo acompanhamento da pesquisadora, autora da presente dissertação, pelo
apoio técnico dos operadores de campo e pelo suporte do laboratório de qualidade de
águas (LEMA-UFRJ).
Pode-se assim dizer tratar-se de uma unidade de tratamento operada e mantida
segundo adequado padrão técnico. É de se esperar, portanto, um razoável
atendimento aos padrões oficiais. A Tabela 5.16 mostra que com relação a DBO o
sistema de lagoas atendeu bem ao exigido. O mesmo não ocorre, aparentemente,
com os SST, o que se explica pela elevada quantidade de algas presentes, usual em
lagoas de estabilização.
Tabela 5.16: Resumo do índice de atendimento para DBO e SST Fase e unidade DBO (60mg/l) SST (60mg/l)
LF - I 55% 60% LF - II 85% 55% SL - I 70% 70% SL - II 80% 45%
110
5.3 Oxigênio dissolvido e temperatura
Nas Figuras 5.20, 5.21, 5.22 e 5.23 são apresentados os perfis transversais e
longitudinais de oxigênio dissolvido e de temperatura ao longo das duas fases. A
primeira fase no período de inverno/primavera e a segunda no verão.
No perfil observa-se que tanto a temperatura como o oxigênio dissolvido são maiores
no período de verão, o que é o esperado, pois é a época do ano de maior presença de
radiação solar.
No período da manhã encontram-se os menores valores de temperatura e OD
medidos. Ao longo do dia há um aumento da concentração de OD devido à produção
fotossintética e da temperatura devido ao aquecimento da massa d’água.
É usual, em lagoas de estabilização, existir uma estratificação vertical de temperatura,
afinal a superfície da lagoa está submetida a uma maior exposição solar, o que causa
aquecimento dessa camada superficial. No presente caso esta estratificação ocorre de
forma não significativa variando de 2 a 5ºC.
Há, porém, uma variação vertical considerável na concentração de oxigênio dissolvido.
Na superfície encontram-se valores maiores que no meio e no fundo, estes últimos da
ordem de 0,5 mg/l. Isto se deve às algas, responsáveis pela produção de oxigênio nas
lagoas.
Neste estudo observa-se que o oxigênio dissolvido chega a valores altíssimos
atingindo o ponto de supersaturação, com valores médios de até 30mg/l.
No capitulo 2 faz-se referência aos valores típicos encontrados em lagoas de
estabilização.
OD Temp OD Temp OD Temp OD Temp OD Temp OD Temp OD Temp OD Temp OD TempSuper MED 7,60 22,97 9,60 27,18 14,71 26,74 6,37 22,22 6,51 26,06 10,59 25,78 5,57 23,27 10,10 28,00 18,15 27,18
Meio MED 0,20 21,57 1,38 23,00 0,36 23,00 0,30 21,12 0,60 21,76 0,30 21,77 0,30 21,57 1,48 22,88 1,48 23,00
Fundo MED 0,17 21,50 0,35 22,78 0,25 22,00 0,20 20,00 0,56 21,00 0,20 21,50 0,17 21,00 0,35 22,00 0,35 22,10
Entrada Saída
8:30h 12:30h 16:30h 8:30h 12:30h 16:30h8:30h 12:30h 16:30h
Perfil de OD e Temperatura da Lagoa Facultativa
Ponto 1 Ponto 2 Ponto 3
Temperatura 16:30h
22,00 22,1021,5023,0023,00
21,77
26,74 27,1825,78
0
10
20
30
1 2 3
Fundo Meio Superf icie
Temperatura - 8:30h
21,5721,00 21,0020,0021,57 21,12
22,97 23,2722,22
0
10
20
30
1 2 3
Fundo Meio Superficie
Temperatura - 12:30h
21,00 22,0022,7822,88
21,7623,00 26,06
28,0027,18
0
10
20
30
1 2 3
Fundo Meio Superficie
OD - 16:30h
1,48
0,25 0,350,20
0,36 0,30
14,71
18,15
10,59
0
5
10
15
20
1 2 3
Fundo Meio Superficie
OD - 8:30h
0,30
0,20 0,170,17
0,300,20
6,37 5,577,60
0
5
10
15
20
1 2 3
Fundo Meio Superficie
OD - 12:30h
1,48
0,56 0,350,35
0,601,38
6,51
9,6010,10
0
5
10
15
20
1 2 3
Fundo Meio Superf icie
Figura 5.20: Perfil de OD e temperatura da lagoa facultativa - Inverno
OD Temp OD Temp OD Temp OD Temp OD Temp OD TempSuper MED 8,82 26,32 26,21 31,60 7,83 28,06 28,59 31,61 8,02 27,87 27,86 31,52
Meio MED 0,42 26,33 0,68 26,51 0,37 28,10 1,07 27,06 1,09 26,31 1,68 26,87
Fundo MED 0,20 26,15 0,27 26,42 0,18 26,40 0,38 26,82 0,29 26,19 0,74 26,71
EntradaSaída
8:30h 16:30h 8:30h 16:30h8:30h 16:30h
Perfil de OD e Temperatura da Lagoa Facultativa
Ponto 1 Ponto 2 Ponto 3
OD - 16:30h
0,27 0,740,38
1,680,68 1,07
26,2127,86
28,59
0
5
10
15
20
25
30
1 2 3
Fundo Meio Superficie
OD - 8:30h
0,18 0,290,20
1,090,370,42
7,83 8,028,82
0
5
10
15
20
25
30
1 2 3
Fundo Meio Superf icie
Temperatura 16:30h
26,42 26,7126,8226,8726,51 27,0631,60 31,5231,61
0
10
20
30
40
1 2 3
Fundo Meio Superficie
Temperatura - 8:30h
26,15 26,1926,4026,3126,33 28,1026,32 27,8728,06
0
10
20
30
40
1 2 3
Fundo Meio Superficie
Figura 5.21: Perfil de OD e temperatura da lagoa facultativa - Verão
OD Temp OD Temp OD TempSuper MED 5,56 19,68 16,21 24,88 21,53 25,20
Meio MED 0,40 19,68 0,78 22,02 1,01 22,57
Fundo MED 0,29 19,27 0,36 21,74 0,34 21,99
Entrada
8:30h 12:30h 16:30h
Perfil de OD e Temperatura da Lagoa de maturação
Ponto Saída
OD - 8:30h - 12:30h - 16:30h
1,01
0,29 0,340,36
0,40 0,78
5,56
21,5316,21
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
1 2 3
Fundo Meio Superf icie
Temperatura - 8:30h - 12:30h - 16:30h
22,5721,74 21,9919,27
22,0219,68
24,88 25,2019,68
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
1 2 3
Fundo Meio Superf icie
Figura 5.22: Perfil de OD e temperatura da lagoa de maturação - Inverno
8:30h 16:30hOD Temp OD Temp
Super MED 7,99 27,74 23,53 29,72
Meio MED 3,12 26,75 7,11 27,81
Fundo MED 0,45 26,43 2,45 27,21
Entrada Saída Ponto
Perfil de OD e Temperatura da Lagoa de Maturação
Temperatura - 8:30h e 16:30h
27,2126,43 27,8126,75 29,7227,74
0
10
20
30
40
1 2
Fundo Meio Superf icie
OD - 8:30h e 16:30h
0,45 2,45
3,12
7,117,99
23,53
0
5
10
15
20
25
30
1 2
Fundo Meio Superf icie
Figura 5.23: Perfil de OD e temperatura da lagoa de maturação - Verão
100
5.4 A lgas
A identificação das algas foi realizada, apenas 1 vez, no dia 1° de junho de 2005, no
Laboratório de Ficologia da UFRJ, pela Dsc. Vera Lúcia de Moraes Huszar. Foram
apenas catalogados os principais gêneros encontrados.
Foram identificadas 2 divisões (ou Phylum) de algas, as Chlorophyta com 2 gêneros
Chorella sp e Pandorina morum, e as Euglenophyta com um gênero, a Euglena sp. As
algas encontradas são bastante comuns em lagoas de estabilização.
Nas Figuras 5.24, 5.25 e 5.26, mostra-se uma fotografia das algas: Chorella sp,
Euglenas sp e Pandorina morum encontradas, respectivamente, na lagoa facultativa
do CETE.
Figura 5.24: Fotografia da Chorella sp.
101
Figura 5.25: Fotografia da Euglena sp.
Figura 5.26: Fotografia da Pandorina morum.
102
5.5 Acúmulo de sólidos sedimentados
Ao longo de todo o tempo da pesquisa os sólidos sedimentados acumularam-se no
fundo da lagoa facultativa formando uma camada de lodo. Após o período de 12
meses foram retirados do fundo quatro béqueres de 600ml, que se encontravam
distribuídos ao longo da lagoa uniformemente.
Nas Figuras 5.27 e 5.28, aparece a retirada do béquer da lagoa facultativa e como
estava o acúmulo de sólidos neste.
Nas Figuras 5.29 e 5.30, pode-se perceber que há um perfil de acúmulo de sólidos
diferenciados de acordo com a sua posição na lagoa. O béquer 4 é o que se encontra
mais próximo da entrada da lagoa e o 1 próximo do vertedor; assim se observa que no
início da lagoa há uma maior acumulação de sólidos (no fundo) do que no final. Isso
se deve ao fato de a sedimentação ocorrer assim que o esgoto afluente entra na
lagoa.
Figura 5.27: Retirada dos sólidos da lagoa facultativa
Figura 5.28: Béquer após a retirada
Figura 5.29: Fotografia dos béqueres visto de cima. Figura 5.30: Fotografia da seqüência de
béqueres
4 3 2 1
103
Foi medida a altura de sólidos de cada béquer resultando nos valores da Tabela 5.17.
Com esses valores foi traçado um perfil de acúmulo de sólidos no interior da lagoa
facultativa com demonstra o gráfico da Figura 5.31.
Tabela 5.17: Alturas da camada de sólidos da lagoa facultativa em cm.
Pontos 4 3 2 1
Altura (cm) 13 12,5 10 9
Figura 5.31: Perfil de acúmulo de sólidos na lagoa facultativa
A deposição dos sólidos é constante ao longo do tempo; entretanto, a taxa de
acumulação decai devido ao processo de digestão e adensamento, (Jordão e Pessoa,
1995). De acordo com os autores admite-se uma taxa de acumulação de 100 a 300
litros de lodo por habitante, por ano.
De acordo com Gonçalves et al (1997), na lagoa facultativa da Mata da Serra no
Espírito Santo, a taxa de acumulação de sólidos foi de 1,53 cm/ano ou 0,07 l/hab.dia,
que resultou numa altura de 26,7cm em 18 anos.
Silva et al (2001), encontraram espessuras de camada de lodo, na lagoa experimental
da EXTRABES, variando de 1,4 a 10 cm durante o período de 2 anos de operação.
Da-Rin e Nascimento (1988), estimaram o volume de lodo acumulado em 0,26 a 0,4
l/hab.dia, na lagoa de estabilização da Cidade de Deus – RJ, para 20 anos de
operação.
Arceivala (1981) estimou para as lagoas de estabilização o acúmulo de lodo de acordo
com gráfico da Figura 5.32.
Perfil de acúmulo de sólidos
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1234 Pontos
Altu
ra
104
Figura 5.32: Curva de acúmulo de sólidos em lagoas facultativas
Como a lagoa em estudo está em operação apenas há um ano, o lodo acumulado
ainda não passou por um intenso processo de adensamento e digestão, por isso, os
valores encontrados na lagoa em estudo são maiores que as taxas citadas na
literatura.
Depois desta análise apenas visual os béqueres foram levados para o LEMA, onde
foram analisados os sólidos (totais, fixos e voláteis), foi calculada a umidade e o teor
de sólidos. Os resultados encontram-se na Tabela 5.18. O gráfico da Figura 5.33
apresenta um perfil de acúmulo de sólidos ao longo da lagoa facultativa.
Tabela 5.18: Características do lodo da lagoa facultativa
Pontos ST (mg/l) SF (mg/l) SV (mg/l) Umidade (%) Teor de Sólidos (%)
1 100.725 55.166 45.559 90,4 9,5 2 133.870 76.833 57.036 87,9 12,1 3 137.628 72.000 65.628 87,7 12,3 4 138.051 77.000 61.051 88,0 12,0
Figura 5.33: Perfil de acúmulo de sólidos ao longo da lagoa facultativa
0
30.000
60.000
90.000
120.000
150.0001234 Pontos
Con
cent
raçã
o (m
g/l)
ST SF SV
105
Silva et al (2001) encontraram valores de sólidos totais que variaram de 33.600mg/l a
112.730mg/l e a umidade de 88,8% a 96,6% e Da-Rin e Nascimento (1988), após 20
anos de operação, porcentagens de sólidos fixos de 63,6%, 66,8%, 95,6% e 93,3%,
para as camadas situadas a 3,5cm, 9,5cm, 16cm e 21cm, da superfície do líquido,
respectivamente. Gonçalves et al (1997) determinaram teores de sólidos na faixa de
6,4 a 9,9% e os sólidos voláteis em torno de 37%.
Os valores encontrados na lagoa facultativa estão de acordo com os valores citados
na literatura, mostrando que, neste primeiro ano de operação, a lagoa está
apresentando um comportamento adequado em relação à taxa de acumulação de
sólidos e sua composição física.
106
5.6 Ensaio de traçadores
Este item apresenta os resultados encontrados nos ensaios de traçadores realizados
na lagoa facultativa.
As Figuras 5.34, 5.35, 5.36, e 5.37, ilustram o gráfico da curva de passagem do
primeiro e do segundo ensaio de traçadores para a Amidorodamina G e para a
Uranina, respectivamente.
Curva de Passagem Vertedor(Amidorodamina)
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
22/11 23/11 24/11 25/11 26/11 27/11 28/11 29/11 30/11 1/12 2/12 3/12 4/12 5/12 6/12 7/12 8/12 9/12 10/12 11/12 12/12 13/12
Dia
Conc
entr
ação
(ppb
)
Figura 5.34: Curva de passagem do primeiro ensaio do traçador Amidorodamina no vertedor da lagoa facultativa
107
Curva de Passagem Vertedor(Uranina)
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
22/11 23/11 24/11 25/11 26/11 27/11 28/11 29/11 30/11 1/12 2/12 3/12 4/12 5/12 6/12 7/12 8/12 9/12 10/12 11/12 12/12 13/12
Dia
Con
cent
raçã
o (p
pb)
Figura 5.35: Curva de passagem do primeiro ensaio do traçador Uranina no vertedor da lagoa facultativa
Curva de Passagem Vertedor(Amidorodamina)
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
29/3 30/3 31/3 1/4 2/4 3/4 4/4 5/4 6/4 7/4 8/4 9/4 10/4 11/4
Dia
Con
cent
raçã
o (p
pb)
Figura 5.36: Curva de passagem do segundo ensaio do traçador Amidorodamina no vertedor da lagoa facultativa
Curva de Passagem Vertedor(Uranina)
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
29/3 30/3 31/3 1/4 2/4 3/4 4/4 5/4 6/4 7/4
Dia
Con
cent
raçã
o (p
pb)
Figura 5.37: Curva de passagem do segundo ensaio do traçador Uranina no vertedor da lagoa facultativa
108
Observa-se nitidamente nos dois ensaios uma curva oscilatória descendente, caso
típico de sistema de recirculação interna. Entretanto, este sistema não possui
recirculação então é possível que haja um fluxo preferencial e também zonas mortas.
Na Figura 5.38, tem-se um desenho ilustrativo do que possa estar ocorrendo no
sistema.
Figura 5.38: Representação esquemática da circulação na lagoa facultativa
Como as oscilações ocorrem em ambos os ensaios, certamente, deve-se às
condições próprias de misturação e circulação da massa líquida.
Essa recirculação interna pode ser causada por várias situações, afinal a lagoa
facultativa é um sistema natural e está sujeita às variações climáticas como chuvas,
ventos e variações bruscas de temperatura. Esses fatores ambientais podem alterar a
circulação interna deste sistema.
Ambos os ensaios foram realizados no verão, como mencionado anteriormente, época
na qual se observam curto-circuitos em lagoas principalmente pelo efeito de variações
diurno-noturnas de temperatura.
Com relação ao tempo de passagem da curva, das lagoas de Longan, Utah, EUA
(1972) apud Yanez (1993), admite-se que o pico da curva de passagem (concentração
x tempo) é estimado em, aproximadamente, 10% do tempo de residência teórico, no
presente caso de 9,4 dias.
Nos dois ensaios realizados obteve-se o mesmo valor, 10% do tempo teórico, que é
apresentado na Tabela 5.19. Este fato mostra que o pico para cada traçador, em
ambos os ensaios, aconteceu no mesmo tempo.
Tabela 5.19: Pico do ensaio de traçadores 1º. Ensaio 2º. Ensaio
Amidorodamina Uranina Amidorodamina Uranina 10% do tempo teórico
0,667 0,708 0,667 0,708
Entrada Saída
109
5.7 Número de dispersão
O número de dispersão (d) é um valor adimensional e pode ser calculado pela
equação (5.1).
2
D D td = =U L L
(5.1)
onde:
D – coeficiente de dispersão longitudinal (m²/d) U – velocidade média de percurso no reator (m/d) L – comprimento do percurso longitudinal no reator (m)
Quando d tente a infinito o reator está submetido a um regime de mistura completa e
quando d tende a zero, este está submetido a um fluxo em pistão.
Para a determinação experimental do número de dispersão, neste trabalho, foi
adotado o modelo de Levenspiel (1974) apud Kellner e Pires (1998). Este método é
bastante simples e consiste na adição de uma certa quantidade de traçador no
afluente da lagoa e na medição da concentração desta substância no efluente da
mesma.
Para a determinação do tempo médio de detenção hidráulico (tm), na lagoa, utilizou-se
a variação entre o instante da injeção dos traçadores (t0 ), e o centro de massa da
curva de passagem (tC) que é calculada pela equação (5.2). Para este caso admitiu-se
que t0 = 0,
tm = tc – t0
C
t x Cdt t x Ct = =
CCdt∫ ∑
∑∫ (5.2)
onde:
t – tempo acumulado após a injeção (d) C – concentração ao longo do tempo (ppb) O cálculo da dispersão da curva de passagem (concentração x tempo) é comumente
determinado estatisticamente através da variância, que é calculada pela equação (5.3)
2 22 2 2
m m
t x C dt t x Cσ = - t = - t
CCdt∫ ∑
∑∫ (5.3)
110
onde:
t – tempo acumulado após a injeção (d) C – concentração em cada tempo (ppb) tm - tempo médio de detenção hidráulico (d)
Segundo este modelo, para recipientes fechados, como lagoas de estabilização com
regime hidráulico de fluxo disperso, o número de dispersão (d), pode ser calculado
pelo conceito estatístico da variância adimensional ( 2σt ) dada pela equação (5.4).
Entretanto deve-se levar em conta que de modo geral têm-se curvas de passagem
assimétricas e com grandes valores de dispersão em relação ao centro de massa.
( )( )2 -12 2 d2m
σσt = = 2d- 2d 1-et
(5.4)
onde:
t – tempo acumulado após a injeção (d) C – concentração em cada tempo (ppb)
2σ - variância (d²) tm - tempo médio de detenção hidráulico (d)
Na Tabela 5.20 são apresentados os cálculos para a determinação do número de
dispersão da lagoa facultativa.
Tabela 5.20: Determinação do número de dispersão 1º. Ensaio 2º. Ensaio
Fator Amidorodamina Uranina Amidorodamina Uranina ∑ t x C 5346,06 1592,40 348,22 112,10 ∑ C 924,29 279,45 92,72 28,54
∑ t² x C 49116,49 14430,41 2076,84 700,72 tm 5,78 5,70 3,76 3,93 t²m 33,45 32,47 14,10 15,43
2σ 19,68 19,17 8,29 9,12 σ t² 0,59 0,59 0,59 0,59 d 0,54 0,54 0,54 0,54
Observa-se que para ambos os ensaios e traçadores utilizados, obteve-se o mesmo
número de dispersão d =0,54. Em contraponto ao experimento realizado, na Tabela
5.21 são apresentados os números de dispersão obtidos por meio de relações
empíricas de vários especialistas, associadas às dimensões da lagoa facultativa, ao
tempo de detenção hidráulico e à viscosidade cinemática.
111
Para o caso, aplicam-se os seguintes valores: extensão da lagoa facultativa na
profundidade média (L) de 12,6m, largura da lagoa na profundidade média (B) de
2,8m, profundidade útil da lagoa (h) de 1,6m, tempo de detenção hidráulico (t) de 9,4
dias e viscosidade cinemática (√) de 0,007m2/d.
Tabela 5.21: Número de dispersão calculado para relações empíricas de vários especialistas
O valor obtido nos 4 ensaios de traçadores (d=0,54) difere dos valores calculados por
meio das relações empíricas de vários especialistas. Não se sabe ao certo o porquê,
mas acredita-se que a lagoa possui condições próprias de misturação e circulação da
massa líquida, apresentando comportamento de recirculação interna.
Não obstante, é possível encontrar valores mais elevados do número de dispersão,
como por exemplo, nas lagoas de Corinne, Utah, EUA (1979) apud Yanez (1993),
encontraram-se valores entre 0,395 e 1,710 e para as lagoas de San Juan, Lima, o
número de dispersão variou no verão de 0,38 a 0,82 e no inverno de 0,52 a 1,83
(Yanes, 1993)
Relações empíricas Número de dispersão
Von Sperling (4.1) 0,220 Yanez (4.2) 0,208
Agunwamba (4.3) 0,113 Polprasert e Batharai (4.4) 0,016
112
5.8 Coeficiente de remoção de matéria orgânica
Para as condições operacionais impostas à lagoa facultativa, taxa de aplicação de
carga orgânica de 250 kgDBO/ha.dia, tempo de detenção de 9,4 dias e temperatura
média de 29ºC, o gráfico da Figura 5.39 ilustra o seu desempenho em relação à DBO
filtrada, em 12 dias não consecutivos de amostragem, no período compreendido entre
os meses de março e abril de 2005, época de realização do 2º ensaio de traçadores.
Figura 5.39: Gráfico do desempenho da lagoa facultativa
Na Tabela 5.22 são apresentados os coeficientes de remoção de DBO obtidos para
cada uma das 12 amostragens, segundo o modelo de fluxo disperso anteriormente
apresentado e para cada um dos números de dispersão obtidos: por meio dos ensaios
de traçadores e por meio das relações empíricas. Observa-se que os valores
indicados, já se encontram corrigidos pela lei de Arrhenius (θ=1,05) para a
temperatura de 20ºC. Especificamente nessa lagoa em estudo obteve-se um valor
médio de K20 = 0,21 d-1.
Tabela 5.22: Coeficiente de remoção de matéria orgânica (K20) (d-1) Amostras
N. d
e D
ispe
rsão
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Méd
ia
0,540
0,224
0,156
0,250
0,385
0,329
0,190
0,093
0,138
0,125
0,121
0,348
0,157
0,210
0,220
0,182
0,132
0,201
0,292
0,255
0,157
0,083
0,119
0,108
0,105
0,268
0,133
0,170
0,208
0,180
0,131
0,199
0,288
0,252
0,155
0,082
0,117
0,108
0,104
0,264
0,132
0,168
0,113
0,162
0,121
0,177
0,250
0,221
0,142
0,077
0,109
0,100
0,097
0,231
0,121
0,151
0,016
0,140
0,108
0,152
0,204
0,184
0,124
0,072
0,098
0,091
0,088
0,191
0,108
0,130
Desempenho da Lagoa Facultativa
0
50
100
150
200
250
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Am ostras
DB
O
DBO af luente
DBO f iltrada ef luente
113
De acordo com von Sperling (2002), os valores de K20, para lagoas facultativas de
fluxo disperso, em geral, variam entre 0,13 e 0,17 d-1e, de acordo com Yanez (1993),
entre 0,17 e 0,20d-1.
Pode-se também comparar os resultados anteriores com as relações empíricas
propostas por Arceivala (5.5) e Vidal (5.6), estes são modelos não ideais de fluxo
disperso, para a temperatura de 20ºC, cuja variável é a taxa de aplicação de carga
orgânica. Para este caso adotou-se taxa de aplicação de 250 kgDBO/ha.d.
K = 0,132 Log Ls – 0,146 (5.5)
K = 0,091 + 20,5 x 10-4 Ls (5.6)
Os resultados obtidos são coeficientes K20 de 0,171 e 0,142 d-1, respectivamente.
Esses valores são próximos aos calculados por meio das relações empíricas e ao
calculado por meio de ensaio de traçadores.
Considerando o modelo ideal de mistura completa, muitas vezes adotado no
dimensionamento de lagoas facultativas, são apresentados na Tabela 5.23 os
respectivos coeficientes K20.
Tabela 5.23: Coeficientes K20 para mistura completa Amostras
Mod
elo
idea
l
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Méd
ia
(MC) 0,407
0,239
0,487
1,035
0,778
0,316
0,120
0,202
0,177
0,168
0,859
0,241
0,419
Segundo Arceivala (1981) e von Sperling (2001) os modelos de mistura completa têm
os seguintes valores de dimensionamento, K20 variando entre 0,3 a 0,4d-1.
Yanez (1993), investigou para 8 lagoas em San Juan, Lima, o coeficiente de remoção
(K20) em função do tempo de detenção (t). O coeficiente pode ser calculado por meio
da equação (5.7), para caso em estudo o valor é 0,35 d-1.
tK =-14,77 + 4,46t
(5.7)
Mara e Silva (1979), verificaram nas lagoas da EXTRABES, uma relação entre K20 e t.
O valor do coeficiente K20 é 0,35 d-1 e foi calculado pela equação (5.8).
0,527K =1+0,052t
(5.8)
114
Como se esperava, o coeficiente (K20) encontrado no modelo ideal, de mistura
completa, da Tabela 5.23 (0,419), está bem próximo do intervalo descrito acima;
entretanto, é significativamente maior do que o encontrado no ensaio de traçadores da
Tabela 5.22 (0,210).
De acordo com von Sperling (2002) para uma relação L/B de 4,5 e um Kt de
aproximadamente 2 (K = 0,21d-1 e t = 9,4d) tem-se uma relação K (mistura completa) /
K (fluxo disperso) igual a 2, que é justamente o valor encontrado na razão 0,419 e
0,210 dos coeficientes (K20) acima descritos.
Considerando agora o modelo ideal de fluxo em pistão, são apresentados na Tabela
5.24 os respectivos coeficientes K20.
Tabela 5.24: Coeficientes K20 para fluxo em pistão Amostras
Mod
elo
idea
l
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Méd
ia
(FP) 0,136 0,105 0,147 0,196 0,177 0,121 0,070 0,089 0,089 0,087 0,184 0,105 0,126
Apenas para efeito de informação, calculou-se o K20 para a modalidade de fluxo em
pistão. Como claramente esperado, os valores da Tabela 5.24 encontram-se abaixo
dos valores calculados para o fluxo disperso.
Após uma análise dos coeficientes para os diversos escoamentos e modelos
empíricos, tem-se que a adoção do valor K20 deve considerar em primeiro lugar o tipo
de escoamento esperado, em qualquer projeto em que não se tenha antes realizado
um experimento em escala real, o que é usual.
A importância do fato pode ser observado no gráfico da Figura 5.40, no qual se
percebe a diferença entre as curvas geradas a partir dos dados das Tabelas 5.22, 5.23
e 5.24.
Por exemplo, se consideramos o valor do coeficiente K20 obtido por meio do ensaio de
traçadores (K20=0,210d-1) e, relacionando aos diferentes modelos não ideais e ideais,
obtém-se para a dispersão determinada experimentalmente a eficiência de remoção
de 83,3%; para a relação empírica proposta por von Sperling, a eficiência de 87,5%;
proposta por Yanez, 87,8%; na de Agunwamba, 90,2%; e na de Polprasert e Batharai,
93,5%. Quando considerados, no entanto, os modelos ideais de mistura completa e de
fluxo em pistão, as eficiências alcançadas seriam, respectivamente, de 74,5% e 94%.
115
0,1
0,3
0,5
0,7
0,9
1,1
60 65 70 75 80 85 90 95Eficiências
Coe
ficie
nte
de R
emoç
ão (K
)Mistura CompletaEnsaio de TraçadorVon SperlingYanezAgunw ambaPolpraset e BathaiFluxo Pistão
Figura 5.39: Gráfico da eficiência versus coeficiente de remoção
Comparando os valores encontrados acima com a real eficiência de remoção da lagoa
facultativa de 83% e de 81,5%, primeira e segunda fase respectivamente, tem-se que
o valor obtido por meio do ensaio de traçadores está satisfatório, caracterizando muito
adequadamente o comportamento hidrodinâmico da lagoa.
Observa-se ainda que os modelos de Polprasert e Batharai assumem valores de
eficiência de remoção numa faixa mais elevada, mostrando-se assim mais adequado o
uso das relações propostas por von Sperling e Yanez.
116
5.9 Taxa de decaimento bacteriano
O cálculo da taxa de decaimento bacteriano (Kb), foi realizado através do modelo de
fluxo disperso, apresentado anteriormente. Como esta fórmula leva em consideração o
número de dispersão (d), neste caso, após estudo de hidrodinâmico do item anterior e
algumas conclusões, adotou-se a relação empírica proposta por von Sperling.
Para o caso, aplicam-se os seguintes valores: extensão da lagoa de maturação na
profundidade média (L) de 7,6m, largura da lagoa na profundidade média (B) de 2,6m.
Adotando estes valores o número de dispersão da lagoa é de 0,35.
O cálculo do Kb levou em consideração as duas fases de monitoramento, se admitidos
assim dois valores, um para cada fase.
Na Tabela 5.25 são apresentados os valores da primeira fase para coliformes fecais,
afluente e efluente, para a temperatura de 24ºC e tempo de detenção de 3,2 dias.
Tabela 5.25: Dados afluentes e efluentes da lagoa de maturação e o Kb (1 Fase)
Afluente Efluente Kb (d-1)
1,50E+05 3,90E+03 3,14 4,60E+05 4,60E+04 1,64 4,60E+04 2,40E+03 2,31 2,40E+05 9,30E+02 5,93 1,10E+05 2,40E+02 6,93 4,60E+05 2,40E+03 5,45 4,60E+02 2,30E+01 2,36
O valor médio encontrado para Kb foi de 3,97d-1, corrigindo este valor para a
temperatura de 20ºC tem-se Kb igual a 3,26d d-1. Se o Kb for calculado através da
média geométrica dos valores afluentes e efluentes é igual a 3,08d-1 a 20°C.
Para a segunda fase são apresentados na Tabela 5.26 os valores de coliforme fecais,
afluente e efluente, para a temperatura de 29ºC e tempo de detenção de 4,6 dias.
Tabela 5.26: Dados afluentes e efluentes da lagoa de maturação e o Kb (2 Fase)
Afluente Efluente Kb (d-1)
1,10E+03 2,30E+01 2,38 4,30E+01 2,30E+01 0,23 4,30E+01 2,30E+01 0,23 1,10E+03 1,00E+00 5,98 2,40E+04 1,00E+00 10,99 9,30E+01 4,30E+01 0,29 2,40E+04 4,00E+00 8,56 4,30E+01 4,00E+00 1,19
117
O valor médio encontrado para Kb foi de 3,73d-1; corrigindo este valor para a
temperatura de 20ºC tem-se Kb igual a 2,41d-1. Se o Kb for calculado através da média
geométrica dos valores afluentes e efluentes é igual a 1,95d-1 a 20°C.
Se os valores de Kb 10,99 e 8,56, que aparentemente estão discrepantes, forem
retirados, um novo valor médio é determinado Kb = 1,22 d-1, para a temperatura 20°C.
No Brasil para lagoas de fluxo disperso à 20°C, von Sperling encontrou valores de Kb
entre 0,26 a 2,42 d-1.
Von Sperling (2002) determinou, para lagoas no Brasil, uma equação (5.9) que
correlaciona Kb com a profundidade (h) e o tempo de detenção (t) a 20°C.
-0,877 -0,329bK = 0,917 h t (5.9)
O resultado desta equação para h igual a 1,0m e para o tempo de detenção de 3,2
dias tem-se Kb igual a 0,63 d-1 e para a mesma profundidade e 4,6 de tempo de
detenção tem-se Kb igual a 0,55d-1.
Além disso, von Sperling (2002) também determinou uma outra equação (5.10), para
lagoas no Brasil e no mundo, que não leva em consideração o tempo de detenção. O
resultado da equação (5.10) é Kb igual a 0,54 d-1 para h igual 1,0m.
-1,259bK = 0,542h (5.10)
Jordão e Pessôa (1995), citam valores de Kb, na África do Sul, de 1,6, 2,0 e 2,6 d-1,
para lagoas de maturação, de mistura completa, e para San Juan, Lima, coeficientes
de 1,1 e 1, 07 d-1, para lagoas de maturação com fluxo disperso.
Mascarenhas (2003), para lagoas de polimento rasa de Itabira/MG encontrou a 20°C
com fluxo disperso, Kb de 1,8 e 3,8 d-1, dependendo da profundidade.
Silva (1997), em estudos realizados em Campina Grande-PB, para lagoas de
maturação secundárias, fluxo disperso, encontrou valores para Kb, variando entre 3,12
e 22,67 d-1.
Pode-se também tentar correlacionar o Kb com o tempo de decaimento de 90% das
bactérias (T90) adotando a equação (5.11).
b90
2,3K =T
(5.11)
Para o cálculo do T90 foram considerados três ensaios. Os resultados encontram-se
nas Tabelas 5.28, 5.29 e 5.30 respectivamente.
118
Tabela 5.27: Cálculo do T90 da lagoa de maturação (1 ensaio)
T90 (d) Coliformes Fecais Eficiência (log)
0 240.000 - 1 46.000 0,72 2 24.000 1,00 3 2400 2,00 4 240 3,00
Tabela 5.28: Cálculo do T90 da lagoa de maturação (2 ensaio)
T90 (d) Coliformes Fecais Eficiência (log)
0 46.000 - 1 4.600 1,00 2 2.400 1,28 3 2.400 1,28 4 240 2,28
Tabela 5.29: Cálculo do T90 da lagoa de maturação (3 ensaio)
T90 (d) Coliformes Fecais Eficiência (log)
0 240.000 - 1 24.000 1,00 2 2.400 2,00 3 1.100 2,34 4 1.100 2,34
Observa-se que o valor do T90, em dias, nas Tabelas 5.27, 5.28 e 5.29 são
respectivamente de 2, 1 e 1 dias. Por meio da equação (5.11) obtêm-se os seguintes
valores, 1,15, 2,3 e 2,3 d-1, respectivamente, para a temperatura de 27º. Corrigindo
para a temperatura de 20ºC, os novos valores são de 0,81 e 1,63 d-1. Os valores
calculados condizem com os estimados para lagoas de maturação com as
características existentes no CETE.
O coeficiente (Kb) calculado pelos dados afluentes e efluentes da lagoa de maturação
do CETE, média da 2 fase é 1,22 d-1, encontra-se superior aos valores usualmente
encontrados na literatura. A diferença encontrada pode ser devido a condições
próprias e locais da lagoa do CETE/UFRJ, como temperatura, radiação solar,
hidrodinâmico da lagoa de maturação e do próprio esgoto afluente.
119
CAPÍTULO 6
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
6.1 Conclusões
• Quando avaliado o comportamento das lagoas de estabilização facultativa e de
maturação do CETE/UFRJ submetidas a duas taxas de aplicação, de acordo com os
parâmetros: DBO, DQO, Sólidos e Coliformes Fecais e Enterococos Fecais, percebe-
se que a segunda fase do experimento apresentou, de forma geral, uma melhor
eficiência. Na Tabela 6.1, são apresentados os valores das eficiências médias.
Tabela 6.1: Resumo das eficiências médias
Unidade Fase
DQO (%)
DBO (%)
SST (%)
CF (und.log)
EF (und.log)
LF - I 68 66 76 2 2
LF -II 76 77 85 3 3
SL - I 75 74 82 4 3
SL - II 76 77 79 5 4
Este fato se justifica, primeiro, pela menor taxa de aplicação (250 kg DBO5/ ha dia), o
que gera uma menor carga resultando, assim, em um efluente de melhor qualidade; e,
depois pelas condições climáticas mais favoráveis (temperaturas um pouco mais
elevadas e maior insolação), o que favorece a cinética de reação.
• Em relação ao índice de atendimento, este será melhor ou pior de acordo com
a porcentagem exijida na legislação. Nos casos (RJ/SP/MG) a lei não define quanto ao
período de atendimento ao padrão, o que é uma falha.
Em relação à DBO e ao SST, considerando um valor médio, os resultados são
plenamente atendidos. O mesmo não se dá em relação à DQO, exigida apenas na
legislação de MG.
• Com relação à estratificação de temperatura, as lagoas facultativa e de
maturação do CETE/UFRJ não apresentaram significativa variação (2 a 5ºC).
Houve, porém, uma variação vertical considerável na concentração de oxigênio dissolvido, como esperado, nos períodos de inverno e verão. • Embora com apenas uma única determinação, na lagoa facultativa do
CETE/UFRJ foram identificadas as algas, Chorella sp, Pandorina morum e Euglena
sp, clássicas e usuais em lagoas.
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• Avaliando quantitativa e qualitativamente o perfil de acúmulo de sólidos
sedimentados no interior da lagoa facultativa do CETE/UFRJ, foram encontrados
valores da ordem de 12cm, o que está de acordo com a experiência e a literatura,
mostrando que, neste primeiro ano de operação, a lagoa apresentou um
comportamento adequado em relação à taxa de acumulação de sólidos e sua
composição física.
• A determinação experimental, por meio de ensaios de traçadores, do número
de dispersão na lagoa facultativa do CETE/UFRJ, mostrou que para os 4 ensaios
realizados o mesmo número de dispersão foi encontrado: d =0,54.
O valor medido difere dos valores calculados por meio de relações empíricas de alguns outros autores. Não obstante, a literatura se refere algumas vezes a valores mais elevados do número de dispersão. • O coeficiente de remoção de matéria orgânica, da lagoa facultativa do
CETE/UFRJ, foi obtido pelo número de dispersão real (por meio de ensaio de
traçadores) foi de 0,21 d-1, admitindo fluxo disperso e temperatura de 20ºC. Este é um
parâmetro importante a adotar no projeto de lagoas de estabilização, e o valor
encontrado está de acordo com as faixas citadas na literatura.
• O coeficiente de decaimento bacteriano (Kb), da lagoa de maturação do
CETE/UFRJ, obtido por meio dos dados afluentes e efluentes foi de 1,22d-1 e é
superior aos valores usualmente encontrados na literatura. A diferença pode ser
devida a condições próprias locais.
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6.2 Recomendações
• Continuar o monitoramento das unidades experimentais, com objetivo de
ampliar e enriquecer os dados existentes;
• Ampliar o período de monitoramento de OD e temperatura, permitindo assim
uma melhor caracterização da curva ao longo de 24h.
• Investigar e quantificar, em diferentes períodos, as algas predominantes;
• Quantificar a concentração de clorofila a;
• Realizar ensaios de traçadores na lagoa de maturação permitindo obtenção do
real número de dispersão;
• Alterar as configurações geométricas das lagoas, com a introdução de
chicanas, e obter assim novos valores de eficiência de remoção, de número de
dispersão e de coeficientes de remoção;
• Combinar o sistema de lagoas com reator UASB;
• Utilizar mecanismos de polimento com objetivo de reduzir a quantidade de
algas do efluente.
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