O FBP, construído em aço-carbono, possuía quatro compartimentos, sendo que cada compartimento de reação era individualmente interligado a um decantador secundário (Figura 5.1). Dessa forma, a qualidade do efluente gerado em cada volume reacional podia ser avaliada em separado. Os FBPs possuíam, ainda, pontos de coleta instalados a montante dos decantadores secundários, permitindo a avaliação da qualidade do efluente sem o uso de
Tratamento preliminar Ponto de amostragem do esgoto bruto Filtro biológico percolador Reator UASB Compartimentos do FBP Decantadores secundários
Materiais de enchimento investigados 1 – Escória de alto-forno
2 – Anéis plásticos randômicos 3 – Downflow hanging sponge 4 – Aparas de conduíte corrugado
1 2 3 4 Pontos de amostragem ao longo do FBP 5º ponto de amostragem do perfil 1º Ponto de amostragem do perfil
clarificadores. Os detalhes a respeito da operação do sistema sem o uso dos decantadores secundários são discutidos no capítulo 6.
A Figura 5.2 mostra o filtro biológico percolador utilizado no âmbito da pesquisa. As principais características dos compartimentos de reação do filtro biológico percolador e dos materiais de enchimento testados são apresentados na Tabela 5.1 e 5.2, respectivamente.
Figura 5.2 - Filtro biológico percolador compartimentado e decantadores secundários (A); vista superior dos quatro compartimentos e respectivos materiais de enchimento (B); pontos de coleta para a composição dos perfis de parâmetros físico-químicos na porção do volume reacional do FBP (C). Tabela 5.1 - Principais características dimensionais do FBP compartimentado.
Filtro biológico percolador Características Compartimento
reacional total
Compartimento
individualizado Decantadores secundários
Diâmetro (m) 2,10 --- 1,00
Área útil (m2) 3,46 0,87 0,79
Altura útil (m) 2,50 2,50 1,82
Volume útil (m3) 8,65 2,16 1,44
1 DHS: índice de vazios: 95%; volume médio: 65 m³/m³ de reator. Possui retenção de biomassa nos interstícios.
Tabela 5.2 - Principais características dos materiais de enchimento utilizados na pesquisa. Área
superficial específica
Peso
específico Índice de vazios Meio suporte
(m²/m³) (kg/m³) (%)
Material de constituição Escória de alto-forno ~ 55 1500 60 Resíduo de siderurgia Anéis randômicos 80 60 98 Plástico
Downflow hanging sponge1(DHS) 87 ND 96 Espuma de poliuretano
Aparas de conduíte corrugado 220 54 95 Plástico
1 Possui a propriedade de retenção de biomassa nos interstícios, possibilitando o aumento da idade do lodo.
ND: não determinado.
Para a obtenção dos perfis de variação dos parâmetros físico-químicos ao longo da altura dos FBPs, cada compartimento reacional foi equipado com pontos de amostragem a cada 50 cm de altura (Figura 5.1 e 5.2 C). Ressalta-se, no entanto, que a distância do topo dos materiais de
Escória Anéis DHS Conduíte Pontos de amostragem no FBP A B C
VARIAÇÃO DE PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS ASSOCIADOS À NITRIFICAÇÃO EM FBPS PÓS-UASB
Programa de Pós-graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos da UFMG 79
enchimento aos seus respectivos primeiros pontos de coleta, e a distância dos últimos pontos de coleta ao fundo dos volumes reacionais é de 35 cm.
O perfil para cada compartimento foi constituído de 5 pontos: um ponto afluente aos FBPs; três pontos de coleta tomados na porção do respectivo volume reacional (Figura 5.1); e um ponto afluente ao decantador secundário. As principais características dos compartimentos de reação do filtro biológico percolador e dos materiais de enchimento testados são apresentados na Tabela 5.2. Ressalta-se que para a implementação dos perfis de sulfeto os primeiros pontos apresentados (topo) são referentes à tomada de 35 cm, tendo em vista a grande diferença entre a concentração de sulfeto no efluente do reator UASB, com relação às concentrações referentes aos pontos de coleta do volume reacional dos FBPs.
5.2.2 Parâmetros físico-químicos avaliados e metodologia de execução de análises
A determinação das concentrações dos constituintes investigados foi efetuada de acordo com as metodologias expostas em AWWA (2005). A tabela 5.3 apresenta os parâmetros físico- químicos avaliados, as freqüências e a metodologia de execução das análises.
Tabela 5.3 -Parâmetros físico-químicos investigados e metodologia utilizada Parâmetro Freqüência de análise Metodologia Referência DBO Filtrada Azida modificada (OD 5 dias) AWWA (2005)
Alcalinidade Titulometria AWWA (2005)
NTK Digestão/titulometria AWWA (2005)
N-amoniacal Digestão/titulometria AWWA (2005)
Nitrito Titulometria AWWA (2005)
Nitrato Colorimetria Rodier (1978)
Sulfeto Colorimétrico AWWA (2005)
pH Eletrometria AWWA (2005)
OD
Campanhas de amostragem executadas ao final da fase: Fase 1: Três campanhas de amostragem
Fase 2: Duas campanhas de amostragem
Eletrometria e fotoluminescência AWWA (2005)
1
As análises de OD foram realizadas com eletrodo de membrana e eletrodo de fotoluminescência.
5.2.3 Características operacionais impostas ao sistema UASB/FBP
Os perfis apresentados são referentes à fase operacional 1 e 2. A duração de cada fase operacional foi de 90 dias. Para a fase 1 os perfis de variação dos constituintes avaliados foram efetuados com base em três campanhas de amostragem. Na fase 2, os perfis de variação foram efetuados com base em apenas duas campanhas de amostragem. Tais campanhas eram
realizadas ao final de cada fase operacional. A Tabela 5.4 apresenta as condições operacionais utilizadas na pesquisa.
Tabela 5.4 - Características operacionais do filtro biológico percolador para as fases previstas. Filtro biológico percolador Decantadores secundários TAS Vazão média COVaplicada TAS TDH
Fase (m³/m².d) (m³/d) (kgDBO/m³.d) Relação DBO/NTK¹ (m³/m².d) (h) 1 20,0 68,6 0,43 1,25 22,3 2,0 2 10,0 34,6 0,24 1,83 11,0 4,0
¹ Relação DBO/NTK média afluente aos FBPs. COV: carga orgânica volumétrica em kgDBO/m³.d. TAS: taxa de aplicação superficial em m³/m².d.TDH: tempo de detenção hidráulica em h.
5.3 Resultados e discussão
Como dito anteriormente, a discussão a seguir baseia-se nas campanhas de amostragem efetuadas ao final de cada fase da pesquisa. Cada um dos pontos do perfil foi definido segundo a média aritmética dos valores de concentração obtidos em cada campanha. Preliminarmente, são apresentadas as seguintes questões, a saber:
Fase 1: O perfil de variação dos parâmetros avaliados foi efetuado com base em três campanhas de amostragem. A temperatura observada durante a realização das coletas foi de 26 ± 2 ºC. Os valores de pH estiveram entre 7,3 e 8,0 e o valor de OD do líquido foi de 4,8 ± 0,3, não variando de forma considerável ao longo dos volumes reacionais dos FBPs.
Fase 2: O perfil de variação dos constituintes avaliados foi efetuado com base em duas campanhas de amostragem. A temperatura observada durante a realização das coletas foi de 25 ± 2 ºC. Os valores de pH estiveram entre 7,3 e 7,8 e o valor de OD foi de 5,3 ± 1,0, não variando de forma considerável nos volumes reacionais dos FBPs, como também foi observado na fase 1.