Avaliação de sistemas de tratamento e reúso de esgoto sanitário para fins de irrigação

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Flotação aplicada ao pós-tratamento do efluente de reator anaeróbio de leito expandido tratando esgoto sanitário

Este trabalho apresenta e discute os resultados de um estudo amplo e aprofundado sobre os principais parâmetros operacionais da flotação por ar dissolvido, utilizada no pós-tratamento de efluentes de um reator anaeróbio de leito expandido (RALEx), tratando 10 m3/hora de esgoto sanitário. Foram realizados preliminarmente ensaios utilizando o flotateste, unidade de flotação em escala de laboratório, para identificar as melhores dosagens de coagulante (cloreto férrico), o polímero mais adequado, dentre os 26 testados, e sua respectiva dosagem, o pH de coagulação adequado, o tempo (Tf) e o gradiente de velocidade (Gf) de floculação mais apropriados e a quantidade de ar (S*) requerida. Para obtenção das condições operacionais adequadas para a unidade piloto de flotação, os valores de Tf e de Gf foram variados de zero a 24 minutos e de 40 a 100 s-1, respectivamente. As concentrações de cloreto férrico e de polímero sintético variaram de 15 a 92 mg/L e de 0,25 a 7,0 mg/L, respectivamente. S* variou de 2.85 a 28.5 gramas de ar por metro cúbico de efluente e a taxa de aplicação superficial na unidade de flotação abrangeu de 180 a 250 m3/m2/d. O desempenho da flotação durante a partida do reator anaeróbio também foi investigado. O uso de 50 mg/L de cloreto férrico, de Tf igual a 20 min e Gf de 80 s-1, de S* de 19,7 g de ar por m3 de efluente e taxa de 180 m3/m2/d produziu excelentes resultados nos ensaios com a instalação piloto de flotação, com elevadas remoções de carga de DQO (80,6%), de fósforo total (90,1%) e de sólidos suspensos totais (92,1%) e com turbidez entre 1,6 e 15,4 uT e residuais de ferro de 0,5 mg/L, com remoção estimada, na forma de lodo, de 77 gramas de SST por m3 de efluente tratado. Nestas mesmas condições, no sistema RALEx+FAD, foram observadas remoções globais de 91,6% de carga de DQO, de 90,1% de carga de fósforo e de 96,6% de carga de SST. O emprego da flotação por ar dissolvido (FAD) mostrou-se alternativa bastante atraente para o pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. Se a coagulação estiver bem ajustada, o sistema composto de reator anaeróbio seguido de unidade de flotação consegue alcançar excelente remoção de matéria orgânica, redução significativa da concentração de fósforo e de sólidos suspensos, além de precipitação dos sulfetos dissolvidos, gerados no reator anaeróbio. Bons resultados foram alcançados mesmo quando o reator RALEx produziu efluentes de baixa qualidade durante seu período de partida. Nesse período, o sistema de flotação atuou como barreira eficaz, evitando a emissão de efluente de baixa qualidade do sistema.

Lodo de esgoto na agricultura: estudo de caso.

Avaliou-se a mineralização de N e a produtividade do milho em um solo submetido a freqüentes aplicações de doses crescentes de lodo de esgoto. O experimento foi conduzido em um Latossolo Vermelho-distroférrico, textura média/argilosa. Os tratamentos consistiram de parcelas sem aplicação de fertilizantes ou lodo de esgoto (testemunha), parcelas com aplicação de N mineral (NM), parcelas com dose de lodo de esgoto calculada para fornecer à cultura o mesmo teor de N do tratamento NM (1N) e parcelas com duas (2N), quatro (4N), e oito vezes (8N) a dose de lodo do tratamento 1N. Os conteúdos de N mineral no solo aumentaram com a dose de lodo. As altas concentrações de nitrato em relação às de amônio foram associadas à intensa nitrificação do solo. Altas perdas de nitrato provavelmente ocorreram nos primeiros vinte e sete dias após a incorporação do lodo, mesmo nas menores doses, sugerindo que a utilização de lodo em doses calculadas com base nas necessidades da planta e na sua taxa de mineralização medida em laboratório, poderá superestimar as quantidades a serem aplicadas ao solo.

Uso de reator seqüencial em batelada (RSB) para pós-tratamento de efluente de reator anaeróbio

Este trabalho consistiu no pós-tratamento de efluente de reator anaeróbio, em um sistema de reator seqüencial em batelada (RSB), com vistas à remoção biológica de nitrogênio e fósforo. Primeiramente, em escala de laboratório, verificou-se a eficiência de três RSBs, com ciclos operacionais diferenciados, tratando o efluente produzido por um reator seqüencial em batelada anaeróbio (RSBAn), alimentado por esgoto sintético, caracteristicamente doméstico. Neste experimento, também acoplou-se um sistema de aquisição de dados aos RSBs, para monitorar continuamente os parâmetros pH, redox e OD, com o objetivo de obter pontos inferenciais de controle dos processos de nitrificação, desnitrificação e remoção biológica de fósforo. Subseqüente a este experimento, desenvolveu-se um sistema de RSB em escala piloto, tratando o efluente anaeróbio real de um UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), no intuito de analisar o efeito da mudança de escala e do tipo de esgoto, que passou de sintético a real, na performance do RSB. No experimento em escala de laboratório, os resultados obtidos demonstraram boas eficiências de remoção de DQO e SS, e uma ótima eficiência no processo de nitrificação. As eficiências médias de remoção de DQO, SS e nitrificação, foram respectivamente de 93,3%, 90,7% e 98,9%. O processo de desnitrificação não desenvolveu-se satisfatoriamente devido às baixas concentrações de matéria orgânica do efluente anaeróbio. O processo de remoção biológica de fósforo, além das baixas DQO afluentes, foi prejudicado pelas idades de lodo extremamente longas estabelecidas nesta fase experimental, em função da aplicação da estratégia de controle de processo baseada na concentração de SSV no licor. Objetivando-se aumentar a concentração de matéria orgânica imediatamente disponível no afluente, com o conseqüente acréscimo de eficiência nos processos de desnitrificação e remoção biológica de fósforo, introduziu-se um pré-fermentador, para gerar metade do efluente anaeróbio a ser tratado nos RSBs. O controle do processo passou a ser efetuado através da aplicação de uma idade de lodo pré-estabelecida de 20 dias. Observou-se um aumento bastante significativo do processo de desnitrificação, atingindo uma eficiência da ordem de 70,4%. No entanto, as maiores concentrações de matéria orgânica solúvel, com a introdução do pré-fermentador, não foram suficientes para estimular o desenvolvimento das bactérias removedoras de fósforo. Um aumento de DQO do esgoto sintético foi necessário para permitir a simultaneidade dos processos de desnitrificação e remoção de fósforo. Porém, apesar de apresentar ciclos operacionais com eficiências de 100% de remoção de fósforo, este processo não mostrou-se confiável, alternando entre fases de boas, médias e más eficiências. Provavelmente as idades de lodo, ainda muito altas para promover a remoção de fósforo do sistema, justificam a permanência bastante irregular na eficiência deste processo. Neste período, a concentração média de DQO necessária para atingir-se uma eficiência satisfatória nos processos conjuntos de nitrificação e desnitrificação, foi de 644,6 mg/L. As seguintes eficiências foram observadas: 95,8% na remoção de DQO, 98,7% na nitrificação, 76,8% na desnitrificação e 74,5% na remoção de nitrogênio. O acompanhamento "on line" de pH, redox e OD mostrou-se como uma eficiente ferramenta inferencial no controle de processos biológicos, principalmente daqueles referentes à remoção de nitrogênio. Dentre os três parâmetros monitorados, o pH apresentouse como o mais representativo. No experimento em escala piloto, o processo de nitrificação não desenvolveu-se possivelmente devido ao efeito conjunto de baixos tempos de detenção nas etapas aeróbias dos ciclos operacionais dos RSBs, com a ação tóxica de sulfetos produzidos no tratamento anaeróbio. O processo de remoção biológica de fósforo, similarmente ao experimento em escala de bancada, não mostrou-se confiável, apresentando períodos alternados de eficiência. Por fim, com vistas a verificar o desenvolvimento de processo inibitório por efluentes de tratamento anaeróbio em sistemas aeróbios, realizou-se uma série de testes de inibição com o efluente anaeróbio e também especificamente com sulfeto. Os testes respirométricos (DBO última e em batelada), foram de essencial importância para analisar a tratabilidade biológica de esgoto contendo composto tóxico. Pôde-se comprovar que o sulfeto, presente no efluente anaeróbio real, ou o efeito de sua combinação com outras substâncias contidas no lodo ativado, alterou a cinética dos processos biológicos desenvolvidos no sistema de tratamento do tipo lodo ativado.

Efeito residual de quatro aplicações anuais de lodo de esgoto e vinhaça na qualidade tecnológica da cana-de-açúcar

O principal objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos residuais, por quatro anos seguidos, de diferentes tipos de resíduos, aplicados de formas e em doses distintas, sobre a qualidade tecnológica da cana-de-açúcar de quinto corte (cultivar SP 81-3250). Os tratamentos testados são combinações de dois tipos de resíduos (lodo de esgoto; vinhaça; lodo de esgoto + vinhaça) com dois modos de aplicação (ao lado da linha de cultivo e em área total) e com duas doses (100 e 200%), e um tratamento-testemunha. O delineamento experimental foi em blocos casualizados, com três repetições, totalizando 39 parcelas. As variáveis analisadas foram: percentagem de sólidos solúveis no caldo extraído (Brix % C.E.), percentagem aparente de sacarose no caldo extraído (Pol % C.E.), percentagem da fibra na cana (Fibra % cana), pureza (%), percentagem aparente de sacarose na cana (Pol % cana), percentagem de açúcares redutores na cana (AR % cana), percentagem de açúcares redutores totais na cana (ART % cana) e açúcares totais recuperáveis (ATR). Os fatores de variação testados (tipo de resíduo, modo de aplicação e doses) não promoveram alterações na qualidade e não comprometeram a valorização da cana-de-açúcar.

Avaliação da incorporação de cinzas de lodo de esgoto como adição mineral em concretos de cimento Portland

O desenvolvimento das grandes cidades tem gerado um dos maiores desafios ambientais enfrentados na atualidade, que é a gestão eficaz de resíduos sólidos. A grande variedade e quantidade dos resíduos produzidos diariamente, tem tornado a destinação ecologicamente correta e sustentável destes materiais cada vez mais difícil. Dentre os vários resíduos produzidos diariamente destacam-se os lodos oriundos de estações de tratamento de esgotos, denominados de lodos de esgoto, cuja destinação final segura tem sido discutida mundialmente em diversos estudos, tendo em vista que a tendência de geração deste tipo de resíduo tende a crescer com o aumento do saneamento das cidades. Uma forma amplamente difundida nos países desenvolvidos para destinação dos lodos de esgoto é a incineração destes materiais para posterior envio das cinzas geradas neste processo a aterros sanitários. Porém, tem-se estudado formas alternativas de disposição, destacando-se a utilização destas cinzas como adição mineral em concretos e argamassas de cimento Portland. Sabe-se que o desempenho de resíduos de incineração como adição mineral em matrizes cimentícias, depende em grande parte da capacidade de atuação destes materiais como elementos pozolânicos ou como fileres, podendo estas características serem influenciadas pela temperatura de queima ao qual estes resíduos foram submetidos. Neste sentido, verificou-se com esta pesquisa a influência da temperatura empregada na queima dos lodos sépticos no índice de atividade pozolânica (IAP) das cinzas geradas como resíduo deste processo, aqui denominadas de cinzas de lodo séptico (CLS), sendo em seguida, avaliadas as implicações técnicas e microestruturais da utilização deste resíduo em teores de 10%, 20% e 30% como adição mineral em concretos de cimento Portland. Os resultados obtidos demonstraram não haver alterações significativas no IAP das CLS em decorrência da temperatura utilizada durante o processo de queima dos lodos de esgoto. Além disso, verificou-se que embora a utilização das CLS tenham provocado diminuição da trabalhabilidade dos concretos para todos os teores de incorporação, estas melhoraram a resistência mecânica à compressão, o índice de vazios, a absorção de água e o comportamento microestrutural dos concretos contendo 10% e 20% de resíduo

Disponibilidade de níquel em solo tratado com lodo de esgoto e cultivado com sorgo

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Cádmio, cromo, chumbo e zinco em plantas de milho e em latossolo após nove aplicações anuais de lodo de esgoto

As maiores limitações para o uso do lodo de esgoto em áreas agrícolas são os riscos de contaminação do solo com metais pesados e sua possível transferência para a cadeia alimentar. Objetivou-se, com este estudo, avaliar os teores de Cd, Cr, Pb e Zn no solo, utilizando-se dois métodos de extração (HNO3 + H2O2 + HCl e HClO4 + HF), o acúmulo destes elementos em plantas de milho cultivadas em Latossolo Vermelho eutroférrico no nono ano de aplicação de lodo de esgoto, bem como seus efeitos na produção de matéria seca e na produtividade de grãos. O experimento foi instalado em condições de campo em Jaboticabal-SP, no delineamento em blocos casualizados, com quatro tratamentos e cinco repetições. Os tratamentos corresponderam a doses acumuladas por nove anos consecutivos de lodo de esgoto (45,0; 90,0 e 127,5 t ha-1, base seca) e um tratamento testemunha que recebeu fertilização mineral com base na análise de solo. O lodo de esgoto foi aplicado manualmente e incorporado ao solo com grade a 0,1 m de profundidade antes da semeadura do milho. Os teores médios de Cd no solo não variaram em função das doses de lodo e dos métodos de extração. Por outro lado, os teores médios de Cr, Pb e Zn no solo obtidos pela digestão com HClO4 + HF foram de 72,4; 31,8 e 62,3 %, respectivamente, superiores àqueles encontrados pela digestão que empregou HNO3 + H2O2 + HCl. Contudo, quando se avaliou apenas o efeito das doses de lodo no solo, em ambos os métodos de extração, verificou-se diferença entre os tratamentos apenas para a concentração de Zn no solo. Exceto o Cd, que não foi detectado, de modo geral, os teores e os acúmulos de Cr, Pb e Zn nas partes das plantas de milho aumentaram com as aplicações de lodo de esgoto. Os teores de Cr, Pb e Zn nos grãos, quando detectados, permaneceram abaixo dos limites máximos estabelecidos para o consumo humano conforme a legislação brasileira. A adição de lodo de esgoto e a fertilização mineral, por longo período, apresentaram efeitos semelhantes na produção de matéria seca e na produtividade de grãos de milho.

Efeito do nitrogênio e do lodo de esgoto nos fatores produtivos do feijoeiro

A disposição final do lodo de esgoto vem se caracterizando como um dos problemas ambientais urbanos mais relevantes da atualidade e que cresce diariamente tanto nos países desenvolvidos quanto nos em desenvolvimento, como reflexo da ampliação das redes de coleta e incremento dos níveis de tratamento. O objetivo deste trabalho foi verificar o efeito da aplicação de lodo de esgoto e de adubação química de N nos fatores produtivos do feijoeiro. O lodo de esgoto compostado foi aplicado em dezembro de 2007, em feijão-comum cultivado em sistema de semeadura direta. Foi adotado o delineamento experimental em blocos casualizados, constituídos por seis tratamentos e quatro repetições, assim definidos: T0 - sem adubação nitrogenada; T1 - adubação química nitrogenada de acordo com o recomendado para a cultura; T2 - 50% adubação nitrogenada proveniente do lodo de esgoto e 50% em forma mineral; T3 - 100% adubação nitrogenada proveniente do lodo de esgoto; T4 - 150% adubação nitrogenada proveniente do lodo de esgoto e T5 - 200% adubação nitrogenada proveniente do lodo de esgoto. O aumento da dose de lodo de esgoto promoveu o incremento no número de vagens, rendimento de matéria seca, rendimento de grãos e na massa de 1.000 grãos.

Disponibilidade de metais pesados em Latossolo com aplicação superficial de escória, lama cal, lodos de esgoto e calcário

O objetivo deste trabalho foi avaliar alguns atributos químicos do solo e a disponibilidade de cádmio (Cd), cromo (Cr), níquel (Ni), mercúrio (Hg), chumbo (Pb) e arsênio (As), por meio da extração pelo DTPA, em conseqüência da aplicação superficial de escória de aciaria, lama cal e lodos de esgoto centrifugados e de biodigestores, nas doses 0 (testemunha), 2, 4 e 8 Mg ha-1 e um tratamento adicional composto pela calagem superficial na dose 2 Mg ha-1. O experimento foi conduzido em delineamento de blocos ao acaso, em condições de campo, em área sob sistema plantio direto, durante 2003 e 2004. A aplicação superficial de escória de aciaria, lama cal, lodo de esgoto centrifugado e de biodigestor, até a dose 8 Mg ha-1, assim como o calcário na dose 2 Mg ha-1, não trazem problemas de disponibilidade ao ambiente, com relação aos metais pesados Cd, Cr, Hg, Pb, Ni e As, quando aplicados sobre a superfície em Latossolo Vermelho distrófico, no sistema plantio direto. A fitodisponibilidade de metais pesados às culturas da soja e aveia-preta foi nula, quando foram aplicadas doses de até 8 Mg ha-1 de lodo de esgoto, escória e lama cal sobre a superfície do solo, no sistema plantio direto.

Correção da acidez e mobilidade de íons em Latossolo com aplicação superficial de escória, lama cal, lodos de esgoto e calcário

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Rendimento de massa de matéria seca e relação c/n da aveia preta em função do lodo de esgoto e adubação nitrogenada

The final display of sewage sludge has been characterized as one of the most relevant environmental problems in the cities; it daily increases in both developed and developing countries, resulting in larger collection networks and increased treatment levels. The aim of this study was to verify the effect of mineral N and sewage sludge on dry matter yield and C/N ratio in black oat. The experiment was conducted in Sao Manuel Experimental Farm, belonging to the Faculty Agronomic Sciences, Unesp, Botucatu. The adopted experimental design was in randomized blocks constituted of 6 treatments and 5 replicates, as follows: T0 - without nitrogen fertilization; T1 - 70 kg ha(-1) of the N mineral; T2 - 35 kg ha(-1) of the N from sewage sludge and 35 kg ha(-1) of the N in the mineral form; T3 - 70 kg ha(-1) of the N from sewage sludge; T4 - 105 kg ha(-1) of the N from sewage sludge;- T5 - 140 kg ha(-1) of the N from sewage sludge. The parameters evaluated were dry matter acumulation and C/N ratio; with collections made at 60, 75, 90, 105 and 120 days after sowing. Increasing the dose of sewage sludge provided increment in dry matter yield in oat. The N provided a lawoer C/N ratio in plant oats.

Bio-óleo e biogás da degradação termoquímica de lodo de esgoto doméstico em cilindro rotativo

The objective of this study was to produce biofuels (bio-oil and gas) from the thermal treatment of sewage sludge in rotating cylinder, aiming industrial applications. The biomass was characterized by immediate and instrumental analysis (elemental analysis, scanning electron microscopy - SEM, X-ray diffraction, infrared spectroscopy and ICP-OES). A kinetic study on non-stationary regime was done to calculate the activation energy by Thermal Gravimetric Analysis evaluating thermochemical and thermocatalytic process of sludge, the latter being in the presence of USY zeolite. As expected, the activation energy evaluated by the mathematical model "Model-free kinetics" applying techniques isoconversionais was lowest for the catalytic tests (57.9 to 108.9 kJ/mol in the range of biomass conversion of 40 to 80%). The pyrolytic plant at a laboratory scale reactor consists of a rotating cylinder whose length is 100 cm with capable of processing up to 1 kg biomass/h. In the process of pyrolysis thermochemical were studied following parameters: temperature of reaction (500 to 600 ° C), flow rate of carrier gas (50 to 200 mL/min), frequency of rotation of centrifugation for condensation of bio-oil (20 to 30 Hz) and flow of biomass (4 and 22 g/min). Products obtained during the process (pyrolytic liquid, coal and gas) were characterized by classical and instrumental analytical techniques. The maximum yield of liquid pyrolytic was approximately 10.5% obtained in the conditions of temperature of 500 °C, centrifugation speed of 20 Hz, an inert gas flow of 200 mL/min and feeding of biomass 22 g/min. The highest yield obtained for the gas phase was 23.3% for the temperature of 600 °C, flow rate of 200 mL/min inert, frequency of rotation of the column of vapor condensation 30 Hz and flow of biomass of 22 g/min. The non-oxygenated aliphatic hydrocarbons were found in greater proportion in the bio-oil (55%) followed by aliphatic oxygenated (27%). The bio-oil had the following characteristics: pH 6.81, density between 1.05 and 1.09 g/mL, viscosity between 2.5 and 3.1 cSt and highest heating value between 16.91 and 17.85 MJ/ kg. The main components in the gas phase were: H2, CO, CO2 and CH4. Hydrogen was the main constituent of the gas mixture, with a yield of about 46.2% for a temperature of 600 ° C. Among the hydrocarbons formed, methane was found in higher yield (16.6%) for the temperature 520 oC. The solid phase obtained showed a high ash content (70%) due to the abundant presence of metals in coal, in particular iron, which was also present in bio-oil with a rate of 0.068% in the test performed at a temperature of 500 oC.

Produção de forragem verde em sistema hidropônico usando esgoto tratado

In the urban areas of the cities a larger problem of destiny of effluents of the treatment stations is verified due to the junction of the sewages in great volumes. This way the hidroponic cultive becomes important, for your intensive characteristic, as alternative of reuse. This work presents as objective the improvement of the relation hidric-nutritious of the hidroponic cultive of green forage (FVH) using treaty sewage. The production of forage was with corn (Zea mays L.), using double hybrid AG1051, in the experimental field of the Federal University of Rio Grande do Norte (UFRN), in the city of Natal-RN-Brazil. The treated effluent essentially domestic had origin of anaerobic reactor, type decant-digester of two cameras in series followed by anaerobic filters drowned. The hidroponic experimental system was composed of 08 stonemasons, with limited contours for masonry of drained ceramic brick, measuring each one 2,5 meters in length for 1,0 meter of width, with inclination of 4% (m/m) in the longitudinal sense, leveled carefully, in way to not to allow preferential roads in the flow. These dimensions, the useful area of Isow was of 2 square meters. The stonemasons of cultive were waterproof (found and lateral) with plastic canvas of 200 micres of thickness, in the white color. Controlled the entrance and exit of the effluente in the stonemasons, with cycles of 12,68 minutes, it being water of 1,18 minutes. The treatments were constituted of: T1 - 24 hours/day under it waters with flow of 2 L/min; T2 - 12 hours/day under waters with flow of 4 L/min; T3 - 12 hours/day under waters with flow of 2 L/min; and T4 - 16 hours/day under waters with flow of 3 L/min. There were evaluations of the evapotranspirometric demand, of hidroponic system affluent and effluent seeking to characterize and to monitor physical-chemical parameters as: pH, temperature, Electric Conductivity and Fecal Coliforms. This last one was analyzed to the 11 days after isow (DAS) and to the 14 DAS. The others were analyzed daily. I sow it was accomplished in the dates of February 21, 2007, first experiment, and April 10, 2007, second experiment. The density of Isow was of 2 kg of seeds, germinated before 48 hours, for square meter of stonemason. The statistic delineament was it casual entirely with two repetitions, in two experiments. It was applied Tukey test of average to five percent of probability. The cultivation cycle was of 14 DAS with evapotranspirometric demand maximum, reached by T1, of 67,44 mm/day. The analyzed parameters, as mass of green matter - Kg, productivity-Kg/m2 and reason of production of seed FVH/Kg used in Isow, the best result was presented by T1, obtaining value of up to 19,01 Kg/m2 of cultive. Without significant difference, the T4 presented greats values with 16 hours under cycle of water. The Treatments 2 and 3 with 12 hours under cycle of water, they obtained inferior results to the other Treatments. As treatment system, came efficient in the reduction of the salinity. T1 obtained reduction medium maxim of 62,5%, to the 7 DAS, in the amount of salts that enter in the system in they are absorbed in the cultivation. The cultivation FVH acted reducing the microbiologic load. Significant percentile of reduction they were reached, with up to 90,23% of reduction of Units of Colonies (UFC), constituting, like this, the Hidroponic System as good alternative of treatment of effluents of Reactors of high Efficiency