Sedimentabilidade

SEDIMENTABILIDADE DO LODO SECUNDÁRIO OBTIDO NOPROCESSO DE LODOS ATIVADOS COM REMOÇÃO

BIOLÓGICA DE NUTRIENTES

Carine Adriana Câmara Barbosa

Marco Antonio Almeida de Souza

Universidade de Brasília - UnBDepartamento de Engenharia Civil

Mestrado em Tecnologia Ambiental e Recursos HídricosCampus Universitário “Darcy Ribeiro” - Asa Norte

70910-900 Brasília - DF - BrasilFax: (061) 273-4644

E-mail: [email protected]

Palavras-chave: (1) sedimentabilidade; (2) lodos biológicos; (3) remoção de nutrientes

INTRODUÇÃO E OBJETIVOS

O Lago Paranoá, situado em Brasília, sofreu ao longo do tempo, um gradativo processo dealterações em suas características físicas químicas e biológicas, quadro este, que evoluiu até alcançarum estágio de poluição bastante crítico. A poluição do lago caracterizou-se por três problemas básicos :contaminação da água, assoreamento e eutrofização, sendo este último, considerado o processo maiscrítico de degradação do lago devido à repercussão grave e imediata sobre a população (Caesb, semdata). A principal fonte de nutrientes responsável pela aceleração do processo da eutrofizção no LagoParanoá foi a descarga de esgotos brutos ou tratados inadequadamente, contribuindo com cerca de 70%a 80% do aporte total de fósforo (Cordeiro Netto e Dutra Filho, 1981).

Algumas técnicas foram desenvolvidas para controle desses nutrientes. Um dos métodossugeridos e mais estudados para se controlar a velocidade de eutrofização consiste em diminuir asconcentrações de nitrogênio e fósforo em efluentes de estações de tratamento de esgoto. Dentre astécnicas utilizadas, merece destaque o sistema Bardenpho modificado ou Phoredox, que consiste emuma adaptação do processo de lodos ativados convencional com maior eficiência de remoção biológicade nutrientes. Esta tecnologia, desenvolvida na África do Sul, foi testada e adequada à realidade deBrasília através de pesquisas e estudos em estações piloto e adotada nas ETEs Norte e Sul,complementada por um tratamento terciário para polimento final, que utiliza o sulfato de alumínio pararealizar a floculação, seguida por flotação. A importância dos decantadores secundários no processo de lodos ativados é que essasunidades são responsáveis pela eficiência da separação entre os sólidos em suspensão e o efluentefinal, promovendo assim, sua clarificação (Aisse, 1985). Grandes quantidades de sólidos voláteis e emsuspensão no efluente são indesejáveis, além de conferirem a este, uma demanda adicional de oxigênio(Além Sobrinho, 1983). No caso das ETEs Norte e Sul, a importância de uma boa sedimentabilidade dolodo não representa apenas uma boa remoção de sólidos em suspensão, mas, também, uma maioreficiência na remoção dos nutrientes fósforo e nitrogênio. A eficiência do processo de lodos ativados depende de vários parâmetros operacionais, taiscomo: temperatura, idade do lodo, tempo de detenção hidráulico, concentração do lodo, nível deoxigênio dissolvido e composição do despejo. A mudança de algum destes parâmetros pode temimplicações no desempenho de todo o processo e conseqüentemente nas condições desedimentabilidade do lodo, aliado ao fato de que os sólidos biológicos formados no sistema convencionale suas variações não sedimentam nem compactam segundo um modelo ideal. Dessa forma, apenascom a verificação do comportamento do lodo na unidade de decantação, realizada por meio dadeterminação experimental podem ser estabelecidas as condições de sua sedimentabilidade. Sãodisponíveis na literatura técnica alguns testes para avaliar a sedimentabilidade dos lodos, sendo ostestes do Índice Volumétrico do Lodo (IVL) e da Velocidade de Sedimentação Zonal (VSZ) os maisutilizados.

A importância desta pesquisa consiste na obtenção de dados de sedimentabilidade paracondições de uma ETE com remoção de nutrientes, pois a maioria dos trabalhos apresentadosanteriormente estudaram um lodo produzido por um sistema de lodos ativados convencional (ou outrasvariações do processo) no qual só há remoção de matéria orgânica. Neste trabalho será feito um estudode caso enfatizando o sistema Bardenpho, utilizando-se amostras retiradas na Estação de Tratamentode Brasília - ETEB Norte e ensaiadas em laboratório.

Como objetivos decorrentes do que foi apresentado acima, podem ser citados:(1) Caracterização experimental do lodo produzido pela ETEB Norte de Brasília (construção deequipamentos, proposição e realização de ensaios experimentais em laboratório, utilizando amostras delodo retiradas da estação);(2) Determinação da Velocidade de Sedimentação Zonal do Lodo, do Índice Volumétrico do Lodo e dasCurvas de Fluxo de Sólidos do lodo analisado;(3) Obtenção dos parâmetros V0 e K da Equação de Vesilind.

MATERIAIS E MÉTODOS

A metodologia empregada para a análise da sedimentação consistiu na realização de 25 testesem cilindros graduados de um litro, realizados de acordo com o procedimento do Standard Methods, semagitação, onde, para cada ensaio, foram realizadas cinco diluições (0%, 20%, 40%, 60% e 80%). Asamostras utilizadas nos ensaios foram coletadas no ponto de saída do reator, com exceção dos ensaios19 ao 25, onde as amostras foram retiradas do lodo de reciclo. Os parâmetros determinados foram osusualmente empregados para este tipo de análise, como por exemplo, o Índice Volumétrico do Lodo(IVL) e a Velocidade de Sedimentação Zonal (VSZ).

Amostragem

As amostras de lodo foram coletadas na ETE-Norte de Brasília, utilizando-se o coletor daprópria estação.

A coleta teve duração total de 03 meses, sendo realizadas duas baterias de ensaios. Para aprimeira bateria de ensaios (ensaios dos números 01 ao 18), que corresponde ao período de 10 deoutubro a 19 de dezembro de 1996, a coleta foi realizada duas vezes por semana, nas terças e quintasfeiras às 11 horas da manhã e para esta bateria, o ponto de coleta escolhido foi o vertedor de saída deum dos quatros reatores existentes na estação (reator biológico 01). A segunda bateria (ensaios dosnúmeros 19 ao 24) foi realizada durante o mês de março, duas vezes por semana, nas segundas equartas feiras às 8 horas da manhã e o ponto de coleta selecionado foi a entrada do reciclo no mesmoreator . A modificação do ponto de coleta da saída do reator para o ponto de entrada do reciclo no reatorfoi tomada visando uma melhor abrangência da faixa da concentração encontrada no mesmo.

Ensaios realizados em cilindros para a obtenção da VSZ

Para a obtenção da curva da velocidade de sedimentação foram realizados 25 ensaios emcilindros graduados de 1 litro, que possuem 41cm de altura e 6,3 cm de diâmetro. Foram utilizados umtotal de cinco cilindros.

Os ensaios foram divididos em duas baterias como citado anteriormente. Os ensaios daprimeira bateria foram realizados em locais diferentes. Os ensaios compreendidos entre os números 01ao 07 foram realizados na própria estação, próximo ao ponto de coleta, logo após a retirada dasamostras. Os ensaios compreendidos entre os números 08 ao 18 foram realizados no LAA (Laboratóriode Análise de Águas da UnB), aproximadamente duas horas após a coleta. A segunda bateria deensaios realizou-se no Laboratório de Análises da ETE Norte, logo após a coleta.

Após coletado, o lodo era transportado para o local onde realizavam-se os ensaios. Antes deiniciar o teste, a amostra era homogeneizada cuidadosamente no próprio recipiente de coleta, evitandoassim que a agitação interferisse na estrutura do floco. Após a homogeneização, os cinco cilindroseram preenchidos suavemente com a amostra até a altura que correspondia à quantidade necessáriapara a sua diluição. As diluições utilizadas foram 0%, 20%, 40%, 60% e 80%, que correspondiamrespectivamente aos cilindros 01, 02, 03, 04 e 05. As diluições foram obtidas, adicionando-se ao lodo decada cilindro o efluente final da estação, na quantidade necessária à diluição de cada um. Após opreenchimento de todos os cilindros, as suspensões eram homogeneizadas, deixando-se as mesmassedimentarem durante um tempo de cinco minutos. Esta medida foi tomada para evitar a influência daaeração da amostra que geralmente causa flotação rápida do lodo. Após este procedimento, iniciou-se oensaio, com a homogeneização simultânea das suspensões. A homogeneização simultânea dasamostras tornou-se possível porque utilizou-se para isto o agitador simultâneo descrito anteriormente.Esta providência foi tomada para permitir que não houvesse qualquer diferença no cômputo do momento

real do início da sedimentação entre os vários cilindros. Vale ressaltar que a agitação só foi realizadaantes do início do teste. Durante o seu procedimento, optou-se pela execução deste sem agitaçãodevido à falta de padronização observada na literatura com relação a este tipo de procedimento. Foramfeitas leituras da altura da interface nos seguintes intervalos de tempo: 0, 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 45,60, 75 e 90 min.

Quanto à ocorrência de erros, estes relacionaram-se a alguns aspectos tais comoirregularidades na superfície da interface e falta de exatidão em algumas leituras. De um modo geral, asuperfície da interface lodo-sobrenadante apresentou-se regular, porém em alguns ensaios(especialmente nos ensaios onde houve a ocorrência do fenômeno da flotação) observou-se a superfícieda interface com formas irregulares. Nestes casos, a leitura foi feita num ponto médio equivalente àaltura aproximada da interface se esta não fosse irregular. Esta anotação foi realizada por meio deobservação visual.

Com relação à falta de exatidão em algumas leituras, a situação mais crítica encontrada foiprincipalmente na fase inicial do teste devido a um menor intervalo de tempo entre as leituras, pois ointervalo de tempo entre as leituras nos dois primeiros minutos foi de um minuto. Este tipo de erro estátambém relacionado às leituras dos cilindros de maiores valores de diluição, devido tanto à ocorrência deum maior valor da velocidade de sedimentação nestas soluções quanto ao fato da realização das leiturasnos cilindros de maiores diluições serem feitas depois da leitura nos cilindros de menores diluições, ouseja, alguns segundos depois.

Em algumas amostras ocorreu o fenômeno da flotação. Neste caso, optou-se pelo registro daespessura do flotado, na medida em que eram feitas também as leituras da interface do lodosedimentado. Em um mesmo gráfico plotou-se para uma mesma amostra, tanto os valores do lodosedimentado quanto do lodo flotado.

As curvas para a VSZ foram determinadas para todas as diluições de cada ensaio, através degráficos com os valores da altura da interface versus tempo. Após este procedimento, a VSZ foicalculada através da regressão linear do trecho retilíneo da curva, com coeficientes de correlação iguaisou superiores à 0,95.

IVL

A determinação do IVL foi realizada segundo procedimento do Standard Methods for theExamination of Water and Wastewater (1992), de acordo com a Equação 1. Os valores de IVL (índicevolumétrico do lodo) foram determinados para todas as suspensões sem diluição (exceto para asamostras em que houve flotação ou para as amostras que não determinou-se o valor de sólidossuspensos), através do registro do volume de lodo decantado em 30 min e da determinação dos sólidosem suspensão, segundo procedimento do Standard Methods (1992). As únicas amostras para as quaisnão foram feitas as determinações do IVL foram as amostras que apresentaram flotação do lodo, porque,para estas amostras, o valor registrado em trinta minutos não correspondia ao volume real decantadodevido à perda pela flotação. Os valores de sólidos em suspensão foram calculados aplicando-se osfatores de diluição.

IVL = V30 (ml/l) / Xva (ml/l) . 1000 (mg/g) (1.0)

onde: V30 = volume do lodo sedimentado após 30 min do início do teste; IVL = índice volumétrico do lodo(ml/g); e Xva = concentração de sólidos suspensos totais no tanque de aeração.

Os sólidos em suspensão foram determinados utilizando-se alíquotas de 100 ml. A filtração foirealizada por meio da utilização do filtro de microfibra de vidro GFC (Whatman) com 12,5 cm de diâmetroe porosidade de 1,2 µm. Quanto à pesagem das amostras, estas foram realizadas em uma balançaanalítica Sartorius, modelo A200S, com precisão de 0,1mg.

Equação de Vesilind

Alguns modelos foram desenvolvidos para a correlação da VSZ e a concentração de sólidos emsuspensão. O modelo escolhido neste trabalho para o ajuste das curvas dos gráficos foi a equação deVesilind, por ser a que melhor representa essa correlação. A curva é do tipo exponencial Vi = Vo . e

- k.c,onde os valores de k e V0 foram determinados pelo método de regressão linear.

Teoria do Fluxo de Sólidos

Outro método utilizado para a análise foi a teoria do fluxo de sólidos. Essa teoria descreve ofenômeno da sedimentação zonal que tem lugar nos decantadores secundários e adensadores porgravidade, onde sua utilização pode ser tanto para projeto quanto para controle operacional. A equaçãoque descreve essa teoria é dada por: Gg = C . V, onde Gg representa o fluxo por gravidade (kg/m2.h), Cé a concentração de sólidos em suspensão no lodo (kg/m3) e V, a velocidade de sedimentação dainterface na concentração C (m/h). O fluxo por gravidade Gg é causado pela sedimentação gravitacionaldo lodo e a elaboração das curvas de fluxo por gravidade pode-se obter o valor do fluxo limite, ou seja, ofluxo máximo que pode ser transportado para o fundo do decantador.

ANÁLISE DOS RESULTADOS OBTIDOS

Como já citado anteriormente, para a avaliação da sedimentabilidade do lodo, faz-senecessária a utilização de dois métodos que correspondem à determinação da VSZ e do IVL. Essesmétodos traduzem a capacidade de decantação inerente ao lodo em análise, a qual dependeunicamente do tipo do lodo e suas características. Além dessa capacidade, alguns fatores podem influirna propriedade de sedimentabilidade do lodo. A unidade onde ocorre o processo, neste caso, odecantador secundário, deve possuir uma área suficiente tanto para o processo de clarificação quantoadensamento do lodo. Para obtenção dessa área são utilizados dois métodos: Talmadge e Fitch eAnálise do Fluxo de Sólidos. Neste capítulo, será feita uma análise dos métodos utilizados nestapesquisa, incluindo também uma breve discussão das formas das curvas da VSZ e do problemaverificado nos ensaios realizados em cilindros.

FLOTAÇÃO DO LODO

Verificou-se que, em alguns resultados obtidos, ocorreu a flotação do lodo. Nos ensaios queforam realizados logo após a coleta (ensaios 01 ao 07), este fenômeno ocorreu em todos eles. Nosensaios 02, 03 e 05, o lodo flotou nas quatro primeiras diluições (0%, 20%, 40% e 60%). Nos ensaios 04e 07 houve flotação do lodo em todas as diluições e no teste 06 ocorreu a flotação apenas nas trêsprimeiras diluições. Os testes que foram realizados em laboratório foram divididos em duas séries: osensaios que foram realizados no LAA com amostras retiradas na saída do reator (ensaios 08 ao 18 ) e osensaios que foram realizados no laboratório da própria estação com amostras retiradas do lodo dereciclo (ensaios 19 ao 25). Os ensaios realizados da primeira série iniciaram aproximadamente umahora após a coleta, onde verificou-se que, em seis deles, não houve flotação do lodo em nenhumadiluição (ensaios 08, 09, 10, 13, 14 e 15) e no restante houve flotação em pelo menos uma diluição. Nostestes 11 e 12, o lodo flotou apenas na suspensão sem diluição (0%). Nos testes de números 16 e 17houve flotação nos cilindros de diluições 0% e 20%. Apenas no ensaio 18 houve flotação nas diluiçõesde 0%, 20%, 40% e 60%.

O fenômeno da flotação do lodo ocorreu, em grande maioria, nos ensaios que foramrealizados logo após a coleta. Para estes ensaios foram plotados tanto os valores do lodo sedimentadoquanto os valores do lodo flotado. Este fato implicou em um incremento na curva da velocidade do lododecantado. Cumpre destacar, que este fenômeno já havia sido abordado anteriormente por Larsen eVesilind (apud Aisse, 1985), quando discutiram sobre o aspecto da curva de sedimentação, justificandoque os resultados obtidos são de difícil reprodutibilidade. Larsen e Vessilind citaram que algunsexperimentos realizados na University of North Carolina mostraram resultados que não apresentaramcaracterísticas de curva típica para a sedimentação, justificando que no decorrer de um ensaio podem seformar alguns canais vazios, assim como também, grandes aglomerados de flocos dentro da própriaestrutura do lodo. Estes aglomerados podem atingir à superfície provocando súbitas alterações(incrementos) na velocidade, até mesmo quando já foi obtida uma velocidade constante da interface.Nestes casos, afirmam os autores, podem ser obtidas mais de uma taxa de sedimentação. A Figura 1apresenta um caso típico de curva de sedimentação com a flotação do lodo. Todavia, trabalhos maisrecentes indicam a grande importância da desnitrificação como causa para este tipo de fenômeno(Henze et al. (1993); Froés 1996).

Figura 1 – gráfico da curva de velocidade de sedimentação para o ensaio 2 e diluição 0%

Um fato interessante a ser notado é que nos ensaios em que se utilizou o lodo de reciclo, ofenômeno da flotação não ocorreu em nenhum deles.

Com os resultados apresentados acima, conclui-se que o tempo entre a coleta e o início doensaio e a concentração das amostras são fatores que podem ter influenciado sobre os resultados dosensaios, pois, dentre os ensaios realizados logo após a coleta, a maioria deles flotou e nos ensaiosrealizados no laboratório não houve flotação na maioria deles.

O fator que provavelmente provocou a flotação do lodo no momento dos ensaios foi adesnitrificação. Para esta verificação tornou-se necessária a realização de um ensaio para a obtenção dacurva de decaimento do oxigênio dissolvido (OD X T) que representa a taxa de respiração dosorganismos. O ensaio foi realizado conforme a seguinte descrição: Inicialmente coletou-se uma amostrade um ponto próximo à saída do reator, a qual foi ensaiada aproximadamente dez minutos após a coleta.Esta amostra foi introduzida em um recipiente e submetida a aeração por um determinado tempo deforma a obter-se um aumento da concentração de OD. Após este procedimento, cancelou-se ofornecimento de oxigênio e a partir deste momento computou-se os valores de OD (oxigênio dissolvido)ao longo do tempo. A curva de decaimento de OD encontra-se apresentada na Figura 2.

0

5

10

15

20

25

30

35

altu

ra d

a in

terf

ace

(cm

)

0 20 40 60 80 100 tempo (min)

lodo decantado

lodo flotado

ENSAIO 03 - diluição 0%altura da interface X tempo

Utilizando-se a regressão linear obtida para a curva apresentada na figura anterior, encontrou-se o valor da taxa de consumo de oxigênio igual a 24 mg O2/l . h . Considerando o valor médio daconcentração de sólidos suspensos no reator de 3.000 mg/l, obtém-se a taxa específica de 8 mg O2 / h .g MLSS, valor compatível com a literatura, por exemplo, Spanjers (1993) . Como o valor do oxigêniodissolvido na saída do reator está situado na faixa de 3 a 4 mg/l, conclui-se então que o temponecessário para que o oxigênio presente no lodo seja consumido é de aproximadamente 8,5 minutos.

Este resultado mostra que o oxigênio presente na saída do reator leva um tempo deaproximadamente oito minutos para ser consumido. Este fato pode ser comparado por exemplo, aosresultados do ensaio 05, onde ocorreu a flotação do lodo nos cilindros de diluições de 0%, 20% e 40%,com tempos correspondentes à 12, 19, e 31 minutos, respectivamente. Como na saída do reator o valorda concentração de nitrato atinge um valor aproximado de 5,0 mg/l, presume-se então que nodecantador as concentrações de nitrato situam-se em torno desse número. Quando o oxigênio acaba, omeio é anóxico, pois há presença de NO3 . Conclui-se portanto que uma das prováveis causas dofenômeno da flotação do lodo foi a desnitrificação.

Figura 2 - Curva de decaimento de oxigênio dissolvido

Outro fato que poderia ter influência na flotação do lodo seria a presença de bactériasfilamentosas. Apesar de não ter sido realizada a verificação da presença das mesmas no lodo, deacordo com informações obtidas na própria estação, há ocorrência dessas bactérias no lodo da ETENorte. A presença desses organismos mesmo em quantidades insuficientes para promover por si só ofenômeno de bulking sludge (intumescimento do lodo) pode propiciar estrutura de floco favorável àflotação com desnitrificação. VALORES DE IVL

Os valores de IVL medidos nas amostras obtidas estão listados na Tabela 1. Nesta tabelaforam apresentados apenas os valores de IVL dos ensaios em que não ocorreu a flotação do lodo e paraos ensaios 09, 10, 18, 21 e 22 o ensaio do IVL não foi realizado.

Quanto maior o valor do IVL, pior será a sedimentabilidade do lodo analisado, desde que nãohaja flotação. A seguir será apresentada a Tabela 2 que apresenta as faixas de valores do índicevolumétrico do lodo segundo diversos autores.

A Figura 3 mostra que a maioria dos valores obtidos experimentalmente nesta pesquisa(54,5%) ficou compreendida na faixa de valores de IVL entre 100 e 200 ml/g, indicando uma condiçãorazoável de sedimentabilidade do lodo. Vale ressaltar que cerca de 27% dos valores obtidos foram acimade 200 ml/g, o que indica uma condição de sedimentabilidade ruim a péssima e apenas 18% dos valoresficaram compreendidos na faixa entre 50 e 100, que corresponde a uma boa condição desedimentabilidade.

00.20.40.60.8

11.21.41.6OD(mg/l)

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06Tempo (h)

decaimento de OD regressão

Curva de decaimento deoxigênio dissolvido

Na Figura 4 estão apresentados os valores de IVL realizados pela ETE Norte durante operíodo correspondente a realização da primeira bateria de ensaios, ou seja, período compreendidoentre 10/10/1995 a 19/12/95.

Tabela 1 - Valores de IVL obtidos experimentalmente para cada ensaio e os respectivos valores de IVLfornecidos pela ETE Norte de Brasília

ENSAIOS/ DATAS IVL/EXPERIMENTOS IVL/DADOS DA ETE

Ensaio nº08 / 07/11 87 ------

Ensaio nº11 / 19/11 162 122

Ensaio nº12 / 21/11 134 124

Ensaio nº13 / 26/11 163 161

Ensaio nº14 /28/11 386* 149

Ensaio nº15 / 10/12 200 168

Ensaio nº 19 92 -----

Ensaio nº 20 138 -----

Ensaio nº 23 111 -----

Ensaio nº 24 206 -----

Ensaio nº 25 156 -----

* provavelmente este valor constituiu-se um erro, que pode ter sido causado ou por um erro na análisedos sólidos suspensos ou, no momento da leitura do lodo decantado em 30 minutos, o lodo pode teriniciado o processo de expansão para a flotação.

Verifica-se portanto, que a maioria dos valores de IVL obtidos na ETE Norte também ficoucompreendido entre 100 e 199 ml/g, indicando uma decantabilidade média do lodo, confirmando entãoos resultados obtidos com os valores de IVL relativos aos experimentos realizados no laboratório.

Tabela 2 - Enquadramento dos valores do IVL segundo Jordão e Pessoa (1995); Froés (1996) e VonSperling (1996).

Jordão e Pessôa (1995)Valores de IVL (ml/g) Sedimentabilidade CaracterísticasMenos de 50 Perfeita Efluente sem turbidez50 – 100 Muito Boa Efluente bom100 – 200 Tolerável Perigo de intumescência200 – 400 Má Lodo doentemais de 400 Praticamente impossível Perda total de lodo

Froés (1996)Valores de IVL (ml/g) Sedimentabilidade0 – 49 Ótima50 – 99 Boa100 – 199 Média200 – 299 Ruim300 – 400 Péssima

Von Sperling (1996)Valores de IVL (ml/g) Sedimentabilidade50 – 100 Boa100 – 200 Média200 – 300 Má

Figura 3 - Histograma de frequência do Índice Volumétrico do Lodo - IVL

Figura 4 - Histograma de frequência dos valores de IVL (dados operacionais da ETE Norte)

Valores de IVL3,5

Alguns restrições relacionadas com o teste do IVL foram comentadas por alguns autores, nosentido de que este tipo de teste não constitui o mais representativo. Além Sobrinho (1983) cita queapesar deste tipo de parâmetro ser o mais utilizado como medida da sedimentabilidade dos lodosativados, ele não representa mais do que um ponto na curva de sedimentabilidade, não podendo serentão, uma medida real das características de sedimentabilidade do lodo. O autor ainda cita que não sepode considerar o IVL como um bom indicador da decantabilidade do lodo porque após 30 minutos deteste, não se sabe ao certo se a interface lodo-líquido ainda estará se movendo a uma taxa constante,característica da sedimentabilidade, ou se estará se movendo em uma zona de adensamento. Emadição aos pontos já mencionados, o IVL depende muito da concentração dos sólidos em suspensão esofre influência da temperatura, do diâmetro e da altura do cilindro utilizado no ensaio. Além dasrestrições já citadas, há também a influência das condições artificiais que ocorrem nos testes emlaboratório, sendo estas diferentes das condições reais da Estação.

0

2

4

6

8

10

12

14

Fre

quên

cia

0 - 50 100 - 199 300 - 400IVL (ml/g)

Histograma de frequênciaIVL - dados (ETE)

0

1

2

3

4

5

6

Freq

uênc

ia a

bsol

uta

0 - 50 50 - 99 100 - 199 200 - 299 300 - 400IVL (ml/g)

Histograma de frequênciaÍndice Volumétrico do Lodo - IVL

Outras variações do teste do IVL foram criadas na tentativa de eliminar a influência daconcentração de sólidos suspensos neste teste. Von Sperling (1996) afirmou que o teste maisrepresentativo para se quantificar a sedimentabilidade de lodos ativados é o IVL 3,5, sendo também oque está menos sujeito a distorções. Por este motivo é que, para este trabalho, os resultados de IVLforam convertidos para IVL 3,5. Vale ressaltar que para alguns resultados esta conversão não foipossível, devido ao fato de que os valores das concentrações de alguns ensaios não estavam numafaixa que compreendia o valor de 3.500 mg/l e por isso não houve a possibilidade da interpolação paraos mesmos.

Na Figura 5 são apresentados o histograma de frequência e sua respectiva tabela, quemostram o enquadramento dos valores de IVL 3,5 (valor adaptado, pois os ensaios foram realizados semagitação) obtidos para alguns ensaios dentro das faixas correspondentes a estes valores, querepresentam os vários tipos de sedimentabilidade de acordo com de valores do IVL3,5.

De acordo com Von Sperling (1996) os valores de IVL3,5 estão classificados nas seguintesfaixas: boa (40 - 80), média (80 - 120) e má (120 -160).

Apesar de não ter sido possível a conversão de todos os valores de IVL existentes para oIVL3,5, a amostra de valores do IVL3,5 ficou distribuída da seguinte forma: 43% na faixa entre 120 a 160ml/g, 28% resultou em valores maiores que 160ml/g, 14% na faixa compreendida entre 40 e 80% eoutros 14% compreendidos na faixa entre 80% e 120%.

Como já foi citado anteriormente, a literatura considera este tipo de teste mais representativoque o teste do IVL comum e, comparando-se os resultados deste tipo de teste com os resultados obtidosatravés do teste do IVL comum, verifica-se que os resultados do IVL3,5 apresentaram um quadro maisdesfavorável com relação à sedimentabilidade do lodo. Conclui-se portanto, pelo teste do IVL que o tipode lodo analisado apresenta características de sedimentabilidade de média a ruim.

Figura 5 - Valores de IVL 3,5

VSZ (Velocidade de Sedimentação Zonal)

Os valores de VSZ referentes aos ensaios realizados estão apresentados na Tabela 3, assimcomo a amplitude dos valores da concentração para cada um deles. A Tabela 4 apresenta a amplitudedos valores de VSZ para cada diluição, que foram obtidos segundo o critério de Chen (1996) com umcoeficiente de correlação maior que 0,95, conforme apresentado anteriormente.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

Freq

uênc

ia a

bsol

uta

40 - 80 80 - 120 120 - 160 > 160IVL 3,5 (ml/g)

Histograma de FrequênciaIVL 3,5

Ramalho (1977) considera faixa ideal , ou seja, valores indicadores de boa sedimentabilidade,os que situam-se em torno de 10,0 cm/min. Apenas alguns resultados compreendidos na faixa devalores da diluição 80% se apresentaram próximos do valor considerado ideal por Ramalho (1977). Estefato pode ser visualizado melhor na Figura 6.

Tabela 4 - Amplitude dos valores de VSZ para cada diluição.DILUIÇÕES

(%)VARIAÇÃO DOS

VALORES DE VSZ (cm/min)MÉDIA

(X)DESVIO PADRÃO

(� )

0% 0,04 - 3,09 0,67 0,90

20% 0,08 - 4,19 1,29 1,51

40% 0,13 - 4,90 2,43 1,94

60% 0,50 - 8,10 4,08 2,41

80% 3,57 - 16, 00 8,13 3,22

Figura 6 - Valores de VSZ para cada valor de diluição

Formas das Curvas de VSZ

Quanto ao aspecto das curvas analisadas, verificou-se que estas se apresentaram de váriasformas. Basicamente, foram distinguidos quatro casos típicos de curvas: curvas que apresentaramflotação de lodo, curvas que apresentaram fator de retardo, curvas características de soluções comconcentrações baixas e curvas características de soluções com concentrações elevadas.

Como o primeiro caso já foi abordado anteriormente, serão citados neste item apenas os trêsúltimos casos. Curvas que apresentam fator de retardo, fenômeno definido por Dick e Ewing (apudAisse, 1985) como sendo um retardo inicial na descida da interface, variando exponencialmente com aconcentração e é característico de suspensões com altas concentrações. Este caso típico estárepresentado na Figura 7, que apresenta os gráficos com as curvas de VSZ para cada diluição do ensaio14. Cumpre destacar que no cálculo da velocidade de sedimentação das curvas que apresentaram estefenômeno, este trecho foi negligenciado.

0 2 4 6 8

10 12 14 16

VZS

(cm

/min

)

0 5 10 15 20 25 Ensaios

diluição 0%

diluição 20%

diluição 40%

diluição 60%

diluição 80%

indic. de boa sedimentabilidade

VSZ

As curvas com concentrações bastante elevadas foram verificadas nos ensaios em queutilizou-se o lodo do reciclo, numa faixa de concentrações que variou entre 4.603 e 9.238 mg/l, nassuspensões de diluições de até 40%. Nestas curvas constatou-se uma maior dificuldade nadeterminação da velocidade de sedimentação devido à diminuição significativa na inclinação da retarepresentativa da velocidade de sedimentação. Neste tipo de curva observou-se também o fenômeno dofator de retardo na parte inicial da curva, sendo que, para este caso, este trecho não se apresentou tãoclaro como no caso anterior devido ao fato deste chegar em algumas vezes até a se confundir com otrecho da velocidade de sedimentação. Estas observações podem ser constatadas, por exemplo, naFigura 8, que apresenta os gráficos referentes às curvas de sedimentação relativas ao ensaio 19. Comrelação as curvas típicas de soluções com baixas concentrações, este caso típico pode ser visualizadonas Figura 9.

Figura 7 – Curva de sedimentação para o ensaio 14 e diluição 40%.


0 5

10 15 20 25 30 35

altu

ra d

a in

terf

ace

(cm

)

0 20 40 60 80 100 tempo (min)

lodo decantado


0 5

10 15 20 25 30 35

altu

ra d

a in

terfa

ce (c

m)

0 20 40 60 80 100 tempo (min)



Equação de Vesilind

O ajuste das curvas dos gráficos foi feito de acordo com a Equação de Vesilind. A curva é dotipo exponencial Vi = Vo . e -k. c , onde os valores V0 e K são determinados pelo método de regressãolinear. Os ensaios utilizados para a realização do ajuste foram os ensaios 08, 12, 13, 14, 15, 19, 23, 24 e25. A Tabela 5 apresenta os valores de K, VO , o coeficiente de correlação relativo a cada um dosensaios e as respectivas equações ajustadas.

Tabela 5 - Ajuste das curvas Velocidade de Sedimentação X ConcentraçãoENSAIO IVL

(ml/g)VO K EQUAÇÃO AJUSTADA COEFICIENTE DE

CORRELAÇÃO

08 87,55 4,30 0,16 V = 4,30 . e - 0,16 . C 0,97

12 134,63 5,87 0,46 V = 5,87 . e - 0,46 . C 0.87

13 163,54 7,92 0,78 V = 7,92 . e - 0,78 . C 0,91

14 386,80 10,38 2,02 V = 10,38 . e - 2,02 . C 0,94

15 200,00 14,00 1,27 V = 14,00 . e - 1,27 . C 0,93

19 92,09 3,42 0,45 V = 3,42 . e -0,46 . C 0,82

23 111,15 7,46 0,71 V = 7,46 . e - 0,71 . C 0,87

24 206,38 3,86 1,17 V = 3,86 . e - 1,17 . C 0,89

25 156,71 5,36 0,94 V = 5,36 . e - 0,94 . C 0,86

Por se constituir um teste muito demorado e trabalhoso, vários autores tentaram correlacionara velocidade de sedimentação com outros parâmetros que pudessem ser determinados mais facilmente.Desta forma, investigaram a relação entre os índices volumétricos do lodo, como o IVL, IVLA, IVLD eIVLA 3,5 , com as constantes de Vesilind, K e V0 (Froés,1996).

Froés (1996) cita em seu trabalho, valores de vários autores dos coeficientes Vo e K emfunção dos vários tipos e faixas de IVL. A Tabela 6 apresentada a seguir reúne os valores máximos emínimos destes coeficientes, incluindo também os resultados dos ensaios desta pesquisa, os quaisforam retirados da Tabela 5.

Com relação aos valores máximos e mínimos para os coeficientes Vo e K encontrados nosresultados desta pesquisa, pode-se afirmar que os mesmos obedeceram à lei de variação de Vesilind,apresentando valores de coeficiente de correlação que variaram de 0,82 a 0,97, onde o valor médiosituou-se em torno de 0,90.

0

5

10

15

20

25

30

35

altu

ra d

a in

terfa

ce (c

m)

0 20 40 60 80 100 tempo (min)

lodo decantado


De um modo geral pode-se observar que na maioria dos trabalhos apresentados, os valoresde K e Vo obedeceram a seguinte relação: quanto maior o valor de IVL, menor será o valor de Vo emaior será o valor de K, ou seja, os valores de Vo variam inversamente proporcionais ao IVL, enquantoque o valor de K varia diretamente proporcional aos valores de IVL.

A tabela 6 apresenta a mesma relação tanto para os valores de Johnstone (1979), quanto paraos valores de Koopman e Cadee (1983) e Pitman (1984). Apenas os valores de Tuntoolavest e Grady(1982) não obedeceram a esta relação.

No presente trabalho, verificou-se que os resultados obtidos de Vo e K não seguiram a estarelação. Vale ressaltar que os valores de K só não apresentaram uma ordem crescente com o aumentodos valores de IVL , por causa de dois valores referentes aos valores de IVL de 134,63 e 163,0 ml/g. Noque diz respeito aos valores de Vo, estes não apresentaram nenhuma coerência com relação aosvalores de IVL.

No entanto, observou-se que os valores de K e Vo obtidos nesta pesquisa se aproximaram dosdemais autores, onde o valor máximo obtido para K foi igual a 2,02 e o mínimo foi de 0,16. Comparando-se os mesmos com os valores de K obtidos na literatura, observou-se que os valores máximos emínimos situaram-se fora da faixa de valores encontrada para a equação dos autores citados, embora amaioria dos valores estivesse dentro da mesma. Igualmente, os valores máximos e mínimos para Voficaram situados fora da faixa apresentada na Tabela 6, onde o máximo valor encontrado para K foi de2,02 e o mínimo foi de 0,16, sendo que os valores máximos e mínimos de K encontrados na literaturaforam respectivamente de 1,0 e 0,30.

Destaca-se entretanto que grande parte dos valores obtidos para K estavam compreendidosentre os limites apresentados pela literatura.

Tabela 6: Valores dos coeficientes Vo e K da equação de Vesilind.AUTORES TIPO DE

SISTEMATIPO

DE IVL(ml/g)

VALORESDE IVL

CONCENT.(kg/m3)

VO

(m/h)K

(m3/kg)

mín. máx. mín. máx. mín. máx. mín. máx.

Jonhnstoneet al. (1980)

aeraçãoprolongada

IVLA3,5 60 139 0,6 11,0 4,2 6,5 0,4 0,4

Tuntoolaveste Grady(1982)

lodos ativados IVL 74 139 1,2 3,1 9,1 28,0 0,3 1,0

Koopman &Cadee(1983)

IVLD 65 300 0,7 4,8 5,5 14,8 0,4 0,9

IVL <50 400Pitman(1984)

Lodosativados comremoção denutrientes

IVLA3,5 35 150

1,0 14,0 4,5 10,5 0,3 0,5

EsteTrabalho(1998)

Lodosativados comremoção denutrientes

IVL 87 200 1,9 9,3 3,4 14,0 0,2 2,0

TRATAMENTO DOS DADOS PELA TEORIA DO FLUXO LIMITE DE SÓLIDOS

Tentou-se aplicar a teoria do fluxo de sólidos (Metcalf e Eddy, 1991) aos resultados obtidoscom as diversas amostras. Primeiramente, tornou-se evidente que a teoria não poderia ser utilizadanos casos em que as amostras sofreram flotação. Então, foram selecionados os resultados dasamostras que não apresentaram o problema de ascensão de lodo, respectivamente as amostras denúmeros 8, 11, 12, 13 e 14 (provenientes da saída do reator) e as amostras de números 19, 20, 21,23, e 24 (provenientes do lodo de reciclo). Os resultados dos ensaios foram transformados em fluxode sólidos (Gg), expresso em kg/m2.h, segundo o procedimento indicado anteriormente. As curvasobtidas por interpolação linear dos pontos de fluxo de sólidos versus concentração de lodo foramobtidas para as amostras citadas anteriormente.

As curvas referentes aos ensaios 8, 11, 12, 13 e 14 apresentaram um formato normalmenteesperado pelos formuladores da teoria do fluxo limite de sólidos, com um crescimento alto do fluxo desólidos nas concentrações de lodo mais baixas, chegando a um valor máximo a medida que aconcentração de sólidos no lodo aumenta, e baixando após este valor máximo até um valor ao qual acurva seria assintótica. No caso específico dessas amostras, entretanto, pode-se observar um maiorafastamento do ponto de máximo valor de fluxo de sólidos, que ocorre em valores de concentraçãode sólidos entre 2,0 e 3,5 mg/l, além do que o valor de fluxo de sólidos decresce rapidamente. Paraefeito de demostração, a curva referente ao ensaio 11 foi escolhida para representar as demais eestá apresentada na figura 10.

Figura 10 - Curva do Fluxo de Sólidos por Gravidade para o ensaio 11.

Entretanto, para o caso das amostras provenientes do reciclo de lodo, verificou-se umcomportamento totalmente anômalo, como se pode concluir da análise das figuras referentes aosensaios 19, 20, 21, 23, 24 e 25.

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

FLU

XO D

E SÓ

LID

OS

(Kg/

m2.

h)

0.5 1 1.5 2 2.5 3 CONCENTRAÇÃO DE SS (Kg/m3)

FLUXO DE SÓLIDOS

0.5

1 1.5

2 2.5

3

3.5 4

Flux

o de

Sól

idos

(kg/

m2.

h)0 2 4 6 8 10

Concentração de SS (kg/m3)

FLUXO DE SÓLIDOS



2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

FLU

XO D

E SÓ

LID

OS

(Kg/

m2.

h)

0.5 1 1.5 2 2.5 3 CONCENTRAÇÃO DE SS (Kg/m3)

FLUXO DE SÓLIDOS

CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

Foram realizados ensaios de sedimentabilidade do lodo secundário produzido pela ETEB-Norte, que trabalha com uma modificação do processo de lodos ativados para remoção de nitrogênio efósforo, conhecida como Bardenpho de 5 estágios ou Phoredox. Os ensaios realizados foramconcebidos para a obtenção do Índice Volumétrico de Lodo, da Velocidade Zonal de Sedimentação, epara a utilização da teoria do fluxo limite de sólidos e a aplicação da equação de Vesilind.

Um fenômeno importante constatado com o lodo amostrado foi o de ascensão e flotação,formando uma camada de lodo na superfície do líquido nos cilindros, cuja espessura era variável. Osexperimentos realizados demonstraram que dois fatores podem ser importantes para a ascensão dolodo: o tempo entre coleta e início do ensaio, e o ponto de coleta, este apresentando efeito maissignificativo que o primeiro. Quanto transferiu-se o ponto de coleta da saída do reator ( ponto deencaminhamento do lodo para os decantadores) para o ponto de entrada do lodo de reciclo, o fenômenode flotação do lodo não ocorreu em nenhum deles. Algumas hipóteses podem ser formuladas para ofato: (1) a flotação observada era devida à produção de gases que tornam o lodo com densidade menordo que a água; e (2) a presença de organismos filamentosos (contudo não provada neste trabalho), quefacilitaria a ascensão do lodo em ambientes com produção de gases.

Esses gases, segundo a orientação de vários autores, seriam provenientes do processo dedesnitrificação ou da fermentação anaeróbia (Além Sobrinho, 1983; Henze, 1993). Essas conclusõesestão em conformidade com o que é reportado na literatura, segundo a qual lodos que sedimentam edepois ascendem à superfície, após um certo período de tempo, indicam que o fenômeno é causadopela produção de gases que se aderem aos flocos, reduzindo a sua densidade. Este caso ocorre quandose tem a desnitrificação no decantador secundário.

Desta forma, o fator que provavelmente ocasionou a ascensão do lodo foi a desnitrificação. Oprincipal indício de que tenha sido esta a causa do fenômeno é a forma de com o lodo sedimentou.Inicialmente, o lodo analisado sedimentou bem, passando posteriormente à superfície do cilindro.Quando a causa é o intumescimento, o lodo possui características pobres de sedimentação ecompactação.

Outros casos onde se pode observar o lodo ascendente são aqueles causados pela produçãoanaeróbia de CO2, H2S, ou outros produtos gasosos da fermentação. Este problema é chamado de lodoanaeróbio (Além Sobrinho, 1983). Apesar de haver esta possibilidade, não foi realizada esta verificação.

Outro fator que pode ter influenciado no processo da flotação seria a aeração da amostra,principalmente nos testes realizados na própria estação. Isto porque os ensaios realizados na própriaestação foram iniciados logo após a coleta, quando a concentração de oxigênio apresentava-se maisalta, além do fato de terem sido verificadas algumas bolhas aderidas aos flocos, no momento daascensão. Além Sobrinho (1983) menciona este fato quando descreve que lodo superaerado pode serformado quando pequenas bolhas de ar se prendem às partículas de lodo, diminuindo assim, a suadensidade. Entretanto, o autor cita também que, na prática, esse fenômeno não ocorre tão comumente.Quando a ascensão ocorre, o lodo ativado é parcialmente composto de partículas que individualmentepossuem densidade menor que a da água. Exemplos destas partículas podem ser ciliados pedunculares,rotíferos ou nematóides mortos e, algumas vezes, alguns fungos saprófitas.

Nos ensaios realizados com o lodo de reciclo, não se verificou a ascensão do lodo. Presume-se portanto, que este fato não tenha ocorrido nesse tipo de amostra devido à ausência das condições deanoxia, além do fato de que no fundo dos decantadores, o lodo apresenta uma maior tendência àsedimentação.

Vale ressaltar que, nas amostras em que não houve flotação, a curva apresentou-se de formasemelhante às curvas verificadas na literatura.

Como a metodologia proposta para o presente trabalho incluiu a utilização dos métodosclássicos de análise que não levam em consideração o fenômeno de ascensão de lodo e formação decamada sobrenadante superficial, buscaram-se alternativas para minimizar ou desativar o referidofenômeno indesejável. Entretanto, se constatado que o fenômeno de ascensão de lodo deve serconsiderado durante a operação de sedimentação, por se tratar de uma propriedade normal do tipo delodo objeto desta pesquisa, uma outra abordagem deveria ser aplicada para a análise. Por esta razão,foram incluídas nos ensaios as medidas de altura de lodo sobrenadante versus tempo (de flotação), oque possibilitará uma análise posterior.

As medidas realizadas nesta pesquisa com o lodo da ETEB-Norte indicaram que 54,5 % dasamostras apresentaram valores de Índice Volumétrico de Lodo (IVL) entre 100 e 200 ml/g, o que indica,segundo a maioria dos autores, uma condição de sedimentabilidade “tolerável” ou “média”. Porém, cercade 27% das amostras apresentaram valores de IVL acima de 200 ml/g, o que indicaria sedimentabilidadede ruim a péssima (Jordão e Pessoa, 1995; Froés, 1996; Von Sperling, 1996). Vale ressaltar que muitoraramente a experiência destes autores na observação da sedimentação ateve-se ao processo de lodosativados modificado para realizar nitrificação/desnitrificação. Na verdade, com este tipo de processo érazoável esperar-se uma biocenose atuante significativamente diferente daquela normalmenteencontrada em lodos ativados convencionais, o que pode produzir uma correlação também diferenteentre condições de sedimentabilidade e valores de IVL.

Quando se passa a considerar os valores de IVL3,5 para as amostras de lodo da ETEB-Norte,pode-se notar que o quadro apresenta-se mais desfavorável do que aquele representado pelo IVLcomum. Cerca de 43 % das amostras apresentaram valores de IVL3,5 na faixa entre 120 e 160 ml/g, oque significaria uma “má” condição de sedimentabilidade (Von Sperling, 1996). Além disso, 28 % dasamostras apresentaram valores de IVL3,5 maiores do que 160 mg/l, perfazendo 71 % de amostras emcondições não aceitáveis de sedimentabilidade. Destaca-se porém que o IVL3,5 foi realizado semagitação.

Em geral, as análises realizadas com o lodo secundário do sistema Bardenpho da ETE Nortede Brasília indicaram uma condição de lodo que variou de “tolerável” ou média a ruim. Essacaracterística relaciona-se a alguns problemas de decantabilidade que provavelmente devem terinfluenciado na propriedade desse tipo de lodo.

É necessário enfatizar-se que o fenômeno de flotação de lodos impede qualquer análise deacordo com os índices e critérios clássicos de sedimentabilidade, como o IVL e suas modificações.Considerando-se o fenômeno da flotação de lodo como algo inevitável para o processo biológico denitrificação/desnitrificação (por causa da otimização da remoção de nitrogênio e fósforo), então deveriaser proposto um outro índice de sedimentabilidade que incluísse o volume de lodo sobrenadante comofator de correção.

As medidas dos valores de Velocidade de Sedimentação Zonal (VSZ) apresentaram resultadosdiretamente proporcionais, em média, à diluição das amostras, como esperado. Os valores variaramentre 0,04 e 12,00 cm/min, embora poucos valores entraram na faixa indicadora de boasedimentabilidade, considerada no limiar de 10 cm/min (Ramalho, 1977). Somente as concentraçõesmais baixas, correspondentes às diluições de 80 %, mostraram valores próximos ao que foi sugerido porRamalho, valor que parece ser muito alto e deve ser tomado como reserva. Sugere-se portanto, umapesquisa no assunto.

O desenvolvimento das curvas experimentais de profundidade da interface de lodo nos cilindrosversus tempo, para as amostras ensaiadas, mostrou formas semelhantes às obtidas com lodos deprocessos convencionais, o que possibilita a análise segundo o método de Talmadge e Fitch. Algumasdificuldades adicionais foram encontradas, como a determinação da inclinação da curva, que em algunscasos chegava até a se confundir com o trecho de fator de retardo. Logicamente, nas amostras e suasdiluições que apresentam ascensão de lodo, a análise não pode ser realizada, pelo menos da formaclássica.

A correlação entre a concentração das amostras e a VSZ também foi procurada, devido à suautilidade tanto no projeto como na operação dos decantadores. O ajuste dos resultados experimentais àforma da equação proposta por Vesilind produziu coeficientes de correlação aceitáveis e valores dosparâmetros da equação compatíveis com os encontrados por outros trabalhos (Froés, 1996). Os valoresdos parâmetros da equação, determinados pelo presente trabalho, podem ser utilizados no projeto eoperação de estações de tratamento com nitrificação-desnitrificação, desde que as condições sob asquais eles foram determinados fossem válidas.

A análise pela teoria do fluxo limite de sólidos conduziu à construção de gráficos de fluxo desólidos versus concentração, que são fundamentais e necessários para a análise. Contudo, paraalgumas amostras da ETEB-Norte, não se obteve a forma tradicional esperada de curva, com dois ramosentre um valor máximo de fluxo de sólidos. Para outras amostras, o ramo esquerdo da curva ficoubastante pronunciado e alongado, evidenciando um certo “retardamento” do ponto máximo observado defluxo de sólidos. Em outras amostras, ainda, não foi detectado o ramo esquerdo da curva, aparecendoapenas o ramo do lado direito. E em pelo menos uma amostra, detectou-se a inversão da inclinaçãodescendente do fluxo de sólidos com o aumento da concentração, fato totalmente atípico para esse tipode análise. Nestes casos, as aplicações práticas deste tipo de análise ficam impossibilitadas, pois não seconseguiu um comportamento típico que fosse representativo dos lodos testados.

Para a obtenção dos dados de sedimentabilidade de lodo, foi construído um equipamentosimples, e foi proposta uma metodologia que segue em geral os métodos adotados por váriospesquisadores (Aisse, 1985). O equipamento, composto de cinco cilindros de sedimentação e umsistema de agitação simultânea da amostra em todos os cilindros, demonstrou eficiência, simplicidade ebaixo custo. Contudo, para a aplicação da teoria de fluxo de sólidos, sugere-se que seja aumentado onúmero de cilindros de teste, de modo a ser possível a obtenção de maior número de pontos nas curvasproduzidas, e, portanto, gerando maior segurança na interpolação gráfica.

Uma outra sugestão é o acoplamento entre os resultados obtidos de acordo com a metodologiautilizada neste trabalho e os resultados de ensaios em colunas de sedimentação clássicas, de maioresdimensões e operadas com a metodologia convencional de tomada de alíquotas de amostras a diversostempos e profundidades. Isto atenderia, principalmente, a dois objetivos: (1) verificar se o aumento docusto e do trabalho envolvido nos ensaios em colunas maiores se traduz em maior precisão efetiva dosresultados, em relação aos cilindros de sedimentação utilizados; e (2) permitir a utilização do métodoclássico de análise da sedimentação floculenta associado aos métodos de análise utilizados no presentetrabalho, de cuja associação esperam-se resultados com maior amplitude de interpretação.

Outros tipos de ensaios, que não puderam ser empregados na presente pesquisa, tambémpoderiam ser utilizados, com o objetivo de esclarecer melhor os fatores determinantes docomportamento do lodo com relação à sedimentabilidade. Talvez o mais importante deles seja o examemicrobiológico do lodo ou “controle microbiológico” (Jordão et. al, 1997). Esse exame contribui nadeterminação dos organismos predominantes nas diversas amostras, em especial, a presença debactérias filamentosas, fornecendo informações sobre a estrutura do floco, e sua influência nascaracterísticas de sedimentação do lodo. Os ensaios de filtrabilidade, de densidade e de floculação delodo também poderiam auxiliar nas interpretações dos diversos resultados.

A inspeção visual dos decantadores secundários da ETEB-Norte demonstrou que elesapresentam ascensão de lodo com formação excessiva de escuma. O presente trabalho não teve oobjetivo de determinar as causas físicas de concepção e operação dos decantadores, isto é, docomportamento hidráulico dos decantadores, o que pode estar atuando para a produção do problemacitado. Porém, o fato de que muitas das amostras de lodo utilizadas no presente trabalho apresentaramflotação induz que pelo menos em parte as condições de funcionamento dos decantadores secundáriosda ETEB-Norte podem ser atribuídas às características pobres de sedimentabilidade do lodo produzido.

Quanto à relação entre o processo biológico de nitrificação-desnitrificação em geral e asedimentabilidade do lodo produzido, não foi possível obter-se uma correlação entre a sedimentabilidadedo lodo produzido e os valores de tempo de residência médio celular, teores de nitrogênio e fósforo noefluente, temperaturas no reator, teores de oxigênio nos reatores, e outros parâmetros operacionais. Amaior razão desta impossibilidade na presente pesquisa foi que a ETEB-Norte é operada tentando-seuma estabilização operacional que torna os parâmetros operacionais quase constantes. Para umtrabalho nesta área, recomenda-se a utilização de modelos em escala de laboratório ou piloto, variando-se os parâmetros operacionais e medindo-se a sedimentabilidade dos lodos produzidos em diferentescondições. Entretanto, e de uma maneira geral, pode-se observar que o processo é muito sensível aproblemas operacionais, tais como queda do fornecimento de energia, e que isto se refleteimediatamente na qualidade do lodo produzido.

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