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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo

AMANDA RODRIGUES INACIO

UTILIZAÇÃO DE GEOSSINTÉTICOS PARA LODOS

ATIVADOS DE AERAÇÃO PROLONGADA EM FLUXO

CONTÍNUO

CAMPINAS

2017

AMANDA RODRIGUES INACIO

UTILIZAÇÃO DE GEOSSINTÉTICOS PARA LODOS

ATIVADOS DE AERAÇÃO PROLONGADA EM FLUXO

CONTÍNUO

Dissertação de Mestrado apresentada a

Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e

Urbanismo da Unicamp, para obtenção do

título de Mestra em Engenharia Civil, na área

de Saneamento e Ambiente.

Orientador: Prof. Dr. Carlos Gomes da Nave Mendes

ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA

DISSERTAÇÃO DEFENDIDA PELA ALUNA AMANDA

RODRIGUES INACIO E ORIENTADA PELO PROF. DR. CARLOS

GOMES DA NAVE MENDES.

ASSINATURA DO ORIENTADOR

______________________________________

CAMPINAS

2017

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E

URBANISMO

UTILIZAÇÃO DE GEOSSINTÉTICOS PARA LODOS ATIVADOS DE AERAÇÃO PROLONGADA EM FLUXO

CONTÍNUO

Amanda Rodrigues Inacio

Dissertação de Mestrado aprovada pela Banca Examinadora, constituída por:

Prof. Dr. Carlos Gomes da Nave Mendes Presidente e Orientador/Universidade Estadual de Campinas

Prof. Dr. Edson Aparecido Abdul Nour Universidade Estadual de Campinas

Prof. Dr. Eduardo Lucas Subtil Universidade Federal do ABC

A Ata da defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se

no processo de vida acadêmica do aluno.

Campinas, 07 de agosto de 2017.

Dedico este trabalho à Damiana e Antônio, meus pais.

“De todas as virtudes latentes no sertanejo

A coragem é a mais abrangente e audaz.

É ela que transforma a estrutura raquítica

Em um super-homem capaz…”

AGRADECIMENTOS

À minha mãe, Damiana Rodrigues, que batalhou muito na vida para eu e minha irmã

ter condições de escolher uma profissão e dar andamento à nossa formação. O seu

carinho e o seu apoio em cada decisão que eu tomei, foram essenciais para que eu

acreditasse que quando queremos algo, sempre podemos ir em frente e alcançar

nosso objetivo. Tenho certeza que o meu pai, Antônio Inácio (in memorian), está

orgulhoso de todas nós.

Ao meu orientador, Carlos Gomes, só tenho a agradecer pela oportunidade que me

deu ao me aceitar como sua aluna. Sabíamos que o desafio seria grande ao realizar

um mestrado em paralelo ao meu trabalho, então ao longo dessa jornada quis honrar

o voto de confiança que me deu. Obrigada por todo aprendizado, pela troca de

experiências, por além de me aconselhar também me ouvir, e por me mostrar que o

verdadeiro mestre é aquele que, além de tudo, respeita e acredita no seu aprendiz.

Ao meu amigo de pesquisa, Oder Luiz, por toda ajuda na realização do experimento

e por todo conhecimento compartilhado. Foram quase 2 anos de um rico aprendizado

juntos e com certeza todo o seu apoio foi importante para a conclusão deste estudo.

Ao professor Edson Nour, por todas os conselhos ao longo da realização deste estudo

e, bem como ao professor Ariovaldo José, por todas as considerações e sugestões

que fizeram na qualificação.

Aos técnicos do Laboratório de Saneamento, Fernando, Daniel e Thiago, pelo auxílio

nas análises físico-químicas e microbiológicas.

À estagiária Katlyn Dias pelo auxílio nas análises físico-químicas.

Ao meu amigo de mestrado Raul pelo auxílio na realização das análises estatísticas

e ao amigo de trabalho Victor Rodrigues pelo auxílio no desenho 3D.

Ao meu noivo Rodrigo Sussulini, por todo carinho e apoio, além da paciência e

compreensão, principalmente nas minhas ausências ou nos finais de semana em que

precisamos ir ao Laboratório de Protótipos verificar a operação do reator.

À minha irmã, Rachel Rodrigues, por todo apoio e carinho nesta jornada, além de

todos os momentos de distração que sempre nos proporciona com seu riso fácil e jeito

leve de encarar a vida.

Ao meu sobrinho Enzo Kanai, que com sua alegria e inocência de criança me motiva

a querer ser uma pessoa melhor para ele e todos que estão ao nosso redor.

Aos meus professores da graduação, Eduardo Subtil, Rubens Chagas e Rodrigo

Bueno, que se tornaram amigos e desde à época das pesquisas na graduação me

incentivaram a realizar o mestrado. Vocês são exemplos de profissionais para mim.

Ao meu amigo Daniel Xavier, por todo apoio e incentivo e também pela troca de

experiência e sugestões ao longo deste estudo. Obrigada por todos os conselhos e

por me animar nos dias difíceis.

Aos meus amigos de trabalho do Senac que acompanharam todo este processo, Sara,

Lisane, Flávia, Rinaldi, Justine, Luciana, Viviane, Ana Paula, Moreno, Berenice e

Valéria por todo apoio e conselhos ao longo dessa jornada. Ter um time desses para

trabalhar é incrível e todas as conversas e risadas foram fundamentais para eu seguir

em frente.

Ao meu trio da graduação, Thais Mei, Mayara Mayer e Amanda Diniz, pela amizade,

carinho e apoio. Mesmo com quilômetros de distância, permaneceremos sempre

unidas.

À toda a minha família e amigos pelo apoio, carinho e compreensão com as minhas

ausências, além da motivação e incentivo para concluir este estudo com êxito.

E por fim, agradeço à vida por mais esta oportunidade de aprendizado e evolução

profissional e pessoal.

RESUMO

O sistema de lodos ativados de aeração prolongada é composto pelo tratamento

preliminar, reator biológico e decantador secundário que tem como característica

relevante a elevada área de implantação. Portanto, tem-se a proposta de sistemas

MBR (Biorretor com Membranas), onde esta etapa do sistema é substituída por um

processo de separação por membranas. Devido ao custo das membranas aplicadas

em sistemas MBR, tem-se a hipótese de aplicação de filtros com mantas

geossintéticas em substituição ao decantador secundário. Portanto, o objetivo deste

estudo foi avaliar o desempenho de um sistema de lodos ativados de aeração

prolongada em fluxo contínuo utilizando filtração em manta geossintética. O esgoto

sanitário utilizado nesta pesquisa apresentou características de origem doméstica.

Adotou-se o uso de um reator biológico com volume útil de 200L. Para a confecção

dos módulos de filtração foram utilizadas 2 mantas geossintéticas, denominadas

Manta Geossintética 1 e 2, combinadas com 3 tipos de espaçadores: TA - tela

antiderrapante feita em poliéster com revestimento em PVC; GT - geomanta

tridimensional feita em filamentos de polipropileno termosoldados; MA - manta acrílica

feita em 100% poliéster. Definiu-se a idade do lodo em 25 dias e o TDH em 18 horas.

Foram utilizados os seguintes Módulos de Filtração de forma intermitente com ciclos

operacionais de 24h cada: MG1-TA e MG1-GT (Etapa 1, 57 dias); MG2-TA e MG2-

GT (Etapa 2, 57 dias); MG1-MA e MG2-MA (Etapa 3, 66 dias); MG1-GT e MG2-GT

(Etapa 4, 24 dias) após processo de limpeza para reutilização. Para clarificação do

efluente, o Módulo de Filtração MG2-GT apresentou o melhor desempenho com

eficiência média de remoção de turbidez de 98,5% e remoção de SST de 99,0%. Para

matéria orgânica, o Módulo de Filtração MG2-GT apresentou melhor desempenho em

termos de DBO com eficiência média de remoção de 96,5% com efluente de

concentração média de 18,4mgO2/L. Para DQO, o Módulo de Filtração MG2-TA

alcançou o maior índice de remoção, com eficiência média de 95,6% para efluente de

concentração média de 45,6mg/L. Portanto, verifica-se que em termos de qualidade

de efluente final é possível substituir o decantador secundário do sistema de lodos

ativados por filtração em manta geossintética. Porém, é necessário aprimorar a

técnica para minimizar o processo de depósitos na superfície das mantas

geossintéticas.

Palavras – Chave: Lodos Ativados; Biorreator com Membranas; Manta Geossintética.

ABSTRACT

The extended aeration activated sludge system is composed by the preliminary

treatment, biological reactor and secondary decanter that has as relevant

characteristic the high area of implantation. Therefore, we have proposed MBR

systems (Biorretor with Membranes), where this stage of the system is replaced by a

membrane separation process. Due to the cost of the membranes applied in MBR

systems, it is hypothesized to apply filters with geosynthetic blankets instead of the

secondary decanter. Therefore, the objective of this study was to evaluate the

performance of a continuous flow extended aeration activated sludge system using

geosynthetic blanket filtration. The sanitary sewage used in this research had

characteristics of domestic origin. The use of a biological reactor with a useful volume

of 200L was adopted. For the preparation of the filtration modules, 2 geosynthetic

blankets were used, named Geosynthetic Blanket 1 and 2, combined with 3 types of

spacers: TA - anti-slip fabric made of polyester with PVC coating; GT - three-

dimensional geomanta made of heat-sealed polypropylene filaments; MA - acrylic

blanket made in 100% polyester. The age of the sludge was defined in 25 days and

the HDT in 18 hours. The following Filtration Modules were used intermittently with 24-

hour operating cycles each: MG1-TA and MG1-GT (Step 1, 57 days); MG2-TA and

MG2-GT (Step 2, 57 days); MG1-MA and MG2-MA (Step 3, 66 days); MG1-GT and

MG2-GT (Step 4, 24 days) after cleaning process for reuse. In order to clarify the

effluent, the MG2-GT Filtration Module presented the best performance with average

turbidity removal efficiency of 98.5% and removal of SST of 99.0%. For organic matter,

the MG2-GT Filtration Module presented better performance in terms of BOD with

average removal efficiency of 96.5% with effluent of 18.4 mgO2/L average

concentration. For COD, the MG2-TA Filtration Module achieved the highest removal

rate, with an average efficiency of 95.6% for a mean concentration effluent of

45.6mg/L. Therefore, it can be verified that in terms of final effluent quality it is possible

to replace the secondary decanter of the activated sludge system by geosynthetic

blanket filtration. However, it is necessary to improve the technique to minimize the

deposit process on the surface of geosynthetic blankets.

Keywords: Activated Sludge; Membrane Bioreactor; Geosynthetic blanket.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Esquema das unidades da etapa biológica do sistema de Lodo Ativado.

Adaptado de Von Sperling (2012). ............................................................................ 31

Figura 2: Fluxograma de um sistema de lodos ativados convencional. Adaptado de

Von Sperling (2012). ................................................................................................. 34

Figura 3: Fluxograma de um sistema de lodos ativados de fluxo intermitente

(batelada). Adaptado de Von Sperling (2012). .......................................................... 35

Figura 4: Fluxograma de um sistema de lodos ativados de aeração prolongada em

fluxo contínuo. Adaptado de Von Sperling (2012). .................................................... 38

Figura 5: Princípio operacional das membranas semipermeáveis. ........................... 40

Figura 6: Comparativo entre processos clássicos de separação e os processos de

separação por membranas. Fonte: Habert, Borges & Nóbrega (2006). .................... 42

Figura 7: Sistema MBR com membrana externa. Adaptado de Subtil et al., 2013. ... 46

Figura 8: Sistema MBR com membrana submersa. Adaptado de Subtil et al., 2013.

.................................................................................................................................. 46

Figura 9: Imagem microscópica das fibras constituintes de manta geossintética. .... 58

Figura 10: Fluxo do Esgoto Bruto. ............................................................................. 63

Figura 11: Reator Biológico em 3 Dimensões. .......................................................... 64

Figura 12: Sistema de Aeração do Reator Biológico. ................................................ 65

Figura 13: 1 - Manta Geossintética 1; 2 - Manta Geossintética 2. ............................. 67

Figura 14: 1A - Manta Geossintética 1 com aumento de 40x e 1B - aumento de 100x.

2A - Manta Geossintética 2 com aumento de 40x e 2B - aumento de 100x. ............. 67

Figura 15: Dimensões utilizadas para as Mantas Geossintéticas. ............................ 68

Figura 16: A – Tela Antiderrapante ; B – Geomanta Tridimensional ; C – Manta Acrílica.

.................................................................................................................................. 68

Figura 17: Etapas de Montagem dos Módulos de Filtração. ..................................... 70

Figura 18: Teste de Determinação de Volume dos Módulos de Filtração. ................ 71

Figura 19: Módulos de Filtração. ............................................................................... 72

Figura 20: Operação do Reator Biológico. ................................................................ 73

Figura 21: Etapas do processo de Limpeza dos Módulos de Filtração para a Etapa 4.

.................................................................................................................................. 77

Figura 22: Pontos de Coleta para Análises Físico-Químicas. ................................... 79

Figura 23: Mecanismo para Retenção de Sólidos Grosseiros................................... 80

Figura 24: Procedimento para Desprendimento de Sólidos da Superfície dos Módulos

de Filtração. ............................................................................................................... 80

Figura 25: Procedimento para Teste de Colmatação. ............................................... 81

Figura 26: Microfauna do Inóculo na Partida do Sistema .......................................... 85

Figura 27: Comportamento do Módulo de Filtração durante a etapa de Ajustes

Operacionais. ............................................................................................................ 87

Figura 28: A - Módulo de Filtração antes da operação; B - Módulo de Filtração após a

colmatação. ............................................................................................................... 88

Figura 29: TDH e Potência da Bomba na operação do Módulo de Filtração MG1-TA.

.................................................................................................................................. 94

Figura 30: TDH e turbidez do efluente na operação do Módulo de Filtração MG1-TA.

.................................................................................................................................. 94

Figura 31: TDH e Potência da Bomba na operação do Módulo de Filtração MG1-GT.

.................................................................................................................................. 95

Figura 32: TDH e turbidez do efluente na operação do Módulo de Filtração MG1-GT.

.................................................................................................................................. 96


.................................................................................................................................. 97


.................................................................................................................................. 98


.................................................................................................................................. 99


.................................................................................................................................. 99

Figura 37: TDH e Potência da Bomba na operação do Módulo de Filtração MG1-MA.

................................................................................................................................ 100

Figura 38: TDH e turbidez do efluente na operação do Módulo de Filtração MG1-MA.

................................................................................................................................ 101


................................................................................................................................ 102


................................................................................................................................ 102

Figura 41: Teste de Colmatação - Comportamento do Módulo de Filtração MG1-TA.

................................................................................................................................ 104

Figura 42: Teste de Colmatação - Comportamento do Módulo de Filtração MG1-GT.

................................................................................................................................ 105


................................................................................................................................ 106


................................................................................................................................ 107

Figura 45: Teste de Colmatação - Comportamento do Módulo de Filtração MG1-MA.

................................................................................................................................ 108


................................................................................................................................ 109

Figura 47: TDH e Potência da Bomba na reutilização do Módulo de Filtração MG1-GT.

................................................................................................................................ 111

Figura 48: TDH e turbidez do efluente na reutilização do Módulo de Filtração MG1-

GT. .......................................................................................................................... 111


................................................................................................................................ 112

Figura 50: TDH e turbidez do efluente na reutilização do Módulo de Filtração MG2-

GT. .......................................................................................................................... 113

Figura 51: Turbidez do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG1-TA .......... 116

Figura 52: Eficiência de remoção de turbidez do Módulo de Filtração MG1-TA. ..... 116

Figura 53: Turbidez do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG1-GT. ......... 116

Figura 54: Eficiência de remoção de turbidez do Módulo de Filtração MG1-GT. .... 116

Figura 55: Box-Plot dos efluentes da Etapa 1 para Turbidez. ................................. 117

Figura 56: Turbidez do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG2-TA. ......... 118

Figura 57: Eficiência de remoção de turbidez do Módulo de Filtração MG2-TA. ..... 118

Figura 58: Turbidez do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG2-GT. ......... 118

Figura 59: Eficiência de remoção de turbidez do Módulo de Filtração MG2-GT. .... 118


Figura 61: Turbidez do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG1-MA. ........ 120

Figura 62: Eficiência de remoção de turbidez do Módulo de Filtração MG1-MA. .... 120

Figura 63: Turbidez do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG2-MA. ........ 120

Figura 64: Eficiência de remoção de turbidez do Módulo de Filtração MG2-MA. .... 120


Figura 66: Turbidez do afluente e efluente na reutilização do Módulo de Filtração MG1-

GT. .......................................................................................................................... 122

Figura 67: Eficiência de remoção de turbidez na reutilização do Módulo de Filtração

MG1-GT. ................................................................................................................. 122

Figura 68: Turbidez do afluente e efluente na reutilização do Módulo de Filtração MG2-

GT. .......................................................................................................................... 122

Figura 69: Eficiência de remoção de turbidez na reutilização do Módulo de Filtração

MG2-GT. ................................................................................................................. 122


Figura 71: Turbidez do Licor Misto ao longo das 4 Etapas de Operação. ............... 124

Figura 72: SST do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG1-TA. ................ 127

Figura 73: Eficiência de remoção de SST do Módulo de Filtração MG1-TA. .......... 127

Figura 74: SST do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG1-GT. ................ 127

Figura 75: Eficiência de remoção de SST do Módulo de Filtração MG1-GT. .......... 127

Figura 76: SST do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG2-TA. ................ 128

Figura 77: Eficiência de remoção de SST do Módulo de Filtração MG2-TA. .......... 128

Figura 78: SST do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG2-GT. ................ 129

Figura 79: Eficiência de remoção de SST do Módulo de Filtração MG2-GT. .......... 129

Figura 80: SST do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG1-MA. ............... 130

Figura 81: Eficiência de remoção de SST do Módulo de Filtração MG1-MA. ......... 130

Figura 82: SST do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG2-MA. ............... 130

Figura 83: Eficiência de remoção de SST do Módulo de Filtração MG2-MA. ......... 130

Figura 84: SST do afluente e efluente na reutilização do Módulo de Filtração MG1-GT.

................................................................................................................................ 131

Figura 85: Eficiência de remoção de SST na reutilização do Módulo de Filtração MG1-

GT. .......................................................................................................................... 131

Figura 86: SST do afluente e efluente na reutilização do Módulo de Filtração MG2-GT.

................................................................................................................................ 132

Figura 87: Eficiência de remoção de SST na reutilização do Módulo de Filtração MG2-

GT. .......................................................................................................................... 132

Figura 88: Concentração de SST no licor misto ao longo das 4 etapas de operação.

................................................................................................................................ 133

Figura 89: Sólidos Sedimentáveis no Licor Misto. ................................................... 136

Figura 90: Índice Volumétrico de Lodo. ................................................................... 137

Figura 91: COD no afluente e efluente do Módulo de Filtração MG1-TA. ............... 139

Figura 92: Eficiência de remoção de COD do Módulo de Filtração MG1-TA. ......... 139

Figura 93: COD no afluente e efluente do Módulo de Filtração MG1-GT. ............... 140

Figura 94: Eficiência de remoção de COD do Módulo de Filtração MG1-GT. ......... 140

Figura 95: COD no afluente e efluente do Módulo de Filtração MG2-TA. ............... 140

Figura 96: Eficiência de remoção de COD do Módulo de Filtração MG2-TA. ......... 140

Figura 97: COD no afluente e efluente do Módulo de Filtração MG2-GT. ............... 141

Figura 98: Eficiência de remoção de COD do Módulo de Filtração MG2-GT. ......... 141

Figura 99: COD no afluente e efluente do Módulo de Filtração MG1-MA. .............. 141

Figura 100: Eficiência de remoção de COD do Módulo de Filtração MG1-MA........ 141

Figura 101: COD no afluente e efluente do Módulo de Filtração MG2-MA. ............ 142

Figura 102: Eficiência de remoção de COD do Módulo de Filtração MG2-MA........ 142

Figura 103: COD no afluente e efluente do Módulo de Filtração MG1-GT na etapa de

reutilização. ............................................................................................................. 143

Figura 104: Eficiência de remoção de COD do Módulo de Filtração MG1-GT na etapa

de reutilização. ........................................................................................................ 143

Figura 105: COD no afluente e efluente do Módulo de Filtração MG2-GT na etapa de

reutilização. ............................................................................................................. 143

Figura 106: Eficiência de remoção de COD do Módulo de Filtração MG2-GT na etapa

de reutilização. ........................................................................................................ 143

Figura 107: Monitoramento do Carbono Orgânico Dissolvido no Licor Misto ao longo

das 4 etapas de operação. ...................................................................................... 144

Figura 108: DBO do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG1-TA. ............. 147

Figura 109: Eficiência de remoção de DBO do Módulo de Filtração MG1-TA......... 147

Figura 110: DBO do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG1-GT. ............. 147

Figura 111: Eficiência de remoção de DBO do Módulo de Filtração MG1-GT. ....... 147

Figura 112: Box-Plot dos efluentes da Etapa 1 para DBO. ..................................... 148

Figura 113: DBO do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG2-TA. ............. 149

Figura 114: Eficiência de remoção de DBO do Módulo de Filtração MG2-TA......... 149

Figura 115: DBO do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG2-GT. ............. 149

Figura 116: Eficiência de remoção de DBO do Módulo de Filtração MG2-GT. ....... 149


Figura 118: DBO do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG1-MA. ............ 151

Figura 119: Eficiência de remoção de DBO do Módulo de Filtração MG1-MA. ....... 151

Figura 120: DBO do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG2-MA. ............ 151

Figura 121: Eficiência de remoção de DBO do Módulo de Filtração MG2-MA. ....... 151


Figura 123: DBO do afluente e efluente na reutilização do Módulo de Filtração MG1-

GT. .......................................................................................................................... 153

Figura 124: Eficiência de remoção de DBO na reutilização do Módulo de Filtração

MG1-GT. ................................................................................................................. 153

Figura 125: DBO do afluente e efluente na reutilização do Módulo de Filtração MG2-

GT. .......................................................................................................................... 153

Figura 126: Eficiência de remoção de DBO na reutilização do Módulo de Filtração

MG2-GT. ................................................................................................................. 153


Figura 128: Concentração da Demanda Bioquímica de Oxigênio no Licor Misto.... 155

Figura 129: DQO do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG1-TA. ............. 158

Figura 130: Eficiência de remoção de DQO do Módulo de Filtração MG1-TA. ....... 158

Figura 131: DQO do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG1-GT. ............ 158

Figura 132: Eficiência de remoção de DQO do Módulo de Filtração MG1-GT. ....... 158

Figura 133: Box-Plot dos efluentes da Etapa 1 para DQO. ..................................... 159

Figura 134: DQO do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG2-TA. ............. 160

Figura 135: Eficiência de remoção de DQO do Módulo de Filtração MG2-TA. ....... 160

Figura 136: DQO do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG2-GT. ............ 160

Figura 137: Eficiência de remoção de DQO do Módulo de Filtração MG2-GT. ....... 160


Figura 139: DQO do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG1-MA. ............ 162

Figura 140: Eficiência de remoção de DQO do Módulo de Filtração MG1-MA. ...... 162

Figura 141: DQO do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG2-MA. ............ 162

Figura 142: Eficiência de remoção de DQO do Módulo de Filtração MG2-MA. ...... 162


Figura 144: DQO do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG1-GT na etapa de

reutilização. ............................................................................................................. 164

Figura 145: Eficiência de remoção de DQO do Módulo de Filtração MG1-GT na etapa

de reutilização. ........................................................................................................ 164

Figura 146: DQO do afluente e efluente do Módulo de Filtração MG2-GT na etapa de

reutilização. ............................................................................................................. 164

Figura 147: Eficiência de remoção de DQO do Módulo de Filtração MG2-GT na etapa

de reutilização. ........................................................................................................ 164


Figura 149: Demanda Química de Oxigênio no Licor Misto. ................................... 166

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Características principais das variações do processo de lodos ativados. . 36

Tabela 2: Desenvolvimento histórico do uso de membranas. ................................... 41

Tabela 3: Processos de separação por membranas. ................................................ 42

Tabela 4: Aplicações dos processos de separação por membranas. ....................... 43

Tabela 5: Principais parâmetros operacionais do sistema de biorretor com

membranas. .............................................................................................................. 48

Tabela 6: Constituintes que podem afetar o depósito em membranas em biorreatores

com membrana. ........................................................................................................ 49

Tabela 7: Efeitos da aeração no processo de colmatação de membranas. .............. 51

Tabela 8: Influência da concentração de sólidos no processo de colmatação de

membranas. .............................................................................................................. 53

Tabela 9: Influência das substâncias poliméricas extracelulares (EPS) e produtos

microbianos solúveis (SMP) no processo de colmatação de membranas. ............... 54

Tabela 10: Características Físico-Químicas do Afluente. .......................................... 62

Tabela 11: Especificações da mantas geossintéticas de acordo com o fabricante. .. 66

Tabela 12: Características dos Módulos de Filtração. ............................................... 72

Tabela 13: Etapas de Operação. ............................................................................... 74

Tabela 14: Análises Laboratoriais. ............................................................................ 78

Tabela 15: Características Físico-Químicas do Biomassa. ....................................... 83

Tabela 16: Características Microbiológicas da Biomassa. ........................................ 84

Tabela 17: Resultados obtidos para a etapa de Ajustes Operacionais. .................... 86

Tabela 18: Características do lodo no início da Etapa 1. .......................................... 89

Tabela 19: Monitoramento de pH. ............................................................................. 90

Tabela 20: Monitoramento da Temperatura .............................................................. 91

Tabela 21: Monitoramento do Oxigênio Dissolvido. .................................................. 92

Tabela 22: Monitoramento da Turbidez. .................................................................. 114

Tabela 23: Sólidos em Suspensão Totais. .............................................................. 126

Tabela 24: Retenção de sólidos nos Módulos de Filtração. .................................... 134

Tabela 25: Sólidos Sedimentáveis - Licor Misto. ..................................................... 135

Tabela 26: Índice Volumétrico de Lodo. .................................................................. 136

Tabela 27: Monitoramento do Carbono Orgânico Dissolvido. ................................. 138

Tabela 28: Monitoramento da Demanda Bioquímica de Oxigênio. ......................... 145

Tabela 29: Monitoramento da Demanda Química de Oxigênio. .............................. 156

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO .................................................................................................... 24

1.1. Estrutura do Trabalho ................................................................................... 25

2. HIPÓTESE .......................................................................................................... 27

3. OBJETIVOS ........................................................................................................ 28

3.1. Objetivo Geral .............................................................................................. 28

3.2. Objetivos Específicos ................................................................................... 28

4. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................... 29

4.1. Saneamento e Saúde Pública ...................................................................... 29

4.2. Sistema de Lodos Ativados .......................................................................... 30

4.2.1. Variantes do Sistema de Lodos Ativados.................................................. 33

4.2.2. Lodos Ativados de Aeração Prolongada em Fluxo Contínuo .................... 37

4.3. Processo de Separação por Membranas ..................................................... 39

4.4. Biorreatores com Membranas (MBR) ........................................................... 45

4.4.1. Operação de Biorreatores com Membranas ............................................. 47

4.4.1.1. Fouling em Biorreatores com Membranas ............................................. 48

4.4.1.2. Aeração ................................................................................................. 51

4.4.1.3. Concentração de Sólidos Suspensos .................................................... 52

4.4.1.4. Substâncias Poliméricas Extracelulares (EPS) e Produtos Microbianos

Solúveis (SMP) ...................................................................................................... 53

4.4.1.5. Idade do Lodo ........................................................................................ 54

4.4.1.6. Pressão Transmembrana (PTM) e Fluxo Crítico ................................... 55

4.5. Manta Geossintética..................................................................................... 56

5. METODOLOGIA ................................................................................................. 61

5.1. Esgoto Sanitário ........................................................................................... 61

5.2. Aspectos Construtivos .................................................................................. 63

5.2.1. Reator Biológico ........................................................................................ 64

5.2.2. Mantas Geossintéticas .............................................................................. 65

5.2.3. Módulos de Filtração ................................................................................. 69

5.3. Operação do Reator ..................................................................................... 73

5.4. Etapas de Operação .................................................................................... 74

5.5. Limpeza e Reutilização dos Módulos de Filtração ....................................... 75

5.6. Análises Laboratoriais .................................................................................. 78

5.7. Manutenção do Sistema ............................................................................... 79

5.8. Teste de Colmatação ................................................................................... 81

5.9. Análise dos Resultados ................................................................................ 82

6. RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................................................................ 83

6.1. Aclimatação .................................................................................................. 83

6.2. Ajustes Operacionais ................................................................................... 85

6.3. Parâmetros de Controle Operacional ........................................................... 89

6.3.1. pH ............................................................................................................. 89

6.3.2. Temperatura ............................................................................................. 91

6.3.3. Oxigênio Dissolvido .................................................................................. 92

6.4. Desempenho das Membranas Geossintéticas ............................................. 93

6.4.1. Tempo de Detenção Hidráulica ................................................................. 93

6.4.2. Teste de Colmatação .............................................................................. 103

6.4.3. Reutilização dos Módulos de Filtração ................................................... 110

6.5. Qualidade do Efluente ................................................................................ 114

6.5.1. Turbidez .................................................................................................. 114

6.5.2. Série de Sólidos ...................................................................................... 125

6.5.2.1. Sólidos em Suspensão Total ............................................................... 125

6.5.2.2. Sólidos Sedimentáveis e IVL ............................................................... 135

6.5.3. Carbono Orgânico Dissolvido ................................................................. 138

6.5.4. Demanda Bioquímica de Oxigênio .......................................................... 145

6.5.5. Demanda Química de Oxigênio .............................................................. 156

7. CONSIDERAÇÕES FINAIS .............................................................................. 168

7.1. Recomendações ........................................................................................ 170

REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA ............................................................................. 171

APÊNDICE .............................................................................................................. 175

Etapa 1 ................................................................................................................. 175

Etapa 2 ................................................................................................................. 176

Etapa 3 ................................................................................................................. 177

Etapa 4 ................................................................................................................. 178

24

1. INTRODUÇÃO

A compreensão das relações existentes entre os serviços de saneamento básico,

promoção de saúde pública e preservação e conservação do meio ambiente constitui

uma das principais etapas do desenvolvimento de um modelo de planejamento de

sistemas de abastecimento de água e de esgotamento sanitário.

Os processos biológicos de tratamento de esgoto são aqueles que dependem da ação

de microrganismos presentes nos esgotos, ou seja, ocorre por mecanismos

biológicos. Estes processos visam reproduzir os processos naturais que ocorrem em

um corpo d’água após o lançamento de despejos (JORDÃO & PESSÔA, 2014; VON

SPERLING, 2005).

Um dos processos biológicos de tratamento de esgoto amplamente aplicados no

Brasil e em outros países é o sistema de lodos ativados. De acordo com Metcalf &

Eddy (2016), o processo de lodos ativados é utilizado para tratamento biológico de

esgotos domésticos e industriais. Os precursores deste processo foram desenvolvidos

no início de 1880 na Inglaterra, a partir do estudo do processo de aeração de esgotos

em tanques desenvolvido por Dr. Angus Smith, que verificou a aceleração da oxidação

da matéria orgânica.


preliminar (grade e desarenador), reator biológico e decantador secundário (VON

SPERLING, 2012). Considerando então uma das características relevantes deste

sistema que é a elevada área para o decantador secundário, tem-se a proposta de

sistemas MBR (Membrane Bioreactor), onde esta etapa do sistema é substituída por

um processo de separação por membranas instalada no tanque de aeração ou

externo ao tanque.

A separação por membranas pode ser entendida como uma operação em que o fluxo

de alimentação é dividido em dois: o permeado, contendo o material que passou

através da membrana, e o concentrado, que contém o material que não passou

através da membrana (METCALF & EDDY, 2016).

O polímero utilizado para a fabricação das membranas pode ser o fluoreto de

polivinilideno (PVDF), polietileno (PE), polietersulfona (PES) e polipropileno (PP) com

25

várias técnicas de produção e projetos patenteados de diferentes fabricantes e

fornecedores (METCALF & EDDY, 2016). Porém, a aplicação generalizada do

processo MBR no Brasil ainda é limitada devido à fatores como a não fabricação de

membranas no país, falta de mão de obra qualificada para operação do sistema, falta

de informações técnicas e contribuições científicas nacionais e falta de incentivo

público (SUBTIL et al., 2013).

Segundo Schneider e Tsutiya (2001), à princípio qualquer material que permita a

síntese de filmes com porosidade controlada pode ser utilizado para a fabricação de

membranas.

De acordo com Hutten (2007), as mantas geossintéticas são constituídas por

estruturas de fibra aleatórias, geralmente na forma de folhas, e por sobreposição que

criam múltiplos poros conectados. Porém, a avaliação da aplicação das mantas

geossintéticas em sistemas MBR para tratamento de esgoto ainda é um desafio e há

poucos estudos sobre o tema.

Portanto, este estudo tem por objetivo avaliar o desempenho de um sistema de lodos

ativados de aeração prolongada em fluxo contínuo na modalidade de biorreator com

membranas - MBR, utilizando filtração em manta geossintética em substituição ao

decantador secundário do sistema para tratamento de esgoto sanitário.

1.1. Estrutura do Trabalho

O presente estudo foi realizado em seis fases distintas, sendo elas: Aclimatação,

Ajustes Operacionais, Etapa 1, Etapa 2, Etapa 3 e Etapa 4. O esgoto sanitário utilizado

para tratamento biológico nesta pesquisa é originado em algumas instalações da

Universidade Estadual de Campinas, como laboratórios, restaurantes, bancos, escola

e o Hospital de Clínicas situado na universidade. O mesmo apresenta características

típicas de esgoto sanitário.

O sistema experimental é constituído por um reator de lodos ativados de aeração

prolongada em fluxo contínuo em escala piloto com 200L de volume útil. Para a

realização deste estudo foram utilizadas 2 mantas geossintéticas denominadas de

Manta Geossintética 1 e Manta Geossintética 2. Como espaçadores foram utilizados

26

3 tipos de materiais, sendo eles: A - tela antiderrapante feita em poliéster com

revestimento em PVC; B - geomanta tridimensional feita em filamentos de

polipropileno termosoldados; C - manta acrílica.

Combinando as mantas geossintéticas com os espaçadores foi possível construir 6

configurações de módulos de filtração. Tais módulos de filtração foram operados de

forma intermitente em ciclos de 24h cada, a fim de se avaliar o comportamento de

diferentes módulos de filtração construídos em manta geossintética no tratamento de

esgoto sanitário

27

2. HIPÓTESE

Para este estudo, tem-se como hipóteses:

O decantador secundário de um sistema de lodos ativados de aeração

prolongada em fluxo contínuo pode ser substituído por um módulo de filtração,

construído com manta geossintética, para tratamento de esgoto sanitário;

O espaçador utilizado na construção dos módulos de filtração causa influência

na operação do processo de filtração com mantas geossintéticas.

28

3. OBJETIVOS

3.1. Objetivo Geral

Este estudo tem por objetivo avaliar o desempenho de um sistema de lodos ativados

de aeração prolongada em fluxo contínuo, na modalidade de biorreator com

membranas submersas - SMBR, utilizando filtração em manta geossintética para

tratamento de esgoto sanitário.

3.2. Objetivos Específicos

Avaliar diferentes configurações de módulos de filtração construídos com

mantas geossintéticas e espaçadores para tratamento de esgoto sanitário;

Avaliar a influência do espaçador na operação dos módulos de filtração;

Avaliar o desempenho do sistema em relação à remoção de matéria orgânica

carbonácea;

Analisar condições de manutenção e substituição de materiais visando a

aplicação do sistema em escala real.

29

4. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

4.1. Saneamento e Saúde Pública

A compreensão das relações existentes entre os serviços de saneamento básico,

promoção de saúde pública e preservação e conservação do meio ambiente constitui

uma das principais etapas do desenvolvimento de um modelo de planejamento de

sistemas de abastecimento de água e de esgotamento sanitário.

O conjunto de atividades que compõem o Saneamento Básico está diretamente ligado

à promoção de saúde pública de maneira preventiva. Segundo a Lei nº 11.445/07 –

Diretrizes Nacionais para o Saneamento Básico – entende-se como saneamento

básico um conjunto de serviços, infraestruturas e instalações operacionais que

compreende:

a) abastecimento de água potável: constituído pelas atividades, infraestruturas e

instalações necessárias ao abastecimento público de água potável, desde a captação

até as ligações prediais e respectivos instrumentos de medição;

b) esgotamento sanitário: constituído pelas atividades, infraestruturas e instalações

operacionais de coleta, transporte, tratamento e disposição final adequados dos

esgotos sanitários, desde as ligações prediais até o seu lançamento final no meio

ambiente;

c) limpeza urbana e manejo de resíduos sólidos: conjunto de atividades,

infraestruturas e instalações operacionais de coleta, transporte, transbordo,

tratamento e destino final do lixo doméstico e do lixo originário da varrição e limpeza

de logradouros e vias públicas;

d) drenagem e manejo das águas pluviais urbanas: conjunto de atividades,

infraestruturas e instalações operacionais de drenagem urbana de águas pluviais, de

transporte, detenção ou retenção para o amortecimento de vazões de cheias,

tratamento e disposição final das águas pluviais drenadas nas áreas urbanas.

Segundo Borja (2014), a garantia do acesso universal e de qualidade ao saneamento

básico no Brasil ainda é um grande desafio. Como outros serviços públicos essenciais,

30

os déficits denunciam o atraso do país na garantia de direitos básicos como acesso à

água e ao destino seguro dos dejetos e resíduos sólidos.

Segundo o Sistema Nacional de Informações sobre o Saneamento (2014), em 2014 o

serviço de abastecimento de água apresentou o seu maior índice na região Sudeste

do país, com 91,7%, e o menor índice foi para a região Norte, com 54,5%. Para o

serviço de coleta de esgoto, o maior índice foi na região Sudeste do país, com 78,3%

e o menor índice foi para a região Norte, com 7,9%. Para o serviço de tratamento de

esgoto, o maior índice foi o da região Centro-Oeste, com 46,4% e o menor índice foi

para a região Norte, com 14,4%. Como panorama geral, 49,8% do esgoto gerado no

Brasil é coletado, e apenas 40,8% é tratado.

Sendo assim, é evidente que no Brasil o processo de esgotamento sanitário ainda se

encontra com déficit de acesso por parte da população. A necessidade de

disseminação deste serviço somado às legislações que restringem as concentrações

de lançamento de material orgânico e nutrientes, bem como a redução de área

disponível para implantação de sistemas de tratamento de esgoto, faz com que seja

necessário o desenvolvimento de novos sistemas e tecnologias neste setor.

4.2. Sistema de Lodos Ativados

De acordo com Metcalf & Eddy (2016), o processo de lodos ativados é utilizado para

tratamento biológico de esgotos domésticos e industriais. Os precursores deste

processo foram desenvolvidos no início de 1880 na Inglaterra, a partir do estudo do

processo de aeração de esgotos em tanques desenvolvido por Dr. Angus Smith, que

verificou a aceleração da oxidação da matéria orgânica.

O sistema de lodos ativados é utilizado para o tratamento de esgotos domésticos e

industriais quando há a necessidade de obter uma qualidade elevada do efluente e

utilização de áreas reduzidas. No entanto, o sistema de lodo ativado inclui um índice

de mecanização superior ao de outros sistemas de tratamento, implicando em uma

operação mais sofisticada e em maiores consumos de energia elétrica (VON

SPERLING, 2012).

31

O processo básico do tratamento de efluentes por lodos ativados é constituído por um

reator no qual os microrganismos responsáveis pelo tratamento biológico são

mantidos em suspensão e recebem o fornecimento de oxigênio por meio da aeração,

uma unidade de separação sólido – líquido, geralmente sendo um tanque de

sedimentação, e um sistema de recirculação de sólidos separados no sedimentador

para o reator (METCALF & EDDY, 2016; VON SPERLING, 2012). Tal configuração

básica pode ser observada na Figura 1:

Figura 1: Esquema das unidades da etapa biológica do sistema de Lodo Ativado. Adaptado de

Von Sperling (2012).

Segundo Jordão & Pessôa (2014), o lodo ativado é o floco produzido num esgoto bruto

ou decantado pelo crescimento de bactérias zoogleias ou outros organismos, na

presença de oxigênio dissolvido, e acumulado em concentração suficiente devido ao

retorno de flocos previamente formados. A estrutura do floco pode ser dividida em dois

níveis: macroestrutura e microestrutura. A macroestrutura é responsável pela

estruturação do lodo, sendo formada principalmente pelas bactérias filamentosas. A

microestrutura é constituída por bactérias formadoras do floco, sendo elas,

protozoários, micrometazoários e fungos que manterão a estrutura do floco. Ou seja,

uma característica importante do sistema de lodos ativados é a formação de sólidos

32

sedimentáveis floculentos que podem ser removidos por sedimentação gravitacional

(METCALF & EDDY, 2016).

O processo de tratamento no sistema de lodos ativados é do tipo biológico. No reator

ocorrem as reações bioquímicas de remoção da matéria orgânica e, em determinadas

condições, da matéria nitrogenada. A biomassa se utiliza do substrato presente no

esgoto bruto para se desenvolver. A matéria orgânica é em parte convertida em

biomassa bacteriana (lodo) e em parte mineralizada para CO2 e água. Devido às boas

características de sedimentabilidade do lodo, a biomassa bacteriana pode ser

separada do efluente tratado por simples sedimentação no decantador secundário,

permitindo que o efluente final saia clarificado (METCALF & EDDY,2003).

Os sólidos sedimentados no fundo do decantador secundário são recirculados, por

meio de bombeamento, para o tanque de aeração, aumentando a concentração de

biomassa ativa do mesmo, o que é responsável pela elevada eficiência do sistema.

Em virtude da recirculação do lodo, o tanque de aeração possui uma concentração

elevada de sólidos em suspensão e está concentração elevada possibilita que os

sólidos permaneçam no sistema por um tempo superior ao do líquido. Quanto maior

a permanência dos sólidos no sistema, maior será a eficiência do sistema, pois isto

permite que a biomassa tenha tempo suficiente para metabolizar praticamente toda a

matéria orgânica dos esgotos (VON SPERLING, 2012).

O tempo de retenção dos sólidos é denominado idade do lodo, e representa o tempo

médio que uma partícula de lodo permanece no sistema, podendo ser determinada

pela razão: massa de lodo no reator pela massa de lodo descarregada diariamente

(grosseiramente dividindo-se a quantidade de lodo (seco) contida no tanque de

aeração pela quantidade diária de lodo (seco) retirada do sistema como lodo em

excesso). É o parâmetro fundamental para o dimensionamento e operação de

sistemas de lodo ativado (VAN HAANDEL e MARAIS, 1999).

Segundo Metcalf & Eddy (2016), até a década de 1980, o objetivo principal dos

projetos de lodos ativados era atingir o padrão secundário de tratamento de remoção

de DBO e SST (sólidos suspensos totais) em 85%. Após esta década, começou a se

dar maior ênfase para o atendimento aos padrões de emissão mais restritivos, assim

como para a remoção de nutrientes, nitrogênio e fósforo.

33

Com novos objetivos, surgiram então vários processos de lodos ativados e

configurações de sistemas, com objetivo de: obtenção de efluente de melhor

qualidade; remoção de nutrientes; inovação tecnológica e melhor compreensão da

microbiologia; desenvolvimento tecnológico de equipamentos, materiais, controles e

processos, e redução de custos de implantação e operação dos sistemas,

principalmente em relação ao consumo de energia (METCALF & EDDY, 2016).

De acordo com Metcalf & Eddy (2016), atualmente há muitos usos do processo de

lodos ativados e os que utilizarem futuramente poderão incorporar a nitrificação,

remoção biologia de nitrogênio e ou remoção biológica de fósforo. Nos sistemas de

lodos ativados geralmente são utilizados reatores em série, operados em condições

aeróbias, anóxicas e anaeróbias.

Em muitos casos, o sistema de lodos ativados é utilizado em conjunto com processos

físicos e químicos para tratamento preliminar e primário do efluente, e como pós

tratamento, incluindo a desinfecção (METCALF & EDDY, 2016). Segundo Jordão &

Pessôa (2014), entre as principais vantagens do sistema de lodos ativados, podemos

citar: maior eficiência no tratamento de esgoto, maior flexibilidade de operação e

menor área requerida. Já entre as desvantagens, cita-se: operação delicada,

necessidade de completo controle de laboratório e maior custo de operação devido à

mecanização do sistema e consumo de energia.

4.2.1. Variantes do Sistema de Lodos Ativados

Os sistemas de lodos ativados podem ser classificados de duas formas, sendo elas

quanto à idade do lodo, onde o sistema poderá ser de lodos ativados convencional ou

de aeração prolongada, e quanto ao fluxo, onde o sistema poderá ser de fluxo

contínuo ou de fluxo intermitente (batelada) (VON SPERLING, 2012).

O sistema de lodos ativados convencional tem como parte integrante o tratamento

primário. É composto pela grade, desarenador, medidor de vazão, decantador

primário, reator e decantador secundário. Após o tratamento primário, parte da matéria

orgânica (em suspensão, sedimentável) é removida antes do tanque de aeração

através de um decantador primário (Figura 2), no intuito de economizar energia para

a aeração e reduzir o volume do reator (VON SPERLING, 2012).

34

Figura 2: Fluxograma de um sistema de lodos ativados convencional. Adaptado de Von Sperling

(2012).

A idade do lodo é usualmente na ordem de quatro a dez dias, e o tempo de detenção

hidráulica no reator é na ordem de seis a oito horas. Com esta idade do lodo é

necessária uma etapa de estabilização no tratamento do lodo, pois a biomassa

retirada do sistema de lodo excedente contém um elevado teor de matéria orgânica

armazenada nas suas células. Esta estabilização ocorre nos digestores primário e

secundário. Para reduzir o volume dos digestores, o lodo é submetido a uma etapa de

adensamento, na qual é retirada parte da umidade reduzindo o volume de lodo a ser

tratado (VON SPERLING, 2012).

O princípio do processo de lodos ativados em batelada consiste em um reator de

mistura completa, onde ocorrem todos os processos e operações normalmente

associados ao tratamento de lodos ativados, quais sejam, decantação primária,

oxidação biológica e decantação secundária em um único tanque. Utilizando um único

tanque, esses processos ocorrem de forma sequencial e não unidades separadas.

Este processo pode ser tanto convencional como de aeração prolongada, que é a

mais comum devido à sua simplicidade operacional (VON SPERLING, 2012;

METCALF & EDDY, 2003).

Todo o processo é através de ciclos de operação com durações definidas. Durante

todo o processo o lodo permanece no reator dispensando a utilização de reatores

separados. Estes ciclos normais de tratamento são: enchimento (entrada de esgoto

bruto); reação (aeração/mistura da massa liquida contida no reator); sedimentação

35

(sedimentação e separação dos sólidos em suspensão do esgoto tratado); descarte

do efluente tratado (retirada do esgoto tratado no reator); e repouso (ajuste de ciclos

e remoção de lodo excedente).

A duração de cada ciclo pode ser alterada de acordo com a vazão de afluente, das

necessidades do tratamento e das características do esgoto e da biomassa no

sistema. O processo é simplificado, composto por algumas unidades que são: grades,

desarenador e apenas um reator, como pode ser visto na Figura 3 (VON SPERLING,

2012):

Figura 3: Fluxograma de um sistema de lodos ativados de fluxo intermitente (batelada).

Adaptado de Von Sperling (2012).

De acordo com Jordão e Pessôa (2014), as variações do processo de lodos ativados,

surgiu pela necessidade da fuga das patentes inglesas, além da busca por economia,

com menor fornecimento de ar e melhores condições de lodo recirculado. Além disso,

houve evolução no processo para que considere a desnitrificação após a nitrificação,

quando necessário e a remoção biológica ou química do fósforo, caracterizando os

processos terciários com remoção de nutrientes, como os processos "Phoredox",

"Bardenpho", "PhopStrip", "A/O", "UCT", alguns patenteados. Há também o uso de

membranas como forma de separação da fase sólida, podendo suprimir o decantador

36

secundário e reduzir a produção de lodo. Na Tabela 1 é apresentado o resumo das

principais características das variações mais usuais do processo de lodos ativados.

Tabela 1: Características principais das variações do processo de lodos ativados.

Processo Característica

Aeração Escoamento

Mecânica Ar

Difuso Fluxo Pistão

Mistura Completa

Nitrificação Desnitrif.

Convencional Processo básico X X X Possível

Aeração decrescente

O ar é introduzido em quantidades

decrescente ao logo do tanque

X X Possível

Aeração Escalonada

O esgoto introduzido gradualmente ao longo

do tanque X X X Possível

Alta capacidade

Recebe a carga de DBO elevada em

presença de concentração

elevadas de sólidos

X X X X Não

Modificado Grau intermediário de

tratamento X X Não

Aeração prolongada

Estações compactas prescindem de

decantação primária X X X Sim

Mistura completa

Maior resistência a cargas de choque

X X X Possível

Estabilização por contato

O lodo recirculado é reaerado à parte do

tanque de aeração da mistura

X X X Possível

Processo Krauss

O sobrenadante da digestão é retornado ao sistema biológico

de aeração

X X Possível

Nitrificação Efluente com elevado

teor de nitrato X X X X Sim

Nitrificação-Desnitrificação

Efluente com baixo valor de nitrogênio

X X X Sim

Bardenpho/

PhotoStrip

Efluente com baixo valor de nitrogênio e

fósforo X X X Sim

UCT Efluente com baixo valor de nitrogênio e

(fósforo possível) X X X Sim

37

Processo Característica

Aeração Escoamento

Mecânica Ar

Difuso Fluxo Pistão

Mistura Completa

Nitrificação Desnitrif.

Valo de

Oxidação

Unidade de aeração prolongada, com rotor

de eixo horizontal X X Possível

Valo de fluxo orbital

Valos com rotor de eixo vertical, de maior

porte X X Possível

Oxigênio puro Fornecimento de

oxigênio puro X X Possível

Cíclicos ou

Sequencial em Batelada

Alterna a aeração e a decantação em um

mesmo tanque X X X Possível

Com seletores Uso de câmara anóxica inicial

X X X X Possível

MBR Biorreator com

Membranas X X Possível

MBBR Biorreator de Leito

Móvel X X X Possível

Lodo Aeróbio Granular

Formação de lodo aeróbio granular com

excelente sedimentação

X X X Possível

Fonte: Adaptado Jordão e Pessôa (2014)

Nesta pesquisa, o objeto de estudo é um sistema de lodos ativados de aeração

prolongada em fluxo contínuo. Tal configuração será abordada a seguir.

4.2.2. Lodos Ativados de Aeração Prolongada em Fluxo Contínuo


preliminar (grade e desarenador), reator biológico e decantador secundário, como

pode ser observado na Figura 4.

Nesta modalidade, o processo ocorre de forma que a biomassa permaneça no sistema

entre 18 e 30 dias e o tempo de detenção hidráulica é entre 16 e 24 horas. Com isso,

recebendo a mesma carga de matéria orgânica, haverá menor relação de alimento e

microrganismo, acelerando o processo de oxidação. Outra consequência é a

estabilização do lodo, pois como há menos matéria orgânica por unidade de volume

do tanque de aeração e por unidade de biomassa, as bactérias passam a utilizar de

forma intensa os seus processos metabólicos e a própria matéria orgânica

38

biodegradável que compõe suas células. Vale ressaltar que o consumo adicional de

oxigênio para a estabilização do lodo, através da respiração endógena, é significativo,

podendo ser maior que o consumo de oxigênio para metabolizar a matéria orgânica

presente no esgoto afluente através da respiração exógena (VON SPERLING, 2012;

JORDÃO & PESSÔA, 2014).

Figura 4: Fluxograma de um sistema de lodos ativados de aeração prolongada em fluxo

contínuo. Adaptado de Von Sperling (2012).

Como o lodo biológico formado no tanque de aeração já está estabilizado, evita-se ter

no sistema de aeração prolongada outra forma de geração de lodo que vá requerer

estabilização. Portanto, este sistema não possui decantador primário, evitando-se

então a necessidade de estabilizar o lodo primário que seria gerado. Por fim, ocorre

então uma simplificação do sistema, pois não há decantadores primários e nem

unidades de digestão de lodo (METCALF & EDDY, 2003; VON SPERLING, 2012;

JORDÃO & PESSÔA, 2014).

Porém, esta simplificação do sistema faz com que haja maior consumo de energia

para a aeração, uma vez que o lodo é estabilizado aerobiamente no tanque de

aeração. Mas, em contrapartida, a reduzida disponibilidade de alimento e sua quase

total assimilação faz com que esta variante dos sistemas de lodos ativados seja a mais

eficiente em termos de remoção de DBO (VON SPERLING, 2012).

39

Segundo Von Sperling (2012), vale ainda ressaltar outras características típicas do

sistema de lodos ativados de aeração prolongada, sendo elas: ocorrência do processo

de nitrificação consistente, elevado volume do tanque de aeração devido ao tempo de

detenção hidráulica, elevada área do decantador secundário devido à maior carga de

sólidos, elevado consumo de oxigênio e razoável produção de lodo.

Considerando então uma das características relevantes deste sistema que é a

elevada área para o decantador secundário, tem-se a proposta de sistemas MBR

(Membrane Bioreactor), onde esta etapa do sistema é substituída por um processo de

separação por membranas instalada no tanque de aeração ou externo ao tanque. Tal

processo é abordado a seguir.

4.3. Processo de Separação por Membranas

Nos sistemas com membranas, a separação sólido e líquido ocorre por meio de

filtração ou retenção. Entende-se por filtração o processo na qual ocorre a separação

de um material particulado e coloidal de um líquido. Na filtração ou separação por

membranas a faixa de tamanho das partículas se estende até incluir as substâncias

dissolvidas (METCALF e EDDY, 2003).

A separação por membranas pode ser entendida como uma operação em que o fluxo

de alimentação é dividido em dois: o permeado, contendo o material que passou

através da membrana, e o concentrado, que contém o material que não passou

através da membrana, conforme a Figura 5 (METCALF & EDDY, 2016).

Os processos de separação por membranas são tecnologias onde as partículas em

suspensão e o material coloidal presentes no esgoto são separadas do efluente por

meio de membranas, com espessura da ordem de 0,20 a 0,25 µm. A membrana atua

assim como uma barreira semipermeável e seletiva limitando de forma parcial ou total

a passagem dos componentes que se deseja reter (JORDÃO E PESSÔA, 2014).

40

Figura 5: Princípio operacional das membranas semipermeáveis.

De acordo com Habert, Borges & Nóbrega (2006), a partir da década de 1970,

complementando os processos clássicos de separação como destilação, filtração,

absorção, troca iônica, centrifugação, entre outros, surgiu uma nova classe de

processos que utilizam membranas sintéticas como barreira seletiva. As membranas

surgem como uma tentativa de imitar as membranas naturais, principalmente quanto

as suas características de seletividade e permeabilidade.

Foi em 1969 que se publicou a Patente nº 3,472,765 (EUA), para William E. Budd e

Robert W. Okey da Dorr-Oliver para um processo que integrava o sistema de lodo

ativado completamente misturado com a tecnologia de separação por membrana. A

utilização de membranas para a remoção da água de lodo ativado no reator biológico

aconteceu pela primeira em 1974 em Pikes Peak, CO, pela empresa Dorr Oliver,

porém não se mostrou economicamente viável para a aplicação comercial (METCALF

& EDDY, 2016).

De acordo com Metcalf & Eddy (2016), os projetos iniciais que empregavam

membranas operavam com fluxo tangencial instaladas em vasos de pressão fora dos

tanques de aeração, apresentando elevado consumo de energia para bombeamento

do licor misto através dos módulos de membrana para controle de depósitos. A

instalação da unidade de separação por membranas dentro do reator biológico e a

utilização de bolhas grossas para a aeração, já no final da década de 1980, propiciou

a redução do consumo de energia e viabilizou a aplicação do processo biológico com

membranas submersas.

Os sistemas com membranas com menor consumo de energia, utilizando membranas

planas, foram inicialmente comercializados no Japão para tratamento de efluentes,

pela empresa Kubota, em 1990. Após quase três anos, a empresa Zenon desenvolveu

41

o sistema ZeeWeed® que utilizava membrana de fibra oca e foi instalado em Stoney

Creek, Canadá. A primeira unidade MBR utilizada para tratamento biológico de

efluente foi instalada nos Estados Unidos da América em 1998, na Estação de

Tratamento de Efluentes de Lone Tree Creek, Colorado (METCALF & EDDY, 2016).

De acordo com Fane et al. (2011), o uso de membranas em laboratório vem sendo

estudado desde o início do século XX. A Tabela 2, apresenta uma relação das

aplicações da filtração por membranas a partir da década de 1860 até o seu uso mais

moderno em MBR.

Tabela 2: Desenvolvimento histórico do uso de membranas.

Ano O que foi desenvolvido Pesquisadores

1860–1880s Membranas semipermeáveis Traube (1867), Pfeffer (1877), Gibbs

(1878) e van’t Hoff (1887)

1907-1920 Membranas microporosas Zsigmondy

1920s Protótipo de osmose reversa Michaelis (1926), Manegod (1929) e

McBain (1931)

1930s Membranas de eletrodiálise Meyer e Sievers (1936)

1950s Membranas, microfiltração,

hemodiálise Diversos pesquisadores

1963 Membranas de osmose reversa

anisotrópicas Loeb e Sourirajan

1968 Conceitos de evaporação, Módulos de

osmose reversa Aptel, Neel, e Westmorland

1977 Membranas de composição fina Cadotte

1970-1980 Osmose reversa, microfiltração,

ultrafiltração e eletrodiálise Diversos pesquisadores

1980s Processo industrial de separação de

gases por membranas Henis e Tripodi (1980)

1989 Membrana submersa (Biorreator) Yamamoto

2000 Biorreator com membranas associada ao sistema de lodos ativados de fluxo

intermitente Choo e Stensel

2009 Biorreator submerso com leito móvel

em bateladas Yang et al.

Fonte: Adaptado de Fane et al. (2011)

De acordo com Judd (2011), os processos de separação por membrana mais comuns

em tratamento de águas e efluentes são: Microfiltração, Ultrafiltração, Nanofiltração e

Osmose Reversa. Tais processos são classificadas do maior para menor diâmetro de

poro, respectivamente, conforme a Tabela 3:

42

Tabela 3: Processos de separação por membranas.

Processo Características

Microfiltração Separação de sólidos suspensos da água por peneiramento através de

macroporos (> 0,050 µm)

Ultrafiltração Separação por peneiramento através de mesoporos (0,002-0,050 µm)

Nanofiltração

Separação através de uma combinação de rejeição de carga, solubilidade-

difusividade e através do peneiramento por microporos

(< 0,002 µm)

Osmose Reversa Separação alcançada em virtude da diferença de solubilidade e taxas de

difusão da água e solutos na água (< 0,002µm)

Fonte: Adaptado de Judd (2011).

A Figura 6 compara os processos de separação por membranas com outros

processos de separação em função das espécies de separação:

Figura 6: Comparativo entre processos clássicos de separação e os processos de separação

por membranas. Fonte: Habert, Borges & Nóbrega (2006).

Nas membranas usadas em tratamento de esgoto, os processos comumente

aplicados são a microfiltração e a ultrafiltração, onde a microfiltração objetiva remover

completamente a turbidez e outras suspensões de matéria coloidal, e a ultrafiltração,

43

complementa esta remoção, incluindo colóides, proteínas e carboidratos. A decisão

pelo uso de membranas se baseia na qualidade desejada do efluente e aspectos

econômicos (JORDÃO E PESSÔA, 2014).

Os módulos de membrana podem ser classificados também por sua configuração. Há

seis principais configurações atualmente empregados sendo que todos apresentam

vários benefícios práticos e limitações, as quais compreendem: fibra-oca, placa plana,

tubular, tubo capilar, espiral e cartucho. Porém, comercialmente predomina-se as

configurações de placa plana, fibra oca e tubular (JUDD, 2011).

Os módulos de membranas de fibra oca apresentam a vantagem de serem mais

baratos de se produzir do que os de placa plana, além de permitirem a retrolavagem.

Em contrapartida, devido ao menor controle hidrodinâmico dos módulos de fibra-oca,

eles são mais suscetíveis ao "fouling" (depósitos na membranas) e requerem uma

frequência maior de lavagem de limpeza.

Os processos de separação por membranas vêm sendo aplicados por diversos

setores, como indústria química, área médica, área de saneamento, etc. Alguns

exemplos destas aplicações podem ser observados na Tabela 4:

Tabela 4: Aplicações dos processos de separação por membranas.

Área Aplicações

Tratamento de Água e Efluentes

Dessalinização;

Eliminação de traços orgânicos;

Desmineralização de águas para caldeiras;

Água ultrapura para indústria eletrônica;

Tratamento de efluentes

Tratamento de Efluentes Industriais

Separação água e óleo;

Recuperação de índigo e PVA – Têxtil;

Recuperação de íons metálicos – Couro;

Recuperação de proteínas – Laticínio;

Tratamento e Água – Papel e Celulose.

Química

Quebra de azeótropo benzeno/hexano;

Recuperação de H2 – Síntese da amônia;

Fracionamento CO2/CH4;

Fracionamento do ar: gás inerte e corrente rica

em O2.

44

Área Aplicações

Biotecnologia e Farmacêutica

Separação de substâncias termolábeis;

Desidratação do etanol;

Purificação de enzimas;

Fracionamento de proteínas;

Esterilização de meios de fermentação;

Biorreatores à membrana.

Alimentos e Bebidas

Concentração de leite;

Concentração do soro de queijo;

Concentração de sucos de fruta;

Clarificação e desalcoolização de vinhos e

cervejas.

Medicina

Rim artificial – Hemodiálise;

Pulmão artificial – Oxigenadores;

Ar enriquecido em oxigênio;

Esterilização de soluções injetáveis;

Dosagem controlada de remédios.

Fonte: Habert, Borges & Nóbrega (2006).

O material da membrana deve ser formado ou configurado de tal modo a permitir que

o líquido passe através dele. Um número de diferentes materiais poliméricos e de

cerâmica são usados para formar membranas. As membranas compreendem

geralmente uma camada superficial fina, que proporciona a seleção requerida em

cima de um suporte mais grosso mais aberto, poroso, que proporciona estabilidade

mecânica (JUDD, 2011).

As membranas são geralmente fabricadas para terem uma porosidade de superfície

elevada e distribuição estreita de tamanhos de poros para proporcionar o mais alto

rendimento e seletividade. A membrana também deve ser mecanicamente forte (isto

é, ter integridade estrutural). Por último, o material deve ter resistência a ataques

químicos e térmicos, isto é, situações extremas de temperatura, de pH e / ou

concentração de oxidante que normalmente surgem quando a membrana é limpa

quimicamente, além de oferecer resistência ao “fouling” (JUDD, 2011).

O polímero utilizado para a fabricação das membranas pode ser o fluoreto de

polivinilideno (PVDF), polietileno (PE), polietersulfona (PES) e polipropileno (PP) com

45

várias técnicas de produção e projetos patenteados de diferentes fabricantes e

fornecedores (METCALF & EDDY, 2016).

Este estudo avalia o uso de manta de geossintética como material para o processo de

separação por membranas e tal material é abordado a seguir.

4.4. Biorreatores com Membranas (MBR)

Segundo Judd (2011), o termo “biorreator com membranas” (MBR) aplica-se a todos

os processos de tratamento de água e águas residuárias que integram uma

membrana de permeabilidade seletiva com um processo biológico. Todos os

processos MBR comerciais disponíveis atualmente empregam a membrana como um

filtro, rejeitando os materiais sólidos desenvolvidos pelo processo biológico para

fornecer um produto clarificado e desinfetado.

Os biorreatores com membranas exploram a elevada capacidade de separação da

tecnologia de membranas para eliminar os problemas de separação de biomassa

presentes nos sistemas de sedimentação por gravidade, especialmente para flocos

pequenos e partículas coloidais. No decantador secundário, a força matriz, ou seja, a

diferença de densidade entre o floco e a água, está relacionada somente com a massa

e estrutura do floco, o qual não é diretamente controlado (SUBTIL et al., 2013).

Os biorretores com membranas possuem duas configurações, sendo elas: biorreator

com membranas pressurizadas externas ao biorreator, ou biorreator com membranas

sob vácuo submersas no biorreator, ou comumente chamados na termologia inglesa:

"Sidestream Membrane Biorreators" (sMBR) e "Immersed Membrane Biorreators"

(iMBR), respectivamente MBR com membranas externa e MBR com membrana

submersa (JUDD, 2011; SUBTIL et al., 2013).

Segundo Judd (2011), no sistema de membranas externas, as membranas são

instaladas em módulos fechados que são alimentados com o lodo ativado. O

permeado é encaminhado para a disposição desejada enquanto o lodo concentrado

retorna para o biorreator como lodo de retorno. Já o sistema com membranas

submersas, consiste em elementos de membranas imersos em um tanque, submetido

à pressão atmosférica. A força motriz é a coluna d’água sobre os elementos ou o

46

vácuo, gerado por bomba ou sifão. Por conta das baixas pressões de operação, este

sistema é eficaz energeticamente, porém, em virtude do baixo fluxo, a área das

membranas necessária para o tratamento é superior aos sistemas com configurações

pressurizadas. Tais configurações dos sistemas de biorreatores com membranas

podem ser observadas na Figura 7 e 8:

Figura 7: Sistema MBR com membrana externa. Adaptado de Subtil et al., 2013.

Figura 8: Sistema MBR com membrana submersa. Adaptado de Subtil et al., 2013.

De acordo com Metcalf & Eddy (2016), a utilização de membranas para separação

sólido – líquido apresenta diversas vantagens em comparação ao processo de lodos

ativados com a utilização de clarificadores gravitacionais (decantadores). Entre tais

vantagens, pode-se citar:

47

a) Menor área para instalação (50% da área requerida pelo sistema de lodo

ativado convencional) em função da operação com maior concentração de

sólidos no licor misto (8000 a 12000 mg/L) e da eliminação do decantador

secundário;

b) Operação simplificada sem a preocupação com a possibilidade de ocorrência

de bactérias filamentosas no lodo ativado (que dificultam a sedimentação);

c) Obtenção de efluente com qualidade adequada para reuso devido à elevada

retenção de sólidos através das membranas;

d) Menor dosagem de desinfetante devido à baixa turbidez do efluente.

Já em relação as desvantagens do sistema MBR podem ser citadas o alto consumo

de energia, a necessidade de substituição das membranas e também a necessidade

de realização de operações de limpeza química para o controle de depósito nas

membranas (METCALF & EDDY, 2016).

De acordo com Jordão e Pessôa (2014), as principais vantagens da aplicação de

membranas em processos de lodos ativados consistem na remoção de sólidos, alta

eficiência de remoção de matéria orgânica e de nutrientes, e elevada capacidade de

remoção de microrganismos. O efluente final apresenta características como DBO e

SST < 5mg/L; Coliformes Fecais < 10 NMP/100mL; Turbidez <1uT.

Embora o uso de membranas no tratamento biológico de esgoto sanitário seja mais

comum quando associado ao sistema de lodos ativados, também é possível aplicar

as membranas em série após o tratamento secundário, disponibilizando o efluente

para algum reuso (JORDÃO E PESSÔA, 2014).

A seguir será abordado o processo de operação de Biorreatores com Membranas.

4.4.1. Operação de Biorreatores com Membranas

O bom funcionamento do MBR não se resume apenas ao controle do reator biológico,

mas também é a operação do sistema de membranas, dentro de condições

específicas, que vão determinar altas produções de permeado com a qualidade

desejada com o mínimo de limpezas químicas (BEZERRA & MATSUMOTO, 2011).

48

A Tabela 5 apresenta os principais parâmetros operacionais do sistema de

biorreatores com membrana:

Tabela 5: Principais parâmetros operacionais do sistema de biorretor com membranas.

Parâmetros Operacionais MBRs aeróbia

Fluxo (L/m2.h): Instantâneo 25-35

Fluxo (L/m2.h): Sustentável 15-25

Tempo de Detenção Hidráulica (h) 1-9

Tempo de Retenção de Lodo (d) >10

Produção de lodo (kg SS/kg DQO.d) <0,25

Tempo de vida das membranas (anos) 5-10

Concentração de SSTA (g/L) 12-15

Pressão Transmembrana (bar) <0,2

Relação A/M (kg DQO/kg SSTA*.d) <0,2

Carga orgânica volumétrica (kg DQO/m3.d) >20

Taxa de aeração (Nm ar/m3 licor misto) 20-30

Consumo de energia para filtração (kWh/m3) 0,2-0,4

Para aeração da membrana (%) 80-90

Bombeamento para extração do permeado (%) 10-20

Tamanho da estação (m2/m3.d-1) 0,4-1,0

Fonte: Subtil et al., 2013.

O desempenho de um biorreator com membranas depende de certos fatores

operacionais que influenciam diretamente no funcionamento da membrana. Tais

fatores são abordados a seguir.

4.4.1.1. Fouling em Biorreatores com Membranas

O termo "fouling" ou depósitos é usado para descrever o potencial de deposição e

acumulação dos constituintes da suspensão biológica sobre a membrana. Este

depósito pode interferir em diversos aspectos relativos ao desempenho do sistema,

como por exemplo: permeabilidade da membrana, vida útil das membranas,

necessidade de pré-tratamento, métodos de limpeza, dentre outros (METCALF &

EDDY, 2003).

49

Nos biorreatores com membrana, a incrustação pode ocorrer pela deposição de

partículas na superfície da membrana, adsorção de macromoléculas ou células

microbianas na superfície, que é a incrustação superficial, também chamada de torta,

ou nos poros da membrana e/ou por bloqueio de poros, causando a diminuição do

fluxo permeado (VIERO, 2006).

Os depósitos na membrana que ocasionam a sua perda da capacidade de filtração

podem ocorrer por mecanismos físicos, químicos e biológicos, conforme pode ser

observado na Tabela 6:

Tabela 6: Constituintes que podem afetar o depósito em membranas em biorreatores com

membrana.

Tipo de depósito Constituinte específico Método de Controle

Físico

Cabelo, material fibroso,

coloides inorgânicos e sólidos

em suspensão no licor misto

Peneira fina

Arraste com ar

Operação com relaxamento

Retrolavagem

Cloração

Químico

Alcalinidade elevada

Ferro solúvel

Óleos e graxas

Ácido cítrico

Ácido cítrico

Cloro

Hipoclorito

Biológico

Substâncias poliméricas

extracelulares

Controle do tempo de retenção

hidráulica

Arraste com ar

Cloração

Ácido cítrico

Material coloidal orgânico

Controle do tempo de retenção

hidráulica

Retrolavagem

Cloração

Ácido cítrico

Fonte: Metcalf & Eddy (2016).

Segundo Broeck et al. (2012), o processo de colmatação de membranas permanece

uma desvantagem significativa para os biorreatores de membrana. A idade do lodo

50

tem sido amplamente reconhecida como sendo um fator importante que influencia a

incrustação da membrana. Em geral, taxas de incrustação de membrana mais baixas

são observadas em idade do lodo elevadas, no entanto, os mecanismos diretos

através dos quais uma idade do lodo elevada alivia a incrustação não são claros.

Chuang et al. (2011) realizou um estudo com membrana geossintética em um

biorreator onde as variações de fluxo e resistência acumuladas durante a filtração de

lodo ativado com idade do lodo de 15, 30 e 60 dias foram analisadas para investigar

o comportamento dinâmico de depósito nas membranas. As diferentes idades do lodo

e os diferentes tamanhos de partículas no sobrenadante fez com que o depósito na

membrana ocorresse de forma diferenciada. A incrustação a curto prazo na manta

geossintética durante a filtração de lodo ativado com idade de lodo de 15 dias foi

totalmente reversível e as porcentagens de resistência de solutos, colóides e sólidos

suspensos foram de 6%, 27% e 67%, respectivamente. Por outro lado, aumentos

significativos da resistência coloidal, como a filtração de lodo ativado com idade do

lodo de 30 e 60 dias, estiveram relacionados à ocorrência de incrustação irreversível.

Porém, Broeck et al. (2012) afirma que a biofloculação de lodos ativados é um fator

importante na formação de incrustações de membranas. Portanto, realizou-se um

estudo para verificar o impacto da idade do lodo na biofloculação em relação à

incrustação da membrana. Um MBR de escala piloto foi operado por mais de dois

anos em três idade de lodo diferentes durante os quais a biofloculação foi monitorada

de perto por meio de um procedimento automatizado de análise de imagem enquanto

a taxa de incrustação foi registrada em linha para diferentes fluxos e diferentes ciclos

de filtração / relaxamento. Com base nestes dados, verificou-se que o funcionamento

estável de um biorreator de membrana requer uma boa condição lodo ativado e que

a biofloculação é um fator crucial dentro desse contexto. Na faixa de idade do lodo

testada (10-30-50 dias), uma maior idade do lodo contribui para uma melhor

biofloculação de lodos ativados e, como consequência, para baixar as taxas de

incrustação.

51

4.4.1.2. Aeração

Segundo Belli (2015), em biorreatores com membranas, o sistema de aeração tem

importância sob dois objetivos distintos:

(1) o fornecimento de oxigênio aos microrganismos, como em qualquer unidade de

tratamento biológico aeróbio;

(2) a minimização do processo de depósitos nas membranas.

A turbulência gerada pelas bolhas no licor misto é capaz de promover tensões de

cisalhamento na superfície das membranas, atuando como mecanismo limitante à

deposição de partículas sobre as mesmas. Portanto, a utilização de uma aeração

adequada condiciona o sucesso operacional dos biorreatores com membranas. Por

este motivo, é usual em sistemas com membranas a aplicação altas taxas de aeração,

limitando o processo de fixação de biomassa na superfície das membranas (BELLI,

2015).

A aeração é um parâmetro importante para determinar o tamanho dos flocos do lodo

ativado e também serve para o controle de incrustação. Uma elevada taxa de areação

pode reduzir a colmatação das membranas, mas também tem uma influência

significativa sobre as características da biomassa (MENG et al., 2009). A Tabela 7

mostra conclusões que diversos estudos obtiveram em relação à influência da

aeração no processo de geração de depósitos de membranas:

Tabela 7: Efeitos da aeração no processo de colmatação de membranas.

Condição Operacional Efeito sobre o "fouling" Pesquisadores

Aeração

Quanto maior intensidade de aeração, maior permeabilidade da membrana

Trussell et al. 2007

Air-sparging melhora o fluxo da membrana Psoch and Schiewer 2006

Bolhas maiores são preferíveis para o controle do "fouling"

Phattaranawik et al, 2007

Retrolavagem é preferível para o controle do "fouling"

Chae et al. 2006

Cisalhamento superficial induzido por bolhas reduz significativamente o "fouling"

Wicaksana et al. 2006

Lavagem com ar pode prolongar a operação da membrana

Sofia et al. 2007

Fonte: Adaptado de Meng et al. (2009).

52

O excesso de aeração também pode trazer prejuízos à operação dos biorreatores com

membranas submersas, como danificar a estrutura dos flocos biológicos e liberar no

licor misto substâncias poliméricas extracelulares (EPS), uma das causas do processo

de colmatação. Além disso, os gastos energéticos com aeração excessiva fazem com

que o custo de operação do sistema fique elevado, devendo, portanto, ser procedida

uma análise mais criteriosa quanto à intensidade da aeração necessária (BELLI,

2015).

4.4.1.3. Concentração de Sólidos Suspensos

A presença de sólidos dissolvidos, coloidais ou em suspensão presentes no reator,

interfere diretamente no seu desempenho. Em biorreatores com membrana é

esperado que, com o aumento da concentração de sólidos no reator, ocorra a

diminuição do fluxo de permeado devido a deposição de partículas sobre a membrana

(MAESTRI, 2007).

Segundo Santos (2013), nos biorreatores com membranas é possível alcançar

elevadas concentrações de biomassa, que contribuem para a menor geração de lodo

e melhor qualidade do efluente tratado. Porém, maiores concentrações de lodo

também são apontadas como um dos principais fatores responsáveis pela incrustação

das membranas.

Enquanto as primeiras estações de tratamento com a tecnologia de biorreatores com

membranas eram operadas com idade do lodo superiores a 100 dias e uma

concentração de sólidos em suspensos no Tanque de Aeração (SSTA) maiores que

30 g SSt/L, a tendência recente é trabalhar com idade do lodo por volta de 10-20 dias,

resultando em níveis de SST de 10 – 15 g/L (SUBTIL, 2013).

Diversos estudos têm analisado a relação entre a concentração de sólidos com o

processo de colmatação de membranas, como pode ser observado na Tabela 8:

53

Tabela 8: Influência da concentração de sólidos no processo de colmatação de membranas.

Condição Operacional Efeito sobre o processo de colmatação Autor

Sólidos suspensos no MBR

Quanto maior a concentração de sólidos suspensos no MBR, menor será a normalidade da permeabilidade

Trussell et al., 2007

Quanto maior a concentração de sólidos suspensos no MBR, maior será o potencial

de "fouling"

Psoch and Schiewer, 2006

Quanto maior a concentração de sólidos suspensos no MBR, maior será a resistência do lodo, e menor será resistência específica

do lodo

Chang and Kim, 2005


4.4.1.4. Substâncias Poliméricas Extracelulares (EPS) e Produtos

Microbianos Solúveis (SMP)

As substâncias poliméricas extracelulares (EPS) e os produtos microbianos solúveis

(SMP) são compostos produzidos pelos microrganismos através do metabolismo

celular ou sob condições de stress biológico ou mecânico.

De modo geral, os chamados EPS (substâncias poliméricas extracelulares) consistem

de uma mistura complexa de proteínas, carboidratos, polissacarídeos, DNA, lipídeos

e substâncias húmicas que são constituintes da matriz de flocos e de biofilmes

(SUBTIL et al., 2013).

Já os SMP (produtos microbianos solúveis) são definidos como componentes

celulares solúveis que são liberados durante a lise celular, se difundem através da

membrana celular, são perdidos durante a síntese, ou excretados por algum motivo

(SANTOS, 2013).

De acordo com Barbosa et al. (2016), a estrutura, tamanho, densidade e concentração

dos flocos de lodo, tempo de detenção hidráulico, concentrações da mistura de sólidos

suspensos, concentração de oxigênio dissolvido, relação Alimento/Microrganismo

(A/M), relação Carbono/Nitrogênio (C/N) e pH têm forte impacto na produção das

substâncias poliméricas extracelulares (EPS) e produtos microbiológicos solúveis

(SMP), os quais são reconhecidos por estimular a formação de depósito na superfície

das membranas.

54

Diversos estudos têm analisado a relação entre EPS e SMP com o processo de

colmatação de membranas, como pode ser observado na Tabela 9:

Tabela 9: Influência das substâncias poliméricas extracelulares (EPS) e produtos microbianos

solúveis (SMP) no processo de colmatação de membranas.

Condição Operacional Efeito sobre a colmatação de membranas Autor

EPS

Quanto maior a concentração de polissacarídeo, maior será a taxa de "fouling"

Drews et al., 2006

A influência das EPS sobre a resistência específica do lodo.

Cho et al., 2005

Quanto maior a concentração de polissacarídeo maior será a taxa de "fouling"

Lesjean et al., 2005

Quanto maior a influência das EPS, maior a resistência das membranas

Chae et al., 2006

A baixa influência das EPS contribui para o aumento da filtração sobre a resistência do

lodo Ramesh et al., 2007

SMP

As SMP são mais influentes que os sólidos suspensos no MBR

Zhang et al., 2006

O COT coloidal relaciona com o fluxo permeado

Fan et al., 2006

A resistência da filtração é determinada pelas SMP

Jeong et al., 2007

As SMP são provavelmente responsáveis pelo "fouling"

Sperandio et al., 2005

Polissacarídeo é um possível indicador de "fouling"

Le-Clech et al., 2005

Quanto menores forem as SMP, menores são os índices de "fouling"

Jang et al., 2006

As taxas de "fouling" estão relacionados às SMP

Trussell et al., 2006


4.4.1.5. Idade do Lodo

Nos biorreatores com membrana, os módulos de filtração funcionam como uma

barreira retendo a biomassa, permitindo o controle do tempo da idade do lodo

independente do tempo de detenção hidráulica. A retenção do lodo no tanque de

aeração eleva a quantidade de sólidos em suspensão, fazendo com que haja o

aumento da idade do lodo e redução da relação alimento / microrganismo. Em

55

sistemas de biorreatores com membranas pode-se trabalhar com a idade do lodo

elevada, podendo ser mantida entre 30 a 60 dias (DEZOTTI, 2008).

Além disso, entre os diferentes parâmetros que afetam a remoção biológica de fósforo

em sistemas biológicos, a idade do lodo é apontada como determinante neste

processo. Embora a utilização de idades de lodo menores seja favorável à remoção

biológica de fósforo, tal condição operacional pode não ser adequada para

biorreatores à membrana (BELLI, 2015)

4.4.1.6. Pressão Transmembrana (PTM) e Fluxo Crítico

Segundo Subtil et al. (2013), no processo de separação por membranas a pressão

transmembrana (PTM) é a força motriz, podendo ser controlada através de uma

bomba de sucção. Como resultado, é possível operar o sistema com altas

concentrações de lodo, um curto TDH e uma elevada idade do lodo.

O conceito de fluxo crítico foi apresentado primeiramente por Field, Wu, Howell, e

Gupta em 1995. Segundo estes pesquisadores, o fluxo crítico em processos de

microfiltração/ultrafiltração refere-se ao fluxo abaixo do qual não é observado declínio

do fluxo com o tempo e acima do qual há ocorrência de "fouling". Tais autores

pontuaram que quando o processo de filtração era realizado abaixo do fluxo crítico, a

pressão transmembrana permanecia em um nível constante ou moderadamente

crescente, o que possibilitava uma operação mais estável.

Para melhor caracterizar os fenômenos de depósitos nas membranas, é importante

considerar a evolução do fluxo em função da pressão transmembrana (PTM). Em

filtração de solvente puro, o fluxo do permeado aumenta linearmente, dentro de certos

limites, com a pressão transmembrana. Porém, para a filtração de suspensões

biológicas ou lodos ativados, a PTM é dependente do acúmulo de partículas

depositadas na membrana. (PROVENZI, 2005).

Segundo Provenzi (2005), o fluxo crítico e a pressão transmembrana podem ser

alterados de acordo com as condições hidrodinâmicas. A viscosidade, por exemplo,

apresenta influência sobre o escoamento e correlaciona-se com a temperatura e o

teor de sólidos suspensos.

56

Quando se trabalha acima do fluxo crítico, a resistência não é mais estável e aumenta

rapidamente. O fluxo crítico marca a transição entre um regime de polarização estável

e instável. Trabalhar em condições de filtração em regime crítico gera um consumo

elevado de energia, aumento dos custos de operação. Além disso, a colmatação

certamente será irreversível, podendo causar sérios danos à membrana (PROVENZI,

2005).

Para operação de biorreatores com membranas, a faixa de pressão transmembrana

de 70 a 170 kPa para a microfiltração e 100 a 700 kPa para ultrafiltração, devem ser

consideradas como parâmetro (JORDÃO E PESSÔA, 2014).

4.5. Manta Geossintética

De acordo com Subtil et al. (2013), o recente crescimento mundial de instalações de

Biorreatores com Membranas Submersas para tratamento de esgoto está relacionado

com as vantagens do sistema em relação ao sistema convencional de lodos ativados,

principalmente considerando a elevada qualidade do efluente e menor área

necessária para instalação do sistema. Além disso, há também maior confiabilidade

nos equipamentos de membranas, diminuição do seu custo de investimento e melhor

entendimento do processo.

As vantagens oferecidas pelo sistema de biorreator com membrana em relação ao

lodo ativado convencional incluem ainda uma produção reduzida de lodo, mantendo

uma concentração elevada de biomassa no biorreator. O sistema também é capaz de

lidar com grandes variações na qualidade da biomassa e o efluente pode ser

reutilizado diretamente para fins não potáveis devido à alta eficiência do tratamento

proporcionado (CHANG et al.,2001).

Porém, segundo Subtil et al. (2013), no Brasil ainda há uma relutância para a

implantação de sistemas MBR. Ainda há a visão de que a tecnologia é um

investimento de alto risco quando comparado com sistemas convencionais de

tratamento de esgotos sanitários. Os autores afirmam que há 5 prováveis causas para

esta situação, sendo elas:

(1) Custo relativamente elevado do sistema de membranas (cassete), uma vez que

o equipamento ainda não é fabricado no Brasil;

57

(2) Falta de mão-de-obra qualificada para operação do sistema de tratamento de

esgoto;

(3) Falta de informação técnica disponível para fornecer subsídios aos projetos que

contemplem a tecnologia como opção de tratamento de esgotos sanitários;

(4) Pouca contribuição científica nacional relacionada aos processos de separação

por membranas e;

(5) Falta de incentivo público para encorajar o desenvolvimento de sistemas

avançados de tratamento, especialmente para o reuso de água.

Nos últimos anos, pesquisadores têm considerado o uso de alguns materiais de baixo

custo como substitutos para membranas de microfiltração e ultrafiltração aplicadas

nos MBRs, para tratamento de efluentes sanitários e industriais como é discutido a

seguir.

Segundo Schneider e Tsutiya (2001), à princípio qualquer material que permita a

síntese de filmes com porosidade controlada pode ser utilizado para a fabricação de

membranas. Pode utilizar-se uma grande variedade de meio suporte para biomassa

em sistemas biológicos de tratamento de águas residuárias, por exemplo, materiais

plásticos, vidro esmagado, espuma, calcário, zeólita, turfa e outros (SPYCHAŁA et al,

2013).

Os geossintéticos têm sido utilizados para tratamento de águas residuárias durante

anos, em primeiro lugar como bags no lugar de fossas sépticas, depois como sistemas

de contato, reatores de biofilme com fluxo horizontal, e filtros. Devido às suas

propriedades particulares (alta porosidade, permeabilidade, baixo peso e

durabilidade), geossintéticos convencionais podem ser utilizados em leitos de filtros

(SPYCHAŁA et al, 2013).

De acordo com Hutten (2007), as mantas geossintéticas são constituídas por

estruturas de fibra aleatórias, geralmente na forma de folhas, e por sobreposição que

criam múltiplos poros conectados. A Figura 9 seguir foi obtida através da observação

microscópica de uma manta geossintética:

58

Figura 9: Imagem microscópica das fibras constituintes de manta geossintética.

Sabe-se que as mantas geossintéticas são amplamente utilizadas para a remoção de

partículas maiores do que 1μm em processos de descontaminação. Este material é

composto por uma rede de sobreposição aleatória de fibras criando múltiplos poros

conectados através dos quais o fluido pode passar. Além disso, possui a distribuição

controlada do tamanho do poro e fácil projeto da área de superfície da fibra por peso

e volume de unidade. É também um material de filtração mais barato para tratamento

de água (CHANG et al., 2006).

Wang et al. (2015), cita que as mantas geossintéticas são aplicados extensivamente

como meios de filtração para o tratamento de água. O tamanho dos poros (1,5–50 μm)

e alta porosidade, alcançam fluxos mais elevados do que as membranas

microporosas sob condições de baixa pressão e demonstram grande potencial para

aplicações na tecnologia MBR.

Porém, a avaliação da aplicação das mantas geossintéticas em sistemas MBR para

tratamento de esgoto ainda é um desafio e há poucos estudos sobre o tema. Chang

et al. (2007) realizou um estudo aplicando manta geossintética em um sistema MBR

para tratamento de esgoto sanitário. Os resultados experimentais indicaram que a

manta tinha uma menor resistência à filtração do que as membranas microporosas

em aplicações de MBR. O desempenho da manta também foi avaliado e verificou-se

59

que a demanda química de oxigênio (DQO) e os sólidos em suspensão (SS) no

efluente foram mantidos abaixo de 60mg/L e 10mg/L, respectivamente, enquanto o

DQO afluente variou de 800 a 1800mg/L. Portanto, os autores concluíram que os

resultados experimentais demonstraram que as mantas não tecidos mantinham um

funcionamento estável em aplicações MBR sob condições de funcionamento

apropriadas.

Chang et al. (2006), estudou um módulo com manta geossintética tubular submersa

em um sistema de lodos ativados. No estudo, verificou-se que o material pode ser

usado como material de filtração para um MBR no tratamento de águas residuárias

desde que selecionando corretamente o tamanho de poro. Também concluiu-se que

as partículas de flocos suspensos do lodo ativado contribuem principalmente para a

formação de incrustações da membrana.

Chang et al. (2001) realizaram um estudo onde avaliou-se as características de

desempenho da filtração de diferentes mantas e comparou-se com o de um material

de membrana de polissulfona convencional em relação aos tamanhos de poros. No

estudo, concluiu-se que ambos materiais obtiveram desempenho semelhantes em

termos de remoção de substâncias orgânicas, nitrificação e clarificação do efluente.

Além disso, o fluxo do permeado da manta não tecida pode ser mantido bastante baixo

de forma estável com pressão diferencial inferior a 10 kPa.

Chang et al. (2016), investigou a viabilidade de usar manta geossintética como meio

de separação em um biorreator de membrana (MBR) para tratar águas residuais de

uma fábrica de produtos fibrosos. Após 35 dias de operação, a demanda química de

oxigênio do permeado manteve-se abaixo de 150 mg/L, apesar de grande variação

da concentração afluente (cerca de 450 ~ 1600 mg/L). Além disso, os autores

verificaram que selecionando adequadamente o tamanho de poro da geossintética e

a condição de retro lavagem, pode-se obter fluxo de permeado estabilizado. Quanto

ao processo de retro lavagem, a eficiência da retrolavagem com ar foi melhor do que

a da lavagem com água. Verificou-se também que o efeito do tamanho de poro da

membrana não tecido na eficiência da retrolavagem era insignificante. Os dados de

testes no local mostraram que o MBR com manta geossintética é uma tecnologia

promissora para o tratamento de águas residuais industriais.

60

Portanto, entende-se que o uso de manta geossintética em substituição ao decantador

secundário no sistema de lodos ativados vem sendo estudado por alguns autores e

pode ser considerado uma alternativa para as mantas utilizadas em sistema MBR.

61

5. METODOLOGIA

Esta pesquisa foi desenvolvida no Laboratório de Protótipos Aplicados ao Tratamento

de Águas e Efluentes (LABPRO) e as análises físico-químicas e microbiológicas foram

desenvolvidas no Laboratório de Saneamento (LABSAN), pertencentes ao

Departamento de Saneamento e Ambiente (DSA) da Faculdade de Engenharia Civil,

Arquitetura e Urbanismo (FEC) da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp),

Campus Prof. Zeferino Vaz, localizado no bairro Barão Geraldo, no município de

Campinas, São Paulo.

O presente estudo foi realizado em seis fases distintas, sendo elas: Aclimatação,

Ajustes Operacionais, Etapa 1, Etapa 2, Etapa 3 e Etapa 4. As fases realizadas, os

materiais, os métodos e os recursos técnicos aplicados, bem como as demais

informações sobre a presente investigação experimental são apresentadas a seguir.

5.1. Esgoto Sanitário

O esgoto sanitário utilizado para tratamento biológico nesta pesquisa é originado em

algumas instalações da Universidade Estadual de Campinas, como laboratórios,

restaurantes, bancos, escola e o Hospital de Clínicas situado na universidade. Nestes

locais, bem como em toda universidade, há um fluxo de pessoas que circulam

diariamente, utilizando os banheiros públicos distribuídos no campus universitário e

também na área hospitalar.

Este esgoto sanitário, aqui denominado de esgoto bruto, apresentou características

típicas de origem doméstica, conforme resultados obtidos na sua caracterização e que

podem ser observados na Tabela 10:

62

Tabela 10: Características Físico-Químicas do Afluente.

Parâmetro Média Desvio Padrão

pH 7,0 0,4

Temperatura (°C) 21,0 3,0

Oxigênio Dissolvido (mg.L-1) 2,0 0,6

Alcalinidade Parcial (mgCaCO3.L-1) 141,0 60,8

Alcalinidade Total (mgCaCO3.L-1) 230,0 73,0

Cor Aparente (mg/PtCo) 1893,0 534,7

Cor Verdadeira (PtCo) 369,0 217,9

Turbidez (UT) 158,0 70,7

DQO (mgO2.L-1) 798,0 166,9

DQO Filtrada (mgO2.L-1) 463,0 111,2

Sólidos Suspensos Totais (mg.L-1) 239,0 75,4

Sólidos Suspensos Fixos (mg.L-1) 11,0 16,1

Sólidos Suspensos Voláteis (mg.L-1) 227,0 78,9

Sólidos Totais (mg.L-1) 778,0 239,5

Sólidos Totais Fixos (mg.L-1) 235,0 122,0

Sólidos Totais Voláteis (mg.L-1) 543,0 300,8

Sólidos Dissolvidos Totais (mg.L-1) 540,0 234,5

Sólidos Dissolvidos Fixos (mg.L-1) 224,0 123,4

Sólidos Dissolvidos Voláteis (mg.L-1) 316,0 302,1

Carbono Orgânico Total (mg.L-1) 154,0 25,9

DBO (mg.L-1) 379 143,2

O esgoto bruto chegava até o LABPRO através da rede de esgoto sanitário da

universidade em um Poço de Visita. Neste Poço de Visita foi adaptado um recipiente

com capacidade de 50 L, onde era realizada a captação de uma parcela do esgoto

sanitário que era recalcado para uma de caixa reservatória (Tanque de Equalização

1) com volume de 500L através da bomba submersa 1 (fabricante Anauger, modelo

anauger® 800, vazão de recalque de 1000L/h) controlada por uma boia eletrônica.

Este Tanque de Equalização alimentava o sistema de Lodos Ativados de Aeração

Prolongada com Fluxo Contínuo deste estudo, bem como outros projetos de pesquisa

de alunos do Programa de Pós-Graduação do Departamento de Saneamento e

Ambiente da Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo.

63

O esgoto bruto que era armazenado no Tanque de Equalização 1 era recalcado até o

Tanque de equalização 2, por uma bomba submersa 2 (fabricante Schneider

Motobombas, modelo BCS – C5, vazão de recalque de 10000L/h) controlada por uma

boia eletrônica. O Tanque de Equalização 2 possuía capacidade de armazenamento

de 1000L, com uma cota superior aproximada de 1,5 m do no Tanque de Equalização

1.

O esgoto bruto armazenado no Tanque de Equalização 2 alimentava o Sistema de

Lodos Ativados de Aeração Prolongada em Fluxo Contínuo objeto deste estudo. Esta

alimentação era feita por gravidade, controlada por uma bóia de nível instalada no

reator biológico, que se encontrava em uma cota inferior ao do tanque.

A seguir, na Figura 10 é apresentado de forma esquemática o fluxo do esgoto bruto

desde o Poço de Visita até o Reator de Lodos Ativados de Aeração Prolongada em

Fluxo Contínuo:

Figura 10: Fluxo do Esgoto Bruto.

5.2. Aspectos Construtivos

O sistema experimental era composto por um reator de lodos ativados operados na

condição de aeração prolongada em fluxo contínuo em escala piloto. Neste reator,

64

foram acoplados os módulos de filtração, que ficaram posicionados de forma

submersa na câmara onde ocorria a aeração do sistema. A aeração do sistema era

realizada por um compressor de ar com bolhas difusas. O permeado obtido através

do módulo de filtração era succionado através de uma bomba peristáltica. As

características construtivas do reator, os equipamentos utilizados para o

funcionamento do sistema, as características dos módulos de filtração e as análises

físico-químicas realizadas para avaliação do desempenho do sistema são

apresentados a seguir.

5.2.1. Reator Biológico

Para a realização deste estudo adotou-se o uso de um reator biológico composto por

3 compartimentos, sendo uma caixa coletora, que neste estudo não foi utilizada, e

dois tanques de aeração em série, que eram interligados por três orifícios próximos à

base da placa que os separam. Para este estudo foi considerado o volume útil do

reator de 200L, uma vez que foram utilizados os dois tanques de aeração. O reator

biológico é apresentado, em três dimensões, na Figura 11:

Figura 11: Reator Biológico em 3 Dimensões.

65

A aeração do sistema era realizada através de um compressor de ar e dois difusores

de mangueira expansível com microperfurações, que foram instaladas em formato

circular no fundo dos compartimentos de aeração, conforme mostra a Figura 12.

Figura 12: Sistema de Aeração do Reator Biológico.

Os módulos de filtração ficavam submersos na segunda câmara de aeração e eram

interligados às bombas peristálticas responsáveis por fazer a sucção do permeado.

Após isso, o permeado era encaminhado à rede de esgoto.

5.2.2. Mantas Geossintéticas

Para a realização deste estudo foram utilizadas 2 mantas geossintéticas denominadas

de MG1 e MG2.

A MG1 é feita de manta geotêxtil não tecido agulhado, fabricante Ober, especificação

Geofort GF7/130. Esta manta tem como principais aplicações: Camada anti-

propagação de trincas; Sistemas drenantes; Drenagem de campos esportivos;

Separação de solos e estabilização de sub-leito; Reforços de aterros apoiados sobre

solos com baixa capacidade de carga; Muros de arrimo e taludes íngremes; Proteção

de geomembranas em canais de concreto; Geoformas e diques contínuos.

66

Já a MG2 é fabricada pela Maccaferri, especificação MacTex®N. Esta manta é um

geotêxtil não tecido fabricado a partir de fibras de polipropileno ou poliéster de alta

tenacidade, consolidados por agulhamento e thermocalandragem. O produto é

adequado para todas as aplicações de um geotêxtil convencional, mas especialmente

indicado para obras de filtração e separação.

A Tabela 11 apresenta as especificações das mantas geossintéticas conforme

fabricante:

Tabela 11: Especificações da mantas geossintéticas de acordo com o fabricante.

Característica Propriedade Norma Unidade

MG1:

Geofort

GF7/130

MG2:

MacTex®N

Hidráulica

Permeabilidade Normal ASTM

D4491 cm/s 0,4 0,35

Abertura de Filtração AFNOR

G 38017 mm 0,16 0,13

Permissividade ASTM D

4491 s-1 2,35 0,90

Física

Espessura - mm 1,70 4,10

Densidade Superficial - g/m2 130,00 470,00

Porosidade - % 94,46 >60,00

Superfície Específica - m²/m³ 8263,00 -

Diâmetro Médio das

Fibras - µm 26,80 26,00

Matéria Prima - - Poliéster Poliéster

Nas Figuras 13 e 14 é possível observar as mantas geossintéticas utilizadas neste

estudo:

67

Figura 13: 1 - Manta Geossintética 1; 2 - Manta Geossintética 2.

Figura 14: 1A - Manta Geossintética 1 com aumento de 40x e 1B - aumento de 100x. 2A - Manta

Geossintética 2 com aumento de 40x e 2B - aumento de 100x.

68

As mantas geossintéticas foram cortadas nas seguintes dimensões: 1500mm x

500mm. As mesmas foram dobradas ao meio e costuradas na lateral, formando uma

peça com dimensões de 1500mm x 250mm e que possuía área superficial de

375.000mm² ou 0,375m². As dimensões da peça podem ser observadas na Figura 15.

Figura 15: Dimensões utilizadas para as Mantas Geossintéticas.

Figura 16: A – Tela Antiderrapante ; B – Geomanta Tridimensional ; C – Manta Acrílica.

Para melhor aproveitamento da área da manta, obtendo maior superfície de contato,

e fazendo com que a manta não encostasse em outra parte da própria manta, como

69

espaçadores foram utilizados 3 tipos de materiais, sendo eles: A - tela antiderrapante

feita em poliéster com revestimento em PVC; B - geomanta tridimensional feita em

filamentos de polipropileno termosoldados; C - manta acrílica feita em 100% poliéster,

como observa-se na Figura 16.

As mantas geossintéticas e os espaçadores foram combinados formando 7 módulos

de filtração, que são apresentados a seguir.

5.2.3. Módulos de Filtração

Para a montagem dos módulos de filtração foram utilizados os seguintes materiais:

cano de PVC de 25mm de diâmetro, manta geossintética, espaçador e abraçadeira

de nylon.

Primeiramente, com uma furadeira foram feitos 10 furos no cano de PVC, para

propiciar que o esgoto permeasse no módulo de filtração. Depois, este cano de PVC

era posicionado no centro da manta geossintética. Após isso, eram posicionados os

espaçadores de duas formas diferentes: um embaixo da manta no lado esquerdo ao

cano e outro acima da manta do lado direito ao cano.

Com estes itens posicionados, dobrava-se a manta para a direita, posicionando a

manta e o espaçador do lado esquerdo sobre o espaçador e a manta do lado direito.

Assim, enrolava-se no sentido da direita as camadas de espaçador e manta, formando

o módulo de filtração. Por fim, utilizava-se a abraçadeira de nylon para fixar as

camadas enroladas.

Tal configuração dos módulos de filtração foram determinadas visando o melhor

aproveitamento da área de superfície de contato. Na Figura 17 é possível observar o

passo a passo do processo de montagem dos módulos de filtração.

Após a montagem dos módulos de filtração, os mesmos foram pesados para

verificação do seu peso do seu peso inicial, para que futuramente fosse possível

verificar seu peso após a operação e calcular a massa de sólidos retida.

70

Figura 17: Etapas de Montagem dos Módulos de Filtração.

71

Também foi realizado um teste em água para verificação do volume ocupado pelo

módulo de filtração em ambiente aquoso (Figura 18). Para realização desse teste

utilizou-se um tanque de vidro com capacidade de 9L. O mesmo era enchido de água

e após isso, mergulhava-se o módulo de filtração no tanque, de forma que

extravasasse parte da água contida no tanque devido à presença do módulo de

filtração.

Por fim, para determinação do volume, retirava-se o módulo de filtração do tanque de

vidro e era necessário aguardar que a água contida no módulo de filtração escoasse

para dentro do mesmo. Por fim, verificava-se o volume de água que extravasou, sendo

este o volume considerado como ocupado pelo o módulo de filtração.

Figura 18: Teste de Determinação de Volume dos Módulos de Filtração.

Para a realização deste estudo foram montados 7 módulos de filtração, utilizando as

mantas e espaçadores descritos anteriormente. As características de cada módulo de

filtração são apresentadas na Tabela 12. Na Figura 19 são apresentados os módulos

de filtração utilizados em cada etapa deste estudo.

72

Tabela 12: Características dos Módulos de Filtração.

Fase Módulo de Filtração

Manta Espaçador Peso (g) Volume (L)

Ajustes Operacionais

1 MG1 TA - Tela

Antiderrapante 570,00 1,30

Etapa 1

MG1-TA MG1 TA - Tela


MG1-GT MG1 GT -

Geomanta Tridimensional

699,50 1,50

Etapa 2

MG2-TA MG2 TA - Tela


MG2-GT MG2 GT -


637,81 1,20

Etapa 3 MG2-MA MG2

MA - Manta Acrílica

489,93 1,50

MG1-MA MG1 MA - Manta

Acrílica 491,37 1,00

Etapa 4 - Reutilização

MG1-GT MG1 GT -


647,97 1,30

MG2-GT MG2 GT -


676,15 1,50

Figura 19: Módulos de Filtração.

73

5.3. Operação do Reator

O reator de lodos ativados deste estudo possuía fluxo de alimentação contínuo, sendo

que o controle de alimentação era feito por uma boia de nível instalada na entrada do

esgoto no reator. Na Figura 20 é possível observar o fluxo de operação do reator:

Figura 20: Operação do Reator Biológico.

A aeração do sistema era realizada através de um compressor de ar (fabricante Boyu,

modelo ACQ – 007, 0,035mPa) ligado a um difusor de bolhas instalado no fundo do

reator. A concentração de oxigênio dissolvido era mantida na faixa de 2 a 4mgO2/L. O

sistema era aerado por 45 minutos a cada 1 hora.

Os módulos de filtração eram acondicionados na segunda câmara de aeração do

reator, visto que na primeira câmara já tinha a boia de nível acondicionada. Cada

módulo de filtração era conectado à uma bomba peristáltica (fabricante Provitec,

modelo AWG – 500, capacidade de 4 L/hora até 140 L/hora) responsável pela sucção

do permeado, através de uma mangueira flexível corrugada de 20mm de diâmetro. As

bombas peristálticas operavam 45 minutos a cada 1 hora.

74

Em cada etapa foram utilizados 2 módulos de filtração de forma intermitente. Cada

módulo de filtração operava por 24 horas e determinou-se que o tempo de

relaxamento seria também de 24 horas. O permeado obtido através da sucção dos

filtros realizado pelas bombas peristálticas era encaminhado para a rede de esgoto.

A idade do lodo era controlada de acordo com as indicações para a modalidade de

lodos ativados de aeração prolongada, ou seja, a mesma deveria estar entre 18 e 30

dias. Considerando 200L de volume útil do reator, diariamente foram descartados 8L

de lodo, a fim de se manter a idade do lodo em 25 dias. O descarte era realizado

através de um béquer de 2L, que era submerso 4 vezes dentro do reator para tirar o

volume determinado. Tal procedimento era realizado quando ocorria a fase de

aeração do reator, visando a retirada do licor misto.

O tempo de detenção hidráulica para lodos ativados de aeração prolongada deve ser

mantido entre 16 a 24 horas. Sendo assim, as bombas peristálticas foram

programadas para manterem uma vazão de sucção de 0,250mL/min a fim de se obter

um TDH de 18 horas, com as bombas operando por 45 minutos a cada 1 hora. Com

esta vazão de sucção, o reator possuía capacidade de tratar 270L de esgoto por dia.

Conforme o módulo de filtração perdia a sua capacidade de permeabilidade, era

necessário aumentar a potência de sucção da bomba peristáltica, até atingir 100% da

sua capacidade.

5.4. Etapas de Operação

A operação do sistema foi dividida em seis etapas diferentes que são apresentadas

na Tabela 13:

Tabela 13: Etapas de Operação.

Fase Duração (dias)

Aclimatação 74

Ajustes Operacionais 21

Etapa 1 57

Etapa 2 57

Etapa 3 66

Etapa 4 24

75

Para operação do sistema, o inóculo foi obtido através da fase de Aclimatação do

reator com o próprio esgoto bruto. O período de aclimatação do reator foi de 74 dias.

Ao longo da aclimatação, foram realizadas análises físico-químicas a fim de se

caracterizar o desenvolvimento da biomassa do reator.

A fase de Ajustes Operacionais foi necessária para validação da aplicação da hipótese

do estudo, que visava a utilização de módulo de filtração com manta geossíntética em

substituição ao decantador secundário no processo de tratamento de esgoto sanitário.

Durante os 21 dias de operação nesta etapa, aplicou-se a potência máxima da sucção

da bomba peristáltica para filtração, a fim de se avaliar o período necessário até a

colmatação do filtro operado em um cenário extremo. Nesta etapa, foram analisados

os seguintes parâmetros: tempo de detenção hidráulica e remoção de sólidos, através

de análise da turbidez.

Na Etapa 1 foram utilizados os módulos de filtração MG1-TA e MG1-GT, descritos

anteriormente, operados de forma intermitente. Cada módulo de filtração operou por

24h por 57 dias.

Na Etapa 2 foram utilizados os módulos de filtração MG2-TA e MG2-GT operados

também de forma intermitente. Cada módulo de filtração operou por 24h e esta etapa

teve duração de 57 dias.

Na Etapa 3 foram utilizados os módulos de filtração MG1-MA e MG2-MA, operados

também de forma intermitente. Cada módulo de filtração operou por 24h e esta etapa

teve duração de 66 dias.

Na Etapa 4 foram reutilizados os módulos de filtração MG1-GT e MG2-GT já utilizados

nas etapas 1 e 2. Estes também foram operados de forma intermitente. Cada módulo

de filtração operou por 24h e tempo de duração desta etapa foi de 24 dias. O processo

de limpeza destes módulos é explicado a seguir.

5.5. Limpeza e Reutilização dos Módulos de Filtração

Os módulos de filtração MG1-GT e MG2-GT foram escolhidos para compor a fase final

deste estudo devido ao desempenho apresentado durante a operação no tratamento

de esgoto sanitário. Tal desempenho é abordado no Capítulo 6.

76

Para possibilitar a reutilização dos módulos de filtração, foi necessário realizar um

processo de limpeza com água e ar comprimido, visando à remoção do material retido

pelos filtros durante a operação das outras etapas.

Após a operação de todos os filtros utilizados nesta pesquisa nas Etapas 1, 2 e 3, foi

necessário esperar que os mesmos secassem para determinar o seu peso seco final.

Tal processo de retirada de umidade dos módulos de filtração naturalmente duraram

4 semanas. De posse do peso seco inicial dos módulos de filtração e o peso seco

final, foi possível calcular a quantidade de biomassa retida, conforme é abordado no

Capítulo 6.

Como os módulos de filtração MG1-GT e MG2-GT estavam secos, a primeira etapa

do processo de limpeza para reutilização dos filtros foi deixá-los submersos em água

por 7 dias. Tal procedimento foi adotado para que a biomassa seca incrustada na

manta geossintética e no espaçador ficasse úmida e pudesse se desprender.

Após isso, os módulos de filtração foram abertos e notou-se que havia muita biomassa

incrustada nos materiais. Portanto, optou-se por deixar das mantas geossintéticas e

os espaçadores, desta vez com os módulos de filtração desmontados, submersos em

água por mais 7 dias.

A próxima etapa foi secar as mantas geossintéticas e os espaçadores. Os materiais

foram colocados em uma estufa à 40ºC por 2 dias. Após isso, foi utilizado o ar

comprimido para finalizar a limpeza. Por fim, montou-se os módulos de filtração para

serem utilizados na Etapa 4.

A Figura 21 apresenta as etapas do processo de limpeza dos módulos de filtração

para sua reutilização na Etapa 4 de operação.

77

Figura 21: Etapas do processo de Limpeza dos Módulos de Filtração para a Etapa 4.

78

5.6. Análises Laboratoriais

Para a caracterização do afluente, lodo e dos efluentes gerados nas Etapas 1, 2, 3 e

4, as análises físico-químicas deste estudo foram baseadas no Standard Methods for

the Examination of Water and Wastewater (APHA et al. 2012). Tais análises físico-

químicas das amostras coletadas foram realizadas no Laboratório de Saneamento da

Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da UNICAMP (LABSAN).

Os parâmetros analisados, a metodologia utilizada e a periodicidade da análise são

descritas na Tabela 14.

Tabela 14: Análises Laboratoriais.

Parâmetros Metodologia Periodicidade

Carbono Orgânico Dissolvido

(COD) SM 5310 C 1x semana

Demanda Bioquímica de

Oxigênio (DBO) SM 5210 B Quinzenal

Demanda Química de

Oxigênio (DQO) SM 5220 D 1x semana

IVL Sedimentação em proveta (VON

SPERLING, 2012) 1x semana

Oxigênio Dissolvido SM 4500 O-G - Eletrodo Diário

pH SM 4500 H+ B - Potênciométrico Diário

Série de Sólidos SM 2540 B, D, E 1x semana

Temperatura Termômetro (Mercúrio/Digital) Diário

Turbidez SM 2130 B - Nefelométrico Diário

As amostras coletadas foram: esgoto bruto (para caracterização), esgoto do Tanque

de Equalização 2, lodo do reator, efluente 1 e 2 dos módulos de filtração operados de

forma intermitente. Os pontos de coleta podem ser observados de forma esquemática

na Figura 22.

79

Figura 22: Pontos de Coleta para Análises Físico-Químicas.

5.7. Manutenção do Sistema

Para que o sistema opere em boas condições, foi necessário realizar manutenção no

Tanque de Equalização 2 e também nos módulos de filtração. O Tanque de

Equalização 2, que recebia o esgoto bruto da rede de esgoto da universidade,

propiciava a sedimentação de sólidos na sua base. Sendo assim, foi instalado uma

tela de proteção na entrada do tubo de PVC que encaminhava o esgoto para o reator,

posicionada a 10cm da base do Tanque de Equalização 2. Esta tela tinha a função de

impedir a passagem de sólidos grosseiros e evitar que ocorresse o entupimento da

tubulação, conexões e válvulas. A tela de proteção utilizada era de metal e pode ser

observada na Figura 23.

Além da implantação deste dispositivo, semanalmente era realizada uma limpeza de

fundo no Tanque de Equalização 2, a fim de se retirar o material grosseiro depositado

no fundo do mesmo.

80

Figura 23: Mecanismo para Retenção de Sólidos Grosseiros.

Em relação aos módulos de filtração, conforme os mesmos perdiam sua capacidade

de filtração tendendo a colmatar, era realizado um giro de 360º neles dentro do tanque

de aeração em que o módulo estava acondicionado (2ª câmara), para que houvesse

o desprendimento dos sólidos que estavam retidos na sua superfície externa. A Figura

24 representa este procedimento de realização do giro do módulo de filtração dentro

do tanque de aeração:

Figura 24: Procedimento para Desprendimento de Sólidos da Superfície dos Módulos de

Filtração.

81

5.8. Teste de Colmatação

Quando os módulos de filtração perdiam sua capacidade, mesmo operando com as

bombas peristálticas em sua capacidade máxima, era realizado um procedimento

denominado neste estudo de Teste de Colmatação.

O Teste de Colmatação consistia na análise do comportamento do módulo de filtração

após uma limpeza manual. Primeiramente, era realizado uma coleta de permeado

para verificação da turbidez e da vazão de filtração. Após isso, o módulo de filtração

era retirado da câmara de aeração onde ficou submerso e era submergido na primeira

câmara de aeração para realização da limpeza.

A limpeza consistia em um procedimento onde eram realizados giros de 360º

consecutivos com o módulo de filtração submergido no tanque de aeração por um

período de 5 minutos. A Figura 25 representa este procedimento de realização do giro

do módulo de filtração dentro da primeira câmara de aeração:

Figura 25: Procedimento para Teste de Colmatação.

Após este procedimento, que visava o desprendimento dos sólidos retidos pelo

módulo de filtração, o comportamento dele era analisado por 1 hora. A cada 5 minutos

82

era realizado uma coleta de permeado para análise da turbidez e também para

verificação da vazão de permeado.

Por fim, se após 1 hora o módulo de filtração apresentasse uma vazão de saída

semelhante à vazão anterior ao processo de limpeza, considerava-se que o módulo

de filtração colmatou, impossibilitando que o mesmo continuasse sendo utilizado.

5.9. Análise dos Resultados

A análise dos resultados obtidos através das análises laboratoriais dos parâmetros

avaliados foi realizada por meio de média aritmética e do desvio padrão relativo (%),

que corresponde em porcentagem a variação do desvio. Tais resultados foram

representados em gráficos gerados pelo programa Microsoft Office Excel.

A análise estatística foi realizada com o software Origin 8.1 sendo utilizados os testes

não paramétricos de Wilcoxon e Mann – Whitney (amostras independentes).

83

6. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Neste capítulo serão apresentados os resultados obtidos durante a execução deste

estudo contendo as seguintes fases: Aclimatação, Ajustes Operacionais, Etapa 1,

Etapa 2, Etapa 3 e Etapa 4.

6.1. Aclimatação

Para iniciar a operação do sistema, primeiramente foi necessário desenvolver a

biomassa no reator. Neste estudo, a biomassa foi obtida através da fase de

Aclimatação que teve duração de 74 dias. Ao longo da Aclimatação, foram realizadas

análises físico-químicas a fim de se caracterizar o licor misto, conforme a Tabela 15 a

seguir:

Tabela 15: Características Físico-Químicas do Biomassa.

Parâmetro Média Desvio Padrão

pH 7,6 0,2

Temperatura (°C) 23,7 0,7

Oxigênio Dissolvido (mg.L-1) 1,9 0,7

Cor Aparente (PtCo) 2997,0 1587,4

Cor Verdadeira (PtCo) 227,0 80,6

Turbidez (UT) 295,0 261,6

DQO (mg O2.L-1) 1770,0 666,2

DQO Filtrada (mg O2.L-1) 307,0 147,1

Sólidos Suspensos Totais (mg.L-1) 3785,0 2786,7

Sólidos Suspensos Fixos (mg.L-1) 352,0 451,4

Sólidos Suspensos Voláteis (mg.L-1) 3462,0 2576,5

Sólidos Totais (mg.L-1) 10000,0 4582,6

Sólidos Totais Fixos (mg.L-1) 2000,0 2645,7

Sólidos Totais Voláteis (mg.L-1) 8000,0 2645,7

Além das características físico-químicas da biomassa, na partida do sistema também

caracterizou-se a microfauna através de observação microscópica, apresentando as

seguintes características na Tabela 16.

84

Tabela 16: Características Microbiológicas da Biomassa.

Amostra Observação sobre lâmina e

lamínula

Frequência relativa

Lodo de Sistema

de Lodos

Ativados com

Aeração

Prolongada

Protozoários ciliados fixos

Protozoários ciliados livres

Aspidisca sp (ciliado)

Tecamebas

Zooglea ramigera

Bactérias filamentosas

Nematóides

Aelosoma sp (anelídeo)

Rotíferos

Flocos com aspecto bem definido

Frequentes

Frequentes

Algumas

Frequentes

Frequentes

Frequentes

Raros

Raros

Raros

Algumas estruturas comumente encontradas na biomassa podem ser observadas na

Figura 26, obtidas através do microscópio:

85

Figura 26: Microfauna do Inóculo na Partida do Sistema

Após o desenvolvimento da biomassa do sistema, deu-se início à parte investigativa

do estudo, através da realização da etapa de Ajustes Operacionais. Os resultados

obtidos nesta etapa são apresentados a seguir.

6.2. Ajustes Operacionais

A etapa de Ajustes Operacionais teve duração de 21 dias. O Módulo de Filtração 1 foi

submetido à um cenário extremo, com a bomba peristáltica responsável pela sucção

do permeado operando em sua capacidade máxima, obtendo no primeiro dia de

operação uma vazão de 0,59L/min. Neste período foram avaliadas a vazão de saída

do permeado, para cálculo do tempo de detenção hidráulica, e a eficiência do módulo

de filtração em relação à remoção de sólidos através da análise de turbidez, obtendo-

se os seguintes resultados:

86

Tabela 17: Resultados obtidos para a etapa de Ajustes Operacionais.

Dias de Operação

Vazão do Permeado (L/min) TDH (horas) Remoção de turbidez (%)

1 0,59 7,5 96,2

2 0,59 7,5 94,0

3 0,59 7,5 95,0

4 0,45 9,9 91,5

7 0,30 14,8 90,6

8 0,25 18 96,2

9 0,22 20 94,4

10 0,20 22,2 95,6

14 0,10 44,5 98,2

16 0,03 148,2 94,4

17 0,01 296,3 98,6

18 0,10 44,5 94,0

21 0,10 44,5 94,6

Conforme os resultados apresentados, após três dias de operação, o módulo de

filtração já começou a perder sua capacidade de filtração.

Após 17 dias de operação, chegou-se à vazão mínima de permeado filtrado de

0,01L/min e consequentemente, atingiu-se um TDH de 296 horas. Porém, foi neste

mesmo momento que o módulo de filtração atingiu sua maior eficiência em relação à

remoção de sólidos, analisados pela turbidez, atingindo 98,6% de eficiência de

remoção.

A Figura 27 apresenta o comportamento do módulo de filtração, em relação ao tempo

de detenção hidráulica, que é influenciado pela vazão de permeado, e a eficiência de

remoção de turbidez ao longo desta fase:

87

Figura 27: Comportamento do Módulo de Filtração durante a etapa de Ajustes Operacionais.

Após o módulo de filtração atingir a situação crítica em relação à vazão de permeado

e TDH, foi realizado um giro no mesmo, a fim de se propiciar uma limpeza no módulo

de filtração para que o mesmo pudesse voltar a operar com melhor desempenho.

Porém, o mesmo não voltou a operar como inicialmente, atingindo uma vazão de

permeado de apenas 0,1L/min com consequente TDH de 44,5h.

Sabendo-se que o peso inicial do módulo de filtração era de 570g, após os 21 dias de

operação, o mesmo foi retirado do reator e exposto à luz solar para que pudesse ser

retirada a umidade e verificado o seu peso final. Com isto, após 4 semanas verificou-

se que o peso final do módulo de filtração foi de 691g, o que indica que o mesmo

manteve retido 121g de sólidos.

A Figura 28 apresenta o módulo de filtração 1 antes de operar e após os 21 dias de

operação:

86%

88%

90%

92%

94%

96%

98%

100%

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

1 2 3 4 7 8 9 10 14 16 17 18 21

REM

OÇ

ÃO

DE

TUR

BID

EZ (

%)

TEM

PO

DE

DET

ENÇ

ÃO

HID

RÁ

ULI

CA

(H

)

DIAS DE OPERAÇÃO

TDH Remoção de turbidez

88

Figura 28: A - Módulo de Filtração antes da operação; B - Módulo de Filtração após a colmatação.

Tendo em vista que o módulo de filtração operou 21 dias em cenário extremo até

definir-se que o mesmo colmatou, verificou-se que era possível aplicar a hipótese

levantada nesta pesquisa, encerrando-se então esta fase inicial de teste e iniciando a

Etapa 1.

No primeiro dia de operação desta etapa, o licor misto do reator foi analisado e

apresentou as seguintes características que são apresentas na Tabela 18.

89

Tabela 18: Características do lodo no início da Etapa 1.

Parâmetro Resultado

pH 7

Sólidos Suspensos Totais (mg/L) 2300

Sólidos Suspensos Fixos (mg/L) 533

Sólidos Suspensos Voláteis (mg/L) 1777

Oxigênio Dissolvido (mgO2/L) 0,8

Temperatura ºC 25

Demanda Química de Oxigênio (mgO2/L) 10.600

Demanda Bioquímica de Oxigênio (mgO2/L) 3560

Carbono Orgânico Total (%) 37,4

6.3. Parâmetros de Controle Operacional

Este estudo compreendeu 4 etapas de operação na investigação experimental com a

utilização de mantas geossintéticas em um sistema de lodos ativados de aeração

prolongada em fluxo contínuo. Tais etapas são Etapa 1, Etapa 2, Etapa 3 e Etapa 4

com os respectivos tempos de duração: 57 dias, 57 dias, 66 dias e 24 dias

A seguir serão apresentados os resultados obtidos durante tais etapas deste estudo

referente aos parâmetros de controle operacional, sendo eles: pH, temperatura e

oxigênio dissolvido

6.3.1. pH

A tabela 19 apresenta os resultados do monitoramento do pH ao longo das 4 etapas

de operação.

Com tais resultados, é possível observar que o efluente dos módulos de filtração

operados nas Etapas 1, 2 e 4 possuem pH médio na faixa de neutralidade. Porém, na

Etapa 3, o efluente do módulo de filtração MG1 – MA e MG2 - MA possuíram pH médio

abaixo de 7, bem como o licor misto apresentou nesta etapa de operação o seu menor

pH durante todo estudo.

A Resolução CONAMA Nº 430/2011, que dispõe sobre condições e padrões de

lançamento de efluentes, determina que o efluente possua pH entre 5 e 9. Em ambos

90

os casos, se tais efluentes fossem lançados em um recurso hídrico, não acarretariam

em consequências negativas para o meio e atenderiam ao parâmetro estabelecido

pela legislação.

Além disso, o pH médio do afluente ao sistema nos na operação das 4 etapas sempre

se manteve próximo a faixa de neutralidade. Com isso, observou-se que esta faixa de

pH do afluente é adequada para a alimentação do reator e desenvolvimento e

metabolismo dos microrganismos presente no licor misto, que são responsáveis pelo

tratamento biológico do afluente. Também é possível verificar que o uso das mantas

geossintéticas não acarreta alteração de pH no efluente final.

Tabela 19: Monitoramento de pH.

Etapa Amostra n Média Mínimo Máximo Coefic.

Variação Desvio Padrão

Etapa 1

MG1 - TA Afluente 28 7,0 5,5 9,3 0,1 0,7

Efluente 25 7,0 6,4 7,3 0,0 0,3

MG1 - GT Afluente 27 7,0 6,3 9,0 0,1 0,5

Efluente 21 7,0 6,2 7,4 0,0 0,3

Licor Misto 48 6,7 5,5 7,5 0,1 0,4

Etapa 2

MG2 - TA Afluente 28 7,1 6,6 9,3 0,1 0,5

Efluente 29 6,8 6,1 7,7 0,1 0,4

MG2 - GT Afluente 28 7,0 6,4 8,1 0,1 0,4

Efluente 28 7,1 6,2 9,6 0,1 0,6

Licor Misto 57 6,6 5,4 8,1 0,1 0,5

Etapa 3

MG1 - MA Afluente 34 6,8 6,3 7,6 0,0 0,3

Efluente 34 6,3 5,1 7,5 0,1 0,7

MG2 - MA Afluente 31 6,8 6,3 8,3 0,1 0,4

Efluente 31 6,4 4,4 7,4 0,1 0,6

Licor Misto 64 5,8 4,0 7,3 0,2 0,9

Etapa 4

MG1 - GT Afluente 11 7,1 6,6 9,1 0,1 0,7

Efluente 11 7,6 7,4 7,8 0,0 0,1

MG2 - GT Afluente 12 6,9 6,6 7,9 0,1 0,3

Efluente 12 7,5 7,3 7,9 0,0 0,2

Licor Misto 23 7,4 6,3 9,1 0,1 0,5

91

6.3.2. Temperatura

O afluente ao reator fica em um tanque na área externa do Laboratório de Protótipos,

e isso faz com que o mesmo sofra influência da temperatura do ambiente externo,

uma vez que fica acondicionado em um tanque coberto e sem agitação do líquido.

Como pode ser visto na Tabela 20, os afluentes aos módulos de filtração durante as

4 etapas de operação apresentaram menor temperatura em relação ao efluente, com

exceção do caso do módulo de filtração MG2 – GT na Etapa 4.

Tabela 20: Monitoramento da Temperatura



Etapa 1

MG1 - TA Afluente (ºC) 28 22,0 17,0 25,0 0,1 2,1

Efluente (ºC) 24 22,0 19,0 27,0 0,1 2,1

MG1 - GT Afluente (ºC) 27 22,0 18,0 24,8 0,1 1,8

Efluente (ºC) 24 23,0 19,0 27,0 0,1 1,8

Licor Misto (ºC) 48 22,4 18,5 27,0 0,1 2,3

Etapa 2

MG2 - TA Afluente (ºC) 26 18,6 10,3 22,2 0,1 2,7

Efluente (ºC) 27 20,1 14,0 22,3 0,1 1,9

MG2 - GT Afluente (ºC) 27 18,5 11,5 23,0 0,1 2,8

Efluente (ºC) 28 19,7 14,4 23,0 0,1 2,1

Licor Misto (ºC) 55 19,2 12,0 22,0 0,1 2,1

Etapa 3

MG1 - MA Afluente (ºC) 35 21,4 10,0 27,7 0,1 3,0

Efluente (ºC) 35 22,0 18,3 26,2 0,1 1,6

MG2 - MA Afluente (ºC) 30 21,5 16,3 26,7 0,1 2,3

Efluente (ºC) 30 22,1 18,9 25,2 0,1 1,6

Licor Misto (ºC) 64 21,6 17,7 25,7 0,1 1,5

Etapa 4

MG1 - GT Afluente (ºC) 11 25,1 22,5 28,0 0,1 1,9

Efluente (ºC) 11 25,4 23,0 27,3 0,1 1,4

MG2 - GT Afluente (ºC) 12 25,2 23,0 28,5 0,1 2,1

Efluente (ºC) 12 24,8 22,7 27,0 0,1 1,3

Licor Misto (ºC) 23 24,5 22,0 27,0 0,1 1,4

A Resolução CONAMA Nº 430/2011, que dispõe sobre condições e padrões de

lançamento de efluentes, determina que o efluente possua temperatura inferior a 40ºC

para lançamento. Portanto, em todos os casos a temperatura do efluente foi

92

adequada quando analisada em termos de lançamento deste efluente em recurso

hídrico.

6.3.3. Oxigênio Dissolvido

O oxigênio dissolvido é necessário para a respiração de microrganismos aeróbios,

assim como de todas as formas de vida. O lançamento de esgoto sem tratamento ou

com tratamento inadequado em um recurso hídrico faz com que ocorra a diminuição

do oxigênio dissolvido no corpo receptor. O afluente à um sistema de tratamento de

esgoto deverá ter menor concentração de oxigênio dissolvido do que o efluente

tratado, pois através do tratamento, ocorrerá a remoção de matéria orgânica,

ocasionando um aumento no oxigênio dissolvido do efluente.

A Tabela 21 apresenta os resultados obtidos no monitoramento de oxigênio dissolvido.

Tabela 21: Monitoramento do Oxigênio Dissolvido.



Etapa 1

MG1 - TA Afluente mg/L) 28 1,1 0,7 1,8 0,2 0,2

Efluente mg/L) 24 3,5 2,2 8,1 0,4 1,3

MG1 - GT Afluente mg/L) 27 1,1 0,8 1,8 0,2 0,2

Efluente mg/L) 25 3,2 2,0 4,7 0,2 0,7

Licor Misto (mg/L) 50 2,0 1,2 4,4 0,3 0,7

Etapa 2

MG2 - TA Afluente mg/L) 27 1,2 0,6 2,5 0,3 0,4

Efluente (mg/L) 28 3,1 1,2 5,1 0,3 0,9

MG2 - GT Afluente (mg/L) 28 1,3 0,7 2,5 0,3 0,4

Efluente (mg/L) 28 3,4 2,0 6,1 0,3 1,0

Licor Misto (mg/L) 56 2,4 1,0 4,4 0,4 1,0

Etapa 3

MG1 - MA Afluente (mg/L) 35 1,2 0,6 2,2 0,3 0,3

Efluente (mg/L) 35 2,8 2,0 4,3 0,2 0,7

MG2 - MA Afluente (mg/L) 29 1,1 0,8 2,7 0,3 0,3

Efluente (mg/L) 30 2,6 1,9 4,0 0,2 0,5

Licor Misto (mg/L) 63 2,8 1,9 5,8 0,3 0,8

Etapa 4


Efluente (mg/L) 11 2,1 1,2 3,6 0,4 0,9


Efluente (mg/L) 12 2,5 1,1 3,7 0,3 0,9

Licor Misto (mg/L) 23 1,7 0,7 2,8 0,4 0,7

93

Em todos os casos, houve uma melhora da qualidade do efluente final ocasionada

pelo aumento da concentração de oxigênio dissolvido no efluente tratado. Portanto,

consequentemente é possível verificar que houve remoção de matéria orgânica

durante o tratamento do esgoto sanitário.

6.4. Desempenho das Membranas Geossintéticas

Durante as etapas de operação do sistema de lodos ativados com utilização de

membranas geossintéticas, o decantador secundário foi substituído pelo processo de

filtração feito pelas membranas.

A seguir será apresentado o desempenho de cada módulo de filtração em relação a

vazão de saída do permeado e consequentemente, o tempo de detenção hidráulica,

bem como os resultados obtidos no Teste de Colmatação.

6.4.1. Tempo de Detenção Hidráulica

O tempo de detenção hidráulica para lodos ativados de aeração prolongada deve ser

mantido entre 16 a 24 horas. Sendo assim, ao início de cada ciclo de operação dos

módulos de filtração, as bombas peristálticas foram programadas para manterem uma

vazão de sucção de 15L/h a fim de se obter um TDH de 18 horas.

Durante a Etapa 1 foram utilizados os Módulos de Filtração MG1-TA e MG1-GT. O

Módulo de Filtração MG1-TA iniciou sua operação exigindo o uso de 30% da potência

da bomba peristáltica em termos de rotação. Já no 16º dia de operação desta etapa,

exigiu 100% de potência da bomba e a partir do 24º dia de operação desta etapa, não

foi possível manter a faixa de TDH característica desta variante do sistema de lodos

ativados.

No 42º dia de operação realizou-se o teste de colmatação, que propicia a limpeza do

módulo de filtração, e com isso houve um aumento na vazão de permeado,

ocasionando no 44º dia um TDH de 17h. Porém, no 48º dia de operação a vazão de

permeado voltou a cair, aumentando consequentemente o TDH do sistema, como


94



0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56

PO

TÊN

CIA

DA

BO

MB

A (

%))

TEM

PO

DE

DET

ENÇ

ÃO

HID

RÁ

ULI

CA

(H

)

DIAS DE OPERAÇÃO

TDH (H) Potência da Bomba (%)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56

TUR

BID

EZ (

NTU

)

TEM

PO

DE

DET

ENÇ

ÃO

HID

RÁ

ULI

CA

(H

)

DIAS DE OPERAÇÃO

TDH (H) Turbidez do Efluente (NTU)

95

Conforme a Figura 30, também foi possível verificar que o TDH não influenciou na

qualidade do permeado em termos de turbidez, pois, mesmo com baixa vazão de

permeado devido ao processo de colmatação da manta geossintética, a turbidez do

efluente manteve-se em quase todo período de operação abaixo de 5NTU.

O Módulo de Filtração MG1-GT iniciou sua operação também exigindo o uso de 30%

da potência da bomba peristáltica. Porém, foi no 23º dia de operação desta etapa, que

o mesmo exigiu 100% de potência da rotação da bomba peristáltica e a partir do 25º

dia de operação que não foi possível manter a faixa de TDH característica desta

variante do sistema de lodos ativados.

No 41º realizou-se o teste de colmatação, que propicia a limpeza do módulo de

filtração, porém, como pode ser observado na Figura 31, isto não fez com que

houvesse uma melhora significativa em relação à vazão de permeado do sistema, ou

seja, nesta configuração de módulo de filtração à resposta ao processo de limpeza foi

insatisfatória.


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3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 41 43 45 47 49 51 53 55 57

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)

DIAS DE OPERAÇÃO


96

Também foi possível verificar que o TDH não influenciou na qualidade do permeado

em termos de turbidez, pois, mesmo com baixa vazão de permeado devido ao

processo de colmatação da manta geossintética, a turbidez do efluente manteve-se

em todo período de operação abaixo de 5NTU. Tais variações de TDH e Potência da

Bomba de Sucção, bem como comportamento do Módulo de Filtração MG1-GT

comparando o TDH e a turbidez do efluente tratado podem ser observadas na Figura

32.


Durante a Etapa 2 foram utilizados os Módulos de Filtração MG2-TA e MG2-GT. O

Módulo de Filtração MG2-TA iniciou sua operação exigindo 30% da potência de

rotação da bomba peristáltica e aos 32 dias de operação desta etapa exigiu 100% da

potência da bomba. Porém, a partir do 4º dia de operação já não foi possível manter

a faixa de TDH característica desta variante do sistema de lodos ativados, conforme


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3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 41 43 45 47 49 51 53 55 57

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)

DIAS DE OPERAÇÃO


97

No 50º realizou-se o teste de colmatação. Embora o TDH tenha caído, o valor obtido

após a limpeza do filtro não fez com que houvesse uma melhora significativa em

relação à vazão de permeado do sistema. Portanto, esta configuração de módulo de

filtração possui resposta ao processo de limpeza insatisfatória.

De acordo com a Figura 34 é possível observar que os picos de TDH não

influenciaram na qualidade do permeado em termos de turbidez, pois, mesmo com

baixa vazão de permeado devido ao processo de colmatação das membranas, foi

possível manter a turbidez abaixo de 5NTU quase que em toda totalidade da

operação, excetuando-se 3 episódios ao longo dos 56 dias de operação desta etapa.


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1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56

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DIAS DE OPERAÇÃO


98


O Módulo de Filtração MG2-GT iniciou sua operação exigindo 30% da potência de

rotação da bomba peristáltica e aos 49 dias de operação desta etapa exigiu 100% da

potência da bomba. Ao contrário do Módulo de Filtração MG2-TA, possível manter a

faixa de TDH característica desta variante do sistema de lodos ativados em mais

eventos, conforme pode ser observado na Figura 35.

Em relação à turbidez e tempo de detenção hidráulica, é possível observar na Figura

36 que durante toda a operação da Etapa 2 a turbidez se manteve abaixo de 5NTU,

inclusive nos eventos onde houve pico do TDH. Isto indica que, mesmo utilizando a

mesma manta geossintética sob as mesmas condições, o espaçador influencia no

desempenho do módulo de filtração.

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1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56

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3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57

TUR

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NTU

)

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)

DIAS DE OPERAÇÃO


100

A Etapa 3 operou com os Módulos de Filtração MG1-MA e MG2-MA. O Módulo de

Filtração MG1-MA iniciou sua operação exigindo 25% da potência de rotação da

bomba peristáltica, porém, já no segundo dia de operação não conseguiu mais manter

o TDH característico para esta variante de lodos ativados conforme pode ser

observado na Figura 37. Após o segundo pico de TDH, aos 61 dias de operação, foi

realizado o teste de colmatação e com a limpeza do Módulo de Filtração, houve uma

melhora com o consequente aumento da vazão de permeado, porém, não o suficiente

para manter o TDH necessário.


Em relação à turbidez, nos primeiros dias de operação, a mesma estava acima de

5NTU, ou seja, maior se comparada às outras etapas. Porém, conforme foi a operação

do Módulo de Filtração, a turbidez se manteve também abaixo de 5NTU, com exceção

de um evento aos 57 dias de operação, conforme pode ser observado na Figura 38.

0

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1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 57 59 61 63 65 67 69

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DIAS DE OPERAÇÃO


101


O Módulo de Filtração MG2-MA iniciou sua operação exigindo 30% da potência de

rotação da bomba peristáltica, porém, já no segundo dia de operação não foi possível

manter o TDH característico desta variante do sistema de lodos ativados. Aos 60 dias

de operação foi realizado o teste de colmatação e não houve melhora em relação à

vazão de permeado, conforme pode ser observado na Figura 39.

Em relação à turbidez, o comportamento deste Módulo de Filtração foi semelhante ao

MG1-MA, onde iniciou-se a operação com uma turbidez acima de 5NTU e ao longo

da operação a mesma se manteve abaixo de 5NTU, com exceção de um evento aos

43 dias de operação, conforme pode ser observado na Figura 40.

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1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 57 59 61 63 65 67 69

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102



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3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 58 59 60 61 62

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3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 58 60 62 64 66

TUR

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NTU

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(H

)

DIAS DE OPERAÇÃO


103

Portanto, é possível verificar que o espaçador de manta acrílica influenciou, de

maneira insatisfatória, no desempenho dos Módulo de Filtração MG1-MA e MG2-MA,

fazendo com que eles não tivessem desempenhos semelhantes às outras

configurações, caracterizando então esta configuração como a menos satisfatória

para a substituição do decantador secundário do sistema de lodos ativados em termos

de condições operacionais.

6.4.2. Teste de Colmatação

Quando os módulos de filtração perdem sua capacidade, mesmo operando com as

bombas peristálticas em sua capacidade máxima de rotação para sucção do

permeado, é realizado o Teste de Colmatação que consiste na análise do

comportamento do módulo de filtração após uma limpeza manual, conforme abordado

no Item 5.8.

O Teste de Colmatação do Módulo de Filtração MG1-TA foi realizado no 42º dia de

operação. Antes do procedimento, a vazão de permeado era de 200mL/min e turbidez

de 2,72 NTU. Após o procedimento de limpeza, houve um pico de vazão de permeado

chegando a 420mL/min e turbidez de 50,6NTU que pode ter sido ocasionado pelo

desprendimento do biofilme gerado no procedimento da limpeza. Ao longo de 1h, a

vazão de permeado chegou a 360mL/min e a turbidez já havia reduzido para 3,18NTU.

Portanto, verificou-se que com o procedimento de limpeza foi possível recuperar a

capacidade de filtração do Módulo de Filtração MG1-TA. Porém, no 48º dia de

operação a vazão de permeado voltou a cair, aumentando consequentemente o TDH

do sistema e aos 57 dias de operação, considerou-se que o módulo havia colmatado,

encerrando-se a sua operação.

O Comportamento do Módulo de Filtração MG1-TA ao longo do Teste de Colmatação


104


O Teste de Colmatação do Módulo de Filtração MG1-GT foi realizado no 41º dia de


de 3,01 NTU. Após o procedimento de limpeza, houve um pico de vazão de permeado

chegando a 270mL/min e turbidez de 73,8NTU que, conforme dito anteriormente,

pode ter sido ocasionada pelo desprendimento do biofilme gerado pela limpeza.

Porém, ao longo de 1h, a vazão de o permeado decaiu para 110mL/min, chegando

próximo ao valor inicial e a turbidez já havia reduzido para 3,56NTU.

Portanto, verificou-se que mesmo com a realização do procedimento de limpeza não

foi possível recuperar a capacidade de filtração do Módulo de Filtração MG1-GT, ou

seja, nesta configuração de módulo de filtração a resposta ao processo de limpeza foi

insatisfatória.

O Comportamento do Módulo de Filtração MG1-GT ao longo do Teste de Colmatação


2,72

50,60

6,334,13 3,93 3,53 3,31 2,98 3,20 3,26 3,30 3,47 3,44 3,18

0,200

0,420 0,4200,430 0,430 0,430 0,430 0,430

0,4000,390

0,350

0,390

0,3700,360

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0,400

0,450

0,500

0

5

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40

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55

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Vaz

ão d

e sa

ída

(L/m

in)

Turb

idez

(N

TU)

Tempo (min)

Turbidez (NTU) Vazão (L/min)

105


O peso dos filtros após a operação também foi analisado para verificação da

quantidade em massa de sólidos retida no módulo de filtração. O Módulo de Filtração

MG1-TA reteve 391,6g de sólidos e o Módulo de Filtração MG1-GT reteve 669,8g de

sólidos.

Sendo assim, acredita-se que o espaçador de Geomanta Tridimensional utilizado para

construção do Módulo de Filtração MG1-GT impeça que ocorra o desprendimento de

sólidos agregados ao módulo de filtração, dificultando sua capacidade de

recuperação.

A Etapa 2 operou com os Módulos de Filtração MG2-TA e MG2-GT. O Teste de

Colmatação do Módulo de Filtração MG2-TA foi realizado no 50º dia de operação.

Antes do procedimento, a vazão de permeado era de 30mL/min e turbidez de

2,95NTU. Após o procedimento de limpeza, houve um pico de vazão de permeado

3,01

73,80

9,266,47 5,42 5,02 4,72 4,12 4,05 3,94 3,86 3,84 3,76 3,56

0,100

0,270

0,150

0,130

0,1100,120 0,115 0,110 0,110 0,110 0,110 0,110 0,110 0,105

0,000

0,040

0,080

0,120

0,160

0,200

0,240

0,280

0,320

0

5

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60

65

70

75

80

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

VA

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DE

SAÍD

A (

L/M

IN)

TUR

BID

EZ (

NTU

)

TEMPO (MIN)


106

chegando a 400mL/min e turbidez de 10NTU. Porém, ao longo de 1h, a vazão de

permeado decaiu para 50mL/min, chegando próximo ao valor inicial e a turbidez já

havia reduzido para 2,43NTU.

Portanto, mesmo com a realização do procedimento de limpeza não foi possível

recuperar a capacidade de filtração do Módulo de Filtração MG2-TA. Então, nesta

configuração de módulo de filtração a resposta ao processo de limpeza também é

insatisfatória.

O Comportamento do Módulo de Filtração MG2-TA ao longo do Teste de Colmatação



O Teste de Colmatação do Módulo de Filtração MG2-GT foi realizado no 51º dia de


de 3,8NTU. Após o procedimento de limpeza, a vazão de permeado aumentou apenas

2,95

10,00

6,99

5,34

4,13

4,62 4,58

3,21 3,13 3,012,66 2,63

2,42 2,43

0,030

0,420

0,400

0,305

0,210

0,160

0,120

0,100

0,0800,068 0,065 0,060

0,052 0,050

0,000

0,040

0,080

0,120

0,160

0,200

0,240

0,280

0,320

0,360

0,400

0,440

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Vaz

ão d

e Sa

ída

(L/m

in)

Turb

idez

(N

TU)

Tempo (min)


107

para 160mL/min e turbidez de 5,5NTU. Ao longo de 1h, a vazão de o permeado decaiu

para 125mL/min, chegando próximo ao valor inicial e a turbidez já havia reduzido para

3,49NTU. Portanto, com a realização do procedimento de limpeza não foi possível

recuperar a capacidade de filtração do Módulo de Filtração MG2-GT. Então, nesta

configuração de módulo de filtração a resposta ao processo de limpeza também é

insatisfatória. O Comportamento do Módulo de Filtração MG2-GT ao longo do Teste

de Colmatação pode ser observado na Figura 44.


Após o encerramento da operação foi calculado a massa de sólidos retida pelos

Módulos de Filtração. O Módulo de Filtração MG2-TA reteve 90g de sólidos e o Módulo

de Filtração MG2-GT reteve 132g de sólidos. Embora tenham retido menos massa de

sólidos quando comparados aos Módulos de Filtração da Etapa 1, ambos não

responderam bem ao Teste de Colmatação.

3,81

5,47

12,10

5,98

4,954,58

4,113,76 3,74 3,55 3,50 3,50 3,44 3,49

0,120

0,160

0,130 0,130 0,130 0,130 0,130 0,130 0,130 0,130 0,130 0,1300,125 0,125

0,000

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,120

0,140

0,160

0,180

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Vaz

ão d

e Sa

ída

(L/m

in)

Turb

idez

(N

TU)

Tempo (min)


108

A Etapa 3 operou com os Módulos de Filtração MG1-MA e MG2-MA. O Teste de

Colmatação do MG1-MA foi realizado aos 60 dias de operação desta etapa. Antes do

Teste de Colmatação a vazão de permeado era de 30mL/min e a turbidez era de

3NTU. Após o procedimento, a vazão de permeado teve um pico chegando a

360mL/min bem como a turbidez aumentou devido ao desprendimento de sólidos,

atingindo o valor de 30,7NTU. Porém, após 1 hora, a vazão de permeado já havia

decaído para 100mL/min e a turbidez para 2,4NTU. O Comportamento do Módulo de

Filtração MG1-MA ao longo do Teste de Colmatação pode ser observado na Figura

45.


O Teste de Colmatação do Módulo de Filtração MG2-MA foi realizado aos 61 dias de

operação desta etapa. A vazão de permeado era de 45mL/min e a turbidez era 4,5NTU

antes do Teste de Colmatação. Após o teste, a vazão de permeado aumentou para

120mL/min e a turbidez ficou em 3,5NTU. Porém, ao longo de 1 hora, a vazão decaiu

3,00

30,70

8,46

3,843,04 2,89 2,89 2,52 2,49 2,39 2,39 2,44 2,38 2,380,030

0,360

0,180

0,1500,140

0,130 0,125 0,120 0,120 0,1200,110 0,110 0,110

0,100

0,000

0,030

0,060

0,090

0,120

0,150

0,180

0,210

0,240

0,270

0,300

0,330

0,360

0,390

0

5

10

15

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30

35

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Vaz

ão d

e Sa

ída

(L/m

in)

Turb

idez

(N

TU)

Tempo (min)


109

para 52mL/min e a turbidez ficou em 2NTU. O Comportamento do Módulo de Filtração

MG2-MA ao longo do Teste de Colmatação pode ser observado na Figura 46.


Portanto, em ambos os casos a utilização de manta acrílica combinada com as duas

mantas geossintéticas utilizadas neste estudo não obtiveram resultado satisfatórios

em relação à limpeza proporcionada pelo Teste de Colmatação, não sendo possível

então recuperar a capacidade de filtração dos Módulos de Filtração MG1-MA e MG2-

MA.

Após o encerramento da operação da Etapa 3 foi calculado a massa de sólidos retida

pelos Módulos de Filtração. O Módulo de Filtração MG1-MA reteve 76g de sólidos e o

Módulo de Filtração MG2-MA reteve 124g de sólidos. Embora tenham retido menos

massa quando comparados aos Módulos de Filtração da Etapa 1 e 2, ambos não

responderam bem ao Teste de Colmatação.

4,47

3,46

4,42

6,40

7,43

4,68

3,553,20

2,722,30 2,14 2,22 2,17 2,03

0,045

0,120

0,075

0,065

0,055

0,085

0,0650,070 0,072

0,068 0,0680,072

0,075

0,052

0,000

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,120

0,140

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Vaz

ão d

e Sa

ída

(L/m

in)

Turb

idez

(N

TU)

Tempo (min)


110

6.4.3. Reutilização dos Módulos de Filtração

Considerando o desempenho de operação das membranas geossintéticas nas

diferentes configurações dos Módulos de Filtração MG1-TA, MG1-GT, MG2-TA, MG2-

GT, MG1-MA e MG2-MA, definiu-se a Etapa 4 como a reutilização dos Módulos de

Filtração que apresentassem melhor desempenho operacional.

A tomada de decisão foi embasada no comportamento dos Módulo de Filtração na

operação, considerando dois critérios combinados: capacidade de manter o TDH

dentro da faixa necessária para o sistema de lodos ativados de aeração prolongada;

maior tempo de operação sem exigência de 100% da capacidade de rotação da

bomba peristáltica para sucção de permeado. Portanto, comparando-se os 6 Módulos

de Filtração utilizados ao longo das 3 primeiras etapas, o MG1-GT foi o que teve o

melhor desempenho quando avaliado sob estes dois critérios combinados.

Com isso, verificou-se que a geomanta tridimensional utilizada como espaçador na

construção do Módulo de Filtração pode ser benéfica à sua operação. A partir disso,

optou-se então por reutilizar também o MG2-GT, pois tal Módulo de Filtração também

utilizou a geomanta tridimensional como espaçador.

Na Etapa 4, o Módulo de Filtração MG1-GT iniciou sua operação exigindo 35% da

potência de rotação da bomba peristáltica para sucção do permeado. Porém, após

24h de operação já não foi mantida a vazão de 250mL/min para alcançar um TDH de

18h. A partir de então, não houve eventos onde o TDH fosse adequado para o sistema

de lodos ativados de aeração prolongada, como pode ser visto na Figura 47.

A turbidez do permeado nesta etapa de operação iniciou em altos valores e não houve

evento onde a mesma estivesse abaixo de 5NTU para o Módulo de Filtração MG1-

GT, como pode ser observado na Figura 48. Tal problema pode ter relação com a

perda de biomassa do reator, que prejudica o tratamento biológico do esgoto, que é

abordada no Item 6.5.2.

111


Figura 48: TDH e turbidez do efluente na reutilização do Módulo de Filtração MG1-GT.

0

10

20

30

40

50

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70

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90

100

0

5

10

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35

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45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

PO

TÊN

CIA

DA

BO

MB

A (

%))

TEM

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DET

ENÇ

ÃO

HID

RÁ

ULI

CA

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)

DIAS DE OPERAÇÃO


0

5

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55

60

65

70

75

80

85

90

3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

TUR

BID

EZ (

NTU

)

TEM

PO

DE

DET

ENÇ

ÃO

HID

RÁ

ULI

CA

(H

)

DIAS DE OPERAÇÃO


112

Módulo de Filtração MG2-GT iniciou sua operação exigindo 40% da potência de

rotação da bomba peristáltica para sucção do permeado. Porém, após 24h de

operação já não foi mantida a vazão de 250mL/min para alcançar um TDH de 18h. A

partir de então, houve apenas 1 evento onde o TDH fosse adequado para o sistema

de lodos ativados de aeração prolongada, no 4º dia de operação desta etapa como

pode ser visto na Figura 49.


A turbidez do permeado nesta etapa de operação também iniciou em altos valores,

porém, ao longo da operação, este valor foi decaindo de forma que os últimos 3

eventos obtivessem turbidez abaixo de 5NTU, conforme pode ser observado na Figura

50.

0

10

20

30

40

50

60

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90

100

0

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50

55

60

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

PO

TÊN

CIA

DA

BO

MB

A (

%))

TEM

PO

DE

DET

ENÇ

ÃO

HID

RÁ

ULI

CA

(H

)

DIAS DE OPERAÇÃO


113

Figura 50: TDH e turbidez do efluente na reutilização do Módulo de Filtração MG2-GT.

Portanto, é possível verificar que o processo de reutilização das mantas geossintéticas

não obteve resultados satisfatórios em relação ao desempenho das membranas para

manter o TDH característico do sistema de lodos ativados de aeração prolongada.

Vale ressaltar que após a operação das 3 primeiras etapas, os Módulos de Filtração

passaram por um processo de perda de umidade para que fosse possível determinar

a massa de sólidos retida, conforme abordado no item 5.5. Sendo assim, entende-se

que o fato da massa de sólidos retida ter secado na superfície das mantas

geossintéticas e dos espaçadores fez com que o processo de limpeza dos mesmos

para a reutilização fosse prejudicado, podendo ter ocasionado a incrustação de

sólidos nos poros das mantas geossintéticas, afetando consequentemente sua

capacidade de recuperação de filtração.

A seguir será apresentado o desempenho dos Módulos de Filtração em termos de

qualidade do efluente final.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

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5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

TUR

BID

EZ (

NTU

)

TEM

PO

DE

DET

ENÇ

ÃO

HID

RÁ

ULI

CA

(H

)

DIAS DE OPERAÇÃO


114

6.5. Qualidade do Efluente

Para substituição do decantador secundário do sistema de lodos ativados por filtração

em manta geossintética é necessário analisar, além da operação do sistema, o

desempenho no tratamento de esgoto sanitário com foco na qualidade do efluente

final. A seguir serão apresentados os resultados obtidos para a remoção de turbidez,

série de sólidos, carbônico orgânico dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio e

demanda química de oxigênio.

6.5.1. Turbidez

A turbidez é a medida da resistência da água a passagem da luz, sendo causada pela

presença de partículas em suspensão. Quando se trabalha com filtração, este

parâmetro pode ser considerado de grande importância para monitoramento, uma vez

que o meio de filtração deve barrar tais partículas que originam a turbidez.

A Tabela 22 apresenta os resultados obtidos no monitoramento da turbidez durante

as 4 etapas de operação, bem como a concentração no licor misto e a eficiência de

remoção para Módulo de Filtração:

Tabela 22: Monitoramento da Turbidez.



Etapa 1

MG1 - TA

Afluente (NTU)

28,0 246,7 55,0 608,0 0,6 141,8

Efluente (NTU)

28,0 4,3 0,8 14,0 0,7 3,1

Eficiência (%)

28,0 97,7 90,9 99,8 0,0 1,9

MG1 - GT

Afluente (NTU)

27,0 330,1 88,0 1120,0 0,8 259,6

Efluente (NTU)

27,0 3,3 1,0 5,0 0,4 1,2

Eficiência (%)

27,0 98,5 96,5 99,6 0,0 1,0

Licor Misto (NTU) 55,0 705,3 270,0 1266,0 0,3 236,4

Etapa 2

MG2 - TA

Afluente (NTU)

29,0 305,6 66,7 567,0 0,4 133,8

Efluente (NTU)

29,0 3,3 1,2 7,5 0,5 1,7

Eficiência (%)

29,0 98,5 89,5 99,6 0,0 1,9

115



MG2 - GT

Afluente (NTU)

28,0 283,2 87,0 484,0 0,4 101,4

Efluente (NTU)

28,0 2,4 1,2 4,5 0,4 1,0

Eficiência (%)

28,0 99,0 97,5 99,6 0,0 0,5

Licor Misto (NTU) 57,0 1182,1 336,0 1870,0 0,3 339,4

Etapa 3

MG1 - MA

Afluente (NTU)

35,0 260,4 67,1 490,0 0,4 110,9

Efluente (NTU)

35,0 2,7 0,8 7,1 0,5 1,5

Eficiência (%)

35,0 98,8 96,8 99,7 0,0 0,7

MG2 - MA

Afluente (NTU)

31,0 225,9 77,1 687,0 0,6 127,9

Efluente (NTU)

31,0 2,8 1,1 6,1 0,5 1,5

Eficiência (%)

31,0 98,5 95,6 99,7 0,0 0,9

Licor Misto (NTU) 65,0 796,3 324,0 1434,0 0,3 215,4

Etapa 4

MG1 - GT

Afluente (NTU)

11,0 143,3 75,5 262,0 0,5 68,7

Efluente (NTU)

11,0 22,1 3,9 55,7 0,9 19,1

Eficiência (%)

11,0 80,4 37,2 98,5 0,2 19,7

MG2 - GT

Afluente (NTU)

12,0 114,3 61,7 211,0 0,4 43,9

Efluente (NTU)

12,0 20,9 3,1 55,4 0,8 17,1

Eficiência (%)

12,0 80,4 46,5 96,1 0,2 16,3

Licor Misto (NTU) 23,0 124,5 76,2 237,0 0,4 47,3

Durante os 57 dias de operação na Etapa 1, a turbidez média do afluente ao Módulo

de Filtração MG1-TA foi de 246,7±141,8NTU e do efluente foi de 4,3±3,3 NTU. Com

isso, a eficiência média de remoção de turbidez para o Módulo de Filtração MG1-TA

foi de 97,7±1,9%. Para o Módulo de Filtração MG1-GT, durante os 57 dias de

operação na Etapa 1, a turbidez média do afluente foi de 330,1±259,6NTU e do

efluente foi de 3,3±1,2NTU. A eficiência média de remoção de turbidez para o Módulo

de Filtração MG1-GT foi de 98,5±1,0%.

116

O comportamento do Módulo de Filtração MG1-TA e MG1-GT em relação à turbidez

e sua eficiência de remoção neste parâmetro ao longo dos 57 dias de operação podem

ser observados nas Figuras 51, 52, 53 e 54.

Figura 51: Turbidez do afluente e efluente do

Módulo de Filtração MG1-TA

Figura 52: Eficiência de remoção de turbidez

do Módulo de Filtração MG1-TA.


Módulo de Filtração MG1-GT.


do Módulo de Filtração MG1-GT.

Portanto, comparando os dois módulos de filtração utilizados na Etapa 1 deste estudo,

verificou-se que o Módulo de Filtração MG1-GT foi o que apresentou melhor resultado

para o efluente final em termos de turbidez, obtendo concentração média abaixo de

0

4

8

12

16

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200

400

600

800

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

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do

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NTU

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Afluente Efluente

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0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

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(%)

Tempo (d)

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2

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0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Turb

idez

do

Afl

uen

te (

NTU

)

Tempo (d)

Afluente Efluente

90

92

94

96

98

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

Turb

idez

do

Efl

ue

nte

(N

TU)

Turb

idez

do

Efl

ue

nte

(N

TU)

117

5NTU ao longo da operação. Ou seja, para a remoção sólidos suspensos, o espaçador

do módulo de filtração gera influencia na eficiência do mesmo. Porém, a análise

estatística indica que não há diferença estatística entre o desempenho dos módulos

de filtração (p=0,25569), como pode ser observado na Figura 55.

Figura 55: Box-Plot dos efluentes da Etapa 1 para Turbidez.

Durante os 57 dias de operação da Etapa 2 a turbidez média do afluente ao Módulo

de Filtração MG2-TA foi de 305,6±133,8NTU e do efluente do Módulo de Filtração

MG1-TA foi de 3,3±1,7NTU. A eficiência média de remoção de turbidez para o Módulo

de Filtração MG2-TA foi de 98,5±1,9%. A turbidez média do afluente ao Módulo de

Filtração MG2-GT foi de 283,2±101,4NTU e do efluente foi de 2,4±1,0NTU. A

eficiência média de remoção de turbidez para o Módulo de Filtração MG2-GT foi de

99,0±0,5%.

118

O comportamento do Módulo de Filtração MG2-TA e MG2-GT em relação à turbidez

e sua eficiência de remoção neste parâmetro ao longo desta etapa de operação

podem ser observados nas Figuras 56, 57, 58 e 59.


Módulo de Filtração MG2-TA.







Considerando os resultados obtidos no monitoramento da turbidez na Etapa 2,

verificou-se que o Módulo de Filtração MG2-GT foi o que apresentou melhor resultado

para o efluente final em termos de turbidez. Portanto, novamente verifica-se que o

espaçador influencia no desempenho do módulo de filtração.

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0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Turb

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NTU

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Tempo (d)

Afluente Efluente

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3

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0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Turb

idez

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Afl

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te (

NTU

)

Tempo (d)

Afluente Efluente

90

92

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0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

Turb

idez

do

Efl

ue

nte

(N

TU)

Turb

idez

do

Efl

ue

nte

(N

TU)

119

Porém, estatisticamente não há diferença significativa (p= 0,05243) entre o

desempenho de ambos, como pode ser observado na Figura 60.


Durante os 66 dias de operação da Etapa 3, a turbidez média do afluente ao Módulo

de Filtração MG1-MA foi de 260,4±110,9NTU e do efluente foi de 2,7±1,5NTU. A

eficiência média de remoção de turbidez para o Módulo de Filtração MG1-MA foi de

98,8±0,7%. A turbidez média do afluente ao Módulo de Filtração MG2-MA foi de

225,9±127,9NTU e do efluente foi de 2,8±1,5NTU. A eficiência média de remoção de

turbidez para o Módulo de Filtração MG2-MA foi de 98,5±0,9%.

O comportamento do Módulo de Filtração MG1-MA e MG2-MA em relação à turbidez



120


Módulo de Filtração MG1-MA.


do Módulo de Filtração MG1-MA.





Considerando os resultados obtidos no monitoramento da Etapa 3, verificou-se que

os Módulos de Filtração MG1-MA e MG2-MA tiveram desempenho semelhantes para

a remoção de turbidez.

Estatisticamente não há diferença significativa no desempenho dos módulos de

filtração (p= 0,84215), como pode ser observado na Figura 65.

0

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6

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400

500

600

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Turb

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do

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0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

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(%)

Tempo (d)

Efic (%)

01234567

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0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Turb

idez

do

Afl

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te (

NTU

)

Tempo (d)

Afluente Efluente

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92

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0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Efic

iên

cia

(%)

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Efic (%)

Turb

idez

do

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nte

(N

TU)

Turb

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do

Efl

ue

nte

(N

TU)

121


A Etapa 4 reutilizou os Módulos de Filtração MG1-GT e MG2-GT. A turbidez média

do afluente ao Módulo de Filtração MG1-GT foi de 143,3±68,7NTU e do efluente foi

de 22,1±19,1NTU. A eficiência média de remoção de turbidez para o Módulo de

Filtração MG1-GT foi de 80,4±19,7%. A turbidez média do afluente ao Módulo de

Filtração MG2-GT foi de 114,3±43,9NTU e do efluente foi de 20,9±17,1NTU. A

eficiência média de remoção de turbidez para o Módulo de Filtração MG2-GT foi de

80,4±16,3%.

O comportamento do Módulo de Filtração MG1-GT e MG2-GT em relação à turbidez



122

Figura 66: Turbidez do afluente e efluente na

reutilização do Módulo de Filtração MG1-GT.


na reutilização do Módulo de Filtração MG1-

GT.

Figura 68: Turbidez do afluente e efluente na




GT.

Considerando os resultados obtidos no monitoramento da Etapa 4, verificou-se que

os Módulos de Filtração MG1-GT e MG2-GT tiveram desempenho semelhantes para

a remoção de turbidez. Porém, é possível notar que quando reutilizados, ambos

apresentaram resultados inferiores quando comparados ao seu primeiro uso nas

Etapas 1 e 2.

O teste estatístico não apontou diferença significativa (p=0,87769) para o

desempenho dos módulos de filtração para remoção de turbidez, como pode ser

observado na Figura 70.

0

10

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50

60

0

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250

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0 5 10 15 20 25

Turb

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te (

NTU

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Afluente Efluente

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0 5 10 15 20 25

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iên

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(%)

Tempo (d)

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200

300

0 5 10 15 20 25

Turb

idez

do

Afl

uen

te (

NTU

)

Tempo (d)

Afluente Efluente

405060708090

100

0 5 10 15 20 25

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

Turb

idez

do

Efl

ue

nte

(N

TU)

Turb

idez

do

Efl

ue

nte

(N

TU)

123


Analisando a qualidade do efluente final em relação às 4 etapas de operação é

possível verificar que na Etapa 4 obteve-se um desempenho insatisfatório, onde a

média de turbidez no efluente dos Módulos de Filtração MG1-GT foi 22,1NTU e de

20,9NTU para o MG2-GT. Tal fato pode estar associado à dois problemas:

Como abordado anteriormente, o processo de limpeza das membranas

geossintéticas dos Módulos de Filtração MG1-GT e MG2-GT foi insatisfatório,

prejudicando sua capacidade de filtração;

A remoção de turbidez pode ser sido prejudicada pelo tratamento biológico,

pois na última etapa o valor de turbidez do licor misto estava muito abaixo

quando comparado às outras etapas e consequentemente a quantidade de

sólidos também (abordado no Item 6.5.2.), ou seja, não havia biomassa

suficiente no reator para promover o tratamento biológico do efluente de forma

satisfatória.

124

A turbidez do licor misto ao longo das 4 etapas de operação pode ser observada na

Figura 71:

Figura 71: Turbidez do Licor Misto ao longo das 4 Etapas de Operação.

Também é possível notar que nas 4 etapas de operação, o fato de cada módulo de

filtração começar a ter sólidos retidos em sua superfície não fez com que a remoção

de turbidez fosse prejudicada ao longo da operação. Tal fato pode ser devido à criação

de um biofilme na superfície de cada módulo de filtração que auxiliava no tratamento

do esgoto sanitário.

Comparando os resultados obtidos neste estudo para a turbidez do efluente com

outros autores, é possível observar que nas Etapas 1, 2 e 3 o desempenho dos

Módulos de Filtração foi satisfatório quando comparados aos sistemas de lodos

ativados. Segundo Metcalf & Eddy (2016), o efluente dos sistemas de lodos ativados

convencional com possuem turbidez que pode variar de 2 a 15NTU. Sistemas de lodos

ETAPA 1

ETAPA 2

ETAPA 3

ETAPA 4

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210

Turb

idez

do

Lic

or

Mis

to (

NTU

)

Tempo (d)Licor Misto

125

ativados com remoção biológica de nutrientes geram efluente que possui turbidez que

pode variar de 2 a 8NTU.

Sistemas MBR possuem turbidez inferior no efluente quando comparados aos

resultados obtidos neste estudo. De acordo com Metcalf & Eddy (2016) sistemas de

biorreatores com membranas possuem efluente com turbidez média inferior a 1NTU.

No tratamento de esgoto sanitário com o uso de membranas de ultrafiltração, Subtil

et. al (2013) obteve turbidez média de 0,29NTU. Barbosa et. al (2016) utilizou em

escala piloto membranas submersas para tratamento de esgoto sanitário, obtendo

eficiência de remoção superior a 99% com turbidez média de 0,4NTU para o efluente

final. Em termos de eficiência, o Módulo de Filtração MG2-GT atingiu 99% de remoção

de turbidez, porém, a turbidez média foi de 2,4NTU.

Portanto, verifica-se que independente da variação de turbidez do afluente, nas

Etapas 1, 2 e 3 foi possível fazer a remoção de turbidez do esgoto sanitário utilizando

manta geossintética de forma satisfatória, embora o sistema tenha desempenho

inferior às membranas de ultrafiltração.

6.5.2. Série de Sólidos

Para o afluente, efluente e licor misto foi realizada toda a série de sólidos para

avaliação e acompanhamento do desempenho do sistema. Nesta sessão serão

apresentados os resultados obtidos para sólidos em suspensão totais para todas as

amostras, bem como os sólidos sedimentáveis e IVL do licor misto. As demais

variáveis da série de sólidos podem ser verificadas no Apêndice.

6.5.2.1. Sólidos em Suspensão Total

A seguir, na Tabela 23, são apresentados os resultados obtidos para a concentração

de sólidos suspensos totais para o afluente e efluente de cada módulo de filtração e

sua respectiva eficiência de remoção, bem como a concentração no licor misto.

126

Tabela 23: Sólidos em Suspensão Totais.



Etapa 1

MG1 - TA

Afluente (mg/L) 8 475,0 120,0 1000,0 0,7 322,2

Efluente (mg/L) 8 32,1 0,0 100,0 1,1 34,2

Eficiência (%) 8 85,2 50,0 100,0 0,2 20,1

MG1 - GT

Afluente (mg/L) 8 475,0 120,0 1000,0 0,7 322,2

Efluente (mg/L) 8 21,3 0,0 60,0 0,9 19,6

Eficiência (%) 8 92,9 82,0 100,0 0,1 7,8

Licor Misto (mg/L) 8 1299,6 828,6 2166,7 0,4 475,8

Etapa 2

MG2 - TA

Afluente (mg/L) 8 464,8 171,4 700,0 0,4 206,0

Efluente (mg/L) 8 7,1 0,0 14,3 1,1 7,6

Eficiência (%) 8 98,0 91,7 100,0 0,0 2,9

MG2 - GT

Afluente (mg/L) 8 464,8 171,4 700,0 0,4 206,0

Efluente (mg/L) 8 5,4 0,0 14,3 1,4 7,4

Eficiência (%) 8 99,2 97,7 100,0 0,0 1,1

Licor Misto (mg/L) 8 2175,8 700,0 3766,7 0,5 1004,5

Etapa 3

MG1 - MA

Afluente (mg/L) 10 352,0 200,0 500,0 0,3 105,5

Efluente (mg/L) 10 18,6 0,0 57,1 1,0 19,1

Eficiência (%) 10 94,6 86,4 100,0 0,1 4,8

MG2 - MA

Afluente (mg/L) 10 352,0 200,0 500,0 0,3 105,5

Efluente (mg/L) 10 12,9 0,0 57,1 1,3 17,1

Eficiência (%) 10 96,1 78,0 100,0 0,1 6,6

Licor Misto (mg/L) 10 1430,0 1000,0 2100,0 0,3 363,6

Etapa 4

MG1 - GT

Afluente (mg/L) 4 320,7 142,9 720,0 0,8 271,2

Efluente (mg/L) 4 69,3 20,0 142,9 0,8 53,4

Eficiência (%) 4 63,9 0,0 92,3 0,7 43,4

MG2 - GT

Afluente (mg/L) 4 320,7 142,9 720,0 0,8 271,2

Efluente (mg/L) 4 33,6 20,0 57,1 0,5 16,2

Eficiência (%) 4 82,6 60,0 96,0 0,2 16,2

Licor Misto (mg/L) 4 370,7 114,3 600,0 0,5 202,2

Durante os 57 dias de operação na Etapa 1, a concentração média de SST do afluente

aos Módulos de Filtração MG1-TA e MG1-GT foi de 475,0±322,2mg/L. Para o Módulo

de Filtração MG1-TA a concentração média de SST do efluente foi de 21,3 ±34,2 mg/L,

obtendo eficiência média de remoção de 85,2±20,1%. Para o Módulo de Filtração

MG1-GT a concentração média de SST do efluente foi de 32,1±19,6mg/L, obtendo

eficiência média de remoção de 92,9±7,8%.

O comportamento dos Módulos de Filtração MG1-TA e MG1-GT em relação à

concentração de SST afluente e efluente, bem como a eficiência de remoção neste

127

parâmetro ao longo dos 57 dias de operação podem ser observados nas Figuras 72,

73, 74 e 75:

Figura 72: SST do afluente e efluente do


Figura 73: Eficiência de remoção de SST do






É possível notar que após 20 dias de operação, o Módulo de Filtração MG1-TA e MG1-

GT mantiveram a eficiência de remoção de SST acima de 80%. Comparando os

módulos de filtração utilizados na Etapa 1, é possível observar que o Módulo de

Filtração MG1-GT obteve melhor desempenho em termos de remoção de SST,

gerando um efluente com menor concentração de SST também, embora nos últimos

0

20

40

60

80

100

120

0

200

400

600

800

1000

1200

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

SST

Afl

uen

te (

mg/

L)

Tempo (d)

Afluente Efluente

0

20

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

0102030405060

0200400600800

10001200

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

SST

Afl

uen

te (

mg/

L)

Tempo (d)Afluente Efluente

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)Efic (%)

SST

Eflu

ente

(m

g/L)

SS

T Ef

luen

te (

mg/

L)

128

10 dias de operação, o Módulo de Filtração MG1-TA tenha obtido efluente com

concentração inferior a 20mg/L, enquanto o Módulo de Filtração MG1-GT apresentou

efluente com concentração maior de SST nesse período.


aos Módulos de Filtração MG2-TA e MG2-GT foi de 464,8±206,0mg/L.

Para o Módulo de Filtração MG2-TA a concentração média de SST do efluente foi de

7,1±7,6mg/L, obtendo eficiência média de remoção de 98,0±2,9%. Para o Módulo de

Filtração MG2-GT a concentração média de SST do efluente foi de 5,4±7,4mg/L,

obtendo eficiência média de remoção de 99,2±1,1%.

O comportamento dos Módulos de Filtração MG2-TA e MG2-GT em relação à



77, 78 e 79.





0

10

20

30

40

50

0

200

400

600

800

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55SST

Afl

uen

te (

mg/

L)


90

92

94

96

98

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)Efic (%)

SST

Eflu

ente

(m

g/L)

129





A partir dos resultados obtidos, é possível comparar os módulos de filtração utilizados

na Etapa 2 e observar que o Módulo de Filtração MG2-GT obteve uma pequena

melhora de desempenho em termos de remoção de SST, gerando um efluente com

menor concentração de SST também, embora os dois módulos tenham apresentado

concentrações de SST no efluente próximas a zero nos últimos 10 dias de operação.


aos Módulos de Filtração MG1-MA e MG2-MA foi de 352,0±105,5mg/L.

Para o Módulo de Filtração MG1-MA a concentração média de SST do efluente foi de

18,6±19,1mg/L, obtendo eficiência média de remoção de 94,6±4,8%. Para o Módulo

de Filtração MG2-MA a concentração média de SST do efluente foi de 12,9±17,1mg/L,


O comportamento dos Módulos de Filtração MG1-MA e MG2-MA em relação à



81, 82 e 83.

0

5

10

15

20

0

200

400

600

800

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55SST

Afl

uen

te (

mg/

L)


90

92

94

96

98

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)Efic (%)

SST

Eflu

ente

(m

g/L)

130









É possível observar que o Módulo de Filtração MG2-MA obteve uma pequena

diferença no de desempenho em termos de remoção de SST comparado ao Módulo

de Filtração MG1-MA, gerando um efluente com menor concentração de SST.

Nota-se aos 45 dias de operação, um pico na concentração de SST no efluente do

MG2-MA, que pode ser devido o desprendimento do biofilme que foi gerado ao longo

da operação das etapas na mangueira da bomba peristáltica por onde o efluente era

coletado.

No final da operação desta etapa, é possível notar que o Módulo de Filtração MG1-

MA aumentou a concentração de SST no efluente, enquanto o Módulo de Filtração

0

10

20

30

40

50

60

0

100

200

300

400

500

600

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

SST

Afl

uen

te (

mg/

L)

Tempo (d)

Afluente Efluente

80

84

88

92

96

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

0

20

40

60

80

0

100

200

300

400

500

600

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70SST

Afl

uen

te (

mg/

L)


70

75

80

85

90

95

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)Efic (%)

SST

Eflu

ente

(m

g/L)

SS

T Ef

luen

te (

mg/

L)

131

MG2-MA diminuiu, demonstrando que conforme estava acontecendo a colmatação

dos filtros, cada configuração de módulo de filtração respondeu de uma forma.

Na Etapa 4, onde os Módulos de Filtração MG1-GT e MG2-GT foram reutilizados,

foram analisadas 4 amostras de SST devido ao curto período de operação dos filtros.

A concentração média de SST do afluente nesta etapa foi de 320,7±271,2mg/L.

Para o Módulo de Filtração MG1-GT a concentração média de SST do efluente foi de

69,3±53,4mg/L, obtendo eficiência média de remoção de 63,9±43,4%. Para o Módulo

de Filtração MG2-GT a concentração média de SST do efluente foi de 33,6±16,2mg/L,


O comportamento dos Módulos de Filtração MG1-GT e MG2-GT em relação à



85, 86 e 87.

Figura 84: SST do afluente e efluente na


Figura 85: Eficiência de remoção de SST na


0

50

100

150

0

200

400

600

800

0 5 10 15 20 25SST

Afl

uen

te (

mg/

L)


0

20

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)Efic (%)

SST

Eflu

ente

(m

g/L)

132

Figura 86: SST do afluente e efluente na


Figura 87: Eficiência de remoção de SST na


Através dos resultados obtidos é possível verificar que o Módulo de Filtração MG2-GT

obteve melhor desempenho em relação à remoção de SST quando comparado ao

Módulo de Filtração MG1-GT nesta fase de reutilização dos materiais, embora nas

Etapas 1 e 2 os desempenhos de ambos tenham sido semelhantes. Porém, é possível

notar que quando reutilizados, ambos apresentaram resultados inferiores quando

comparados ao seu primeiro uso nas Etapas 1 e 2.

De acordo com Von Sperling (2012), sistemas de lodos ativados de aeração

prolongada possuem eficiência remoção de SST entre 85 e 95%. Ou seja,

comparando o desempenho dos módulos de filtração utilizados neste estudo com a

configuração original do sistema de lodos ativados com decantador, é possível

verificar que os módulos de filtração utilizados nas Etapas 1, 2 e 3 tiveram

desempenho dentro da faixa esperada para verificação da possibilidade de

substituição do decantador secundário do sistema por um módulo de filtração

construído com manta geossintética. Já na Etapa 4 com a reutilização dos Módulos

de Filtração MG1-GT e MG2-GT, o desempenho foi insatisfatório.

Chang et al. (2007) realizou um estudo aplicando manta geossintética em um sistema

MBR para tratamento de esgoto sanitário. Na ocasião, a concentração de SST do

efluente se manteve abaixo de 10mg/L. Comparando os resultados obtidos com estes

autores, é possível verificar que os Módulos de Filtração MG2-TA e MG2-GT

possuíram desempenho semelhantes no tratamento de esgoto sanitário, tendo como

concentração média de SST 7,1±7,6mg/L e 5,4±7,4mg/L.

0

10

20

30

40

50

60

0

200

400

600

800

0 5 10 15 20 25SST

Afl

uen

te (

mg/

L)


0

20

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)Efic (%)

SST

Eflu

ente

(m

g/L)

133

A concentração de SST no licor misto no início da Etapa 1 de operação era de

2300mg/L. Durante as Etapa 1, 2, 3 e 4 o licor misto apresentou concentração média

de 1299,6±475,8mg/L, 2175,8±1004,5mg/L, 1430,0±363,6mg/L e 370,7±202,2mg/L

respectivamente. O histórico da concentração de SST ao longo da operação do reator


Figura 88: Concentração de SST no licor misto ao longo das 4 etapas de operação.

De acordo com Jordão e Pessôa (2014), sistemas de lodos ativados convencional a

concentração de SST varia entre 1500 e 4000mg/L. No sistema com aeração

prolongada, a concentração varia entre 4000 até 8000mg/L. Segundo Metcalf & Eddy

(2016), a concentração de SST em sistemas MBR varia entre 8000 e 12000mg/L.

Portanto, ao longo de toda operação o sistema manteve a concentração de SST

abaixo do esperado tanto na modalidade de lodos ativados de aeração prolongada

quanto na modalidade de sistema MBR com membrana submersa.

Porém, existem 3 fatores que podem ter ocasionado esta baixa concentração de SST

no licor misto, sendo eles:

ETAPA 1

ETAPA 2

ETAPA 3

ETAPA 4

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

SST

no

Lic

or

Mis

to (

mg/

L)

Tempo (d)

SST Licor Misto

134

Controle da idade do lodo: diariamente eram retirados 8L de licor misto a fim

de se manter a idade do lodo em 25 dias, consequentemente, havia perda de

sólidos.

Retenção de biomassa nos módulos de filtração: conforme abordado no item

6.4.2, os módulos de filtração retiveram quantidade significativa de sólidos,

principalmente os Módulos de Filtração MG1-TA e MG1-GT, conforme pode ser

observado na Tabela 24. Uma vez que estes filtros estavam submersos no

tanque de aeração, isso fez com que a concentração de SST no licor misto

diminuísse.

Tabela 24: Retenção de sólidos nos Módulos de Filtração.

Etapa Filtro Sólidos Retidos (g)

Ajustes Operacionais Filtro Teste 121

1 MG1-TA 392

MG1-GT 670

2 MG2-TA 90

MG2-GT 132

3 MG1-MA 76

MG2-MA 124

4 MG1-GT 47

MG2-GT 59

Após o término da Etapa 3, foi necessário realizar uma pausa na operação do

reator devido ao período de férias da Universidade Estadual de Campinas.

Entre os meses de dezembro, janeiro e fevereiro, o esgoto sanitário da

universidade muda de características, principalmente em relação ao seu pH

que decai e se torna ácido. Isto é devido ao fato que durante estes meses a

contribuição de matéria orgânica no esgoto diminui, devido à ausência de

alunos, e basicamente neste período o esgoto disponível é originado no

Hospital das Clínicas da universidade. Com isso, houve uma grande perda de

biomassa no reator e consequentemente, diminuição na concentração de SST

no licor misto.

135

6.5.2.2. Sólidos Sedimentáveis e IVL

Os sólidos sedimentáveis tem relação direta com os sólidos suspensos, uma vez que

são caracterizados por serem os sólidos suspensos que sedimentam após um

determinado período. Nas 4 etapas de operação, os sólidos sedimentáveis foram

analisados no licor misto e os resultados obtidos são apresentados na Tabela 25.

Tabela 25: Sólidos Sedimentáveis - Licor Misto.

Etapa 1 (mL/L) Etapa 2 (mL/L) Etapa 3 (mL/L) Etapa 4 (mL/L)

n 9 8 10 4

Média 408,4 450,0 216,0 23,8

Mínimo 100,0 150,0 60,0 15,0

Máximo 916,0 900,0 580,0 30,0

Coeficiente de Variação 0,7 0,5 0,7 0,3

Desvio Padrão 286,5 246,4 161,7 7,5

Através dos resultados obtidos é possível observar que ao longo das 4 etapas de

operação houve variação na quantidade de sólidos sedimentáveis no licor misto. Entre

a Etapa 1 e 2 houve um aumento na concentração média de sólidos sedimentáveis

que foi de 408,4mL/L para 450,0ml/l. Já na Etapa 3, este valor decaiu para 216,0mL/L

e na Etapa 4 obteve-se a menor concentração média, sendo de 23,8mL/L.

Como abordado anteriormente, o decaimento da concentração de SS pode estar

relacionado à baixa concentração de sólidos em suspensão total, uma vez que os

valores de sólidos sedimentáveis apresentam o mesmo comportamento dos sólidos

suspensos totais.

A série histórica dos sólidos sedimentáveis ao longo das 4 etapas de operação pode

ser observado na Figura 89.

136

Figura 89: Sólidos Sedimentáveis no Licor Misto.

O índice volumétrico de lodo está relacionado à concentração de sólidos

sedimentáveis e também às características de sedimentabilidade do lodo. Os lodos

que apresentam boas condições de sedimentabilidade apresentam valores de IVL

baixos. Ao longo das 4 etapas de operação, o IVL foi analisado e os resultados obtidos

são apresentados na Tabela 26.

Tabela 26: Índice Volumétrico de Lodo.

Etapa 1 (mL/g) Etapa 2 (mL/g) Etapa 3 (mL/g) Etapa 4 (mL/g)

n 9 8 10 4

Média 184,2 264,8 160,1 133,3

Mínimo 72,0 109,0 42,0 47,0

Máximo 461,0 514,0 600,0 350,0

Coeficiente de Variação 0,8 0,5 1,0 1,1

Desvio Padrão 140,7 141,4 160,6 145,4

A IVL médio para as Etapas 1, Etapa 2, Etapa 3 e Etapa 4 foram 184,2mL/g,

264,8mL/g, 160,1mL/g e 133,3mL/g, respectivamente. É possível observar que ao

ETAPA 1

ETAPA 2 ETAPA 3

ETAPA 4

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

SS n

o L

ico

r M

isto

(m

L/L)

Tempo (d)

SS Licor Misto

137

longo da operação, entre a Etapa 1 e Etapa 2 o IVL aumentou e após isso, apenas

decaiu.

Sistemas com lodos de boas propriedades de sedimentação apresentam IVL entre 50

e 100mL/g. Já os lodos com sedimentação mediana, o IVL fica na faixa de 100 a

200mL/g e com má sedimentação, entre 200 e 300mL/g (VON SPERLING, 2013).

Portanto, nas Etapas 1, 3 e 4 o lodo apresentou sedimentabilidade mediana e a Etapa

2 apresentou sedimentabilidade ruim. O histórico do IVL ao longo das 4 etapas de

operação pode ser observado na Figura 90.

Figura 90: Índice Volumétrico de Lodo.

Porém, os sistemas de lodos ativados de aeração prolongada tendem a ter maior IVL,

uma vez que há a ocorrência, em maior extensão, da fase endógena, levando a

formação de flocos menores e mais leves.

ETAPA 1

ETAPA 2

ETAPA 3 ETAPA 4

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

IVL

-Li

cor

Mis

to (

mL/

g)

Tempo (d)

IVL

138

6.5.3. Carbono Orgânico Dissolvido

Para contribuir na análise em relação à remoção de matéria orgânica carbonácea

através do sistema com filtração em geossintéticos, também realizou-se a análise de

carbono orgânico dissolvido.

A seguir, na Tabela 27, são apresentados os resultados obtidos no monitoramento do

carbono orgânico dissolvido ao longo das 4 etapas de operação:

Tabela 27: Monitoramento do Carbono Orgânico Dissolvido.



Etapa 1

MG1 - TA

Afluente (mg/L) 5 160,7 143,3 194,3 0,1 21,9

Efluente (mg/L) 5 27,2 17,4 30,7 0,2 5,6

Eficiência (%) 5 82,6 78,7 91,1 0,1 5,0

MG1 - GT

Afluente (mg/L) 5 160,7 143,3 194,3 0,1 21,9

Efluente (mg/L) 5 26,4 18,0 29,7 0,2 4,8

Eficiência (%) 5 83,1 80,2 90,8 0,1 4,4

Licor Misto (mg/L) 5 77,8 31,7 201,8 0,9 71,0

Etapa 2

MG2 - TA

Afluente (mg/L) 8 124,8 78,0 238,6 0,4 50,9

Efluente (mg/L) 8 15,0 11,9 19,0 0,1 2,1

Eficiência (%) 8 86,5 75,7 93,6 0,1 5,4

MG2 - GT

Afluente (mg/L) 8 124,8 78,0 238,6 0,4 50,9

Efluente (mg/L) 8 14,4 5,2 19,4 0,3 4,9

Eficiência (%) 8 87,7 78,7 94,0 0,1 5,3

Licor Misto (mg/L) 8 30,6 18,6 63,7 0,5 15,0

Etapa 3

MG1 - MA

Afluente (mg/L) 10 100,7 71,0 147,6 0,2 23,2

Efluente (mg/L) 10 16,9 14,1 20,6 0,1 2,2

Eficiência (%) 10 82,3 72,8 88,8 0,1 5,4

MG2 - MA

Afluente (mg/L) 10 100,7 71,0 147,6 0,2 23,2

Efluente (mg/L) 10 17,5 13,8 21,9 0,1 2,4

Eficiência (%) 10 81,7 72,1 87,9 0,1 5,5

Licor Misto (mg/L) 10 32,6 25,9 45,2 0,2 6,9

Etapa 4

MG1 - GT

Afluente (mg/L) 2 68,9 63,4 74,3 0,1 7,7

Efluente (mg/L) 2 34,7 33,5 35,8 0,0 1,6

Eficiência (%) 2 49,2 43,5 54,9 0,2 8,1

MG2 - GT

Afluente (mg/L) 2 68,9 63,4 74,3 0,1 7,7

Efluente (mg/L) 2 25,0 24,8 25,1 0,0 0,2

Eficiência (%) 2 63,5 60,9 66,2 0,1 3,8

Licor Misto (mg/L) 2 60,8 60,3 61,2 0,0 0,6

139

Para o Módulo de Filtração MG1-TA e MG1-GT, a concentração média de carbono

orgânico dissolvido para o afluente foi de 160,7±21,9mg/L. Para o efluente do Módulo

de Filtração MG1-TA, a concentração média foi de 27,2±5,6mg/L. Com isso, a

eficiência de remoção média foi de 82,6±5%. Já para o efluente do Módulo de Filtração

MG1-GT, a concentração média foi de 26,4±4,8mg/L. Com isso, a eficiência de

remoção média foi de 83,1±4,4%. Portanto, é possível notar que houve remoção de

matéria orgânica mesmo na fase final da Etapa 1 quando os Módulos de Filtração já

estavam tendendo à colmatação.

O comportamento do Módulo de Filtração MG1-TA e MG1-GT em relação ao COD e

sua eficiência de remoção neste parâmetro ao longo da Etapa 1 de operação podem

ser observados nas Figuras 91, 92, 93 e 94. Comparando-se as séries históricas, nota-

se que os dois possuem desempenho semelhantes para a remoção de COD.

Figura 91: COD no afluente e efluente do


Figura 92: Eficiência de remoção de COD do


15171921232527293133

0

50

100

150

200

250

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

CO

D A

flu

ente

(m

g/L)

Tempo (d)

Afluente Efluente

60

65

70

75

80

85

90

95

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

CO

D E

flu

ente

(m

g/L)

140

CO

D E

flu

ente

(m

g/L)





Durante a Etapa 2, a concentração média de COD do afluente foi de 124,8±50,9mg/L.

Para o Módulo de Filtração MG2-TA a concentração média do efluente foi de

15,0±2,1mg/L, com eficiência média de 86,5±5,4%. O Módulo de Filtração MG2-GT

teve concentração média de COD no efluente de 14,4±4,9mg/L e eficiência média de

87,7±5,3%. O comportamento do Módulo de Filtração MG2-TA e MG2-GT em relação

ao COD e sua eficiência de remoção neste parâmetro ao longo da Etapa 2 de

operação podem ser observados nas Figuras 95, 96, 97 e 98.





151719212325272931

0

50

100

150

200

250

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

CO

D A

flu

ente

(m

g/L)

Tempo (d)

Afluente Efluente

6065707580859095

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

0

5

10

15

20

0

50

100

150

200

250

300

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60CO

D A

flu

ente

(m

g/L)


50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

CO

D E

flu

ente

(m

g/L)

141

CO

D E

flu

ente

(m

g/L)

CO

D E

flu

ente

(m

g/L)





Portanto, comparando o desempenho de ambos, é possível verificar que tiveram

desempenho semelhantes e que houve remoção de matéria orgânica no tratamento

do esgoto sanitário.

Durante os 66 dias de operação da Etapa 3, a concentração média de COD no

afluente foi de 100,7±23,2mg/L. Para o Módulo de Filtração MG1-MA a concentração

média do efluente foi de 16,9±2,2mg/L, com eficiência média de 82,3±5,4%. Para o

Modulo de Filtração MG2-MA, a concentração média do efluente foi de 17,5±2,4mg/L,

com eficiência média de 81,7±5,5%. O comportamento dos Módulos de Filtração

MG1-MA e MG2-MA em relação ao COD e a eficiência de remoção neste parâmetro

ao longo da Etapa 3 de operação podem ser observados nas Figuras 99, 100, 101 e

102.



Figura 100: Eficiência de remoção de COD


0

5

10

15

20

25

0

50

100

150

200

250

300

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

CO

D A

flu

ente

(m

g/L)

Tempo (d)

Afluente Efluente

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

0

5

10

15

20

25

0

50

100

150

200

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70CO

D A

flu

ente

(m

g/L)

Tempo (d)

Afluente Efluente

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

142

CO

D E

flu

ente

(m

g/L)





Portanto, comparando o desempenho de ambos, é possível observar que os mesmos

obtiveram efluente com concentrações semelhantes de COD, bem como índices de

remoção semelhantes.

Para a Etapa 4 só foi possível coletar 2 amostras para o período operacional de 24

dias defeito à manutenção do equipamento para realização do ensaio de COD. Entre

os10 primeiros, a concentração média de COD foi de 68,9±7,7mg/L.

Para o Módulo de Filtração MG1-GT na fase de reutilização, o efluente teve

concentração média de 34,7±1,6mg/L, com eficiência média de 49,2±8,1%. Já para o

Módulo de Filtração MG2-GT na fase de reutilização, o efluente teve concentração

média de 25,0±0,2mg/L, com eficiência média de 63,5±3,8%. Portanto, comparando

os dois módulos de filtração, é possível observar que o MG2-GT obteve efluente com

menor concentração de COD.

O comportamento dos Módulos de Filtração MG1-GT e MG2-GT na fase de

reutilização em relação ao COD e a eficiência de remoção neste parâmetro podem

ser observados nas Figuras 103, 104, 105 e 106.

0

5

10

15

20

25

0

50

100

150

200

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70CO

D A

flu

ente

(m

g/L)

Tempo (d)

Afluente Efluente

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

143


Módulo de Filtração MG1-GT na etapa de

reutilização.


do Módulo de Filtração MG1-GT na etapa de

reutilização.



reutilização.



reutilização.

O aumento de carbono orgânico dissolvido na última etapa de operação pode ser

devido à perda de sólidos do sistema, conforme abordado no Item 6.5.2 e

consequentemente perda de biomassa, acarretando em prejuízo ao tratamento

biológico do esgoto sanitário.

Ao longo das 4 etapas de operação o carbono orgânico dissolvido também foi

analisado no licor misto. Na Etapa 1, a concentração média foi de 77,8±71,0mg/L. Na

Etapa 2, a concentração média decaiu para 30,6±15,0mg/L. Na Etapa 3, não houve

grandes alterações, tendo a concentração média em 32,6±6,9. Na Etapa 4 houve um

acréscimo na concentração média, atingindo o valor de 60,8±0,6.

0

20

40

60

80

0 5 10 15 20 25

CO

D (

mg/

L)


40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

0

20

40

60

80

0 5 10 15 20 25

CO

D (

mg/

L)


50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

144

A concentração de carbono orgânico dissolvido do licor misto ao longo das 4 etapas

de operação pode ser observada na Figura 107.

Figura 107: Monitoramento do Carbono Orgânico Dissolvido no Licor Misto ao longo das 4

etapas de operação.

Cicek et.al (1999) comparou o desempenho de um sistema de lodos ativados de idade

do lodo de 20 dias com um sistema MBR com idade de lodo de 30 dias. Segundo os

autores, houve 96,9% de remoção de carbono orgânico dissolvido no sistema MBR e

92,7% no sistema de lodos ativados. Comparando os resultados obtidos neste estudo

com os resultados obtidos para o sistema de lodos ativados e o MBR de tais autores,

é possível verificar que os módulos de filtração construídos em manta geossintética

tiveram desempenho inferior.

Katsoyiannis & Samara (2007) analisaram a remoção de carbono orgânico dissolvido

em uma estação de tratamento de esgoto sanitário e verificaram que a remoção média

Etapa 1

Etapa 2Etapa 3

Etapa 4

0

50

100

150

200

250

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

CO

D (

mg/

L)

Tempo (d)

Licor Misto

145

foi de 0,8% no tratamento primário, 63% no tratamento secundário e 69% no

tratamento geral. Comparando os resultados dos autores com os obtidos neste

estudo, é possível observar que as Etapas 1, 2 e 3 obtiveram resultados superiores

aos destes autores.

6.5.4. Demanda Bioquímica de Oxigênio

A Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) representa a quantidade de oxigênio

necessária para oxidar a matéria orgânica presente na água através da decomposição

microbiana aeróbia. Quando se nota altos valores de DBO em um recurso hídrico, é

porque há a presença de matéria orgânica no mesmo, ocasionada por lançamentos

de esgotos, principalmente doméstico, sem tratamento. A ocorrência de altos valores

deste parâmetro ocasiona a diminuição da concentração de oxigênio dissolvido na

água, o que pode provocar mortandades de peixes e eliminação de outros organismos

aquáticos.

Neste estudo realizou-se a análise de DBO5,20, que indica a quantidade de oxigênio

consumido durante 5 dias em uma temperatura de 20°C. Ao longo da operação das 4

etapas deste estudo, a DBO foi analisada quinzenalmente, gerando os resultados que

podem ser observados na Tabela 28.

Tabela 28: Monitoramento da Demanda Bioquímica de Oxigênio.



Etapa 1

MG1 - TA

Afluente (mg/L) 4 444,6 382,3 485,0 0,1 43,8

Efluente (mg/L) 4 60,5 20,7 94,3 0,5 30,7

Eficiência (%) 4 85,8 75,3 95,7 0,1 8,4

MG1 - GT

Afluente (mg/L) 4 444,6 382,3 485,0 0,1 43,8

Efluente (mg/L) 4 17,9 10,0 28,5 0,4 7,8

Eficiência (%) 4 95,8 92,5 97,9 0,0 2,3

Licor Misto (mg/L) 4 625,3 400,8 821,7 0,4 223,9

Etapa 2

MG2 - TA

Afluente (mg/L) 4 436,6 264,4 712,3 0,5 213,3

Efluente (mg/L) 4 20,6 8,9 40,8 0,7 14,0

Eficiência (%) 4 95,3 93,1 97,1 0,0 1,9

MG2 - GT

Afluente (mg/L) 4 436,6 264,4 712,3 0,5 213,3

Efluente (mg/L) 4 18,4 4,1 54,6 1,3 24,2

146



Eficiência (%) 4 96,5 92,3 99,2 0,0 2,9

Licor Misto (mg/L) 4 1109,9 688,0 2186,7 0,6 720,7

Etapa 3

MG1 - MA

Afluente (mg/L) 5 292,8 140,9 440,0 0,5 137,7

Efluente (mg/L) 5 6,1 0,9 17,6 1,2 7,4

Eficiência (%) 5 97,6 93,3 99,8 0,0 2,9

MG2 - MA

Afluente (mg/L) 5 292,8 140,9 440,0 0,5 137,7

Efluente (mg/L) 5 11,7 0,5 30,9 1,0 11,5

Eficiência (%) 5 95,9 91,4 99,7 0,0 3,6

Licor Misto (mg/L) 5 523,4 344,0 838,3 0,4 212,5

Etapa 4

MG1 - GT

Afluente (mg/L) 2 350,6 235,4 465,8 0,5 163,0

Efluente (mg/L) 2 55,4 22,9 88,0 0,8 46,0

Eficiência (%) 2 85,7 81,1 90,3 0,1 6,5

MG2 - GT

Afluente (mg/L) 2 350,6 235,4 465,8 0,5 163,0

Efluente (mg/L) 2 81,6 22,8 140,4 1,0 83,2

Eficiência (%) 2 80,1 69,9 90,3 0,2 14,5

Licor Misto (mg/L) 2 374,8 182,7 567,0 0,7 271,7

Ao longo da Etapa 1, a concentração média da DBO do afluente aos módulos de

filtração foi de 444,6±43,8mgO2/L. Para o Módulo de Filtração MG1-TA, a

concentração média do efluente foi de 60,5±30,7mgO2/L, com consequente eficiência

média de 85,8±8,4%. Já para o Módulo de Filtração MG1-GT, concentração média do

efluente foi de 17,9±7,8mgO2/L, com consequente eficiência média de 95,8±2,13%.

A série histórica das concentrações do afluente e efluente, bem como a eficiência dos

módulos de filtração aplicados na Etapa 1 podem ser observados nas Figuras 108,

109, 110 e 111.

Comparando o desempenho de ambos é possível observar que o Módulo de Filtração

MG1-GT gerou efluente com concentração inferior de DBO quando comparado ao

MG1-TA. Ao longo da operação, é possível notar que nos últimos 15 dias houve uma

diminuição significativa na concentração de DBO do efluente de ambos os módulos

de filtração. Isto indica que o fato de haver incrustação de sólidos na superfície dos

módulos de filtração não foi prejudicial ao tratamento, podendo inclusive ter

ocasionado a criação de um biofilme que auxiliou no tratamento do efluente.

147

Figura 108: DBO do afluente e efluente do


Figura 109: Eficiência de remoção de DBO






Estatisticamente, não há diferença significativa no desempenho de ambos (p=0,125).

A Figura 112 apresenta o box-plot para os efluentes da Etapa 1:

10

30

50

70

90

110

300

350

400

450

500

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

DB

O A

flu

ente

(m

gO2/

L)

Tempo (d)

Afluente Efluente

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

5

10

15

20

25

30

300

350

400

450

500

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55DB

O A

flu

ente

(m

gO2/L

)

Tempo (d)

Afluente Efluente

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

DB

O E

flu

ente

(m

gO2/

L)

DB

O E

flu

ente

(m

gO2/L

)

148

Figura 112: Box-Plot dos efluentes da Etapa 1 para DBO.

Durante a Etapa 2 de operação, a concentração média de DBO no afluente foi de

436,6±213,3mgO2/L. Para o Módulo de Filtração MG2-TA, a concentração média de

DBO do efluente foi de 20,6±14,0mgO2/L, com eficiência média de 95,3±1,9%. Já para

o Módulo de Filtração MG2-GT, a concentração média de DBO do efluente foi de

18,4±24,2mgO2/L, com eficiência média de 96,5±2,9%.



114, 115 e 116.

149









A partir dos resultados obtidos é possível observar que os Módulos de Filtração MG2-

TA e MG2-GT obtiveram desempenho semelhantes, gerando efluente com

concentrações semelhantes, embora nos últimos dias de operação a concentração de

DBO tenha decaído no Módulo de Filtração MG2-GT e aumentado no Módulo de

Filtração MG1-TA.

Através do teste estatístico, confirmou-se a informação em relação à semelhança no

desempenho, não tendo diferença significativa entre ambos (p=0,875), conforme pode

ser observado na Figura 117.

0

10

20

30

40

50

0

200

400

600

800

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

DB

O A

flu

ente

(m

gO2/

L)


80

85

90

95

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

0

10

20

30

40

50

60

0

200

400

600

800

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

DB

O A

flu

ente

(m

gO2/

L)


80

85

90

95

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

DB

O E

flu

ente

(m

gO2/

L)

DB

O E

flu

ente

(m

gO2/L

)

150


Durante a Etapa 3 de operação, a concentração média de DBO no afluente foi de

292,8±137,7mgO2/L. Para o Módulo de Filtração MG1-MA, a concentração média de

DBO do efluente foi de 6,1±7,4mgO2/L, com eficiência média de 97,6±2,9%. Já para

o Módulo de Filtração MG2-MA, a concentração média de DBO do efluente foi de

11,7±11,5mgO2/L, com eficiência média de 95,9±3,6%.



119, 120 e 121.

151









Com os resultados obtidos na Etapa 3, primeiramente é possível verificar que a

eficiência de remoção de DBO em ambos os módulos de filtração começou em uma

porcentagem, aumentou e depois decaiu, situação que não ocorreu nas demais

etapas de operação. Porém, esta foi a etapa mais longa. O teste de colmatação só foi

realizado aos 60 dias de operação, ou seja, as últimas amostras de efluente coletadas

dos Módulos de Filtração MG1-MA e MG2-MA ocorreram em um momento onde o

filtro já estava saturado. Existem 2 possibilidades para a concentração de DBO do

efluente destes módulos de filtração ter subido no fim da operação:

Com a colmatação dos módulos de filtração, houve desprendimento de sólidos

no efluente; e/ou

0

5

10

15

20

0

100

200

300

400

500

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

DB

O A

flu

ente

(m

gO2/L

)


90

92

94

96

98

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)Efic (%)

0

10

20

30

40

0

100

200

300

400

500

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

DB

O A

flu

ente

(m

gO2/

L)


90

92

94

96

98

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

DB

O E

flu

ente

(m

gO2/

L)

DB

O E

flu

ente

(m

gO2/L

)

152

Com a colmatação dos módulos de filtração, menos afluente estava entrando

no sistema, o que pode ter afetado a atividade biológica da biomassa dentro do

reator, causando prejuízos ao tratamento biológico.

Analisando os resultados obtidos, também é possível verificar que os módulos de

filtração tiveram desempenho semelhantes. Estatisticamente não houve diferença

significativa no desempenho dos Módulos de Filtração MG1-MA e MG2-MA (p=0,125),

como pode ser observado na Figura 122.


Durante a Etapa 4 de operação só foi possível realizar duas análises para DBO, devido

ao baixo tempo operacional dos módulos de filtração. A concentração média de DBO

no afluente foi de 350,6±163,0mgO2/L. Para o Módulo de Filtração MG1-GT, a

concentração média de DBO do efluente foi de 55,4±46,0mgO2/L, com eficiência

média de 85,7±6,5%. Já para o Módulo de Filtração MG2-GT, a concentração média

de DBO do efluente foi de 81,6±83,2mgO2/L, com eficiência média de 80,1±14,5%.

153



124, 125 e 126.

Figura 123: DBO do afluente e efluente na




GT.

Figura 125: DBO do afluente e efluente na




GT.

Comparando os resultados obtidos, é possível observar que o desempenho de ambos

foi semelhante para a remoção de DBO e que ao longo da operação a concentração

de DBO no efluente diminuiu. Isto pode ser devido à criação de um biofilme nos

módulos de filtração, que auxiliavam o tratamento do efluente, ou pode ser devido à

melhora da qualidade do licor misto. Porém, nota-se que quando reutilizados, o

0

20

40

60

80

100

0

100

200

300

400

500

0 5 10 15 20 25DB

O A

flu

ente

(m

gO2/

L)

Tempo (d)

Afluente Efluente

70

75

80

85

90

95

100

0 5 10 15 20 25Ef

iciê

nci

a (%

)

Tempo (d)

Efic (%)

0

50

100

150

0

100

200

300

400

500

0 5 10 15 20 25

DB

O A

flu

ente

(m

gO2/

L)


60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)Efic (%)

DB

O E

flu

ente

(m

gO2/

L)

DB

O E

flu

ente

(m

gO2/

L)

154

desempenho dos Módulos de Filtração MG1-GT e MG2-GT foram insatisfatórios

quando comparados ao seu uso inicial nas Etapas 1 e 2.

Estatisticamente, não houve diferença significativa para a remoção de DBO entre os

módulos de filtração (p=1), como pode ser observado na Figura 127.


Ao longo das 4 etapas de operação a DBO também foi analisada no licor misto. Na

Etapa 1, a concentração média foi de 625,3±223,9mgO2/L. Na Etapa 2, a

concentração média aumentou para 1109,9±720,7mgO2/L. Na Etapa 3, a

concentração média decaiu para 523,4±212,5mgO2/L. Na Etapa 4 a concentração

média decaiu novamente, atingindo o valor de 374,8±271,7mgO2/L.

A concentração de DBO do licor misto ao longo das 4 etapas de operação pode ser


155

Figura 128: Concentração da Demanda Bioquímica de Oxigênio no Licor Misto.


prolongada possuem eficiência de remoção de DBO entre 93 e 98%. Portanto, é

possível verificar que os Módulos de Filtração MG1-GT (95,8±2,3%), MG2-TA

(95,3±1,9%), MG2-GT (96,5±2,9%), MG1-MA (97,6±2,9) e MG2-MA (95,9±3,6%)

possuem eficiência de remoção de DBO semelhante ao esperado para o sistema de

lodos ativados de aeração prolongada.

Já os sistemas MBR geram efluente com concentração de DBO de 5mgO2/L

(JORDÃO & PESSÔA, 2014). No tratamento de esgoto sanitário, Subtil et. al (2013)

obteve efluente com concentração média de DBO de 5,5mgO2/L. Em outro estudo,

Subtil et.al (2014) analisou dois sistemas MBR para comparação, sendo um

convencional e outro com biofilme, para tratamento de esgoto sanitário. Neste caso,

as concentrações de DBO foram 6,0±2,5mgO2/L e 6,2±2,1mgO2/L. Portanto,

comparado o desempenho dos módulos de filtração construídos em manta

geossintética aplicados neste estudo com sistemas MBR, verifica-se que apenas o

ETAPA 1

ETAPA 2 ETAPA 3

ETAPA 4

0

500

1000

1500

2000

2500

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

DB

O (

mgO

2/L)

Tempo (d)

Licor Misto

156

Módulo de Filtração MG1-MA obteve desempenho semelhante ao dos autores, com

concentração média de DBO para o efluente de 6,1±7,4mgO2/L. Todos os demais

módulos de filtração obtiveram concentrações superiores aos estudos com MBR.

Em São Paulo, o Decreto Estadual nº 8468 estabelece a DBO como parâmetro de

lançamento onde após o tratamento, o efluente deve possuir concentração de 60

mgO2/L ou o sistema deve atingir eficiência de remoção de 80%. Analisando os

resultados obtidos neste estudo, é possível verificar que os efluentes gerados em

todos os módulos de filtração se enquadram neste padrão de lançamento, se

enquadrando na concentração máxima de DBO permitida para lançamento ou na

eficiência mínima de remoção de DBO do sistema.

6.5.5. Demanda Química de Oxigênio

Ao longo da operação das 4 etapas deste estudo, a DQO foi analisada semanalmente,

gerando os resultados que podem ser observados na Tabela 29.

Tabela 29: Monitoramento da Demanda Química de Oxigênio.



Etapa 1

MG1 - TA

Afluente (mg/L) 8 1122,0 558,0 2089,0 0,5 583,4

Efluente (mg/L) 8 109,1 42,0 175,0 0,5 54,7

Eficiência (%) 8 86,4 69,4 97,0 0,1 11,1

MG1 - GT

Afluente (mg/L) 8 1122,0 558,0 2089,0 0,5 583,4

Efluente (mg/L) 8 77,0 30,0 123,0 0,4 30,3

Eficiência (%) 8 91,3 84,6 97,3 0,1 5,7

Licor Misto (mg/L) 8 2694,3 1258,0 8500,0 0,9 2409,6

Etapa 2

MG2 - TA

Afluente (mg/L) 8 1204,4 750,0 1856,0 0,3 384,1

Efluente (mg/L) 8 45,6 22,0 73,0 0,4 17,0

Eficiência (%) 8 95,6 90,3 97,9 0,0 2,9

MG2 - GT

Afluente (mg/L) 8 1204,4 750,0 1856,0 0,3 384,1

Efluente (mg/L) 8 53,5 27,0 70,0 0,2 12,6

Eficiência (%) 8 95,1 91,7 97,4 0,0 2,3

Licor Misto (mg/L) 8 2335,3 1551,0 2729,0 0,1 349,2

Etapa 3

MG1 - MA

Afluente (mg/L) 10 966,7 540,0 1605,0 0,3 294,5

Efluente (mg/L) 10 55,0 27,0 104,0 0,4 20,3

Eficiência (%) 10 93,9 90,8 96,9 0,0 2,4

157



MG2 - MA

Afluente (mg/L) 10 966,7 540,0 1605,0 0,3 294,5

Efluente (mg/L) 10 57,5 30,0 152,0 0,6 34,8

Eficiência (%) 10 93,7 86,6 96,8 0,0 3,6

Licor Misto (mg/L) 10 2016,6 1599,0 2365,0 0,1 290,7

Etapa 4

MG1 - GT

Afluente (mg/L) 4 885,8 756,0 977,0 0,1 102,9

Efluente (mg/L) 4 114,3 53,0 161,0 0,4 45,0

Eficiência (%) 4 86,9 83,5 94,5 0,1 5,1

MG2 - GT

Afluente (mg/L) 4 885,8 756,0 977,0 0,1 102,9

Efluente (mg/L) 4 122,8 46,0 252,0 0,7 90,4

Eficiência (%) 4 86,3 74,2 95,2 0,1 9,0

Licor Misto (mg/L) 4 645,0 283,0 1103,0 0,5 340,8

Ao longo da Etapa 1, a concentração média de DQO do efluente foi de

1122,0±583,4mg/L.

Para o Módulo de Filtração MG1-TA, a concentração média de DQO do efluente foi

de 109,1±54,7mg/L, com consequente eficiência média de 86,4±11,1%. Para o

Módulo de Filtração MG1-GT, a concentração média de DQO do efluente foi de

77,0±30,3mg/L, com consequente eficiência média de 91,3±5,7%.



130, 131 e 132.

158

Figura 129: DQO do afluente e efluente do


Figura 130: Eficiência de remoção de DQO






Comparando os resultados obtidos na Etapa 1 para os dois módulos de filtração, é

possível verificar que os desempenhos dos mesmos foram semelhantes e que após

os 35 dias de operação mantiveram a eficiência de remoção de DQO em 90%.

Estatisticamente, não há diferença significativa (p=0,10156), como pode ser

observado na Figura 133..

40

80

120

160

200

0

500

1000

1500

2000

2500

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

DQ

O A

flu

ente

(m

g/L)

Tempo (d)

Afluente Efluente

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

20

40

60

80

100

120

140

0

500

1000

1500

2000

2500

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

DQ

O A

flu

ente

(m

g/L)

Tempo (d)

Afluente Efluente

50556065707580859095

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

DQ

O E

flu

ente

(m

g/L)

DQ

O E

flu

ente

(m

g/L)

159

Figura 133: Box-Plot dos efluentes da Etapa 1 para DQO.


1204,4±384,1mg/L. Para o Módulo de Filtração MG2-TA, a concentração média de

DQO do efluente foi de 45,6±17,0mg/L, com consequente eficiência média de

95,6±2,9%. Para o Módulo de Filtração MG2-GT, a concentração média de DQO do

efluente foi de 53,5±12,6mg/L, com consequente eficiência média de 95,1±2,3%.



135, 136 e 137.

160









Comparando os resultados dos Módulos de Filtração MG2-TA e MG2-GT ao longo da

Etapa 2, é possível observar que os desempenhos foram semelhantes. Através do

teste estatístico, é possível verificar que não há diferença significativa (p=0,07813)

para o desempenho dos mesmos, como pode ser observado na Figura 138.

0

20

40

60

80

0

500

1000

1500

2000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60DQ

O A

flu

ente

(m

g/L)


80

85

90

95

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)Efic (%)

0

20

40

60

80

0

500

1000

1500

2000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

DQ

O A

flu

ente

(m

g/L)


80

85

90

95

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

DQ

O E

flu

ente

(m

g/L)

DQ

O E

flu

ente

(m

g/L)

161



966,7±294,5mg/L.

Para o Módulo de Filtração MG1-MA, a concentração média de DQO do efluente foi

de 55,0±20,3mg/L, com consequente eficiência média de 93,9±2,4%. Para o Módulo

de Filtração MG2-MA, a concentração média de DQO do efluente foi de

57,5±34,8mg/L, com consequente eficiência média de 93,7±3,6%.



140, 141 e 142.

162









Comparando os resultados dos Módulos de Filtração MG1-MA e MG2-MA ao longo

da Etapa 3, nota-se que os desempenhos foram semelhantes, originando efluentes

com concentrações médias de DQO aproximadas. Através do teste estatístico, é

possível verificar que não há diferença significativa (p=0,70703) para o desempenho

dos mesmos, como pode ser observado na Figura 143.

0

20

40

60

80

100

120

0

500

1000

1500

2000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

DQ

O A

flu

ente

(m

g/L)


80

85

90

95

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

0

50

100

150

200

0

500

1000

1500

2000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70DQ

O A

flu

ente

(m

g/L)


80

85

90

95

100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

DQ

O E

flu

ente

(m

g/L)

DQ

O E

flu

ente

(m

g/L)

163



885,8±102,9mg/L.

Para o Módulo de Filtração MG1-GT na etapa de reutilização, a concentração média

de DQO do efluente foi de 114,3±45,0mg/L, com consequente eficiência média de

86,9±5,1%. Já para o Módulo de Filtração MG2-MA, a concentração média de DQO

do efluente foi de 122,8±90,4mg/L, com consequente eficiência média de 86,3±9,0%.



145, 146 e 147.

164



reutilização.



reutilização.



reutilização.



reutilização.

Comparando os resultados dos Módulos de Filtração MG1-GT e MG2-GT ao longo da

Etapa 4, nota-se que os desempenhos foram semelhantes e que no final da operação

apresentaram melhor desempenho para remoção de DQO. Através do teste

estatístico, é possível verificar que não há diferença significativa (p=0,875) para o

desempenho dos mesmos, como pode ser observado na Figura 148.

0

50

100

150

200

0

200

400

600

800

1000

1200

0 5 10 15 20 25DQ

O A

flu

ente

(m

g/L)


80

85

90

95

100

0 5 10 15 20 25

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

0

50

100

150

200

250

300

0

200

400

600

800

1000

1200

0 5 10 15 20 25DQ

O A

flu

ente

(m

g/L)


70

75

80

85

90

95

100

0 5 10 15 20 25

Efic

iên

cia

(%)

Tempo (d)

Efic (%)

DQ

O E

flu

ente

(m

g/L)

DQ

O E

flu

ente

(m

g/L)

165


Ao longo das 4 etapas de operação a DQO também foi analisada no licor misto. Na

Etapa 1, a concentração média foi de 2694,3±2409,6mg/L. Na Etapa 2, a

concentração média decaiu para 2335,3±349,2mg/L. Na Etapa 3, a concentração

média decaiu para 2016,6±290,7mg/L. Na Etapa 4 a concentração média decaiu

novamente, atingindo o valor de 645,0±340,8mg/L.

A concentração de DBO do licor misto ao longo das 4 etapas de operação pode ser


166

Figura 149: Demanda Química de Oxigênio no Licor Misto.

A partir do monitoramento da DQO do licor misto, é possível observar que a primeira

amostra da Etapa 1 apresentou o maior valor de toda a série de dados e depois

decaiu. Este decaimento pode ser devido à incrustação de sólidos nos módulos de

filtração ou houve falha na análise da primeira amostra. Após isso, a DQO se manteve

entre 1000 e 3000mg/L, até decair bruscamente na Etapa 4. Este decaimento pode

ser devido à perda de biomassa do reator, como abordado no Item 6.5.2.

Analisando os resultados obtidos ao longo das 4 etapas de operação, é possível

observar que o Módulo de Filtração MG1-TA apresentou o maior índice de remoção

de DQO, atingindo eficiência média de 95,6%.


prolongada apresentam eficiência de remoção de DQO entre 90 – 95%. Portanto, os

Módulos de Filtração MG1-GT, MG2-TA, MG2-GT, MG1-MA e MG2-MA apresentaram

desempenho dentro do esperado para substituição do decantador secundário em

termos de remoção de DQO.

ETAPA 1

ETAPA 2 ETAPA 3

ETAPA 4

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Co

nce

ntr

ação

de

DQ

O (

mg/

L)

Tempo (d)

Licor Misto

167

Já para sistema MBR, Subtil et.al (2014), que analisou dois sistemas MBR para

comparação, sendo um convencional e outro com biofilme, para tratamento de esgoto

sanitário, obteve concentrações de DQO de 27,0±9,0 mg/L e 26,0±1,0 mg/L,

respectivamente. Em outro estudo, Subtil et.al (2013) operou um sistema MBR para

tratamento de esgoto sanitário e obteve efluente com concentração média de 24mg/L.

Portanto, todos os módulos de filtração utilizados neste estudo apresentaram

resultados insatisfatórios quando comparados aos estudos de MBR apresentados.

Seo et.al (2003), analisou a eficiência de um sistema com filtração em manta

geossintética em um sistema de lodos ativados. A eficiência de remoção de DQO foi

de 91,6%, produzindo uma concentração de efluente em torno de 13mg/L. Portanto,

é possível verificar que embora os Módulos de Filtração MG1-GT, MG2-TA, MG2-GT,

MG1-MA e MG2-MA tenham apresentado eficiência média de remoção de DQO

superior aos dos autores, a concentração de DQO do efluente final foi superior ao dos

autores.

Já Chang et al. (2007) realizou um estudo aplicando manta geossintética não tecido

em um sistema MBR para tratamento de esgoto sanitário e obteve concentração

média de DQO para o efluente de 60mg/L enquanto o DQO afluente variou de 800 a

1800mg/L. Comparando os resultados dos autores com este estudo, é possível

verificar que os Módulos de Filtração MG2-TA, MG2-GT, MG1-MA e MG2-MA

apresentaram efluente final com menor concentração de DQO para uma faixa de

concentração de DQO afluente semelhante.

168

7. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Com base nos resultados obtidos, em termos operacionais pode-se concluir:

As Mantas Geossintéticas 1 e 2 possuem propriedades semelhantes, sendo

então o espaçador que causa influência no desempenho operacional dos

módulos de filtração.

Os espaçadores TA - Tela Antiderrapante, GT - Geomanta Tridimensional e MA

– Manta Acrílica possuíram comportamentos diferentes quando associados às

mantas geossintéticas 1 e 2.

A Tela Antiderrapante associada às mantas geossintéticas possui boa

propriedade de recuperação quando analisada do ponto de vista do teste de

colmatação, embora operacionalmente não apresenta bom desempenho,

ocasionando o aumento do TDH com poucos dias de operação.

A Manta Acrílica não conseguiu desempenhar seu papel como espaçador,

auxiliando de forma insatisfatória no processo de retenção de sólidos.

A Geomanta Tridimensional foi o espaçador que, combinado às mantas

geossintéticas 1 e 2, mais demorou para colmatar. Por outro lado, após sua

colmatação, a resposta ao teste de colmatação foi insatisfatória, não sendo

possível recuperar sua capacidade de filtração.

O controle da idade do lodo fez com que a concentração de sólidos no reator

ficasse abaixo do esperado para um sistema de lodos ativados de aeração

prolongada, pois além da retirada de licor misto diário para este fim, houve

também a retenção de sólidos dentro dos módulos de filtração.

O processo de limpeza para reutilização dos Módulos de Filtração MG1-GT e

MG2-GT foi prejudicado devido ao fato dos módulos de filtração terem sido

submetidos a um processo de perda de umidade a fim de se obter a informação

do quanto de sólidos havia sido retido em cada estrutura.

O processo de colmatação dos módulos de filtração construídos com manta

geossintética, em todos os casos, dificulta a substituição do decantador

secundário do sistema de lodos ativados por um processo de filtração em

manta geossintética, uma vez que conforme ocorre a colmatação, há variação

de vazão do permeado e consequente aumento de TDH, o que em uma

aplicação em escala real não é viável operacionalmente.

169

Em termos de qualidade do efluente final, pode-se concluir:

A perda de biomassa no reator na Etapa 4 somada à limpeza insatisfatória dos

Módulos de Filtração MG1-GT e MG2-GT fizeram com que o desempenho de

ambos, em todos os parâmetros, fosse inferior ao obtido nas outras etapas de

operação.

Em relação à clarificação do efluente, analisados pela remoção de turbidez e

SST, o Módulo de Filtração MG2-GT foi o que apresentou melhor desempenho,

obtendo eficiência média de remoção de turbidez de 98,5% e eficiência média

de remoção de SST de 99,0%. Tal desempenho é superior ao encontrado em

sistemas de lodos ativados que possuem decantador secundário.

Os índices de eficiência de remoção de carbono orgânico dissolvido obtidos

nos módulos de filtração aplicados nas Etapas 1, 2 e 3 indicam que houve

remoção biológica de matéria orgânica, além da remoção física proporcionada

pelo processo de filtração.

Os baixos índices de remoção de carbono orgânico dissolvido obtidos na Etapa

4 reforçam a hipótese de que a perda de biomassa nessa etapa prejudicou o

desempenho do sistema no tratamento biológico do esgoto sanitário.

Para a remoção de matéria orgânica em termos de DBO, o Módulo de Filtração

MG1-MA foi o que apresentou melhor desempenho (eficiência média de

remoção de 97,6% com efluente de concentração de 6,1mgO2/L). Porém, nesta

etapa a concentração afluente foi de apenas 292,8mgO2/L, sendo a menor

concentração obtida em todo estudo. Portanto, concluiu-se que o módulo de

filtração que obteve melhor desempenho para remoção de DBO foi o MG2-GT,

atingindo eficiência média de remoção de 96,5% com efluente de concentração

média de 18,4mgO2/L, porém, para um afluente com concentração média de

436,6mgO2/L.

Os Módulos de Filtração MG1-GT (95,8±2,3%), MG2-TA (95,3±1,9%), MG2-GT

(96,5±2,9%), MG1-MA (97,6±2,9) e MG2-MA (95,9±3,6%) possuem eficiência

de remoção de DBO dentro da faixa esperada para o sistema de lodos ativados

de aeração prolongada.

Para a remoção de matéria orgânica em termos de remoção de DQO, o Módulo

de Filtração MG2-TA alcançou o maior índice de remoção, atingindo eficiência

média de 95,6% para um afluente com concentração média de 1204,4mg/L.

170

Os Módulos de Filtração MG1-GT, MG2-TA, MG2-GT, MG1-MA e MG2-MA

apresentaram desempenho dentro do esperado quando comparados aos

sistemas de lodos ativados de aeração prolongada em fluxo contínuo.

Os módulos de filtração com manta geossintética não atingem os índices de

desempenho apresentados em sistemas MBR que utilizam mantas

convencionais já aplicadas mundialmente.

Portanto, verifica-se que em termos de qualidade de efluente é possível substituir

o decantador secundário de um sistema de lodos ativados de aeração prolongada

em fluxo contínuo pelo processo de filtração em manta geossintética. Porém,

operacionalmente é necessário aprimorar a tecnologia, a fim de se obter

mecanismos para prorrogar a colmatação dos módulos de filtração e ser possível

manter a faixa de TDH necessária para a operação do sistema, possibilitando

então sua aplicação em escala real.

7.1. Recomendações

Para estudos futuros, recomenda-se:

Operar o reator sem controlar a idade do lodo a fim de se evitar a perda de

sólidos do sistema, uma vez que já ocorre a retenção de sólidos nos módulos

de filtração;

Verificar e implantar mecanismos de limpeza para os módulos de filtração

construídos com manta geossintética, a fim de se prolongar a vida útil do

módulo de filtração;

Em caso de reaproveitamento da manta geossintética e espaçador, fazer a

limpeza com o material ainda úmido, uma vez que após secar, os sólidos

podem incrustar na superfície dos mesmos, impedindo sua capacidade de

recuperação.

171

REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

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175

APÊNDICE

Neste capítulo são apresentados os dados da série de sólidos completa para afluente,

efluente e licor misto em cada módulo de filtração utilizado nas Etapas 1, 2, 3 e 4.

Etapa 1

Tabela 1: Série de Sólidos – Afluente.

SST (mg/L)

SSF (mg/L)

SSV (mg/L)

ST (mg/L)

STF (mg/L)

STV (mg/L)

SDT (mg/L)

SDF (mg/L)

SDV (mg/L)

n 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0

Média 475,0 65,8 409,2 977,5 280,0 697,5 502,5 214,2 288,3

Mín. 120,0 0,0 120,0 560,0 0,0 160,0 306,7 0,0 26,7

Máx. 1000,0 166,7 866,7 1660,0 480,0 1180,0 740,0 400,0 673,3

Coef. Variação

0,7 0,9 0,7 0,4 0,6 0,5 0,3 0,6 0,8

Tabela 2: Série de Sólidos – Efluente MG1-TA.

SST (mg/L)

SSF (mg/L)

SSV (mg/L)

ST (mg/L)

STF (mg/L)

STV (mg/L)

SDT (mg/L)

SDF (mg/L)

SDV (mg/L)

n 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0

Média 32,1 1,8 30,4 517,5 250,0 267,5 485,4 248,2 237,1

Mín. 0,0 0,0 0,0 240,0 80,0 140,0 240,0 80,0 40,0

Máx. 100,0 14,3 100,0 840,0 440,0 660,0 797,1 440,0 631,4

Coef. Variação

1,1 2,8 1,1 0,3 0,5 0,7 0,3 0,5 0,8

Tabela 3: Série de Sólidos – Efluente MG1- GT.

SST (mg/L)

SSF (mg/L)

SSV (mg/L)

ST (mg/L)

STF (mg/L)

STV (mg/L)

SDT (mg/L)

SDF (mg/L)

SDV (mg/L)

n 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0

Média 21,3 6,0 15,4 492,5 250,0 242,5 471,2 244,0 227,1

Mín. 0,0 0,0 0,0 240,0 0,0 0,0 225,7 0,0 0,0

Máx. 60,0 33,3 60,0 860,0 400,0 800,0 860,0 400,0 800,0

Coef. Variação

0,9 2,0 1,4 0,4 0,7 1,1 0,4 0,7 1,2

Tabela 4: Série de Sólidos – Licor Misto.

SST (mg/L)

SSF (mg/L)

SSV (mg/L)

ST (mg/L)

STF (mg/L)

STV (mg/L)

SDT (mg/L)

SDF (mg/L)

SDV (mg/L)

n 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0

Média 1299,6 145,1 1154,6 1775,0 377,5 1398,6 475,4 232,4 242,9

Mín. 828,6 20,0 771,4 1300,0 260,0 860,0 140,0 80,0 13,3

Máx. 2166,7 400,0 2000,0 2460,0 480,0 2020,0 853,3 413,3 660,0

Coef. Variação

0,4 0,9 0,4 0,2 0,2 0,3 0,5 0,5 0,9

176

Etapa 2


SST (mg/L)

SSF (mg/L)

SSV (mg/L)

ST (mg/L)

STF (mg/L)

STV (mg/L)

SDT (mg/L)

SDF (mg/L)

SDV (mg/L)

n 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0

Média 464,8 52,6 412,1 882,5 295,0 587,5 417,7 242,4 175,4

Mín. 171,4 0,0 157,1 580,0 180,0 260,0 206,7 80,0 13,3

Máx. 700,0 100,0 600,0 1080,0 360,0 880,0 680,0 360,0 360,0

Coef. Variação

0,4 0,9 0,4 0,2 0,2 0,3 0,4 0,4 0,6

Tabela 6: Série de Sólidos – Efluente MG2-TA.

SST (mg/L)

SSF (mg/L)

SSV (mg/L)

ST (mg/L)

STF (mg/L)

STV (mg/L)

SDT (mg/L)

SDF (mg/L)

SDV (mg/L)

n 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0

Média 7,1 0,0 7,1 477,5 252,5 225,0 470,4 252,5 217,9

Mín. 0,0 0,0 0,0 260,0 20,0 40,0 245,7 20,0 25,7

Máx. 14,3 0,0 14,3 620,0 340,0 380,0 620,0 340,0 365,7

Coef. Variação

1,1 0,0 1,1 0,3 0,4 0,4 0,3 0,4 0,5

Tabela 7: Série de Sólidos – Efluente MG2- GT.

SST (mg/L)

SSF (mg/L)

SSV (mg/L)

ST (mg/L)

STF (mg/L)

STV (mg/L)

SDT (mg/L)

SDF (mg/L)

SDV (mg/L)

n 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0

Média 5,4 1,8 3,6 425,0 235,0 190,0 419,6 233,2 186,4

Mín. 0,0 0,0 0,0 80,0 60,0 20,0 65,7 60,0 5,7

Máx. 14,3 14,3 14,3 640,0 340,0 320,0 640,0 340,0 320,0

Coef. Variação

1,4 2,8 1,9 0,4 0,5 0,6 0,5 0,5 0,7


SST (mg/L)

SSF (mg/L)

SSV (mg/L)

ST (mg/L)

STF (mg/L)

STV (mg/L)

SDT (mg/L)

SDF (mg/L)

SDV (mg/L)

n 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0

Média 4170,8 208,3 3950,0 2912,5 445,0 2467,5 825,0 224,2 913,3

Mín. 700,0 33,3 666,7 1660,0 320,0 1260,0 13,3 13,3 13,3

Máx. 17733,3 433,3 17466,7 4580,0 660,0 4140,0 2480,0 406,7 2206,7

Coef. Variação

1,3 0,6 1,4 0,3 0,2 0,4 1,1 0,6 0,9

177

Etapa 3


SST (mg/L)

SSF (mg/L)

SSV (mg/L)

ST (mg/L)

STF (mg/L)

STV (mg/L)

SDT (mg/L)

SDF (mg/L)

SDV (mg/L)

n 10,0 10,0 10,0 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0

Média 352,0 24,0 328,0 809,5 258,7 550,8 440,6 236,5 204,1

Mín. 200,0 0,0 160,0 485,7 80,0 357,1 125,7 40,0 17,1

Máx. 500,0 40,0 480,0 1020,0 440,0 680,0 580,0 440,0 460,0

Coef. Variação

0,3 0,7 0,3 0,2 0,5 0,2 0,3 0,6 0,7

Tabela 10: Série de Sólidos – Efluente MG1-MA.

SST (mg/L)

SSF (mg/L)

SSV (mg/L)

ST (mg/L)

STF (mg/L)

STV (mg/L)

SDT (mg/L)

SDF (mg/L)

SDV (mg/L)

n 10,0 10,0 10,0 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0

Média 12,9 7,1 5,7 582,5 274,0 308,6 568,3 266,0 302,2

Mín. 0,0 0,0 0,0 342,9 140,0 57,1 342,9 140,0 57,1

Máx. 57,1 57,1 14,3 680,0 400,0 420,0 665,7 400,0 420,0

Coef. Variação

1,3 2,5 1,3 0,2 0,3 0,4 0,2 0,3 0,4

Tabela 11: Série de Sólidos – Efluente MG2-MA.

SST (mg/L)

SSF (mg/L)

SSV (mg/L)

ST (mg/L)

STF (mg/L)

STV (mg/L)

SDT (mg/L)

SDF (mg/L)

SDV (mg/L)

n 10,0 10,0 10,0 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0

Média 18,6 4,3 14,3 574,3 241,3 333,0 555,2 236,5 318,7

Mín. 0,0 0,0 0,0 328,6 100,0 57,1 328,6 85,7 57,1

Máx. 57,1 28,6 57,1 680,0 360,0 460,0 637,1 360,0 460,0

Coef. Variação

1,0 2,2 1,4 0,2 0,4 0,4 0,2 0,5 0,5


SST (mg/L)

SSF (mg/L)

SSV (mg/L)

ST (mg/L)

STF (mg/L)

STV (mg/L)

SDT (mg/L)

SDF (mg/L)

SDV (mg/L)

n 10,0 10,0 10,0 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0

Média 1430,0 206,7 1190,0 2174,6 564,4 1610,2 748,7 342,2 406,5

Mín. 1000,0 66,7 0,0 1371,4 300,0 1071,4 320,0 40,0 104,8

Máx. 2100,0 666,7 1900,0 2640,0 1180,0 2280,0 1853,3 1080,0 1400,0

Coef. Variação

0,3 1,0 0,4 0,2 0,6 0,3 0,7 0,9 1,0

178

Etapa 4


SST

(mg/L) SSF

(mg/L) SSV

(mg/L) ST

(mg/L) STF

(mg/L) STV

(mg/L) SDT

(mg/L) SDF

(mg/L) SDV

(mg/L)

n 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0

Média 320,7 24,3 296,4 813,3 226,7 586,7 492,6 202,4 290,2

Mín. 142,9 0,0 85,7 540,0 166,7 240,0 397,1 166,7 154,3

Máx. 720,0 57,1 720,0 1333,3 300,0 1166,7 613,3 242,9 446,7

Coef. Variação

0,8 1,2 1,0 0,4 0,2 0,7 0,2 0,2 0,4

Tabela 14: Série de Sólidos – Efluente MG1-GT

SST (mg/L)

SSF (mg/L)

SSV (mg/L)

ST (mg/L)

STF (mg/L)

STV (mg/L)

SDT (mg/L)

SDF (mg/L)

SDV (mg/L)

n 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0

Média 33,6 7,1 26,4 431,7 255,0 176,7 398,1 247,9 150,2

Mín. 20,0 0,0 14,3 280,0 200,0 60,0 222,9 185,7 17,1

Máx. 57,1 14,3 42,9 666,7 400,0 266,7 638,1 400,0 240,0

Coef. Variação

0,5 1,2 0,5 0,4 0,4 0,6 0,5 0,4 0,7

Tabela 15: Série de Sólidos – Efluente MG2-GT.

SST (mg/L)

SSF (mg/L)

SSV (mg/L)

ST (mg/L)

STF (mg/L)

STV (mg/L)

SDT (mg/L)

SDF (mg/L)

SDV (mg/L)

n 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0

Média 69,3 25,0 44,3 461,7 161,7 300,0 392,4 136,7 255,7

Mín. 20,0 0,0 20,0 320,0 140,0 180,0 237,1 82,9 137,1

Máx. 142,9 57,1 85,7 666,7 200,0 500,0 595,2 200,0 471,4

Coef. Variação

0,8 1,2 0,7 0,3 0,2 0,5 0,4 0,4 0,6


SST (mg/L)

SSF (mg/L)

SSV (mg/L)

ST (mg/L)

STF (mg/L)

STV (mg/L)

SDT (mg/L)

SDF (mg/L)

SDV (mg/L)

n 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0

Média 370,7 56,8 313,8 845,0 251,7 593,3 474,3 194,8 279,5

Mín. 114,3 14,3 100,0 640,0 140,0 500,0 211,4 40,0 13,3

Máx. 600,0 100,0 566,7 1000,0 320,0 733,3 885,7 252,4 633,3

Coef. Variação

0,5 0,7 0,6 0,2 0,3 0,2 0,7 0,5 0,9

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