Tratamento do lodo de tanques sépticos combinado com esgoto sanitário bruto em reatores anaeróbios de manta de lodo em escala piloto

Orientador: Prof. Dr. Miguel Mansur Aisse

Coorientador: Prof. Dr. Cleverson Vitório Andreoli

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 11/08/2010

Inclui referências : f.106-110

Resumo: Os tanques sépticos são amplamente utilizados no Brasil para o tratamento individualizado dos esgotos domésticos, porém, o lodo gerado por esses tanques não possui tratamento e disposição final ambientalmente adequado. Uma das propostas de tratamento deste lodo é dispô-lo em Reatores Anaeróbios de Manta de Lodo, de Fluxo Ascendente (Upflow Anaerobic Sludge Blanket - UASB). O estudo foi desenvolvido na Estação de Tratamento de Esgotos Belém, Curitiba-PR, da Companhia de Saneamento do Paraná (SANEPAR), em reatores piloto com volume de 2 m3, onde foram aplicados lodo séptico em 3 reatores: T1 e T2, permanecendo o reator T3 apenas com esgoto sanitário como controle. A pesquisa foi dividida em cinco etapas: Pré-operação, Partida dos Reatores, Operação 1 (UASB + Lodo Dose 1), Operação 2 (UASB + Lodo Dose 2), e Operação 3 (UASB + Lodo Dose 3). A partida foi efetuada sem utilização de inoculo e os reatores foram operados com Tempo de Detenção Hidráulico médio (TDH) de 8 h e vazão afluente média de 250 L h-1 (6.000 L d-1). Foram aplicadas taxas crescentes de lodo séptico nos reatores UASB nas vazões 110 L d-1 (carga volumétrica de 0,22 kg ST m-3 d-1 e 0,15 kg DQO m-3 d-1) na fase UASB + Lodo 1; 250 L d-1 (carga de 0,45 kg ST m-3 d-1 e 0,40 kg DQO m-3 d-1) na fase UASB + Lodo 2 e 450 L d-1 (carga de 0,80 kg ST m-3 d-1 e 0,70 kg DQO m-3 d-1) na fase UASB + Lodo 3.O lodo de tanques sépticos foi diluído a uma concentração de Sólidos Totais de 4.000 mg L-1 por razões operacionais. Foi observado uma diminuição na eficiência da remoção da Demanda Química de Oxigênio (DQO) na aplicação da Dose 3, na ordem de 5%, e de alterações na alcalinidade total, acidez e pH nos reatores que receberam lodo de tanques sépticos, porém foram realizados testes estatísticos e não indicaram que estas alterações tivessem sido significativas. Portanto, assumiu-se que os reatores utilizados na pesquisa não sofreram perdas na sua qualidade de tratamento nas doses testadas com lodo de tanques sépticos. O lodo anaeróbio retirado dos reatores UASB pôde ser considerado estabilizado (relação SV/ST entre 0,55 a 0,61 em média). O período de menor estabilidade do lodo anaeróbio foi durante e logo após a adição de lodo tanques sépticos, porém este não pode ser correlacionado com o acréscimo de lodo, pois o reator T3 não recebeu lodo de tanques sépticos e obteve a maior relação SV/ST (0,64). Assim, o acréscimo do lodo de tanques sépticos aparentemente não afetou a estabilidade do lodo anaeróbio. O sistema de pré-tratamento do lodo de tanques sépticos atendeu as necessidades do estudo. Foi sugerido para a utilização do tratamento combinado de lodo de tanques sépticos e esgoto doméstico em escala plena e de forma contínua, a utilização de uma carga de até 0,80 kg ST m-3 d-1 e 0,70 kg m-3 d-1, sem que haja prejuízos ao sistema, viabilizando a aplicação do lodo de tanques sépticos em reatores UASB até a carga máxima encontrada.

Abstract: Was evaluated the performance of an Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor (UASB), in a pilot scale, treating sewage and sludge from septic tanks. The study was conducted at Wastewater Treatment Plant (WWTP) Belém, Curitiba-PR, owned by Parana Sanitation Company (SANEPAR) on a pilot plant. The size of the three reactors was about 2 m3 of total volume each, were applied raw sewage and septic sludge in two reactors (T1 and T2) and the third received only raw sewage (T3), doing the control function. The research was divided into seven stages: Pre-Operation, Star Up, Operation 1, UASB plus Sludge 1, Operation 2, UASB plus Sludge 2 and UASB plus Sludge 3. The Startup was made without the use of inoculums and the reactors were operated with hydraulic retention time (HRT) of 8 h. The average sewage flow rate was 250 L h-1 (6000 L d-1)in each reactor. Were applied increasing rates of septic sludge in UASB reactors in flow of 110 L d-1 (volumetric load of 0.22 kg TS m-3 d-1 and 0.15 kg COD m-3 d-1) in the UASB plus Sludge 1 stage; 250 L d-1 (volumetric load of 0,45 kg TS m-3 d-1 and 0.40 kg COD m-3 d-1) in the UASB plus Sludge 2 stage and 450 L d-1 (volumetric load of 0,80 kg TS m-3 d-1 and 0,70 kg COD m-3 d-1) in the UASB plus Sludge 3 stage. The septic sludge was conditioned to a concentration of 4000 mg TS L-1. Also was researched the pre-treatment system and the anaerobic stabilization of sludge from the UASBs. Were observed a decrease in the efficiency of COD (5%) in Sludge 1 stage and altered in Alkalinity, Acidity and pH, but were performed a statistical test that did not prove that these changes are significant. Therefore, was assumed that the reactors used in the study suffered no losses in their quality of treatment. The anaerobic sludge taken from the UASB reactors could be considered stable (VS/TS from 0.55 to 0.61 in average). The period of lower stability of the anaerobic sludge was during and immediately after the addition of septic sludge, but this cannot be correlated with the increase of sludge because the sludge reactor T3 not received septic sludge and had the biggest ratio VS/TS (0.64). Thus, the addition of septic sludge apparently did not affect the stability of anaerobic sludge. The system of pre-treatment of septic sludge met the needs of the research. It is suggested to use the combined treatment of domestic sewage and septic sludge in full scale continuously, using a volumetric load of up to 0.80 kg TS m-3 d-1 and 0.70 kg BOD m-3 d-1, without damage to the system, at least until more accurate figures can be found.