Estratégias operacionais para o envio de lodo aeróbio para adensamento e estabilização em reatores UASB : estudo de caso de uma estação em escala plena

The present work sought to evaluate, in a full-scale WWTP made up of a UASB reactor, post-treatment by trickling filters (TF) and dehydration system with drying beds, the effect of different strategies for sending aerobic sludge generated in the TF to densification and digestion in UASB reactors. The hydraulic and performance impacts on the UASB reactors, as well as on the station as a whole, were evaluated. To this end, 4 phases were defined for the study, in which different protocols for sending aerobic sludge to the UASB reactor were tested. The COD and TSS parameters were monitored in the affluent (raw sewage + excess aerobic sludge + septic tank sludge), in the effluent from the UASB reactor and in the final effluent from the WWTP. During 3 phases, the protocol for sending excess aerobic sludge was carried out continuously (Phase DC1 - Qlodo = 1.5 L / s and HDTUASB = 6.1 h; Phase DC2 Qlodo = 1.0 L / s and HDTUASB = 12.7 h; Phase DC3 - Qlodo = 1.0 L / s and HDTUASB = 7.8 h), while in phase 4 the sending of excess aerobic sludge was performed only at night, at the time of 0h to 01h (Phase DN - Qlodo = 6.6 L / s and HDTUASB = 7.8 h). The regime of receiving sludge from septic tank, added to the affluent flows of raw sewage and excess aerobic sludge, implied an apparent hydraulic overload in the UASB reactors during phases DC1, DC3 and DN, in which only one UASB reactor was in operation . The checks carried out showed that in these three phases the hydraulic parameters HDT, Vup and and HDTcd were with median values above or below the limits recommended in the standard (NBR 12.209 / 2011), mainly between 11 am and 11 pm. The different strategies tested for sending excess aerobic sludge did not impact the hydraulic parameters of the post-treatment unit (TF). The UASB reactors showed COD removal efficiencies that ranged from 53% in the DC1 phase, to 61% in the DC2 phase, while the TSS removal efficiencies ranged from 61% in the DC2 phase to 73% in the DC3 phase. It is noteworthy that there was no significant difference between the observed values. The median concentrations of TSS in the treated effluent of the UASB reactors did not show significant difference and varied from 70 mg/L in the DC3 phase to 89 mg/L in the DC2 phase. The median COD values in the treated effluent from the UASB reactors did not show any significant difference between the DC1, DC2 and DN phases, with a variation from 208 mg/L in the DC1 phase to 231 mg/L in the DN phase. Apparently the protocols for the disposal of excess sludge tested, continuously and intermittently, did not imply significantly different concentrations (α = 0.05) for the COD parameter in the effluent of the WWTP. In 100% of the results, the WWTP met the release standard provided for in the environmental legislation for the efficiency of COD removal and for the concentrations of COD and TSS in the final effluent of the station. The COD concentration in the effluent from the WWTP ranged from 63 mg/L in the DC2 phase to 88 mg/L in the DC3 phase. While the median TSS values at the outlet of the secondary sedimentation unit ranged from 20 to 29 mg/L. The management of the excess anaerobic sludge was carried out with ST concentrations ranging from 1.0 to 1.5%, which caused an overload of sludge in the drying beds of the WWTP, due to the high volumes of sludge discarded per cycle. In general, no overhead was observed in the rate of application of solids in the beds. The excess aerobic sludge, sent for densification and digestion in the UASB reactors, presented values of median ST concentrations that varied from 0.04% in the DC2 phase to 0.45% in the DN phase. The general results of the research indicated that the protocols for sending excess aerobic sludge, for densification and digestion in the UASB reactors, did not compromise the overall performance of the station and of the UASB reactors when evaluated separately, indicating that they can be adopted as an operational strategy at WWTP Mateus Leme or tested at other stations at full scale.

O presente trabalho buscou avaliar, em uma ETE em escala plena constituída de reator UASB, pós-tratamento por filtros biológicos percoladores (FBP) e sistema de desidratação com leitos de secagem, o efeito de diferentes estratégias de envio de lodo aeróbio gerado nos FBP para adensamento e digestão em reatores UASB. Foram avaliados os impactos hidráulicos e de desempenho nos reatores UASB, assim como na estação como um todo. Para tal, foram definidas 4 fases para o estudo, nas quais foram testados diferentes protocolos de envio de lodo aeróbio para o reator UASB. Foram monitorados os parâmetros DQO e SST no afluente (esgoto bruto + lodo aeróbio excedente + lodo de tanque séptico), no efluente do reator UASB e no efluente final da ETE. Durante 3 fases o protocolo de envio do lodo excedente aeróbio foi realizado de forma contínua (Fase DC1 - Qlodo = 1,5 L/s e TDHUASB = 6,1 h; Fase DC2 Qlodo = 1,0 L/s e TDHUASB = 12,7 h; Fase DC3 - Qlodo = 1,0 L/s e TDHUASB = 7,8 h ), enquanto na fase 4 o envio do lodo excedente aeróbio foi realizado somente no período noturno, no horário de 0h as 01h (Fase DN - Qlodo = 6,6 L/s e TDHUASB = 7,8 h). O regime de recebimento de lodo de tanque séptico, somado às vazões afluentes de esgoto bruto e de lodo excedente aeróbio, implicaram em uma aparente sobrecarga hidráulica nos reatores UASB durante as fases DC1, DC3 e DN, nas quais apenas um reator UASB estava em operação. As verificações realizadas mostraram que nestas três fases os parâmetros hidráulicos TDH, Vasc e TDHcd estiveram com valores medianos acima ou abaixo dos limites recomendados em norma (NBR 12.209/2011), principalmente no período entre as 11h e 23h. As diferentes estratégias testadas para envio do lodo excedente aeróbio não impactaram os parâmetros hidráulicos da unidade de pós-tratamento (FBP+DS). Os reatores UASB apresentaram eficiências de remoção de DQO que variaram de 53 % na fase DC1, a 61 % na fase DC2, enquanto que as eficiências de remoção de SST variaram de 61 % na fase DC2 a 73 % na fase DC3. Ressalta-se que não foi identificada diferença significativa entre os valores observados. As concentrações medianas de SST no efluente tratado dos reatores UASB não apresentaram diferença significativa e variaram de 70 mg/L na fase DC3 a 89 mg/L na fase DC2. Os valores medianos de DQO no efluente tratado dos reatores UASB não apresentaram diferença significativa entre as fases DC1, DC2 e DN, com variação de 208 mg/L na fase DC1 a 231 mg/L na fase DN. Aparentemente os protocolos de descartes de lodo excedente testados, de forma contínua e intermitente, não implicaram em concentrações diferentes significativamente (α = 0.05) para o parâmetro DQO no efluente do decantador secundário. Em 100% dos resultados a ETE atendeu ao padrão de lançamento previsto na legislação ambiental para a eficiência de remoção de DQO e para as concentrações de DQO e SST no efluente final da estação. A concentração de DQO no efluente do decantador secundário variou de 63 mg/L na fase DC2, a 88 mg/L na fase DC3. Enquanto que os valores medianos de SST no efluente do DS variaram de 20 a 29 mg/L. O gerenciamento do lodo excedente anaeróbio foi realizado com concentrações de ST que variaram de 1,0 a 1,5% o que imprimiu uma sobrecarga de lâmina de lodo nos leitos de secagem da ETE, em decorrência dos elevados volumes de lodos descartados por ciclo. No geral, não foi observada sobrecarga na taxa de aplicação de sólidos nos leitos. O lodo excedente aeróbio, enviado para adensamento e digestão nos reatores UASB, apresentou valores de concentrações medianas de ST que variaram de 0,04% na fase DC2 a 0,45% na fase DN. Os resultados gerais da pesquisa indicaram que os protocolos de envio do lodo excedente aeróbio, para adensamento e digestão nos reatores UASB, não comprometeram o desempenho global da estação e dos reatores UASB quando avaliados separadamente, indicando que podem ser adotados como estratégia operacional na ETE Mateus Leme ou testados em outras estações em escala plena.