(Parte 6 de 6)

No decorrer dos ensaios, o lodo foi mantido em constante agitação, objetivandose minimizar a sedimentação de sólidos e a formação de gradiente de temperatura ao longo da altura do volume de lodo aquecido, uma vez que o queimador do biogás foi instalado sob o reator térmico. Após início da agitação, coletava-se a primeira amostra (tempo zero de aquecimento – temperatura ambiente), iniciando-se assim a queima do biogás, sendo as demais amostras coletadas a 1,5, 3, 5 e 7 horas de aquecimento.

Sendo assim, a rotina operacional desenvolveu-se da seguinte maneira:

2.Descartou-se para o reator térmico o volume de lodo a ser tratado, também equivalente à produção de um dia.

3.Aplicou-se pressão no reservatório de biogás, colocando-se pesos sobre este, no decorrer do processo de queima do biogás.

4.No decorrer do tratamento térmico, foram coletadas amostras de lodo para realização das análises de interesse.

Os parâmetros sólidos, DQO, proteínas, carboidratos e lipídeos foram avaliados, objetivando-se analisar o efeito do tratamento térmico sobre as características de biodisponibilidade do lodo, enquanto as análises de DBO, realizadas a partir de duas metodologias distintas, e o teste de biodegradabilidade anaeróbia, almejaram analisar os efeitos do procedimento de ensaio sobre as características de biodegradabilidade do lodo.

Os resultados obtidos demonstraram aumentos significativos da biodisponibilidade dos parâmetros avaliados (DQO, proteínas, carboidratos e lipídeos), conforme pode ser visualizado nas Figuras 2.9 e 2.10, que apresentam os resultados médios dos diversos ensaios realizados.

Pode-se observar expressiva variação nas concentrações de cada um dos parâmetros, com o aumento do tempo e da temperatura de ensaio, tendo sempre por base os valores referentes às amostras que não sofreram aquecimento, coletadas em temperatura ambiente.

Analisando-se, por exemplo, os resultados referentes à quantificação de proteínas no aparato em escala piloto, percebe-se que, após 7 horas de aquecimento, a concentração quantificada de proteínas foi cerca de 35 vezes maior que a concentração medida na amostra coletada sem aquecimento. Já no aparato em escala de demonstração, esse aumento foi de cerca de 12 vezes.

Variação n vezes

(filtrado)

Temperatura (C)

Carb. Lip. Prot. DQO Temp. Figura 2.9Aumento dos parâmetros avaliados com o aumento da temperatura (escala piloto).

Variação n vezes

(filtrado)

Temperatura (C)

Carb. Lip. Prot. DQO Temp.

Figura 2.10Aumento dos parâmetros avaliados com o aumento da temperatura (escala de demonstração).

Após ser submetido ao tratamento térmico, o lodo excedente passa a ser visto como substrato, uma vez que contém mais material orgânico biodisponível para os microrganismos, podendo assim ser destinado a processos aeróbios ou anaeróbios de digestão, almejando aumentar a estabilização desse material. Nesse sentido, para avaliar a biodegradabilidade do lodo tratado termicamente, foram realizados ensaios de DBO

(conhecidamente um teste aeróbio), além de testes anaeróbios, utilizando-se o aparelho Oxitop® Control.

Os principais resultados dos testes de biodegradabilidade aeróbia e anaeróbia são mostrados nas Figuras 2.1 e 2.12.

Conc.

DBO (g/L)

Temperatura (C)

DBO extração DBO filt. Temperatura Figura 2.11Variação da DBO, com o tempo e a temperatura de ensaio.

Volume de biogás

(ml)

T7 T0

Figura 2.12Variação da produção de biogás, em diferentes tempo e temperatura de aquecimento.

Os resultados apresentados na Figura 2.1 mostram uma variação crescente da concentração de DBO, confirmando a melhora da biodegradabilidade do lodo à medida que aumentam os parâmetros tempo e temperatura de aquecimento. Para as amostras de lodo aquecidas durante 7 horas, a DBO aumentou em cerca de 5 vezes em relação ao lodo não tratado termicamente (tempo 0,0 de aquecimento).

Em relação aos testes anaeróbios, percebe-se, a partir dos resultados mostrados na Figura 2.12, que a produção volumétrica média de biogás, para a amostra de lodo coletada após 7 horas de aquecimento, depois de 5 dias de ensaio, foi cerca de 50% superior à produção verificada na amostra coletada antes do início do tratamento térmico. Como também aqui as amostras foram submetidas à mesma metodologia de ensaio, tendo variado somente os fatores tempo e temperatura de aquecimento, conclui-se que tais resultados indicam relação direta entre esses parâmetros e a melhora das características de biodegradabilidade do lodo tratado termicamente. Tais resultados, que são originários de um teste anaeróbio, confirmam os resultados obtidos nos testes de DBO.

Por último, foi avaliado o efeito do retorno do lodo tratado termicamente para o reator UASB, tendo-se constatado que esse procedimento não afetou negativamente a eficiência do reator. Observou-se aumento na taxa de produção de biogás, o que indica maior eficiência na estabilização da matéria orgânica presente no sistema de tratamento de esgotos em questão.

A tecnologia consistiu no desenvolvimento de processos para o aproveitamento do biogás gerado no reator tipo RALF (reator anaeróbio de leito fluidificado) como fonte de energia. O principal objetivo é a captação do biogás e sua utilização no processo de higienização e secagem do lodo, detalhado no Capítulo 6 deste livro.

Foi construída uma estrutura de concreto denominada termo-hidrolisador, com as medidas externas de 2,70 x 2,70 x 2,30 m, totalizando um volume interno de 15 m3. Em suas paredes internas foram fixadas tubulações de cobre para a passagem de óleo térmico aquecido pelo biogás. Foi instalado, também, um misturador para homogeneização do lodo durante seu aquecimento. O termo-hidrolisador, as tubulações internas de cobre e o misturador podem ser visualizados na Figura 2.13.

Figura 2.13Termo-hidrolisador, tubulações internas de cobre e misturador do lodo.

O termo-hidrolisador foi monitorado com o desempenho da temperatura, umidade,

DQO, biodegradabilidade anaeróbia e microscopia ótica. Entre os principais resultados obtidos dos parâmetros analisados, durante 720 horas de monitoramento, destaca-se o incremento significativo da DQO solúvel, de 1,93 g/L no lodo original para 36,98 g/L no lodo termo-hidrolisado após o período de monitoramento. Nesse período, o lodo mantevese sob temperatura superior a 70ºC em 39% do tempo, o que representa 283 horas acima de 70ºC com uma média de 64,58ºC durante os 30 dias de monitoramento. Não houve influência da temperatura externa no aumento ou diminuição das temperaturas do lodo no termo-hidrolisador. A conservação da umidade do lodo é explicada pelo fato de o sistema ser totalmente fechado e estar em constante revolvimento. O objetivo da conservação da umidade do lodo é preservar sua característica fluida para facilitar o retorno ao reator. A Figura 2.14 ilustra alguns aspectos da microscopia ótica do lodo termo-hidrolisado (100x), percebendo-se ruptura das estruturas floculentas do lodo após o tratamento térmico, evidência de que a temperatura tem efeito destrutivo nesses flocos. Foram realizados, também, os ensaios de biodegradabilidade anaeróbia do lodo termohidrolisado, utilizando a metodologia desenvolvida no Laboratório de Desenvolvimento de Processos Tecnológicos do Departamento de Engenharia Química e Engenharia de Alimentos da Universidade Federal de Santa Catarina (LDPT/ENQ/UFSC) e que foi descrita por Weiss et al. (2003). Para realização dos testes, a concentração de sólidos voláteis da amostra foi ajustada para 20 gSV/L e posteriormente foram adicionados 8,0 gSV/L de inóculo. Nessa concentração, a proporção de inóculo em relação à concentração de substrato foi de 40%. O inóculo utilizado foi o lodo proveniente do reator RALF, tratando esgoto bruto.

Figura 2.14Microscopia ótica do lodo de esgoto sem efeito da temperatura e lodos termohidrolisados durante o tempo indicado abaixo de cada figura.

Os custos para o sistema de aquecimento é realizado por módulos atendendo a cerca de 10.0 habitantes. Para esse caso, o custo total do sistema de aquecimento gira em torno de R$ 12.80,0 e, para a construção do termo-hidrolisador, está em torno de R$ 5.0,0, portanto, uma relação de investimento da ordem de R$ 1,78/habitante.

A maioria dos estudos de hidrólise química de lodos utiliza amostras de lodo aeróbio resultante do processamento por lodos ativados, e poucos trabalhos estão relacionados com hidrólise química de lodo anaeróbio para processamento em reatores UASB. Os estudos de hidrólise na UFES têm por objetivo a comparação de processos hidrolíticos, por via ácida e alcalina, de lodo anaeróbio de reator UASB recebendo lodo de retorno de biofiltros aerados submersos (BFS). Essa comparação foi realizada por meio de ensaios com diferentes dosagens de ácido (HCl) e álcali (NaOH) em lodos com várias concentrações de sólido totais (ST). A tecnologia proposta objetiva reduzir a produção de lodos por meio da destruição de sólidos voláteis (SV), além de contribuir para a produção de lodo com menor carga de agentes patogênicos.

O sistema de tratamento de esgotos tipo UASB seguido de biofiltros aerados submersos (UASB + BFS) utiliza um retorno de lodo aeróbio proveniente da lavagem

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