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Tratamento de águas residuárias de suinocultura em reator anaeróbio operado em batelada sequencial

Treatment of swine wastewater in anaerobic sequencing batch reactor

Resumos

Neste estudo avaliou-se o desempenho de um reator anaeróbio operado em batelada sequencial, em escala piloto, com volume total de 280 L, no tratamento de águas residuárias de suinocultura. As cargas orgânicas volumétricas aplicadas no reator foram de 4,42; 5,27; 9,33 e 11,79 g DQOtotal (L d)-1. As eficiências médias de remoção de DQOtotal, sólidos suspensos totais (SST) e sólidos suspensos voláteis (SSV) variaram de 56 a 87%. O nitrogênio total Kjedahl (NTK), fósforo total (P-total) e magnésio (Mg) foram removidos com eficiências médias de 26 a 39%. As produções volumétricas de metano variaram de 0,50 a 0,64 L CH4 (L reator d)-1 e não foram observadas diferenças significativas. As relações sólidos voláteis/sólidos totais (SV/ST) do lodo de tal reator variaram de 0,74 a 0,58. As maiores concentrações médias de nutrientes no lodo do reator foram para o nitrogênio, fósforo, ferro e cálcio, com valores de 30.610 a 64.400, 1.590 a 9.870, 6.180 a 8.700 e 1.180 a 6.760 mg kg-1 base seca, respectivamente.

dejetos de suínos; digestão anaeróbia; metano; nutrientes; carga orgânica volumétrica


In the present study, we evaluated an anaerobic sequencing batch reactor, in pilot scale and with a total volume of 280 L, for the treatment of swine wastewater. The organic loading rates applied in such reactor were 4.42; 5.27; 9.33 and 11.79 g CODtotal (L d)-1. The average efficiencies of removal of CODtotal total solids suspension (TSS) and volatile suspension solids (VSS) varied from 56 to 87%. The nutrients total Kjedahl nitrogen (TKN), total phosphorus (total P) and Mg were removed with average efficiencies from 26 to 39%. The volumetric methane productions varied from 0.50 to 0.64 L CH4 (L reactor d)-1 and did not present significant differences. The VS/TS relations of the aforementioned reactor's sludge varied from 0.74 to 0.58. The highest mean concentrations of nutrients in the reactor sludge were those of nitrogen, phosphorus, iron and calcium, with values from 30.610 to 64.400, 1.590 to 9.870, 6.180 to 8.700 and 1.180 to 6.760 mg kg-1 base dry, respectively.

swine wastewater; anaerobic digestion; methane; nutrients; organic loading rates


ARTIGO TÉCNICO

Tratamento de águas residuárias de suinocultura em reator anaeróbio operado em batelada sequencial

Treatment of swine wastewater in anaerobic sequencing batch reactor

Roberto Alves de OliveiraI; Rose Maria DudaII

IEngenheiro Agrônomo e Tecnólogo em Construção Civil pela Universidade Estadual Paulista (Unesp); Doutor em Engenharia Civil pela Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo (USP); Professor assistente do Departamento de Engenharia Rural da Unesp

IIEngenheira Química pela Universidade Federal do Paraná (UFPR); Mestre em Microbiologia Agropecuária pela Unesp; Doutoranda em Microbiologia Agropecuária pela Unesp

Endereço para correspondência Endereço para correspondência: Roberto Alves de Oliveira Departamento de Engenharia Rural da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias da Unesp Via de Acesso Prof. Paulo Donato Castellane s/n 14884-900 - Jaboticabal (SP), Brasil Tel.: (16) 3209-2638 e-mail: oliveira@fcav.unesp.br

RESUMO

Neste estudo avaliou-se o desempenho de um reator anaeróbio operado em batelada sequencial, em escala piloto, com volume total de 280 L, no tratamento de águas residuárias de suinocultura. As cargas orgânicas volumétricas aplicadas no reator foram de 4,42; 5,27; 9,33 e 11,79 g DQOtotal (L d)-1. As eficiências médias de remoção de DQOtotal, sólidos suspensos totais (SST) e sólidos suspensos voláteis (SSV) variaram de 56 a 87%. O nitrogênio total Kjedahl (NTK), fósforo total (P-total) e magnésio (Mg) foram removidos com eficiências médias de 26 a 39%. As produções volumétricas de metano variaram de 0,50 a 0,64 L CH4 (L reator d)-1 e não foram observadas diferenças significativas. As relações sólidos voláteis/sólidos totais (SV/ST) do lodo de tal reator variaram de 0,74 a 0,58. As maiores concentrações médias de nutrientes no lodo do reator foram para o nitrogênio, fósforo, ferro e cálcio, com valores de 30.610 a 64.400, 1.590 a 9.870, 6.180 a 8.700 e 1.180 a 6.760 mg kg-1 base seca, respectivamente.

Palavras-chave: dejetos de suínos; digestão anaeróbia; metano; nutrientes; carga orgânica volumétrica.

ABSTRACT

In the present study, we evaluated an anaerobic sequencing batch reactor, in pilot scale and with a total volume of 280 L, for the treatment of swine wastewater. The organic loading rates applied in such reactor were 4.42; 5.27; 9.33 and 11.79 g CODtotal (L d)-1. The average efficiencies of removal of CODtotal total solids suspension (TSS) and volatile suspension solids (VSS) varied from 56 to 87%. The nutrients total Kjedahl nitrogen (TKN), total phosphorus (total P) and Mg were removed with average efficiencies from 26 to 39%. The volumetric methane productions varied from 0.50 to 0.64 L CH4 (L reactor d)-1 and did not present significant differences. The VS/TS relations of the aforementioned reactor's sludge varied from 0.74 to 0.58. The highest mean concentrations of nutrients in the reactor sludge were those of nitrogen, phosphorus, iron and calcium, with values from 30.610 to 64.400, 1.590 to 9.870, 6.180 to 8.700 and 1.180 to 6.760 mg kg-1 base dry, respectively.

Keywords: swine wastewater; anaerobic digestion; methane, nutrients; organic loading rates.

Introdução

A suinocultura é uma das principais atividades agropecuárias que vem aumentando nas últimas décadas a sua participação nos impactos provocados no ambiente. A adoção de sistemas confinados de produção, com o uso intensivo da água para higienização das instalações, resulta em grandes quantidades de dejetos líquidos, com concentrações de sólidos de 0,5 a 3,0% (FERNANDES; OLIVEIRA, 2006). Segundo a Pesquisa Agropecuária Municipal (IBGE, 2007) o plantel brasileiro de suínos é estimado em 35 milhões de cabeças, e o equivalente populacional médio em termos de DBO5,20 é de 3,5 habitantes por suíno (LINDNER, 1999, apud MIRANDA, 2005).

As águas residuárias de suinocultura contêm altos teores de matéria orgânica, nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, sódio, magnésio, manganês, ferro, zinco, cobre e outros elementos, incluídos nas dietas dos animais (LUDKE; LUDKE, 2002).

O tratamento biológico anaeróbio pode ser aplicado para resolver os problemas ambientais e de saúde pública associados às águas residuárias de suinocultura com altas cargas orgânicas, com as vantagens da produção de metano, baixa produção de lodo, facilidade na integração com o sistema de manejo de águas residuárias (NDON; DAGUE, 1997), conservação dos nutrientes e redução dos odores (AHN et al, 2006).

Como alternativa aos reatores anaeróbios de fluxo contínuo, houve o desenvolvimento do reator anaeróbio operado em batelada sequencial (ASBR, do inglês anaerobic sequencing batch reactor), com a realização de várias pesquisas que visam a sua aplicação prática no tratamento de resíduos sólidos e semissólidos (10 a 20% de sólidos totais) e de águas residuárias (DAGUE et al, 1992; MASSE et al, 2003, 2007; NDON; DAGUE, 1997; SHIZAS; BAGLEY, 2002; ZHANG et al, 1997; MALTA-ALVAREZ, 2003). O ASBR tem algumas vantagens, como a eliminação da sedimentação secundária, boa retenção de biomassa, simplicidade de operação e flexibilidade (RODRIGUES et al, 2003; SHIZAS; BAGLEY, 2002). No ASBR, utiliza-se o processo anaeróbio de alta taxa para estabilizar águas residuárias, para controlar odores e produzir biogás como fonte alternativa de energia (NDON; DAGUE, 1997), além da possibilidade do uso agrícola do lodo excedente.

O tratamento biológico no ASBR é realizado em uma única unidade por meio de uma sequência operacional (ciclo), composta de quatro etapas distintas: alimentação, reação, sedimentação e descarte. A retenção de biomassa granular é um importante aspecto no ASBR e possibilita altas remoções de sólidos orgânicos, com baixos tempos de detenção hidráulica (NDON; DAGUE, 1997). Além dos aspectos físicos, os constituintes químicos e as propriedades da biomassa - que podem afetar a viabilidade da aplicação no solo do efluente e do lodo de forma benéfica - também devem ser conhecidos, e abrangem a matéria orgânica, os nutrientes, os micro-organismos patogênicos, os metais pesados e os componentes tóxicos (METCALF; EDDY, 2003).

Considerando-se as características do ASBR, foram realizados vários trabalhos com a sua aplicação para os resíduos da suinocultura. Zhang et al (1997) utilizaram um reator de 12 L, com a aplicação de carga orgânica volumétrica (COV) de 0,9 a 5,5 g SV (L d)-1 e tempo de detenção hidráulica (TDH) de 2, 3 e 6 dias, com o afluente com sólidos voláteis (SV) de 2,7 a 17 g L-1, e obtiveram reduções de SV de 39 a 61%, de DBO5 de 59 a 86% e produção volumétrica de biogás de 0,4 a 2,3 L (L reator d)-1, respectivamente. Masse et al (2003) trabalharam com reator de 42 L, com COV de 1,2 g DQOtotal (L d)-1, TDH de 28 dias e temperatura de 20ºC no tratamento de afluente com DQOtotal de 49 g L-1 e obtiveram eficiências de remoção de DQOtotal de 89%. Masse et al (2007) operam um reator de 41 L, com TDH de 4 semanas, COV de 4 g DQOtotal (L d)-1 e temperatura de 20ºC, com afluente com DQOtotal de 131 g L-1 e obtiveram eficiências médias de remoção de DQOtotal de 58 a 73%. A utilização do ASBR para a suinocultura com manejo de dejetos líquidos, em regiões sob clima tropical e subtropical depende do conhecimento da influência das condições operacionais (TDH e COV) e ambientais (temperatura) e das características do afluente e qualidade do efluente.

Portanto, neste trabalho foi avaliado o efeito do aumento da COV de 4,4 a 11,8 g DQOtotal (L d)-1 com a variação da temperatura média do ar no desempenho de um ASBR, quanto à remoção de matéria orgânica, nutrientes, coliformes termotolerantes, produção de metano e características do lodo, no tratamento de águas residuárias de suinocultura, com concentrações de sólidos suspensos totais em torno de 10.000 mg L-1.

Material e métodos

Local

A unidade experimental utilizada para o tratamento das águas residuárias de suinocultura foi constituída por uma bomba centrífuga, um depósito de dejetos de suínos (afluente) e um ASBR em escala piloto. No local da instalação do ASBR, o clima, segundo a classificação de Koppen, é subtropical úmido, seco no inverno e com chuva no verão, com temperatura média anual de 21ºC.

Instalações experimentais

O ASBR foi construído com um tubo de PVC comercial, com diâmetro de 500 mm e com volume total de 280 L (Figura 1). O volume livre, reservado para o acúmulo de biogás, na parte superior do ASBR, foi de 14% do volume total do reator (40 L). Para a monitorização da produção de biogás foram instalados gasômetros, conforme descrito por Fernandes e Oliveira (2006). No ASBR foi instalado um sistema de agitação mecânica, composto por três impelidores, eixo e moto-redutor, e temporizador para o acionamento intermitente. Durante a etapa de reação, o sistema de agitação mecânica foi acionado intermitentemente (15 minutos por hora), com velocidade de 20 a 25 rotações por minuto (rpm), resultando num gradiente de velocidade (G) em torno de 100 s-1.


Condições operacionais e afluente

O experimento foi dividido em quatro ensaios, variando-se o TDH no ASBR, conforme descrito na Tabela 1.

Os dejetos de suínos utilizados como afluente no ASBR foram coletados diariamente no Setor de Suinocultura da Unesp, Jaboticabal (SP). Os dejetos foram coletados em confinamento de suínos, na fase de crescimento e terminação, com lâmina d'água nas baias. Após a coleta os dejetos de suínos foram peneirados (peneira com malha quadrada de 3 mm) para retirada dos sólidos grosseiros.

O TDH foi calculado dividindo-se o volume útil do reator pelo volume de alimentação diário, conforme descrito por SHIZAS E BAGLEY (2002) e PINHEIRO et al (2008). A avaliação de desempenho da unidade experimental se baseou na monitorização da água residuária de suinocultura bruta afluente e do efluente tratado no ASBR, em amostras simples, perfazendo 15 amostragens para cada TDH aplicado.

Delineamento experimental, exames e determinações

O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, com quatro tratamentos (TDH de 96, 72, 48 e 36 horas) e 15 repetições para o afluente e efluente, 55 repetições para a produção volumétrica de metano e temperatura média do ar e oito repetições para sólidos totais e voláteis do lodo. Os valores dos parâmetros determinados, descritos na Tabela 2, foram submetidos à análise de variância pelo teste F, utilizando-se para a comparação das médias, o teste de Tukey a 5%. As repetições foram as amostragens no tempo. Às médias das eficiências de remoção foi aplicada análise de regressão polinomial.

Resultados e discussão

Na Tabela 3, observa-se que, entre as temperaturas médias do ar e as COV aplicadas no ASBR, ocorreram diferenças significativas. As maiores e menores temperaturas climatológicas médias de 24,1ºC e de 19,2ºC foram observadas com os TDH de 96 e 48 horas, respectivamente.

Para os valores médios de pH (de 5,7 a 6,0) (Tabela 3), DQOtotal (de 15.835 a 18.848 mg L-1), DQOss (de 13.490 a 15.264 mg L-1) e SST (de 9.219 a 10.696 mg L-1) do afluente e da produção volumétrica de metano (de 0,50 a 0,64 m3 CH4 (m3 reator d-1)) do ASBR (Tabela 4), não foram observadas diferenças significativas (p > 0,05).

Os valores médios da DQOtotal (de 2.756 a 8.038 mg L-1), DQOdiss (de 508 a 1.758 mg L-1), DQOss (de 3.197 a 6.280 mg L-1), SST (de 1.553 a 3.954 mg L-1) e SSV (de 910 a 2.332 mg L-1) no efluente diminuíram acentuadamente (p < 0,01), indicando o efeito da variação do TDH e da temperatura climatológica no desempenho do ASBR para a remoção de matéria orgânica (Tabela 4).

Na Tabela 4 e na Figura 2, pelas linhas de tendência, observa-se que as maiores eficiências de remoção de DQOtotal, de 84 e 75%, ocorreram com os TDH de 96 e 36 horas, respectivamente, indicando resposta quadrática. As variações das eficiências de remoção de DQOss foram semelhantes às observadas para a DQOtotal, em razão dos altos níveis de DQOss na composição da DQOtotal. Para a DQOdiss, as maiores eficiências de remoção de 78 e 75%, foram verificadas com o TDH de 72 e 36 horas, respectivamente. Os valores obtidos para a DQOtotal nos ensaios com TDH de 72, 48 e 36 horas, quando ocorreram as temperaturas médias do ar de 22,5; 19,2 e 22,4 ºC foram similares às observadas por Masse et al (2007), mesmo com TDH até 19 vezes inferiores.


Para as eficiências médias de remoção de DQOtotal, DQOdiss, DQOss, SST e SSV, não foram observadas diferenças significativas (p < 0,01) (Tabela 4), e os menores valores de 56; 48; 58, 56 e 59% (p < 0,05), respectivamente, foram provocados pela menor temperatura média do ar de 19,2ºC, que ocorreu durante a operação com o TDH de 48 horas. Segundo Masse et al (1997), o decréscimo da temperatura diminui a atividade dos microrganismos anaeróbios, afetando o desempenho do ASBR para a remoção de matéria orgânica e dos sólidos suspensos.

Na Figura 3, pelas linhas de tendência, observa-se que ocorreu uma resposta linear para as eficiências de remoção dos SST e dos SSV, ou seja, com o aumento do TDH houve aumento na eficiência de remoção de SST e de SSV.


Os valores médios dos números de coliformes termotolerantes no afluente variaram de 7,4 x 106 a 1,6 x 108 NMP/100 mL. No efluente, os coliformes termotolerantes variaram de 9,0 x 104 a 1,3 x 107 NMP/100 mL (Tabela 4).

No ASBR com o aumento do TDH de 36 para 96 horas e o decréscimo da COV de 11,79 para 4,42 g DQOtotal (L d)-1, foi observado aumento nas eficiências médias de remoção de coliformes termotolerantes de 89,86 para 99,35%. As concentrações nos efluentes mantiveram-se acima de 9,0 x 104 NMP/100 mL, restringindo a aplicação das águas residuárias tratadas para a irrigação de plantas, tomando-se por base os valores estabelecidos nas diretrizes da Organização Mundial da Saúde (1989, 2006) e na resolução nº 357 de 17 de março de 2005 do Conama (BRASIL, 2005), na qual estão definidos os limites de coliformes termotolerantes de 200, 1000 e 4000 NMP/100 mL em corpos d'água doce de classe 1, 2 e 3, dos quais podem ser captadas águas para irrigação.

Durante os ensaios, os valores médios de NTK, N-am., N-org. e P-total no afluente variaram de 752 a 1116 mg L-1, 164 a 274 mg L-1; 631 a 858 mg L-1 e de 338 a 448 mg L-1, respectivamente (Tabela 5). Costa E Medri (2002) observaram concentrações de NTK e P-total próximas às observadas neste trabalho, de 1.825 mg L-1 e 391 mg L-1, respectivamente, em águas residuárias de suinocultura com DQOtotal de 15.153 mg L-1.

As eficiências médias de remoção do ASBR foram de 31 a 39% para o NTK, 59 a 80% para o N-org. e de 32 a 38% para o P-total. Observa-se que as menores eficiências de remoção de N-org. de 59% e 65% ocorreram quando se aplicaram as maiores COV de 11,79 e 9,33 g DQO (L d)-1, e com as menores temperaturas, provocando decréscimo na digestão de material proteico (Tabelas 3 e 5). As eficiências de remoção de P-total observadas neste estudo foram superiores às observadas por MASSE et al (2007), de 25,5%; tratando águas residuárias de suinocultura em um ASBR com COV de 0,14 g DQOtotal (L d)-1.

No ASBR observaram-se eficiências de remoção de 45 a 63% para o cálcio (Ca). Não foram observadas remoções de sódio (Na) e potássio (K) (Tabela 6).

As concentrações médias de Fe no afluente variaram de 20,34 a 27,40 mg L-1; de zinco (Zn), de 7,13 a 11,12 mg L-1; de cobre (Cu), de 5,40 a 8,26 mg L-1; de manganês (Mn), de 2,94 a 3,5 mg L-1. As concentrações médias de ferro (Fe) no efluente do ASBR durante os quatro ensaios variaram de 4,5 a 11,1 mg L-1; de Zn, de 1,9 a 3,0 mg L-1; de Cu, de 1,4 a 2,0 mg L-1; de Mn, de 1,1 a 1,4 mg L-1 (Tabela 6). As concentrações de Fe e Zn no efluente do ASBR, em todos os ensaios, foram menores que valores máximos contidos no padrão de lançamento de efluentes estabelecido na resolução nº 357 do Conama (BRASIL, 2005), que é de 15 mg L-1 para o Fe e de 5 mg L-1 para o Zn.

Não foram observadas diferenças significativas entre as eficiências de remoção de NTK, P-total, Mg, Cu, Fe, Mn e Zn com a variação das COV nos ensaios (p > 0,05). Resultados semelhantes para o P-total e o NTK, com remoções de 13% para o P-total e de 20% para o NTK, foram observados por Nedegwa et al (2008), tratando águas residuárias de suinocultura em um reator ASBR com volume de 12 L e com COV variando de 0,4 a 1,2 g DQO (L d)-1. Os autores atribuíram esse resultado à capacidade do sistema de tratamento anaeróbio de preservar os nutrientes em virtude da pequena imobilização de nitrogênio e fósforo no lodo anaeróbio.

Observaram-se eficiências médias de remoção de 60 a 82% para o Fe, de 67 a 81% para o Zn, de 61 a 79% para o Cu e de 52 a 65% para o Mn. Masse et al (2007) verificaram eficiências médias de remoção menores (de 15% para o Fe; 41,5% para o Cu; 21% para o Mn e 18,4 % para o Zn) em um ASBR tratando águas residuárias de suinocultura mesmo com COV menor (de 0,14 g DQOtotal (L d)-1) do que as aplicadas nos ensaios 1 e 4.

Os valores médios das concentrações de sólidos totais (ST) e sólidos voláteis (SV) do lodo sedimentado no ASBR foram baixos (Tabela 7), comparando-se com os valores obtidos para lodo de reatores anaeróbios, UASB e compartimentado (ABR), na faixa de 4 a 79 g L-1 de SV (SANTANA, 2004; FERNANDES, 2004), tratando águas residuárias de suinocultura com SST de 2 a 7 g L-1 e COV similares às utilizadas nos ensaios 1 a 4.

Os valores médios da relação SV/ST para o lodo do R1 foram de 0,69; 0,58; 0,74 e 0,70 durante os ensaios 1, 2, 3 e 4, respectivamente (Tabela 7). As altas relações SV/ST evidenciam a predominância de matéria orgânica no lodo, e consequentemente da presença de microrganismos, considerando-se a produção de metano obtida (de 0,50 a 0,64 L (L reator d)-1). (OLIVEIRA et al, 1997). Além disso, segundo a resolução nº 375 de 29 de agosto de 2006, do Conama (BRASIL, 2006), para fins de utilização agrícola, o lodo de esgoto ou produto derivado será considerado estável se a relação entre sólidos voláteis e sólidos totais for inferior a 0,70 - o que não foi obtido somente com TDH de 48 horas, em virtude da ocorrência de temperaturas médias na faixa psicrofílica, provocando o decréscimo da atividade da microbiota do lodo.

Os valores médios das taxas de carregamento orgânico no lodo (TCL) do ASBR foram de 1,9; 1,7; 3,5 e 2,7 g DQOtotal (g SVlodo d)-1 com os TDH de 96, 72, 48 e 36 horas, respectivamente (Tabela 7). A TCL, durante o regime permanente e de acordo com o tipo de água residuária a ser tratada, pode atingir valores em torno de 2,0 kg DQOtotal (kg SVlodo d)-1 em reatores anaeróbios (CHERNICHARO, 1997).

A aplicação de valores médios de TCL de até 2,7 g DQOtotal (g SVlodo d)-1 no ASBR com TDH de 96, 72, 48 e 36 horas e temperaturas médias de aproximadamente 23ºC, não foram limitantes para a obtenção de eficiências médias de remoção de DQOtotal e SSV acima de 68% e produção volumétrica de metano de 0,50 a 0,64 L CH4 (L reator d)-1. Para o TDH de 48 horas, com temperatura média em torno de 19ºC e TCL de 3,5 g DQOtotal (g SVlodo d)-1, houve decréscimo significativo nas eficiências de remoção de DQOtotal e SSV, que foram em torno de 55%, e da produção volumétrica de metano de 0,53 L CH4 (L reator d)-1.

O tempo de retenção de sólidos (TRS) no ASBR foi de 12,0; 9,4; 3,0 e 5,1 d, nos ensaios 1, 2, 3 e 4, respectivamente. Com o aumento da COV nos ensaios 1, 2 e 4, houve diminuição do TRS no ASBR. De acordo com Ndon E Dague (1997), o aumento da COV provoca maior produção de microrganismos dispersos e consequentemente o decréscimo do TRS.

Segundo Zhang et al (1997), com o aumento da COV, o decréscimo do TRS ocorre em virtude do aumento de sólidos suspensos no reator, que pode diminuir a sedimentação do lodo e consequentemente aumenta o arraste de lodo com o efluente. Schmit e Dague (1993), tratando águas residuárias de suinocultura em ASBR e aplicando COV de 3,31 a 5,37 g SV (L d)-1, encontraram TRS de 18,04 a 8,52 dias. Os autores observaram que a diminuição da COV e o aumento do TDH resultaram em maiores TRS, o que também foi observado neste trabalho.

Com as baixas temperaturas, a viscosidade do fluído no reator aumenta, diminuindo a velocidade de sedimentação do lodo, especialmente dos microrganismos dispersos (NDON; DAGUE, 1997), o que pode ter acorrido no ensaio 3, com TRS de 3,0 dias e temperaturas médias de 19,2 ºC.

O TRS mínimo para o processo metanogênico é de aproximadamente 10 dias para a temperatura de 35ºC (NDON; DAGUE, 1997). Nos ensaios 3 e 4, observaram-se valores abaixo do recomendado. O TRS de 5,1 d no ASBR, observado no ensaio 4, não foi limitante para a obtenção de altas eficiências médias de remoção de DQOtotal e SST de 82 e 80%, respectivamente, e produção de metano de 0,5 L (L reator d)-1.

As concentrações médias de N e P no lodo do ASBR, durante os ensaios, variaram de 30.610 a 64.400 e de 9.870 a 1.590 mg (kg base seca)-1, respectivamente (Tabela 8).

O N, P, Fe e Ca foram os nutrientes encontrados em maiores concentrações no lodo no ASBR. Segundo Oliveira et al (1997), os mecanismos de precipitação no lodo podem ser a formação da estrovita (MgNH4PO4) e vivianita (Fe3PO4. 8H2O), além da hidroxiapatita (CaHPO4), as quais podem representar as formas de remoção de nutrientes com inclusão no lodo, principalmente N, P, Fe e Ca, das águas residuárias, como as provenientes da suinocultura.

As concentrações médias de Cu e Zn foram de 490 a 1.250; 600 a 1370 mg (kg base seca)-1, respectivamente, no lodo do ASBR (Tabela 8). Segundo a resolução nº 375 do Conama, o lodo de esgoto e de produtos derivados, para o uso agrícola, deve respeitar os limites máximos de concentração de Cu e Zn de 1.500 e 2.800 mg (kg base seca)-1, respectivamente. As concentrações de Mg, Na e K variaram de 40 a 450 mg (kg base seca)-1 de lodo.

Conclusões

Com a utilização do ASBR, foi possível obter eficiências de remoção de DQO e sólidos suspensos de 50 a 87%, de NTK, P, e Mg de 30 a 39%, e de N-org, Ca, Cu, Fe, Mn e Zn de 50 a 82%, com produções de metano de 0,50 a 0,64 L CH4 (L reator d)-1, para COV de 4,4 a 11,8 g DQOtotal (L d)-1, indicando que o seu emprego com TDH de até 36 horas pode ser viável no tratamento de águas residuárias de suinocultura, principalmente em virtude da vantagem da operação intermitente. Com valores médios de temperatura do ar abaixo de 20ºC, a obtenção de eficiências de remoção de DQOtotal e sólidos suspensos acima de 60% exigirá a utilização de TDH maiores que 48 horas.

Os valores médios da relação SV/ST do lodo proveniente do ASBR foi de 0,58 a 0,74 e evidenciam a predominância de matéria orgânica no lodo e consequentemente da presença de microrganismos, considerando-se a produção de metano obtida (de 0,50 a 0,64 L (L reator d)-1), e com características de estabilidade para o uso agrícola no solo (SV/ST inferior a 0,70), quando for descartado o excesso de lodo. As médias de Cu e Zn no lodo do ASBR de 490 a 1.250 e 600 a 1.370 mg (kg base seca)-1, tomando-se por base os limites estabelecidos na resolução nº 375 do Conama, é possível o uso agrícola do lodo.

Agradecimentos

À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) e à Tigre S/A Tubos e Conexões, pelo apoio financeiro.

Recebido: 30/03/09

Aceito: 22/10/09

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  • Endereço para correspondência:

    Roberto Alves de Oliveira
    Departamento de Engenharia Rural da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias da Unesp
    Via de Acesso Prof. Paulo Donato Castellane s/n
    14884-900 - Jaboticabal (SP), Brasil
    Tel.: (16) 3209-2638
    e-mail:
  • Datas de Publicação

    • Publicação nesta coleção
      26 Jan 2010
    • Data do Fascículo
      Dez 2009

    Histórico

    • Recebido
      30 Mar 2009
    • Aceito
      22 Out 2009
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