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Tratamento de efluentes – David Charles Meissner – A Importância de Monitorar e Controlar as Cargas de DBO5 e DQO – Parte 2

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Tratamento de efluentes – David Charles Meissner – A Importância de Monitorar e Controlar as Cargas de DBO5 e DQO – Parte 2

A Importância de Monitorar e Controlar as Concentrações e Quantidades das Cargas de DBO5 e DQO em uma Estação de Tratamento de Efluentes de Lodo Ativado – Parte 2

Introdução

20/11/2015 – Neste trabalho pretende-se apresentar algumas ideias para que o leitor possa obter um melhor entendimento do que são e como podem ser monitoradas e controladas as cargas poluidoras orgânicas. Essas cargas são normalmente definidas a partir das medições da Demanda de Oxigênio Química (DQO) e da Demanda de Oxigênio Biológica (DB05).

Nesta parte, são tratados assuntos referentes ao monitoramento e controle das cargas poluidoras orgânicas em uma estação de tratamento de efluentes, como indicado abaixo:

  1. Qual é a faixa ideal de controle das cargas de DQO e DBO5 encontradas na entrada e na saída da fase de tratamento biológico?
  2. Quais são os problemas e dificuldades no controle das cargas encontradas em um tanque de aeração?
  3. Como se podem controlar as cargas excessivas de DQO e DBO5?

1.       Qual é a faixa ideal de controle das cargas de DQO e DBO5 encontradas na entrada e na saída da fase de tratamento biológico?

  • Para determinar uma faixa ideal no controle das cargas de DQO e DBO5, primeiramente é necessário comparar os valores das cargas obtidas em uma estação de tratamento de efluentes em operação, com os valores utilizados no projeto de construção da mesma estação. Na tabela n° 1 a seguir, são apresentados os valores normais (e não com vazões de pico, que podem ser de 10 – 15% maiores) utilizados no projeto da mesma estação, com os valores operacionais e que se encontram resumidos na tabela N° 1 do trabalho: A Importância de Monitorar e Controlar as Concentrações e Quantidades das Cargas de DBO5 e DQO em uma Estação de Tratamento de Efluentes de Lodo Ativado – Parte 1.

cargas 2 - tabela 1

  • Como se observa na tabela 1 acima, os dados das cargas utilizados no desenvolvimento de um projeto de uma estação de tratamento de efluente podem ser comparados com os valores operacionais da mesma estação. Esses dados operacionais podem ser consolidados com base em vários períodos de tempo, conforme demandas do estudo.

Na tabela N° 2 a seguir, encontram-se lado ao lado os resultados médios operacionais calculados ao longo de um ano e os respectivos valores do projeto original.

cargas 2 - tabela 2

É preciso ressaltar que quanto menor for o valor da carga de DBO5 efetivamente lançada nos rios, melhor será para o meio ambiente. Olhando para o valor encontrado no canto inferior direto da tabela acima, observa-se que a carga de DBO5 efetivamente lançada no meio ambiente, é menor que o valor do projeto. Então, pode-se deduzir, que a ETE está funcionando bem, em relação a remoção de cargas de DBO5, ou seja ela está removendo suficientemente a carga de poluição que está entrando na estação de tratamento de efluente.

  • Quais são as faixas ideais de controle das cargas de DQO e DBO5? Entende-se que existem pelo menos duas maneiras de avaliar as variações nessas cargas e determinar as faixas úteis e operacionais para o controle das mesmas entrando em uma ETE. Na tabela N° 3 a seguir, levantou-se os valores médios, máximos, mínimos e o desvio padrão de duas cargas poluidoras, entrando no tratamento primário da ETE, ao longo de um ano. Também, incluíram-se linhas indicando as cargas nas entradas utilizadas pelo projeto da mesma ETE, e ainda valores similares, mas que são 50 % maiores. Os últimos valores (50 % maiores e que são chamados valores de picos) foram estimados com base nas faixas utilizadas no projeto, que previa variações dos valores de F/M considerados aceitáveis, em relação a todo o volume do tanque de aeração.

cargas 2 - tabela 3a

Para o efluente [A] – efluente bruto sem sólidos, a carga máxima da DQO encontrada, ou seja, 128.398 kg DQO/dia, não superou o valor do projeto de mais 50%, que foi calculada em 210.150 kg DQO/dia. Para os valores da carga de DBO5 do efluente [A], encontrou-se uma situação diferente, pois a carga máxima da DBO5, 80.283 kg DBO5/dia, superou significativamente o valor de pico do projeto, ou seja, que foi calculada em 65.400 kg DBO5/dia.

Para o efluente [B] – efluente bruto com sólidos, os valores máximos, tanto da carga de DQO quanto a carga de DBO5, superaram em muito os respectivos valores de pico do projeto.

Outra maneira de avaliar as variações das cargas na entrada da ETE é de comparar o tamanho do valor médio da uma carga, em porcentagem, com o valor do desvio padrão da mesma sequência de valores. Por exemplo, podem-se utilizar os valores da carga de DQO na entrada do efluente sem sólidos ao longo de um ano. Quanto maior for o desvio padrão das cargas na entrada da ETE, maior é a variação das mesmas cargas em volta do valor médio. Na tabela N° 4 a seguir, pode-se observar variações de 34% a 74% nos desvios padrão e nos valores médios das diversas cargas poluidoras.

cargas 2 - tabela 4

Apesar de o lançamento de uma carga de DBO5 no meio ambiente encontrar-se abaixo do valor projeto, pode se concluir que as grandes variações das cargas de DQO e DBO5 na entrada da ETE, tornam a operação diária de uma ETE muito difícil, particularmente impedem que ela se torne estável e funcione de forma eficiente.

2.        Quais são os problemas e dificuldades no controle das cargas encontradas em um tanque de aeração?

  • Como o excesso da carga pode criar problemas? Em um tanque de aeração, o volume é fixo, portanto, é limitada a carga hidráulica do tanque de aeração. Em decorrência deste fato, também o tempo de residência e de depuração das cargas poluidoras são limitados. Quando uma carga poluidora entrar em um tanque de aeração muito maior do que os limites definidos pelo projeto, não haverá tempo suficiente para que ela possa ser removida.

Ainda é muito importante destacar que existe outro aspecto similar, a questão apresentada acima que diz respeito à limitação no volume do tanque de aeração. No desenvolvimento e implantação de um projeto, a quantidade de ar disponível para misturar e agir com o efluente e com a carga poluente, também é limitado a um valor máximo. Portanto, a quantidade de oxigênio disponível para depuração das cargas, também é limitada.

 Nas situações onde ocorrem excessos de cargas poluidoras entrando no tanque de aeração, observa-se que além da massa biológica não ter tempo suficiente de depurar as cargas, também faltará oxigênio.

Essas condições limitantes permitem que se desenvolvam tipos de bactérias anormais e que vão alterar a qualidade física da biomassa, ou do lodo. Mesmo que as variações das cargas em excesso sejam de curta e transitória duração, elas dificultam manter a quantidade da carga final em um nível aceitável. Nessa situação podem ocorrer alterações na qualidade da biomassa que criariam sérias dificuldades no controle de sólidos dentro da fase de tratamento biológico da ETE, e até na quantidade de sólidos suspensos no efluente tratado.

  • Como uma carga de poluentes insuficiente pode criar problemas na operação de uma ETE? Os casos onde ocorre uma falta de carga de DQO ou DBO5 não são muito frequentes, e em geral são mais fáceis de resolver. Mas os problemas que podem surgir são similares à situação de um excesso da carga, mas no sentido inverso. Nas situações onde a carga de poluente e a carga hidráulica são insuficientes, o tempo de depuração será mais longo do que o estipulado no projeto, e a biomassa ou lodo vai ficar em contato excessivo com o ar e o oxigênio. Os resultados destas condições também podem criar problemas na qualidade da biomassa e no controle de sólidos dentro da ETE. Dentro destes problemas em geral, destaca-se o fenômeno chamado “pin floc”, onde os flocos de lodo ficam pequenos e quebrados.

3.       Como se podem controlar as cargas excessivas de DQO e DBO5?

  • O controle das cargas de DQO e DBO5 na entrada da ETE é ao mesmo tempo uma operação muito importante no controle diário de uma ETE, e também das mais difíceis a ser executada. O operador da ETE normalmente tem pouca possibilidade de modificar a quantidade e a qualidade do efluente bruto que é enviado à ETE. Quando ele toma conhecimento sobre modificações significantes relacionadas a qualidade e quantidade de efluente, muitas vezes é tarde demais para efetivar o controle necessário. O excesso da carga hidráulica e poluente já poderá estar dentro da fase de tratamento primário ou secundário da ETE.

Um operador tem duas formas básicas de tentar controlar e limitar que um excesso da carga como DQO e DBO5 entre na estação de tratamento. A primeira dela diz respeito à atenção e ao acompanhamento constante das condições operacionais das áreas produtivas da planta. A segunda forma diz respeito ao uso adequado das lagoas de emergência. Talvez seja possível acrescentar uma terceira opção, que seria a integração das duas formas apontadas acima.

 Observa-se que na primeira forma de controle, um operador deverá acompanhar os níveis dos diversos tanques dos licores e águas existentes nas diversas áreas produtivas. Nesta forma de controle deverão ser monitorados, também os diversos parâmetros de qualidade dos efluentes setoriais. Essas informações deverão ser disponibilizadas on-line, como se destaca a seguir: pH, condutividade e a própria vazão dos efluentes setoriais. A atenção do operador deverá ser redobrada durante as paradas eventuais da fábrica, sejam elas emergenciais ou planejadas. Uma estreita interação dos operadores com os supervisores e os responsáveis pelas áreas produtivas podem contribuir bastante para o controle da carga poluidora enviada a ETE. Esse controle deve ocorrer por meio do acompanhamento de picos, dentro de um turno específico de operação e de forma diária. Também, contribui muito para um melhor controle das cargas poluidoras por parte dos operadores da ETE, o entendimento e o acompanhamento dos procedimentos operacionais padronizados pelas áreas produtivas, como a respeito dos programas ISO 14.001 e ISO 9.000.

O desvio do efluente bruto para um ou mais lagoas de emergência é outra forma que um operador pode utilizar para controlar e limitar a entrada excessiva de cargas de DQO e DBO5 na ETE. Neste caso, não é dispensável a necessidade do operador se envolver e interagir com os supervisores das áreas produtivas. O uso do volume livre das lagoas não pode ser aplicado em uma forma continua, pois, pode-se chegar a um momento em que a lagoa ou lagoas ficarão cheias. No momento do desvio do efluente para a lagoa de emergência, é necessário que se estabeleça um plano de retorno do efluente para a ETE, onde ele será tratado adequadamente.

Deverá ser uma meta de educação permanente, dentro dos programas de melhoria de qualidade e meio ambiente, o entendimento dos operadores e supervisores das áreas produtivas, quanto às razões e justificativas de se utilizar ou não as lagoas de emergência. Diante desta perspectiva deve ficar claro para os operadores que um dia o efluente pode ser enviado com uma carga excessiva de poluentes para a ETE, devido ao fato das lagoas de emergência encontrar-se com seu nível baixo. Entretanto, em outros dias não pode ser mandado para a ETE nada além do “normal”, devido às lagoas de emergência encontrar-se cheias.

  • Quando se fala sobre a necessidade de controlar a carga de DBO5 existente no efluente na saída do tratamento biológico e seu lançamento ao meio ambiente, entende-se que é preciso limitar as cargas de poluentes e hidráulicas a um valor máximo que é estipulado por um órgão ambiental do governo. O lançamento do efluente no ponto final de tratamento deve ser realizado com as menores cargas possíveis. Com a exceção da implantação e aplicação de tratamentos do tipo terciários, não é possível controlar as quantidades das cargas neste ponto final. A quantidade da carga poluente que sai da estação de tratamento sempre vai depender de três fatores: da quantidade de cargas que entram na ETE, da relação destas cargas com o tamanho físico da estação, e das condições operacionais em geral da ETE.

Nos trabalhos efetivados e publicados no site nos meses anteriores, foram focalizadas algumas das variáveis operacionais que necessitam ser bem controladas para que a eficiência da remoção da carga poluente possa ser mantida e que a carga de DBO5 efetivamente lançada seja controlada. Se ao longo da estação de tratamento não são controladas as variáveis como: (1) a quantidade de oxigênio dissolvido no tanque de aeração, (2) o pH do efluente, (3) a temperatura do efluente, (4) a quantidade de nutrientes disponível, (5) a descarte do excesso de biomassa ou lodo gerado, entre outras, então não será possível obter uma carga mínima de DBO5 no efluente final.

CONCLUSÕES

Neste trabalho foram tratados os assuntos referentes às cargas de DQO e DBO5 encontradas nos efluentes ao longo de uma estação de tratamento de uma fábrica de celulose moderna. Os itens tratados foram:

  1. Qual é a faixa ideal de controle das cargas de DQO e DBO5 encontradas na entrada e na saída da fase de tratamento biológico?
  2. Quais são os problemas e dificuldades no controle das cargas encontradas em um tanque de aeração?
  3. Como se podem controlar as cargas excessivas de DQO e DBO5?

No próximo trabalho, parte 3, pretende-se abordar alguns detalhes do conceito de Relação de Alimentação com Massa (A/M ou F/M em inglês), onde as cargas de DQO e DBO5serão relacionadas com as concentrações de sólidos nos tanques de aeração.

cargas 2 - figura 1

Foto de um tanque de aeração

albany 728
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Sobre o Autor
David Meissner - Trat. Efluentes
David Meissner - Trat. Efluentes
É dono da empresa DCMEvergreen Environmental Consulting Services. É formado em Química na Michigan State University, East Lansing, (Mi USA) e Mestrado em Química Orgânica pelo ITA-CTA, São José dos Campos (SP Brasil).

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