ABSTRACT
RESUMO Esta pesquisa propôs o desenvolvimento de um sistema de biofiltros submersos (SBS), modificados com base na configuração de filtros de pedra, visando ao pós-tratamento do efluente de lagoas de estabilização, inicialmente para a remoção de algas. Foram implantados 2 conjuntos de biofiltros submersos para captar esgoto tratado de duas diferentes profundidades de uma lagoa de maturação - a 60 cm (em uma zona dessa lagoa chamada superficial - ZS) e a 180 cm (em outra zona dessa lagoa chamada intermediária - ZI). Foi utilizada, como recheio dos biofiltros submersos, pedra brita nº 3, nas seguintes alturas de leito filtrante: 50, 100, 150 e 200 cm, tendo por objetivo avaliar a influência desse fator sobre a eficiência de remoção de algas mediante análise de clorofila A e outras 16 variáveis de qualidade associadas neste estudo. Obtiveram-se eficiências para demanda química de oxigênio (DQO) no intervalo de 65 a 80% para ZS e, para ZI, os resultados dessa eficiência tiveram muita variação, sem estabilidade - de forma prática, portanto, o ponto de coleta na ZI mostrou-se não recomendado. Quando às eficiências para clorofila A, para ZS, o intervalo alcançado variou de 65 a 99% e, para ZI, esses resultados foram inferiores aos da ZS. Concluiu-se que a extração a partir da zona superficial da lagoa de maturação e uma profundidade de leito entre 150 e 200 cm foram os parâmetros operacionais que levaram a um melhor desempenho global dos biofiltros submersos modificados e, mais especificamente, quanto às seguintes variáveis: DQO, demanda bioquímica de oxigênio (DBO), clorofila A e sólidos totais.
ABSTRACT This research proposed the development of a submerged biofilters system, modified based on the configuration of rock filters, aiming at the effluent post-treatment of stabilization lagoons, initially for algae removal. Two sets of submerged biofilters were implemented to collect treated sewage from two different depths of a maturation lagoon - at 60 cm (in a zone of this lagoon called superficial-SZ) and at 180 cm (in a zone of this lagoon called intermediary-IZ). It was used, as filling of submerged biofilters, gravel No. 3, at filtering layers heights of: 50, 100, 150 and 200 cm, aiming to evaluate the influence of this factor over algae removal efficiency toward chlorophyll a, and other 16 quality variables associated in this study. For SZ, efficiencies were obtained for COD in the range of 65 to 80%, and for IZ the efficiency results had a lot of variation, without stability, in a practical way, so the collection point in ZI was not recommended. For SZ efficiencies were obtained for chlorophyll a in the range of 65 to 99%, and for IZ the efficiency results were lower than those of SZ. It was concluded that the collecting from superficial zone of the maturation lagoon, and a layer depth between 150 and 200 cm, were the operational parameters that led to a better overall performance of the modified submerged biofilters, and more particularly to: COD (Chemical Oxygen Demand), BOD (Biochemical Oxygen Demand), chlorophyll a, and total solids.
ABSTRACT
RESUMO Nesta pesquisa, estudou-se o desempenho de três filtros biológicos anaeróbios com novos e diferentes meios de suporte em tempos de detenção hidráulica (TDH) distintos (5,5 e 11,1 horas), objetivando a remoção de algas de efluentes de lagoas de estabilização. O considerável desempenho no pós-tratamento (remoções de até 77,4%) pode ser atribuído à atuação dos mecanismos de sedimentação, retenção física e assimilação biológica. Foi desenvolvido um modelo de decaimento para clorofila com base na simplificação da equação de transporte de massa. O coeficiente global de decaimento foi descrito como uma função dos números de Reynolds e Weber, obtida por meio de ajuste aos dados experimentais com um coeficiente de determinação superior a 0,96. Para confirmação de que a função de Reynolds e Weber descreve bem o comportamento de k, foram realizadas simulações do impacto das seguintes variáveis na eficiência de remoção de algas: comprimento do filtro (altura do leito), diâmetro do filtro, diâmetro do meio suporte, porosidade, vazão, tensão superficial e da viscosidade do líquido. As simulações desenvolvidas demonstraram coerência nos resultados, reforçando que os números de Reynolds e Weber, assim como o modelo de fluxo em pistão, podem ser usados para descrever o processo de remoção de algas em filtros anaeróbios.
ABSTRACT In this research we studied the performance of three anaerobic biological filters with new and different support media in different hydraulic retention time (HRT): 5.5 and 11.1 hours, aiming at the removal of wastewater stabilization ponds of algae. The considerable performance in the post-treatment (removal of up to 77.4%) can be attributed to the actions of sedimentation mechanisms, physical restraint and biological assimilation. It has developed a model for chlorophyll decay from the simplification of mass transport equation. The overall decay coefficient was described as a function of Reynolds and Weber numbers, which was obtained through adjusting the experimental data with a determination coefficient greater than 0.96. To confirm that the Reynolds and Weber function describes well the k behavior, simulations were made of the impact of these variables on algae removal efficiency: filter length (bed height), filter diameter, the diameter of the support means, porosity, flow, surface tension and viscosity of the liquid. Simulations show consistency in the results, reinforcing that the Reynolds and Weber numbers and the flow model of piston may be used to describe the process of removing algae in anaerobic filters.
