Uso de lodo de estação de tratamento de água para remoção de fósforo em tratamento terciário de efluente de suinocultura

Abstract

O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho de três reagentes de alumínio (sulfato de alumínio, coagulante recuperado e lodo de estação de tratamento de água (ETA)) na remoção de fósforo de efluente secundário de suinocultura. Os resultados foram obtidos por meio de ensaios em escala de bancada (Jar test). Em um experimento preliminar, foram definidas as condições de mistura (gradiente de velocidade = 100 s -1 e tempo de mistura = 5 minutos) para produção do coagulante recuperado a partir da adição de ácido sulfúrico ao lodo de ETA. A seguir, foi avaliada a influência do pH após a adição do reagente de alumínio e da dose de alumínio (expressa pela razão molar alumínio/fósforo – Al/P) sobre o desempenho dos reagentes testados. O pH não influenciou o desempenho do lodo de ETA e apresentou efeito fraco sobre a remoção de fósforo pelo coagulante recuperado e pelo sulfato de alumínio, sendo observada maior eficiência de remoção em pH = 5,0. Para todos os reagentes de alumínio, foi observada maior eficiência de remoção de fósforo quanto maior a dose aplicada, mais especificamente, com a dose Al/P = 3. Com o coagulante recuperado obteve-se eficiência de remoção de fósforo (99%) tão elevada quanto com o sulfato de alumínio (99%), porém, as eficiências de remoção de sólidos suspensos totais (SST) e de demanda química de oxigênio (DQO) foram menores com o coagulante recuperado (42% e 50%, respectivamente) do que com o sulfato de alumínio (60% e 59%, respectivamente). Entre as espécies de fósforo presentes no efluente secundário de suinocultura, foi obtida maior eficiência de remoção de fósforo reativo, comparativamente à remoção de fósforo orgânico em todos os ensaios. Na sequência, foi avaliada a influência do gradiente de velocidade e do tempo nas etapas de mistura rápida e floculação sobre o desempenho dos reagentes de alumínio. O uso do menor tempo (10 s) e menor gradiente de mistura (200 s -1 ), além de menor gradiente de floculação (30 s -1 ) resultou em maior eficiência de remoção de fósforo e de SST para todos os reagentes de alumínio. O gradiente de floculação foi o fator que mais afetou o desempenho dos reagentes de alumínio, principalmente na remoção de SST com o lodo de ETA e com o coagulante recuperado. O tempo de floculação afetou a remoção de fósforo e de SST com o coagulante recuperado e com o lodo de ETA, enquanto que o desempenho do sulfato de alumínio não aumentou com o aumento do tempo de floculação. O ajuste das condições de mistura e floculação resultou em melhoria de desempenho de todos os reagentes de alumínio, sendo obtidas, com a dose Al/P = 1, eficiências de remoção similares às obtidas com a dose Al/P = 2 no primeiro experimento. Com tempo de floculação de 15 minutos, o coagulante recuperado apresentou desempenho similar ao do sulfato de alumínio em termos de remoção de fósforo e SST, enquanto que com o lodo de ETA as eficiências obtidas foram bem inferiores. Palavras-chave: Lodo de ETA. Coagulante recuperado. Sulfato de alumínio. Efluente de suinocultura. Fósforo.The objective of this work was to evaluate the performance of three aluminum reagents (alum, recovered coagulant and water treatment sludge (WTS)) for phosphorus removal from piggery secondary wastewater. The results were obtained from bench scale tests (Jar test). In a preliminary experiment, the mixing conditions (velocity gradient = 100 s -1 and mixing time = 5 minutes) for the production of the recovered coagulant from the addition of sulfuric acid to the WTS were determined. Secondly, the influence of both the pH after the addition of the aluminum reagent and the aluminum dose (expressed by the aluminum/phosphorus (Al/P) molar ratio) on the performance of the tested reagents was evaluated. The pH did not influence the performance of the WTS and had a weak effect on phosphorus removal by both the recovered coagulant and alum. Higher removal efficiency was observed at pH = 5.0. For all aluminum reagents, the higher the applied dose, the higher phosphorus removal efficiency, more specifically with the dose of Al/P = 3. With the recovered coagulant, phosphorus removal efficiency (99%) was as high as that with alum (99%); however, the total suspended solids (TSS) and chemical oxygen demand (COD) removal efficiencies were lower with the recovered coagulant (42% and 50%, respectively) than those with alum (60% and 59%, respectively). Among the phosphorus species present in the piggery secondary wastewater, a higher removal efficiency of reactive phosphorus was obtained compared to organic phosphorus removal in all tests. In a following experiment, the influence of the velocity gradient and time in the rapid mixing and flocculation steps on the performance of the aluminum reagents was evaluated. The use of shorter mixing time (10 s) and lower mixing gradient (200 s -1 ), in addition to a lower flocculation gradient (30 s -1 ), resulted in higher phosphorus and TSS removal efficiencies for all aluminum reagents. The flocculation gradient was the factor that most affected the performance of aluminum reagents, mainly in the removal of TSS with the WTS and the recovered coagulant. Flocculation time affected phosphorus and TSS removal with the recovered coagulant and WTS, while alum performance did not increase with increasing flocculation time. The adjustment of the mixing and flocculation conditions resulted in greater performance of all aluminum reagents. The removal efficiencies obtained with the Al/P dose = 2 in the first experiment were obtained with the Al/P dose = 1 used in the second experiment. Using a flocculation time of 15 minutes, the recovered coagulant presented a performance similar to that with alum in terms of phosphorus and TSS removal, while with the WTS the efficiencies obtained were much lower. Keywords: Water treatment sludge. Recovered coagulant. Alum. Piggery wastewater. Phosphorus.