Higienização por secagem prolongada de lodo de tanques sépticos

237 Pages·2017·8.27 MB·Portuguese

by  Raquel Pompeo

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ

RAQUEL PINHEIRO POMPEO

INFLUÊNCIA DA ESTOCAGEM PROLONGADA DE LODOS DE ESGOTO,
EM DIFERENTES CONDIÇÕES OPERACIONAIS, NA REDUÇÃO DE
PATÓGENOS, VISANDO A RECICLAGEM AGRÍCOLA

CURITIBA
2015
RAQUEL PINHEIRO POMPEO

INFLUÊNCIA DA ESTOCAGEM PROLONGADA DE LODOS DE ESGOTO,
EM DIFERENTES CO NDIÇÕES OPERACIONAIS, NA REDUÇÃO DE
PATÓGENOS, VISANDO A RECICLAGEM AGRÍCOLA

Tese apresentada como requisito à obtenção do grau
de Doutor em Engenharia de Recursos Hídricos e
Ambiental, Programa de Pós-Graduação em
Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental, da
Universidade Federal do Paraná.

Orientador: Prof. Miguel Mansur Aisse
Co-orientador: Prof. Cleverson Vitório Andreoli
Aluno: Raquel Pinheiro Pompeo

CURITIBA
2015

Aos meus amados pais,
Maria Arlete e Roberto
AGRADECIMENTOS

A Deus, por cada momento da minha jornada.
Aos meus pais, Arlete e Roberto, pelo que sou hoje e pelo que representam em minha vida.
Aos meus filhos, Leopoldo e Heloisa, pelo amor incondicional.
Ao meu orientador, professor Miguel Mansur Aisse, por seu exemplo pessoal, profissional e sua
dedicação.
Ao meu coorientador, professor Cleverson V. Andreoli, pela oportunidade, confiança e amizade.
A professora Edilene Alcântara de Castro, pela dedicação e competência.
As professoras Rosângela Paulino, Vanete Thomaz - Soccol e Eliane Vasconcelos pelo apoio.
A professora Anna Tereza Bittencourt, pelos ensinamentos.
Ao querido amigo Guilherme Samways, comigo desde o início.
Aos meus irmãos Roberto Pompeo, Cynthia Henz e em especial a minha irmã Simone Pompeo,
pela força e amizade.
A melhor madrasta que existe, Sonia Pompeo.
A querida amiga Thelma Regina, pela amizade de tantos anos.
Aos queridos André e Carol, pelos bons momentos.
Aos amigos Maria Carol Rocha, Simone Bittencourt, Adelino Maccarini, Luciane Prado, Julio
Werner, Juan Sanez e Tais Canova.
Aos colegas André Trafca, Pabline Daros, Jessica Junglos, Ahavene Simokado, Rafael Farah,
Francini dos Reis, Thiago Bollmann, Ariel Kollross, Ana Carolina Domakoski, Tamires O. de
Melo, pelo apoio.
Aos colegas Ellen Baettker e Julio Rietow, por compartilhar o espaço.
Aos funcionários da Companhia de Saneamento do Paraná – SANEPAR, Charles Carneiro,
Eduardo Pegorini, Antonio Everson Nairne, Cynthia Malaghini, Ignacio de Andrade, Isaias Avilar
de Almeida, Jair Ricardo Dias, Jarbas José Massaneiro, Nelson Mardegan Rui Mendes Junior,
que contribuíram no desenvolvimento deste trabalho
Ao programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental (PPGERHA)
da Universidade Federal do Paraná, em especial ao professor Cristóvão Scapulatempo
Fernandes, pela inspiração e exemplo; e ao professor Tobias Bleninger pela dedicação frente à
coordenação do programa.
Aos professores, funcionários e amigos do PPGERHA.
A Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nivel Superior  CAPES, pelo suporte
financeiro.
A Financiadora de Estudos e Projetos  FINEP pelo financiamento do projeto.
POMPEO, R. P.. Influência da estocagem prolongada de lodos de esgoto, em
diferentes condições operacionais, na redução de patógenos visando a reciclagem
agrícola. 250 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental),
Universidade Federal do Paraná, 2015.

RESUMO

Para que o uso agrícola do lodo de esgoto seja possível no Brasil, parâmetros de
qualidade sanitária, definidos na Resolução Conama 375/2006, devem ser
atendidos. Para tanto, geralmente é necessária a adoção de métodos de
higienização do lodo. O objetivo desta pesquisa foi avaliar a estocagem prolongada
como método de higienização do lodo, acompanhando de forma controlada os
fatores que afetam o decaimento de ovos de Ascaris, coliformes termotolerantes e
Salmonella spp. em lodos oriundos de tanques sépticos e de reator UASB (Upflow
Anaerobic Sludge Blanket), desaguados em leito de secagem e em centrífuga. A
pesquisa foi desenvolvida nas cidades de Fazenda Rio Grande (FRG) e Apucarana,
no Estado do Paraná, Sul do Brasil. Foram realizados 18 tratamentos experimentais,
16 deles com quatro repetições cada e dois sem repetição, formando ao todo 66
unidades experimentais. Os lodos foram submetidos a condições operacionais
diferenciadas: com/sem revolvimento manual e com/sem disposição sob cobertura,
comumente empregada no armazenamento do lodo, e também condições climáticas
distintas nos dois municípios. Foram realizadas nove coletas, uma na
implementação do experimento e em 4, 9, 13, 17, 30, 47, 61 e 104 semanas. Dos
sete tratamentos realizados com lodo de tanque séptico, dois atenderam a
Resolução Conama 375/06 para obtenção de lodo Classe A (0,25 ovo viável/g ST)
ambos realizados no município de Apucarana. Os limites de coliformes
termotolerantes (<103 NMP/g ST) e Salmonella spp. (ausência em 10g ST) para lodo
Classe A foram alcançados em todos os tratamentos, num período inferior a dois
anos. Os tratamentos (sete) com lodo de reator UASB desaguado em leito,
atenderam ao Conama em todos os parâmetros avaliados. Em nove semanas de
estocagem do lodo foram obtidos valores menores que 0,25 ovo viável/g ST em
todos os tratamentos, sendo que o número inicial de ovos viáveis de Ascaris nesse
lodo era inferior a 3 ovos viáveis/g. O tempo necessário para obtenção do lodo
higienizado foi de 61 semanas, tendo como parâmetro limitante a Salmonella spp..
No lodo de reator UASB, desaguado em centrífuga, que apresentou maior
contaminação inicial de ovos, foram necessários dois anos de estocagem para que
os lodos com cobertura alcançassem o valor estipulado pela Resolução. Nos
tratamentos sem cobertura esse valor não foi alcançado. Os dois tratamentos (com e
sem revolvimento, em pátio coberto) apresentaram os teores mais elevados de
sólidos totais, 72% e 80%, entre os tratamentos realizados. Para coliformes, foram
necessárias 30 semanas de estocagem do lodo nos tratamentos realizados, em
pátio coberto, em Fazenda Rio Grande, para que atingisse concentrações inferiores
a 103 NMP/g ST e 47 semanas nos tratamentos realizados em pátio descoberto. Os
tratamentos realizados em pátio coberto mostraram-se mais eficientes do que os
realizados em pátio descoberto no decaimento das bactérias. Quanto ao
revolvimento das unidades experimentais, a influência positiva ocorreu nos
tratamentos realizados em pátio descoberto no decaimento da Salmonella spp.. Na
avaliação da prevalência de ovos de helmintos ao longo do tempo, a fauna
parasitária encontrada no lodo séptico foi: Ascaris sp., Toxocara sp., Trichuris
trichiura, T. vulpis, Trichuroidea, H. diminuta e Taenia sp.. Ovos de Ascaris sp.
foram encontrados em 100% das amostras analisadas, com maior prevalência sobre
os demais helmintos. Foi realizada também uma pesquisa que teve como objetivo
avaliar a higienização de lodo anaeróbio quando desaguado em leitos de secagem,
utilizando os parâmetros de coliformes termotolerantes e ovos de Ascaris sp.. O
experimento foi conduzido em duas etapas. Na primeira, foi realizada a contagem de
ovos do lodo oriundo de Reator UASB e desaguado em dois leitos de secagem
modificados (5 x 3 m). Na segunda etapa, um dos leitos foi dividido em 6 pequenos
leitos (50 x 50 cm) e foi inoculado número conhecido de ovos de Ascaris summ (20
ovos viáveis/g ST). Ao final de um ciclo de secagem de 30 dias, foram obtidos
valores de 0 a 1,24 ovo viável/g ST e redução de coliformes fecais de 1011 NMP/g
ST para valores entre 101 e 102 NMP/g ST. Apesar de não atingir o limite estipulado
pela Resolução Conama para uso agrícola, o leito de secagem mostrou-se um
mecanismo adequado de desinfecção do lodo.

Palavras-chave: Biossólido. Helminto. Leito de secagem. Lodo anaeróbio; Reator UASB. Lodo de
Tanque séptico.
POMPEO, R. P.. Influence of long-term storage of sewage sludge in different
operating conditions, reducing pathogens aimed at agricultural recycling. 250 f. Tese
(Doutorado em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental), Universidade
Federal do Paraná, 2015.

ABSTRACT

For being possible the use of sewage sludge in agriculture in Brazil, sanitation quality
parameters, defined by CONAMA Resolution 375/2006, must be achieved.
Therefore, it is usually necessary to adopt sludge sanitation methods. The aim of this
research was to evaluate the long-term storage as sludge hygienization method,
following by a controlled manner the factors affecting the decay of Ascaris eggs,
fecal coliforms and Salmonella spp., in sludges coming from septic tanks and Upflow
Anaerobic Sludge Blanket reactor (UASB), dewatered on drying bed and
centrifugation. The research was conducted in the cities of Fazenda Rio Grande and
Apucarana in the state of Paraná, southern Brazil. Were performed 18 experimental
treatments, 16 of them with four replications each and two without repetition, forming
a total of 66 experimental units. The sludge were subjected to different operating
conditions, with / without manual plowing and with / without provision under cover,
and also different climatic conditions in the two municipalities. Nine samples were
taken in the implementation of the experiment and 4, 9, 13, 17, 30, 47, 61 and in 104
weeks. Of the seven treatments performed with septic tank sludge, two attended the
CONAMA to obtain Class A sludge (0.25 viable eggs / g total solids (TS)), both held
in the city of Apucarana. The limits for termotolerantes fecal coliforms (<103 MPN/g
total solids) and Salmonella spp. (absence in 10g total solids) for Class A sludge
were achieved in all treatments, in less than two years. The treatments (seven) with
reactor UASB dewatered sludge in drying beds attended the CONAMA in all
evaluated parameters. In nine weeks of sludge storage, were obtained values <0.25
viable eggs/g total solids in all treatments, the initial number of viable eggs of Ascaris
this sludge was less than 3 viable eggs/g TS. The time required for obtaining
sanitized sludge was 61 weeks, with the limiting parameter Salmonella spp.. In the
UASB reactor sludge dewatered in a centrifuge, with the highest initial contamination
of eggs, it took two years of storage for the sludge with coverage to reach the amount
stipulated by CONAMA Resolution. In the treatments without cover, this number has
not been reached. The two treatments (with and without disturbance in a covered
windrow) had the highest levels of total solids, 72% and 80% between all the
treatments. To coliforms, it took 30 weeks of sludge storage in the treatments carried
out on the covered patio in Fazenda Rio Grande to reach concentrations lower than
103 MPN / g ST and 47 weeks for the treatments performed on the outdoor patio. The
treatments performed in a covered patio proved to be more efficient than the open-air
treatments in decay of bacteria. As for the disturbance of the experimental units, the
positive influence occurred in treatments performed in an outdoor patio for dacay of
Salmonella. Assessing the prevalence of helminth eggs in sewage sludge long-term
storage, the parasitic fauna found in sludge was Ascaris sp., Toxocara sp., Trichuris
trichiura, Trichuris vulpis, Trichuroidea, Hymenolepis diminuta and Taenia sp..
Ascaris eggs were found in 100% of the samples, with the highest prevalence among
helminths. It was also carried out a survey that aimed to evaluate the sanitation of
anaerobic sludge dewatered on drying beds, as the coliform parameters and eggs of
Ascaris sp.. The experiment was conducted in two stages. At first it was held the
sludge egg count come from UASB reactor and dewatered in two modified drying
beds (5 x 3 m). In the second stage, one of the drying bed was divided into 6 small
beds (50 x 50 cm) and was inoculated Ascaris summ known numbers of eggs (20
viable eggs / g TS). At the end of a 30 days the drying cycle, were obtained values
between 0 and 1,24 viable eggs / g TS and a reduction of fecal coliform 1011 MPN / g
TS to values between 101 and 102 MPN / g TS. Although not reach the limit set by
Conama for agricultural use, the drying bed proved to be an adequate sludge
disinfection mechanism.

Keywords: Biosolids. Helminth. Bed drying. Anaerobic sludge; UASB. Sludge of septic tank.