Remoção de fósforo de esgoto sanitário usando compósito de biocarvão obtido de palha de soja e rejeito de barragem de minério de ferro: uma aplicação em sistemas alagados construídos
Palha de Soja; Nutrientes; Adsorção; Wetlands; Biochar.
É notório o déficit no setor de saneamento básico no Brasil, principalmente em regiões descentralizadas. Atualmente, 53,2% da população é atendida com coleta de esgoto e somente 46,3% do esgoto é tratado, existindo apenas 3.666 Estações de Tratamento de Esgoto (ETEs). Dentre os processos de tratamento de esgoto, os mais utilizados são os reatores anaeróbicos, destacando-se os reatores upflow anaerobic sludge blanket (UASB). Entretanto, quando comparado aos padrões de lançamentos exigidos no Brasil é necessário a aplicação de unidades de polimento, tanto para a remoção de matéria orgânica, quanto para a remoção de nutrientes. Dessa forma, o objetivo desse estudo foi avaliar a remoção de P em sistemas alagados construídos horizontais subsuperficiais (SACs-EHSS) plantados com capim tifton 85 e com filtro com compósito de biocarvão produzido a partir da palha de soja e rejeito de barragem de minério de ferro como material adsorvente. A pesquisa foi realizada em duas etapas, na primeira foram confeccionados os compósitos de biocarvão (BCs) utilizando diferentes dosagens de rejeito de barragem de minério de ferro (RM), juntamente com o monitoramento inicial dos SACs-EHSS. Já a segunda etapa foi a aplicação dos BCs que apresentaram maiores remoções de fosfato nos SACs-EHSS. Os materiais adsorventes avaliados foram sintetizados por meio de pirólise lenta da palha de soja em um forno tipo mufla, à temperatura de 400ºC, com uma taxa de aquecimento de 25ºC min⁻¹, com adição de RM nas proporções de 20%, 10% e 0%. O RM foi submetido ao mesmo processo para comparação, sob diferentes agentes modificantes (FeCl₃ e MgCl₂), modificados sob proporções de 0,0025 mol. Logo, os BCs foram caracterizado por ATR-FTIR e MEV. Foram realizados estudos de efeito do pH e da força iônica, cinética e isoterma de adsorção em solução aquosa sintética e adsorção de fosfato em amostra de efluente sanitário, para os BCs que apresentaram maiores remoções de fósforo nos testes preliminares. O BC com maior remoção de fosfato foi avaliado em unidade experimental, em escala piloto, com três SACs-EHSS fabricados de fibra de vidro e preenchidos com brita 1, com dimensões de 0,80 m de comprimento, 0,25 m de largura e 0,25 m de altura. Tendo apenas um sistema não plantado, utilizado como unidade de controle. O efluente foi homogeneizado em um reservatório de ir para os SAC-HESSs e bombeados através de bombas dosadoras, sendo mantidas diariamente uma vazão de 15 mL min⁻¹ para as três linhas de tratamentos. As amostras foram coletadas com frequência semanal, avaliando o pH, a DQO, o nitrogênio total Kjeldahl e ortofosfatos. As análises foram realizadas no Laboratório de Águas Residuárias e Reuso da Água do Departamento de Engenharia Ambiental (DAM), tendo o tempo de monitoramento correspondente a 140 dias na Etapa 1 e 22 dias na Etapa 2. Após os testes preliminares, os BC com 20 e 100% de RM, modificados com FeCl₃ apresentaram melhores eficiências em comparação aos outros. Dentre os modelos de isotermas Freunflich foi o que mais se ajustou, demonstrado que o processo de adsorção foi de fácil ocorrência. Após os testes com o efluente sanitário e sua aplicação no sistema foi possível observar que complexidade do efluente sanitário reduziu a eficiência de remoção de fosfato em relação a solução sintética. Na Etapa 2, a aplicação do BC, foi possível observar que com a aplicação do BC reduziram concentrações de NTK, PT e Pfosf, com eficiências médias de remoção de PT de 64,2, 60,2 e 56,9% para os SACs-EHSS 1,2 e 3, respectivamente. Na remoção de Pfosf as eficiências médias foram de 50, 32 e 12%, para os SACs-EHSS 1, 2 e 3, respectivamente. Este estudo mostrou que os SACs-EHSS aplicados com BC, são unidades promissoras principalmente como unidades polidoras após tratamento secundário de águas residuárias domésticas ou municipais.