Higienização e incremento de nutrientes em lodo anaeróbio com adição de cinzas de biomassa vegetal para uso agrícola

Abstract

A crescente produção de resíduos sólidos urbanos e industriais com características desejáveis à reciclagem e ao reuso faz com que haja necessidade de estudos sobre formas de reaproveitamento dos mesmos. A presente pesquisa consistiu no estudo da combinação entre o lodo de esgoto anaeróbio da ETE Serraria de Porto Alegre com cinzas de biomassa vegetal da indústria de celulose VERACEL, do estado da Bahia, para obtenção de um biossólido higienizado, apto ao uso em solos agrícolas. Sabe-se que o lodo de esgoto é um resíduo constituído por matéria orgânica, fósforo, nitrogênio e micronutrientes, elementos benéficos para os solos agrícolas. Além dos referidos elementos, o lodo de esgoto é também portador de agentes patogênicos e metais pesados, considerados indesejáveis em solos agrícolas. Um dos métodos recomendados para reduzir o teor de agentes patogênicos no lodo é a partir da estabilização química. A mesma consiste em adicionar ao lodo um resíduo sólido com pH igual ou superior a 12, e que a mistura do lodo com o resíduo mantenha um pH mínimo de 12 por ao menos duas horas. Para tanto, nesta pesquisa, foi realizada a higienização do lodo com cinzas. O processo consistiu na mistura dos referidos resíduos nas proporções de 30%, 50% e 100% das cinzas em relação ao peso de lodo seco. Para a proporção de 30%, foram misturadas 3.000g de lodo com 180g de cinzas; para 50%, mesclaram-se 3.000g de lodo com 300g de cinzas e, para 100%, 3.000g de lodo com 600g de cinzas de biomassa vegetal. O protocolo experimental consistiu na coleta das amostras de lodo na ETE Serraria do DMAE, Departamento Municipal de Água e Esgotos, e o seu direcionamento aos laboratórios. Nestes estabelecimentos procedeu-se a análise microbiológica, a identificação do potencial agronômico e a caracterização química do lodo. Os lodos brutos foram analisados imediatamente após a coleta, enquanto que os lodos testemunhas e processados com as cinzas foram analisados após sessenta dias de incubação. Em relação aos teores dos parâmetros: sólidos totais, sólidos voláteis, umidade, pH, COT, enxofre, fósforo, magnésio, nitrogênio, potássio, cálcio e sódio, considerados como de potencial agronômico, a resolução CONAMA 375/2006 não impõe limites aos mesmos. Isto porque é mais racional deixar ao critério de agrônomos a determinação das concentrações limite no lodo a ser aplicado num determinado tipo de solo. Foram analisados os coliformes termotolerantes, coliformes totais, ovos de helmintos e salmonellas, microrganismos usados como indicadores na contaminação biológica do lodo. Em relação ao lodo bruto, as concentrações de coliformes totais, termotolerantes e salmonellas foram superiores em relação aos valores limites recomendados. Os ovos de helmintos foram achados em concentrações inferiores ao limite recomendado. Em relação ao lodo processado houve a remoção de coliformes termotolerantes em todos os tratamentos com cinzas, após a incorporação das mesmas nas seguintes proporções: 92,5% de remoção com 30% de cinzas; 98,3% de remoção com 50%, e 99% de remoção com 100% de cinzas. Os metais pesados analisados incluem: zinco, cobre, cádmio, cromo, níquel, selênio, arsênio, bário, chumbo, molibdênio e mercúrio, todos estes elementos em concentrações abaixo do limite estabelecido pela resolução CONAMA 375/2006. E na medida em que foi aumentada a concentração das cinzas na higienização do lodo, reduziram-se cada vez mais as concentrações dos metais no biossólido. Os resultados demostraram que as cinzas de biomassa vegetal são resíduos adequados para a higienização do lodo nas proporções de 30%, 50% e 100%, justificando assim suas propriedades alcalinas acentuadas. O período de sessenta dias de incubação mostrou-se eficiente no processo de higienização do lodo. A higienização do lodo através das cinzas pode ser considerada uma alternativa viável de estabilização do lodo, na medida em que favorece o decaimento de agentes patogênicos, incrementa o teor de macro-nutrientes e diminui o teor dos metais pesados no biossólido.

The growing production of urban and industrial solid waste, with desirable characteristics for recycling and reuse, makes it necessary to study the way of recycling them. The present research consisted in the study of the combination of the anaerobic sewage sludge from Serraria of Porto Alegre with vegetal biomass ash from the VERACEL cellulose industry in the state of Bahia, to obtain a sanitized bio-solid suitable for use in agricultural soils. It is known that the sewage sludge is a residue composed of organic matter, phosphorus, nitrogen and micronutrients, beneficial elements to agricultural soils. In addition to these elements, sewage sludge is also a carrier of pathogens and heavy metals considered undesirable in agricultural soils. One of the recommended methods to reduce the content of pathogens in the sludge is from chemical stabilization. It consists in adding to the sludge a solid residue with a pH equal to or greater than 12, and the sludge mixture with the residue maintains a minimum pH of 12 for at least two hours. For this, in this research, the sludge was cleaned with ashes. The process consisted of mixing the mentioned residues in the portions of 30%, 50% and 100% of the ashes with respect to the weight of dry sludge. For the proportion of 30%, 3,000 of sludge was mixed with 180g of ash; for 50%, 3,000g of sludge was mixed with 300g of ash and, for 100%, 3,000g of sludge with 600g of plant biomass ash. The experimental protocol consisted in the collection of sludge samples in the ETE Serraria of DMAE, Municipal Department of Water and Sewers, and it was targeted to the certified laboratories of the companies NSF Bioensaios and Porto Belo. In these companies, there were made the microbiological analysis, as well as the identification of the agronomic potential and the chemical characterization. The crude sludge was analyzed immediately after collection, while the sludge samples were processed after sixty days of incubation. In relation to the parameters : total solids, volatile solids, moisture, pH, TOC sulfur, phosphorus, magnesium, nitrogen, potassium, calcium and sodium which are considered as agronomic potential, CONAMA Resolution 375/2006 does not impose limits. This is because it is more rational to leave at the Agronomists discretion, the determination of the limiting concentrations in the sludge to be applied to a particular type of soil. The thermo tolerant coli forms, total coli forms, helminthes eggs and salmonellas, microorganisms used as indicators for the biological contamination of the sludge were analyzed. In relation to the crude sludge, the concentrations of total coli forms, thermo tolerant and salmonella were higher than the recommended limits. Helminthes eggs were found in concentrations below the recommended limit. In relation to the processed sludge, thermo tolerant coli forms were removed in all treatments with ashes, after incorporation in the following proportions: 92.5% of removal with 30% of ash; 98.3% removal with 50%, and 99% removal with 100% ash. The heavy metals analyzed include: zinc, copper, cadmium, chromium, nickel, selenium, arsenic, barium, lead, molybdenum and mercury, all of these elements in concentrations below the limit established by CONAMA Resolution 375/2006. And as the ash concentration increased in the sludge sanitization, the metal concentrations in the bio-solid were increasingly reduced. The results showed that the ashes of vegetal biomass are suitable residues for the sanitation of the sludge in the proportions of 30%, 50% and 100%, this justifies their accentuated alkaline properties. The sixty-day incubation period proved to be efficient in the sludge sanitization process. Sludge sanitation through ash, can be considered as a viable alternative to sludge stabilization, in that it inactivates pathogens, increases the macro nutrient content and decreases the heavy metal content in the biosolid.