Avaliação e aplicação de simulações matemáticas para definição de regime hidráulico e constantes cinéticas de remoção de matéria orgânica em reatores de tratamento de esgoto sanitário

Abstract

Resumo: As deficiências nos serviços de saneamento no Brasil frequentemente são ressaltadas devido ao baixo percentual de cobertura por rede coletora de esgoto. Além disso, alguns autores têm mostrado que mesmo nos locais onde o esgoto é coletado e tratado, os sistemas de tratamento nem sempre atingem os níveis esperados de eficiência, por vezes devido a problemas de ordem hidráulica. Por isso, quando do projeto de novos reatores ou busca por otimização daqueles já existentes, deve-se buscar adotar regimes hidráulicos e constantes cinéticas de degradação de matéria orgânica realistas. O presente trabalho teve como objetivo avaliar e aplicar as simulações matemáticas para obtenção desses parâmetros de projeto, a partir dos dados de sistemas em operação. Para tanto, foi adotado o parâmetro estatístico Erro Percentual da Estimativa e foi elaborado um programa computacional para realização das rotinas de cálculo, o qual foi usado para simulação do comportamento de dez reatores de tratamento de esgotos domésticos já estudados por outros autores, de diferentes tipos (Filtro Biológico Percolador, Filtro Biológico Aerado Submerso, Filtro Anaeróbio, UASB, Wetland, e Lagoas Anaeróbia, Aerada e Facultativa). Verificou-se que o tipo de resposta, em termos de regime hidráulico e constante cinética, teve mais influência do TDH e eficiência de remoção dos reatores do que diretamente do tipo de biodegradação – aeróbia ou anaeróbia. De uma forma geral, o k resultante das simulações aumentou à medida que diminuiu o valor de TDH e, à exceção do UASB, todos os k’s foram maiores para a DQO que para a DBO. Posteriormente, foram dimensionados reatores hipotéticos com base nos resultados das simulações do UASB, lagoa aerada e lagoa facultativa. Quando comparados os resultados, em termos de volume, com os reatores originais e com os volumes calculados por outros métodos, foram verificadas diferenças significativas. Com vistas à análise de sensibilidade das simulações, o uso de valores decimais ou inteiros de concentração não influenciou nos resultados. Já o uso de médias mensais ao invés de dados diários, nos casos analisados, resultou nos mesmos regimes hidráulicos mas constantes cinéticas diferindo em até 0,1 dia-1. Nas simulações realizadas com TDH constante, a tendência é que os erros percentuais convirjam para o mesmo valor à medida que há maior precisão da constante k; o mesmo não foi observado com TDH variável. No entanto, a adoção de TDH constante não invalida os resultados das simulações e pode dar boas indicações a respeito do regime hidráulico e constante k.