Determinação da dose de cal e período mínimos necessários para obtenção de biossólido classe A

Abstract

Resumo: A estabilização alcalina é uma técnica promissora para o tratamento de lodo de esgoto, visando a redução de patógenos e a produção de biossólido seguro para destinação final com uso agrícola. Este trabalho investigou a eficácia da adição de cal virgem (CaO) e cal hidratada (Ca(OH)2) na higienização de lodo anaeróbio desaguado por centrífuga, provenientes de reatores UASB. O estudo foi dividido em duas etapas principais: avaliação físico-química e avaliação microbiológica. Na avaliação físico química, testaram-se proporções de 30%, 40% e 50% de cal (em relação aos sólidos totais do lodo) e um controle (0%), monitorando pH, sólidos totais (ST) e temperatura por 30 dias. Verificou-se que a dose de 30% de ambas as cales foi suficiente para elevar e manter o pH acima de 12 por 30 dias, atendendo ao critério da CONAMA 498/2020 (pH>12 por 72h) e Instrução Normativa n° 38 do estado do Paraná para estabilização alcalina prolongada. A cal virgem induziu aumento significativo de temperatura nas primeiras horas (até 41,27°C com 50% de cal), potencializando a higienização, enquanto a cal hidratada não apresentou efeito térmico; nenhuma das condições atingiu o critério de temperatura (> 50°C por 12h) da CONAMA 498/2020 para higienização térmica associada. Na avaliação microbiológica, utilizou-se a dose de 30% de ambas as cales, monitorando coliformes termotolerantes, Salmonella spp. (inoculada), ovos viáveis de helmintos e colifagos somáticos FX-174 (inoculado) por 30 dias. Ambos os tratamentos com cal foram altamente eficazes na redução rápida dos indicadores bacterianos: coliformes termotolerantes atingiram níveis abaixo do limite de detecção a partir do terceiro dia, e Salmonella spp. foi inativada nas primeiras horas, atendendo aos critérios da CONAMA 498/2020 e padrões internacionais. Contudo, a inativação do colifago somático foi mais lenta, alcançando níveis indetectáveis somente após segunda semana, evidenciando a maior resistência viral ao tratamento alcalino. Os ovos viáveis de helmintos não foram encontrados em números quantificáveis no lodo inicial, impossibilitando a avaliação de sua inativação. Conclui-se que a dose de 30% é recomendada como referência inicial, sendo suficiente para a manutenção da alcalinidade necessária e a redução efetiva de microrganismos bacterianos e virais, e que o período mínimo necessário de cura é de 21 dias, haja vista a necessidade de um período maior em relação aos bioindicadores virais. A diferença na cinética de inativação dos patógenos reforça a importância de monitorar indicadores virais para garantir a segurança sanitária completa do biossólido. Sugere-se a realização de experimentos em escala plena, a avaliação de processos combinados (alcalino + térmico) e a inoculação de ovos de helmintos para estudos futuros

Abstract: Alkaline stabilization is a promising technique for sewage sludge treatment, aiming at pathogen reduction and the production of safe biosolids for final disposal with agricultural use. This work investigated the effectiveness of adding quicklime (CaO) and hydrated lime (Ca(OH)2) in the hygienization of centrifuge-dewatered anaerobic sludge from UASB reactors. The study was divided into two main stages: physicochemical evaluation and microbiological evaluation. In the physicochemical evaluation, proportions of 30%, 40%, and 50% lime (relative to the total solids of the sludge) and a control (0%) were tested, monitoring pH, total solids (TS), and temperature for 30 days. It was verified that the 30% dose of both limes was sufficient to raise and maintain pH above 12 for 30 days, meeting the criteria of CONAMA Resolution 498/2020 (pH > 12 for 72h) and Normative Instruction No. 38 of the State of Paraná for prolonged alkaline stabilization. Quicklime induced a significant increase in temperature in the first hours (up to 41.27°C with 50% lime), enhancing hygienization, while hydrated lime showed no thermal effect; none of the conditions met the temperature criterion (> 50°C for 12h) of CONAMA 498/2020 for associated thermal hygienization. In the microbiological evaluation, a 30% dose of both limes was used, monitoring thermotolerant coliforms, Salmonella spp. (inoculated), viable helminth eggs, and somatic coliphages FX-174 (inoculated) for 30 days. Both lime treatments were highly effective in the rapid reduction of bacterial indicators: thermotolerant coliforms reached levels below the detection limit from the third day, and Salmonella spp. was inactivated within the first hours, meeting CONAMA 498/2020 criteria and international standards. However, the inactivation of somatic coliphage was slower, reaching undetectable levels only after the second week, highlighting the greater viral resistance to alkaline treatment. Viable helminth eggs were not found in quantifiable numbers in the initial sludge, preventing the evaluation of their inactivation. It is concluded that the 30% dose is recommended as an initial reference, being sufficient to maintain the required alkalinity and effectively reduce bacterial and viral microorganisms, and that the minimum curing period required is 21 days, given the need for a longer period with respect to viral bioindicators. The difference in pathogen inactivation kinetics reinforces the importance of monitoring viral indicators to ensure complete sanitary safety of the biosolid. It is suggested that full-scale experiments, evaluation of combined processes (alkaline + thermal), and inoculation of helminth eggs be carried out in future studies