Análise da estabilidade biológica das lamas de etar através de métodos respirométricos

Abstract

A elevada quantidade de lamas produzidas durante o tratamento de águas residuais em ETAR tornou-se um problema global a nível ambiental. No contexto da economia circular, é necessária uma estratégia eficaz na gestão destes resíduos tal como a valorização energética (através de incineração) ou agrícola (com ou sem compostagem), devendo evitar-se o mais possível o aterro. A valorização agrícola tem sido uma estratégia cada vez mais utilizada, uma vez que as lamas podem contribuir para a fertilização do solo devido aos elevados teores de matéria orgânica e nutrientes (N e P). Neste caso, é de extrema importância avaliar o grau de estabilidade das lamas, sendo este o principal objetivo deste estudo. Para a avaliação do grau de estabilidade recorreu-se a testes respirométricos estáticos em Oxitop®, com base no consumo de O2. Estes testes foram realizados em matrizes sólidas e líquidas onde foram analisadas lamas provenientes de digestão anaeróbia (DA) e de sistemas de lamas ativadas (LM). Inicialmente, as amostras foram caracterizadas em termos de sólidos totais, humidade e sólidos voláteis, sendo estes dois últimos os parâmetros mais relevantes numa análise respirométrica. Avaliou-se o uso de cinzas de biomassa (CB) como adjuvante de secagem, onde estas demonstraram melhorar o processo aquando da incorporação de 0,05, 0,15 e 0,20 g CB/g amostra. A análise respirometria em matrizes sólidas demonstrou ser bastante complexa, conforme vem sendo discutido na literatura, uma vez que não são consensuais as condições ótimas de realização das análises. De todos os parâmetros analisados em matriz sólida, o que apresentou maior influência no resultado final foi a humidade. Através dos testes em matriz aquosa, verificou-se que as lamas DA (OUR = 56,99 mmol O2 g MO-1 h-1) são mais estáveis que as LM (OUR = 71,37 mmol O2 g MO-1 h-1). Para além disso, a secagem da lama a 100 ºC com 0,15 g CB/g amostra demonstrou ser eficiente para estabilizar ambos os tipos de lama abaixo do limite para uma matriz ser considerada estável em termos de matéria orgânica (50 mmol O2 kg MO -1 h -1). Por fim, foi avaliado o potencial agronómico dessa lama com diferentes tratamentos, onde a secagem a 100 ºC com 0,15 g CB/g amostra não só afetou positivamente os parâmetros de crescimento das plantas, mas também corrigiu o pH do solo para a região neutra.

The high amount of sludge produced during wastewater treatment at WWTP has become an environmental problem. In the circular economy context, an effective strategy in the management of this waste is needed, such as energetic valorization (incineration) and agricultural recovery (with or without composting). Agricultural valorization has been widely used as a management strategy due to its high levels of organic matter and nutrients (N and P) that can contribute to soil fertilization. In this case, the level of sludge stability is extremely important, which is the main objective of this study. Respirometry tests based on the consumption of O2 have been performed with an Oxitop® to assess the degree of stability. These tests were carried out in solid and liquid matrices where sludge from anaerobic digestion (AD) and activated sludge systems (LM) were analyzed. Initially, the samples were characterized in terms of total solids, moisture content, and volatile solids, with the last two being the most important parameters in this analysis. Biomass ash (CB) was evaluated as a drying agent and the incorporations of 0.05, 0.15, and 0.20 g CB/g sample were shown to improve the process. The respirometry in solid matrices proved to be quite complex, as already discussed in the literature, since the optimal operation conditions are not consensual. However, moisture revealed to be the parameter with the greatest influence on the result. Through tests in an aqueous matrix, it was found that DA (OUR = 56.99 mmol O2 g MO-1 h-1) sludge is more stable than LM (OUR = 71.37 mmol O2 g MO-1 h-1). In addition, drying the sludge at 100 ºC with 0.15 g CB/g sample proved to be efficient in stabilizing both types of sludge below the stability limit. Finally, the agronomic potential of sludge was evaluated with different treatments, where the sample dried at 100 ºC with 0.15 g CB/g sample showed not only positive effect in the plant growth parameters, but also corrected the soil pH for the neutral region.