Treatment of slaughterhouse wastewater using a system consisting of reactors with biofilm

O aumento na produção de carne bovina aumentou a concentração e volume dos resíduos líquidos produzidos durante seu beneficiamento, conhecidos como água residuária de matadouros (ARMV). Isso vem estimulando o desenvolvimento de processos que operem em alta carga com alta eficiência para seu tratamento. Visto o exposto, objetivou-se avaliar um sistema de tratamento para a ARMV operando em condições anaeróbia/aeróbia/anóxica de forma conjugada visando a remoção de matéria orgânica, nutrientes e toxidade. As unidades que compunham o sistema estudado eram três reatores com biofilme denominados: Reator Anaeróbio Híbrido (RAH), Reator Aeróbio de Leito Móvel (MBBR) e Reator Anóxico com Biofilme (RAB). A ARMV in natura era coletada em um frigorífico e matadouro bovino do vale do Paraíba e caracterizada em termos físicos, químicos e toxicológicos a nível agudo e crônico. O experimento durou aproximadamente 370 dias, operando sob variações de carga orgânica. A coleta ao longo do sistema foi feita semanalmente e as amostras caracterizadas em termos físico-químicos e toxicológicos tanto a nível agudo quanto crônico. Nos reatores RAH, MBBR e RAB foram realizadas testes hidrodinâmicos em condições abiótico e biótico, respectivamente. Com os dados obtidos nas três fases estudadas foram levantados os parâmetros cinéticos de crescimento da biomassa dispersa, além da caracterização microbiológica da mesma e do biofilme. Os resultados obtidos com base na caracterização físico-química e toxicológica da ARMV, in natura, revelaram altas concentrações em toda série de sólidos, de ácidos voláteis totais, alcalinidades, macro e micronutrientes, matéria orgânica em termos de DBO520°C e DQO nas formas total, solúvel e particulada e também de COD. Apresentou-se como um efluente extremamente tóxico a nível agudo para os organismos, bactérias P. putida e E. coli e microcrustaceo D. similis, e extremamente tóxico a nível crônico para os organismos, microcrustaceios C. silvestri e C. dúbia, bactérias E. coli e P putida e alga P. subcaptata. Com base nos testes toxicológicos, concluiu-se que os microcrustaceos e algas foram mais sensíveis as toxinas da ARM testada que as bactérias. O reator RAH operando sob choques orgânicos demonstrou ótimo desempenho operacional. As cargas orgânicas (COV) aplicadas ao RAH foram 608,9; 3.030,4 e 9.581,5 mg L-1 d-1 em termos de DQO para as fases I, II e III, estatisticamente diferente entre si. Apresentando para as três fases eficiências estatisticamente iguais. O reator MBBR operando sob choques orgânicos demonstrou ótimo desempenho operacional. As cargas orgânicas (COV) aplicadas ao MBBR foram 286,5; 2085,2 e 3889,6 mg L-1 d-1 em termos de DQO para as fases I, II e III, estatisticamente diferente entre si. Apresentando para as fases I, II e III eficiências de 76,9%; 60% e 81%, respectivamente, e estatisticamente iguais. Conclui-se com a pesquisa realizada que os reatores RAH e MBBR foram capazes de absorver choques orgânicos e hidráulicos submetidos a biomassa mantendo-se em altos valores de eficiência. O reator MBBR também apresentou bom desempenho no processo de nitrificação com eficiências de 61,2%; 68,1%; 50,7% para as fases I, II e III, respectivamente. A concentração média de OD de 3 mg L-1 mantida no MBBR apresentou-se acima do suficiente. O reator RAB operando sob choques orgânicos demonstrou ótimo desempenho operacional. As cargas orgânicas (COV) aplicadas ao RAB foram 194,9; 1769,1 e 2230,6 mg L-1 d-1 em termos de DQO para as fases I, II e III, estatisticamente diferente entre si. As fases I, II e III apresentaram eficiências de 70,7%; 46,4% e 69,8%, respectivamente, e estatisticamente, iguais entre as fases I e III. Em termos de toxidade, os parâmetros estudados nas fases I e II, mostraram-se ideais para remoção de toxidade, sendo que no final de ambas a ARM tratada apresentou-se livre de toxidade a nível agudo e crônico. Os reatores RAH, MBBR e RAB demonstraram ótimo desempenho hidrodinâmico e cinético. Concluiu-se que o sistema anaeróbio/aeróbio/anóxico estudado foi eficiente no tratamento da ARMV, aliando condições de fácil monitoramento, rapidez no processo e ótimo desempenho.Development in bovine meat production has increased volume and concentration of liquid residues produced during their improvement, known as slaughterhouses wastewaters (SW). This fact has been stimulating the develpment of processes operating in highly charge and efficience for their treatment. As seen, we focused to develop a treatment system for the SW operating in a anaerobic/aerobic/anoxic condition in a conjugated form, aiming the remotion of organic matter, nutrients and toxicity. The units evolving the studied system were three biofilms reators named: Anaerobic Hibrid Reactor (AHR), Moving Bed Biofilm Reactors (MBBR), and Anoxic Biofilm Reactor (AnBR). The SW in natura was collected in the slaughterhouse of the Paraíba Valley, and were characterized in physical, chemical and toxically in a highly sharp and cronically levels. The experiment has lasted for 370 days, operating under organic load rate (OLR). The withdraws along the system were done weekly and the samples were characterized in physical-chemical and toxicological terms and in both sharp and cronical ways. Hidrodinamic tests were realized in reactors AHR, MBBR and AnBR in abiotic and biotic condictions, repectivelly. With the data obtained in the three studied phases, knetics parameters were collected for the dispersal biomass, besides its biofilm and biomass characterization. The results, based on SW physico - chemical and toxicological characterization, showed high concentrations in all solids series, in total volatic acids, alcalinity, macro and micro nutrients, organic matter in terms of BOD520°C and COD in their solute and particulate forms and also in DOC. It was presented as highly toxix effluent in a sharp level for organisms, bacteria P. putida ans E. coli, and D. similis microcrustacean. And extremely toxic to organisms chronic C. silvestri and C. dúbia microceustacean and P. subcaptata algae. According with toxicological tests it was concluded that the microcrustaceos and a algae were more sensitive to the SSW toxines than bacteria. The AHR reator operating under organic shocks showed excelent operational development. The OLR applied to the AHR were 608.9; 3,030.4 and 9,581.5 mg L-1 d-1 in terms of COD for the phases I, II, III, statiscally different among it, showing for the three phases scores of 76,9%; 60% and 81%, respectivelly, and the same, statistically speaking. We may conclude with this research that the AHR and AMBR reators were capable to absorb hidraulic and organic shocks submitted to biomass keeping high levels of efficiency. The MBBR reator has shown also a good performance in nitrification process, scoring 61.2%; 68.1%; 50.7% in effectiveness for phases I, II and III, respectively. The average DO concentration of 3 mg L-1 maintained in MBBR showed over sufficience. The AnBR reator under organic shocks showed highly operational performance. The OLR applied to AnBR were 194.9; 1,769.1 e 2,230.6 mg L-1 d-1 in terms of COD for the phases I, II, III statistically different among them. The phases I, II, III presented efficiences of 70.7%; 46.4% and 69.8%, respectively, and statiscally the same between phases I and III. In terms of toxicity, the studied parameters in phases I and II showed to be ideal to remove the toxicity from both sharp and chronical levels. The reators AHR, MBBR and AnBR showed excelent hidraulic and kinetic performances. We may conclude that the studied anaerobic/aerobic/ anoxic system was efficient in the treatment of SW, joining, easy feasible conditions, velocity in processing and high performance