Removal of organic matter in a septic tank with adhered biomass

In Brazil about 50,3% of the population is served by a sewage collection network, of which only 42,7% is treated. A 12% share of the country’s total population uses septic tank to treat sewage generated in their homes. Despite their advantages, septic tanks present moderate removal of organic matter, spinning around 50%. In this sense, it is necessary to improve this system in order to improve its efficiency. The increase of microbial biomass concentration in the system by the insertion of support material is a method frequently used for this purpose, as this allows the microorganisms to remain for longer in the system, increasing their time of contact with the sewage and, consequently, increasing the efficiency of organic matter degradation. The PET bottle has been studied as a septic tank support material. The use of this material in individual sewage treatment systems is related to the development of a technique that is sustainable and accessible to communities without access to the collection network. In this sense, the objective of this research was the introduction of support material in a septic tank in a bench scale, which was operated in four stages: Step 1 (without support material), Step 2 (50% occupation), Transition (without support material) and Step 3 (10% occupation). The support material used were sands PET bottle strips, with 1,5 cm wide and 15,5 cm long. The monitoring parameters, evaluated in the influent and effluent sewage were: pH, total alkalinity, volatile fatty acids (VFA), total and filtered COD and solid series. The concentration of microorganisms adhered to the support material in Stages 2 and 3 was monitored by means of the concentration of proteins (PT), polysaccharides (PST) and adhered total volatile solids (STVA). The results of the monitoring of pH, alkalinity and VFA indicated stability of the system in all stages of operation, and the presence of support material did not interfere in these results. The insertion of support material contributed to increase the efficiency of the system, and the highest removal rates of DQOT and DQOF were in Step 3 (77.9% and 74.4%) and the lowest in Step 1 (49.7% % and 40.5%). In relation to solids, Step 2 presented the best removal efficiencies of total solids (42.1%) and total suspended solids (82.3%), and Step 3, total dissolved solids (33,2%) and volatile (87,4%). The analyzes of PT, PST and STVA indicated the highest concentration of microbial biomass on support material in Step 2, a fact that did not reflect the better efficiency of organic matter removal. It was concluded that the insertion of strips of PET bottle as a support material in septic tank showed an improvement in the organic matter removal efficiency, and the occupancy percentage of 10% presented the best results.No Brasil cerca de 50,3% da população é atendida por rede coletora de esgoto, do qual apenas 42,7% é tratado. Uma parcela de 12% da população total do país utiliza fossa séptica para o tratamento do esgoto gerado em suas residências. Apesar de suas vantagens, os tanques sépticos apresentam moderada remoção de matéria orgânica, girando em torno de 50%. Nesse sentido, vê-se a necessidade do aprimoramento desse sistema a fim de melhorar sua eficiência. O aumento da concentração de biomassa microbiana no sistema por meio da inserção de material suporte é um método frequentemente utilizado com este propósito, pois isso permite que os microrganismos fiquem por mais tempo dentro do sistema, aumentando seu tempo de contato com o esgoto e, consequentemente, elevando a eficiência de degradação da matéria orgânica. A garrafa PET tem sido estudada como material suporte em tanque séptico. O uso desse material em sistemas individuais de tratamento de esgoto está relacionado com o desenvolvimento de uma técnica sustentável e acessível a comunidades sem acesso à rede coletora. O objetivo desta pesquisa foi introduzir material suporte em tanque séptico em escala de bancada, o qual foi operado em quatro etapas: Etapa 1 (sem material suporte), Etapa 2 (50% de ocupação), Transição (sem material suporte) e Etapa 3 (10% de ocupação). O material suporte utilizado foram tiras de garrafa PET lixadas, com 1,5 cm de largura e 15,5 cm de comprimento. Os parâmetros de monitoramento, avaliados no esgoto afluente e efluente, foram: pH, alcalinidade total, ácidos graxos voláteis (AGV), DQO total e filtrada e série de sólidos. A concentração de microrganismos aderidos ao material suporte nas Etapas 2 e 3 foi monitorada por meio da concentração de proteínas (PT), polissacarídeos (PST) e sólidos totais voláteis aderidos (STVA). O resultado do monitoramento de pH, alcalinidade e AGV indicou estabilidade do sistema em todas as etapas de operação, sendo que a presença de material suporte não interferiu nesses resultados. A inserção de material suporte contribuiu para o aumento da eficiência do sistema, sendo que as maiores médias de remoção de DQOT e DQOF foram na Etapa 3 (77,9% e 74,4%) e as menores na Etapa 1 (49,7% e 40,5%). Em relação aos sólidos, a Etapa 2 apresentou as melhores eficiências de remoção de sólidos totais (42,1%) e sólidos em suspensão totais (82,3%) e a Etapa 3, as de sólidos dissolvidos totais (33,2%) e voláteis (87,4%). As análises de PT, PST e STVA indicaram a maior concentração de biomassa microbiana no material suporte na Etapa 2, fato esse que não refletiu na melhor eficiência de remoção de matéria orgânica. Conclui-se que a inserção de tiras de garrafa PET como material suporte em tanque séptico apresentou melhoria na eficiência de remoção de matéria orgânica, sendo que o percentual de ocupação de 10% apresentou os melhores resultados