Operação de reatores com atividade anammox visando remoção de altas cargas de nitrogênio

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2011Na suinocultura, a elevada carga de nutrientes, somada ao grande volume de dejetos, são os maiores desafios de manejo da atividade. Na maioria dos casos, a falta de áreas cultiváveis para disposição do efluente no solo exige o uso de técnicas de tratamento com capacidade de remoção de elevadas cargas de nutrientes. Nesse cenário surge o processo ANAMMOX, precedido por um sistema de nitritação parcial. O objetivo desse trabalho foi otimizar a operação de reatores com diferentes configurações com atividade ANAMMOX realizando progressão de carga por diferentes condições operacionais. Três reatores, denominados reator A, B e C, foram inoculados e partidos, em fluxo ascendente, temperatura controlada em 35 oC, concentração de OD inferior a 0,2 mg.L-1, com biomassa em suspensão, utilizado como inóculo biomassa com atividade ANAMMOX estável proveniente de um reator piloto, em diferentes concentrações. O tempo de partida do reator A, inoculado com 1 % de biomassa (v/v) foi de aproximadamente 100 dias, e dos reatores B e C, inoculados com 30 % de biomassa (v/v) foi de aproximadamente 60 dias, mostrando que é possível dar partida a reatores com baixa concentração de inóculo e que maiores concentrações reduzem significativamente o tempo de partida do sistema. Para comprovar a veracidade do processo ANAMMOX nos reatores acompanhou-se o comportamento das formas nitrogenadas, calculou-se os coeficientes estequiométricos (que ficaram próximos aos encontrados na literatura) e realizou-se análises de FISH com sonda específica (AMX 368) (com resultados positivos). Através de estudo cinético determinou-se as velocidades específicas de consumo de amônio e nitrito e produção de nitrato, que foram: µN-NH3 = 47,94 mgNNH3. gSSV-1.d-1; µN-NO2 = 59,39 mgN-NO2 -.gSSV-1.d-1 e µN-NO3 = 14,75 mgN-NO3 -.gSSV-1.d-1. Em relação à progressão de carga o processo se mostrou mais sensível ao aumento da concentração que as reduções de TRH, a máxima carga removida pelo reator A, que operou com aumento de concentração, foi 1,53 KgN.m-3.d-1, aos 331 dias de operação, sendo alimentado com 560 mgN.L-1.d-1 e com TRH de 6h, e pelo reator C, que operou com redução do TRH, foi 16,24 KgN.m-3.d-1, aos 193 dias de operação sendo alimentado com 200 mgN.L-1.d-1 e com TRH de 0,2h.In the swine production, the high nutrient load, coupled with the large volume of wastewater, are the biggest challenges of management activity. Generally, the lack of arable land for disposal of effluent on the ground requires the use of treatment techniques capable of removing high loads of nutrients. There are numerous alternatives for nitrogen removal from wastewater, including anammox process preceded by a system of partial nitritation. The aim of this study was to optimize the operation of anammox reactors with different configurations and perform cargo progression through different operating conditions. Three reactors, called A, B and C, were inoculated and started, in upward flow, temperature controlled at 35 ° C, DO concentration below 0.2 mg L-1, with suspended biomass and used as inoculum biomass with stable anammox activity from a pilot reactor at different concentrations. The starting time of the reactor, inoculated with 1% biomass (v / v) was approximately 100 days, and the reactors B and C, inoculated with 30% biomass (v / v) was approximately 60 days, showing it is possible to start the reactors with low inoculum concentration and higher concentrations significantly reduce the start up time of the system. To prove the veracity of the anammox process in the reactors was monitored the behavior of nitrogen forms, we calculated the stoichiometric coefficients (which were close to those found in literature) and was carried of the FISH analysis with specific probe (AMX 368) (with results positive). Through the kinetic study was determined the specific consumption rates of ammonium and nitrite and nitrate production, which were µN-NH3=47,94mgN-NH3.gSSV-1.d-1; µN-NO2 = 59,39 mgN-NO2 -.gSSV-1.d-1 e µN-NO3 = 14,75 mgN-NO3 -.gSSV-1.d-1. the process was more sensitive to the increased nitrogen concentration that reductions in HRT, the maximum load removed by the reactor A, which operated with increasing concentration was 1.53 KgN.m-3.d-1, to 331 days of operation, being fed 560 mgN.L-1.d-1 and HRT of 6h, and in the reactor C, which operated with reduced HRT was 16.24 KgN.m-3.d-1, to 193 days of operation being fed 200 mgN.L-1.d-1 and HRT of 0.2 h