Utilização de reatores híbridos de fluxo contínuo e em bateladas sequenciais para remoção conjunta de carbono e nitrogênio de esgoto urbano

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental.Neste trabalho estudou-se a redução da matéria orgânica e nitrogenada de esgoto doméstico utilizando reatores híbridos de fluxo contínuos (RHFC´s) e um reator híbrido em bateladas seqüenciais (RHBS). Os RHFC´s foram constituídos por reatores do tipo lodo ativado preenchidos com materiais suporte para a fixação da biomassa. O estudo foi realizado em três etapas, sendo que na etapa 1 utilizou-se três diferentes materiais suporte: fita plástica (RFIPL), espuma de poliuretano (RESPL) e cascas de ostras (ROST). Na etapa 2, utilizou-se como materiais suporte: argila em pelets (RARG) e plástico reciclado (RPLR) e na etapa 3, redes de nylon (RRED). Em cada etapa monitorou-se também um reator testemunha apenas com lodo ativado (RTEST). Foram aplicadas cargas orgânicas volumétricas médias (COV) de 0,86 kgDQO/m3.dia e cargas de nitrogênio médias (CN) de 0,12 kgNH4-N/m3.dia na etapa 1 e 0,26 kgDQO/m3.dia e 0,04 kgNH4-N/ m3.dia na etapa 2 e 0,29 kgDQO/m3.dia e 0,07 kgNH4-N/m3.dia na etapa 3. Foram monitorados diariamente o pH, T e OD de cada reator e realizadas análises físico-químicas e também observações microscópicas do lodo e dos suportes. Os reatores apresentaram eficiências médias variando entre 66 % e 79 % na remoção da DQOT e na nitrificação entre 41 % e 68 %. Apenas os reatores híbridos RFIPL, RRED e RARG apresentaram concentrações médias de nitrogênio amoniacal inferiores a 20 mg/L no efluente, atendendo a Resolução do CONAMA n° 357/05. Para o estudo do RHBS foram instaladas redes de nylon em um reator em batelada seqüencial com volume útil de tratamento de 1,42 m3 totalmente automatizado, funcionando em regime de ciclos, intercalando fases de enchimento, anóxica, aeróbia, decantação e retirada. Diariamente eram realizados 3 ciclos com duração de 8 horas cada. Em cada ciclo eram realizados 3 enchimentos escalonados. O período de estudo foi dividido em 3 estratégias (Est 1, Est 2 e Est 3), conforme as cargas de DQO e NH4-N aplicadas. Estas variaram entre 0,14 e 0,51 kgDQO/m3.dia e 0,02 e 0,06 kgNH4-N/m3.dia. O monitoramento do reator foi realizado através de análises físico-químicas do meio líquido, ensaios de decantação para a determinação do IVL e da VD, observações microscópicas do material suporte e do lodo, além dos testes respirométricos para a determinação da velocidade específica de respiração (QO2X) das bactérias presentes no lodo. Ao longo das três estratégias, o reator apresentou eficiências médias variando entre: 75 a 89 % DQOT; 83 a 97 % DBO5; 58 a 84 % SST; 8 a 34 % PO4-P; 60 % a 77 % na nitrificação; 46 a 64 % na remoção do nitrogênio total e 79 a 84 % na desnitrificação. As concentrações médias de amônio no efluente tratado ficaram abaixo de 20 mgNH4-N/L atendendo a Resolução nº 357/2005 do CONAMA. O Índice Volumétrico do lodo (IVL) variou entre 66 e 152 ml/g, sendo classificado como um lodo de boa e média decantabilidade. As observações microscópicas ajudaram no monitoramento das condições operacionais dos RHFC's e do RHBS e na maioria do período de estudo observou-se a presença de microrganismos indicadores de situações estáveis no tratamento, tais como: Tecamebas, Vorticellas sp, Epistylis sp, Aspidiscas sp e Rotatorias sp