Submerged aerated biofilter used for post-treatment of the effluent of an UASB reactor, under unfavorable hydraulic conditions: full-scale study

Esta pesquisa avaliou a eficiência do biofiltro aerado submerso empregado no pós-tratamento do efluente do reator anaeróbio de manta de lodo (UASB), em escala real, localizado na ETE Água Vermelha em São Carlos, SP, sob condições hidráulicas desfavoráveis. Estudou-se a remoção de matéria orgânica e de sólidos, a possibilidade de remoção de nitrogênio e fósforo e também as características da biomassa aderida ao meio suporte. O estudo foi desenvolvido em duas fases, uma sem a adição de inóculo (fase I) e outra com inoculação (fase II). Na fase I foi aplicada vazão de 380 m³/dia, cargas orgânicas volumétricas (COV) de 3kgDQO/m³.dia com carga hidráulica (CH) de 8 m³/m².dia e tempo de detenção hidráulica (TDH) de 170 minutos. Nesta fase o biofiltro alcançou eficiências médias de 40% na remoção de matéria orgânica (DQO) e de 35% para os SST. Na segunda fase foram aplicadas vazões de 500 m³/dia, COV de 4 kg DQO/ m³.dia com CH de 11 m³/ m².dia e TDH de 130 minutos. O BAS apresentou eficiências médias de remoção de DQO, \'COT IND.F\' e SST de 36%, 60% e 30%, respectivamente, para a fase II. A conversão de nitrito a nitrato foi considerada desprezível, podendo ser atribuída ao alto valor de DQO afluente ao BAS, à ocorrência de nitrificação e desnitrificação no mesmo biofilme e à distribuição ineficiente de ar no interior do reator. O biofiltro não apresentou bons resultados quanto à remoção de fósforo durante a pesquisa. O estudo permitiu concluir que o BAS apresentou um desempenho satisfatório como unidade de pós-tratamento de reator UASB na fase de partida, mesmo sendo submetido a altas cargas hidráulicas e orgânicas. Constatou-se, portanto, que o emprego do biofiltro aerado submerso apresenta-se como uma alternativa vantajosa para o pós-tratamento do efluente de reatores anaeróbios, produzindo um efluente de excelente qualidade.This research evaluated the efficiency of a full scale submerged aerated biofilter (SAB) used for post-treatment of the effluent of an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor, located in the wastewater treatment plant Água Vermelha (São Carlos, SP, Brazil), under unfavorable hydraulic conditions. The removal of organic matter and solids, the possibility of removal of nitrogen and phosphorus and also the characterization of biomass attached to the packing media were studied. This study vas developed in two phases, one without reactor seeding (phase I), and another when the reactor was seeded (phase II). At phase I, a flow rate of 380 m³/d and a volumetric loading rate of 3 kgCOD/m³.d with hydraulic load (HL) of 8 m³/m².d were applied, with 170 minutes of hydraulic retention time (HRT). In this phase the biofilter reached average efficiencies of 40% in organic matter removal (COD) and 35% for TSS. Already in phase II, a flow rate of 500 m³/d, a volumetric loading rate of 4kgCOD/m³.d with HL of 11 m³/ m².dia were applied, with 130 minutes of HRT. The SAB allowed average removal efficiencies of COD, \'TOC IND.F\' and TSS of 36%, 60% and 30%, respectively, for phase II. The conversion of nitrite to nitrate was considered worthless, likely attributed to the high value of affluent COD to the SAB, the occurrence of nitrification and denitrification in the same biofilm and the inefficient air distribution in the interior of the reactor. The biofilter did not present good results in phosphorus removal. This study allowed to conclude that the aerated submerged biological filter presented a satisfactory performance as a post-treatment unit of an UASB reactor during the start-up phase, being submitted to high hydraulic and organic loads. It was found that the employment of the submerged aerated biofilter is an advantageous alternative as anaerobic effluent post-treatment, producing excellent quality effluent