Post-treatment of photosynthetic facultative pond effluent on trickling filters in order to remove ammonia.

Neste trabalho, estudou-se a utilização de filtros percoladores como tratamento complementar de efluente de lagoa de estabilização visando a remoção de nitrogênio, principal causador de problemas como a eutrofização de corpos hídricos em conjunto com o fósforo. A motivação principal para o desenvolvimento desta pesquisa foi a dificuldade encontrada para o atendimento ao padrão definido pela Resolução CONAMA 357/05, a qual define concentração máxima de nitrogênio para lançamento de efluentes em corpos hídricos receptores de 20 mg/l. Em 2008 foi promulgada a Resolução CONAMA nº 397 a qual estabeleceu, em seu Artigo 34, que o padrão de emissão de nitrogênio amoniacal seria suspenso temporariamente para efluentes de estação de tratamento de esgoto sanitário, continuando a valer a concentração máxima nos corpos receptores estabelecidas na Resolução CONAMA 357/05. Sendo assim, a questão sobre a remoção de nutrientes constitui uma preocupação diretamente relacionada ao emprego dos sistemas de lagoas de estabilização. Para esta pesquisa, utilizou-se os efluentes tratados por lagoas facultativas provenientes da Estação de Tratamento de Esgoto do município de Lins/SP e, para o experimento em questão, foram construídos dois filtros biológicos seguidos de decantadores, ambos em escala piloto. Os filtros foram construídos em um corpo cilíndrico de polipropileno com diâmetro de 1,2 metros e teve seu volume dividido igualmente por uma placa vertical também de polipropileno, propiciando área superficial de 1,13 m² e volume útil total de 4,52m³. Para o fornecimento de oxigênio, indispensável para o processo de nitrificação, o filtro foi apoiado sobre uma base de concreto com drenos de fundo para permitir a ventilação do sistema, garantindo a concentração de oxigênio necessária. Para comparação da eficiência na remoção do nitrogênio, cada filtro foi preenchido com determinado tipo de material, ou seja, um filtro continha pedra britada variando de 4 a 8, admitindo-se área superficial de 70 m²/m³ e possibilitando uma área para formação de biofilme de 316,7 m², enquanto que no outro filtro foram utilizado anéis plásticos com área superficial de 100m³/m³, fornecendo 542,9 m² de área superficial para a formação de biofilme. Também foram construídos decantadores após os filtros percoladores para a remoção dos sólidos em suspensão, não sendo alvo da pesquisa em questão Tendo em vista que o molhamento de todo o material de preenchimento se faz importante para a eficiência do sistema, foi utilizado um sistema de recalque para o transporte do esgoto para o filtro, distribuído continuamente sobre o meio suporte e com vazão divida igualmente para os dois filtros por meio de um sistema de distribuição de pvc perfurado com diâmetro de 40 mm e com funcionamento semelhante a um aspersor de jardim A taxa de aplicação superficial variou entre baixa, intermediária e alta, tendo aumento de vazão no sistema até que o processo de nitrificação cessasse e cada fase teve duração de 180 dias. Conforme verificado nos resultados obtidos, filtros percoladores apresentam boa eficiência na remoção do nitrogênio do efluente, seja pela desnitrificação via nitrito ou pela volatilização do nitrogênio. A ETAPA 1 apresentou resultados bastante satisfatórios para o filtro de brita em relação ao filtro com anéis plásticos, podendo ter sido ocasionado pela área rugosa das britas, a qual facilitou a formação do biofilme, enquanto que a superfície lisa dos anéis plásticos dificulta a formação do biofilme, resultando na baixa eficiência apesar da maior área superficial. Já na ETAPA 3, com taxas de aplicação maiores, o filtro preenchido com anéis plásticos apresentou maior eficiência do que o filtro com brita. Tal fato pode ter sido conseqüência da maior área disponível para a formação do biofilme nos anéis plásticos. Ambos os casos apresentaram eficiência suficiente para remoção de nitrogênio a concentrações inferiores a 20 mg/l. Tais resultados demonstram que os filtros percoladores possuem boa funcionalidade para a remoção do nitrogênio de efluente sanitário tratado por sistemas de lagoas de estabilização.It was studied in this paper the use of trickling filters as a complementary treatment of wastewater stabilization pond seeking removal of nitrogen, the main cause of problems such as eutrophication of water bodies in conjunction with phosphorus. The main motivation for this research was the difficulty to meet the standard set by CONAMA 357/05 Resolution, which defines the maximum nitrogen concentration for disposal of effluents in water bodies as 20 mg / l. In 2008 was created the CONAMA Resolution 397 which established, in Article 34 that the emission pattern of ammonia nitrogen would be temporarily suspended for wastewater treatment plant discharge, continuing to enforce the maximum concentration in the water bodies established in CONAMA Resolution 357/05. Thus, the question on the removal of nutrients is a concern related to the use of systems of waste stabilization ponds. For this study, was used the treated effluent by anaerobic and facultative ponds from the Sewage Treatment Plant in the city of Lins/SP, and for this experiment was constructed two trickling filters followed by settlers, both in pilot scale. The filters were constructed on a cylindrical body of polypropylene with a diameter of 1.2 meters and its volume was divided symmetrically by a vertical plate also made of polypropylene, providing superficial area of 1.13m² and total net volume of 4.52m³. To supply oxygen, essential for the nitrification process, the filter was supported on a concrete base with bottom drains to allow the ventilation system, to supply the concentration of oxygen needed. To compare the efficiency of nitrogen removal, each filter was filled with a certain type of material, ie, a filter containing crushed rock ranging from 4 to 8, considering surface area of 70m²/m³ and a possible area for biofilm formation of 316.7m², while in the other filter was used plastic rings with surface area of 100m²/m³, providing 542.9m² of surface area for biofilm formation. Settlers were constructed after the trickling filters for the removal of suspended solids, because that are not the focus of this research. Considering that the wetness around the filling material is important for system efficiency, it was used a pumping system to transport sewage to the filter, continuously distributed on the support materials and flow split equally for both filters by a distribution system made of perforated PVC with a diameter of 40mm and functioning like a garden sprinkler. The application rate surface ranged from low, intermediate and high, having increased flow in the system until the process of nitrification ended and each phase lasted 180 days. As shown in the results, trickling filters show good efficiency in removing nitrogen from wastewater, either by denitrification by nitrite or by the volatilization of nitrogen. The STEP 1 showed satisfactory results for the filter of crushed rocks over the filter with plastic rings, which may have been caused by the rocks rough area, which facilitated the formation of biofilms, while the smooth surface of the plastic rings makes harder the formation of biofilm, resulting in low efficiency despite the larger surface area. In STEP 3, with higher rates of application, the filter filled with plastic rings showed higher efficiency than the filter with crushed rocks. This might have been a consequence of the greater area available for biofilm formation in plastic rings. Both cases had efficient enough to achieve nitrogen concentrations lower than 20 mg/l. These results demonstrate that the trickling filters have good functionality for removing nitrogen from sanitary wastewater treated systems for waste stabilization ponds