Study of treatment of waste water by activated sludge in the reactor "air-lift" of concentric tubes

Resumo: Reatores "air-lift" são uma classe especial de coluna de bolhas, sendo recentemente utilizados em processos químicos, bioquímicos e em tratamento de águas residuárias. Neste trabalho, estudou-se o desempenho de um reator "air-lift" de tubos concêntricos no tratamento de água residuária sintética utilizando Iodo ativado. O reator construido de aço-inox, com tubos de aeração e reciclo de 1,2 e 1,5 m respectivamente, foi alimentado com água residuária sintética, sendo o Iodo separado em sedimentador na parte superior do reator e reciclado ao mesmo. A pressão manométrica no reator variou de O a 1,2 Kgf.cm-2, vazão de ar de 200 a 1600 mL.min-1 e vazão de substrato de 200 a 400 mL.h-1. Para cada taxa de alimentação, vazão de ar e pressão, o reator foi operado de forma contínua até que o estado estacionário hidráulico e microbiológico fossem atingidos. As amostras foram retiradas na altura média do reator e análises da Demanda Química de Oxigênio (DQO) e biomassa (quantificada como sólidos suspensos voláteis - SSV) foram feitas de acordo com métodos descritos pelo "Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater" (1985). Os três parâmetros, vazão de alimentação, vazão de ar e pressão, variaram gradativamente, além da concentração de DQO do substrato (1100 a 8600 mgDQO.L-1), de forma que foi possível aumentar a concentração de Iodo no reator (SSV) de 1010 a 15000 mgSSV.L-1, sendo este último valor cerca de cinco vezes maior que os de processos convencionais de Iodo ativado, que é de 2000 a 3000 mgSSV.L -1 (Ramalho, 1983). Isto permitiu aumentar a eficiência de redução de DQO de 47 a 87%, respectivamente para reator operado a pressão ambiente e com variação de pressão. O coeficiente de transferência de oxigênio (K1a) aumentou com o aumento da vazão de ar até o limite de 1000 mL.min-1 (5,41 h-1), decrescendo para vazões superiores a esta, possivelmente devido à coalescência de bolhas. O coeficiente de retenção de gás (Eg) foi determinado e, para as vazões de ar testadas (200 a 1400 mL.min-1), variou de 2,08.10-3 a 12,95.10-3, proporcionalmente às vazões de ar utilizadasAbstract: Air lift reaetors are a speeial elass of bubble eolumns and are been reeently used in ehemieal and bioehemical processes, as well as in wastewater treatment. In this work, it was studied the performanee of aeoneentrie tube air lift reaetor in the synthetie wastewater treatment by aetivated sludge. The reaetor was eonstrueted of stainless steel, 1.2 m high of riser and 1.5 m high of downeomer. It was fed with synthetie wastewater and the sludge was separeted in a sedimentator in the top of reaetor and reeyeled. The manometrie pressure varied from O to 1.2 kgf.em'2, the air flow rate from 200 to 1,600 mL.min-1 and the feed solution from 200 to 400 mL.h -1. To eaeh feed solution of synthetie wastewater rate, air flow rate and pressure, the reaetor was operated in eontinuous form until the hidraulie and mierobiologieal steady-state was reaehed. The samples were eolleeted in the half of the reaetor. Chemieal oxygen demand (COO) and volatils solids eoneentration (VSS) was determinated aceording to ín Standard Methods for the Examínation of Water and Wastewater (1985). Feed solution rate, air flow rate and pressure rangedgradually, as well as eoneentration of feed synthetie wastewater (1,100 of 8,600 mgCOO.Lnd then it was possible to inerease the sludge eoncentration in the reaetor (VSS) from 1,010 to 15,000 mgVSS .1, being this last value tive times bigger than the coneentration of aetivated sludge processes from 2,000 to 3,000 mgVSS -1 (Ramalho, 1983). This permited to inerease the effieieney of COO reduction from 47 to 87%, respeetively reaetor operated with atmospherie pressure and 0.8 kgf.em-2 of pressure. The oxygen transfer eoefficient (k1a) inereased with the air flow rate untíl 1,000 mL.min-1 (5.41 h-1), deereasing to upper flow rate, possibly due to the bubble coaleseenee. The gas hold-up (Eg) was determinated and to air flow rate used (200 to 1,400 mL.min-1) its value ranged from 2.08 10-3 to 12.9510-