Anaerobic filter-aerated submerged biological filter combined system: start-up and nitrification evaluation in sanitary wastewater

Resumo: Este trabalho fundamentou-se na concepção, construção e operação de um sistema combinado anaeróbio-aeróbio, constituído de filtro anaeróbio (FA) e biofiltro aerado submerso (BAS), em escala de laboratório, aplicado ao tratamento de esgoto sanitário. Para atingir o objetivo principal de avaliar o desempenho global do sistema, o trabalho foi dividido em 3 etapas: estudo hidrodinâmico, avaliação da partida e avaliação da nitrificação em diferentes TDH. Baseado numa rotina de monitoramento dos parâmetros físicos, químicos e microbiológicos foi possível avaliar e adequar as condições requeridas para a nitrificação. Verificou-se o desempenho do sistema para diferentes taxas de carregamento volumétrico orgânico e de amônia, relacionando-o com as populações de bactérias nitrificadoras existentes. Constatou-se que remoção de matéria orgânica alcançada foi equivalente para os TDH de 8h (média de 86 ± 6 % para 1,89 ± 0,61 kg DQO/m3.dia com DQO efluente de 87 ± 46 mg O2/L) e 10h (média de 87 ± 4 % para 1,88 ± 0,83 kg DQO/m3 dia com DQO efluente de 89 ± 32 mg O2/L). Para TDH total de 8h (4h de aeração) e taxa de carregamento volumétrico de amônia de 0,33 ± 0,05 kg /m3.dia no BAS a remoção de amônia foi de 27 ± 14 % e a nitrificação completa foi de 20 ± 8 %, para 108 oxidadoras da amônia/g STV e 107 oxidadoras do nitrito/g STV. Para TDH total de 10h (5h de aeração) e taxa de carregamento volumétrico de amônia de 0,39 ± 0,10 kg /m3.dia no BAS a remoção de amônia foi de 47 ± 20 % e a nitrificação foi de 40 ± 19 %, para 1012 oxidadoras da amônia/g STV e 107 oxidadoras do nitrito/g STV. A concepção do sistema FA-BAS operando com TDH de 10 h foi adequada à nitrificação, quando aplicada ao tratamento de esgoto doméstico com média concentração de amônia (em torno de 30 mg/L). Indicou ainda ter grande potencial para tratar esgoto com maior concentração de amônia (acima de 50 mg/L)Abstract: The present project was based on the conception, construction and operation of an anaerobic-aerobic combined system. This was formed by an anaerobic filter (AF) and an aerated submerged biofilter (ASB), in a laboratory scale, and used for sanitary wastewater. The main objective of this project was to analyze the general performance of the system, and for that, it was divided in 3 parts: hydrodynamic study, start-up evaluation and nitrification analysis in different HRT. Based on a frequent monitoring of physical, chemical and microbiological parameters, it was possible to evaluate and adequate the required conditions for nitrification. The performance of the system for different organic and ammonia volumetric loading rates were verified. Afterwards it was related to the populations of nitrifying bacteria. The system demonstrated organic matter removal not only for HRT of 8 h (average of 86 ± 6% for 1,89 ± 0,61 kg COD/m3.day, with effluent COD of 87 ± 46 mg O2/L) but also for HRT of 10 h (average of 87 ± 4 % for 1,88 ± 0,83 kg COD/m3.day, with effluent COD of 89 ± 32 mg O2/L). For total HRT of 8 h (4 h of aeration) and volumetric loading rates of ammonia of 0,33 ± 0,05 kg/m3.day at ASB, the ammonia removal was 27 ± 14% and the complete nitrification was 20 ± 8 %, for 108 ammonium oxidizers/g TSV and 107 nitrite oxidizers/g TSV. For total HRT of 10 h (5 h of aeration) and volumetric loading rates of ammonia of 0,39 ± 0,10 kg/m3.day at ASB, the ammonia removal was 47 ± 20 % and the complete nitrification was 40 ± 19 %, for 1012 ammonium oxidizers/g TSV and 107 nitrite oxidizers/g TSV. The system AF-ASB operated with HRT of 10 h demonstrated to be useful for nitrification if applied to sewage treatment with average concentration of ammonia (around 30 mg/L). It can also be pointed out that the system can be used to treat sewage with higher concentrations (over 50 mg/L