The evaluation of the influence of intermittency in aeration on nitrogen removal from a sequential batch reactor containing aerobic granular sludge treating sanitary sewage.

O processo com lodo granular aeróbio (LGA) tem sido considerado uma alternativa de grande interesse para o tratamento terciário de esgoto sanitário, devido principalmente à grande capacidade de adensamento dos grânulos, que tornam o sistema bastante compacto. A ocorrência da nitrificação e desnitrificação simultânea (NDS) garante a remoção de nitrogênio com nível elevado de eficiência e a remoção biológica de fósforo pode ser otimizada neste arranjo com um único estágio de tratamento em bateladas sequenciais. Esta pesquisa teve como objetivo a avaliação da tecnologia do Lodo Granular Aeróbio em um reator em bateladas sequenciais (RBS) de escala piloto com esgoto sanitário, em uma coluna de bolhas, e sua influência sobre a remoção biológica do nitrogênio via Nitrificação e Desnitrificação Simultânea. O esgoto utilizado na pesquisa foi produzido pela residência universitária da Universidade de São Paulo e o reator utilizado possuía uma coluna de bolhas com volume útil de aproximadamente 690 L. Foi montado um sistema em escala piloto, alimentado por esgoto sanitário de concentração relativamente alta em região de clima quente, ao longo de 525 dias. O estudo foi subdivido em três fases principais. Na Fase I, foi aplicado um ciclo de três horas de duração total e aeração contínua do lodo, tendo-se observado eficiência elevada na remoção de DQOs do esgoto, mas ocorreu arraste excessivo de SST com o efluente, persistente ao longo de todo o período. A nitrificação ocorreu a contento, mas a desnitrificação do esgoto foi apenas parcial, com notório e preocupante acúmulo de nitrito. Na Fase II, elevou-se a duração total do ciclo para quatro horas, mas este aumento do tempo disponível para as reações anóxicas e aeróbias não foi suficiente para controlar o problema e os residuais de nitrito e nitrato no efluente mantiveram-se elevados. Nas fases I e II o nitrito e o nitrato ficaram com concentrações médias de 25 mgN.L-1 e 17,5 mgN.L-1, respectivamente. Na Fase III, a implantação de regime de intermitência na aeração levou à produção de um efluente do sistema de tratamento com concentrações médias de nitrogênio amoniacal, nitrito e nitrato de, respectivamente, 4,3 mgN.L-1, 0,4 mgN.L-1e 5,5 mgN.L-1. Foram realizados levantamentos de perfis de concentração ao longo de algumas bateladas, tendo-se observado que a desnitrificação ocorreu em grande parte simultaneamente à nitrificação, isto é, ao longo do período de aeração. A conclusão geral do estudo é que a aplicação de regime de intermitência no fornecimento de ar ao LGA é de grande interesse para o aprimoramento da remoção de nitrogênio nesse processo, por contribuir para reduzir o acúmulo de nitrito que costuma ser observado em sistemas com aeração contínua.The process with aerobic granular sludge (AGS) has been considered an alternative of great interest for the tertiary treatment of sanitary sewage, due to the great capacity of densification of the granules, which make the system quite compact. The occurrence of simultaneous nitrification and denitrification (SND) guarantees the removal of nitrogen with an elevated level of efficiency and the biological removal of phosphorus can be optimized in this arrangement with a single stage of treatment in sequential batches. This research aimed to evaluate the Aerobic Granular Sludge technology in a pilot-scale sequential batch reactor (SBR) with sanitary sewage and the biological removal of nitrogen via Simultaneous Nitrification and Denitrification under the effect of the air supply over nitrogen removal. The sewage used in the research was produced by the university residence of the University of São Paulo and the reactor used had a bubble column with a useful volume of approximately 690 L. A pilot scale system was set up, fed by sanitary sewage of relatively high concentration in a region hot weather, over 525 days. The study was divided into three main phases. In Phase I, a cycle of three hours of total duration and continuous aeration of the sludge was applied, having observed high efficiency in the removal of CODs from the sewage, but there was an excessive carryover of TSS with the effluent, persistent throughout the entire period. Nitrification occurred satisfactorily, but the denitrification of the sewage was only partial, with a notorious and worrying accumulation of nitrite. In Phase II, the total duration of the cycle was increased to four hours, but this increase in the time available for the anoxic and aerobic reactions was not enough to control the problem and the residuals of nitrite and nitrate in the effluent remained high. In phases I and II, nitrite and nitrate had average concentrations of 25 mgN.L-1 and 17.5 mgN.L-1, respectively. In Phase III, the implementation of an intermittent aeration regime led to the production of an effluent from the treatment system with average concentrations of ammonia nitrogen, nitrite, and nitrate of, respectively, 4.3 mgN.L-1, 0.4 mgN. L-1 and 5.5 mgN.L-1. Surveys of concentration profiles were carried out over some batches, and it was observed that denitrification occurs largely simultaneously with nitrification, that is, throughout the aeration period. The general conclusion of the study is that the application of an intermittent regime in the supply of air to the LGA is of great interest for the improvement of nitrogen removal in this process, as it contributes to reducing the accumulation of nitrite that is usually observed in systems with continuous aeration