Estabilização de lodo de lagoas de tratamento biológico de efluentes via desnitrificação

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2019.A desnitrificação é um processo biológico caracterizado pelo consumo de nitrato, em que os agentes do processo são batérias heterotróficas, que necessitam na sua atividade de uma fonte de carbono biodisponível/teor de carbono. Sendo assim, pode-se utilizar este processo para reduzir a matéria orgânica em lagoas de tratamento (ou armazenamento) que apresentam alta deposição de lodo, geralmente já desativadas. Nesse âmbito realizou-se um estudo com o objetivo de avaliar o uso da desnitrificação na estabilização de lagoas assoreadas de tratamento de efluentes agroindustriais e pecuários. O experimento foi realizado em três etapas: A primeira etapa que consistiu num estudo exploratório com o objetivo determinar velocidade de consumo de nitrato na mistura (Lodo e solução), em lodos com teores de carbono orgânico total (COT) de 2504 mg L-1(Floto), 524,20 mg L-1(BLC) e 260,20 mg L-1 (Lagoa assoreada) em que foram misturados com uma solução de nitrato a 300 mgN-NO3- L-1 obtida apartir NaNO3 e colocados em béqueres de 4 L, numa proporção de 75% solução e 25% lodo. Na segunda etapa foi determinada a taxa de consumo de nitrato e carbono nos lodos (floto, lagoa assoreada e na mistura de 1kg do Floto e 1kg de lagoa assoreada), quanto a proporção (lodo e solução) foi usada mesma da primeira etapa, colocada em tubos falcon de 50 ml usando somente o volume de 40ml. A terceira etapa foi determinada taxa de consumo nitrato em uma mistura igual a primeira etapa em béqueres de 4L em um sistema com homogeneização, em que foram homogeneizados manualmente com uma espátula numa frequência de 10 vezes de um a dois períodos por dia, de acordo com o delineamento experimental estabelecido. No estudo exploratório a velocidade de consumo de nitrato nos lodos Floto, BLC e Lagoa é de 109 mgN-NO3- L-1 d-1, 26 mgN-NO3- L-1 d-1 e 21 mgN-NO3- L-1 d-1 respectivamente. Na segunda etapa, a velocidade de consumo de nitrato nos lodos Floto, mistura (Floto e Lago assoreda) e Lagoa assoreada é de 195,5 mgN-NO3- L-1 d-1, 53,33 mgN-NO3- L-1 d-1 e 28,5 mgN-NO3- L-1 d-1 respectivamente, enquanto que a velocidade de consumo de carbono foi de 1255 mg.L-1d-1, 178,33 mg.L-1 d-1 e 24,5 mg.L-1 d-1 . Na terceira etapa, a velocidade de consumo de nitrato nos lodos Floto, BLC e Lagoa é de 122,40 mgN-NO3- L-1 d-1, 24,81 mgN-NO3- L-1 d-1 e 13,79 mgN-NO3-L-1d-1, respectivamente. Conclui-se que desnitrificação é uma alternativa para o processo de estabilização de lagoas, olhando para as taxas de consumo de nitrato e carbono encontradas.Abstract : Denitrification is a biological process characterized by the consumption of nitrate, where in the process agents are heterotrophic bacteria, which necessitate in their activity a bioavailable carbon /carbon source. Therefore, this process can be used to reduce organic matter in treatment ponds (or storage) that present high deposition of sludge, usually already deactivated. In this context, a study was carried out to evaluate the use of denitrification in the stabilization of silted lagoons for the treatment of agroindustrial and livestock effluents. The experiment was carried out in three stages: The first step consisted of an exploratory study with the objective of determining the rate of nitrate consumption in the sludge and solution in sludge with total organic carbon (TOC) of 2504 mg L-1 (Floto), 524.20 mg L-1 (BLC) and 260.20 mg L-1 (silted lagoon) where they were mixed with a solution of 300 mgN-NO3-L-1 nitrate obtained with NaNO3 and placed in 4 L beakers, in a proportion of 75% solution and 25% sludge. In the second step, the nitrate and carbon consumption rate in the sludge (float, silted pond and 1 kg of Floto and 1 kg of silted pond) was determined, while the proportion (sludge and solution) was used the same as in the first step , in 50 mL falcon tubes using only the 40 ml volume. The third step was determined nitrate consumption rate in a mixture equal to the first step in 4 L beakers in a homogenized system, where they were manually homogenized with a spatula at a frequency of 10 times of one to two periods per day, according to the design established. In the exploratory study, nitrate consumption velocity in the Floto, BLC and silted pond sludge was 109 mgN-NO3-L-1 d-1, 26 mgN-NO3-L-1d-1 and 21 mgN-NO3-L-1d-1 respectively. In the second step, the nitrate consumption rate in the Floto, Mixture (Floto and silted pond) and silted pond was 195.5 mgN-NO3-L-1 d-1, 53.33 mgN-NO3-L-1d-1 and 28.5 mgN-NO3-L-1d-1 respectively, whereas the rate of carbon consumption was 1255 mg.L-1d-1, 178.33 mg.L-1 d-1 and 24.5 mg.L-1 d-1. In the third step the nitrate consumption rate in the Floto, BLC and Lagoa sludge was 122.40 mgN-NO3-L-1 d-1, 24.81 mgN-NO3-L-1 d-1 and 13.79 mgN-NO3-L-1 d-1 respectively. It is concluded that denitrification is an alternative to the pond stabilization process, looking at the nitrate and carbon consumption rates found