Fatores de controle das emissões de óxido nitroso (N2O) em tanque de aeração de estação de tratamento de esgoto

O estudo das emissões de óxido nitroso (N2O) em processos de tratamento de esgoto tem se tornado necessário e urgente nos últimos anos visto à sua contribuição às mudanças climáticas globais, já que este gás é responsável por 6% do efeito estufa e tem se tornado a principal substância destruidora do ozônio estratosférico do século XXI. Poucos são os estudos que quantificaram as emissões de N2O diretamente em estações de tratamento de esgoto (ETEs) e a literatura apresenta uma grande variação nos fatores de emissão (FEs) obtidos por eles. As Diretrizes de 2006 do IPCC para Inventários de Gases do Efeito Estufa sugerem o FE de 3,2 (2-8) g N2O pessoa-1 ano-1 para estimativas das emissões de N2O em ETEs, que corresponde a 0,035% do nitrogênio total (NT) emitido como N2O. As emissões de N2O em processo de tratamento de lodos ativados foram determinadas no período de janeiro a julho de 2010 em uma ETE municipal no Estado do Rio de Janeiro que trata aproximadamente 14,7 mil m3 dia-1 com média remoção de DQO para o período de estudo de 73% e carga de NT afluente de 46 mg N L-1. Os principais parâmetros operacionais relacionados às emissões de N2O em ETE foram estudados, a saber, concentração de oxigênio dissolvido (OD), concentração de nitrito (NO2 -), pH e temperatura. As maiores emissões de N2O foram observadas quando a concentração de OD se encontrava entre 1,3 e 3,4 mg L-1, o pH entre 5,9 e 6,5 e temperatura acima de 30oC. Enquanto as menores emissões ocorreram em concentrações de OD abaixo de 1,0 mg L-1 e acima de 4,0 mg L-1, e em pH acima de 6,5. O fluxo de N2O estimado é de 4,1 x 105 g N2O ano-1 e os FEs de N2O per capita, por vazão de esgoto tratado e pela carga NT afluente são 8,1 g N2O pessoa-1 ano-1, 8,0 x 10-5 g N2O L -1 e 0,12%. O FE per capita estimado exclusivamente para o tanque de aeração é aproximadamente 2,5 vezes superior ao proposto pelo IPCC (2006) para inventários de emissões de N2O para países que possuam sistemas centralizados de tratamento de esgoto com avançado controle dos processos de nitrificação e desnitrificação.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de JaneiroThe study of nitrous oxide (N2O) emissions from wastewater treatment processes has become necessary and urgent in the last years due to its contribution to global climate change, since this gas is responsible for 6% of the global greenhouse effect and will become the main ozone-depleting substances (ODS) of the 21st century. Few studies have quantified the direct emissions of N2O from wastewater treatment plants (WWTPs) and literature shows a wide variation in the emission factors (EFs) obtained by them. 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories suggests an EF to estimate N2O emissions from WWTP of 3.2 (2.8) g N2O person-1 yr-1, which corresponds to 0.035% of total nitrogen emitted as N2O. Emissions of N2O from a full-scale activated sludge process was determined from January to July of 2010 during measurement campaign at a municipal WWTP in the State of Rio de Janeiro that treat roughly 14,700 m3 day-1 with an average influent removal COD for the period of study of 73% and total nitrogen load (TN) of 46 mg N L-1. The most important operational parameters leading N2O emissions in WWTP were also studied, namely, dissolved oxygen concentration (DO), nitrite (NO2 -) concentration, pH and temperature. The largest emissions of N2O were observed when DO concentration was between 1.3 and 3.4 mg L-1, pH between 5.9 and 6.5 and temperatures above 30oC. While lower emissions occurred in DO concentrations below 1.0 mg L-1 and above 4.0 mg L-1, and at pH above 6.5. Total estimated annual flux of N2O is 4.1 x 105 g N2O yr-1 and the EF of N2O estimated per capita, wastewater flow and the influent TN load are 8.1 g N2O person-1 yr-1, 8.0 x 10-5 g N2O L(wastewater)-1 and 0.12%. The per capita EF estimated exclusively for the aeration tank is almost 3 times higher than that proposed by the IPCC (2006) for N2O emission inventories for countries that predominantly have advanced centralized WWTPs with nitrification and denitrification steps