Cinética do consumo de nitrogênio por processo Anammox em reatores de biofilme aerado em membrana operados em batelada sequencial

Resumo

A remoção biológica de nitrogênio via Anammox se trata de uma tecnologia vantajosa no tratamento de efluentes nitrogenados com baixa relação Carbono/Nitrogênio, processo que torna essa via interessante para os mais diferentes tipos de indústrias, agroindústrias e estações de tratamentos de efluentes urbanos. Conseguir biomassa Anammox robusta para utilizar em plantas de escala real ainda é um desafio que motiva estudos de enriquecimento de biomassa e a busca por parâmetros cinéticos de velocidade de consumo de substrato que auxiliem na otimização da condução dos reatores. Diante do apresentado esse trabalho teve por objetivo realizar o estudo cinético do consumo de nitrogênio por processo Anammox em reatores de biofilme aerado em membrana operados em bateladas sequenciais (MABR-BS). 6 reatores MABR-BS foram utilizados, sendo cada um deles inoculado com um tipo de lodo Anammox, obtido do enriquecimento de lodos anaeróbios e aeróbios advindos de 3 diferentes fontes de lodo sendo elas, uma estação de tratamento de esgoto sanitário, uma estação de tratamento de lixiviado de aterro sanitário e uma estação de tratamento de efluente de abate de suínos. Para o estudo cinético foram utilizado 6 reatores confeccionados em frascos de vidro de volume total de 1L, com volume útil de 500 mL, sendo a relação 3:2 (v:v) entre efluente sintético (com 100mg_N-NH4+.L^-1)  e lodo das fontes: R1 - lodo anaeróbio de reator UASB de tratamento de esgoto urbano; R2 - lodo misto de reator UASB, constituído por lodo de descarte e escuma sobrenadante; R3- lodo anaeróbio de tratamento de lixiviado de aterro sanitário; R4 - lodo misto constituído por lodo de lagoa aeróbia e anaeróbia da estação de tratamento de lixiviado de aterro sanitário; R5 - lodo anaeróbio da estação de tratamento de efluente de abate suíno e R6 - lodo aeróbio e anaeróbio da estação de tratamento de efluente de abate suíno. O aparato experimental contou com 3 aeradores acoplados a 3 fluxômetros com vazão de ar regulada em 1,0 L.min^-1; 30 cm de membrana de silicone em formato curvilíneo com uma das entradas conectadas ao aerador e fluxômetro, a outra saída foi imersa em coluna de água de 75 cm, exercendo pressão negativa sobre o ar no interior da membrana tubular de silicone, obrigando o ar a sair pela microporosidade da membrana. A aeração foi intermitente, com intervalo de 9,6 minutos entre cada minuto de aeração, os reatores foram agitados em equipamento banho maria ajustado em 30 rpm e temperatura de 32°C. O ensaio cinético durou 24h e contou com uma amostragem a cada 2,5h. As eficiências de remoção de nitrogênio (em %) determinada no ensaio cinético foram de 61,36 (R1); 61,01(R2); 59,03 (R3); 56,70 (R4); 62,77 (R5) e 64,40 (R6). Com relação ao pH todos os reatores apresentaram pH inicial acima de 8,0 e pH final próximo à neutralidade. As velocidades específicas de remoção de nitrogênio (em mgN.gSSV^-1h^-1), foram em média de 29,43 (R1); 33,50 (R2); 33,62 (R3); 33,42 (R4); 28,90 (R5) e 30,34 (R6). O melhor desempenho no ensaio cinético foi obtido no reator R1, obtendo atividade específica de remoção de nitrogênio máxima de 57,61 mgN.gSSV^-1h^-1 e geração molar de nitrato residual com coeficiente estequiométrico de 0,018 mol.