Tratamento de esgoto sanitário em reator em bateladas sequenciais com grânulos aeróbios: desempenho do processo e modelagem matemática

Abstract

A utilização de reatores em bateladas sequenciais com grânulos aeróbios (RBSG) tem sido umas das tecnologias mais investigadas nos últimos anos para o tratamento biológico de águas residuárias, no entanto os estudos têm sido realizados em reatores alimentados com esgoto sintético. Para a consolidação desta tecnologia faz-se relevante compreender como se dá o comportamento desta quando empregada em situação real. Neste contexto, objetivou-se com este trabalho avaliar o tratamento de esgoto sanitário em um reator operado em bateladas sequenciais com grânulos aeróbios, em escala piloto. O reator, com volume útil de 0,1163 m³, foi operado por 238 dias, com ciclos operacionais de 4 horas e velocidades ascensionais de ar entre 1,2 e 1,4 cm·s-1. A formação de grânulos aeróbios utilizando esgoto sanitário demonstrou ser viável e grânulos com diâmetro médio variando entre 0,4 a 0,6 mm foram obtidos a partir dos 150 dias de operação, sendo esta biomassa com boa sedimentação, ou seja, IVL30 abaixo de 80 mL·g-1. A concentração média de sólidos suspensos totais (SST) foi de 2 g SST·L-1. A idade do lodo variou de 10 a 20 d, com a estabilização da biomassa, e µobs esteve próximo de 0,1 d-1. O fator de rendimento observado da biomassa apresentou valor médio de 0,62 ± 0,57 g SSV·g DQO-1. A eficiência média de remoção de DQOS e DQOT foi de 78 ± 9% e 70 ± 18%, respectivamente. O reator apresentou eficiências médias de remoção de 78 ± 14% para a DBO5,20º, de 99,6% para NH4+-N e de 36,5 ± 14,5% para o NT. O Activated Sludge Model n. 3 (ASM3) foi modificado e implementado no programa AQUASIM. No modelo desenvolvido (ASM3m) incorporaram-se processos de crescimento e armazenamento de polímeros celulares dos micro-organismos heterotróficos, ocorrendo de forma simultânea, além de o nitrito ser considerado como produto intermediário dos processos de nitrificação e desnitrificação. Foi simulado o comportamento das variáveis DQOS, QO2 (velocidade de consumo de oxigênio), NH4+-N, NO2--N e NO3--N durante um ciclo operacional. A simulação do processo de biodegradação da DQOS e QO2 realizada pelo modelo ASM3m apresentou comportamento mais próximo à situação experimental do que o modelo ASM3. Os dados das simulações obtidas do processo de nitrificação não responderam com confiabilidade, sendo discrepantes dos dados reais obtidos experimentalmente.<br>