Avaliação de processo de lodos ativados com aplicação de ácido fólico como estratégia de minimização da produção de lodo

Abstract

A produção de lodo em excesso em sistemas de tratamento de efluentes tem se tornado um desafio crescente, onde os passivos ambientais e o elevado custo operacional, aliados às regulamentações ambientais mais rigorosas, tornarão as atuais alternativas convencionais de tratamento e disposição final de lodo, inviáveis em um futuro próximo. Diante disso, o desenvolvimento de estratégias operacionais que possibilitem reduzir a produção biológica de lodo, sem afetar o processo de tratamento, tem sido amplamente incentivado. Assim sendo, o presente trabalho teve como finalidade avaliar a aplicação de ácido fólico (AF) como alternativa de minimização da produção de lodo em um sistema piloto de lodos ativados de aeração prolongada, bem como, analisar as interferências sobre o processo de tratamento. Para isso, a avaliação do sistema experimental foi dividida em duas fases, Fase A, a qual foi utilizada como fase controle e Fase B, correspondendo à etapa de aplicação de ácido fólico. A Fase B foi ainda, subdividida em outras duas fases realizadas sob diferentes condições: uma onde o sistema foi operado de forma contínua (Fase B-teste 1) e a outra após uma nova partida do sistema (Fase B-teste 2). Nestas duas fases teste, ácido fólico foi aplicado continuamente dentro do tanque de aeração, resultando em uma concentração de mistura de 0,3 mg.LÂ ¹. Comparativamente à Fase A, os resultados mostraram uma redução significativa na redução da produção de lodo de 52% na Fase B-teste 1 e 38% na Fase B-teste 2. Quanto às eficiências de tratamento, a Fase B-teste 2 apresentou o maior percentual em termos de remoção de nitrogênio amoniacal (97%), enquanto a Fase A obteve uma eficiência média de 89% e a Fase B-teste 1,73%. Além disso, a aplicação de ácido fólico promoveu um aumento na remoção de fósforo total, apresentando a Fase B-teste 1 e Fase B-teste 2, 28% e 36% de eficiência média. Em relação à remoção de matéria orgânica, medida na forma de DQO e SST, não foram observadas maiores eficiências na remoção destes parâmetros após a aplicação de ácido fólico. A eficiência média de remoção de DQO na Fase A foi de 90%, enquanto nas Fases B-teste 1 e teste 2 foi de 87% e 90%, respectivamente. Já em relação à remoção de SST, a Fase A apresentou 86% de eficiência, a Fase B-teste 1 80% e a Fase B-teste 2 88%. No entanto, foi verificada uma alta estabilidade operacional quando as variações de carga de DQO e SST afluentes foram elevadas. Os resultados das análises microscópicas realizadas com as amostras do tanque de aeração revelaram semelhanças qualitativas entre as espécies encontradas nas fases de operação. Quanto à avaliação de toxicidade aguda do sistema, as amostras do efluente final não apresentaram toxidade sobre o organismo teste. De maneira geral, pôde-se dizer que o uso de ácido fólico mostrou-se como uma alternativa promissora, atendendo aos objetivos propostos com capacidade de reduzir a produção de lodo, bem como de até melhorar a qualidade do efluente final.

Abstract: The large amount of excess sludge generated in wastewater treatment plants (WWTP) is one of the most critical challenges in the field of sewage treatment. Concerns about the environmental health and the operating costs associated with the more stringent effluent regulations, may contribute to make the current conventional alternatives for sludge treatment and disposal limited or unviable in the near future. Thus, various approaches that maintain the effluent quality have been developed to reduce the production of excess sludge in the WWTP. This study aimed to evaluate the use of folic acid as an excess sludge reduction alternative in an extended activated sludge system and investigate the interference of its use in the wastewater treatment performance. Two distinct operational phases were monitored: an extended activated sludge phase used as a control (phase A); and an extended activated sludge with folic acid addition (phase B). Furthermore, phase B was divided into two tests carried under different conditions: test 1 - folic acid addiction in a steady state system; test 2 - folic acid addition thereupon the system start-up. Folic acid was continuous added in a concentration of 0,3 mg.LÂ ¹ directly into the aeration basin. Comparing to phase A (control), the results on phase B showed a significant reduction of the sludge production with 52% for test 1 and 38% for test 2. Test 2 of phase B had the highest efficiency in terms of ammonium removal (97%), followed by phase A with 89% and the test 1 of phase B with 73%. In addition, the application of folic acid (phase B) induced the total phosphorus removal presenting 28% and 36% mean efficiencies for test 1 and test 2, respectively. None greater differences of COD and TSS removal efficiencies were observed after folic acid addiction. In the phase A, the average COD removal was 90%, while test 1 and test 2 was 87% and 90%, respectively. Regarding the removal TSS, phase A showed 86% efficiency, test 1 of phase B 80% and test 2 of phase B 88%. However, it could be verified a high operating stability with a high COD and TSS load rate changes. The microscopic analysis performed with the aeration tank samples showed qualitative similarities between the species found in both operational phases. The effluent of the system for both phases showed no toxicity. In general, it could be affirmed that the folic acid addition in the extended activated sludge system has proved to be a promising alternative for reducing excess sludge production, as well as might improve the effluent quality.