Avaliação da idade do lodo e da relação C/P na biodesfosfatação de esgoto sanitário em reator em bateladas sequencias em escala real

Abstract

Os reatores em bateladas sequenciais (RBS) têm sido usados com êxito na remoção de nutrientes (nitrogênio e fósforo) de esgoto sanitário, via processos biológicos. A biodesfosfatação ocorre quando há a predominância de organismos acumuladores de poli-fosfato (OAP). No entanto, os organismos acumuladores de glicogênio (OAG) competem pelo carbono orgânico com os OAP. Existem controvérsias quanto aos efeitos de parâmetros operacionais na competição OAP-OAG. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a biodesfosfatação de esgoto sanitário em RBS, para diferentes idades do lodo (?c) e relação C/P. O estudo se desenvolveu em três estratégias operacionais (E1:40 dias e 44 mgDQO.L-1/mgPT.L-1; E2:25 dias e 39 mgDQO.L-1/mgPT.L-1; E3:40 dias e 24 mgDQO.L-1/mgPT.L-1). O RBS de formato cilíndrico, com volume útil de 0,70 m³, foi operado em ciclos de 8 horas. Foram aplicadas cargas entre 0,16 e 0,31 kgDQO.m-³d-1; 0,03 e 0,07 kgN-NH4+.m-3d-1; e 0,004 e 0,015 kgPT.m-3d-1. O tratamento foi avaliado para parâmetros físicos, químicos e biológicos. O reator tratou eficientemente o esgoto sanitário, atendendo à legislação nacional (CONAMA 430/2011) bem como à legislação catarinense (Lei nº 14.675/2009), em termos de DBO. Observou-se eficiência média de remoção biológica de fósforo de 45±18% (E1), 52±14% (E2) e 54±13% (E3). Na condição de ?c=25 dias e C/P 39 mgDQO.L-1/mgPT.L-1, o efluente atendeu à legislação de Santa Catarina para fósforo total (=4 mg. L-1). Não houve diferença significativa entre as estratégias operacionais quanto à idade do lodo (40 e 25 dias). No entanto, o ?c de 25 dias (E2) favoreceu a proliferação de OAP, corroborando a predominância da família Rhodocyclaceae nesse período. A relação C/P 24 mgDQO.L-1/mgPT.L-1 (E3) apresentou o maior acúmulo de fósforo no lodo (2,1% P e 17 mgPT.g-1 SST). Em conclusão, a biodesfosfatação foi realizada em RBS com idades de lodo de médio (25 dias) ou longo prazo (40 dias), sendo melhorada para uma relação C/P inferior a 40 mgDQO.L-1/mgPT.L-1, quando os OAP predominaram sobre os OAG.

Abstract : Sequencing batch reactors (SBR) have been used successfully for biological nutrients removal (nitrogen and phosphorous) from sanitary sewage. The enhanced biological phosphorus removal (EBPR) occurs when there is a predominance of phosphorus accumulating organisms (PAOs). However, glycogen-accumulating organisms (GAOs) compete for organic carbon source with PAOs. Conflicting ideas still exists, regarding the effects of operational parameters on PAOs-GAOs competition. Therefore, this study aimed to evaluate the EBPR process in a SBR with three different operational strategies (E1: sludge retention time (SRT) of 40 days and C/P ratio of 44 mg COD.mg-1 total P; E2: SRT of 25 days and C/P ratio of 39 mg COD.mg-1 total P; E3: SRT of 40 days and C/P ratio of 24 mg COD.mg-1 total P). A cylindrical SBR, with working volume of 0.7 m3, was operated in cycles of 8 hours. Organic loading rates of 0.16 and 0.31 kg COD.m-³d-1; 0.03 and 0.07 kg NH4+-N.m-3d-1; and 0.004 and 0.015 kg total P.m-3 d-1 were applied. The final effluent concentrations from SBR were in accordance with the Brazilian (Conama resolution 430/2011) and Santa Catarina state law (Law n. 14.675/2009) for discharge limits in terms of BOD. Phosphorous average removal efficiencies were 45±18% (E1), 52±14% (E2) e 54±13% (E3). For E2, the phosphorous effluent concentration was in attendance with Santa Catarina state law (= 4 mg total P.L-1). There was no significant difference between the operational strategies regarding the different applied SRTs (40 and 25 days). However, E2, with SRT of 25 days, favored the increase of PAOs, corroborating the predominance of Rhodocyclaceae during this period. For the C/P ratio of 24 (E3), it was observed the greater phosphorus accumulation in the biosolids (2.1% of phosphorous and 17 mg total P.g-1 TSS). Concluding, the EBPR process was achieved with prolonged (25 days) and very prolonged (40 days) SRTs; it was verified better efficiencies with C/P ratio small than 40 mg COD.L-1/mg total P.L-1, when PAOs were in greater abundance than GAOs.