Avaliação do impacto de aditivo químico sobre o metabolismo do lodo ativado da Estação de Tratamento de Esgoto da Lagoa da Conceição

Abstract

O tratamento de esgotos sanitários é importante tanto para a preservação de recursos hídricos quanto para evitar a propagação de doenças, sendo que em Florianópolis, aproximadamente 65 % da população é atendida por um sistema de coleta e tratamento de esgoto sanitário. Nesse contexto as estações que utilizam o processo de lodos ativados têm relevância, por apresentar uma elevada eficiência de remoção de matéria orgânica e demandar uma área relativamente menor que outros processos. Entretanto, apesar do avanço científico quanto a remoção de nutrientes em processos biológicos, a sua aplicação na escala real continua sendo um desafio. A Estação de Tratamento de Esgotos (ETE) da Lagoa da Conceição passou a aplicar um aditivo químico, denominado como PAC (policloreto de alumínio) para precipitar o fósforo e auxiliar na sua remoção. Esta medida foi impulsionada pela catástrofe do rompimento da lagoa de evapo-infiltração, que recebe o efluente tratado desta ETE, e que impactou a lagoa da conceição com cargas de fósforo. Nesse sentido o objetivo desse trabalho foi avaliar o impacto desse aditivo químico no metabolismo dos microrganismos do lodo ativado e verificar qual concentração não causa inibição nos microrganismos e maximiza a precipitação de fósforo. Para realizar essa avaliação do impacto foram realizadas análises para caracterizar a biomassa: série de sólidos, IVL, polissacarídeos, microscopia e colorações de Gram e Neisser e respirometria para verificar possíveis efeitos inibitórios do PAC (0,083 mL.L-1 e 1,000 mL.L-1). O resultado do IVL indicou uma sedimentabilidade ruim, a maior parte dos microrganismos são Gram negativos, sendo um possível fator de contribuição para a estrutura aberta e dispersa do floco biológico. A coloração de Neisser indicou a possível presença de fósforo aderido ao PAC, pois a presença de bactérias acumuladoras de fósforo não foi investigada por outras metodologias. A velocidade de respiração específica endógena ficou entre 4,49 e 30,65 mg O2.gSSV-1.h-1, autotrófica entre 0,77 e 31,61 mg O2.gSSV-1.h-1 e heterotrófica entre 2,02 e 12,92 mg O2.gSSV-1.h-1. As análises de fósforo apresentaram concentrações maiores na saída em duas análises, sendo causada pelo arraste de lodo e refletindo uma situação de momento, não significando ineficiência do processo. As concentrações avaliadas de PAC não causaram inibição para os microrganismos e acabou gerando aumento nas velocidades de consumo de oxigênio, sendo a maior obtida com uma concentração de 0,182 mL.L-1 de PAC e com resultado de 50,68 mg O2.L-1.h-1 para a velocidade geral, de 25,67 mg O2.L-1.h-1 para a velocidade heterotrófica e 25,05 mg O2.L-1.h-1 para a velocidade autotrófica. Além disso, a adição de PAC na sua menor concentração (0,083 mL.L-1) resultou na eficiência de remoção de fósforo de 91,66 %, porém quanto maior a concentração de PAC utilizada, maior foi o volume de lodo gerado.

The treatment of sanitary effluents is crucial for both the preservation of water resources and the prevention of disease spread. In Florianópolis, approximately 65% of the population is served by a collection and treatment system for sanitary sewage. In this context, stations utilizing the activated sludge process are significant due to their high efficiency in removing organic matter and requiring relatively less space than other processes. Despite scientific advancements in biological processes for nutrient removal, their real-scale application remains a challenge. The Lagoa da Conceição Wastewater Treatment Plant (ETE) implemented a chemical additive, PAC (polyaluminum chloride), to precipitate phosphorus and aid in its removal. This decision was driven by the catastrophe of the rupture of the evapo-infiltration lagoon, which receives treated effluent from this ETE, impacting Lagoa da Conceição with phosphorus loads. The objective of this study was to evaluate the impact of this chemical additive on the metabolism of activated sludge microorganisms and determine a concentration that does not inhibit microorganisms while maximizing phosphorus precipitation. Biomass characterization analyses were conducted, including solid series, SVI, polysaccharides, microscopy, Gram and Neisser staining, and respirometry. Possible inhibitory effects of PAC (0.083 mL.L-1 and 1.000 mL.L-1) were also assessed. The SVI result indicated poor sedimentability, with most microorganisms being Gram-negative, potentially contributing to the open and dispersed structure of the biological floc. Neisser staining suggested the possible presence of phosphorus adhered to PAC, as the presence of phosphorus-accumulating bacteria was not investigated by other methodologies. Endogenous specific respiration rates ranged between 4.49 and 30.65 mg O2.gSSV-1.h-1, autotrophic rates between 0.77 and 31.61 mg O2.gSSV-1.h-1, and heterotrophic rates between 2.02 and 12.92 mg O2.gSSV-1.h-1. Phosphorus analyses showed higher concentrations at the outlet in two analyses, caused by sludge carryover, reflecting a momentary situation and not indicating process inefficiency. Evaluated concentrations of PAC did not inhibit microorganisms and resulted in increased oxygen consumption rates, with the highest achieved at a concentration of 0.182 mg.L-1 of PAC, yielding a general velocity of 50.68 mg O2.L-1.h-1, 25.67 mg O2.L-1.h-1 for heterotrophic velocity, and 25.05 mg O2.L-1.h-1 for autotrophic velocity. Furthermore, the addition of PAC at its lowest concentration (0.083 mg.L-1) resulted in a phosphorus removal efficiency of 91.66 %. However, higher PAC concentrations led to an increased volume of generated sludge.