Desenvolvimento de grânulos aeróbios e tratamento de esgoto doméstico em um reator em bateladas sequenciais (RBS) sob diferentes condições operacionais

Abstract

Entre as recentes tecnologias desenvolvidas para o tratamento biológico de efluentes destacam-se os reatores com biomassa na forma de grânulos aeróbios. Entretanto, a maioria dos pesquisadores tem focado seus estudos na formação desses grânulos em reatores alimentados com esgoto sintético de elevada carga orgânica. Assim, para poder aplicar na prática essa tecnologia, é preciso realizar estudos da utilização dos grânulos aeróbios no tratamento de esgoto doméstico, o qual é usualmente caracterizado como sendo de baixa carga orgânica. Neste contexto, a presente pesquisa teve como objetivo estudar o desenvolvimento de grânulos aeróbios no tratamento de esgoto doméstico em um reator em bateladas seqüenciais (RBS) sob diferentes condições operacionais. Para isso, o estudo foi dividido em três estratégias operacionais. A Estratégia Operacional I avaliou o desempenho do reator utilizando ciclos operacionais de 3 e 4 horas de duração. A Estratégia Operacional II avaliou o comportamento do reator quando submetido a diferentes cargas orgânicas. E por último, a Estratégia Operacional III avaliou o efeito da diminuição do tempo de sedimentação nas características dos grânulos e no desempenho do reator. Em relação à Estratégia I, o aumento da duração do ciclo não foi um parâmetro decisivo no processo de granulação aeróbia, mas influenciou na qualidade do efluente tratado, principalmente no processo de nitrificação, cuja eficiência aumentou de 23 para 69%. Referente à Estratégia II, observou-se que os grânulos aeróbios podem ser mantidos no reator mesmo com o aumento da carga orgânica aplicada, desde que haja condições de cisalhamento adequadas. Além disso, o reator mostrou-se bastante adequado para o tratamento de afluentes com cargas orgânicas mais elevadas, apresentando remoção de DQOs de 92%, NH4+-N de 96% e PO4-P de 91%. Na Estratégia III observou-se que a diminuição gradual do tempo de sedimentação foi uma maneira efetiva de melhorar as características dos grânulos, mas provocou uma piora temporária na qualidade do efluente tratado. Após o restabelecimento do reator, as eficiências de remoção foram de 93% para DQOs, 96% para NH4+-N e 60% para PO4-P. De maneira geral, o reator mostrou-se capaz de remover carbono, nitrogênio e fósforo simultaneamente em uma única unidade operacional compacta, provando ser uma tecnologia bastante promissora para o tratamento de esgoto doméstico.

Of the recent technologies developed for biological wastewater treatment, the reactors based on biomass in the form of aerobic granules are drawing the most attention. However, most researchers have focused their studies on granule formation in reactors fed with high-strength synthetic wastewaters. In order to apply aerobic granulation technology, more information is needed about its utilization in the treatment of domestic wastewater, which is usually characterized as a low-strength influent. Given these considerations, the aim of this research was to study the aerobic granules development in the treatment of domestic wastewater in a sequencing batch reactor operated under different conditions. Towards this end, three operational strategies were established. Operational Strategy I surveyed the reactor#s performance during 3 and 4 hour cycles. Operational Strategy II evaluated the organic load#s effect on the reactor#s behavior. Lastly, Operational Strategy III examined the effect of the decrease in sedimentation time on the granule#s characteristics and the reactor#s performance. In Strategy I, although the increase in cycle duration was not a decisive aerobic granulation parameter, it did influence the effluent#s quality, particularly the nitrification process, which went from an efficiency of 23% to 69%. For Strategy II, observations indicated that aerobic granules can be kept inside the reactor even with an increase in the organic load, so long as the appropriate shear force conditions are maintained. Moreover, the reactor was effective in the treatment of higher organic load influent, presenting a removal efficiency of 92% for CODS, 96% for NH4+-N, and 91% for PO4-P. In Strategy III, while the gradual reduction of the sedimentation time improved the granules# characteristics, it also temporarily worsened the effluent#s quality. After the reactor#s recovery, the removal efficiencies were 93% for CODS, 96% for NH4+-N, and 60% for PO4-P. In a generalized manner, the reactor simultaneously removed carbon, nitrogen, and phosphorus in a single compact operational unit, proving to be a very promising technology for domestic wastewater treatment.