Resumo

O objetivo da pesquisa é a produção de subsídios para a avaliação do comportamento do processo de tratamento de esgoto sanitário com lodo granular aeróbio aplicado à remoção de matéria orgânica, nitrogênio e fósforo.

Neste processo, opera-se um lodo ativado em escala de bancada, sob o regime de bateladas sequenciais, com a gradual redução do tempo de sedimentação, o que permite a seleção de grânulos densos, ativos e com boas propriedades de tratamento. Dentre elas, a possibilidade de ocorrência do processo de nitrificação e desnitrificação simultânea, em uma faixa de concentração de oxigênio dissolvido que facilite o seu controle e a remoção de fósforo pelo Organismos Acumuladores de Fósforos (DE KREUK et al., 2005a).

A estratégia operacional, cujo objetivo é a obtenção da granulação do lodo, consiste em dividir o experimento em 6 etapas operacionais as quais terão seus tempos de aeração progressivamente aumentados, ao mesmo tempo em que o tempo de sedimentação é progressivamente reduzido. Os ciclos operacionais terão duração total de 3 horas, sendo casa fase de operação com as seguintes durações: Enchimento (anóxico/anaeróbio): 45 min. Aeração: de 100 min (no início) até 120 min (no final). Sedimentação: 30 min (no início) até 5 min (no final). Descarte: 5 min.

A pesquisa foi dividida em duas fases, sendo a primeira entre julho e novembro de 2016 e a segunda fase entre dezembro de 2016 e abril de 2017. Na primeira fase operou-se o sistema sem mudança no ciclo operacional e na segunda fase o tempo de sedimentação foi gradualmente reduzido enquanto que a fase de aeração foi gradualmente aumentada de forma a manter sempre a duração total do ciclo inalterada. Observou-se o início do processo de granulação ao final da primeira fase, sendo que a morfologia do grânulo foi avaliada a partir do início da segunda fase.

A concentração de sólidos totais e voláteis (SST/SSV) do lodo durante a fase de aeração apresentou uma queda gradual na primeira fase, provavelmente devido ao processo de granulação, com expulsão de lodo floculento junto com o efluente tratado. Já na segunda fase, a concentração de sólidos apresentou queda após cada redução do tempo de sedimentação do ciclo operacional, porém sempre estabilizando em seguida a quantidade de lodo no sistema e em alguns momentos, chegando a recuperar a concentração de SST/SSV que havia no sistema antes da redução. Ao longo das duas fases observaram-se boas eficiências de remoção de carga orgânica do efluente, em termos de DQO e DBO. Também registrou-se a remoção da amônia do efluente bruto através do processo de nitrificação. O processo de desnitrificação também foi observado, contudo mais eficientemente durante a segunda fase da pesquisa. A remoção de fósforo ocorreu ao longo das duas fases da pesquisa, com eficiência constante, porém em níveis de eficiência abaixo do esperado.

Introdução

O reator será operado continuamente por 10 meses, recebendo esgoto sintético como fonte de matéria orgânica e nutrientes. Serão feitas coletas de amostras do esgoto bruto, do esgoto tratado e do lodo biológico, com objetivo de identificar as potencialidades do processo quanto à remoção de matéria orgânica, nitrogênio e fósforo do esgoto sanitário.

Em seguida, buscam-se informações sobre a estabilidade do processo, em termos da análise dos fatores que concorrem para a garantia de um lodo bem granulado e com boas propriedades de tratamento ao longo do período de operação (tempo de sedimentação, vazão de ar, entre outros), ao mesmo tempo em que se avalia a qualidade do esgoto tratado em termos de matéria orgânica, nitrogênio e fósforo.

Alguns parâmetros operacionais indiretos importantes serão calculados, tais como a relação A/M, a OLR (Organic Loading Rate), e a Idade do Lodo, de forma a identificar a condição operacional ideal para o processo de granulação e para a estabilidade dos grânulos formados.

Aspectos morfológicos dos grânulos serão avaliados com uso ferramentas computacionais, incluindo análises de imagens do lodo e cálculo de parâmetros morfológicos dos grânulos. Também serão realizadas análises teóricas sobre a velocidade de sedimentação e sobre a decantabilidade do lodo, com base no parâmetro IVL (Índice Volumétrico de Lodo).

Autores: Marcel Zanetti Sandoval; Roque Passos Piveli; Fábio Campos e Rodrigo de Freitas Bueno.