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Determinação de parâmetros cinéticos em sistema de lodo ativado empregado no pós-tratamento de reatores UASB com o uso da respirometria

Resumo: Os reatores anaeróbios modernos, com destaque para o UASB, em regiões de clima quente, possibilitam a remoção de grande parte do material orgânico (MO) do esgoto a baixo custo. Contudo, os efluentes desses reatores frequentemente necessitam de póstratamento para remoção complementar do MO, o que tem sido obtido com sucesso, p.ex., em sistemas de lodo ativado (LA). Neste caso, contudo, podem ocorrer mudanças na cinética de degradação, em comparação com os sistemas de LA clássicos, uma vez que o MO disponível no efluente do reator anaeróbio é geralmente menos assimilável pelas bactérias heterotróficas que o do esgoto bruto. Assim, o objetivo deste estudo foi determinar os parâmetros cinéticos do lodo heterotrófico proveniente de um sistema de lodo ativado empregado no pós-tratamento de reatores UASB. Uma série de testes foi realizada para a determinação dos parâmetros cinéticos: Taxa de Consumo de Oxigênio Específica (TCOesp), constante de utilização do substrato (Kms) e constante específica máxima de crescimento (μm), utilizando a respirometria para estas determinações. Além disso, também foram calculadas as frações de material orgânico consumidas para o catabolismo e anabolismo. Os parâmetros mostraram-se diferentes dos especificados na literatura para a configuração da estação de tratamento de efluentes em estudo, sendo próximos aos valores encontrados para sistemas de lodo ativado não precedidas de unidade anaeróbia.

Introdução: Os sistemas de lodo ativado são amplamente utilizados, em nível mundial, para o tratamento de despejos domésticos e industriais, quando se quer obter elevada qualidade no efluente tratado, porém, tal sistema requer um nível de mecanização e operação especializada elevados. Basicamente, os sistemas de lodo ativado são constituídos por um reator aeróbio (tanque de aeração) seguido de um decantador secundário. No tanque de aeração ocorre a degradação da matéria orgânica por bactéria aeróbias, podendo haver, em determinadas condições e com arranjo conveniente, a remoção da matéria nitrogenada e do fósforo. Nesta unidade, a biomassa microbiana utiliza substratos orgânicos para se desenvolver, permanecendo dispersa no reator. No decantador secundário ocorre a sedimentação dos sólidos, permitindo que o efluente final seja clarificado. Os sólidos que sedimentam no decantador são recirculados para o reator aerado. Quando a concentração de lodo no reator aerado atinge certo valor desejável, parte do lodo deve ser descartado (lodo excedente), na mesma proporção com que é produzido. A biomassa dos sistemas de lodo ativado é composta de bactérias heterotróficas (responsáveis pela oxidação da matéria orgânica) e bactérias autotróficas (responsáveis pela nitrificação). O metabolismo desses grupos de bactérias é avaliado através de constantes cinéticas, sendo imprescindível o conhecimento do valor numérico destas quando se deseja fazer projetos racionais ou otimizar estações existentes de sistemas de lodo ativado, onde ocorra remoção de material orgânico e nitrogenado (VAN HAANDEL E MARAIS, 1999). Dentre as técnicas utilizadas para avaliar a cinética das reações e verificar o comportamento metabólico das espécies de microrganismos presentes na biomassa, a respirometria se destaca devido à velocidade na resposta dos dados e à flexibilidade de aplicação na determinação da Taxa de Consumo de Oxigênio (TCO), estabelecendo as taxas das reações. A configuração UASB seguido de lodos ativados influencia a cinética de degradação da MO devido ao efluente proveniente de sistemas anaeróbios ser menos assimilável comparando-se ao esgoto bruto e, consequentemente, havendo alterações nas constantes cinéticas empregadas no dimensionamento e no monitoramento do sistema. Dessa forma, este trabalho tem como principal objetivo avaliar os parâmetros que regem a cinética de utilização da matéria orgânica por biomassa heterotrófica de um sistema de lodo ativado precedido de reator UASB.

Autora: Jéssica Ysabelly Torres Alves.

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