Resumo

A remoção de nitrogênio dos esgotos sanitários é fundamental, tanto para promover o equilíbrio dos ecossistemas aquáticos e evitar a eutrofização e outros problemas ambientais, como para preservar a saúde humana. Vários sistemas vêm sendo desenvolvidos para aumentar a eficiência de tratamento e converter as várias formas de nitrogênio em nitrogênio gasoso, removendo assim esse nutriente dos esgotos sanitários. Este estudo tem como objetivo promover o acúmulo de nitrito em reator biológico sequencial anaeróbio/aeróbio, através da adição de inibidor químico (amônia livre, N-NH3). A nitrificação parcial possibilita economia de oxigênio e matéria orgânica, aumentando a eficiência de remoção de nitrogênio do sistema. O experimento foi realizado com esgoto sintético e conduzido em dois reatores, sendo um reator anaeróbio, visando à remoção de matéria orgânica, e um segundo reator aeróbio de leito fixo para promover a nitrificação parcial. A biomassa foi imobilizada em espuma de poliuretano para beneficiar a retenção do lodo no reator aeróbio. Os resultados desse experimento mostraram que foi possível inibir as bactérias oxidantes de nitrito (BON) a uma concentração de 5 mg N-NH3.L-1, porém não houve acúmulo de nitrito. Apesar da baixa concentração de oxigênio dissolvido no reator aeróbio (1,8±0,2 mg O2.L-1), o processo de nitrificação e desnitrificação simultânea foi evidenciado, sendo atribuído à formação de ambientes anóxicos pela presença de meio suporte e/ou por formação de rotas preferenciais do gás oxigênio no interior do reator.

Introdução

A remoção de nitrogênio nos efluentes é cada vez mais importante devido às consequências de seu lançamento no meio ambiente e aos seres humanos. O lançamento de esgotos sem tratamento enriquece as águas naturais com nutrientes, podendo causar eutrofização destes ambientes. A eutrofização gera um crescimento exagerado de algas, podendo prejudicar a sanidade de rios e lagos (SCHINDLER et al., 2016). Além dos problemas ambientais, o nitrogênio pode ser extremamente prejudicial ao homem, podendo inclusive levar à morte. As formas de nitrito e nitrato são carcinogênicos, sendo relacionados a diversos tipos de câncer (principalmente câncer de estômago), e à metahemoglobinemia ou síndrome do bebê azul (CHETTY & PRASAD, 2016). Portanto o tratamento de efluentes é imprescindível para a manutenção do bem-estar e da saúde humana, além da preservação das águas.

O tratamento terciário visando à remoção de nutrientes já é bastante consolidado, gerando diversas tecnologias para otimização dos processos. No caso da remoção de nitrogênio sistemas de nitrificação e desnitrificação simultânea (SND), oxidação anaeróbia de amônio (anammox) e nitrificação e desnitrificação via nitrito já são bastante aplicados em escala industrial.

A nitrificação parcial é um processo onde há encurtamento das reações de nitrificação por meio da inibição da nitratação. Sem a produção de nitrato há um menor consumo de oxigênio na nitrificação e menor demanda de carbono na etapa posterior de desnitrificação. Esse encurtamento proporciona a economia de cerca de 25% de oxigênio e de cerca de 40% de carbono (TURK & MAVINIC, 1986; 1989; WU et al. 2014). Assim, a nitrificação parcial proporciona uma economia de energia, oxigênio e substrato, além de redução na produção de lodo e de 20% na emissão de CO2 na desnitrificação (TURK & MAVINIC, 1986). Há vários fatores interferentes no processo da nitrificação curta, sendo as principais: concentração de oxigênio dissolvido (OD) e controle da aeração, tempo de retenção celular, temperatura, pH e inibição pela concentração do substrato (GE et al., 2015).

Segundo Anthonisen et al. (1976), a concentração de amônia livre (N-NH3) no sistema é em função da temperatura, do pH e da concentração de amônio no esgoto. A amônia é tóxica e inibe a atividade das bactérias nitrificantes, porém a inibição ocorre de forma desigual para os dois grupos de microrganismos envolvidos no processo. As bactérias oxidantes de amônio (BOA) são mais resistentes à amônia livre que as bactérias oxidantes de nitrito (BON) por possuírem o próprio amônio como substrato metabólico. O NH3 é inibidor das BON a uma concentração de 0,1 a 1,0 mg.L-1, enquanto a inibição das BOA ocorre a uma concentração de 10 a 150 mg.L-1. Neste contexto, o presente trabalho visa promover o acúmulo de nitrito em reator sequencial anaeróbio/aeróbio em escala de bancada, utilizando amônia livre como inibidor químico.

Autores: Mariana Braga Nanes; Juliana Cardoso de Morais; Wanderli Rogério Moreira Leite; Lourdinha Florencio dos Santos
e Mário Takayuki Kato.