Resumo
Formas oxidadas do enxofre (ex. sulfatos), em tratamento de esgoto doméstico em condições anaeróbias, inevitavelmente, são bioquimicamente reduzidas a sulfetos, que como sulfeto de hidrogênio (H2S) gasoso transfere-se para o biogás. Os problemas associados à formação e liberação de H2S decorrem do fato do mesmo ser um gás de odor desagradável, corrosivo e tóxico.
Nessa perspectiva, se faz necessário o estudo de técnicas que diminuam os problemas associados ao sulfeto e possibilitem a valorização dos subprodutos gerados no processo anaeróbio para potencializar as finalidades mais úteis, de modo a contribuir com a sustentabilidade das Estações de Tratamento de Esgoto – ETE. A técnica de microaeração consiste na dosagem limitada de oxigênio ou ar dentro do reator anaeróbio que potencializa tanto os processos biológicos (bactérias quimiotróficas) e químicos de oxidação do sulfeto. Portanto, o objetivo do trabalho foi avaliar o desempenho do reator UASB microaerado, tratando esgoto doméstico, em termos de remoção do sulfeto dissolvido na massa líquida e presente no biogás; investigar as rotas de conversões dos compostos de enxofre (enxofre elementar ou sulfato), a partir da aplicação da microaeração no leito de lodo do reator; e verificar se a introdução de ar compromete a eficiência do reator em termos de remoção de matéria orgânica. O reator UASB foi modificado para operar em condição microaerada e operou com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 7 horas. Aplicou-se 20 mL.min-1 de ar a 3 m do fundo do reator. Os resultados indicaram que a eficiência de remoção do H2S no biogás foi de 98% com a aplicação da microaeração. Contudo, não foi possível observar efetividade da técnica na remoção do sulfeto dissolvido na massa líquida, para a condição testada.
No que se refere à remoção da matéria orgânica, o desempenho do reator microaerado foi semelhante ao reator controle, apresentando eficiência de remoção (63,7%) dentro faixa típica para reatores UASB (50 – 70%). Nesse contexto, conclui-se que a técnica de microaeração se mostrou um método eficiente para remoção do sulfeto de hidrogênio da fase gasosa, o que resultaria na atenuação dos problemas de corrosão associados na utilização do biogás. O desempenho de reator UASB em termos remoção de matéria orgânica e atividade das bactérias redutoras de sulfato não foram afetados com a adição de ar a 3m do fundo do reator. No entanto, faz-se necessário maiores investigações dos mecanismos e fatores envolvido na oxidação do sulfeto dissolvido.
Introdução
Os reatores anaeróbios têm destaque nas estações de tratamento de esgoto de países de clima tropical, face às condições ambientais favoráveis e às vantagens econômicas de construção e operação. Nesse cenário, os reatores anaeróbios de fluxo ascendente e manta de lodo – UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) trazem consigo vantagens fundamentadas na economia de recursos e na geração de subprodutos potencialmente úteis.
Os compostos afluentes que contêm enxofre são particularmente indesejáveis ao processo anaeróbio, especialmente aos produtos finais, quais sejam, o efluente tratado e o biogás. Formas oxidadas do enxofre (ex. sulfatos), em condições anaeróbias, inevitavelmente, são bioquimicamente reduzidas a sulfetos, que como sulfeto de hidrogênio (H2S) gasoso transfere-se para o biogás. Os problemas associados à formação e liberação do H2S decorrem do fato do mesmo ser um gás de odor desagradável, corrosivo e tóxico.
O sulfeto de hidrogênio, quando dissolvido no efluente do reator UASB, tem efetivamente sido responsável pela geração de maus odores em diversas estações de tratamento de esgoto (ETEs) no Brasil. No biogás, por sua vez, o mesmo H2S potencialmente limita a sua utilização para aproveitamentos energéticos, por exemplo, podendo reduzir o tempo de vida útil dos gasodutos e de outras instalações que entram em contato com este biogás com características corrosivas (ZHANG et al., 2008; SUBTIL et al., 2012; JIANG et al., 2013; OLIVEIRA, 2013). Concentrações de sulfeto de hidrogênio no biogás menores que 100 ou 300 ppmv poderiam evitar problemas de operação em sistema de aquecimento e geração de energia (PEU et al., 2012).
Nessa perspectiva, faz-se necessário o estudo de técnicas que diminuam os problemas associados ao sulfeto e possibilitem a valorização dos subprodutos gerados no processo anaeróbio para potencializar as finalidades mais úteis, de modo a contribuir com a sustentabilidade das ETEs. Com esse entendimento, as técnicas de remoção biológicas se destacam, visto que, as vantagens estão fundamentadas em custos reduzidos de operação, altas taxas de remoção e ausência de formação de subprodutos tóxicos (POKORNA & ZABRANSKA, 2015).
Estudos têm demonstrado que a microaeração é uma técnica bastante promissora para oxidação do H2S formado no tratamento de águas residuárias ricas em sulfato. A introdução de ar/O2 na fase líquida promove a remoção da concentração de sulfeto dissolvido, além de apresentar um potencial destaque para oxidação do sulfeto no biogás (DIÁZ et al., 2011; KRAYZELOVA et al., 2014; RAMOS et al., 2014).
Nesse contexto, a presente pesquisa propõe: avaliar o desempenho do reator UASB microaerado, tratando esgoto doméstico, em termos de remoção do sulfeto dissolvido na massa líquida e presente no biogás; investigar as rotas de conversões dos compostos de enxofre (enxofre elementar ou sulfato), a partir da aplicação da microaeração no leito de lodo do reator; e verificar se a introdução de ar compromete a eficiência do reator em termos de remoção de matéria orgânica.
Autores: Iacy Maria Pereira de Castro; Letícia de Souza Alves; Celio Moura Tolentino e Cláudio Leite de Souza.
