62ª Reunião Anual da SBPC
B. Engenharias - 1. Engenharia - 13. Engenharia Sanitária
COMPORTAMENTO E DESEMPENHO DE UM REATOR BIOLÓGICO DE LEITO MÓVEL (MBBR) NA REMOÇÃO DE MATÉRIA ORGÂNICA E COMPOSTOS NITROGENADOS
Tiago Araújo Sodré 2
Liliana Pena Naval 2, 1
1. Profa. Dra. / Orientadora
2. Curso de Engenharia Ambiental, Fundação Universidade Federal do Tocantins - UFT
INTRODUÇÃO:
O lançamento de efluentes ricos em compostos nitrogenados e fosforados em cursos d'água tem sido apontado como uma das principais causas de eutrofização acelerada destes ambientes. Por sua vez, os compostos orgânicos encontrados em águas residuárias geralmente demandam oxigênio para sua estabilização. Essa demanda de oxigênio pode converter o corpo hídrico receptor ao estado anóxico ou levá-lo a níveis de oxigênio dissolvido muito inferiores ao normal, comprometendo a sobrevivência de algumas espécies. Uma das possibilidades de tratamento de esgoto está associada à mineralização desses poluentes por meio de tratamentos biológicos, e o MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) ou reator biológico de leito móvel é um sistema que tem ganhado interesse nos últimos anos. A idéia básica do processo é a utilização de elementos plásticos carregadores mantidos em suspensão e movimento, que vão servir de leito para a colonização de microorganismos. Neste estudo, uma unidade experimental de MBBR foi utilizada para avaliar a eficiência desse sistema na remoção de compostos nitrogenados e carbonáceos provenientes de águas residuárias da Universidade Federal do Tocantins em Palmas-TO. O material suporte escolhido foi o conduíte corrugado cortado Dn ¾" e a razão de preenchimento do reator foi de 60%.
METODOLOGIA:
A unidade experimental foi construída em recipiente plástico com volume útil de 17 litros. O material suporte utilizado foi de conduíte corrugado Dn ¾", com densidade de 26 kg/m³, e área específica de 200 m²/m³, cortado em cilindros de 20 mm de comprimento. O percentual de ocupação do material suporte no reator foi de 60%. Foram realizados cinco ensaios, com tempos de detenção hidráulica (TDH) de seis (6), oito (8), dez (10) e doze (12) horas. Os parâmetros de análise foram: Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), nitrito, nitrato, nitrogênio amoniacal, pH, oxigênio dissolvido e os sólidos (fixos e voláteis, suspensos e dissolvidos). As análises foram feitas seguindo a metodologia descrita em Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA, 1998). O sistema operou com agitação mecânica e aeração constantes. Tanto o aerador como o agitador mecânico foram responsáveis pela homogeneização do líquido no reator, buscando aproximá-lo das características de um reator de mistura completa perfeito. O agitador foi instalado ainda com a intenção de provocar melhor difusão gasosa no meio e facilitar a transferência de massa. A frequência do agitador foi de 0,55 Hz e a concentração de oxigênio dissolvido observada foi de 7,5 mg/L.
RESULTADOS:
Para os compostos nitrogenados, observou-se no reator a redução das concentrações de nitrogênio amoniacal e nitrato e aumento da concentração de nitrito. Como a amônia é um elemento envolvido no processo de síntese, constituindo o material celular, à medida que as bactérias se duplicaram no reator a sua concentração diminuiu. A eficiência de remoção atingiu 32,6% para TDH de doze (12) horas. O aumento da concentração de nitrito indica ocorrência de oxidação de nitrogênio amoniacal no reator. O aumento da concentração atingiu até 162,5% para TDH de doze (12) horas. Para o nitrato, houve a diminuição de suas concentrações. Como o reator operou em regime aeróbico e a redução dos nitratos só ocorre em ambiente anóxico, um cenário hipotético para explicar o ocorrido é o de que o crescimento do biofilme no material suporte e a aglomeração deste na parte superior do reator em função da sua baixa densidade tenha provocado dificuldades de difusão gasosa tais que puderam criar esses ambientes. A elevação do pH do meio observada ao longo dos ensaios ajuda a corroborar essa hipótese. Para os compostos carbonáceos, a maior eficiência do reator foi atingida com TDH de seis (6) horas e alcançou 23,7% da DBO bruta.
CONCLUSÃO:
A eficiência máxima de remoção para compostos nitrogenados no reator, contemplando tanto a nitrificação quanto a desnitrificação, foi alcançada para TDH de doze (12) horas. Neste regime, a concentração de nitrogênio amoniacal apresentou redução de 32,6% e a concentração de nitrito aumentou 162,5%. Portanto, TDH mais longos influenciaram positivamente a remoção de compostos nitrogenados no reator. O conduíte corrugado, por seu baixo custo e fácil obtenção no mercado, foi escolhido como material suporte para a unidade experimental. Entretanto, o seu desempenho ficou aquém do encontrado na literatura para outros materiais suporte. A baixa densidade desse material comparativamente à da água impediu que os elementos-suporte se deslocassem por todo o volume útil do reator, comprometendo muito a hidrodinâmica do sistema e diminuindo o contado dos microorganismos com os compostos que se desejava remover. Para a DBO remanescente, a máxima remoção no efluente ocorreu para TDH de seis (6) horas, atingindo 23,7%. Nessa fase com grande disponibilidade de matéria orgânica, o que prevalece são as atividades de síntese e as bactérias começam a colonizar o material suporte. A fim de conciliar o TDH para remoção eficiente de compostos carbonáceos e nitrogenados, investigações com TDH mais longos são necessárias.
Instituição de Fomento: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq
Palavras-chave: Moving Bed Biofilm Reactor - MBBR, Tempo de Detenção Hidráulico, Conduíte Corrugado.