Remoção de matéria orgânica e nitrogênio em filtros biológicos percoladores aplicados ao pós-tratamento de efluentes de reatores UASB

• Ano de defesa: 2012
• Autor(a) principal: Paulo Gustavo Sertorio de Almeida
• Orientador(a): Carlos Augusto de Lemos Chernicharo
• Banca de defesa: Marcos Von Sperling, Juliana Calabria de Araujo, Pedro Alem Sobrinho, Eugênio Foresti
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
• Palavras-chave em Português: Meio Ambiente e Recursos Hídricos; Saneamento
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/ENGD-92JLUY

A pesquisa investigou a remoção de matéria orgânica e nitrogênio em sistemas UASB seguidos por filtros biológicos percoladores (FBP) utilizados no tratamento de efluentes de origem doméstica. O aparato experimental compreendia um reator UASB (16,8 m3) e 2 (dois) FBPs (1,85-1,90 m) em paralelo, como pós-tratamento do efluente do reator UASB. Um dos FBPs foi preenchido com meio suporte vertical plástico (Rotopack) e o outro com um meio suporte baseado em espumas de poliuretano (Rotosponge). Os respectivos materiais suportes possuíam configurações semelhantes, diferenciando-se apenas pela presença da espuma de poliuretano como material de constituição. Para as condições operacionais impostas (TAS 10 m3.m-2.d-1; CO 0,30-0,60 kgDQO.m-3.d-1), o uso de espumas de poliuretano reduziu as probabilidades de falha do sistema UASB/FBP (DQO e SST: de 20% para 1%; NH4+-N: de 50% para 3%). A redução de cargas orgânicas aplicadas (de 0,54 para 0,37 kgDQO.m-3.d-1) não resultou em aumento de eficiência e de taxas de nitrificação no FBP com meio vertical plástico pela presença de predadores. Para o FBP com espuma de poliuretano as taxas de nitrificação foram compatíveis com a produção de NOx-N e perdas de nitrogênio. No entanto, a redução da intensidade de bandas de DGGE no fundo do reator reforçou a menor relevância do referido volume reacional para a nitrificação, tendo em vista a limitação de substratos (NH4+-N; CaCO3) em porções inferiores do FBP. A remoção de nitrogênio total (NT), embora mais evidente no FBP com espumas de poliuretano, apresentou-se instável, e a desnitrificação heterotrófica pode não ter sido o único processo relevante. Remoções de NT mais expressivas foram observadas com cargas orgânicas mais elevadas (0,40 kgDBO.m-3.d-1) do que o observado na maior parte durante o período operacional (0,10-0,20 kgDBO.m-3.d-1 - 65% dos casos). Neste caso, a recirculação do efluente final não resultou em incremento de remoções de NT, um aspecto associado às elevadas relações N/DQO (0,25) e a menor biodegradabilidade do efluente do reator UASB. Contudo, a recirculação do efluente final atuou na manutenção de taxas máximas de nitrificação (150-200 gNH4+-N.m-3espuma.d-1). Ambos os sistemas UASB/FBP mostraram-se adequados para a operação sem decantadores secundários, em que a baixa perda de sólidos no efluente do reator UASB (40-80 mgSST.L-1) foi importante para a simplificação do sistema UASB/FBP. O consumo de componentes particulados na espuma de poliuretano atuou na melhoria de desempenho do sistema UASB/FBP, resultando em baixas concentrações efluentes de SST (20mgSST.L-1) e elevados níveis de confiabilidade (95-99%). Adicionalmente, o uso de espumas de poliuretano como meio suporte reduziu a influência de transientes hidráulicos para concentrações efluentes de DQOtotal, SST e NH4+-N, indicando maior robustez do sistema UASB/FBP-Rotosponge à elevações de vazão. Considerando os mecanismos associados às diferenças de desempenho dos sistemas UASB/FBP foi desenvolvido um modelo matemático multiespécie, multicomponente para a compreensão dos processos biológicos e futuro aprimoramento da tecnologia. Os resultados da pesquisa mostram que as condições operacionais impostas aos FBP pós-UASB e os aprimoramentos em termos de configuração e constituição de meio suporte com o uso de espumas de poliuretano foram importantes para a melhoria da qualidade do efluente final de sistemas UASB/FBP, considerando ainda a possibilidade de simplificação operacional da tecnologia com a eliminação da etapa de decantação secundária