Processos de nitritação parcial e anammox em efluentes anaeróbios de esgoto sanitário doméstico para regiões de clima quente

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Giglio, Guilherme Lelis
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: mainstream PNA; anammox; C/N ratio; efluente de UASB; relação C/N; UASB efluente
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-23102023-180612/

O processo de nitritação parcial (PN) e oxidação anaeróbia de amônia (Anammox), PNA, em comparação ao processo convencional de nitrificação-desnitrificação, reduz o consumo energético demandado pela aeração, não requer adição de carbono orgânico (CO) na desnitrificação e diminui a produção de lodo, com potencial para melhorar o balanço de massa e energia das estações de tratamento de esgoto (ETEs). O processo PNA é considerado uma tecnologia consolidada para tratar águas residuárias com elevada concentração de nitrogênio, mas sua viabilidade no tratamento de esgoto doméstico ainda representa um desafio. Entretanto, em países de clima tropical e subtropical, como o Brasil, o uso de reatores UASB em ETEs é uma realidade, gerando efluentes anaeróbios com temperatura mesofílica e baixa relação CO/N, aumentando a possibilidade de sucesso de reatores PNA em ETEs. Desta forma, a presente pesquisa teve como principal objetivo investigar o desempenho do processo PNA para remover nitrogênio de esgotos domésticos pré-tratados anaerobiamente em países de clima quente. Inicialmente, três reatores (R1, R2 e R3) foram alimentados com efluente sintético sem matéria orgânica (MO). Para conduzir o processo anammox, R1 e R2 foram alimentados com proporção de nitrito/amônia (N-NO2-/N-NH4+) de 1,32. A biomassa granular anammox, enriquecida no reator R1 por 685 dias (232mgN.L-1 e 37°C), apresentava alta eficiência de remoção de nitrogênio (ERN = 89,3 ± 3,5%) quando foi parcialmente transferida para realizar o start up do R2, submetido às reduções graduais de nitrogênio (232 para 50mgN.L-1) e da temperatura (37 para 25°C). O R2, submetido à mesma carga a nitrogenada volumétrica aplicada (NLRA) entre 1,0 a 1,4kgN.m-3.d-1, apresentou alta ERN (87,3 ± 4,7%) em 65 dias de operação. R1 e R2 apresentaram alta abundância relativa de Candidatus Brocadia entre 18,9 e 33,4% e entre 18,9 e 29,4%, respectivamente. No R3, utilizando inóculo de R2, nitrito deixou de ser adicionado para ser produzido por meio da aeração intermitente automatizada (AIA) sem controle de oxigênio dissolvido (OD), condição necessária para o processo PNA. Contudo, devido ao baixo desempenho de bactérias nitritantes, não foi observado o estabelecimento do processo PNA. A adição de nitrito fez com que a ERN atingisse 65%, indício para a presença ativa de biomassa anammox no R3. Utilizando-se de biomassa granular PNA de escala plena, um reator do tipo RBS (R4) foi continuamente operado com AIA (on:off = 15min : 15min), com controle de OD entre 0,01 e 0,20mgO2.L-1, temperatura de 25°C, baixa concentração de amônia (25 mgNNH4+ .L-1) e inicialmente sem MO. Apesar do R4 ter sido operado com AIA e baixa concentração de OD, observou-se acúmulo de nitrato e a ERN diminuiu gradativamente de 88,1% para 25,1%. Com a adição de MO complexa (100 mgO2.L-1), para simular efluentes de reatores UASB, observaram-se elevadas ERN (93,9 ± 2,2%), eficiência de remoção de MO (80,5 ± 7,7%) e efluente com concentração de nitrogênio inferior a 2,0mgN.L-1. Nessa configuração, a atividade anammox específica de 86,5 ± 8,1mgN.gSSV-1.d-1 permaneceu estável durante 170 dias de operação do R4. Os resultados obtidos realçam o potencial de aplicação do processo PNA para efluentes de esgoto doméstico pré-tratados anaerobiamente em países de clima quente.