Remoção de matéria orgânica e nitrogênio em esgoto doméstico diluído : desempenho e dinâmica da comunidade microbiana em reatores sequenciais anaeróbio-aeróbio

Abstract

A remoção de matéria orgânica e nitrogênio de esgoto doméstico diluído foi avaliada em dois experimentos com reatores sequenciais. No experimento A, com esgoto doméstico real, foram utilizados dois reatores híbridos, um anaeróbio (RHAN) e outro aeróbio (RHAE). O RHAN era formado por uma câmara tipo UASB sobreposta por outra de filtro anaeróbio, enquanto o RHAE tinha uma câmara de lodo ativado sobreposta por outra de biofilme aerado submerso. A operação foi dividida em cinco fases (Ia a Ie), com razões de recirculação de 0,5 a 1,5 e duração de 500 dias. Para a remoção do nitrogênio, o RHAE foi operado com oxigênio dissolvido (OD) de 3,0 mg.L-1 . A técnica de reação em cadeia da polimerase (PCR) foi empregada tanto para o lodo suspenso das câmaras inferiores, como para o biofilme aderido nas câmaras superiores, para confirmar a presença de bactérias desnitrificantes e nitrificantes. As maiores eficiências de remoção em termos de demanda química de oxigênio (DQO) e nitrogênio total (N-NT) foram obtidas em Id, sendo 85% e 70%, respectivamente; as concentrações no efluente foram 40 mg O2.L-1 e 10 mg N-NT.L-1 . A presença de bactérias desnitrificantes, oxidantes de amônia e nitrito no biofilme aderido do RHAE, foi confirmada, sugerindo a possibilidade do processo de nitrificação e desnitrificação simultânea (NDS). No experimento B, a remoção de matéria orgânica e nitrogênio foi avaliada em esgoto doméstico sintético, usando um sistema composto também por dois reatores sequenciais: um anaeróbio (RAN) com lodo suspenso e outro aeróbio (RAE) com lodo suspenso e aderido em espumas de poliuretano. A remoção de nitrogênio consistiu na operação do RAE em baixas concentrações de OD (1,5 a 3,0 mg O2.L-1 ), a fim de favorecer o processo NDS. A operação foi dividida em três fases (F) (FI a FIII), com duração de 150 dias. Em FIII, o efluente rico em nitrogênio nitrito foi recirculado do RAE para o RAN. Ensaios cinéticos foram realizados para determinar as velocidades de nitrificação e desnitrificação das biomassas presentes no RAN e RAE, na fase FIII. Alterações na comunidade microbiana foram avaliadas ao longo das fases FI a FIII por sequenciamento massivo. Na fase FIII, foram obtidos os melhores resultados para a remoção de DQO e N-NT, com percentuais de remoção próximos a 94 e 65%, respectivamente; e concentrações finais abaixo de 30 mg O2.L-1 e 15 mg N-NT.L-1 . As velocidades de nitrificação e desnitrificação via nitrito foram 10,5 e 6,8 mg N.g SSV-1 .h-1 , respectivamente. A análise de sequenciamento massivo confirmou a presença de uma comunidade mixotrófica.