Aplicação de lodo granular aeróbio e consórcio algal-bacteriano no tratamento de esgoto doméstico : formação, mecanismo de remoção de nutrientes e balanço de oxigênio

Abstract

O lodo granular aeróbio (LGA) e lodo granular algal-bacteriano (LGAB) são tecnologias de tratamento de efluentes baseadas no auto-agregação destes microrganismos, sem material suporte, com capacidade de remoção simultânea de matéria orgânica e nutrientes em um único reator. As condições de granulação, composição da biomassa e estabilidade granular diferem de uma região para outra devido as diferenças encontradas no inóculo, composição do esgoto sanitário e condições climáticas. No LGAB, ocorre simbiose, onde bactérias produzem CO2 assimilável pelas algas, que disponibilizam O2 para as bactérias. No entanto, informações sobre o efeito das algas na granulação e estabilidade granular ainda são limitadas, assim como as interações microalgas-bactérias em reatores granulares. Nesse contexto, o presente trabalho estudou: (I) o efeito de diferentes condições operacionais no desenvolvimento de LGA e LGAB, e o papel das microalgas na formação do LGAB; (II) balanço de nitrogênio para diferenciar o consumo deste nutriente por microalgas e bactérias; (III) balanço de oxigênio em LGAB para avaliar a contribuição de cada grupo microbiano no balanço de O2 durante o tratamento de efluentes. No estudo (I) foram aplicadas diferentes relações carbono/nitrogênio (C/N, 4/1 e 8/1) afluentes, e modos de alimentação (alimentação não aerada de 40 min e 60 min) em 4 reatores em bateladas sequenciais com ciclos de 4 horas. O LGA foi formado 15 dias antes do LGAB, e possuía menor diâmetro. Sob relação C/N=4, LGA apresentou maior abundância de microrganismos produtores de substâncias poliméricas extracelulares (EPS) como Xanthomonadacea e Rhodocyclaceae. Sob C/N=8, remoções de N-NH4+ superiores a 90% foram observadas e o ciclo com alimentação não aerada de 60 min resultou em maior remoção de nitrogênio total. No segundo estudo (II), sob C/N=10 foi observado que em sistemas com consórcio microalgal-bacteriano, as microalgas realizam maior captação de nitrogênio (205 mg N-NH4+/d) em relação às bactérias nitrificantes (24,14 mgN-NH4+/d), sendo os principais responsáveis pela remoção de nitrogênio no consórcio. No terceiro estudo (III), LGAB operado em ciclos de 6 horas foi avaliado, e observou-se que a quantidade de O2 produzida por microalgas (37 mgO2/gSSV/h) foi superior ao requerido por bactérias (23,87 mgO2/gSSV/h), demonstrando que o sistema é sustentável se aplicado à efluentes com relação C/N= 10/1, característica semelhante a esgotos em região de clima tropical como os encontrados no Brasil.