Oppbygning av modell

Muitos estudos de remoção biológica de nitrogênio sob condições aeróbias com baixa concentração de oxigênio dissolvido foram realizados desenvolvendo o processo de NDS (COLLOVOGNARELLI e BERTANZA, 1999; HELMER e KUNST, 1998; TURK e MAVINIC, 1989). Segundo os autores COLLOVOGNARELLI e BERTANZA (1999) uma das vantagens do uso da NDS é a remoção da DQO e de nitrogênio na eficiência de processos tradicionais, com menor consumo de energia elétrica na aeração (cerca de 30-40% a menos), em comparação com um processo de pré-desnitrificação convencional. Outra vantagem é a produção de alcalinidade devido a desnitrificação conjunta e a produção de um efluente com baixa concentração de nitrogênio (<3,0 mgN.L-1_{) como obtidas em sistemas do tipo Orbal}TM _e

Sym-BioTM _{(METCALF & EDDY, 2003). Ainda, o processo elimina a necessidade de tanques}

para desnitrificação convencionais e, consequentemente, simplifica o projeto, economizando espaço e tempo. No entanto, uma limitação é a necessidade de um sistema de controle de aeração rigoroso e operação especializada, outra limitação é o tamanho dos tanques que necessitam de grandes volumes. Essas vantagens e limitações se aplicam a maioria dos sistemas que desenvolvem o processo de NDS (KELLER et al, 1997; SEN e DENTEL, 1998; HONG ZHAO et al, 1998; YOO et al ., 1999; ZHAO et al, 1999; METCALF & EDDY, 2003). O processo de NDS foi aplicado a uma ampla gama de processos de tratamento biológico de águas residuais, tais como:

 Sistemas de biofilme aeróbio (HELMER e KUNST, 1998);

 Sistemas de Membranas (Y. J. CHANG e S.K. TSENG, 1999; WANG, B. et al., 2005; SEUNG H. BAEK e KRISHNA R. PAGILLA, 2008);

 Sistema de remoção biológica de fósforo reforçada (ZENG et al, 2003);

 Sistemas de reatores de leito fluidizado (SEN e DENTEL, 1998; BENT HALLING- SORENSEN e SOREN NORS NIELSEN, 1996);

 Sistemas de reator em bateladas sequenciais - SBR (MUINCH et al, 1996; ZENG et al, 2003; RAYMOND J. ZENG et al, 2003; YING-CHIH CHIU et al, 2006; WANG JIANLONG et al, 2008);

 Sistemas de valos de oxidação (VON HUYSSTEEN, apud TCHOBANOGLOUS et al., 2004; X. CHEN et al, 2010; TRIVEDI e HEINEN, 2000 apud METCALF & EDDY, 2003);

 Sistemas de fluxo misto de lodos ativados (PENG ZHANG e ZHOU QI, 2007; DAVID THAURÉ et al, 2008).

44 Dentre os sistemas citados anteriormente e de interesse nesta pesquisa destacam-se os seguintes processos:

2.8.3.1 Valo de oxidação com baixa concentração de OD e monitoramento Sym-

Bio

Estudos em valos de oxidação realizados por TRIVEDI e HEINEN (2000) apud METCALF & EDDY (2003), mostram que é possível obter uma concentração de NO3-N e NH4-N, menores

que 3,0 mgN.L-1 _{e 1,0 mgN.L}-1 _{no efluente final pelo processo de NDS. Para manter a}

concentração de OD abaixo de 0,5 mg.L-1, o sistema de aeração pode ser controlado manualmente ou por um sistema automatizado. No estudo foram utilizados aeradores ao longo do canal do valo de oxidação como se observa na Figura 2.13, formando zonas anóxicas e aeróbias ao decorrer do sistema, permitindo um melhor controle do oxigênio. Além desse controle, os pesquisadores monitoraram as mudanças de NADH (enzima nicotinamida adenina dinucleotídeos) produzida pelas bactérias envolvidas na NDS no lodo ativado, através de uma sonda de medição, conhecido como processo de Sym-BioTM.

Figura 2.13: Representação esquemática de um sistema de lodo ativado de remoção de

nitrogênio, modificado para operar com baixa concentração de OD promovendo o processo de NDS. Fonte: Adaptado de (METCALF & EDDY, 2003)

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2.8.3.2 Sistema de lodo ativado com diferentes concentrações de OD do tipo

Orbal

Outro arranjo do sistema de lodo ativado para remoção de nitrogênio pelo processo de NDS, é o sistema OrbalTM _{(METCALF & EDDY, 2003), onde o sistema é operado em canais em série,}

com diferentes concentrações de OD, conforme se observa na Figura 2.14. Sendo o primeiro canal operado com OD praticamente zero (<0,3 mg.L-1_{), o segundo canal de 0,5 a 1,5 mg.L}-1 _{, e}

o terceiro canal com alta concentração de OD na faixa de 2,0 a 3,0 mg.L-1_.

O primeiro canal recebe o esgoto afluente e o lodo de retorno (geralmente cerca de 50% do volume total). Os volumes do segundo e terceiro canal, são cerca de 1/3 e 1/6 do volume total, respectivamente. O reciclo de licor misto interno, para os canais externos permite a desnitrificação de nitratos resultantes da nitrificação nos canais internos.

Variações do processo podem operar com ou sem reciclo interno do terceiro para o primeiro canal. O sistema opera com um TRS de 10 a 30 dias, com uma concentração de SSV no licor misto na faixa de 2,0 a 4,0 g.L-1_{. O TDH de operação total, normalmente fica entre 10 a 20}

horas, sendo de 6 a 10 horas na zona anóxica e de 3 a 6 horas na zona aeróbia.

A vantagem desse sistema é a possível economia com o gasto de energia elétrica para aeração, a produção de alcalinidade devido a desnitrificação conjunta, a produção de um efluente com baixa concentração de nitrogênio (<3,0 mgN.L-1_{), facilidade da incorporação e construção dos}

sistemas. No entanto como limitações, é necessário um sistema de controle rigoroso e operação especializada, outra desvantagem é o tamanho dos tanques que necessitam de grandes volumes. Essas vantagens e limitações se aplicam ao sistema do tipo Sym-BioTM _{e aos principais}

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Figura 2.14: Representação esquemática de um sistema de lodo ativado tipo OrbalTM _de

remoção de nitrogênio, modificado para operar com baixa concentração de OD promovendo o processo de NDS. Fonte: Adaptado de (METCALF & EDDY, 2003)

2.8.3.3 Sistema de lodo ativado por aeração prolongada de fluxo contínuo

Os autores PENG ZHANG e ZHOU QI, 2007 realizaram pesquisas em um sistema piloto de lodo ativado por aeração prolongada alimentado em fluxo contínuo com esgoto sintético. O arranjo do sistema foi semelhante ao da Figura 2.1 apresentada na seção 2.1 desse Capítulo, com a exceção de um misturador no tanque de aeração. Os autores operaram o sistema com TRS elevados, na faixa de 60, 45 e 30 dias com razões de A/M de 0,05-0,30gDQO.gSSVLM.d-1_{. A}

concentração de OD no tanque de aeração foi mantida na faixa de 0,3-0,8 mg.L-1_{. O estudo}

mostra a ocorrência do processo de NDS em todas as condições. Porém, na condição onde o TRS de 45 dias com razão de A/M de 0,1gDQO.gSSVLM.d-1 _{e uma relação C/N de 10, o}

sistema apresentou uma melhor eficiência, chegando a 93% na nitrificação, e acima de 60% na remoção de nitrogênio total. Estudos com baixa concentração de OD (0,5mg.L-1) conduzidos por THAURÉ et al. (2008) em uma ETE localizada próxima de Toulouse com capacidade de 1000 m3_{/d (11,6 L/s), obteve uma redução significativa de energia elétrica na aeração, na ordem}

de 10 a 50%. A ETE foi operada com TRS de 30 a 40 dias, com razão A/M de 0,03 a 0,05 kgDQO.kgSSVLM.d-1 _{e concentração de SSV no licor misto de 3 a 4 g.L}-1_{. Os autores ainda}

47 ocorrência do processo de NDS durante o controle de OD em baixas concentrações. Com base na revisão apresentada, nota-se, que é possível obter o processo de NDS com eficiência elevada em um arranjo praticamente simples, que é o caso do sistema escolhido nesta pesquisa.