II AVALIAÇÃO DO PROCESSO DE LODOS ATIVADOS PARA O TRATAMENTO DE EFLUENTE INDUSTRIAL COM ALTA SALINIDADE

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1 II AVALIAÇÃO DO PROCESSO DE LODOS ATIVADOS PARA O TRATAMENTO DE EFLUENTE INDUSTRIAL COM ALTA SALINIDADE Flávia Cavaleiro Costa (1) Engenheira Química pela Escola de Química/UFRJ. Mestre em Engenharia Química/Tecnologia Ambiental pela COPPE/UFRJ. Juacyara Carbonelli Campos Engenheira Química pela Escola de Química/UFRJ. Doutora em Engenharia Química/Tecnologia Ambiental pela COPPE/UFRJ. Professora Visitante do Dep. de Engenharia Sanitária e do Meio Ambiente DESMA/UERJ. juacyara@eng.uerj.br Márcia Dezotti Química pela UNICAMP. Doutora em Química pela UNICAMP. Pós Doutorado no Programa de Engenharia Química - COPPE/UFRJ. Professora Adjunta do Programa de Engenharia Química - COPPE/UFRJ, na área de Tecnologia Ambiental. Atualmente, Professora visitante na Universidade Estadual da Carolina do Norte / mdezotti@peq.coppe.ufrj.br Geraldo Lippel Sant'Anna Jr. Engenharia Química pela EPUSP. Doutorado na INSA - Toulouse/França. Atualmente: Professor Titular do Programa de Engenharia Química - COPPE/UFRJ, na área de Tratamento de Efluentes e Processos Enzimáticos. lippel@peq.coppe.ufrj.br Endereço (1) : Rua Marechal Arthur Portella, 180 Jacarepaguá / Freguesia. CEP: Rio de Janeiro RJ Brasil. Tel.(0-xx-21) fcosta@peq.coppe.ufrj.br RESUMO No presente trabalho foi estudado o tratamento do efluente líquido de uma indústria química, que se caracteriza por apresentar alta salinidade, alta temperatura e, por vezes, toxicidade. Foi investigado o efeito do processo de coagulação/floculação na remoção de sólidos e na redução da toxicidade do efluente. Obtevese uma excelente redução no teor de sólidos, no entanto, não foi observada redução da toxicidade. Acompanhou-se a operação de dois biorreatores em regime contínuo a temperaturas de 25 o C e 35 o C, para se avaliar a influência da temperatura na remoção de poluentes e na microbiologia do lodo. A remoção média de COD e de DQO foi de 70% e 50%, respectivamente. Estudou-se o aumento do tempo de retenção hidráulico (TRH) em ambas as unidades (25 o C e 35 o C), objetivando-se a remoção da matéria recalcitrante. Foi observada uma melhora na remoção do COD (85%) e na remoção de amônia (95%). O teor de cloreto no efluente mostrou ser um fator seletivo da população microbiana presente nos reatores. PALAVRAS-CHAVE: Lodos ativados, Alta salinidade, Indústria Química, Microbiologia do Lodo. INTRODUÇÃO A água, um elemento vital para a sociedade humana, de disponibilidade limitada, está demonstrando ser o recurso natural mais disputado no planeta no século XXI, onde existem países que já sofrem com a escassez de água. Com isso, há uma crescente preocupação das entidades ambientais no controle de descartes industriais. Segundo os números da Unesco, Órgão das Nações Unidas para Educação, Ciência e Cultura, 97% dos 1,4 bilhão de quilômetros cúbicos de água são salgadas (oceanos). Dos 3% restantes, 70% estão congeladas nas calotas polares (geleiras e icebergs) e 29% são subterrâneas (aqüíferos). Sobra, portanto, 1% de água potável (rios, lagos, solo, biota - água doce disponível) na superfície, que pode ser usada pela população mundial. O Brasil responde por aproximadamente 16% da água doce do planeta, espalhada em bacias hidrográficas (MEZZONATO, 2001). Os ecossistemas aquáticos possuem funções ambientais de indiscutível valor. Neles, os nutrientes são reciclados, a água é purificada, as enchentes são atenuadas, os fluxos das águas são conservados e ampliados, os lençóis freáticos são recarregados, e sobretudo, constituem fonte de abastecimento de água para a vida vegetal, animal e humana. Porém, o rápido aumento populacional em diversas partes do mundo, em conjunto ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 com o intenso desenvolvimento industrial, comercial e residencial, resultaram na poluição dos recursos hídricos superficiais e subterrâneos por fertilizantes, pesticidas, inseticidas, óleos, percolados tóxicos de aterros sanitários, enfim, uma enorme variedade de efluentes industriais e os sanitários. O agravamento da situação pelo uso indiscriminado dos sistemas hídricos verificou-se ainda, pelo aumento da demanda do consumo de água, que em último caso, provoca a redução do fluxo de água disponível no meio ambiente para a diluição dos despejos (VAZOLLER, 1999). As indústrias químicas respondem por uma grande parte da poluição do meio ambiente. Os efluentes dessas indústrias variam quantitativamente e qualitativamente, dependendo dos tipos de produtos fabricados, processos utilizados e matérias-primas empregadas. Essas indústrias geram efluentes altamente complexos, os quais são caracterizados como de difícil tratabilidade. Desse modo, há a necessidade de um tratamento bastante eficiente do efluente, de forma que o seu lançamento no corpo d água receptor, não afete a flora e a fauna do mesmo. Uma técnica que tem sido amplamente utilizada no tratamento de despejos industriais é o processo biológico de tratamento, principalmente o processo de lodos ativados. O efluente em estudo foi proveniente de uma indústria química, e apresenta quantidades significativas de materiais orgânicos solúveis recalcitrantes, tais como: compostos fenólicos, hidrocarbonetos poliaromáticos, pesticidas, etc. Além de sua natureza orgânica, de difícil tratabilidade, o efluente apresenta alta salinidade, alta temperatura, e por vezes, toxicidade, o que interfere no desempenho do processo de tratamento (Lodos Ativados). Esse trabalho visa estudar a influência de algumas variáveis no desempenho do processo de lodos ativados no tratamento do efluente de uma indústria química, tais como: a temperatura e o tempo de retenção hidráulico. Além disso, foi acompanhada a microbiologia do lodo durante o período operacional. Essa técnica permite a obtenção de informações de extremo valor para a operação da planta de tratamento, em curto espaço de tempo. Desta maneira, almeja-se determinar melhores condições de operação do processo, com intuito de alcançar um melhor desempenho no tratamento, e desse modo, não contribuir para tornar a vida no corpo receptor cada vez mais imprópria MATERIAIS E MÉTODOS Efluente Industrial O efluente utilizado foi proveniente da Estação de Tratamento de Efluentes Industriais (ETDI) da Bayer. As amostras foram coletadas após a decantação primária e fornecidas semanalmente. As mesmas foram preservadas a 4 C (APHA, 1998) para a operação dos biorreatores em regime contínuo. A variedade de operações industriais leva à geração de um efluente com características de alta variabilidade. A Tabela 1 apresenta a faixa de variação de alguns parâmetros do efluente. Tabela 1. Valores médios dos principais parâmetros do efluente. Parâmetros Faixa de Valores COD - Carbono Orgânico Dissolvido (mg/l) DQO - Demanda Química de Oxigênio (mg/l) DBO - Demanda Bioquímica de Oxigênio (mg/l) N-NH 4 - Nitrogênio Amoniacal (mg/l) Fenóis Totais (mg/l) 0,5-6,5 Cloreto (mg/l) ph 6,0-9,0 T ( C) Coloração Amarelo escuro Tratabilidade Biológica Durante a fase experimental, foi acompanhado o desempenho de dois reatores de bancada alimentados continuamente, um a 25 C e outro a 35 C, para se avaliar a influência da temperatura no processo de lodos ativados. Os reatores utilizados nos testes em regime contínuo, construídos em acrílico, seguem o modelo convencional (RAMALHO, 1991), sendo constituídos de uma câmara de aeração de volume útil de 2,24 L e de outra câmara adjacente para sedimentação do lodo de cerca de 0,56 L. A recirculação do lodo é assegurada pelo movimento do fluido através da fenda situada na parte inferior da parede divisória das duas câmaras, que é passível de deslocamento.. A aeração e agitação do conteúdo dos reatores foram realizadas por borbulhamento de ar através de difusor poroso. A temperatura de 35 C foi conseguida por meio de ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 resistências, e controlada por termostatos. A alimentação do efluente aos reatores foi realizada através de uma bomba peristáltica. Inicialmente foi feita a aclimatação do lodo biológico proveniente de uma Estação de Tratamento de Esgotos, que durou aproximadamente 3 semanas. A Figura 1 ilustra os reatores em operação Figura 1. Foto dos reatores (a 25 C e a 35 C) em operação. Variação do Tempo de Retenção Hidráulico (TRH) Na primeira etapa do trabalho, o TRH estudado foi de 20 h, de modo a simular as condições de operação da planta de tratamento de efluentes da empresa. Essa etapa de experimentos estendeu-se por um período de 85 dias. Na segunda etapa do trabalho, aumentou-se o TRH para 56 h nos reatores operados a 25 C e 35 C. O lodo biológico passou por uma nova aclimatação de aproximadamente 2 semanas e o reator foi monitorado por 35 dias. Métodos Analíticos As análises de COD foram realizadas em um analisador de COT Shimadzu modelo 5000 A. A concentração de N-NH 4 + foi determinada por eletrodo de íon seletivo (Orion model 720). O teor de fenóis totais (método fotométrico direto com 4-aminoantipirina) e as análises de SST, SSV, IVL (índice volumétrico de lodo), DBO 5 e SOUR (taxa específica de consume de oxigênio) foram realizadas de acordo com APHA (1998). As observações microscópicas do lodo (a fresco) foram realizadas em microscópio ótico com iluminação com contraste de fases HUND - WETZLAR modelo H A análise qualitativa de polímeros extracelulares, conforme mencionado em JENKINS et al.(1993), foi feita colocando-se sobre uma lâmina, uma gota da amostra retirada do conteúdo do reator, uma gota de nanquim e cobrindo-a com uma lamínula. A lâmina foi observada no microscópio com aumento de 100 vezes. RESULTADOS E DISCUSSÕES O desempenho do processo de lodos ativados foi avaliado em reatores operados a diferentes temperaturas, 25 C e 35 C. Sabe-se, que a temperatura tem uma grande influência no metabolismo microbiano, afetando, por conseguinte, as taxas de oxidação das matérias carbonácea e nitrogenada. Segundo von SPERLING (1997), a tendência de aumento das taxas com a temperatura, mantém-se aproximadamente até uma certa temperatura ótima. Acima desta, a taxa decresce, devido principalmente à destruição de enzimas nas temperaturas mais elevadas.. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 Resultados de Remoção de Poluentes (TRH = 20h) As Figuras 2 e 3 apresentam os valores de alimentação e saída e a remoção de carbono orgânico dissolvido (COD) durante o tempo de operação dos reatores em regime contínuo. Observou-se que os reatores operados a diferentes temperaturas apresentaram comportamentos semelhantes. A remoção média de COD ficou em torno de 70%. Dos resultados obtidos depreende-se que o processo biológico foi mais sensível aos choques de carga orgânica no início do tempo de operação dos reatores, observando-se uma redução da eficiência de remoção em ambas as unidades experimentais, sempre que o efluente apresentou maiores concentrações de COD. O reator operado a 35 C foi um pouco mais suscetível às variações de carga orgânica nos primeiros 40 dias, apresentando remoção de COD muito semelhante ao reator operado a 25 C após esse período. Figura 2. Monitoramento do teor de COD durante a primeira etapa de operação em regime contínuo COD (mg/l) Tempo de Operação (dias) Reator 1(25 C) Reator 2 (35 C) Alimentação Figura 3. Remoção do COD em função do tempo. Remoção do COD (%) Tempo de Operação (dias) Reator 1(25 C) Reator 2 (35 C) A Figura 4, ilustra a remoção de nitrogênio amoniacal durante o período de operação. Observou-se que a remoção de N-NH 4 + foi baixa, apresentando um melhor desempenho no reator a 35 C, provavelmente devido ao stripping da amônia. A remoção média foi de aproximadamente 25 % no reator a 25 C e 60% no reator a 35 C. Durante um certo período, a concentração de N-NH 4 + no reator operado a 35 C encontrou-se abaixo do limite imposto pela legislação ambiental vigente (5,0 mg/l - FEEMA). ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 Figura 4. Monitoramento do teor de amônia durante a primeira etapa de operação em regime contínuo Teor de N-NH 4 + (mg/l) Tempo de Operação (dias) Reator 25ºC Reator 35ºC Alimentação Legislação A Figura 5 apresenta a remoção de fenóis totais. Como se pode observar, o processo biológico, a 25 e 35 C, apresentou boa capacidade de redução do teor de fenóis totais, ficando na maior parte do tempo enquadrado na legislação ambiental vigente (0,2 mg/l FEEMA). A remoção média de fenóis totais foi de 90%. Figura 5. Monitoramento do teor de fenóis totais durante a primeira etapa de operação em regime contínuo. Teor de Fenóis Totais (mg/l) Tempo de Operação (dias) Reator 25ºC Reator 35ºC Alimentação Legislação A remoção de DBO 5, foi maior que 95% em ambos os reatores, encontrando-se no efluente para descarte o valor na faixa de 5 10 mg/l. Este parâmetro manteve-se enquadrado na legislação ambiental vigente. A Tabela 2 apresenta os parâmetros monitorados com as respectivas faixas de valores obtidos no efluente dos reatores operados a 25 C e 35 C, e os padrões de descarte da legislação Tabela 2. Faixa de valores dos parâmetros monitorados e padrões de descarte da legislação. Parâmetros Legislação* Efluente final R. 25 C R. 35 C COD (mg/l) *** N-NH + 4 (mg/l) 5,0 6,0-50 0,8-45 Fenóis Totais 0,2 0,03 0,5 0,05-0,7 (mg/l) DBO 5 (% de remoção) > 90% > 95% > 95% * NT202/86 e DZ205/91 (FEEMA) ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 Observou-se grande variação no teor desses poluentes no efluente dos reatores a 25 e 35 C, no entanto o parâmetro fenóis totais esteve enquadrado praticamente durante todo o tempo de operação. O processo biológico não conseguiu responder a choques de carga orgânica, tendo a sua eficiência diminuída, sempre que o efluente apresentou maiores concentrações de COD. Caracterização da Biomassa (TRH = 20h) O lodo dos dois reatores apresentou comportamento distinto, durante essa etapa de operação em regime contínuo. O lodo no reator de temperatura mais elevada (35 C), apresentou-se sob a forma de grãos, diferentemente do reator a 25 C, como mostra a Figura 6. Figura 6. Aspecto do lodo nos reatores a 25 C e 35 C. Além dos microrganismos, os flocos de lodo ativados contêm partículas orgânicas e inorgânicas presentes no efluente e polímeros extracelulares, os quais contribuem na biofloculação do lodo. Esses polímeros microbianos extracelulares formam uma cápsula gelatinosa envolvendo células individuais ou grupos de células (JENKINS et al., 1993). Os protozoários podem contribuir para a floculação da biomassa através da produção de grãos fecais e muco, e podem atuar na defloculação de flocos de grande massa favorecendo uma biomassa mais ativa através da sua motilidade (RICHARD, 1989, JENKINS et al.,1993). É possível, que a formação dos flocos em grãos encontrados no reator operado a 35 C, tenha contribuição do número excessivo de protozoários ciliados livre-natantes presentes nesse reator, ao contrário do observado no reator operado a 25 C, conforme será comentado mais adiante. A sedimentabilidade do lodo, durante os experimentos, foi avaliada pelo índice volumétrico de lodo (IVL). Quando o processo apresenta valores de IVL entre 50 a 150 ml/g, a sedimentação do lodo no decantador secundário é satisfatória, proporcionando um efluente com baixa turbidez, e conseqüentemente com baixo teor de sólidos em suspensão. A Figura 7 apresenta o acompanhamento do IVL durante o tempo decorrido dos experimentos. Pode-se observar que o reator operado a 25 C apresentou um lodo com boa sedimentabilidade, encontrando-se dentro da faixa recomendada na literatura. Porém, verifica-se que o lodo do reator operado a 35 C apresentou uma melhor sedimentabilidade, provavelmente devido ao tamanho dos seus flocos (grãos), que proporcionaram uma maior velocidade de sedimentação e maior compactação do lodo. Além disso, observa-se que o IVL para o reator operado a 35 C apresentou-se mais estável. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6

7 Figura 7. Monitoramento do IVL durante a primeira etapa de operação IVL (ml/g) Tempo de Operação (dias) Reator 25ºC Reator 35ºC A Figura 8 apresenta o acompanhamento dos teores de SST e SSV nas unidades experimentais durante o período operacional. No reator operado a 25 C houve crescimento do lodo, havendo a necessidade periódica de descarte do lodo. No reator operado a 35 C, o valor de SSV manteve-se aproximadamente constante até o 66º dia de operação, na faixa de mg/l, quando começou a apresentar um maior crescimento, sendo realizada apenas uma retirada do lodo de excesso no 75º dia. Esse fato é um ponto positivo, pois quanto menor a produção de lodo excedente, menor é a quantidade de lodo enviada ao sistema de tratamento de lodo (digestão anaeróbia, mais comumente). Segundo VAN HAANDEL & MARAIS (1999), quanto mais alta a temperatura, mais rápido será o decaimento de lodo ativado e, portanto, maior será o consumo de oxigênio para respiração endógena e conseqüentemente menor será a produção de lodo de excesso. Figura 8. Monitoramento dos teores de SSV e SST durante a primeira etapa de operação em regime contínuo. Sólidos Suspensos (mg/l) Tempo de Operação (dias) SSV (Reator 25ºC) SST (Reator 25ºC) SSV (Reator 35ºC) SST (Reator 35ºC) A Tabela 3 apresenta os valores da OUR, SOUR e da taxa específica de consumo de substrato (U), para os reatores durante o tempo de operação. Os resultados fornecidos na Tabela 3 mostram que os dois reatores apresentaram valores de OUR e U próximos, porém o reator operado a temperatura mais elevada (35 C), apresentou valor levemente superior de SOUR, o que indica que o mesmo apresentou uma atividade biológica pouco maior durante o tempo de operação, ou seja, os microrganismos presentes nesse reator estavam metabolizando mais rápido o substrato. Tabela 3. Valores médios da OUR, SOUR e U para os reatores a 25 e 35 C. Valores Médios Reator 25 C Reator 35 C OUR (mg O 2 /L*h) 16,6 16,7 SOUR (mg O 2 /h*gssv) 4,1 5,9 U (mg COD/h*gSSV) 2,1 3,0 U (mg DQO/h*gSSV) 8,7 11,9 ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 7

8 Na literatura encontram-se valores de SOUR da faixa de 6-12 mg O 2 /h*gssv, para a operação de sistemas de lodos ativados por aeração prolongada e valores na faixa de mg O 2 /h*gssv para a operação de sistemas de lodos ativados convencional (SCHUYLER et al.,1996). Os autores afirmam que esses valores irão variar entre plantas industriais diferentes, sendo necessário que cada planta estabeleça os seus valores de referência. Os valores de SOUR obtidos na operação dos dois reatores encontram-se abaixo da faixa recomendada para os sistemas de aeração prolongada. Porém esses valores devem estar adequados ao tratamento desse efluente, já que foram realizados vários testes de SOUR durante os experimentos, e esses valores se mantiveram próximos. Conforme citado por alguns autores (GRADY & LIM, 1980, VAN HAANDEL & MARAIS, 1999), nem toda a fração orgânica da biomassa é ativa. Os SSV podem ser divididos em uma fração ativa e uma fração nãoativa. A fração ativa é que tem real participação na estabilização do substrato, e a fração não-ativa, é composta de material orgânico em suspensão que não exerce atividade metabólica. Isso indica que a fração ativa da biomassa presente no reator operado a 25 C deve ser menor que a fração ativa presente no reator operado a 35 C, já que o último apesar de ter apresentado um valor de SSV mais baixo durante todo o estudo, apresentou valor de SOUR levemente superior. JENKINS et al.(1993) relatam que a proporção de microrganismos viáveis nos flocos de lodo ativado, encontra-se na faixa de 5-20 %. O emprego prático da avaliação dos tipos de protozoários e micrometazoários presentes no biorreator é de extremo valor, uma vez que análises microscópicas bastante simples podem indicar as condições de operação do sistema (VAZOLLÉR et al., 1999). Durante o período de acompanhamento dos reatores, observou-se a presença de protozoários ciliados livre-natantes, do gênero Paramecium, em quantidade excessiva no reator de maior temperatura (35 C), e em número consideravelmente menor no reator operado a 25 C. No último, também foi observada, constantemente, a presença em pequeno número de protozoário ciliado pedunculado, do genêro Suctorian, não aparecendo o mesmo no reator operado a 35 C. Provavelmete, no reator de maior temperatura há mais bactérias livres em suspensão, favorecendo o desenvolvimento de protozoários livrenatantes, isso pode ser confirmado pelo fato de que após as determinações do IVL, o sobrenadante do reator operado a 35ºC sempre apresentou maior turbidez que o sobrenadante do outro reator. Um outro fato que pode ser considerado é que a temperatura pode ter interferido na composição da microfauna. Os microrganismos presentes nos reatores foram identificados com auxílio das ilustrações apresentadas em PATTERSON & HEDLEY (1992). Nas Figuras 9 a, b, c, d e e estão ilustradas algumas microfotografias do lodo biológico presente nos reatores operados a 25 e 35 C. Comparando-se a Figura 9 a e b é possível observar a grande diferença existente no tamanho dos flocos do lodo dos dois reatores, para o mesmo aumento de 100 vezes. Nota-se também que organismos filamentosos estão praticamente ausentes nos flocos do lodo dos dois reatores. A Figura 9 c ilustra a presença do ciliado pedunculado do gênero Suctorian no reator operado a 25 C. Conforme mencionado por JENKINS et al.(1993), os protozoários ciliados pedunculados são indicadores de lodo em boas condições. A Figura 9 d ilustra o excesso de protozoários ciliados livre-natantes, presente no reator operado a 35 C. Na Figura 9 e está apresentada uma microfotografia do protozoário ciliado livre-natante, Paramecium, encontrado em ambos os reatores. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 8

9 Figura 9. Microfotografias do lodo biológico nos reatores durante a primeira etapa de operação em regime contínuo. (A) lodo biológico presente no reator operado a 25 C, aumento de 100 vezes. (B) lodo biológico no reator operado a 35 C, aumento de 100 vezes. (C) presença do protozoário ciliado pedunculado no reator operado a 25 C, aumento de 1000 vezes. (D) excesso de protozoários ciliados livre-natantes presentes no reator operado a 35 C, aumento de 100 vezes. (E) presença do ciliado livrenatante do gênero Paramecium no reator operado a 35 C, aumento de 1000 vezes. No intuito de investigar a diferença no tamanho dos flocos do lodo dos dois reatores, fez-se um teste qualitativo, que indica a proporção de material extracelular presente nos flocos, conforme descrito em JENKINS et al. (1993). As Figuras 10 a e b apresentam as microfotografias do teste feito com o lodo dos reatores operados a 25 e a 35 C, utilizando nanquim. As manchas brancas ilustradas nessas figuras, dão uma noção da proporção de material extracelular presente no floco. Como pode ser observado nas Figuras 10 a e b, o floco do lodo presente no reator operado a 35 C apresenta uma quantidade muito superior de material extracelular em relação ao floco do lodo do reator operado a 25 C. Com isso, pode-se inferir que os polímeros extracelulares deram uma grande contribuição ao tamanho dos flocos do lodo do reator operado a 35 C. Esses polímeros extracelulares, devido ao aspecto gelatinoso, facilitam a aderência de outros microrganismos e particulados, favorecendo a biofloculação. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 9

10 Figura 10. Microfotografias das lâminas preparadas com o lodo dos reatores e com nanquim, na primeira etapa de operação em regime contínuo. (A) lodo do reator operado a 25 C, aumento de 100 vezes, (B) lodo do reator operado a 35 C, aumento de 100 vezes Aumento do TRH A fim de avaliar a possibilidade de melhora na eficiência do processo de lodos ativados, o TRH nos dois reatores (25 C e 35 C), foi aumentado para 56h. Os resultados obtidos estão apresentados na Tabela 4. Tabela 4. Principais parâmetros investigados com o TRH de 56h. Parâmetros Alimentação Efluente final R. 25 C R. 35 C COD (mg/l) N-NH + 4 (mg/l) 22,4 26,6 0,8 1,6 0,8 1,1 IVL (ml/g) *** Os resultados mostram que houve uma melhora na remoção de COD, apresentando uma remoção média de 85% em ambos os reatores. Provavelmente, esse COD residual se deve a uma parcela recalcitrante do efluente. Observou-se um aumento da remoção de amônia, com os dois reatores apresentando uma remoção superior a 90%, e o N-NH 4 + estando enquadrado na legislação durante todo o tempo de operação. Isso já era esperado, pois o aumento do TRH permite o desenvolvimento das bactérias nitrificantes as quais possuem uma taxa de crescimento inferior à das bactérias heterotróficas. O lodo dos diferentes reatores continuou apresentando uma boa sedimentabilidade. Não foi observada a produção de lodo em excesso em nenhum dos reatores. Durante essa etapa do trabalho, houve um período que o efluente apresentou uma baixa concentração de cloreto ( ppm). Nesse caso, foi observado uma alteração na população microbiana, aparecendo mais de um gênero de ciliados pedunculados, nos dois reatores, porém com maior freqüência no reator a 25 C. Isso sugere que a operação do processo de lodos ativados estava estável. Ao mesmo tempo constatou-se que os ciliados livre-natantes diminuíram em grande número. Observou-se que os flocos do lodo ( grãos ) no reator a 35 C, foram desfeitos. Isso sugere, que a formação dos grãos, se deu ao efeito sinérgico da alta temperatura (35 C) e do cloreto, como se fosse uma forma de resistência dos microrganismos a essas condições drásticas. As microfotografias do lodo biológico presente nos reatores operados a 25 e 35 C, no período de baixa concentração de cloreto, estão apresentadas nas Figuras 11 a, b, c, d e e. As Figuras 11 a e b ilustram as microfotografias da biomassa em suspensão presente no reator operado a 25 C. Nas Figuras 11 c e d observa-se a presença dos protozoários ciliados pedunculados dos gêneros Opercularia e Epistylus, respectivamente, no reator operado a 25 C. A Figura 11 e fornece uma microfotografia do protozoário ciliado pedunculado do gênero Opercularia na unidade operada a 35 C. Porém, nota-se a presença de uma colônia menor em relação às encontradas no reator operado a temperatura mais baixa (25 C). ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 10

11 Figura 11. Microfotografias do lodo biológico presente no reator operado a 25 e 35 C, no período de baixa concentração de cloreto. (A) e (B) biomassa em suspensão no reator operado a 25 C, aumento de 100 vezes; (C) protozoário ciliado pedunculado do gênero Opercularia, no reator operado a 25 C, aumento de 1000 vezes; (D) protozoário ciliado pedunculado do gênero Epistylus, no reator operado a 25 C, aumento de 400 vezes; (E) protozoário ciliado pedunculado do gênero Opercularia na unidade operada a 35 C, aumento de 400 vezes. Durante o período de operação das unidades com o efluente apresentando alta concentração de cloreto e toxicidade, os protozoários ciliados pedunculados, até então presentes, desapareceram, mostrando que esses microrganismos apresentam uma elevada sensibilidade a substâncias tóxicas. Além disso, parece que o cloreto agiu como um fator seletivo da biomassa presente nos biorreatores, interferindo negativamente na mesma. Os protozoários ciliados livre-natantes (Paramecium) voltaram a predominar, provavelmente devido a mudanças nas características da alimentação, como o aumento no teor da DQO e consequentemente da razão F/M. Foi observado que o floco de lodo ativado presente no tanque de aeração de ambas as unidades operacionais apresentou uma tendência a se tornar irregular, sendo visualizado principalmente no reator operado a 35 C. A Figura 12 ilustra a microfotografia da biomassa presente no reator operado a 35 C. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 11

12 Figura 12. Microfotografia da biomassa presente no reator operado a 35 C, aumento de 100 vezes. CONCLUSÕES Com base no trabalho realizado, concluiu-se que: No estudo da operação dos reatores em regime contínuo a diferentes temperaturas (25 e 35 C), verificou-se que ambos os reatores apresentaram comportamentos similares e que o processo biológico foi efetivo na remoção de COD, DBO 5 e fenóis totais, estando os dois últimos enquadrados dentro dos limites legais de descarte na maior parte do tempo. As remoções médias de COD, DBO5 e fenóis totais foram de 70%, > 95% e 90%, respectivamente. O teor de N-NH 4 + esteve a maior parte do tempo fora do limite permitido para descarte (5,0 mg/l), encontrando-se enquadrado na legislação, apenas no reator operado a 35 C e por um pequeno período, provavelmente devido ao stripping da amônia. Pode-se concluir que a temperatura não influenciou a eficiência de remoção de matéria orgânica, porém interferiu na diversidade da população microbiana presente nos reatores e no aspecto macroscópico dos flocos do lodo. Não foi observada alteração na eficiência de remoção de poluentes quando as unidades foram operadas com efluente tóxico. Porém, o efeito da toxicidade foi notado pela quebra dos flocos, alteração na população microbiana, e no comportamento dos protozoários presentes, tais como a cessação ou diminuição do movimento dos cílios nos protozoários ciliados livre-natantes. A influência mais significativa da temperatura foi observada nas diferentes características apresentadas pelo lodo dos reatores. O reator a 35 C apresentou o floco do lodo em tamanho exagerado ( grãos ), apresentando mais polissacarídeos que no reator a 25 C. Isso foi devido, provavelmente, a ação da alta temperatura associada à alta concentração de cloreto. No reator a 25 C, foi observada, para TRH de 20h, maior diversidade de microrganismos (protozoários). O que sugere, em relação ao lodo, uma melhor condição para a operação da planta de tratamento. Com o aumento do TRH para 56h, observou-se um aumento da remoção de amônia, estando o N-NH 4 + enquadrado dentro dos limites legais de descarte. Isso sugere que o aumento do TRH para 56 h, pode ser mais adequado para a planta de tratamento. O cloreto, normalmente presente em altas concentrações, parece conferir toxicidade ao efluente, interferindo na microfauna presente, e assim no desempenho do processo biológico. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. APHA, AWWA, WPCF. Standard Methods for Examination of Water and Wastewater. New York: 20th ed., FEEMA - Norma Técnica NT - 202, 1986 e Diretriz DZ - 205, GRADY, C. P. L., LIM, H. C. Biological Wastewater Treatment - Teory and Applications, New York, Marcel Dekker,Inc, ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 12

13 4. JENKINS, D.,RICHARD, M. G., DAIGGER, G.T. Manual on the Causes and Control of Activated Sludge Bulking and Foaming. Michigan: Lewis Publishers, 2 ed., MEZZONATO, V., A Água - Apenas 1% é próprio para consumo, Revista Recursos Hídricos - Jornal O Globo, Rio de Janeiro, 29 de novembro, PATTERSON, D. J., HEDLEY, S. Free-Living Freshwater Protozoa A Colour Guide, Aleysbury, Wolfe Publishing Ltd., RAMALHO, R. S. Tratamiento de Aguas Residuales. Barcelona: Editorial Reverté S.A., RICHARD, M. Activated Sludge Microbiology, 1st edition, Alexandria, Virginia, Water Polllution Control Federation, SCHUYLER, R. G., MARSHALL, L. S. In: V SEMINÁRIO DE TRANSFERÊNCIA DE TECNOLOGIA CONTROLE DO PROCESSO DE LODOS ATIVADOS, ABES/WEF, pp , VAN HAANDEL, A., MARAIS, G. O Comportamento do Sistema de Lodo Ativado. Campina Grande, VAZOLLER, R. F. Microbiologia de Processos Biológicos de Tratamento. Florianópolis: IV Curso de Tratamento Biológico de Resíduos, VON SPERLING, M. Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias, volume 4. Belo Horizonte: DESA, ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 13