RESUMEN
RESUMO Diversos trabalhos têm mostrado a formação de lodo granular aeróbio em reatores nos quais são impostas elevadas velocidades de sedimentação, da ordem de 10 a 12 m.h−1. Aparentemente, quando a velocidade de sedimentação é inferior a 3,8 m.h−1, a fração de lodo floculado é predominante, visto que o lodo suspenso não é eliminado de forma efetiva do reator. Outros estudos, entretanto, mostram a formação de lodos granulares aeróbios para velocidades menores que essa, apontando a possibilidade da formação desse tipo de biomassa em velocidades ainda menores. Assim, este trabalho avaliou a formação desse tipo de lodo em reatores que tratam esgoto sanitário, com relação altura/diâmetro unitária, para velocidades de sedimentação de 1,8 e 1,2 m.h−1, verificando as eficiências de remoção de matéria orgânica e nitrogênio. Os resultados obtidos indicaram que é possível formar lodo aeróbio granular para a faixa de velocidade de estudo, porém com baixa estabilidade estrutural para diâmetros de 1,2 mm ou mais. Essa instabilidade dos grânulos contribui para a baixa eficiência de remoção de matéria orgânica e nitrogênio nos reatores.
ABSTRACT Several studies have shown the formation of aerobic granular sludge in reactors where high sedimentation rates are imposed, varying from 10 to 12 m.h−1. Apparently, when the settling velocity is less than 3.8 m.h−1, the fraction of flocculated sludge is predominant, since the suspended sludge is not effectively eliminated from the reactor. Other studies, however, show the formation of aerobic granular sludge at velocities lower than this, pointing to the possibility of formation of this type of biomass at even lower speeds. Thus, this work evaluated the efficacy of this type of sludge in reactors treating sewage, with H/D ratio (height/diameter), for sedimentation velocities of 1.8 and 1.2 mh−1, verifying the efficiencies of organic matter and nitrogen. The results indicated that it is possible to form aerobic granular sludge for the study velocity range, but with low structural stability from diameters of approximately 1.2 mm. This instability of the granules contributes to the low efficiency of removal of organic matter and nitrogen in the reactors.
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RESUMO Considerado por muitos profissionais como um dos maiores avanços do século 21 na área de tratamento de esgotos, os reatores de lodo granular aeróbio (LGA) vêm recebendo bastante atenção em termos de pesquisa e instalação em escala plena em diferentes continentes e condições climáticas. São frequentes os relatos na literatura de eficiências de remoção acima de 90% em termos de demanda química de oxigênio, nitrogênio total e fósforo total, além da manutenção no reator de elevadas concentrações de sólidos (> 8 g SSV/L) sem a necessidade de decantador secundário e recirculação de lodo. Contudo, há também diversos relatos de problemas de instabilidade da biomassa, longo período de formação dos grânulos (principalmente quando se utiliza esgoto real), formação de grânulos pequenos, acúmulo de nitrito e outras questões. Esta revisão explora os mecanismos necessários para granulação em estações de tratamento de esgoto em escala plena no tratamento de esgoto sanitário, incluindo os principais grupos microbianos presentes no LGA, parâmetros-chave para a formação dos grânulos, configurações de reator etc. Além disso, discutem-se algumas questões sobre a operação e a manutenção desses sistemas em escala plena.
ABSTRACT Considered by many professionals as one of the greatest advances in wastewater treatment in the 21st century, the aerobic granular sludge (AGS) reactors have received great attention in terms of research and full-scale installation in different continents and weather conditions. There are frequent reports in the literature on removal efficiencies above 90% in terms of COD, total nitrogen and total phosphorus, as well as the maintenance of high solids concentrations (> 8 g VSS/L) in the reactor without the need for secondary clarifier and sludge recirculation. However, there are also several reports on problems of biomass instability, long periods of granule formation (mainly when using real sewage), formation of small granules, nitrite accumulation (incomplete denitrification), and other issues. This review explores the mechanisms required for granulation in full-scale WWTP treating sanitary wastewater, including the main microbial groups present in the AGS, key granule formation parameters, reactor configurations, etc. In addition, some issues on the operation and maintenance of these full-scale systems are discussed.
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RESUMO Este trabalho teve por objetivo produzir lodo granular aeróbio num reator em batelada sequencial não tubular, uma geometria diferente da usualmente utilizada nesses sistemas. Este reator foi inoculado com lodo ativado proveniente de uma estação de tratamento de esgoto municipal. O reator foi operado com ciclos de seis horas, com cinco horas de reação totalmente aeróbia. O efluente simulado continha um derivado de amido usado na indústria têxtil. A indução da granulação foi conseguida por meio da redução gradual do tempo de sedimentação, verificando-se que este é um parâmetro crítico do sistema. Após estabilização, com um tempo de sedimentação de 3 minutos, obteve-se um índice volumétrico de lodo de 25 mL.gSST-1, uma concentração de biomassa de 7 gSST.L-1 e uma eficiência de remoção da demanda química de oxigênio de 88%. Os grânulos obtidos foram armazenados úmidos durante 7 meses, a 4 e 25ºC, obtendo-se resultados excecionais na repartida dos reatores, com rápida recuperação das suas características de sedimentação, taxa de crescimento, estrutura e integridade granulares.
ABSTRACT This study aimed to produce aerobic granular sludge in a non-tubular sequencing batch reactor, which is an unusual geometry in these systems. This reactor was inoculated with activated sludge from a municipal wastewater treatment plant. The reactor was operated in cycles of six hours, with five hours of fully aerobic reaction. The simulated wastewater contained a starch derivative used in the textile industry. Granulation was induced by gradually reducing the settling time; therefore, this is a critical parameter of the system. After stabilization, with a sedimentation time of 3 minutes, a Sludge Volume Index after 30 minutes of settling of 25 mL.gSST-1, a biomass concentration of 7 gTSS.L-1 and a Chemical Oxygen Demand removal of 88% were obtained. The granules were stored wet for 7 months at 4 and 25ºC, yielding exceptional results in the re-start of the reactor, with rapid recovery of their sedimentation characteristics, growth rate, and granular structure and integrity.