Tratamento de dejetos de suinocultura em reator anaeróbio com pós-tratamento aeróbio/anóxico / Treatment of swine slurry in anaerobic reactor with aerobic/anoxic post-treatment

RESUMO A suinocultura é caracterizada pela produção de grande volume de dejetos, que quando dispostos inadequadamente provocam impactos nos recursos hídricos, no solo e no ar, além de promoverem riscos à saúde humana. A remoção conjunta de matéria orgânica e nutrientes tem se mostrado um desafio para o tratamento desse tipo de resíduo. Diante disso, o presente estudo avaliou a remoção simultânea de matéria carbonácea, nitrogênio e fósforo presentes em dejetos de suinocultura, em um sistema de tratamento biológico composto de um reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB), seguido de um reator em batelada sequencial (RBS) operado em ciclos aeróbio/anóxico de 24 h. O sistema foi dividido em duas etapas operacionais: coluna de sedimentação, UASB e RBS, e UASB e RBS. O reator UASB, com tempo de detenção hidráulica de 15,5 h e carga orgânica volumétrica aplicada de 5,5 kg DQO.m-3.d-1, alcançou eficiência média de remoção de demanda química de oxigênio (DQO) de 84% na primeira etapa. Na Etapa 1, ocorreu o melhor desempenho do sistema, com eficiências médias globais de remoção de DQO, nitrogênio total e fósforo iguais a 78, 85 e 67%, respectivamente.

ABSTRACT Swine farming is characterized by the production of a large volume of manure, which when improperly disposed causes impacts on water resources, soil, and air, in addition to promoting risks to human health. The joint removal of organic matter and nutrients from this type of waste has been a challenge. Therefore, the present study evaluated the simultaneous removal of carbonaceous matter, nitrogen, and phosphorus from swine wastewater in a biological treatment system composed of an upflow anaerobic sludge blanket reactor (UASB), followed by a sequential batch reactor (SBR) operated in 24 hours aerobic/anoxic cycles. The system was divided into two operational phases: Sedimentation Column, UASB and SBR, and UASB and SBR. The UASB reactor, with hydraulic retention time of 15.5 h and applied organic volumetric load of 5.5 kg COD.m-3.d-1, achieved an average COD removal efficiency of 84% in the first stage. Stage 1 presented the best performance, with global average removal efficiencies of 78, 85, and 67% for COD, total nitrogen, and phosphorus, respectively.

Lodo ativado em bateladas sequenciais como opção de pós-tratamento de efluentes de reatores UASB / Activated sludge sequencial batch as an optional post-treatment of UASB reactor effluent

RESUMO Sistemas anaeróbios modernos de tratamento de esgoto doméstico, embora bastante eficientes na remoção de matéria orgânica e sólidos em suspensão, não produzem um efluente com qualidade compatível com os padrões legais para descarga em corpos d'água. Por essa razão, esses sistemas têm de ser associados a unidades de pós-tratamento. Este trabalho trata de uma investigação experimental sobre a viabilidade de aplicação do sistema de lodo ativado como uma alternativa do pós-tratamento, especificamente para o caso em que se prevê o efluente final para fertirrigação. Na investigação experimental, utilizou-se um reator de bateladas sequenciais (RBS), em escala laboratorial, como unidade de pós-tratamento. Os resultados experimentais mostraram que o comportamento do sistema RBS pode ser descrito como o modelo geral de lodo ativado da Associação Internacional da Água (IWA, na sigla em inglês), que resulta na definição dos aspectos fundamentais: qualidade do efluente final, consumo de oxigênio e produção de lodo. Na otimização do reator RBS, desenvolveu-se um modelo que permite estabelecer o tempo de permanência mínimo para o pós-tratamento em função de dois parâmetros básicos: a constante de utilização de material orgânico biodegradável pelas bactérias heterotróficas do lodo gerado no sistema de pós tratamento e a sedimentabilidade desse lodo. A constante de utilização de material orgânico foi determinada por testes respirométricos. O lodo gerado no sistema de pós-tratamento surpreendentemente mostrou ter uma sedimentabilidade bem superior àquela normalmente encontrada em sistemas de lodo ativado tratando esgoto bruto, o que constitui um argumento sólido para a aplicação do sistema RBS na prática de pós-tratamento do efluente do reator upflow anaerobic slugde blanket (UASB).

ABSTRACT Modern anaerobic systems for domestic sewage treatment, although very effective in removing organic matter and suspended solids, do not produce a quality effluent that complies with the legal standards for discharge into water bodies. Therefore, such systems have to be associated with post treatment units. This paper deals with an experimental investigation into the feasibility of applying the activated sludge system as an alternative post-treatment, specifically for the case where reuse of the final wastewater for fertigation is expected. In the experimental investigation, a pilot-scale sequencing batch reactor (SBR), in laboratory scale, was used as a post-treatment unit. The experimental results showed that the behavior of the RBS system can be described with the general IWA model for activated sludge, resulting in the definition of the fundamental aspects: quality of the final effluent, oxygen consumption, and sludge production. In the optimization of the RBS reactor, a model was developed to establish the minimum retention time for the post-treatment in terms of two basic parameters: the biodegradable organic material utilization constant by heterotrophic bacteria sludge of the post-treatment system and the sedimentability of this sludge. The organic material utilization constant was determined by respirometry testing. The sludge generated in the post-treatment system surprisingly been shown to have a much higher sedimentability than that normally found in activated sludge systems dealing with raw sewage, which is a sound argument for applying the RBS system in the practice of post-treatment reactor effluent UASB

Desempenho de reator anaeróbio-aeróbio de leito fixo no tratamento de esgoto sanitário / Performance of anaerobic-aerobic packed-bed reactor in the treatment of domestic sewage

Este artigo relata a avaliação do desempenho de um reator anaeróbio-aeróbio, preenchido com espuma de poliuretano, para tratamento de esgoto sanitário. Inicialmente, foram testados diferentes tempos de detenção hidráulica (TDH) no reator que operou apenas em condições anaeróbias. Em seguida, foi operado o reator combinado anaeróbio-aeróbio. O melhor resultado para o reator em operação exclusivamente anaeróbia foi para o TDH de 10 horas, no qual se conseguiu reduzir a DQO de 389 ± 70 mg/L para 137 ± 16 mg/L. Para o reator anaeróbio-aeróbio, a DQO foi reduzida de 259 ± 69 mg/L para 93 ± 31 mg/L para TDH de 12 h (6 h no estágio anaeróbio e 6 h no aeróbio). A comparação de todos os resultados obtidos evidenciou a importância do pós-tratamento aeróbio na remoção de parcela de matéria orgânica não removida em tratamento unicamente anaeróbio.

This paper reports on the performance evaluation of an upflow anaerobic-aerobic reactor, filled with polyurethane matrices, for domestic sewage treatment. Initially, different hydraulic retention times were assayed with the reactor operating exclusively in anaerobic condition. Afterwards, anaerobic-aerobic combined reactor was operated. The anaerobic operation with HRT of 10 h provided the best organic matter removal with COD reduction from 389 ± 70 mg/L to 137 ± 16 mg/L. Under anaerobic-aerobic condition, the COD dropped from 259 ± 69 mg/L to 93 ± 31 mg/L with HRT of 12 h (6 h in anaerobic and 6 h in aerobic stages). Finally, comparing all the obtained results, it was possible to verify the importance of the aerobic post treatment in the removal of part of the organic matter not removed in an exclusively anaerobic treatment.