Solubilização de material carbonáceo e nutrientes de lodo aeróbio através do pré-tratamento químico

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Sousa, Tales Abreu Tavares de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual da Paraíba; Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa - PRPGP; Brasil; UEPB; Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental - PPGCTA
• Palavras-chave em Português: Lodo ativado; Tratamento de lodo; Solubilização enzimática; Digestão anaeróbia; Hidrólise química; Activated sludge; Enzymatic solubilization; Chemical hydrolysis; ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA
• Link de acesso: http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/handle/tede/3902

A solubilização química é uma tecnologia de tratamento de lodo, sem ação física, que reúne variadas técnicas que tem em comum a adição de uma espécie, orgânica ou inorgânica, capaz de degradar os agregados microbianos, estruturados e protegidos pelas substâncias poliméricas extracelulares (SPE), através da despolimerização. Essa ação implica diretamente no rompimento da estrutura polimérica provocando a lise celular. O que reduz a massa intraflocular e aumenta a fração dos produtos microbianos solubilizados no meio. Nesta pesquisa foram investigadas três diferentes estratégias de solubilização química: 1) ácida e alcalina, utilizando NaOH e HCl no ajustar o pH para 2, 10, 11 e 12 unidades, e neutralizado após o processo de solubilização; 2) enzimática, que consistiu na utilização de enzimas hidrolíticas, tais como protease e lipase; e 3) solubilização através de resina de troca catiônica do tipo Dowex® Marathon™ C na forma sódica (Na+ ), uma técnica que visa desestruturar as substâncias poliméricas alterando suas cargas elétricas, o que perturba a capacidade de atração e repulsão dos constituintes do meio. Para as três estratégias foram investigados seus efeitos no lodo, influência das concentrações das espécies químicas, pH, limitação da atividade, tempo de reação e a concentração dos sólidos. Cada técnica possui fatores bem particulares, como aumento da salinidade, suas propriedades puramente biológicas, a ruptura flocular por protonação e/ou desprotonação. Assim, o processo de despolimerização foi confirmado utilizando parâmetros físico-químicos como COD, DQO, fósforo, NTK, sólidos totais (ST), proteínas e carboidratos. A liberação dos produtos microbianos na fração solúvel também foi confirmada pelos testes biológicos que também obtiveram aumento significativo. Entre todos esses parâmetros adotados, os ensaios de DQO associados à respirometria, bem como as análises de proteínas e carboidratos são os que melhor viabilizam uma comparação entre os métodos. Porém, é importante constar que a investigação quanto as concentrações de ST (5 mg.L^-1, 10 mg.L^-1, 15 mg.L^-1, 20 mg.L^-1, 25 mg.L^-1 e 30 mg.L^-1) relativas às dosagens das espécies químicas possibilitaram uma conclusão inédita, remotamente discutido dentre os artigos na área, no entanto é importante que as indústrias de tratamento tenham conhecimento que podem aumentar as concentrações de sólidos mantendo as mesmas dosagens químicas. A eficiência da solubilização alcalina foi 456% para DQO filtrada (DQOf) e 858% para DQO utilizada (DQOu), enquanto que a enzimática foi 174% DQOf e 874% DQOu, e utilizando resina foi 63% DQOf e 134% DQOu. O aumento da fração solúvel recalcitrante foi registrado para todos, a espécie química orgânica apresentou superioridade no aumento da fração metabolizada nos testes biológicos. No entanto, o aumento da concentração de proteínas na fração solúvel proporcionou uma eficiência de 3991%, 75% e 236%, para a solubilização alcalina, enzimática e catiônica, respectivamente. No que concerne a carboidratos, a eficiência foi de 1716%, 90% e 283%, respectivamente para alcalino, enzimático e catiônico. Apesar de notável superioridade alcalina, a enzimática registrou menor fração recalcitrante remanescente, porém necessitou de ser combinado com outro tratamento para melhorar sua eficiência. A utilização da resina foi discreta, muito embora o aumento de sua concentração possibilita superioridade, porém seu elevado custo inviabiliza essa tecnologia.