Remoção de nitrogênio de efluente de reator anaeróbio via processo NDS utilizando sulfeto como doador de elétrons na desnitrificação autotrófica

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Santos, Carla Eloísa Diniz dos
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Água residuária rica em sulfato; Biological post-treatment; Nitrogen; Nitrogênio; Pós-tratamento biológico; Sulfate-rich wastewater; Sulfide toxicity; Toxicidade do sulfeto
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-18032019-112917/

O principal objetivo deste trabalho foi a avaliação da viabilidade do pós-tratamento de efluente rico em sulfato pré-tratado em sistema anaeróbio, explorando o processo de nitrificação e desnitrificação simultâneas (NDS), em reator de leito estruturado submetido a aeração intermitente (LEAI), utilizando sulfeto como doador de elétrons na redução do nitrogênio oxidado remanescente. O trabalho foi dividido em duas etapas, sendo o sulfeto (HS-) fornecido como doador de elétrons preferencial para desnitrificação. Na Etapa 1, HS- produzido pelas bactérias redutoras de sulfato (BRS) no reator anaeróbio (RAn) esteve continuamente presente no efluente encaminhado ao reator LEAI, uma vez que os dois sistemas foram operados em série. Como resultado, observou-se efeitos tóxicos sobre a comunidade nitrificante, limitando a remoção de N-total. A eficiência máxima de oxidação de N-NH4+ atingida foi de 60 ± 12%. Na Etapa 2, HS- passou a ser adicionado por bombeamento de solução concentrada de sulfeto de sódio. Duas estratégias de adição do sulfeto foram testadas, iniciadas após os 30 min iniciais de cada etapa não-aerada: solução de sulfeto adicionada em pulsos únicos, com tempo de bombeamento de 15 min (Estratégia I) e adição de maneira contínua ao longo dos 90 min restantes de cada fase não-aerada (Estratégia II). A forma de administração de sulfeto reduziu seu efeito inibitório à comunidade nitrificante na Etapa 2, alcançando eficiência de oxidação de N-NH4+ de 65 ± 7,8%. Entretanto, a remoção de N-total no reator LEAI foi limitada pela etapa de desnitrificação, uma vez que aporte de doador de elétrons inorgânico manteve-se abaixo da demanda estequiométrica nas duas estratégias de adição de sulfeto testadas. Observou-se que a adição de sulfeto mais diluída ao longo do tempo (Estratégia II) teve efeitos menos negativos à biota nitrificante na fase subsequente, refletindo em maior estabilidade e aumento da eficiência média de nitrificação de 59 para 65%, em comparação com a Estratégia I. Testes de perfis temporais de concentrações foram realizados ao final de cada etapa para elucidar a dinâmica e os efeitos do sulfeto sobre os processos combinados de nitrificação e desnitrificação. Observou-se que o sulfeto dissolvido foi efetivamente utilizado como doador de elétrons em ambas as Etapas Experimentais, resultando em cargas máximas de N-total removido de 0,095 e 0,065 kgN m-3d-1 nas Etapas 1 e 2, respectivamente. Ao final do período operacional, análises de sequenciamento do rRNA 16s detectaram sequências relacionadas a microrganismos nitrificantes do gênero Luteimonas, desnitrificantes heterotróficos (Thauera e Azoarcus) e autotróficos (Thiobacillus). Esses resultados demonstram que os processos de nitrificação e desnitrificação (autotrófica e heterotrófica) foram os envolvidos na remoção de nitrogênio no reator LEAI.