Processos metanogênico e anammox para remoção de matéria carbonácea e nitrogenada de esgoto sanitário salino em regiões de clima quente

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Paula, Carolina Tavares
• 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: clima quente; efluente sanitário salino; eletrólitos mistos; fixed-bed anaerobic reactor; mainstream anammox; multi-electrolytes salinity; reator anaeróbio de leito fixo; saline sewage; warm climate
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-18102023-163843/

A salinização de aquíferos subterrâneos tem se intensificado em regiões de clima árido e semiárido e, juntamente à escassez hídrica, tem despertado interesse em todo o mundo. Além dos fatores naturais, a demanda crescente por água para abastecimento público e industrial e o consequente uso de águas salobras e salinas, que retornam na forma de esgoto para recarga dos aquíferos, tem contribuído para o aumento da concentração de sais nas reservas hídricas. Apesar da presença de sais afetar negativamente os processos biológicos de tratamento de efluentes, o processo anammox tem sido apontado como alternativa promissora para a remoção da fração nitrogenada de efluentes com elevada salinidade, visto que essa rota metabólica foi descoberta em ambientes anóxicos marinhos. Ademais, a utilização do processo no fluxo principal aplicado ao efluente de reatores anaeróbios tem sido o foco de estudos recentes, por apresentar o potencial de tornar o balanço de energia de ETEs neutro ou mesmo positivo. No presente estudo, os processos metanogênico e anammox foram avaliados para o tratamento de esgoto sanitário salino sintético (NaCl, MgCl2 e CaCl2). Para isso, foi elaborado e realizado planejamento fatorial para avaliação da produção de metano em ensaios em batelada (pressão osmótica ente 5,24 e 24,34 atm). Além disso, ensaios em reatores contínuos foram realizados para os processos metanogênico e anammox, separadamente. Os ensaios em batelada mostraram que a influência dos sais sobre o processo metanogênico ocorreu na ordem decrescente NaCl > MgCl2 > CaCl2. Ademais, o efeito de antagonismo entre os sais foi observado, o que indica que a inibição provocada por um sal isoladamente pode ser mitigada pela presença dos demais. A metanogênese foi mantida em reator anaeróbio contínuo de leito fixo estruturado alimentado com efluente sanitário sintético e salinidade de 4,4% (em g.L-1: 28,4 NaCl, 12,0 MgCl2 e 3,7 CaCl2), com eficiência de remoção de DQO de 70%. No entanto, a estabilidade do processo anaeróbio sob condições salinas se apresentou dependente da suplementação de alcalinidade afluente. Em fluxo contínuo, os gêneros de arqueas metanogênicas dominantes em meio salino foram Methanomicrobium e Methanosaeta, enquanto nos ensaios em batelada, em que foram impostos choques de salinidade, os gêneros dominantes foram Methanolinea, Methanoregula e Methanosaeta. A redução da concentração de nitrogênio de 232 (cultivo do inóculo) para 60 mgN.L-1 não afetou a população anammox, em reator contínuo de biomassa granular, para tempo de detenção hidráulica de 1,4 horas. Isso indica o potencial de utilização da unidade na remoção de nitrogênio de esgoto sanitário, com adaptação da biomassa de condições de fluxo lateral para principal. Ainda, a salinidade total por eletrólitos mistos suportada pela comunidade anammox foi de 0,72% (em g.L-1: 4,7 NaCl, 2,0 MgCl2 e 0,6 CaCl2), em reator contínuo alimentado com efluente sintético. A presença de sais favoreceu o gênero Ca. Jettenia, em detrimento do Ca. Brocadia, após período de longa exposição à salinidade. A aplicação do efluente salino do reator anaeróbio (0,72%) com relação DQO/N de 0,86 afetou o processo anammox e favoreceu a rota de desnitrificação heterotrófica via nitrito para remoção de nitrogênio, o que resultou em acúmulo de amônia no efluente (>10 mgN.L-1). A presença de matéria orgânica resultou na dominância do gênero Ca. Brocadia, em relação ao Ca. Jettenia.