FECHADO. PARÂMETRO (mg/L) VERMIFILTRO TA* RBS* WC* ÁGUA DE RECICLAGEM (POA) N. Amoniacal - NH4+ 549,0 ± 41,9 427,3 ± 37,0 178 ± 18,0 49 ± 23,2 49,3 ± 38,0 Nitrito - NO2- 1,38 ± 1,95 37,8 ± 63,6 103,6 ± 109,4 0,10 ± 0,06 0,05 ± 0,05 Nitrato -NO3- 14,67 ± 16,3 2,81 ± 4,86 28 ± 46,6 126 ± 84,6 89,7 ± 68,6 Nitrogênio Org. 240,2 ± 33,5 60,8 ± 64,7 107 ±59,8 8,0 ±3,4 21,10 ± 5,0 Nitrogênio total - NT 805,2 ± 26,6 528,7 ± 103,7 417 ± 56,9 183 ± 90,7 159,1 ± 25,4
*TA- Tanque de Armazenamento; *RBS – Reator em bateladas sequenciais, *WC – wetland construido. FONTE: A autora (2019).
No vermifiltro, primeira unidade do tratamento, as concentrações de nitrogênio no efluente são elevadas, principalmente em relação ao nitrogênio amoniacal, orgânico e total, resultado da mistura da água reciclada (que já continha nitrogênio nestas formas) e do esgoto bruto. Entretanto, são valores muito acima do encontrado na literatura quanto às características de esgoto in natura. Normalmente, segundo Jordão e Pessoa (2017), os valores de nitrogênio amoniacal no esgoto bruto estão entre (10 a 50) mg/L, para nitrogênio total estes valores variam de (20 a 85) mg/L e nitrogênio orgânico de (10 a 35) mg/L. Observa-se que ao passar pelo vermifiltro as concentrações de nitrogênio amoniacal foi de (549,0 ± 41,9) mg/L, de nitrogênio orgânico de (240,2 ± 33,5) mg/L e de nitrogênio total (805,2 ± 26,6) mg/L.
Tal fato pode indicar que, por se tratar de um sistema de filtração biológica, a maior fração da parcela sólida do esgoto contendo materiais particulados orgânicos e inorgânicos (entre eles amônia) ficam retidas ou são adsorvidos pela biomassa do vermifiltro, que por suas características apresentadas neste estudo, atua como sistema anaeróbio e, portanto, a nitrificação não é alcançada. Segundo von Sperling et al. (2014), o processo de nitrificação ocorre em condições aeróbias.
Foi observado um aumento de alcalinidade no vermifiltro, que pode estar associada, além da degradação anaeróbia da matéria orgânica presente, ao processo de desnitrificação, uma vez que a água de reciclagem apresenta alta concentração de nitrato (89,7 ± 68,6) mg/L e no efluente do vermifiltro este valor diminuiu para (14,67 ± 16,3) mg/L.
Como não há controle de vazão, de velocidade de escoamento e, consequentemente, tempo de detenção hidráulica, pode ser que, dependendo do tipo de descarga (uma vez que se
utiliza caixa acoplada com dois volumes e velocidades de descarga para o vaso sanitário), esteja ocorrendo carreamento ou arraste do material acumulado nas camadas do vermifiltro para as outras etapas do sistema de tratamento, como por exemplo, tanque de armazenamento e RBS. Como se fosse uma “lavagem” das camadas, tais hipóteses de ocorrência desnitrificação e carreamento de material acumulado. Porém, há redução de nitrato, indicando um processo de desnitrificação, o que também acontece no tanque de armazenamento. Para que isto ocorra é necessária uma condição anaeróbia ou anóxica, que associado aos valores de pH e alcalinidade, corroboram com o que cita Metcalf e Eddy (2016), o pH é parcialmente aumentado durante a desnitrificação no período anóxico, com o acréscimo de alcalinidade.
Quando se avalia a unidade RBS e WC, observa-se que há um processo de nitrificação ocorrendo. No RBS a nitrificação não é total, sendo complementada na WC. Neste contexto, a condição de nitrificação observada nos processos RBS e WC, pode ser confirmada pelo consumo de alcalinidade total e a bicarbonato no sistema e pelos valores baixos de pH, uma vez que a nitrificação requer o consumo de oxigênio livre, com liberação de H+, consumindo a alcalinidade do meio e, possivelmente, reduzindo o pH (VON SPERLING, 2014).
Destaca-se que no RBS, uma maior parcela de nitrogênio amoniacal foi convertida em nitrito (nitrificação parcial), e uma parcela menor alcançou nitrificação total, ou seja, uma parcela menor foi convertida em nitrato. Assim, a não predominância de nitrato pode ser indicativo de que esgotos não estão sendo estabilizados, pelo processo de nitrificação (METCALF; EDDY, 2016). A maior parcela da nitrificação completa ocorreu no sistema de wetland construída de fluxo horizontal - WC, que normalmente apresenta-se mais anaeróbia ou anóxica. Para von Sperling et al. (2018), os wetlands construídos de fluxo horizontal, são sistemas onde podem predominar condições anaeróbias ou anóxicas pelo fato de os espaços vazios do leito serem preenchidos por esgotos em tratamento. Sendo na zona anóxica, onde ocorre a redução do nitrato a nitrogênio gasoso pelas bactérias heterotróficas.
Porém, provavelmente, devido à quantidade de oxigênio inserido no meio líquido, durante a etapa de reação no RBS, e que foi transferido em batelada para o WC, resultou em maior remoção de amônia e, principalmente, do nitrito transferido do RBS para o WC, completando o processo de nitrificação do meio, resultando para o POA maior concentração de nitrato, que só foi removido no vermifiltro, como citado anteriormente.
Cabe destacar que este sistema de tratamento em ciclo fechado passou por uma modificação nas unidades. Anteriormente, o sistema era formado por duas unidades anaeróbias (fossa e filtro anaeróbio) antes da WC, que pelas condições de fluxo, tende a
também apresentar condições anóxicas. Ou seja, nesta condição de operação, não há remoção de nitrogênio, que provavelmente uma parcela se acumulou no lodo no vermifiltro e na WC, e a outra se manteve recirculando no sistema como um todo. Quando inserido o sistema aeróbio, com introdução de oxigênio por microbolhas, e retirada total do sistema anaeróbio, possivelmente ocorre uma adaptação da biomassa e um desbalanceamento no sistema quanto a relação C: N: P. Segundo Jordão e Pessoa (2017), é comum adotar como padrão o valor de 100/5/1 (100 mg/L de DBO para 5 mg/L de Nitrogênio total para 1 mg/L de Fósforo total) como necessária para manter um balanço adequado de matéria orgânica e nutrientes para o tratamento biológico.
Nesse contexto, o RBS e a WC passam a ser unidades que atuam na nitrificação do nitrogênio gerado pelo próprio sistema de ciclo fechado, o qual acumulou nitrogênio na forma amoniacal durante os anos anteriores de operação (aproximadamente três anos). Além disso, é relevante observar que, conforme o PROSAB (2009), em sistemas com WC, parte da fração de nitrogênio pode ser lixiviado para o fundo do WC, de modo que, além da alta concentração de nitrogênio recirculando no sistema de tratamento, possivelmente haja uma fração de nitrogênio sendo acumulada no lodo das WC. Portanto, os resultados obtidos indicam que de alguma forma esses compostos se acumulam no sistema, ocasionando um desiquilíbrio, podendo levar, em algum momento o sistema ao colapso, uma vez que o ciclo é totalmente fechado, não havendo previsão de descarte ou purga do efluente tratado.
Para as frações de fósforo total e ortofosfato não foram evidenciadas oscilações representativas no efluente do POA, vermifiltro, tanque de armazenamento e RBS, porém no sistema de WC observa-se uma diminuição nas concentrações médias de fósforo total para (17,4 ± 1,21) mg/L, conforme concentrações médias apresentadas na TABELA 13.
TABELA 13 – CONCENTRAÇÕES DE FÓSFORO TOTAL E ORTOFOSFATO NO EFLUENTE DAS