Ensaios de Março/

Dois últimos ensaios concomitantes foram realizados para avaliar a influência da relação entre o substrato e a concentração celular (S0/X0)

no processo estudado. Em ambos o lodo, após ser coletado na ETE Insular, passou pelo processo de lavagem, entre os quais se procurou manter a maior uniformidade possível das características. O meio utilizado na lavagem era exatamente o mesmo para ambos, assim como vazão de aeração (3L.min-1), velocidade de agitação (400rpm) e temperatura do sistema (35ºC). As pequenas variações sofridas foram em decorrência dos equipamentos utilizados, principalmente no que se refere às bombas peristálticas utilizadas na alimentação.

Após a realização das lavagens, efetuaram-se dois ciclos cinéticos em igualdade de condições em cada ensaio. A seguir, em um dos ensaios (Ensaio 1) utilizou-se meio de cultivo com a metade da concentração de amônio (aproximadamente 250mg N.L-1_{), enquanto que}

no outro ensaio (Ensaio 2) manteve-se a concentração de amônio no valor costumeiro (cerca de 500mgN.L-1). As variações de concentração celular após a lavagem foram decorrentes do próprio processo, não havendo retirada ou adição de células intencionalmente.

Ensaio 1

A lavagem foi efetuada com uma vazão de alimentação de 118,2±4,8 mL.h-1, D=0,04h-1, proporcionando um TRH de 1,06 d. Na Figura 5.31 é apresentado o acompanhamento da concentração celular no reator ao longo das 51 horas de processo.

Figura 5.31 - Variação da concentração celular em função do tempo durante o

processo de lavagem do lodo.

A velocidade específica máxima de crescimento celular, dada pelo ajuste exponencial da curva, foi de 0,0089h-1.

A Figura 5.32 expõe os valores das concentrações das formas nitrogenadas ao longo da lavagem.

Embora entre as 10 e 20 horas tenha se verificado um comportamento incomum, com uma queda acentuada na concentração de amônio, a partir deste momento a concentração passa a aumentar linearmente. Ao final da lavagem acumulou-se pouco menos de 300mg N-

NH4. L-1, além disso, a formação de nitrito foi superior ao que costuma ser

nesta fase.

Figura 5.32 - Dados referentes à concentração das formas nitrogenadas no

reator ao longo do processo de lavagem.

A Figura 5.33 traz as concentrações das formas nitrogenadas ao longo dos cinco ciclos de alimentação posteriores à lavagem. Chama-se a atenção para as concentrações inicias de substrato, em torno de 250mg N-NH4. L-1, compatíveis com o meio de alimentação que passou a ter a

metade da concentração de nitrogênio amoniacal que nos demais testes, inclusive no Ensaio 2, comparativo a este.

Figura 5.33 - Dados da concentração das formas nitrogenadas presentes no

Mais uma vez, segue-se um longo período com baixa atividade na sequência da lavagem, com consumo efetivo de substrato apenas após 60 horas iniciais do primeiro ciclo, apesar de se contar com uma concentração menor de amônio. Neste ciclo também se observa um acúmulo de nitrato mais significativo que o esperado, embora ainda representando uma concentração baixa.

As demais cinéticas seguem normalmente, contudo sem uma redução no período de reação como seria esperado considerando a concentração inicial do substrato. No mesmo sentido, as velocidades de consumo de amônio e formação de nitrito também não atingiram valores significativos, como se pode observar na Tabela 5.8

Tabela 5.8 - Dados do tempo de duração, porcentagem de remoção total,

concentração celular média, velocidade específica de consumo de amônio e velocidade específica de formação de nitrito para cada um dos 5 ciclos de alimentação.

Tempo _(h) Remoção _(%) Xm (g SST.L-1₎ QNH4 (g N-NH4.g-1 SST.d-1₎ QNO2 (g N-NO2.g-1 SST.d-1₎ Ciclo 1 84,0 23,94 1,3±0,06 0,11 0,04 Ciclo 2 19,0 15,18 1,09 0,28 0,22 Ciclo 3 13,0 22,3 0,80 0,62 0,48 Ciclo 4 9,0 5,69 0,86 0,86 0,78 Ciclo 5 8,0 22,42 0,78 0,97 0,71

Os cálculos de concentração de HNO2 mostraram, novamente,

valores irrisórios, dados sustentados pelo fato do pH estar acima de 7,2 ao longo de todo o experimento (dados nos Apêndices). O valor mais elevado de amônia livre foi registrado no início do quinto ciclo (19,5mg N-NH3.L-1), mais uma vez, influência da alcalinidade alta do meio.

Neste caso o pH foi rapidamente corrigido com adição de HCl 10% manualmente para evitar qualquer efeito negativo sobre o processo.

Ensaio 2

Paralelamente ao Ensaio 1, efetuou-se o Ensaio 2, procurando manter as mesmas condições aplicadas a ambos. A vazão de alimentação empregada foi de 127,2±4,2 mL.h-1, levemente maior que a

do Ensaio 1, o que resultou num TRH comparativamente menor, de 0,92d.

Na Figura 5.34 são apresentados os valores da concentração celular no reator ao longo da lavagem.

Figura 5.34 - Variação da concentração celular em função do tempo durante o

processo de lavagem do lodo.

Conduzido com uma vazão específica de alimentação de 0,0454h-

1 _{o processo de lavagem se estendeu por 48 horas e o ajuste exponencial}

da curva gerada forneceu um µmax de 0,0077h-1, valor dentro da faixa

comum aos obtidos nos ensaios anteriores.

Na Figura 5.35 constam os valores das concentrações de nitrogênio amoniacal, nitrito e nitrato medidos ao longo da lavagem.

Figura 5.35 - Dados referentes à concentração das formas nitrogenadas no

As oscilações nas concentrações de nitrito e nitrato durante o período de lavagem revelam que a atividade microbiana não ficou totalmente comprometida durante o processo. No entanto, os níveis de nitrato não chegaram a valores que pudessem comprometer a qualidade e efetividade da seleção desejada.

A seguir, são apresentados os acompanhamentos cinéticos nos cinco ciclos de alimentação realizados (Figura 5.36).

Figura 5.36 - Dados da concentração das formas nitrogenadas presentes no

reator ao longo das seis cinéticas realizadas após a lavagem do lodo.

Como já citado anteriormente, este ensaio foi conduzido no mesmo formato que os dos meses anteriores, re-suspendendo a biomassa, após cada período de decantação e retirada do sobrenadante, em meio com concentração próxima a 500mg N-NH4.L-1.

No Ensaio 2 as velocidades específicas de consumo de amônio e formação de nitrito voltam a ter valores maiores chegando a 1,77g N- NH4.g-1 SST.d-1, como pode-se conferir na Tabela 5.9.

A Tabela 5.10 traz os valores de S0/X0 relativos a cada um dos 5

ciclos de alimentação dos dois ensaios concomitantes de março/2010. As relações entre substrato e concentração celular utilizadas no Ensaio 2, em alguns ciclos, chegam quase ao dobro daquelas do Ensaio 1. Considerando que os dois ensaios partiram do mesmo lodo e foram submetidos a condições mais próximas possíveis, tanto ao longo da lavagem quanto no decorrer dos ciclos de alimentação, pode-se dizer que, valores maiores de S0/X0 garantiram maiores velocidades de

reação, mas isso não se refletiu necessariamente nas porcentagens de remoção de nitrogênio dos ciclos.

Ferreti (2005), ao estudar a relação S0/X0 para ensaios de

atividades específicas em processos de nitrificação, estabeleceu a melhor faixa para os testes entre 0,05<S0/X0<0,1gN-NH4/gSST, faixa

dentro da qual se encontram as relações dos dois ensaios realizados.

Tabela 5.9 - Dados do tempo de duração, porcentagem de remoção total,

concentração celular média, velocidade específica de consumo de amônio e velocidade específica de formação de nitrito para cada um dos 5 ciclos de alimentação.

Tempo _(h) Remoção _(%) Xm (g SST.L-1₎ QNH4 (g N-NH4.g-1 SST.d-1₎ QNO2 (g N-NO2.g-1 SST.d-1₎ Ciclo 1 77,0 17,27 1,05±0,05 0,23 0,14 Ciclo 2 20,0 5,97 1,17 0,47 0,41 Ciclo 3 12,0 9,42 0,92 1,02 0,95 Ciclo 4 11,0 1,25 1,04 1,12 1,00 Ciclo 5 9,0 13,49 0,86 1,77 1,45

Tabela 5.10 - Valores de S0/X0 (g N-NH4.g-1SST) referentes a cada

ciclo de alimentação dos ensaios 1 e 2.

Ciclo 1 Ciclo 2 Ciclo 3 Ciclo 4 Ciclo 5

S0/X0 (1) 0,22 0,23 0,34 0,30 0,36

S0/X0 (2) 0,40 0,38 0,53 0,52 0,62

5.3CARACTERIZAÇÃO MICROBIOLÓGICA

O estudo da microbiota dos flocos presentes nas diferentes etapas dos ensaios realizados se deu através de observação em microscópio ótico, bem como pela técnica de Fluorescence In Situ Hibridization (FISH).