final do ciclo, comando executado:

4.2.2 - Escolha do lodo de inóculo

Para escolher o lodo de inóculo, foram observados lodos de três sistemas de lodos ativados, dois industriais e um de esgoto doméstico (ETE Flores da cidade de Rio Claro, SP). Através de observações por microscopia ótica, foi possível verificar a diversidade morfológica aparente de organismos, bem como o aspecto geral dos flocos formados.

Além disso, foram realizados ensaios qualitativos para verificar a presença de organismos nitrificantes. Para isto, amostras dos lodos foram incubadas em meio específico para crescimento desses organismos, de acordo com Schmidt e Belzer (1984).

Todos os tubos apresentaram resultados positivos depois de apenas uma semana de crescimento. De posse desse resultado, escolheu-se o lodo da ETE de Flores, da cidade de Rio Claro que, nas observações microscópicas, apresentou maior variedade morfológica, melhor aspecto dos flocos e menor número de bactérias filamentosas.

4.2.3 - Imobilização da biomassa

O lodo foi imobilizado em partículas cúbicas de espuma de poliuretano de modo semelhante ao proposto por Zaiat et al. (1994). Para promover a imobilização, as partículas de espuma foram colocadas em um recipiente e imersas no lodo de inóculo. Então, foram misturados de maneira uniforme, permanecendo sob aeração por 2 horas.

Decorrido o período de contato, as matrizes com as células aderidas foram peneiradas para que o lodo excedente fosse eliminado e, em seguida, foram colocadas no cesto de inox do reator.

4.2.4 - Ensaio para verificar a velocidade de desnitrificação via nitrito e via nitrato

Para esse ensaio, o cesto com os cubos de espuma foi retirado do reator no final de seu ciclo, durante operação com N-afluente de 125 mg/L, de modo que, com o revolvimento das matrizes, houve desprendimento de biomassa que se depositou no fundo do recipiente e foi utilizada como inóculo nos três reatores no ensaio de desnitrificação.

As células microbianas foram incubadas em meio basal com macro e micronutrientes (SCHMIDT e BELZER, 1984).e, seletivamente, com nitrato e nitrito, de acordo com a proposta do ensaio (Tabela 4.3).

Tabela 4.3 – Composição do substrato dos sistemas estudados Reatores N-nitrato N-nitrito etanol

(mg/l) (mg/l) (mg/l)

R1 30 - 64 R2 - 30 64

Utilizou-se o etanol como fonte de carbono em ambos os reatores. Como aceptores terminais de elétrons, utilizou-se nitrato em R1 e nitrito em R2.

O estudo cinético do processo de desnitrificação foi realizado com a quantificação de N2O, que é um dos produtos intermediários da atividade de microrganismos

desnitrificantes, usando-se acetileno como bloqueador da redução enzimática de N2O para

N2 (YOSHINARI e KNOWLES, 1976).

Como esse estudo foi realizado em batelada, as amostras foram mantidas em reatores de 400 mL, contendo 300 mL de material reativo (substrato, macro e micro nutrientes) e100 mL de volume para gás. Os frascos foram vedados com rolha de borracha, e, a seguir, 20% da fase gasosa foi substituída por acetileno, à pressão parcial de 10kPa e manipulados à temperatura de ± 30 0 _C.

A concentração acumulada de N2O nos frascos foi quantificada por cromatografia a

gás, utilizando-se cromatógrafo Gow Mac (série 150), equipado com detector de condutividade térmica e coluna Porapack Q (80-100 mesh), com 2 m de comprimento e ¼” de diâmetro interno; e temperatura constante do forno 30 0 C, acoplado a integrador processador Hp 3396 e hidrogênio (60 mL/min) como gás de arraste. Volumes de 1 mL do biogás retirado da fase gasosa dos reatores foram injetados através de seringa tipo “gas- tight” “Hamilton”. As concentrações acumuladas de N2O nos reatores foram calculadas a

partir da equação proposta por Tiedje (1982). Os resultados experimentais foram ajustados de acordo com uma função polinomial e as velocidades máximas da produção de N2O

foram calculadas por regressão linear dos pontos da fase exponencial. Com estes valores e a concentração de sólidos suspensos voláteis (SSV), foram calculadas as velocidades máximas específicas para cada situação em estudo.

No final do ensaio, foram determinadas as concentrações de nitrito e nitrato para cálculo da eficiência de remoção do nitrogênio. Essas variáveis foram analisadas segundo os procedimentos descritos por APHA (1998).

4.2.5 - Ensaio para verificar a possibilidade da rota alternativa de desnitrificação usando amônio como doador de elétrons

A biomassa utilizada neste ensaio foi retirada durante a primeira etapa de operação do reator, com N- amoniacal afluente de 125 mg/L. O cesto com os cubos de espuma foi retirado do reator no final de seu ciclo, de modo que, revolvendo-se as matrizes, houve desprendimento de biomassa, que se depositou no fundo do recipiente, e foi utilizada como inóculo nos quatro reatores desse ensaio.

As células microbianas foram incubadas em meio basal com macro e micronutrientes (SCHMIDT e BELZER, 1984). Para se avaliar o potencial dos microrganismos desnitrificantes, foram montados quatro reatores (Tabela 4.4).

Tabela 4.4 – Composição do substrato dos sistemas estudados

Reatores Volume de lodo N-nitrito N-amoniacal etanol Acetileno (ml) (mg.l -1) (mg.l -1) (mg.l -1)

R1 100 13,61- - 64 sim

R2 100 14,73 30 - não

R3 100 13,63 30 - sim

R4 100 12,65 - sim

Como esse estudo foi realizado em batelada, as amostras foram mantidas em reatores de 500 ml, contendo 400 ml de material reativo (substrato, macro e micro nutrientes) e 100 ml de volume para gás. Os frascos foram vedados com rolha de borracha e, nos reatores R1, R3 e R4, 20% de fase gasosa foi substituído por acetileno, à pressão parcial de 10kPa. Os frascos foram manipulados à temperatura de, aproximadamente, 30οC.

O reator R1, diferentemente dos demais reatores, recebeu adição de etanol como fonte de carbono para se verificar a ocorrência de desnitrificação na presença de doador de elétrons e fonte de carbono.

Os reatores R2 e R3 receberam adição de N-amoniacal e se diferenciam apenas pela adição de acetileno. O reator R2 não recebeu acetileno, para evitar possível inibição de bactérias nitrificantes que, segundo Bock et al. (1995), podem apresentar atividade desnitrificante e, durante a nitrificação, podem ser inibidas por esse composto.

O reator R4 foi utilizado como controle. Desse modo, seus resultados podem ser comparados com os dos reatores que não receberam fonte de carbono, mas receberam N- amoniacal como doador de elétrons.

O estudo cinético do processo de desnitrificação foi realizado com a quantificação de N2O, que é produto da atividade de microrganismos desnitrificantes, usando-se acetileno

como bloqueador da redução enzimática de N2O para N2 (YOSHINARI e KNOWLES,

1976). Porém, diante da possibilidade de uma rota alternativa de desnitrificação, a partir de N-amoniacal e nitrito, que não tenha o N2O como produto intermediário, foram também

medidas as concentrações de nitrito.

A concentração acumulada de N2O nos frascos foi quantificada por cromatografia a

gás, utilizando-se cromatógrafo Gow Mac (série 150), equipado com detector de condutividade térmica e coluna Porapack Q (80-100 mesh), com 2 m de comprimento e ¼” de diâmetro interno. O forno foi operado à temperatura constante de 30 0 C. Utilizou-se um integrador processador HP3396 acoplado ao cromatógrafo e hidrogênio (60 mL/min) como gás de arraste. Volumes de 1 mL do biogás retirados da fase gasosa dos reatores foram injetados através de seringa tipo “gas-tight” “Hamilton”. As concentrações acumuladas de N2O nos reatores foram calculadas a partir da equação proposta por Tiedje (1982).

Amostras líquidas foram tiradas dos reatores, ao longo do ensaio, para determinação das concentrações de nitrito, nitrato e N-amoniacal. Essas variáveis foram analisadas segundo os procedimentos descritos por APHA (1998).