Primeira fase: avaliação da biodegradabilidade de lodo biológico lisado.

Com o intuito de disponibilizar substrato, de origem endógena, mais rapidamente biodegradável, o lodo biológico passou por processo de lise celular induzida, através das seguintes técnicas:

1-Ação mecânica, a qual consistia no trituramento do lodo anaeróbio em um liquidificador com rotação 1200 rpm, por um período de tempo de 30 minutos.

2-Ação térmica, nesse processo o lodo anaeróbio era aquecido até atingir a temperatura de 50ºC por um período de 30 minutos.

3-Reação ácido-base, nessa técnica foi utilizado uma solução de ácido clorídrico (HCl) a 1N para manter o pH do lodo anaeróbio em aproximadamente 4, ocorrendo assim a inativação da biomassa, essa foi observada pela respirometria. Confirmada a inativação, o pH era ajustado para valores próximos à neutralidade com solução alcalina de NaOH (1N).

Foram submetidos à lise celular dois tipos de lodos anaeróbios. Um lodo de reator anaeróbio com um ano de operação sem descarte, e um segundo lodo com reator funcionando por mais de dois anos. O lodo lisado foi submetido a testes respirométricos, e teve como finalidade avaliar a taxa de consumo de oxigênio e a taxa de remoção de matéria orgânica rapidamente biodegradável.

Para a realização dos testes foram utilizados os seguintes equipamentos: uma CPU (Central Processing Unit) para o armazenamento dos dados no programa Microsoft Excel, um software S32c instalado para controlar a aeração por meio do limite inferior (aeração é ativa) e do limite superior (cessa aeração), previamente estabelecidos. O registro da concentração de OD nos períodos sem aeração permite o cálculo da TCO. Os demais materiais utilizados foram monitor, mouse e teclado, repirômetro Beluga com saída para a CPU, aerador de oxigênio dissolvido, pedra porosa, eletrodo para medição de oxigênio dissolvido, béquer de 2L, agitador magnético com haste magnética para manter uma mistura homogênea do lodo durante todo o teste.

A taxa de consumo de oxigênio (TCO) expresso em mgO2.L-1.h-1 registrada

pelo software juntamente com o eletrodo pode ser calculada através da diferença entre a concentração de oxigênio dissolvido máxima (ODmax), e a concentração de

oxigênio dissolvido mínima (ODmin), previamente estabelecidas, (mgO2.L-1), dividido

pelo tempo decorrido entre o registro das concentrações máxima e mínima de OD (Δt) (horas).

4.2.1.1. Procedimentos

Inicialmente, a amostra (1 litro de lodo) foi submetida à agitação e aeração controlada pelo aparelho respirométrico Beluga com a finalidade de fazer com que toda a matéria orgânica fosse consumida até atingir uma taxa de consumo de oxigênio (TCO) mínima, denominada TCO endógena. Em seguida, adicionou-se 10mL de alil-tioureia (ATU), substância utilizada para inibir a atividade das bactérias

nitrificantes e, com isso, obter uma TCO endógena constante. Utiliza-se 10mL de ATU para cada 1 litro de amostra analisada, sendo este volume considerado suficiente para inibir o processo de nitrificação. Depois, adicionou-se 10mL do substrato acetato de sódio, correspondendo a uma concentração de DQO de 120mg/L, e após a biomassa atingir a TCO endógena, acrescentou-se 100mL de lodo biológico que sofreu lise celular por meio das três diferentes técnicas (ação mecânica, térmica e reação ácido-base). Para a adição de 100mL de cada tipo de lodo lisado, utilizou-se um intervalo de duas horas, tempo estabelecido para o consumo do material orgânico biodegradável.

Através dos respirogramas foi possível comparar a concentração de material orgânico solúvel presente em cada tipo de substrato adicionado, correspondendo a DQO rapidamente biodegradável (DQOrb) e a DQO lentamente biodegradável

(DQOlb), durante duas horas de teste.

4.2.2. Segunda fase: remoção biológica de nutrientes em RBS conjuntamente com RHF

O sistema de tratamento era constituído de três unidades: decantador primário (DP), Reator de Hidrólise e Fermentação (RHF) e Reator de Bateladas Seqüenciais (RBS), conforme Figura 2.

Figura 2. Representação esquemática do sistema experimental.

O Reator de Hidrólise e Fermentação (RHF), foi construído de PVC, com formato cilíndrico, com diâmetro interno de 15 cm, altura total de 116 cm e altura útil

de 107 cm e volume aproximado de 23 L. O reator foi operado com tempo de retenção celular (TRC) de 10 dias.

O Reator de Bateladas Seqüenciais (RBS) foi construído em vidro, com formato de paralelepípedo, com 20cm de comprimento, 20cm de largura e 60cm de altura, contendo volume útil de 16,8 litros. Este reator era provido de duas saídas laterais para a coleta de amostras. A saída do efluente tratado situava-se a 21cm da base e a saída para o descarte do lodo estava localizada a 10,5cm da base. O reator era alimentado com esgoto decantado e 1 litro de lodo hidrolisado e fermentado, este adicionado diariamente e de forma manual. O esgoto bruto, o qual era encaminhado para o decantador primário, 100L. dia-1, era recalcado do emissário da Companhia de Água e Esgotos da Paraíba - CAGEPA. O lodo primário era descarregado diariamente no RHF juntamente com o lodo de excesso do RBS após ser triturado por ação mecânica durante 30 minutos. A solubilização da DQO do lodo de excesso após a trituração pôde ser calculada através da equação 5, referenciada por Bougrier et. al. (2005):

SDQO= (DQOS – DQOSo)/DQOPo x 100% (5)

Onde:

SDQO: Solubilização DQO (%)

DQOS: DQO solúvel (mg O2/l)

DQOSo: DQO solúvel inicial (mg O2/l)

DQOPo : DQO particulada inicial (mg O2/l)

A realização da análise de DQO filtrada foi efetuada em papel de filtro com poros de 0,45 µm de diâmetro.

Para promover aeração no sistema RBS, foi utilizado um aerador provido de pedra porosa na extremidade da mangueira de saída do ar, fixada na parte inferior do reator e o misturador utilizado era de baixa rotação. Na Figura 3 apresenta-se o esquema das dimensões do reator de batelada seqüencial (RBS).

Figura 3. Representação esquemática das dimensões do RBS.