Controle do intumescimento filamentoso em um sistema de lodos ativados utilizando seletores biológicos

Abstract

Avaliou-se métodos de controle do intumescimento filamentoso em um sistema de tratamento de efluentes por lodos ativados de uma fábrica de papel reciclado. Em uma primeira fase utilizou-se uma planta piloto de 72,9 litros e na segunda fase uma planta laboratorial de 5,0 litros, composta por quatro sistemas em paralelo. Em ambas escalas pretendeu-se simular a planta industrial de lodos ativados da Klabin Papéis e Embalagens, unidade Ponte Nova – MG. O efluente obtido na indústria teve seu pH neutralizado e a relação DBO:N:P corrigida para 100:6:2. O controle do intumescimento filamentoso nas plantas piloto e laboratorial, foi avaliado introduzindo seletores biológicos, destinados proporcionar o crescimento balanceado das bactérias filamentosas e formadoras de flocos. Os seletores biológicos avaliados constituíram de três sistemas aerados, uma série de quatro tanques aerados dispostos em série com tempo de residência hidráulica (TRH) de 45 minutos cada (com TRH total de 180 minutos, simulando um sistema de fluxo em pistão), um único tanque aerado de mistura completa com TRH de 45 minutos e um tanque de mistura completa com TRH de 180 minutos. Um sistema controle sem seletores foi avaliado em paralelo. O tratamento com cloro foi também avaliado como meio de controlar as bactérias filamentosas.Hipoclorito de sódio, na concentração de 80 mg/L foi administrado na entrada do reator principal. Concentrações de 2, 3, 4 e 5 Kg de Cl2/Kg SSV.d, foram testadas. Os microrganismos filamentosos Microthrix parvicella e Tipo 0092 foram encontrados na planta piloto e Sphaerotilus natans e Tipo 021N foram encontrados na planta laboratorial. As presenças desses microrganismos foram relacionadas com o fenômeno do intumescimento filamentoso. O efluente apresentou demanda química de oxigênio (DQO) de 1422 e 2068 mg/L e demanda bioquímica de oxigênio (DBO) de 730 e 1447 mg/L e concentração de ácidos graxos voláteis (AGV) de 204 e 804 mg/L para a planta piloto e planta laboratorial respectivamente. Quase a totalidade desses compostos foi removida no tratamento biológico. Dentre os sistemas estudados, o seletor com quatro câmaras em série com TRH total de 180 minutos, foi mais eficiente no controle do intumescimento filamentoso, para as idades do lodo de 10 e 20 dias, produzindo um lodo com índice volumétrico do lodo (IVL) de 195 e 111 ml/g respectivamente; e concentrações de sólidos suspensos totais (SST) no efluente tratado de 124 e 104 mg/L respectivamente. A remoção de demanda química de oxigênio (DQO), chegou a 70,6 e 68,8%; a remoção de ácidos graxos voláteis (AGV), foi de 59,1 e 57,8% e a taxa inicial de alimento microrganismo (A/M) nos seletores foi de aproximadamente 21 e 11 Kg de DQO/Kg de SSV dia. Na cloração a dosagem mais eficiente no controle do intumescimento filamentoso foi a dosagem de 5 Kg de Cl2/Kg de SSV.dia A suspensão da aplicação do cloro foi determinada pela redução do IVL, pela mortandade das bactérias filamentosas em análise microbiológica e também pela turbidez no efluente tratado.

It was evaluated methods for filamentous bulking control in an old corrugated cardboard mill activated sludge effluent treatment plant. In a first phase, a 72,9 liter capacity activated sludge pilot-plant was used, while in a second phase a 5,0 liter laboratory plant consisted of four parallel reactors was used. The aim of the study was to simulate the performance of the biological activated sludge plant of Klabin Papéis e Embalagens at Ponte Nova, MG. The pH of the mill effluent was neutralized and the ratio BOD:N:P was corrected to 100:6:2. The control of the filamentous bulking in both the pilot scale plant and laboratory plant was evaluated with the introduction of biological selectors aiming at a balanced growth of filamentous bacteria as well as a good floc formation. Three aerated biological selectors, were tested: first a series of four aerated tanks in series with hydraulic residence time (HRT) set to 45 minutes each (with total hydraulic residence time of (HRT) 180 minutes, simulating a plug flow system); second a single aerated complete mix tank with HRT of 45 minutes and a third complete mix tank with HTR of 180 minutes). A control system without selector was evaluated in parallel to the other three systems. Chlorine treatment was also evaluated in order to control filamentous bulking bacteria. Sodium hypochlorite at 80 mg/L was applied at the main reactor inlet. Concentrations of 2, 3, 4 and 5 kg of elemental Chlorine per kg of VSS/day were tested. The filamentous Microthrix parvicella as well as TYPE 0092 microorganism were found in the pilot plant while Sphaerotilus natans and TYPE 021N microorganisms were found in the laboratory plant. The presence of these microorganisms was related to filamentous bulking. The effluent showed a chemical oxygen demand (COD) of 1422 to 2068 mg/L while the biochemical oxygen demand (BOD) was in the range of 730 to 1447 mg/L and the content of volatile fatty acids (VFA) ranged from 204 to 804 mg/L, namely, for the pilot plant and the laboratory plant. Most of these compounds were removed in the biological treatment system. Among the systems, the selector with four chambers in series, with total HRT of 180 minutes, was shown to be the most efficient in the control of filamentous bulking covering sludges with ages of 10 and 20 day, which produced a sludge with sludge volumetric index (SVI) of 195 and 111 mg/g and total suspended solids (TSS) in the treated effluent with of 1214 and 105 mg/L. The removal of chemical oxygen demand (COD) reached 70,6 and 68,8%; the removal of volatile fatty acids (VFA) was in the range of 59,1 and 57,8% and the initial rate of food/microorganisms (F/M) at the selectors were approximately 21 and 11 kg COD/kg of VSS/day. In the chlorination, the more efficient dosage for the control of filamentous bulking was 5,0kg per kg of VSS/day. The suspension of the chlorine dosing was determined by the reduction of SVI, by the rate of death of filamentous bacteria in microbiological analyses as well as by the turbidity of the treated effluent.