Tratamento com lodo aeróbio granular de efluente de fábrica de papel.

Abstract

O tratamento biológico de águas residuárias por lodos ativados pode ser utilizado para diversas tipologias industriais, alcançando elevados índices de remoção de matéria orgânica e, em alguns casos, de nutrientes. No entanto, um dos principais problemas enfrentados neste processo tem sido a separação do lodo biológico nos decantadores secundários, em decorrência de problemas de má formação dos flocos, causando perdas de sólidos e, conseqüentemente, deteriorando a qualidade do efluente tratado. Neste contexto, os biorreatores a membrana (BRM) surgiram como uma alternativa para solucionar tal problema, uma vez que a separação entre os sólidos e o efluente tratado não depende das características de sedimentabilidade do lodo. Entretanto, tem-se observado que flocos mal formados provocam um entupimento rigoroso dos poros das membranas, causando a redução do fluxo e o aumento na freqüência de limpeza das membranas. Assim, mesmo em sistemas BRM, a boa formação do floco biológico mostra-se essencial para o bom andamento do processo. Recentemente, pesquisadores trabalhando com reatores de lodos ativados descobriram a organização da microbiota em forma de grânulos aeróbios. Neste tipo de configuração, as bactérias se agregam de forma mais compacta, podendo reduzir a possibilidade de formação de biofilme na superfície da membrana, e permitindo a manutenção de um fluxo mais elevado por maiores períodos de tempo durante a filtração. O presente estudo verificou a possibilidade de formação de grânulos aeróbios com efluentes de máquina de papel e comparou a eficiência de remoção de DQO e DBO dos tratamentos utilizando-se lodo granular com lodo convencional floculento. A filtrabilidade dos lodos granular e floculento foram comparados através de testes preliminares de filtração. Foram utilizados dois reatores em paralelo, sendo um com lodo aeróbio granular e outro com lodo floculento. Ambos os sistemas obtiveram eficiências de remoção de DBO de 97% e de remoção de DQO de 89% e 91% para os reatores granular e floculento, respectivamente. No reator granular, houve a formação de grânulos de tamanhos variados, com grânulos de diâmetros de até cerca de cinco milímetros, visíveis a olho nu. Os testes de determinação do fluxo crítico dos lodos biológicos indicaram um maior fluxo para o lodo granular quando operado a uma concentração de 2700 mg L-1. No entanto, um menor fluxo crítico para o lodo granular foi observado quando os sistemas foram operados com sólidos suspensos totais (SST) igual a 4400 mg.L-1. Posteriormente, foi realizado um estudo microbiológico buscando determinar quais os tipos de bactérias que influenciam positivamente e negativamente para a formação de grânulos. Foi realizada a desagregação dos grânulos, isolamento das culturas puras e realizados estudos de co-agregação e autoagregação indicando alguns isolados que contribuem para a formação dos grânulos e outros isolados que prejudicam o processo de formação.

The activated sludge process is widely used for the treatment of industrial effluents, achieving high rates of organic matter removal. Nevertheless, the separation of biological sludge in secondary clarifiers can be a serious problem of this process due to the poor floc formation, causing solids losses and, consequently, deterioration of treated effluent quality. Membrane bioreactors (MBR) emerged as an alternative to solve this problem, since the separation of suspended solids from the treated effluent is not dependent on the sludge settling characteristics. However, it has been observed that malformed flocs foul the pores of the membranes, causing the reduction of flux and consequently an increase in the need for membrane cleaning. Thus, even in MBR, good formation of the biological floc is essential for proper operation of the process. Recently, researchers working with aerated activated sludge reactors found a different organization of the microbiota in the form of aerobic granules. In this configuration, the bacteria clump together more tightly, thus reducing the possibility of biofilm formation on the membrane surface, and allowing the maintenance of a higher flow for longer periods of time during filtration. This study examined the possibility of formation of aerobic granules with paper machine effluent and compared the removal efficiency of COD and BOD of the granular sludge with the conventional flocculent sludge. The filterability of sludge granular and flocculent were also compared. Two reactors were operated in parallel, one with aerobic granular sludge and the other with flocculent sludge. Both systems achieved BOD removal efficiencies of 97% and COD removal of 89% and 91% for granular and flocculent sludge, respectively. In the granular sludge reactor, granules of different sizes with diameters up to about five millimeters, visible to the naked eye were formed. Sludge filtration tests showed a higher critical flow for granular sludge with total suspend solids (TSS) equal to 2700 mg L-1. However, the opposite behavior was observed when the reactors were operated with a TSS of 4400 mg.L-1. A microbiological study to identify bacterial isolates that positively and negatively influence granules formation. Granules were dispersed, pure cultures isolated and a re-aggregation study was carried out indicating that some isolates contribute to the formation of granules and other isolates harm the aggregation process.