Remoção de nitrogênio de lixiviado de resíduos sólidos urbanos por meio do processo nitrificação/desnitrificação via nitrito em reator em bateladas sequenciais

Abstract

O lixiviado é um efluente com grande potencial para causar problemas ambientais em corpos receptores, devido às altas concentrações de nitrogênio amoniacal. Atualmente, vários processos de tratamento têm sido estudados para promover a remoção do nitrogênio por meio de variações do processo convencional. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de um reator em bateladas seqüenciais (RBS) na remoção de nitrogênio de lixiviado de aterro de resíduos sólidos urbanos, por meio do processo nitrificação/desnitrificação via nitrito, utilizando etanol como fonte de matéria orgânica e sem o controle da concentração do oxigênio dissolvido, do pH e da temperatura. O estudo foi desenvolvido em um RBS, com volume útil de 15L, sendo dividido em três fases: Fase 1 - adaptação da biomassa ao lixiviado, realizada por meio do aumento gradual do volume de lixiviado afluente ao RBS, Fase 2- operação do reator com tempo total de ciclo de 48 horas e Fase 3 - operação do reator com tempo total de ciclo de 72 horas. Todas as fases foram desenvolvidas sem controle do pH, da temperatura e da concentração de oxigênio dissolvido. Na Fase 2 avaliou-se a remoção do nitrogênio no reator funcionando da seguinte forma: 24h para reação aeróbia, 22,5h para reação anóxica, 1h para sedimentação e 0,5h para descarte e alimentação. Na Fase 3, avaliou-se a influência do tempo de reação aeróbia na remoção do nitrogênio. O tempo de ciclo total foi de 72 horas, sendo 48h para reação aeróbia, 22,5h para reação anóxica, 1h para sedimentação e 0,5h para descarte e alimentação. De acordo com os resultados obtidos, a adaptação da biomassa ao lixiviado ocorreu em 28 dias de funcionamento do RBS. O acúmulo de nitrito foi verificado a partir do 6º dia de monitoramento (86 mg N-NO2-/L), o que viabilizou a remoção do nitrogênio por meio da via alternativa. A conversão de nitrogênio amoniacal foi em média 99,96 % e 99,99 % na Fase 2 e 3, respectivamente. Não foi verificada diferença na conversão do nitrogênio, devido o tempo de aeração. A remoção de nitrogênio na Fase 2 variou entre 22 e 93 %, com média de 75 ± 16 % e na Fase 3 a remoção variou de 53 a 92 % e média de 82 ± 12 %. Devido as características do lixiviado, especialmente o valor do pH elevado (média 8,3) e nitrogênio amoniacal em concentrações elevadas (média 1224 mg N-NH3/L), e as condições operacionais do RBS foi possível acumular nitrito e realizar a remoção do nitrogênio por meio dessa via, com economia de fonte externa de matéria orgânica em média de 39,7 %. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The leachate is an effluent with high potential to cause environmental problems in receiving body due to the high concentrations of ammoniacal nitrogen. Currently, several treatment processes have been studied to promote nitrogen removal by the hand of conventional process variations. Therefore, the present study was developed to evaluate the performance of a sequencing batch reactor (SBR) in order to promote nitrogen removal from sanitary landfill leachate, by nitrification/denitrification via nitrite process, using ethanol as source of organic matter, without the control of dissolved oxygen concentration, pH and temperature. The study was carried out in a SBR (volume of 15L). The work was divided into three phases: Phase 1 – Biomass adaptation to leachate, accomplished through the gradual increasing in the volume of leachate inlet into SBR, Phase 2 - Operation of the reactor (total cycle time of 48h) and Phase 3 - Operation of the reactor (total cycle time of 72h). All phases were developed without control of pH, temperature and concentration of dissolved oxygen. In Phase 2 the nitrogen removal was evaluated in the reactor running as follows: 24h for aerobic reaction, 22.5h for anoxic reaction, 1h for settling and 0.5h for disposal/refill. In Phase 3, the influence of aerobic reaction time in the nitrogen removal was evaluated. The total cycle time was 72h, carried out as follows: 48h for aerobic reaction, 22.5h for anoxic reaction, 1h for settling and 0.5h for disposal/refill. In according to the results, the biomass adaptation to leachate occurred within 28 days of the SBR operation. The nitrite accumulation was observed after the 6th day of monitoring (86 mg NO2-N/L), which enabled the nitrogen removal via nitrite pathway. The mean conversion of ammoniacal nitrogen was 99.96% and 99.99% in Phase 2 and 3, respectively. There was not difference in the conversion of nitrogen due to aeration time. The nitrogen removal in Phase 2 ranged from 22 to 93%, mean 75 ± 16% and in Phase 3 ranged from 53 to 92%, mean of 82 ± 12%. Because of the leachate characteristics, especially the high pH values (average of 8.3), high concentrations of ammoniacal nitrogen (average of 1224 mg NH3-N/L) and SBR operating conditions, the SBR was able to promote nitrite accumulation and perform the nitrogen removal by nitrification/denitrification via nitrite pathway, saving 39.7% of the external source of organic matter.