Águas Residuárias representam um grande potencial poluidor para o meio ambiente, seu lançamento direto em corpos receptores acarretará em uma série de problemas, tais como:
• Processo de Eutrofização, em função do excesso de compostos com Nitrogênio e Fósforo;
• Aumento na demanda por Oxigênio Dissolvido, que acaba por comprometer a manutenção da vida aquática;
• Introdução de compostos tóxicos, tais como metais pesados, solventes etc, os quais se acumularão nas cadeias alimentares.
Estima-se que no Brasil mais de 50% de todo o esgoto gerado é lançado diretamente em rios, lagos, mananciais ou no mar (figura 1); focando na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), uma das regiões mais ricas do país, a situação é análoga, esse índice chega a cerca de 46%, o que compromete não só a vida aquática, mas tem reflexos diretos e significativos na qualidade de vida da população, seja pela contaminação de manancias de água potável ou através da veiculação hídrica de doenças. Tratar esse resíduo antes do seu lançamento é, acima de tudo, uma questão de Saúde Pública.
Dentre as tecnologias de tratamento de esgoto disponíveis, o processo de Lodos Ativados é, sem dúvidas, o de maior eficiência na degradação da matéria orgânica presente nos esgotos, sendo o mais empregado nas grandes aglomerações urbanas já que além de alcançar índices de redução de carga poluidora superiores a 90%, necessita de pequena área para ser construído quando comparado com os demais processos de tratamento.
Contudo, mesmo diante de toda essa eficiência, se depara hoje com a necessidade de ampliação da capacidade de tratamento, seja em função de um maior rigor na aplicabilidade de leis de proteção ambiental, ou devido à necessidade do aumento da cobertura de saneamento oferecida à população.
Nesse contexto, tem se buscado alternativas que atendam a tais expectativas. Dentre os novos processos encontram-se os Reatores Híbridos, também conhecidos por MBBR - Moving Bed Biofilm Reactors, os quais são obtidos mediante a introdução de pequenos anéis plásticos especiais nos tanques de aeração de processos de Lodos Ativados. Assim, tais reatores, além de contar com a biomassa em suspensão normalmente desenvolvida no processo de lodos ativados, possuem, também, um biofilme aderido aos anéis.

Dessa forma, nas situações em que exijam um aumento da capacidade de tratamento para garantir a degradação da matéria orgânica do esgoto e ao mesmo tempo remoção de nutrientes como nitrogênio e fósforo, mantendo-se a concepção atual de tratamento por Lodos Ativados convencionais, a agregação de benefícios deverá recorrer aos avanços tecnológicos e a opção do uso de MBBR pode ser viável, sobretudo, quando há restrição de área para construção.
O presente trabalho tem por objetivo apresentar, de forma resumida, as características de cada sistema bem como suas particularidades, e em seguida os resultados comparativos referentes à remoção de matéria orgânica e nitrogenada obtidos através da operação de duas pilotos tratando esgoto pelos processos de tratamento do tipo Lodos Ativados e Reatores Híbridos ou MBBR.

Lodos ativados – considerações teóricas
Segundo Barbusinki e Koscielnick (1997), o processo biológico aeróbio consiste na degração da matéria orgânica presente nos esgotos pela ação metabólica de microrganismos em condições de fornecimento de oxigênio.
Os processos de tratamento biológico aeróbio são os mais empregados em virtude da elevada qualidade do efluente produzido e do reduzido requisito de área (Von Sperling, 1997).
O processo de Lodos Ativados é um sistema contínuo, desenvolvido em substrato complexo e com reciclagem de células. As águas residuárias após tratamento preliminar vão ao tanque de aeração onde uma massa de microrganismos é responsável pela degradação da matéria orgânica complexa presente nesse despejo.
O mecanismo de depuração desse sistema depende, basicamente, da atividade metabólica dos microrganismos que utilizam o resíduo orgânico como substrato durante a respiração aeróbia (figura 2), e como material para síntese celular. Como resultado, a matéria orgânica é oxidada a compostos sem valor energético, tais como gás carbônico, nitratos, etc. e biomassa celular é formada (Bitton, 1994 apud Villas Boas, 1999).

Segundo Eckenfelder apud Alem Sobrinho (1981), as reações que ocorrem no interior dos tanques de aeração do processo de Lodos Ativados podem ser resumidas da seguinte forma:
• Remoção inicial de sólidos em suspensão e sólidos em estado coloidal por aglomeração física, floculação e por adsorção dentro do floco biológico. A fração orgânica é, então, biodegradada por processos biológicos aeróbios;
• Remoção adicional mais lenta da matéria orgânica solúvel pelas atividades microbianas, resultando, também, em produtos finais de baixa carga energética e no crescimento celular;
• Quando em condições ambientais adequadas (tempo de residência celular, temperatura, concentração de oxigênio dissolvido etc), ocorrerá processos de Nitrificação.
Dessa forma, o grupo de microrganismos presentes no lodo são um dos grandes responsáveis pelo êxito ou falência do tratamento biológico aeróbio empregado.
Tais microrganismos desempenham nos reatores biológicos o mesmo papel que desempenham no seu habitat natural, com a diferença de que as condições naturais (temperatura, pH, oxigênio dissolvido, substrato etc) tornam-se variáveis passíveis de serem controladas, visando a criação de um ambiente propício aos objetivos que se quer atingir.
Dentro dos tanques, forma-se, então o Floco Biológico (figura 3), uma estrutura heterogênea, formada por duas parcelas: o componente biológico, caracterizado pela diversidade de microrganismos presentes no lodo, e o não biológico, formado por partículas orgânicas e inorgânicas, bem como material inerte, todos oriundos da água residuária (Jenkins, Richard e Daigger, 1993).
Segundo La Riviére (1977) apud von Sperling (1996), o tamanho do floco é regulado pelo balanço entre as forças de coesão e a tensão de cisalhamento causada pela aeração superficial e agitação. Barbusinski e Koscielniak (1995), relacionam o tamanho do floco, sua distribuição, densidade, porosidade, velocidade de sedimentação como parâmetros indicadores da eficiência do processo de floculação.
Sezgin et al (1978) apud Jenkins, Richard e Daigger (1993), relata a existência de duas estruturas presentes no floco biológico:
• Microestrutura: formada exclusivamente por bactérias do tipo Formadoras de Floco, responsável pelos processos de adesão microbiana, agregação e biofloculação, em função da liberação de exopolímeros, denominados de Glicocálix. São consideradas a base do floco;
• Macroestrutura: formada por bactérias do tipo Filamentosa, são consideradas a coluna dorsal do floco, exercendo a função de matriz estrutural, na qual as bactérias Formadoras de Floco se aderem.

Existem entre essas bactérias diferenças marcantes em relação à cinética de crescimento. Chudoba et al (1973) apud Cenens, Smets e Impe (2000) explicaram que há uma diferença entre as constantes de crescimento – ks – e valor máximo da taxa de crescimento específica – ?max.
De acordo com o autor e sua equipe, aplicando-se o modelo de Monod, as bactérias Filamentosas apresentam um baixo ks e um baixo ?max, portanto, um meio com baixa concentração de substrato é mais viável ao seu desenvolvimento, ao contrário do que ocorre com as bactérias Formadoras de Floco.
Dessa forma, manipulando-se a concentração de substrato é possível controlar o crescimento desses grupos de bactérias, de forma a obter um Floco Biológico de bom tamanho e consistência.
Segundo Horan (1990) apud von Sperling (1996), é necessário um balanço entre a população de bactérias Formadoras de Floco e Filamentosas para que a biomassa gerada tenha boas características de remoção de matéria orgânica e de sedimentabilidade.
Além da degradação de compostos orgânicos carbonáceos, em sistemas aeróbios de tratamento biológico do tipo Lodos Ativados, pode verifica-se, em determinadas circunstâncias, a estabilização e/ou remoção de compostos nitrogenados, por meio da Nitrificação/Desnitrificação.
Nitrificação é um processo bioquímico que se desenvolve em dois estágios, levando a conversão do amônio a nitrato; já a Desnitrificação é um processo bioquímico que leva a conversão do nitrato a nitrogênio gasoso.
A primeira etapa da nitrificação envolve a oxidação do nitrogênio inorgânico e orgânico a forma de nitrito; em seguida, o nitrito formado será convertido a nitrato, forma final mais estável dos compostos nitrogenados.
Para ocorrência do processo de nitrificação são necessários a presença de dois grupos principais de microrganismos: as bactérias oxidantes de amônia (nitrititantes) e as bactérias oxidantes de nitrito (nitratantes).
As bactérias nitritantes convertem amônia em nitrito, e as nitratantes, convertem nitrito em nitrato (Juretschko, S. et all, 1998), como demonstra as reações abaixo:

NH4+ + 3/2 O2 NO2- + 2H2O + 2H+
NO2- + ½ O2 NO3-

As bactérias nitrificantes são aeróbias, gram-negativas e podem ser heterotróficas, quimiolitotróficas ou facultativas. Do ponto de vista do saneamento, as nitrificantes quimiolitotróficas são as mais importantes (AWWA, 2005).
Diversos estudos apontam para a alta incidência do gênero nitritante Nitrossomonas europaea e nitratante Nitrobacter winogradskyi, em ambientes naturais (Juretschko, S. et all, 1998).
A remoção de nitrogênio além de repercutir sobre a qualidade do efluente e, consequentemente da água do corpo receptor, também influi sobre a eficiência do sistema de tratamento (Van Haandel e Marais, 1999).
Os requisitos básicos para que ocorra nitrificação no tanque de aeração do sistema de lodos ativados são:
• Alcalinidade, vários pesquisadores descrevem a geração de 2 mols de H+ para cada mol de nitrogênio oxidado, sabendo-se que para cada mol de H+ equivale ao consumo de 50 gramas de alcalinidade, logo, no processo de nitrificação tem-se o consumo de 100gCaCO3/mol de nitrogênio (van Haandel e Marais, 1999).
• Valores de pH inferiores a 4,0 podem prejudicar ou até mesmo interromper o processo de nitrificação (van Haandel e Marais, 1999).
• Concentração de oxigênio dissolvido, tem-se que, teoricamente, a relação de 4,57gO2 programa de NKT (von Sperling, 1997).
• A temperatura representa importante papel no processo de nitrificação, seu decaimento afeta significamente a taxa de crescimento das bactérias nitrificantes, de acordo com vários autores, temperaturas idéias estão na ordem de 25 a 38º C.
• Por apresentar baixa taxa de crescimento específica (?max) quando comparada com as demais bactérias heterotróficas do tipo carbonáceas, baixos tempos de residência celular – Idade do Lodo – não permitem a permanência de forma significativa no sistema, o que pode prejudicar a ocorrência do fenômeno.
Enquanto a nitrificação é um processo aeróbio que se desenvolve no interior do tanque de aeração do Sistema de Lodos Ativados, a desnitrificação é um processo anóxico, que se desenvolve na ausência de oxigênio dissolvido e na presença de nitrato, o qual agirá como aceptor final de elétrons, no lugar do oxigênio. Dessa forma, para que ocorra tal processo é necessário a instalação de uma câmara anóxica na qual o conteúdo do tanque de aeração é continuamente recirculado, favorecendo a conversão do nitrato a nitrogênio gasoso.

Concepção Operacional do Sistema de Lodos Ativados
O processo de Lodos Ativados convencional (figura 4 e 5) é composto das seguintes etapas:
• Tratamento preliminar: gradeamento e desarenação
• Decantadores primários
• Tanques de aeração
• Decantadores secundários
• Adensadores de lodo
• Digestores de lodo
• Sistema de desidratação

O Gradeamento remove sólidos grosseiros, evitando que os mesmos danifiquem bombas e equipamentos, a caixa de areia é projetada para que a velocidade de escoamento seja tal que permita a sedimentação apenas da areia presente ao esgoto, removendo-a e preservando bombas e equipamentos do desgaste por atrito.
O Decantador Primário tem a função de remover sólidos facilmente sedimentáveis, contribuindo para a redução da carga orgânica a ser tratada pelo sistema.
É no Tanque de Aeração que ocorre a estabilização do esgoto. O que torna o processo de Lodos Ativados altamente eficiente é a manutenção de uma alta população de microrganismo aeróbios, da ordem de 3000 a 5000 mg/L de Sólidos em Suspensão Voláteis (SSV), para tanto, parte do lodo separado nos Decantadores Secundários retorna para o tanque de aeração, garantindo assim, o constante aporte de novos microrganismos.
A fim de controlar parâmetros como Idade do Lodo, disponibilidade de substrato, oxigênio dissolvido etc, há a necessidade de descarte do lodo excedente. Ambos os lodos, produzidos nos Decantadores Primários e Secundários podem ser encaminhados para tratamento via digestão biológica de forma conjunta.
Vale ressaltar que as grandes estações de tratamento de esgoto operam com o sistema de Lodos Ativados (figura 6).

Reatores Híbridos – MBBR
Os Reatores Híbridos, ou Moving Bed Biofilm Reactors MBBR, foram concebidos na década de 1990 na Noruega, através de uma parceria firmada entre a companhia Kaldnes Miljóteknologi AS (KMT), especialista em tratamento de efluentes doméstico e industrial, e o Instituto de Pesquisa SINTEF.
O objetivo inicial do programa, fora desenvolver uma nova tecnologia que oferecesse uma maior estabilidade e eficiência no tratamento dos efluentes do que a tecnologia tradicional oferecia, sobretudo, na remoção de nutrientes, como Nitrogênio e Fósforo.
Tal tecnologia desenvolvida emprega o conceito de biofilme aderido em pequenos elementos plásticos dispostos no interior de reatores providos de sólidos em suspensão, mantidos em constante circulação e suspensos no reator (figura 7). O processo de MBBR é, portanto, uma tecnologia que incorpora as melhores características dos processos com crescimento de biomassa em suspensão e de biomassa aderida (biofilme).

Os Elementos Plásticos, onde se desenvolve o biofilme, são estruturas de baixa densidade (0,92-0,96g/cm3) e com uma grande área superficial, variando de 200 a 600m2/m3. A figura abaixo ilustra alguns tipos de elementos plásticos disponíveis no mercado.

O enchimento do tanque de aeração com os elementos plásticos varia de acordo com cada situação de tratamento considerando-se a flexibilidade da área específica do biofilme. Entretanto, sugere-se um limite de 70% de enchimento em relação ao volume do reator vazio, correspondendo a um crescimento em potencial de cerca de 500m2/m3 de área específica de biofilme, contudo, em virtude da dinâmica do crescimento-desprendimento do biofilme, tem-se, na prática, um crescimento específico de cerca de no máximo 350m2/m3.
A presença do biofilme aderido aos elementos plásticos confere ao sistema um aporte considerável de sólidos em suspensão com alto tempo de residência, o que na prática se traduz por uma capacidade de tratamento superior a encontrada em Lodos Ativados, sobretudo na remoção de amônia via nitrificação, já que as bactérias nitrificantes possuem uma taxa de crescimento mais lenta quando comparadas com as bactérias carbonáceas, necessitando de um maior tempo para estabelecerem sua população.
Um ponto a ser considerado em contraste com as inúmeras vantagens dessa tecnologia é o consumo de oxigênio. A necessidade de manter viáveis tanto a biomassa aderida quanto a em suspensão deve requerer uma maior quantidade de Oxigênio Dissolvido. Além disso, a ocorrência da nitrificação bem como a energia necessária para manter em agitação os elementos plásticos, contribui para um maior consumo de OD.
Diversos autores tem apontado para uma faixa de OD entre 2 a 5mgO2/L para que o processo não seja comprometido. A figura abaixo apresenta a correlação entre a taxa de nitrificação e a quantidade de OD disponível.

Por fim, podem-se elencar as seguintes vantagens ao uso do MBBR em relação ao processo de Lodos Ativados Convencional:
• Redução da produção de lodo;
• Maior capacidade para absorver cargas de choque;
• Ocorrência de desnitrificação em zonas anaeróbias nas camadas profundas do biofilme;
• Facilidade para oxidar cargas com altas taxas de componentes solúveis dentro do biofilme;
• Possibilidade de trabalhar com baixa Idade do Lodo;
• Maior eficiência da nitrificação independente da Idade do Lodo;
• Necessidade de menor espaço para implantação;
• Proteção contra perda total da biomassa.

Metodologia
Com o intuito de avaliar a eficiência dos sistemas de tratamento ora apresentados, a pesquisa foi desenvolvida em escala piloto, mantendo-se dois sistemas em operação em paralelo, um representando o processo de Lodos Ativados Convencional e outro um Reator Híbrido do tipo MBBR, idêntico ao primeiro, exceto pela introdução dos elementos plásticos. Desta forma, foi possível atribuir a diferença de resultados à presença da biomassa aderida. Os sistemas foram submetidos a um programa de controle operacional envolvendo determinações in loco e laboratoriais. Os resultados foram estatisticamente avaliados e interpretados.
As unidades piloto foram instaladas no Campo Experimental de Tratamento de Esgoto do Centro Tecnológico de Hidráulica – CTH, Escola Politécnica da USP, Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária. O esgoto sanitário que alimentou as unidades piloto foi proveniente do CRUSP – Conjunto Residencial da USP – com contribuição do esgoto gerado pelas atividades do Restaurante Central.
Em ambos os sistemas piloto, o tanque de aeração foi dividido em dois compartimentos, sendo o primeiro provido de um misturador, trabalhando como câmara anóxica de pré-desnitrificação. O segundo compartimento trabalhando como câmara aerada, com difusores em sua região inferior para a distribuição do ar fornecido por compressor. O sistema piloto que representa o processo de reator biológico de leito móvel, recebeu a adição de elementos plásticos móveis do tipo Kaldnes®, tanto na câmara anóxica quanto na aerada de forma a ocupar cerca de 30% e 50% do volume, respectivamente. Foi instalado também um sistema de recirculação de lodo da câmara aerada para a câmara anóxica, por meio de bombeamento.
Ambos os tanques de aeração foram munidos dos seguintes equipamentos, todos acoplados a registradores: Sensor para controle da concentração de oxigênio dissolvido e temperatura, pHmetro e medidor de potencial de oxirredução.
Na Figura 10 apresenta-se um desenho esquemático das unidades que compõe os sistemas de tratamento em escala piloto.

As principais unidades presentes no estudo são ilustradas na figura abaixo.

O experimento foi dividido em duas fases, variando-se os parâmetros Idade do Lodo (?c) e Relação Alimento/Microrganismos (A/M) de uma para outra, a fim de verificar-se o comportamento de cada reator. A tabela abaixo apresenta as condições impostas nos testes.

Vale ressaltar que o parâmetro Idade do Lodo é referente apenas à biomassa em suspensão e foi estimado a partir da relação alimento/microrganismos, supondo-se 90% de eficiência de remoção de DBO e considerando-se o coeficiente de síntese celular igual a 0,6 kgSSV/kgDBO removida. Nestas condições, o tempo de retenção de sólidos efetivo para a nitrificação do lodo ativado seria 30% menor, já que o compartimento anóxico ocupa cerca de 30% do volume útil total do tanque de aeração.
Essa condição foi mantida mediante a retirada diária de excesso de lodo pelo fundo dos decantadores, em quantidades calculadas sempre com base nas determinações mais recentes das concentrações de sólidos em suspensão voláteis nos lodos dos tanques de aeração, das linhas de retorno de lodo e do efluente final e nos volumes dos tanques de aeração e da vazão de alimentação.
Paralelamente, procurou-se manter a relação alimento/microrganismos, mantendo-se a vazão de alimentação de cada fase, de forma que a relação A/M variasse apenas em função das variações na concentração de DBO do esgoto efluente do Decantador Primário.
Procurou-se manter, ao longo das duas fases, o mesmo nível de OD nos tanques de aeração, sendo no sistema de Lodos Ativados em torno de 1,5mgO2/L e no MBBR 3,5mgO2/L. O OD mais elevado no tanque de MBBR se deve, como já apontado, devido a presença da biomassa aderida nos elementos plásticos.
Inicialmente, são apresentados os resultados relativos à remoção de matéria orgânica e de sólidos em suspensão, para a avaliação das condições operacionais dos processos de uma forma mais ampla. Em seguida, são apresentados os resultados relativos à remoção de nutrientes, avaliados em relação às condições operacionais impostas e ao controle feito mediante a instalação de sensores nos tanques.

Resultados obtidos – Remoção da Matéria Orgânica
Os resultados apresentados da Fase 1 compreende o período de 22 de junho a 10 de setembro e da Fase 2 de 14 de setembro a 17 de novembro.
Na Fase 1 os sistemas operaram com uma Carga Orgânica (CO) de 0,27KgDBO/m3 (DBO média de 214mg/L) e uma Carga Orgânica Volumétrica (COV) de 0,32KgDBO/m3.dia, já na Fase 2, operaram com uma CO de 0,49KgDBO/m3 (DBO média de 257mg/L) e uma COV de 0,58KgDBO/m3.dia; oferecendo grandes possibilidades de, em testes futuros, o aumento de ambas, já que a literatura apresenta valores típicos de CO para Lodos Ativados da ordem de 0,5 a 2kgDBO/m3 e COV de 0,3 a 6kgDBO/m3.dia, para MBBR.
Os gráficos abaixos comparam o comportamento dos sistemas de Lodos Ativados e do MBBR durante as duas fases no que diz respeito à remoção de matéria orgânica, utilizando, para tanto, os parâmetros DQO, DBO e Sólidos em Suspensão Totais e Voláteis.

Pode-se avaliar pelos parâmetros DQO e DBO Totais que a concentração de matéria orgânica no Esgoto variou consideravelmente em função da sazonalidade inerente ao local de geração do mesmo (CRUSP), havendo momentos de alta concentração e de baixa, e que o sistema de Lodos Ativados oscilou durante toda a Fase 1, entrando em regime apenas na Fase 2, enquanto que o sistema de MBBR manteve-se relativamente estável e apresentando uma eficiência mais elevada que a dos Lodos Ativados em ambas as fases.
Em termos da DQO Solúvel, observam-se nas duas fases, valores baixos nos efluentes, sobretudo no do MBBR, demonstrando efetiva remoção de matéria coloidal do esgoto e ocorrência de perda de matéria orgânica particulada com os efluentes tratados de forma a dobrar, aproximadamente, o valor da DQO Total dos efluentes.
Avaliando os resultados de DBO da Fase 1 pode-se concluir que o processo de Lodos Ativados removeu matéria orgânica biodegradável abaixo do que poderia ser esperado, motivado pela velocidade relativamente alta do raspador de lodo do decantador secundário. Esta constatação pode ser fundamentada na diferença entre os resultados de DBO total e filtrada. Ressalta-se que a perda de sólidos com o efluente final foi considerada da determinação da quantidade de lodo a ser diariamente retirada do processo para controle da idade do lodo. O mesmo incidente não ocorreu na Fase 2, onde observa-se valores baixo tanto de DBO Total como Solúvel, em função da correção da velocidade do raspador do decantador secundário.
Na figura 14 são apresentados os resultados de sólidos em suspensão totais (SST) e voláteis (SSV) no esgoto afluente e nos efluentes finais durante as duas fases. Os valores obtidos na Fase 1 confirmam o maior arraste de sólidos no efluente do Lodo Ativado e elevado percentual de matéria volátil; já a Fase 2 apresenta valores mais baixos em ambos os sistemas e uma relativa estabilidade na remoção de sólidos em suspensão, o que é perfeitamente coerente quando comparado com os resultados de DQO e DBO.

De uma forma geral, o sistema operando como MBBR mostrou-se mais estável e eficiente na remoção de matéria orgânica em ambas as fases. Os diagramas Box-Whiskers abaixo ilustram as eficiências de cada sistema

 

Resultados obtidos – Remoção de Nitrogênio
Durante a Fase 1 os sistemas operaram com carga de Nitrogênio Amoniacal da ordem de 127gN-NH4+/m3.dia (Nitrogênio Amoniacal médio de 59mg/L) e na Fase 2 com carga de 209gN-NH4+/m3.dia (Nitrogênio Amoniacal médio de 65mg/L), semelhantes aos obtidos por Rusten (1994) que variaram de 150 a
200 gN-NH4+/m3.dia.
Os resultados das medidas de concentração de Nitrogênio Total Kjeldahl (NKT) e de Nitrogênio Amoniacal obtidos durante as duas fases no afluente e efluentes são apresentados nos gráficos na Figura 16.

Observa-se ao longo das medidas das duas fases que as concentrações de nitrogênio total (NKT) e amoniacal do afluente são elevadas, provavelmente em função do esgoto gerado no refeitório central da USP. Observa-se também um nível baixo de nitrificação do Lodo Ativado na Fase 1 com significativa melhora durante a Fase 2, enquanto que no MBBR este processo ocorreu com eficiência e estabilidade elevadas em ambas as fases.
Nas séries históricas de nitrogênio amoniacal, observa-se que exceto o período inicial de operação do sistema – Fase 1 – no MBBR a nitrificação ocorreu de forma praticamente completa. No processo de Lodo Ativado, o nível de nitrificação só passou a apresentar valores consideráveis a partir do início da segunda fase de operação, a principal hipótese formulada para a justificativa foi a de que a idade do lodo aeróbia da Fase 1, resultou em valores da ordem de 6 dias apenas e as baixas temperaturas registradas no período, atingindo a apenas 14oC nos lodos dos reatores, contribuíram para o insucesso da nitrificação no lodo ativado, enquanto que no MBBR, a presença da biomassa aderida adicional garantiu uma idade do lodo global mais elevada e eficiência de remoção igualmente elevada. Os diagramas Box-Whiskers abaixo ilustram as eficiências de cada sistema na remoção de NKT e Nitrogênio Amoniacal.

Conclusões - Recomendações
Os resultados obtidos nas duas fases do experimento permitem supor um desempenho superior alcançado pelo sistema MBBR em termos de eficiências e estabilidade operacional, sobretudo na remoção de Nitrogênio Amoniacal.
O experimento demonstrou que é possível aumentar consideravelmente a capacidade de remoção de carga orgânica e de nitrogênio de um processo de lodo ativado quando se conjuga a presença de biomassa aderida devido a adição dos elementos plásticos. Com isso, será possível ampliar a capacidade de inúmeras estações de tratamento de esgoto sanitário sem necessidade de áreas complementares e de obras civis (no que tange a estes reatores biológicos), fazendo com que esta tecnologia se potencialize como alternativa promissora para o aprimoramento das estações. O desafio é a busca de condições operacionais que resultem em maior economia em termos de insumos para a implantação e operação dos sistemas.
Recomenda-se a continuidade dos testes com Idades do Lodo mais reduzidas, a fim de avaliar até em que condições ainda se obtêm índices satisfatórios de remoção de matéria orgânica e nitrogenada, além do estudo das condições operacionais com OD mais baixos.

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Fábio Campos (Mestre em Eng. Sanitária – EPUSP)
Fábio Fujii (Mestrando em Eng. Sanitária – EPUSP)
Prof. Dr. Roque Passos Pivelli (Professor Associado EPUSP)