Desinfecção e biorremediação de esgoto doméstico em HRAPs

Abstract

O desenvolvimento econômico e crescimento populacional aumenta a demanda por água e a produção de efluentes domésticos e industriais, produção não acompanhada pelo melhoramento e expansão dos sistemas de tratamento e disposição final de efluentes. Estes efluentes não tratados ou tratados de forma insuficiente levam patógenos, nutrientes, sólidos suspensos, sais e matéria orgânica para corpos receptores. As estações de tratamento convencionais têm construção e operação cara e não são eficientes na remoção de patógenos, alguns estudos já apontam as ETEs como centros de multiplicação e seleção de bactérias multirresistentes a antibióticos. Os sistemas simbióticos microalgas-bactérias vêm se destacando como alternativa para o tratamento de efluentes junto com a produção de biocombustíveis, fármacos, alimento para sistemas de produção marinhos e outros subprodutos da biomassa algal, transformando os efluentes domésticos em matéria prima. Nessa pesquisa um reator do tipo HRAP (High Rate Algal Pond) de 180 L foi utilizado para tratar efluente doméstico primário através do consórcio microalgas-bactérias, visando a remoção da DQO, nutrientes, metais pesados e microrganismos patógenos. Comparou-se dois estágios do sistema sem e com a adição de CO2 a fim de avaliar a remoção de patógenos, matéria orgânica e nutrientes. A adição de CO2 incrementou a remoção de DQO de ≈ 67% para ≈ 88%, COT de ≈ 23% para ≈ 35%, P de ≈ 14% para ≈ 21%, remoção de SST no decantador de ≈ 71% para ≈ 96%, remoção de Pseudomonas aeruginosa de ≈97,4%; (1,6 log-Re) para ≈ 99,6%; (2,5 log-Re) e remoção de Coliformes Totais de ≈ 88,6%; (1,4 log-Re) para ≈ 99,9%; (2,5 log-Re), mas não influenciou na remoção de Enterococcus (≈99%; 2,5 log-Re), E. coli (≈99,9%; 2,4 log-Re), N ≈ 35 % nos dois estágios e na produtividade (≈ 5 g m-2 d-1). Em um período de operação com adição de CO2 foi avaliada a remoção de cobre, cromo, ferro e manganês. As remoções encontradas para os metais detectados foram de ≈ 51%, 84% e 12% para Mn, Fe e Ni, respectivamente com bioacumulação diária aproximada de 0,14mg Mn gBiomassa -1, 0,06mg Ni gBiomassa -1 e 1,29mg Fe gBiomassa -1. Assim o HRAP se mostrou um sistema viável para a remoção de patógenos, principalmente Pseudomonas aeruginosa, a remoção de matéria orgânica e a remoção de metais pesados detectados. Além de remover nutrientes, fazendo o papel do tratamento secundário e terciário de uma ETE convencional.

ABSTRACT - Economic development and population growth increases demand for water and the production of domestic and industrial effluents, not accompanied by improving production and expansion of treatment and disposal of wastewater systems. These untreated or ineffectively treated efflunts results in discharge of pathogens, nutrients, suspended solids, salts and organic matter into receiving bodies. The conventional treatment plants are expensives to construc and to operate and are not efficient in removing pathogens, and some studies have even pointed out the WWTPs as centers for multiplication and selection of multiresistant bacteria. Symbiotic microalgae-bacteria system have been indicated as an alternative for the treatment of effluents, capable also of the production of biofuels, pharmaceuticals, food for marine production system and other byproducts of algal biomass, turning household waste into raw material. In this research a 180L reactor of the type HRAP (High Rate Algal Pond) was used to treat primary wastewater using a microalgae-bacteria consortium, aimed at removal of COD, nutrients and pathogenic microorganisms. Two system stages without and with addition of CO2, were compared. The addition of CO2 increased the removal of COD ≈ 67% to ≈ 88%, TOC from ≈ 23% to ≈ 35%, of P from≈ 14% to ≈ 21% and of TSS in the decanter from ≈ 71% to ≈ 96 %. Removal of Pseudomonas aeruginosa increased from ≈97,4%; (1,6 log-Re) to ≈ 99.6%; (2,5 log-Re) and of Total Coliforms increased from ≈ 88.6%; (1,4 log-Re) to ≈ 99.9%; (2,5 log-Re), but the removal of Enterococcus (≈99%; 2,5 log-Re), E. coli (≈99,9%; 2,4 log-Re ) and N ( ≈ 35% in two stages) as well a productivity (≈ 5 g m-2 d-1) were not affected. In a period of operation with addition of CO2 was evaluated removing copper, chromium, iron and manganese. The removal found for the metals detected were ≈ 51%, 84% and 12% for Mn, Fe and Ni , respectively, with approximate daily bioaccumulation 0,14mgMn gBiomas -1 , 0,06mgNi gBiomass -1 and 1,29mgFe gBiomass -1. The HRAP was thus shown to be a viable system for the removal of pathogens, especially Pseudomonas aeruginosa, and the removal of organic matter, nutrientes and heavy metals, able to be use as a secondary and tertiary treatment in a conventional WWTP.