Na fase 1 (COV 0,43 kg/m³.d; TAS 20 m³/m².d), o decaimento das concentrações de N- amoniacal e a produção de nitrato parece não ocorrer em porções superiores dos FBPs. Em todos os compartimentos do FBP a redução das concentrações de amônia e a produção de nitrito e nitrato ocorreram a partir da porção média dos respectivos volumes reacionais, exceto no FBP preenchido pelo sistema DHS, onde o decaimento das concentrações de N-amoniacal iniciou-se na porção superior do volume reacional (35 cm).
A produção de nitrato ocorreu de forma distinta nos compartimentos do FBP, sugerindo que as taxas de nitrificação são diferentes entre os FBPs investigados. A maior concentração efluente observada foi de 6,6 mg/L (sistema DHS). Os outros compartimentos apresentaram concentrações efluentes de nitrato que variaram entre 2,5 mg/L (escória de alto-forno) a 4,3 mg/L (compartimento preenchido por aparas de conduíte).
Considerando as condições operacionais da fase 2 o decaimento das concentrações de N- amoniacal ocorreu a partir da profundidade de 35 cm para os FBPs preenchidos por escória de alto-forno e sistema DHS. Tal comportamento certamente contribuiu para o melhor desempenho observado para os FBPs acima citados. O decaimento das concentrações de
0 50 100 150 200 250 0 10 20 30 40 P ro fu nd id ad e F B P (c m ) 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250 0 10 20 30 40 P ro fu nd id ad e F B P ( cm ) 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250 0 10 20 30 40 P ro fu nd id ad e F B P (c m ) 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250 0 10 20 30 40 P ro fu nd id ad e F B P (c m ) 100 150 200 250
amônia nos FBPs preenchidos por anéis plásticos e aparas de conduíte ocorreram de maneira pouco expressiva. As prováveis hipóteses para tais constatações são:
(i) Parte da área superficial dos materiais de enchimento (aparas de conduíte e anéis plásticos) não foi umedecida e a adesão microbiana foi pouco efetiva para as aparas de conduíte.
A partir de observações visuais dos materiais de enchimento foi constatado que, em algumas regiões do FBP, as aparas de conduíte e os anéis plásticos apresentaram parte de sua área superficial não umedecida e sem a presença de biofilme. Tal aspecto sugere que a taxa de aplicação superficial utilizada na fase 2 (10 m³/m².d) não foi adequada para garantir o umedecimento equânime dos referidos materiais de enchimento, refletindo em um decréscimo no desempenho. Por conseqüência, segue a segunda hipótese:
(ii) A biomassa nitrificante presente nos FBPs preenchidos por aparas de conduíte e anéis plásticos pode ter sido relativamente menor em virtude do menor aproveitamento das áreas superficiais específicas.
O percentual de microrganismos nitrificantes presentes em FBPs destinados a remoção combinada de matéria orgânica e N-amoniacal é expressivamente menor do que o percentual de biomassa heterotrófica. Considerando efluentes de reatores UASB com uma relação DBOtotal/NTK = 1,26, Missagia et al (2007) encontrou um percentual de bactérias oxidadoras
de amônia variando de 10 a 30 % em filtros biológicos percoladores pós-UASB. Dessa forma, um menor aproveitamento da área superficial específica de materiais de enchimento contribui ainda mais para a menor presença de microrganismos nitrificantes nos volumes reacionais.
As concentrações de nitrato na fase 2 ocorreram de forma diferenciada nos volumes reacionais dos FBPs. Foi observado um incremento das concentrações em relação à fase 1, com destaque para os FBPs preenchidos por escória de alto-forno e sistema DHS. Considerando todo o perfil, nota-se que os volumes reacionais preenchidos por anéis plásticos e aparas de conduíte apresentaram baixa produção de nitrato, sendo esse fato consonante com a baixa remoção de N-amoniacal observada nos reatores correlatos (Figura 4). As maiores concentrações de nitrato ocorreram nos compartimentos preenchidos por escória de alto-forno e sistema DHS (6,7 mgN/L e 7,5 mgN/L, respectivamente).
Adicionalmente, como mostra a Figura 5.6, foi observado um acúmulo de nitrito nos FBPs preenchidos por sistema DHS e escória, sugerindo que a transferência de oxigênio para o
VARIAÇÃO DE PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS ASSOCIADOS À NITRIFICAÇÃO EM FBPS PÓS-UASB
Programa de Pós-graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos da UFMG 85
biofilme nos referidos volumes reacionais pode ter ocorrido com maior dificuldade, principalmente em porções mais profundas dos FBPs (entre 215 e 250 cm).
Caso as concentrações de oxigênio dissolvido em determinadas regiões do meio suporte tenham sido baixas ou nulas existe a possibilidade de microrganismos do gênero Nitrobacter terem efetuado a redução de nitrato a nitrito, em uma reação reversa à reação de nitratação. Tal processo já foi discutido anteriormente por Barnes & Bliss (1983).
Como explicitado no Capítulo 2, em condições de baixas concentrações de oxigênio dissolvido duas situações são abordadas na literatura, em termos do comportamento da biomassa envolvida no processo de nitrificação: (i) os microrganismos oxidadores de amônia possuem uma taxa de crescimento maior em comparação com microrganismos oxidadores de nitrito (TOKUTOMI, 2004); e (ii) o efeito inibitório associado às baixas concentrações de OD parece afetar em maior magnitude os microrganismos do gênero Nitrobacter (METCALF & EDDY, 2003).
O incremento das concentrações de alcalinidade a partir de 215 cm de profundidade tende a reforçar a possibilidade de condições de anaerobiose nessa região do volume reacional e um possível processo de desnitrificação. Vale ressaltar que no fundo dos filtros biológicos percoladores houve a tendência de aumento das concentrações de sulfeto (Figura 5.7), reforçando, portanto, a possibilidade de ocorrência de baixas concentrações de OD em porções inferiores dos FBPs, dentro do biofilme .
Portanto, a associação dos fatores acima apresentados pode ter influenciado no processo de conversão de nitrito a nitrato, promovendo o acúmulo de nitrito. Em síntese, dois possíveis fatores podem ter atuado no processo de acúmulo de nitrito no sistema:
(i) As baixas concentrações de OD no biofilme em porções inferiores dos FBPs influenciaram atividade de nitratação em maior magnitude do que a atividade de nitritação.
5.3.1.3 Remoção de Amônia, concentrações de DBO solúvel e relações DBO solúvel /NTK