Sistemas biológicos de remoção de Nitrogênio
Os principais sistemas para a remoção biológica de nitrogênio (nitrificação/denitrificação) podem ser resumidos da seguinte forma:
- Pré-denitrificação (remoção de nitrogênio com carbono do esgoto bruto).
- Pós-denitrificação (remoção de nitrogênio com carbono da respiração endógena).
- Processo Bardenpho de quatro estágios.
- Reatores de operação intermitente (batelada).
- Pré-denitrificação (remoção de nitrogênio com carbono do esgoto afluente):
- menor tempo de detenção na zona anóxica, comparado ao arranjo de pós-denitrificação;
- redução do consumo de oxigênio, face à estabilização da matéria orgânica utilizando o nitrato como receptor de elétrons na zona anóxica;
- possibilidade da redução do volume da zona aeróbia, em decorrência da estabilização de parte da DBO na zona anóxica;
- não há necessidade de um tanque de reaeração separado, como no arranjo de pós denitrificação.
- Pós nitrificação (Remoção de nitrogênio com carbono da respiração endógena):
- Processo Bardenpho de quatro estágios
- Reatores de operação intermitente (batelada)
O reator possui uma zona anóxica seguida pela zona aeróbia. A nitrificação ocorre na zona aeróbia, conduzindo à formação de nitratos. Os nitratos são direcionados à zona anóxica, por meio de recirculação interna. Na zona anóxica, os nitratos são convertidos a nitrogênio gasoso, escapando para a atmosfera.
As vantagens desse sistema são:
A principal desvantagem é a necessidade da vazão de recirculação interna bastante elevada, o que pode ser economicamente inviável.
O reator compreende uma zona aeróbia seguida por uma zona anóxica e, opcionalmente, uma zona aeróbia final. A remoção de carbono e a produção de nitratos ocorrem na zona aeróbia. Os nitratos formados entram na zona anóxica, onde são reduzidos a nitrogênio gasoso. Dessa forma, não há necessidade de recirculações internas, como no sistema de pré-denitrificação.
A desvantagem é que a denitrificação ocorre em condições endógenas, já que a maior parte do carbono orgânico a ser utilizado pelas bactérias denitrificantes já foi removida na zona aeróbia. Consequentemente, a taxa de denitrificação é menor, o que implica a necessidade de maiores tempos de detenção na zona anóxica, comparado com a alternativa de pré-desnitrificação.
O processo Bardenpho corresponde a uma combinação dos dois arranjos anteriores, compreendendo uma pré-denitrificação e uma pós-denitrificação, além da zona de reaeração final. A eficiência de remoção de nitrogênio é bastante elevada, já que os nitratos não removidos na primeira zona anóxica têm uma segunda oportunidade de serem removidos, na segunda zona anóxica.
A desvantagem é a necessidade de reatores com um volume total maior.
Os sistemas por batelada são operados com etapas cíclicas. Cada ciclo é composto por uma sequência de etapas de enchimento, reação, sedimentação, esvaziamento e, eventualmente, repouso.
Durante o período de enchimento, pode ocorrer alguma remoção de formas oxidadas de nitrogênio (principalmente nitratos), remanescentes do ciclo anterior. Tem-se, portanto, uma pré-desnitrificação com carbono orgânico do esgoto afluente.
Após a etapa de reação aeróbia, tem-se uma etapa anóxica, na qual ocorre a pós-desnitrificação, em condições endógenas.
A vantagem do sistema é a sua simplicidade conceitual, dispensando decantadores e recirculações separadas.
A desvantagem é que o equipamento de aeração só funciona parte do tempo. Portanto, nos períodos de aeração a transferência de oxigênio terá que ser maior. Por essa razão, a quantidade de aeradores num sistema de bateladas necessita ser maior (maior potência instalada) que num sistema de fluxo contínuo sob as mesmas condições operacionais.
