Eletrobiorreator a membrana em batelada sequencial aplicado ao tratamento de efluente sintético simulando esgoto doméstico

Abstract

O processo de colmatação tem sido apontado como um dos principais inconvenientes na utilização dos biorreatores a membrana como alternativa ao tratamento de efluentes. Recentes estudos têm demonstrado que uma opção para sanar este problema operacional é a utilização dos processos eletroquímicos em união aos de degradação biológica e de separação por membranas. Esta tecnologia, denominada de eletrobiorreator a membrana (EBRM), vem apresentando resultados satisfatórios para o controle de colmatação, bem como uma maior capacidade de remoção de poluentes, especificamente no caso do fósforo. Tal melhoria pode ser atribuída à coexistência dos processos de oxidação química, coagulação, precipitação e adsorção no EBRM. Os resultados satisfatórios apresentados por essa tecnologia de tratamento de efluentes sintético simulando esgoto doméstico está condicionada a otimização de alguns parâmetros. Dentre os parâmetros operacionais destaca-se a taxa de aeração, uma vez que esta pode influenciar nos processos de remoção de matéria orgânica e nutrientes, assim como na colmatação das membranas. Neste enfoque, o presente trabalho teve por objetivo avaliar a influência da taxa de aeração da membrana no desempenho de um eletrobiorreator a membrana operado em batelada sequencial (EBRM-BS) voltado ao tratamento de efluentes. Essa avaliação foi conduzida mediante duas etapas. Na primeira etapa foi avaliado a influência da aplicação de baixa corrente elétrica (10 A m-2) na remoção de matéria orgânica e nutriente, bem como no potencial incrustante do licor misto. Já na etapa 2 foi avaliado a influência da taxa de aeração da membrana (0,48, 0,24 e 0,12 m3 de ar h-1 m-2) no desempenho do EBRM-BS. Os resultados evidenciaram que a remoção de fósforo foi substancialmente melhorada a partir da aplicação da corrente elétrica, tendo em vista o aumento da eficiência de 61,68% para 88,69%. Além da remoção de fósforo, verificou-se uma melhor filtrabilidade do licor misto, após a aplicação da corrente elétrica. Essa melhora resultou no decréscimo da velocidade de colmatação em 36%. Já os resultados da Etapa 2 evidenciaram que a taxa de aeração da membrana de 0,24 m3 de ar h-1 m-2 potencializou a remoção de nitrogênio total, tendo em vista a eficiência média de remoção de 85 %. Por outro lado, uma deterioração da filtrabilidade do licor misto foi observada durante a operação sob reduzida taxa de aeração da membrana.

Abstract: The fouling has been pointed out as one of the main drawbacks in the use of membrane bioreactors as an alternative to effluent treatment. Recent studies have shown that one option to remedy this operational problem is the use of electrochemical processes in conjunction with biological degradation and membrane separation. This technology, called membrane electro-bioreactor (EBRM), has been presenting satisfactory results for the control of fouling, as well as a greater ability to remove pollutants, specifically in the case of phosphorus. Such improvement can be attributed to the coexistence of the processes of chemical oxidation, coagulation, precipitation and adsorption in the EBRM. The satisfactory results presented by this technology of treatment of synthetic effluents simulating domestic sewage is conditioned to the optimization of some parameters. Among the operational parameters, it is important to note the aeration rate, since this can influence the organic matter and nutrient removal processes, as well as in the fouling in the membrane. In this approach, the present work had the objective of evaluating the influence of membrane aeration rate on the performance of a sequential batch operated membrane electro-bioreactor (EBRM-BS) for effluent treatment. This evaluation was conducted in two stages. In the first stage, the influence of the application of low electric current (10 A m-2) on the removal of organic matter and nutrient, as well as on the fouling potential of the mixed liquor, was evaluated. In step 2, the influence of the membrane aeration rate (0,48, 0,24 and 0,12 m3 of air h-1 m-2) on the performance of EBRM-BS was evaluated. The results showed that the removal of phosphorus was substantially improved from the application of electric current, in order to increase the efficiency from 61.68% to 88.69%. In addition to the phosphorus removal, a better filtrability of the mixed liquor was verified after the application of the electric current. This improvement resulted in a decrease in the membrane fouling rate by 36%. However, the results of Step 2 showed that the membrane aeration rate of 0.24 m3 of air h-1 m-2 increased the total nitrogen removal, considering the average removal efficiency of 85%. On the other hand, a deterioration in the filtrability of mixed liquor was observed during the operation under low membrane aeration rate.