BRPI0805413A2 - processo de desnitrificação biológica por digestão anaeróbia em um sistema de remoção de contaminantes dissolvidos e/ou suspensos em águas naturais ou residuais - Google Patents

Abstract

MANUFATURA DE PRODUTOS DE CHOCOLATE, produção de um molde de placa matriz (10), onde gravuras matrizes (13) são impressas na placa matriz (lOa), feito com o auxílio de um gabarito (20). Uma placa molde (60), com rebaixos entalhados (61) que se alinham com as imagens gravadas (17) na placa gráfica, é produzida colocando um peso pré-ajustado de uma solução previamente misturada (34) de um composto de silicone (30) e do endurecedor (33) na matriz (10), após todas as bolhas de ar presentes na solução (34) serem removidas com ó uso de sucção. Após o processo descrito, a placa molde (60) tem que ser submetida a uma secagem inicial e aparada, sendo necessária uma secagem posterior (por exemplo, em um forno de secagem (80). A placa molde (60) é utilizada para a manufatura de chocolate, com o uso de duas ou mais cores, com um desenho fino de uma só cor, em um chocolate de uma outra cor.

Description

"PROCESSO DE DESNITRIFICAÇÃO BIOLÓGICA POR Di^STAO ANAERÓBIA EMUM SISTEMA DE REMOÇÃO DE CONTAMINANTES DISSOLVIDOS E/OU SUSPENSOSEM ÁGUAS NATURAIS OU RESIDUAIS"

Antecedentes da Invenção

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um processo dedesnitrificação biológica por digestão anaeróbia para uso em umsistema de remoção de contaminantes dissolvidos e/ou suspensos emáguas naturais ou residuais por colônias de microorganismosdesnitrificantes heterotróficos, para aumentar a concentração dascolônias de microorganismos que se formam na superfície debiomassas tais como bambu (Gramlneas bambusoideae) , casca dearroz, fécula de mandioca e cavaco de madeira.

Descrição do Estado da Técnica

Como é amplamente conhecido por aquelas pessoasversadas na técnica, o crescimento populacional e a busca pormelhores e mais elevados padrões de vida acarretam umanecessidade cada vez maior de novas fontes de água natural, tantopara fins potáveis quanto para aplicação em processosindustriais. Essa necessidade não pode ser atendida pelo ciclohidrológico natural e, consequentemente, a qualidade dosmananciais vem sendo comprometida progressivamente.

Uma das alternativas que vem sendo implantadasatualmente pelas indústrias é a reutilização de águas residuaisem seus processos industriais. Tal procedimento subentende umatecndlogia desenvolvida em maior ou menor grau, dependendo dosfins a que se destina a água e de como ela tenha sido usadaanteriormente.

Essa questão trouxe a tona a necessidade daimplementação de normas internacionais de responsabilidadeambiental, tanto para os processos produtivos quanto para otratamento de seus rejeitos.

Embora o Brasil possua uma grande variedade derecursos hídricos, sua distribuição nas diferentes regiões dopaís é desigual. Essa disparidade está associada principalmenteàs condições climáticas de cada região e indiretamente a fatorescomo a densidade demográfica, o nível de industrialização e ogerenciamento de efluentes domésticos e industriais.

Este quadro causa sérios problemas à saúde pública etambém ao meio ambiente. Um dos desafios atuais para a melhoriadessa situação é o desenvolvimento de sistemas simples detratamento de águas naturais e residuais, eficientes e adaptáveisàs condições econômicas e estruturais de cada região do país.

Ao longo das ultimas décadas o controle da poluiçãotem se caracterizado por um esforço muito grande nodesenvolvimento de novas tecnologias. Assim sendo, juntamente como aumento gradual das exigências de controle de poluição, está odesafio de se encontrar novas alternativas de remoção de carbonoe nitrogênio de águas naturais e residuais.

Os compostos de nitrogênio, em seus diferentesestados de oxidação (amônia, nitrito, nitrato e óxidos denitrogênio) estão entre as substâncias que mais riscos apresentampara a saúde humana.

A amônia pode estar naturalmente presente em águassuperficiais ou subterrâneas, tipicamente com uma concentraçãobastante baixa devido à sua fácil adsorção por partículas do soloou à oxidação a nitritos e nitratos. Entretanto, a ocorrência deconcentrações elevadas pode ser resultante de fontes de poluiçãopontuais, o que causa o desequilíbrio do ciclo biogeoquímico donitrogênio. Além disso, em estações de tratamento de água, apresença de amônia interfere significativamente no processo dedesinfecção, pois leva a formação de cloraminas que, por sua vez,possuem baixo poder bactericida.

Devido a sua grande estabilidade, o nitrato é um dosions mais encontrados em águas naturais. Sua presença em águas desuperfície geralmente ocorre em pequenas quantidades,diferentemente do que se observa em aqüíferos subterrâneos. Seuconsumo através das águas de abastecimento está associado a doisefeitos adversos à saúde: (i) a indução à metahemoglobinemia,especialmente em crianças; e (ii) a formação potencial denitrosaminas e nitrosamidas carcinogênicas.

O desenvolvimento da metahemoglobinemia a partir donitrato depende da sua redução bioquímica a nitrito durante oprocesso digestivo, o que pode ocorrer na saliva e/ou no sistemagastrointestinal. As crianças pequenas, mais especificamenteaquelas menores de 3 meses, são bastante susceptíveis aodesenvolvimento desta doença. Isto se deve às condições maisalcalinas do seu trato gastrointestinal, fato também observado emmulheres grávidas ou em adultos que apresentam gastrenterite eanemia.

No Brasil, bem como em muitos outros países, sãobastante freqüentes os casos em que fontes de águas subterrâneasestão contaminadas por nitrato, sobretudo em zonas de agriculturaintensiva ou aquelas urbanizadas com saneamento básico mínimo ouaté mesmo inexistente.

Quando as concentrações de nitrato em águas paraabastecimento ultrapassam o Valor Máximo Admissível, o tratamentoé imprescindível, sob pena de se colocar em risco a saúdepública.

Os métodos tipicamente utilizados para a remoção denitratos em águas contaminadas consistem basicamente em adsorçãoquímica, física, filtração empregando membranas ou então adesnitrificação biológica.

Dentre as medidas mitigadoras para a desnitrificaçãode águas para consumo humano, a digestão anaeróbia do nitrato seapresenta como uma das alternativas mais viáveis. Em condições deanaerobiose, um consórcio de microorganismos heterotróficos ouautotróficos emprega uma fonte externa de carbono em seumetabolismo utilizando o nitrato como aceptor final de elétrons.

Como produto metabólico final, tais microorganismos geramnitrogênio molecular a partir da redução do íon nitrato.

Geralmente as fontes naturais de água se apresentamcom baixa concentração de carbono orgânico dissolvido (abaixo de10 ppm), sendo então necessária a adição de uma quantidadeestequiometricamente aceitável deste substrato ao meio. Nestecaso, a reação é conduzida em duas etapas distintas:primeiramente o nitrato é reduzido a nitrito e, em seguida, esteintermediário é reduzido a produtos gasosos tais como óxidos denitrogênio e nitrogênio gasoso. A seguinte reação sumariza esteprocesso:

NO3" -> NO2" -NO - N2O - N2

Já em águas residuais, onde há excesso de carbonoorgânico a reação pode envolver outra etapa, onde o nitrato éreduzido a amônia, via nitrito, em um processo chamadoamonificação, que ocorre em conjunto com a metanogênese. A etapade desnitrificação é realizada por bactérias, sobretudo dosgêneros Pseudomonasr Aeromonasf Xanthomonasf Chryseomonas,Alcaligenes, Flavobacterium, Sphigonomonas, Comamonas. A seguinteequação apresenta uma reação típica de desnitrificação utilizandoetanol como fonte de carbono:

7N03- + 13/4C2H5OH - 7/2N2 + 13/2C02 + 33/4H20 + 30H"

A desnitrificação se apresenta eficiente em relaçõesde concentração de matéria orgânica em nitrogênio por volta deg DQO/g N-NO3" (relação 5:1 DQO:N-NO3"). Relações abaixo dessevalor apresentam uma baixa na eficiência de desnitrificação evalores muito acima resultam em uma geração excessiva de amônia,não eliminado o nitrogênio presente no efluente na forma degases.

Outros estudos recentes da literatura demonstram queo nitrato também pode ser removido por meio da presença de amônialivre no meio, conforme a seguinte reação:

3N03~ + 5NH4+ - 4N2 + 9HzO + 2H+

Essa reação é possível devido a situação energéticafavorável em termos de energia livre de Gibbs igual a -297KJ/mol. A reação deve ser conduzida em ambientes com valores depH acima da neutralidade devido à formação de óxidos nitrosos,que por sua vez são tóxicos aos microorganismos em meio ácido.

Para aumentar a colônia de microorganismos nosreatores anaeróbios de desnitrificação de águas naturais,geralmente são empregados materiais que permitem a fixação destascélulas em sua superfície. Tais materiais são denominadossuportes e as colônias neles fixadas recebem o nome de biofilmes.

Sumário da invenção

A literatura especializada não relata a utilizaçãode biomassa, especialmente bambu {Gramíneas bambusoideae) comomeio suporte em reatores para desnitrificação biológica de águas.Devido ao grande consórcio microbiano existente nas biomassas, ocrescimento e a proliferação de microorganismos desnitrificantesheterotróficos no meio reacional ocorre de maneira maiseficiente.

Suportes de natureza sintética não possuemcaracterísticas similares ao bambu no que se refere aocrescimento e proliferação das colônias microbianas. Em funçãodisso, exigem um tempo muito maior para que se obtenha a mesmaconcentração de microorganismos que é observada com o uso debiomassas.

Esses suportes sintéticos, tais como materiaiscerâmicos e poliméricos, são somente aplicados no interior dereatores contínuos para permitir que os microorganismos geradosna etapa preliminar sejam fixados em sua superfície, formandobiofilmes.

O uso de biomassas para essa mesma finalidade tambémé viável, porém sob o ponto de vista operacional elas apresentamalgumas desvantagens frente à utilização de suportes poliméricose cerâmicos.

A presente invenção tem por objetivo aumentar aquantidade de matéria orgânica disponível no meio reacional paraque as colônias de microorganismos que se formam na superfície debiomassas, tipicamente bambu (Gramíneas bambusoideae), alcancemrapidamente uma concentração adequada que assegure uma operaçãoeficiente do processo de desnitrificação biológica contínua. Oefluente obtido na etapa de geração e crescimento microbiano éentão aplicado (inoculado) em reatores contínuos preenchidos comsuportes poliméricos, cerâmicos ou celulósicos (biomassas) com afinalidade de remover contaminantes dissolvidos, tipicamentenitratos, de águas naturais e/ou residuais.

De acordo com a presente invenção, esse objetivo érealizado pela provisão de um processo de desnitrificaçãobiológica por digestão anaeróbia em um sistema de remoção decontaminantes dissolvidos e/ou suspensos em águas naturais ouresiduais através de colônias de microorganismos desnitrificantesheterotróficos, referido processo compreendendo as etapas dealimentar uma solução de referidas águas e iam nutriente a umreator tendo um meio de suporte para referidas colônias demicroorganismos; e adicionar uma quantidade estequiometricamenteaceitável de fontes de carbono orgânico à solução alimentada aoreator.

De acordo com a presente invenção, é necessária aadição de 5 a 2500 ppm de carbono orgânico - tipicamente etanol -tanto à solução alimentada ao reator batelada (para a geração ecrescimento das colônias), quanto àquela adicionada no reatorcontinuo, a fim de manter constante a taxa de desnitrificação daágua contaminada. Tal concentração de carbono mantém uma relaçãoestequiometricamente aceitável de C:N a partir de aproximadamente-0,5:1 a aproximadamente 5:1 no meio reacional.

Descrição da Invenção

A fim de se avaliar as características técnicas ehidráulicas do sistema de desnitrificação biológica, foi montadaem laboratório uma estação piloto que possibilitou omonitoramento contínuo da qualidade da água de entrada e de saídado processo.

O sistema em questão era composto por duas etapasdistintas: (i) a primeira etapa consistia em reatores bateladaque continham em seu interior biomassas como fonte demicroorganismos desnitrificantes heterotróficos e; (ii) a segundaetapa era composta por reatores contínuos de fluxo ascendente queforam alimentados com o efluente gerado na etapa anterior,juntamente com a água a ser desnitrifiçada e o carbono orgânico.

Para a realização dos experimentos foi utilizada umaágua natural subterrânea contaminada com uma quantidade denitrato de sódio suficiente para gerar uma concentração deaproximadamente 30 mg/L de N-NO3.

Várias taxas de aplicação superficial foramavaliadas de modo a se obter água com concentração de nitratoabaixo do valor máximo permitido pela legislação vigente.Remoção de Nitrato por Degradação Biológica

Primeiramente foi necessário obter um efluentecontendo uma alta concentração de microorganismosdesnitrificantes heterotróficos. Para tal finalidade, foramutilizados reatores batelada contendo bambu verde (Gramíneasbambusoideae) como fonte dessas culturas microbianas.

Nessa operação, foi necessário adicionar ao meioreacional uma quantidade estequiométrica de carbono orgânico parapromover a desnitrificação biológica da água contaminada e,conseqüentemente, aumentar a concentração desses microorganismosna água do processo.

Foram preparados quatro reatores em bateladavariando a massa de bambu (Gramíneas bambusoideae) em relação aovolume total da solução de nitrato, conforme a tabela 1.

Os reatores consistiam em caixas de termoplástico,com capacidade aproximada para 120 1 de água. Em cada um delesfoi adicionada uma massa de bambu (Gramíneas bambusoideae) quevariou entre 0,4 a 8 Kg (cortados transversalmente em pedaços deaproximadamente 30 cm) e 80 1 de água subterrânea, acrescida denitrato de sódio suficiente para gerar uma concentração de 30 ppmN-NO3" à solução.

Tabela 1 - Carregamento dos reatores batelada utilizadospara remoção do nitrato e para o crescimento da colôniamicrobiana desnitrificante heterotrófica

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Esses reatores foram mantidos em repouso e amostrasforam removidas em intervalos de tempo que variaram entre 1 a 72horas. Em cada alíquota coletada, a concentração residual denitrato foi determinada bem como outros parâmetros de interesse.

As análises de nitrato, cor, turbidez e sólidossuspensos totais foram realizadas em um fotômetro Merck® modeloSpectroquant Nova 60, segundo normas recomendadas pela ISO(International Organization for Standardization). As análises deDQO e DBO foram realizadas segundo método descrito em StandardMethods for the Examination of the Water and Wastewater (APHA,1995).

Após o primeiro ciclo de batelada (72 horas dereação), a reutilização da biomassa foi conduzida em reatoresidênticos ao reator 4, com a finalidade de avaliar a redução dotempo da fase "lag" do crescimento microbiano, e também ainfluência da concentração de carbono orgânico no processo dedesnitrificação.

Assim sendo, a concentração de etanol foi variadanesses dois novos reatores, denominados 5 e 6. 0 reator 6 teveseu pH tamponado com NaHCO3 para excluir qualquer interferênciada acidez do meio na atividade dos microorganismosdesnitrificantes.

Segundo a literatura especializada, a melhorcondição para ocorrência da desnitrificação biológica ocorrequando a relação carbono:nitrogênio (C:N) do meio situa-se porvolta de dois para um (2:1). Com isso, considerando o carbonopresente no etanol e o nitrogênio do nitrato, o balançoestequiométrico da reação indica a necessidade de adição deaproximadamente 115 ppm de etanol para a quantidade de nitratoque foi utilizada nos experimentos.

Um terceiro reator, denominado reator 7, foiutilizado como teste em branco para validar os resultados do novoexperimento realizado, mostrando a influência do etanol e dobicarbonato na desnitrificação biológica. A composição dosreatores 5, 6 e 7 encontra-se ilustrada na Tabela 2.

Tabela 2 - Composição dos reatores biológicos utilizados paradesnitrificação com e sem a adição de substratos.

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Sendo assim, foi selecionado o melhor experimento embatelada para que o efluente gerado fosse então transferido parareatores contínuos de fluxo pistonado ascendente.

Esses reatores consistiam de tubos de PVC de 200 mmde diâmetro interno e aproximadamente 1,3 m de altura. Avaliou-seentão, a eficiência de diferentes meios suportes para a fixaçãodas colônias dos microorganismos. Para tal finalidade o interiordos reatores foi preenchido até o topo com diferentes meiossuportes, tais como biomassas (bambu, casca de arroz, fécula demandioca, cana-de-açúcar, cavaco de madeira e/ou misturas dosmesmos) e materiais poliméricos e cerâmicos (tubos de PVC,conduites de PP, anéis de Raschig, Pall Rings e anéis cerâmicos).

Para promover a fixação das colônias de bactériasdesnitrificantes na superfície dos meios suporte (biofilmes), aágua contaminada com 30 ppm de N-NO3 começou a ser passadalentamente através dos reatores. Nessa operação uma solução deetanol foi dosada na entrada do sistema a fim de promover adesnitrificação heterotrófica e manter constante a razão mássicaC: N.

Após esse tempo inicial de incubação (cerca de 1mês) a vazão de água contaminada começou a ser incrementadagradativamente a fim de aumentar a carga de nitrato alimentadaaos reatores e, conseqüentemente, diminuir ao máximo o tempo dedetenção hidráulica sem comprometer a taxa de desnitrificação dosistema.

Além da variação do tempo de detenção hidráulica dosreatores, foi avaliada também a influência da concentração decarbono orgânico (etanol) sobre a taxa de desnitrificaçãobiológica.

A Tabela 3 ilustra o experimento de desnitrificaçãobiológica na etapa continua do processo.

Tabela 3 - Suportes utilizados nos reatores contínuos paradesnitrificação biológica

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Os canos de PVC utilizados como meio suporte em umdos reatores tinham diâmetro nominal de 3", cortadostransversalmente em pedaços de 10 cm cada. Tal diâmetro foiadotado por conferir maior área superficial interna e externa aocano de PVC, o que possibilitou a formação de um biofilme maishomogêneo em cada pedaço utilizado. Já o comprimento das barrasadotado foi determinado em função da distribuição do suporte nointerior do reator, de modo a reduzir a perda de carga no mesmo(aumento da porosidade).

O bambu empregado como suporte em um dos reatorescontínuos teve as mesmas características daquele utilizado nosreatores batelada.

Os demais suportes utilizados nesta etapa foramadquiridos comercialmente de acordo com as especificações de cadafabricante que o fornecem, como apresentado na tabela abaixo.

Tabela 4 - Características estruturais e físicas dos suportespoliméricos e cerâmicos utilizados no reator pistonado de fluxocontínuo ascendente para remoção de nitrato de águas naturais.

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A tabela 5 especifica os limites de potabilidadeestabelecidos pela legislação brasileira, que serviu dereferencia para os estudos realizados.

Tabela 5 - Os limites estabelecidos pela legislação brasileirapara os parâmetros analisados nos experimentos

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Resultados e Discussão

Reatores em Batelada

Após a primeira batelada (72 horas) do experimentoenvolvendo os reatores 1, 2, 3 e 4, somente foi observada algumaalteração na concentração residual de nitrato nos reatores 3 e 4.Isto se deve ao fato destes equipamentos conterem uma quantidademaior de biomassa (bambu) em seu interior (10% e 30% em relaçãoao volume total da solução alimentada).

A Tabela 6 ilustra os resultados da primeirabatelada envolvendo os reatores biológicos.

Tabela 6 - Resultados obtidos após o primeiro ciclo debatelada nos reatores 1, 2, 3 e 4

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A partir dos resultados obtidos com o primeiroensaio em batelada, a quantidade de biomassa utilizada nos demaisexperimentos similares foi fixada em 30% (m/v).

A tabela 7 apresenta os resultados obtidos com onovo experimento em batelada no qual foi avaliada a influência dobicarbonato de sódio como agente tamponante na taxa dedesnitrificação biológica.

Tabela 7 - Parâmetros obtidos após a desnitrificaçãobiológica da água nos reatores 5, 6 e 7

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Comparando os resultados obtidos no reator 5 emrelação àqueles observados no reator 7, pode-se concluir que aadição de etanol favorece o processo de desnitrificação.

No reator 5, após 40 horas de reação foi observadoum decréscimo na concentração de nitrato (N-NO3") de 31,6 até16,5 ppm, gerando uma redução de aproximadamente 48%. Já noreator 7 a concentração de nitrato (N-NO3") diminuiu de 29,5 até25 ppm, representando uma redução por volta de 13% no mesmointervalo de tempo.

Nesse experimento, foi possível observar também oefeito negativo que o bicarbonato de sódio teve na taxa dereação. 0 comportamento do reator 7 (branco) foi praticamente omesmo do reator 6, o qual possuía uma concentração inicial de 324ppm de NaHCO3.Após o término do primeiro ciclo de desnitrificação,foi conduzido um novo experimento idêntico ao anterior, porémutilizando os mesmos bambus que foram utilizados dos reatores 5 e6 como fonte de microorganismos. Esta nova batelada teve afinalidade de avaliar se a fase de adaptação dos microorganismosao meio pode ser acelerada com a utilização de bambu comatividade microbiana já desenvolvida. Os dois novos experimentos,denominados reator 8 e 9, encontram-se ilustrados na tabela 8.

Tabela 8 - Resultados do experimento de reutilização domeio suporte para reduzir a fase "lag" no processo dedesnitrificação biológica.

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No reator 8 a concentração final de nitrato foi de0,13 ppm,e sua eficiência de desnitrificação foi por volta de99,5%.

No experimento de reutilização do bambu no reator 9,pode-se comprovar que o bicarbonato realmente possui influencianegativa no processo. Quando comparado ao reator 8, aconcentração final de nitrato era quase 6 vezes maior,representando uma eficiência de 97,5% de remoção dessecontaminante.

Dessa forma podemos concluir que a adição de etanolno meio reacional realmente promove desnitrificação utilizandomicroorganismos gerados e fixados na superfície do bambu(Gramíneas bambusoideae).A fim de comprovar esse efeito, mais um experimentoidêntico ao conduzido no reator 8 foi realizado utilizando omesmo bambu, a este novo teste deu-se o nome de reator 10. Osresultados podem ser observados na tabela abaixo:

Tabela 9 - Resultados obtidos no experimento dedesnitrificação conduzido no reator 10 após a terceirautilização do bambu

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A partir dos valores apresentados na tabela acimafoi possível constatar que os resultados da segunda utilização dobambu são semelhantes àqueles observados na terceira utilizaçãodessa biomassa.

Reatores Contínuos de Fluxo Ascendente

Após os ensaios em batelada conduzidos na terceirareutilização do bambu, a água residual contendo alta concentraçãode

microorganismos desnitrificantes (inóculo) foitransferida para os reatores contínuos.

Logo em seguida, uma vazão reduzida de águacontaminada com 30 ppm de N-NO3 foi passada ininterruptamenteatravés dos reatores a fim de proporcionar a formação dosbiofilmes nos suportes utilizados. Após cerca de 1 mês deoperação contínua nestas condições, o sistema adquiriu aestabilidade necessária para que se pudesse perturbar algunsparâmetros de interesse.

A carga de nitrato foi alterada através do aumentoda vazão de alimentação dos reatores e, como conseqüência, otempo de detenção hidráulica foi reduzido em cada equipamento.

Operacionalmente, foi determinado que a taxa dedesnitrificação se mostrou satisfatória para valores abaixo de 15m3/m2.dia. Isso representou um tempo de detenção hidráulico paracada reator continuo de 2 horas. Abaixo desse tempo deresidência, a concentração de nitrato na água de saida doprocesso atingiu valores acima do especificado pela legislaçãovigente.

Similarmente, a dosagem de etanol como fonte decarbono orgânico foi avaliada a fim de encontrar a concentraçãoótima do ponto de vista operacional. As experiências realizadascom razões mássicas superiores a 2:1 (C:N) mostraram que a taxade desnitrificação é favorecida, pelo menos até uma concentraçãode etanol de aproximadamente 200 ppm. Acima deste valor os testesdemonstraram que quando a concentração de carbono é muitoelevada, problemas com excesso de matéria orgânica na água finaldo processo são observados.

Por outro lado, as experiências com variação daquantidade de etanol com valores abaixo de aproximadamente 85 ppmdemonstraram que a taxa de desnitrificação biológica é maislenta, o que não favorece o processo.

As melhores taxas de remoção de nitrato foramobtidas utilizando concentrações entre 115 e 175 ppm, ou seja,com esses valores foram obtidos os menores tempos de detençãohidráulica para o processo.

A tabela abaixo mostra os resultados dessesexperimentos contínuos, onde foi mantido um tempo de detençãohidráulica de 4 horas e uma relação C:N de 2:1.

Tabela 10 - Parâmetros obtidos após a desnitrificaçãobiológica da água nos reatores Cl, C2, C3, C4 e C5 utilizandouma taxa de aplicação hidráulica de 7,5 m3/m2.h

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Através dos resultados obtidos, pode-se notar que a eficiênciamanteve-se nas proximidades de 85% para uma taxa de aplicaçãohidráulica de 7,5 m3/m2.h aplicada aos reatores.

Conduziu-se, então, novos experimentos nos quais a taxa deaplicação superficial foi aumentada para verificar essainfluência na concentração residual de nitrato. A tabela a seguirilustra esses resultados.

Tabela 11 - Parâmetros obtidos após a desnitrificaçãobiológica da água nos reatores Cl, C2, C3, C4 e C5utilizando uma taxa de aplicação hidráulica de 10 m3/m2.h

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Pode-se notar com os resultados acima que o aumentoda taxa de aplicação hidráulica submete a uma maior concentraçãode nitrato na água residual do processo. Isso ocorre em função daconseqüente diminuição do tempo (TDH) que a água contaminadapermanece em contato com os microorganismos presentes nobiofilme. Porém, tais valores ainda se situaram dentro do limiteestabelecido pela legislação vigente.

Durante toda a operação dos reatores biológicos nãofoi observado aumento da perda de carga do meio suporte e,conseqüentemente, não houve a necessidade de se retrolavar osistema. Isso pode ser explicado pelo fato de que a porosidade nointerior dos equipamentos era elevada e, à medida que o biofilmeaumentava, ele era automaticamente arrastado com o fluxoascendente de água.

À medida que a água era desnitrif içada, foiobservado o aumento de sua cor e sua turbidez. Isso se deve aoaumento das colônias de microorganismos gerados no processo. Comisso foi necessário empregar processos fisico-quimicostradicionais para realizar o polimento dessa água a fim deadequá-la aos padrões de potabilidade estabelecidos pelalegislação vigente.

A presente invenção demonstra que o processo deaumento de concentração de microorganismos desnitrificantes apartir de biomassas, e sua posterior utilização em reatorescontínuos suportados com materiais poliméricos, cerâmicos e/oucelulósicos se mostra viável para o tratamento de águas naturaise/ou residuais.

Tendo sido descrita e ilustrada a melhor forma derealização atualmente contemplada para a concretização dapresente invenção, inúmeras modificações e variações em sua formade realização serão prontamente aparentes àqueles versados natécnica. Portanto, é para ser compreendido que a presenteinvenção não está limitada aos aspectos práticos da realizaçãoatualmente preferida ilustrada e descrita, e que todas taismodificações e variações devem ser consideradas como estandoenglobadas dentro do espirito e escopo da invenção, tal comodefinidos nas reivindicações anexas.

Claims (16)

1. Processo de desnitrificação biológica pordigestão anaeróbia em um sistema de remoção de contaminantesdissolvidos e/ou suspensos em águas naturais ou residuais atravésde colônias de microorganismos desnitrificantes heterotróficos,caracterizado pelo fato que compreende as etapas dealimentar uma solução de referidas águas e umnutriente a um reator tendo um meio de suporte para referidascolônias de microorganismos; eadicionar uma quantidade estequiometricamenteaceitável de fontes de carbono orgânico à solução alimentada aoreator

2. Processo de desnitrificação biológica de acordocom a reivindicação 1,. caracterizado pelo fato que a referidaquantidade estequiometricamente aceitável da fonte de carbonoorgânico varia na faixa entre 5 a 2500 ppm.

3. Processo de desnitrificação biológica de acordocom a reivindicação 2, caracterizado pelo fato que a referidaquantidade estequiometricamente aceitável da fonte de carbonoorgânico varia na faixa entre 5 a 500 ppm.

4. Processo de desnitrificação biológica de acordocom a reivindicação 3, caracterizado pelo fato que a referidaquantidade estequiometricamente aceitável da fonte de carbonoorgânico varia na faixa entre 5 a 100 ppm.

5. Processo de desnitrificação biológica de acordocom a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que referidascolonias de microorganismos são selecionadas a partir do grupocompreendendo os gêneros Pseudomonas, Aeromonas, XanthomonasrChryseomonas, Alcaligenes, Flavobacterium, Comamonas eSphigonomonas.

6. Processo de desnitrificação biológica de acordocom a reivindicação 5, caracterizado pelo fato que referidascolonias de microorganismos são preferivelmente selecionadas apartir do grupo compreendendo Pseudomonas.

7. Processo de desnitrificação biológica de acordocom a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que referidafonte de carbono orgânico é selecionada a partir do grupo quecompreende etanol, metanol, acetato e/ou glicose.

8. Processo de desnitrificação biológica de acordocom a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que referido meiode suporte é selecionado a partir do grupo que compreendemateriais poliméricos e cerâmicos

9. Processo de desnitrificação biológica de acordocom a reivindicação 8, caracterizado pelo fato que os referidosmeios de suporte de materiais poliméricos e cerâmicos sãoselecionados a partir do grupo que compreende tubos de PVC,conduites de PP, anéis de Raschig, Pall Rings e anéis cerâmicos.

10. Processo de desnitrificação biológica de acordocom a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que referido meiode suporte é selecionado a partir do grupo que compreendebiomassas.

11. Processo de desnitrificação biológica de acordocom a reivindicação 10, caracterizado pelo fato que referidasbiomassas são selecionadas a partir do grupo que compreende bambu(Gramineas bambusoideae), casca de arroz, fécula de mandioca,cana-de-açúcar, cavaco de madeira e/ou misturas dos mesmos.

12. Processo de desnitrificação biológica de acordocom a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que referidoscontaminantes dissolvidos e/ou suspensos compreendem nitratos emsuas formas nitrogenadas (N-NO3") em concentrações que variam de- 10 a 500 ppm.

13. Processo de desnitrificação biológica de acordocom a reivindicação 12, caracterizado pelo fato que o processo dedesnitrificação biológica reduz referidas concentrações denitratos a uma faixa 0 a 10 mg N-NO3-L"1.

14. Processo de desnitrificação biológica de acordocom a reivindicação 1, caracterizado por utilizar uma quantidadeestequiométrica de carbono orgânico que compreende uma razãomássica variável de C:N a partir de aproximadamente 0,5:1 aaproximadamente 5:1.

15. Processo de desnitrificação biológica de acordocom a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que referidoreator é de fluxo continuo ou por batelada

16. Processo de desnitrificação biológica de acordocom a reivindicação 15, caracterizado pelo fato que o referidoreator é do tipo pistonado de fluxo ascendente.