No processo de tratamento de efluentes, o tratamento biológico secundário é usado para remover matéria orgânica dissolvida usando microrganismos. Uma prática comum para determinar o desempenho deste tratamento é a razão alimento/microrganismo (F:M). Para determinar a porção de proporção de alimentos (F), a análise de carbono orgânico total (COT) pode fornecer dados mais precisos e confiáveis do que outros métodos para reduzir o risco de não conformidade regulatória e ajudar a otimizar o tratamento biológico secundário.
O tratamento biológico secundário é uma etapa crítica no tratamento de efluentes que utiliza microrganismos para remover nutrientes orgânicos e outros (nitrogênio e fósforo). A operação ideal requer equilíbrio entre os microrganismos e a contaminação (alimentos orgânicos) dos efluentes. O tratamento biológico pode variar na implementação de uma instalação para outra. As instalações de efluentes municipais tendem a ter cargas orgânicas mais consistentes em seus efluentes, enquanto os efluentes industriais tendem a flutuar mais frequente e rapidamente com base nas atividades de produção. Essas flutuações podem ser problemáticas para o tratamento biológico porque os microrganismos usados nesse processo reagem lentamente às mudanças de carga e são facilmente sobrecarregados. Isso pode levar a uma interrupção na eficiência do tratamento e na remoção de contaminantes. Para evitar a interrupção do tratamento e otimizar o desempenho do processo, os operadores podem monitorar suas taxas de carregamento orgânico e a população de microrganismos usando a razão alimento/microrganismo (F:M). A relação F:M é frequentemente usada para controlar e gerenciar aeração, equalização, lodo ativado de retorno e qualquer manutenção de microrganismos.
A relação F:M pode ser um parâmetro benéfico para operadores de efluentes, pois fornece uma compreensão fundamental do equilíbrio entre a carga orgânica nos efluentes e a população de microrganismos disponíveis para usá-la como fonte de combustível. No entanto, a determinação da proporção apropriada depende de medições adequadas, confiáveis e oportunas para F e M, que alcancem a remoção ideal de contaminantes e uma operação eficiente.
A porção de alimento (F) do carregamento de efluentes do F:M é tipicamente determinada usando Demanda Biológica de Oxigênio (DBO) ou Demanda Química de Oxigênio (DQO). DBO e DQO são procedimentos analíticos que medem o consumo biológico ou químico de oxigênio de uma amostra que se correlaciona com a quantidade de matéria orgânica presente nos efluentes. A velocidade desses métodos e sua suscetibilidade a interferências não são ideais para a otimização do processo, enquanto o COT oferece muitas vantagens. Estes serão discutidos mais adiante na próxima seção.
A porção do microrganismo (M) ou a biomassa no reator é medida por meio de sólidos suspensos de licor misto (MLSS), sólidos totais ou sólidos suspensos voláteis de licor misto (MLVSS), fração volátil de sólidos totais, também considerada suspensão microbiológica. Os operadores calculam a MLSS multiplicando a concentração de MLSS (mg/L) pelo volume do tanque de aeração (MG) e pela densidade da água. Para calcular a MLVSS, a MLSS é multiplicada pela % de matéria volátil. Embora esses métodos possam parecer simples e diretos, existem algumas desvantagens nessas medições que podem dificultar a confiança na relação F:M para a otimização do processo.
Como o COT melhora o controle do processo
Os operadores não podem confiar apenas no uso da relação F:M com esses métodos tradicionais devido a várias desvantagens e interferências. A porção F pode incluir compostos que não serão facilmente degradados pelos microrganismos, enquanto a porção de M assume que quaisquer sólidos são microrganismos (mesmo os mortos). O DBO leva até 5 dias para obter resultados e são suscetíveis a interferências como desinfetantes, cloro e sais, que podem levar a resultados imprecisos. Embora a COD leve de 2 a 3 horas para obter resultados, ela também é suscetível a interferências, incluindo nitrito, compostos férricos, sulfeto e cloretos e usa produtos químicos tóxicos durante a análise. Além disso, a demanda de oxigênio por métodos regulados é baseada em laboratório, o que aumenta o tempo para os resultados dos dados.
Essas limitações tornam difícil para os operadores obter resultados precisos, o que é especialmente problemático para instalações que variam frequentemente em carga orgânica. O uso de carbono orgânico total (COT) para monitorar o conteúdo orgânico em efluentes é mais eficiente do que DBO e DQO, pois quantifica diretamente a contaminação orgânica (alimento) no carregamento de efluentes. Vantagens adicionais do uso de COT sobre a demanda de oxigênio incluem a captura completa de todos os orgânicos, a obtenção de resultados em minutos, em vez de horas ou dias, a precisão de 2-5% versus 10-20% e a prevenção de interferências de possíveis co-contaminantes na alimentação de efluentes. Para determinar a carga orgânica de um fluxo de efluentes em tempo real, um analisador on-line pode ser instalado para observar mudanças na carga orgânica de efluentes e tomar decisões rápidas para otimizar a eficiência do tratamento. Dados mais precisos e confiáveis do monitoramento de COT podem reduzir o risco de não conformidade regulatória e ajudar a otimizar a aeração. Da mesma forma, o ATP oferece vantagens significativas sobre MLSS ou MLVSS para a porção de microrganismos (M) da razão, medindo a população real de biomassa ativa. Isso pode reduzir a variabilidade local a local associada aos sólidos suspensos. O uso de COT e ATP oferece relações F:M verdadeiras, confiáveis e adaptáveis que podem oferecer faixas de operação ideais claras.
O tratamento biológico desempenha uma etapa crítica na remoção de compostos orgânicos de efluentes e o monitoramento da relação F:M ajuda a garantir a eficiência do tratamento. Ao monitorar alimentos provenientes da carga de efluentes usando COT e microrganismos no biorreator usando ATP, os operadores podem agir quando há um aumento na carga orgânica e ajustar os parâmetros para otimizar o tratamento usando dados em tempo real.
Autora: Sara Speak
Sara Speak é especialista em aplicação de produtos na Veolia Water Technologies & Solutions, fornecendo suporte e experiência em aplicações para clientes de instrumentos analíticos Sievers em setores como químico, petroquímico, alimentos e bebidas e efluentes municipais.
Sara trabalha com os clientes para fornecer treinamento, auxiliar as instalações do produto, otimizar o uso do equipamento e demonstrar a viabilidade em diferentes aplicações de teste. Antes da função atual, ela era técnica de serviços de fábrica, responsável por reparar e solucionar problemas de instrumentos Sievers. Sara trabalhou anteriormente na indústria de alimentos e bebidas como técnica de laboratório de QA na MillerCoors e Leprino Foods. Ela é bacharel em Química e, ainda, bacharel em Música (B.M.) em Performance de Violino pela Metropolitan State University of Denver.
- Referências
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