CAON, C

CORADI, M.

KUNZ, A.

MARONEZE, M. M.

PRÁ, M. C. de

SCUSSIATO, L. A.

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   15  7ª Jornada de Iniciação Científica - JINC 24 de outubro de 2013  Concórdia,SC AVALIAÇÃO DA VELOCIDADE ESPECÍFICA DE CONSUMO DE NITROGÊNIO NO PROCESSO ANAMMOX  Cássia Caon1*; Airton Kunz2; Marina Celant De Prá3; Michaela Coradi3;  Lucas A. Scussiato4 e Mariana M. Maroneze5 ¹Graduada em Engenharia Ambiental pela Universidade do Estado de Santa Catarina, Campus Lages e-mail: cacaonn@gmail.com ²Pesquisador da Embrapa Suínos e Aves 3Mestranda em Engenharia Química – UFSC, Florianópolis, estagiária Embrapa Suínos e Aves 4Mestrando em Engenharia Agrícola – UNIOESTE, Cascavel, estagiário Embrapa Suínos e Aves 5Graduada em Tecnologia em Alimentos pela Universidade Federal de Santa Maria, Campus Santa Maria  Palavras-chave: remoção de nitrogênio, tratamento biológico, processo ANAMMOX.  INTRODUÇÃO A remoção de nitrogênio amoniacal em águas residuárias é de grande importância, visto que sua presença em determinada concentração pode provocar a eutrofização dos corpos d’água e elevar o grau de toxicidade. Para o tratamento adequado destas águas residuárias, podem ser usados processos biológicos e físico-químicos. No entanto, os processos de tratamento biológico para remoção de nitrogênio são os que apresentam menores custos de instalação e operação (2). A nova tecnologia que vem sendo estudada é o processo biológico ANAMMOX (do inglês Anaerobic Ammonium Oxidation). Este sistema consiste na remoção de nitrogênio amoniacal do afluente sob condições anaeróbias, onde o amônio é levado a N2 utilizando nitrito como aceptor final de elétrons. A estequiometria do processo ANAMMOX pode ser descrita pela Equação 1 (3).                  -            -                           -                                     (1)  Sendo ainda um processo autotrófico, não necessita de adição de fontes extras de carbono orgânico. Embora o interesse e pesquisa sobre o progresso na compreensão do metabolismo das bactérias ANAMMOX têm sido significativa, as informações sobre a cinética de crescimento são bastante variáveis na literatura, o que justifica maiores estudos para compreensão de tal. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade de bactérias ANAMMOX de um reator em escala de bancada, através de um estudo cinético das velocidades específicas de consumo de substrato e formação de produto.  MATERIAL E MÉTODOS Para verificar a atividade do lodo ANAMMOX foi realizado um ensaio cinético de consumo dos substratos amônio e nitrito e produção de nitrato, em um reator de escala laboratorial com volume útil de 1 L, através de ensaios em batelada. A temperatura foi mantida constante em 25±1°C e o pH foi controlado pela adição de sais (CaCO3 e NaHCO3) ao meio sintético, mantendo-se na faixa de 7,82-8,06. A entrada e saída do reator foram conectadas, formando uma linha de recirculação, com uma vazão de 3 mL.min-1, mantendo o mesmo em condições próximas à de operação e auxiliando na transferência de massa do reator. O ensaio foi realizado com meio de cultura sintético, na concentração de 200 mgN.L-1, sendo 50% na forma de N-NH4+ e 50% na forma de N-NO2-. Coletou-se 7 mL de amostra, em intervalos de tempo de 30 minutos, durante um período de 6 horas. Para a avaliação da atividade ANAMMOX, foram realizadas análises de: N-NH3/N-NH4+, N-NO2 -, N-NO3- e sólidos suspensos, todas seguindo metodologia descrita em APHA (1), no Laboratório de Análises Físico-químicas da Embrapa Suínos e Aves.   RESULTADOS E DISCUSSÃO As Figuras 1, 2 e 3 apresentam os resultados do ensaio cinético do consumo de amônio, nitrito e produção de nitrato no reator ANAMMOX durante o experimento. As velocidades de consumo de substrato (rs) e produção de produto (rp), foram obtidas pela regressão linear da concentração de substrato e produto em função do tempo, onde o coeficiente angular representa esse valor, como sendo: rN-NH4 = 7,392 mgN-NH3.L-1.h-1,  rN-NO2- = 9,490 mgN-NO2-.L-1.h-1 e rN-NO3- = 2,387 mgN-NO3-.L-1.h-1.  No mesmo contexto, a velocidade específica de consumo de amônio, nitrito e produção de nitrato, pôde ser calculada utilizando os dados do ensaio. Devido ao lento crescimento das bactérias, considerou-se a concentração de biomassa constante a um valor previamente medido de 4,206 gSSV L-1, determinada através dos Sólidos Suspensos Voláteis (SSV), onde as velocidades específicas resultaram em: µN-NH4 = 1,770 mgN-NH3.gSSV-1.h-1, µN-NO2- = 2,223 mgN-NO2-.gSSV-1.h-1 e µN-NO3- = 0,560 mgN-NO3-.gSSV-1.h-1.     16  7ª Jornada de Iniciação Científica - JINC 24 de outubro de 2013  Concórdia,SC É possível observar linearidade no consumo e produção das formas nitrogenadas, expresso pelos valores do R2 0,9915 para o amônio, R2 0,9944 para o nitrito e R2 0,9534 para a produção de nitrato. A remoção de nitrogênio durante o período do ensaio cinético de seis horas foi na ordem de 114,90 mgN.L-1, o que comprova atividade ANAMMOX no reator analisado. Assim, conforme os resultados obtidos no ensaio cinético, tem-se concentração média inicial de 94 mgN-NH4.L-1 e 103,50 mgN-NO2-.L-1 e, após 6 horas, a concentração média final foi de 49,33 mgN-NH4.L-1 e 47,40 mgN-NO2-.L-1. Isto representou uma relação estequiométrica de amônio:nitrito de 1:1,25, respectivamente. Em estudo feito sobre a rota metabólica e crescimento de bactérias ANAMMOX, o valor reportado para a relação estequiométrica é de 1:1.32 (2), ou seja, o ensaio cinético realizado pelo presente estudo, devido a proximidade dos valores, está condizente com o processo ANAMMOX.   CONCLUSÕES Com os resultados obtidos, foi possível observar atividade ANAMMOX durante a realização do ensaio cinético. As velocidades de consumo de substrato e produção de produto foram satisfatórias, observando que, para 6 horas de ensaio, 50% do nitrogênio total foi removido. Isso demonstra que as bactérias responsáveis pela remoção de nitrogênio encontram-se ativas e enriquecidas no reator. Os valores encontrados no ensaio atenderam a relação estequiométrica característica do processo, assim como o metabolismo das bactérias ANAMMOX.  REFERÊNCIAS 1. APHA – American Public Health Association. Standard methods for the examination of water and wastewater. 22 ed. Washington, DC: American Public Health Association, 2012.). 2. SCHEEREN, M.B.; KUNZ, A.; STEINMETZ, R.L.R.; DRESSLER, V.L. O processo ANAMMOX como alternativa para tratamento de águas residuárias, contendo alta concentração de nitrogênio. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. v.15, n.12, p.1289-1297, 2011.  3. STROUS, M., HEIJNEN, J.J., KUENEN, J.G., JETTEN, M.S.M. The sequencing batch reactor as a powerful tool for the study of slowly growing anaerobic ammoniumoxidizing microorganisms. Appl. Microbiol. Biotechnol. 50, 589–596, 1998.    Figura 1. Acompanhamento do consumo de amônio durante o ensaio cinético.  Figura 2. Acompanhamento do consumo de nitrito durante o ensaio cinético.    Figura 3. Acompanhamento da produção de nitrato durante o ensaio cinético.      

Avaliação da velocidade específica de consumo de nitrogênio no processo anammox.

http://www.alice.cnptia.embrapa.br/alice/bitstream/doc/973928/1/final7313.pdf

Avaliação da velocidade específica de consumo de nitrogênio no processo anammox.

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