Tratamento de esgotos sanitários por alagados construídos operando com ciclos alternados e células de combustível microbianas

Abstract

No presente estudo objetivou-se avaliar o tratamento de esgotos sanitários de sistemas alagados construídos (SAC) operando na configuração de ciclos alternados (“tidal flow”) com a presença de células de combustível microbianas (CCM). Foram avaliados os fatores tipo de meio suporte (brita “número 0” e “número 1”) e espécie cultivada (capim- elefante BRS capiaçu e bananeira nanica). Foram avaliados os parâmetros físicos e químicos de qualidade dos efluentes tratados, bem como o desempenho das CCM e os parâmetros agronômicos das culturas. O ciclo de tratamento em cada SAC possuía uma duração total de 8 horas, com 3 ciclos por dia. Cada ciclo consistia nas fases de enchimento, sistema cheio (reação), drenagem e repouso (vazio), com durações específicas para cada etapa. Foi observado aumento nos níveis de oxigênio dissolvido devido à configuração “tidal flow”, que succiona ar atmosférico para dentro do leito durante a fase de drenagem. Essa condição favoreceu a transição entre os ambientes aeróbio, anóxico e anaeróbio, possibilitando os processos bioquímicos para a remoção de contaminantes e a produção de corrente elétrica. Observaram-se eficiências satisfatórias na remoção de turbidez, cor, demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO), nitrogênio total Kjeldahl (NTK), nitrogênio-nitrato, sólidos suspensos totais (SST) e sólidos totais. Os valores médios de concentração de saída de DQO foram de 119, 109, 117 e 98 mg L-1, com remoções de 61%, 64%, 61% e 67% para os SAC com bananeira em brita “1” (BB1), bananeira em brita “0” (BB0), capiaçu em brita “1” (CB1) e capiaçu em brita “0” (CB0), respectivamente. A planta e do tipo de meio suporte influenciaram o desempenho dos SAC, sendo o sistema CB0 o mais eficiente na remoção de DQO, destacando-se também pela produtividade. Em relação às CCM, o tipo de planta e de meio suporte influenciaram a produção de energia, e o SAC CB0 também foi o mais eficiente. Os resultados indicam que os SAC operados com ciclos alternados podem operar em reduzidos tempos de ciclo e se instalados com CCM podem produzir energia. Palavras-chave: Remoção de poluentes. Tidal flow. Recuperação de recursos. Bioenergia. Processos bioeletroquímicos.The present study aimed to evaluate the sewage treatment by tidal flow constructed wetlands (TFCW) with the presence of microbial fuel cells (MFC). The factors of type of support medium (gravel “number 0” and “number 1”) and cultivated species (elephant grass BRS capiaçu and dwarf banana) were evaluated. The physio-chemical quality parameters of the treated effluents were evaluated, as well as the performance of the CCM and the agronomic parameters of the crops. The treatment cycle in each TFCW had a total duration of 8 hours, with 3 cycles per day. Each cycle consisted of filling, full system (reaction), draining and resting (empty) phases, with specific durations for each step. An increase in dissolved oxygen levels was observed due to the tidal flow configuration, which draws atmospheric air into the bed during the drainage phase. This condition favored the transition between aerobic, anoxic and anaerobic environments, enabling biochemical processes to remove contaminants and produce electric current. Satisfactory efficiencies were observed in the removal of turbidity, color, biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), total Kjeldahl nitrogen (TKN), nitrogen-nitrate, total suspended solids (TSS) and total solids. The average values of COD effluents were 119, 109, 117 and 98 mg L-1, with removals of 61%, 64%, 61% and 67% for the TFCW with banana tree in gravel “1” (BB1) , banana tree in gravel “0” (BB0), capiaçu in gravel “1” (CB1) and capiaçu in gravel “0” (CB0), respectively. The plant and the type of support medium influenced the performance of the TFCW, with the CB0 system being the most efficient in the removal of COD, also standing out for its productivity. Regarding MFC, the type of plant and support media influenced energy production, and TFCW CB0 also was more efficient. The results indicate that the TFCW operated with tidal flow cycles can operate in reduced cycle times and if installed with MFC can produce energy. Keywords: Removal of pollutants. Tidal flow. Resource recovery. Bioenergy. Bioelectrochemical processes.