Abordagem ecotoxicológica para avaliação de reatores anaeróbios com meio suporte e com microrganismos eficientes

Abstract

Nesta pesquisa foi avaliado o tratamento anaeróbio de esgotos sanitários em reatores UASB por meio de bioanálises ecotoxicólógicas. O esgoto bruto foi coletado periodicamente na rede coletora do município de Viçosa, Minas Gerais e utilizado para abastecer três diferentes reatores anaeróbios em escala de bancada e fluxo contínuo: um reator UASB convencional, um reator UASB inoculado com microrganismos eficientes e um reator anaeróbio híbrido. O tratamento foi avaliado por meio da remoção de matéria orgânica (DQO e DQOf), toxicidade em Ceriodaphnia dubia, Raphidocelis subcapitata e atividade estrogênica pelo teste YES (Yeast Estrogen Screen). Os resultados demonstraram que o esgoto sanitário apresentou característica de pouca biodegradabilidade, relações DBO/DQO de 0,3 ± 0,1 e elevadas concentrações de N- NH3 de 57,9 ± 24,8 mg L-1. Os reatores apresentaram forte dependência do tempo de detenção hidráulica (TDH) e o tratamento neles melhorou com a progressiva diminuição do TDH até 6h, que resultou em eficiências de remoção de DQO e DQOf maiores que 70 e 90%, respectivamente, no reator UASB convencional, devido ao acréscimo da carga orgânica volumétrica. Todas as amostras apresentaram toxicidades remanescentes para C. dubia e R. subcapitata. Para o organismo C. dubia, os reatores foram ineficientes na remoção de toxicidade aguda, que foi produzida em muitas amostras. Os efeitos sobre letalidade em C. dubia foram relacionados com as elevadas concentrações de N-NH3 no esgoto e na ineficiência dos processos anaeróbios em remover nitrogênio. Para o efeito crônico sobre a reprodução da C. dubia, remoções maiores que 90% foram encontradas para todos os três reatores. Em R. subcapitata, foi observada variações entre remoção e produção de toxicidade e os dados sugerem que o desempenho do processo anaeróbio e as condições hidráulicas são a chave para a remoção da toxicidade neste organismo. A R. subacapitata foi o organismo mais sensível dentre os testados nessa pesquisa e, portanto, o mais indicado para os testes de toxicidade nesta matriz. Valores de 39,3 a 85,7 ng equivalentes de estradiol (EQ-E2) L-1 foram encontrados para o esgoto tratados dos reatores, com estrogenicidade produzida em todos os TDHs provavelmente devido à desnconjugação dos compostos estrogênicos durante o tratamento. Nenhuma diferença estatística nas remoções de matéria orgânica, toxicidade ou estrogenicidade foi encontrada entre os reatores, sugerindo que nas condições amostradas a modificação dos reatores pela inoculação dos microrganismos eficientes ou inserção do meio suporte não causou efeito significativo sobre o desempenho dos reatores. Para a melhor remoção de toxicidade em R. subcapitata indica-se a operação do reator UASB em TDH de 9 h e carga orgânica volumétrica acima de 2,5 kg m-3 d-1.

This research evaluated anaerobic sewage treatment using UASB reactors through ecotoxicological bionalyses. Raw sewage was collected periodically at the end of the sanitary sewage system in Viçosa, Minas Gerais and used to feed three different bench-scale, continuous flow anaerobic reactors: a conventional UASB reactor, a UASB reactor inoculated with effective microorganisms and a hybrid anaerobic reactor. Treatment efficiency was evaluated by means of organic matter removal (COD and CODs), toxicity to Ceriodaphnia dubia and Raphidocelis subcapitata and estrogenic activity by the YES test (Yeast Estrogen Screen). The results showed that raw sewage presented low biodegradability with a BOD/COD relationship of 0,3 ± 0,1 and high N-NH3 concentrations of 57,9 ± 24,8 mg L-1. The reactors showed strong hudraulic retention time (HRT) dependence and their efficiency improved with the progressive decrease of HRT from 12 to 6 hours, achieving average COD and CODs removal efficiencies of higher than 70 and 90%, respectively, in the conventional UASB reactor due to increasing organic loading rates. All treated samples showed remaining toxicities to C. dubia and R. subcapitata. The reactors were inefficient in removing acute toxicity to C. dubia, with toxicity produced in many samples. The effects of lethality in C. dubia were related to the high concentrations of NH3 in sewage and the inefficiency of the anaerobic processes in removing nitrogen. Greater than 90% removals of the chronic reproductive effect in C. dubia were found for the three reactors. In R. subcapitata, variations between toxicity removal and production were observed and the results suggest that anaerobic process performance might be the key to toxicity removal in this organism. R. subcapitata was more sensitive organism than C. dubia in this study and, therefore, the most suitable for the toxicity tests in this matrix. Values from 39,3 to 85,7 ng estradiol equivalents (EQ-E2) were obtained in the anaerobically treated sewage, with estrogenicity produced at all HRTs probably due to deconjugation of estrogenic compound during treatment. No statistical difference in organic matter removal, toxicity or estrogenicity was observed among the reactors, which suggests that under the conditions tested, reactor modification through effective microorganisms inoculation or insertion of a support medium does not cause significant effect on anaerobic reactor performance. For the better removal of toxicity in R. subcapitata the operation of UASB reactor in HRT of 9 h and volumetric organic load above 2.5 kg m-3 d-1 is indicated.