Avaliação da microaeração em reator UASB piloto para remoção do sulfeto de hidrogênio produzido no tratamento de esgoto doméstico

Influent containing sulphur are particularly undesirable to anaerobic process, especially regarding final products, such as treated effluent and biogas. Problems associated to formation and release of hydrogen sulphide are related to characteristics such as unpleasant odour, corrosivity and toxicity. Studies have demonstrated that small amounts of air/O2 introduction in liquid phase may provide removal of dissolved hydrogen sulphide present in biogas and also dissolved sulphide oxidation potential. Therefore, this research consisted of the evaluation of microaeration techinique performed in the digestion zone of an UASB reactor treating domestic wastewater, aiming to control hydrogen sulphide in both liquid and gas (biogas) phases. The set up comprised of two pilot-scale UASB reactors, including a conventional and a modified UASB reactor operating under microaeration conditions. The research was developed in three phases. Air was introduced 3 m from the bottom of the reactor during phases I and II with the flow of 20 mL.min-1 and 30 mL.min-1 under 7 h and 5 h of HRT conditions, respectively. On phase III, 30 mL.min-1 of air was dosed 1 m from the bottom of the reactor, complying to phase I operational conditions. Results related to microaerobic UASB reactor showed that hydrogen sulphide concentration of biogas were bellow 70 ppmv during phase I, achieving 98% removal efficiency. Through phases II and III, removal efficiences were 95,7% and 94%, respectively. Hydrodynamic variance of the reactor and air aplication height did not decreased H2S removal efficiency regarding biogas. However, dissolved sulphide removal was not observed. The range of methane concentration in biogas of microaerated reactor was 50-55%v/v phase I, 43-55%v/v phase II and 37-45%v/v phase III, bellow methane concentration of anaerobic reactor biogas. Methane dilution was, mainly, influenced by nitrogen present in atmospheric air and dissolved in raw sewage. Organic matter removal efficiency of UASB reactor was not enhanced by microaeration, once removal percentages were about 50 to 70%. Dosed air did not affect specific methanogenic activity (SMA of 0,19 gCODCH4.gVSS-1) and microbial community similarity was not expressively modified. Therefore, air limited introduction in UASB reactor digestion zone was shown an efficient method to remove hydrogen sulphide from gas phase. However, further investigations are still needed regarding dissolved sulphide oxidation since its removal was not observed in the microaerobic reactor.

Afluentes contendo enxofre são particularmente indesejáveis ao processo anaeróbio, principalmente aos produtos finais, quais sejam, o efluente tratado e o biogás. Os problemas associados à formação e liberação de H2S decorrem do fato do mesmo ser um gás de odor desagradável, corrosivo e tóxico. Estudos têm demonstrado que a introdução de pequenas quantidades de ar/O2 na fase líquida promove a remoção da concentração de sulfeto de hidrogênio no biogás, além de apresentar um potencial para oxidação do sulfeto dissolvido. Nesse contexto, a pesquisa consistiu na avaliação da técnica de microaeração, introduzida na zona de digestão do reator UASB tratando esgoto doméstico, para o controle do sulfeto de hidrogênio presentes na fase líquida e na fase gasosa (biogás). O aparato experimental foi composto de dois reatores UASB em escala piloto, um deles foi modificado para operar em condições de microaeração. A pesquisa foi desenvolvida em três fases, de modo que, nas fases I e II aplicou-se à 3 m do fundo do reator as vazões de 20 mL.min-1 e 30 mL.min-1 de ar, com o reator trabalhando com THD de 7 e 5 h, respectivamente. Na fase III, foi introduzido 30 mL.min-1 de ar à 1m do fundo do reator, seguindo a mesma condição operacional da fase II. Os resultados indicaram que as concentrações de sulfeto de hidrogênio no biogás ficaram abaixo de 70 ppmv durante fase I, com eficiência de remoção de 98%. Nas fases II e III as eficiências de remoção foram de 96% e 94%, respectivamente. A variação hidrodinâmica do reator e a mudança do ponto de aplicação não prejudicaram a eficiência de remoção de H2S do biogás. Contudo, não foi observado eficiência de remoção do sulfeto dissolvido na fase líquida. A faixa de concentração de metano observada no biogás do reator microaerado foi de 50-55%v/v na fase I, de 43-55%v/v na fase II e de 37-45%v/v na fase III, teores abaixo dos verificados para o reator anaeróbio controle. A diluição do metano foi, principalmente, influenciada pela quantidade de nitrogênio presente no ar atmosférico. A eficiência de remoção de matéria orgânica do reator UASB não foi afetada pela microaeração, visto que os percentuais de remoção se distribuíram na faixa de 50-70%. O ar introduzido não prejudicou a atividade metanogênica específica (AME = 0,19 gDQOCH4.gSSV-1) e a similaridade da comunidade bacteriana não foi expressivamente modificada. Portanto, conclui-se que a introdução de microaeração na zona de digestão do reator UASB mostrou-se um método eficiente para remoção do sulfeto de hidrogênio da fase gasosa. Contudo, ainda é necessária maiores investigações sobre a oxidação do sulfeto dissolvido, visto que não foi observado eficiência de remoção no reator microaerado.