Reator contínuo com leito de lodo biológico anaeróbio para a remoção de íons metálicos em solução aquosa

Abstract

Reatores contínuos com leito de lodo biológico anaeróbio, in natura e seco em estufa, foram utilizados para a remoção de metais (Cu+2, Mn+2 e Zn+2) em solução aquosa. Com o lodo in natura avaliou-se o efeito conjunto da bioacumulação e biossorção; e com o lodo seco em estufa o efeito exclusivo da biossorção. Foram utilizadas baixas concentrações de Cu+2, Mn+2 e Zn+2 (0,01 a 5,00 mg L-1), tendo em vista que para a ocorrência de bioacumulação devem ser mantidas condições não tóxicas para os micro-organismos. Portanto, os resultados poderão ser aplicados para o pós-tratamento de efluentes com concentrações remanescentes desses metais, que necessitem de polimento para a disposição final, atendendo aos limites legais de qualidade de água do corpo receptor. Os lodos utilizados foram coletados de reatores anaeróbios horizontal (RAH) e de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB) utilizados no tratamento de águas residuárias de suinocultura. A temperatura foi controlada a 20°C em todos os ensaios. Foram avaliadas vazões de 5, 10 e 15 mL min-1, valores de pH 4,0 e 6,0 e concentrações de 0,01, 0,5 e 1,0 mg L-1 de Cu2+ e Mn2+, e de 0,05; 2,5 e 5,0 mg L-1 de Zn2+. O pH ótimo para a remoção de Mn2+ e Zn2+ foi 4,0 e para o Cu2+ não foi verificada diferença. A maior eficiência foi encontrada quando utilizou-se os menores valores de concentração e fluxo para os três biossorventes avaliados. Foi verificado que os valores de concentração de metais utilizados demonstraram não serem tóxicos para as células dos micro-organismos presentes no lodo in natura, permitindo o uso do mesmo em vários ciclos de bioacumulação com redução da quantidade de metais na água em todos os ciclos avaliados. Os resultados demonstraram a eficiência dos biossorventes (lodos anaeróbios) para a remoção de Cu2+, Zn2+ e Mn2+ em solução aquosa. Os resultados revelaram a capacidade de regeneração dos biossorventes. A reutilização do lodo em ciclos de adsorção-dessorção foi possível com a utilização da solução regenerante de CaCl2 e a utilização na forma in natura do lodo de RAH.

Continuous reactors with anaerobic biological sludge bed, in nature and dry in an oven, were used for removal of metals (Cu+2 , Mn+2 and Zn+2 ) in aqueous solution. With the sludge in natura it was evaluated the combined effect of bioaccumulation and biosorption; and the dry sludge in greenhouse sole effect of biosorption. It was used lower concentrations of Cu+2 , Mn+2 and Zn+2 (0.01 to 5.00 mg L -1 ), considering that for bioaccumulation occurring should be kept non-toxic conditions for the micro-organisms. Therefore, the results can be applied to the posttreatment of effluents with remaining concentrations of these metals, which require polishing to final disposal, meeting the legal limits of quality of the receiving water body. The used sludges were collected from horizontal anaerobic reactors (RAH) and ascendant upflow sludge blanket (UASB) used in the treatment of swine wastewater. The temperature was controlled at 20°C in all tests. It was analyzed outputs of 5, 10 and 15 ml min-1 , pH values 4.0 and 6.0 and concentrations of 0.01, 0.5 and 1.0 mg L- 1 Cu+2 and Mn+2 , and 0.05; 2.5 and 5.0 mg L -1 Zn+2 . The optimum pH for the removal of Mn+2 and Zn+2 was 4.0 and the Cu+2 it was not verified difference. The highest efficiency was found when it was used the lowest values of concentration and flux for all three reviews biosorbents. It has been found that the metals concentration values used proved not to be toxic to cells of microorganisms present in the sludge in nature, allowing its used in various bioaccumulation cycles to reduce the amount of metals in the water in all cycles evaluated. The results demonstrated the efficiency of the biosorbent (anaerobic sludge) to remove Cu+2 , Zn+2 and Mn+2 in aqueous solution. The results revealed the regenerative capacity of biossorventes. A sludge reuse in adsorption-desorption cycles was possible with the use of regenerating solution CaCl2 and the utilization in natura of the RAH sludge.