De Acqua Expert – Em 27 de Janeiro de 2025

No artigo anterior, discutimos como os respirômetros SN6 e SN8 da ACQUA EXPERT são ferramentas essenciais para avaliar a saúde das bactérias removedoras de carga orgânica e também para medir o nível de toxicidade em sistemas de Lodos Ativados. Hoje, vamos aprofundar nosso entendimento sobre como esses equipamentos também revolucionam a análise dos processos de nitrificação e desnitrificação, componentes cruciais na remoção de nitrogênio dos efluentes.

O Processo de Nitrificação

A nitrificação é um processo biológico que transforma amônia em nitrito e, posteriormente, em nitrato. Este processo ocorre através de duas etapas principais, realizadas por bactérias autotróficas: a conversão de amônia a nitrito, conduzida principalmente pelas bactérias Nitrosomonas, e a subsequente oxidação de nitrito a nitrato, realizada por bactérias como Nitrobacter (Chang et al, 2011 & Muñoz et al, 2009).

• Primeira Etapa: A amônia (NH₃) é oxidada a nitrito (NO₂⁻) pelas bactérias Nitrosomonas. Este processo requer oxigênio e é sensível a fatores como pH e temperatura.
• Segunda Etapa: O nitrito é então convertido em nitrato (NO₃⁻) pelas bactérias Nitrobacter, que também necessitam de oxigênio para completar a reação.

A eficiência da nitrificação é influenciada pela concentração de oxigênio dissolvido, temperatura, e pH, sendo crucial manter condições ótimas para maximizar a atividade bacteriana.

O Processo de Desnitrificação

A desnitrificação, por outro lado, é o processo de redução do nitrato a gás nitrogênio (N₂), ocorrendo em condições anóxicas. Este processo é realizado por bactérias heterotróficas que utilizam o nitrato como aceptor de elétrons na ausência de oxigênio livre.

• Condições Anóxicas: As bactérias desnitrificantes, como Pseudomonas, utilizam o nitrato disponível para metabolizar o carbono orgânico, liberando nitrogênio gasoso como subproduto.
• Fatores que Influenciam: A concentração de oxigênio dissolvido deve ser mínima, e a disponibilidade de carbono orgânico é essencial para o sucesso da desnitrificação.

A Revolução dos Respirômetros SN6 e SN8

Antes da introdução dos respirômetros SN6 e SN8, monitorar a atividade das bactérias nitrificantes e desnitrificantes era um desafio significativo. Esses equipamentos modernos da ACQUA EXPERT oferecem uma solução prática e eficaz para avaliar a eficiência desses processos em tempo real .

Avaliação da Nitrificação

A nitrificação é avaliada através do teste AUR (Ammonium Utilization Rate), que determina a taxa máxima de consumo de oxigênio (Rn) e a taxa específica global máxima de consumo de amônia. O processo é realizado da seguinte forma:

• Ensaio Respirométrico: O equipamento utiliza cloreto de amônio, cuja concentração de amônia é equivalente à do processo real. Durante o ensaio, a taxa de nitrificação é medida pela quantidade de oxigênio consumido.
• Cálculo da Taxa de Consumo de Oxigênio (Rn): A fórmula utilizada é Rn (mg N-NH₄ / L.h) = FDO * Rs.max / 4,57, onde:
  • FDO é o fator de demanda de oxigênio.
  • Rs.max é a taxa máxima de respiração.
• Cálculo da Taxa AUR: A taxa de utilização de amônia é calculada pela fórmula AUR (mg N – NH₄/g SSV * h) = Rn / SSV, onde o SSV é a concentração de sólidos suspensos voláteis.

Avaliação da Desnitrificação

A desnitrificação é avaliada pelo teste NUR (Nitrate Utilization Rate), que mede a taxa de desnitrificação usando nitrato de sódio (Figura 1). O procedimento inclui:

• Ensaio Respirométrico: O equipamento mede a taxa de utilização de nitrato, que indica a velocidade de consumo do nitrato em um tanque anóxico, utilizando o eletrodo de ORP (Potencial de Oxiredução).
• Cálculo da Taxa NUR: A fórmula utilizada é NUR = (mVfinal – mVinicial) / tempo, onde:
  • mVfinal e mVinicial são as leituras finais e iniciais de milivolts, proporcionais à concentração de oxigênio ou nitrato.
  • Tempo é o intervalo em que a medição é realizada.

Figura 1: Gráfico com resultado do NUR (teste de desnitrificação) gerado pelo SN6.

Um dos desafios significativos enfrentados por operadores de sistemas de lodos ativados com remoção de nitrogênio é a flotação indesejada do manto de lodo no clarificador secundário (Figura 2). Esse problema geralmente ocorre quando a desnitrificação, que deveria ocorrer no tanque anóxico, acaba se desenvolvendo no decantador. 

Através da respirometria com os equipamentos SN6 e SN8, é possível avaliar a saúde das bactérias desnitrificantes de maneira eficiente, ajudando a prevenir esse tipo de complicação. Veja abaixo outros benefícios.

Figura 2: Imagem de um clarificador secundário com flotação da manta de lodo por problemas de desnitrificação biológica. 

Benefícios Práticos e Aplicações

A utilização dos respirômetros SN6 e SN8 permite que engenheiros e operadores de estações de tratamento otimizem os processos de nitrificação e desnitrificação, resultando em:

• Maior Eficiência de Remoção de Nitrogênio: A capacidade de monitorar e ajustar os processos em tempo real leva a uma remoção mais eficaz de nitrogênio dos efluentes.
• Redução de Custos Operacionais: A melhora na eficiência dos processos reduz a necessidade de insumos químicos e energia, resultando em economia significativa.
• Conformidade Ambiental: Assegurar que os efluentes tratados atendam aos padrões regulatórios de nitrogênio é crucial para a proteção dos ecossistemas aquáticos (Souto, 2009).

Considerações Finais

Os respirômetros SN6 e SN8 da ACQUA EXPERT representam um avanço tecnológico significativo na gestão de estações de tratamento de efluentes. Com a capacidade de analisar de forma detalhada os processos de nitrificação e desnitrificação, esses equipamentos oferecem um caminho claro para a otimização e sustentabilidade ambiental.

Esperamos que este artigo tenha fornecido insights valiosos sobre a importância da nitrificação e desnitrificação e como os respirômetros estão transformando a maneira como abordamos o tratamento de efluentes. Fique atento para mais discussões sobre inovações em tratamento e efluentes em nossos próximos artigos.

Referências Bibliográficas:

CHANG, C.Y.; TANONG, K.; XU, J.; SHON, H. (2011) Microbial community analysis of an aerobic nitrifying-denitrifying MBR treating ABS resin wastewater. Bioresource Technology , v. 102, n. 9, p. 5337-5344.

MUÑOZ, C.; ROJAS, D.; CANDIA, O.; AZOCAR, L.; BORNHARDT, C.; ANTILEO, C. (2009) Supervisory control system to enhance partial nitrification in an activated sludge reactor. Chemical Engineering Journal , v. 145, n. 3, p. 453-460.

SOUTO, G.D.B. (2009) Lixiviado de aterros sanitários brasileiros: estudo de remoção de nitrogênio amoniacal por processo de arraste com ar (“stripping”) Tese (Doutorado em Engenharia) – Universidade de São Paulo, São Carlos.