A premente busca nas atualizações científicas e tecnológicas pertinentes aos processos de tratamento de esgoto é consequência da necessidade do desenvolvimento do trabalho acadêmico que agrega conhecimento nacional sob o tema, bem como na urgente demanda em processos cada mais compactos e eficientes, tanto em termos de remoção de carga orgânica, como de nutrientes.
Recentemente, foi descoberta a possibilidade de se obter grânulos aeróbios sem a presença de material suporte, com o emprego de reatores em batelada sequenciais (RBS) (DE KREUK; NISHIDA e van LOOSDRECHT, 2007).
Grânulos biológicos aeróbios podem ser definidos como agregados microbianos que não coagulam sob baixa tensão hidrodinâmica, e que apresentam velocidade de sedimentação significativamente maior que flocos biológicos; em geral, apresentam forma esférica, cujo diâmetro pode variar de 0,2 a 6,0 mm (de KREUK et al, 2005).
Em linhas gerais, a granulação aeróbia consiste em um processo gradual envolvendo a transformação de lodo ativado floculento em agregados compactos, os quais posteriormente adquirem a forma de lodo granular e finalmente de grânulos maduros (TAY et al., 2001).
Experimentalmente, isso pode ser conduzido pela variação da pressão hidráulica, por meio da imposição tempo de sedimentação cada vez mais curto, de forma que alguns flocos conseguiram manter-se no interior do reator dando continuidade à sua transformação em grânulos, enquanto que outros serão lavados para fora, juntamente com o efluente (DE KREUK; NISHIDA e van LOOSDRECHT, 2007).
Em sistemas de lodo granular aeróbio, é possível se obter a remoção simultânea de matéria orgânica, nitrogênio e fósforo, ocorrendo de forma paralela em diferentes zonas no interior dos grânulos (BASSIN et al, 2012), já que em função do tamanho do grânulo, ocorre uma natural limitação da difusão do gás oxigênio em seu interior, possibilitando a existência de zonas aeróbias (mais externas), anóxicas (mais no interior) e anaeróbias (no centro) (LI et al, 2005).
Durante os ciclos de operação do RBS, após o enchimento, em condições anaeróbias, a concentração de substrato facilmente biodegradável é alta, permitindo sua difusão pelo grânulo por todas suas zonas; parte desse material será convertido em polímeros intracelulares como polihidroxialcanatos (PHA) ou polihidroxibutiratos (PHB) pelos organismos acumuladores de fósforo (PAO) e/ou organismos acumuladores de glicogênio (GAO), os quais competirão pelo substrato disponível; por conta do interesse em se remover fósforo, deve-se priorizar o desenvolvimento do PAO, isso porque enquanto as células bacterianas normais conseguem acumular em torno de 2,6{4c37039cb64c09a3f035206369f92baef50cdbb7102e6ebee53a31554390f71f} de fósforo, essa classe de microrganismos chega a números superiores a 38{4c37039cb64c09a3f035206369f92baef50cdbb7102e6ebee53a31554390f71f}; outro ponto que reforça a presença do PAO é o fato de que há evidências da sua importância na obtenção de grânulos densos e estáveis.
Nessa fase, observa-se, portanto, uma liberação de fósforo por parte desses microrganismos, devido a ruptura de moléculas de ATP em detrimento da síntese e armazenamento de material energético. Na fase seguinte ao enchimento, da reação, com a introdução do gás oxigênio, a quantidade de substrato rapidamente biodegradável disponível na fase líquida é pequena, então, os PAO’s fazem uso do PHA armazenado como fonte de energia, resultando disso a enorme absorção de fósforo na síntese de ATP’s.
A remoção do lodo de excesso garantirá, portanto, uma excelente eficiência na diminuição desse elemento no efluente (LI et al, 2014; BASSIN, 2012; NUNES et al, 2011; DE KREUK e VAN LOOSDRECHT, 2004; BEUN et al, 2002).
A remoção de nitrogênio, em processos de lodo granular aeróbio, ocorre pela nitrificação observada na região mais externa do grânulo, onde a presença de oxigênio dissolvido se faz presente; o nitrato gerado pode se difundir para o interior, chegando na zona anóxica, e serem desnitrificado, sendo que os PHA’s armazenados na etapa anterior podem ser utilizados como doadores de elétrons (DE KREUK et al, 2005).
Nesse contexto, o controle do parâmetro idade do lodo é de grande relevância ao processo, na medida em que deverá equilibrar condições de permanência celular que satisfaça tanto à comunidade nitrificante quanto aos PAO’s, já que a principal rota de retirada de fósforo do sistema, através do lodo excedente, exige idades do lodo baixas, e, por sua vez, os organismos nitrificantes necessitem de idades do lodo mais elevadas, em função de sua taxa de reprodução ser baixa (VON SPERLING, 2002).
Isto posto, a despeito do potencial que se vislumbra com o emprego dessa tecnologia para tratamento de esgoto e, consequentemente, proteção dos recursos hídricos, faz-se necessário a investigação e compreensão da influência que os valores de idade de lodo podem oferecer para efetiva granulação, e, por conseguinte, para eficiência do processo em termos de remoção simultânea de matéria orgânica e nutrientes, bem como, em função da produção de excesso de lodo e capacidade de receber carga.
Para saber mais:
CAMPOS, F.; Bueno, R.F.; PIVELI, ROQUE PASSOS; MAIA, F. C.; NUNES, A. C.; GUIMARAES, N. R.
Influência do parâmetro idade do lodo na operação de um reator em batelada sequencial com lodo granular aeróbio. REVISTA DAE. , v.69, p.149 – , 2021.
URL: http://revistadae.com.br/artigos/artigo_edicao_231_n_1972.pdf
CAMPOS, F.; GUIMARAES, N. R.; MAIA, F. C.; SANDOVAL, M. Z.; BASSIN, J. P.; Bueno, R.F.; PIVELI, R.P.
TREATMENT OF REAL DOMESTIC SEWAGE IN A PILOT-SCALE AEROBIC GRANULAR SLUDGE REACTOR: ASSESSING START-UP AND OPERATIONAL CONTROL. WATER ENVIRONMENT RESEARCH (ONLINE). 
URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/wer.1480
