Este é o segundo post da série Remoção Biológica de Nutrientes em Lodos Ativados, e nele vamos descrever com mais detalhes os processos de nitrificação e desnitrificação para remoção de nitrogênio.
Os microrganismos envolvidos no processo de nitrificação são autótrofos quimiossintetizantes, os quais utilizam fontes de carbono inorgânico, como dióxido de carbono, bicarbonato e carbonato, para a síntese de compostos orgânicos, ou seja, para o seu crescimento. E a energia é obtida através da oxidação de um substrato inorgânico, como a amônia, a formas mineralizadas, como mostrado nas reações da imagem.
A transformação da amônia em nitritos é efetivada através de bactérias, como as do gênero Nitrosomonas, de acordo com a reação 1 da imagem. A oxidação dos nitritos a nitratos dá-se principalmente pela atuação de bactérias, como as do gênero Nitrobacter, sendo expressa pela reação 2 da imagem.
A reação global da nitrificação, reação 3, é a soma das reações 1 e 2. Deve-se notar os seguintes pontos:
- Consumo de oxigênio livre. Este consumo é geralmente referido como demanda nitrogenada. Há economia de energia ao se utilizar aeração com transferência de oxigênio mais eficiente, como é o caso do ar difuso;
- Liberação de H+, consumindo a alcalinidade do meio e possivelmente reduzindo o pH.
A taxa de crescimento dos microrganismos nitrificantes, principalmente Nitrosomonas, é bem lenta, e bastante inferior à dos microrganismos responsáveis pela estabilização da matéria carbonácea. Assim, em um sistema de tratamento biológico em que se objetive a nitrificação, o tempo de residência celular, ou a idade do lodo, deve ser tal, que propicie o desenvolvimento das bactérias nitrificantes, antes que elas sejam varridas do sistema. O sistema é controlado, portanto, pelo organismo de crescimento mais lento, no caso, Nitrosomonas. As bactérias do gênero Nitrobacter têm uma taxa de crescimento mais rápida, razão pela qual quase não há acúmulo de nitritos no sistema.
Em condições anóxicas (ausência de oxigênio mas presença de nitratos), os nitratos são utilizados por microrganismos heterotróficos como aceptor de elétron, em substituição ao oxigênio. Neste processo, denominado desnitrificação, o nitrato é reduzido a nitrogênio gasoso, segundo a reação 4 da imagem. Na reação de desnitrificação deve-se destacar:
- Economia de oxigênio, pois a matéria orgânica pode ser estabilizada na ausência de oxigênio;
- Consumo de H+, implicando na economia de alcalinidade e no aumento da capacidade tampão do meio.
É importante evitar que ocorra a desnitrificação no decantador secundário, pois o nitrogênio gasoso formado pode se aderir aos flocos de lodo e flotá-los para a superfície, comprometendo a qualidade do efluente final.
