BRPI0721832B1 - "método para a remoção de contaminantes de carbono e nitrogênio de efluentes usando bactérias heterotróficas oxidantes da amônia" - Google Patents

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(54) Título: MÉTODO PARA A REMOÇÃO DE CONTAMINANTES DE CARBONO E NITROGÊNIO DE EFLUENTES USANDO BACTÉRIAS HETEROTRÓFICAS OXIDANTES DA AMÔNIA (51) Int.CI.: C02F 3/34; C12N 1/20 (73) Titular(es): GUANGHAO PENG (72) Inventor(es): GUANGHAO PENG

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MÉTODO PARA A REMOÇÃO DE CONTAMINANTES DE CARBONO E NITROGÊNIO DE EFLUENTES USANDO BACTÉRIAS HETEROTRÓFICAS OXIDANTES DA AMÔNIA Campo Técnico

A presente invenção se refere a um método para o tratamento de efluentes, em particular, um processo biológico para a remoção de contaminantes de carbono e nitrogênio dos efluentes. *

Histórico . > · . - Os contaminantes consumidores de oxigênio e as substâncias nutritivas .presentes na água, como os vários contaminantes orgânicos de carbono (C) , nitrogênio (N) e fósforo (P) , são os principais poluentes que provocam a deterioração da qualidade da água natural. O método mais amplamente usado para a remoção do carbono orgânico (COD ou BOD) é o processo de Iodos ativados, isto é, o processo de tratamento de efluentes biológicos secundários, que foi inventado entre 1898 e 1914. A eficiência da remoção do carbono orgânico atinge 90-95%. Neste processo de tratamento biológico, as substâncias orgânicas são oxidadas e decompostas por heterótrofos. Partes do carbono, nitrogênio, fósforo e enxofre são assimiladas nas células bacterianas e descarregadas sob a forma de lodo em excesso; o carbono orgânico remanescente é oxidado para CO₂ por dissimilação e então removido. A energia produzida no processo é exigida pelo crescimento e metabolismo dos heterótrofos. O restante das substâncias orgânicas como o nitrogênio, o fósforo e o enxofre é descarregado juntamente com a água sob a forma de NH₃, NO₂, NO₃~, PO₄ ^3-, SO₄ ^2- etc.

Os métodos .biológicos convencionais que visam à remoção do carbono orgânico (COD) são insuficientes para a remoção da amônia. A razão de carbono, nitrogênio e fósforo nos , efluentes do processo . ..de. ..tratamento secundário tradicional é de aproximadamente C (BOD): N: P=10:20:1.

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Portanto, o processo pode remover 90% do BOD, mas somente cerca de 20%-30% de nitrogênio. Os 70% -80% do nitrogênio solúvel que permanecem nos efluentes são um dos fatores que provocam a eutroficação. '

Tem sido^: comumente reconhecido que as ameaças da amônia nos ecossistemas de água são somente secundárias ao carbono orgânico. E mesmo que tenham sido construídas grandes dependências para o tratamento dos efluentes municipais e operadas para a remoção do carbono orgânico, a contaminação pela amônia ainda causa problemas.

O método biológico já foi comprovado como sendo eficaz para a remoção do carbono orgânico, mas ainda deve ser investigado como remover ..eficientemente e economicamente o nitrogênio em grande escala.

As tecnologias convencionais para o tratamento de efluentes para a remoção do carbono e do nitrogênio orgânico se baseiam na teoria microbiológica e nos princípios tecnológicos que combinam três processos :a degradação do carbono orgânico e a amonificação do nitrogênio orgânico pelos heterótrofos, a nitrificação da amônia e dos nitritos retirádos pelos autótrofos, 'e a denitrificação - pelos heterótrofos anaeróbicos (facultativo).' Os três processos acima podem ser demonstrados como a seguir:

nh₄

Poluentes de carbono e nitrogênio orgânicos

O,

Aeróbico	-— Aeróbico
ou
anaeróbico	—:-.. ►

CO2+NH4

Anaeróbico CPL t +NT-L

no₂'

O2 (2b) ” __s

Anóxico, COD NO₃ ^: ~ ® Denitrificação

N₂t

Algumas características principais das três

3/66 etapas estão listadas,a seguir:

1. A amonificação é facilitada pelo crescimento de heterótrofos de vários gêneros, onde o nitrogênio orgânico é convertido em nitrogênio inorgânico, isto é, amônia;

2. A nitrificação é facilitada pelo crescimento de .autótrofosaeróbicosi.obrigatórios de- vários gêneros, no qual a amônia é oxidada em ‘nitrito sendo o nitrito ainda oxidado em nitrato; as Nitrossomonas e Nitrobacter são tipicas dessas espécies quimiolitotróficas que realizam os dois processos de oxidação, respectivamente.

3. A .denitrificação é facilitada pelo crescimento de heterótrofos de vários gêneros, onde o nitrato é reduzido para gás nitrogênio..

Portanto, a partir do ponto de vista microbiológico, ,o mecanismo da remoção do nitrogênio e do carbono segue um modelo como heterotrófica -> utilização utilização bacteriana heterotrófica.

A partir da perspectiva da remoção do nitrogênio, o sistema” convencional de lodo ativado, onde ocorrem a amonificação e a remoção de substâncias orgânicas no mesmo reator, pode . ser considerado como um processo de nitrificação de estágio simples. De acordo com o modelo acima, a nitrificação é facilitada pelo crescimento dos autótrofos, e a denitrificação crescimento dos heterótrofos.

nitrificação de estágio simples, a taxa de crescimento e a taxa de utilização de oxigênio e ' nutrientes dos heterótrofos envolvidos na oxidação do carbono orgânico são maiores que a dos autótrofos nitrificantes, portanto os heterótrofos predominam sobre os autótrofos que, em última análise, conduzem a uma nitrificação de baixa eficiência.

o da utilização bacteriana bacteriana autotrófica é facilitada pelo Neste processo de

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O fenômeno da nitrificação de baixa'eficiência é geralmente observado no processo de tratamento secundários, o que parece reforçar o nitrificantes têm natureza pesquisadores acreditam que, fato de que as bactérias realmente autotrófica. Os sem dúvida, as substâncias orgânicas inibem o crescimento e a atividade fisiológica das bactérias autotróficas oxidantes _de. amônia ,no . sistema, de tratamento.de efluentes, visando à remoção dos poluentes C e N.

Devido a esta teoria, os processos de tratamento de lodo ativado de dois estágios e multiestágios são trazidos para eliminar os efeitos adversos das substâncias orgânicas na nitrificação, por meio da separação do processo de remoção. orgânica e nitrificação (e denitrificação) em dois (ou três) reatores separados.

Entretanto, os processos multiestágios para o tratamento de lodo ativado não alcançaram, ampla aplicação, devido a seu alto investimento e custo operacional.

Portanto, é compreensível que antes do surgimento da teoria, .os engenheiros e projetistas conceberam uma gama de ‘tecnologias aperfeiçoadas de lodo ativado de estágio simples para a remoção do nitrogênio. Esses processos combinam a zona de nitrificação aeróbica com a zona de denitrificação anóxica em um sistema único como o PHOREDOX (A/O) , A²/O, UCT (ou MUCT) e VIP etc. Entretanto, as operações desses sistemas ainda são complicadas, apesar de terem a remoção aperfeiçoada de carbono e nitrogênio.

A eficiência da remoção do carbono e do nitrogênio orgânico é restringida em sua raiz pelas características biológicas das bactérias‘ durante a nitrificação. Como a operação das plantas de tratamento de efluentes está sob a orientação da teoria do metabolismo,.da nitrificação autotrófica, existem grandes desvantagens na

5/66 aplicação desses métodos convencionais: (D Lenta taxa de crescimento celular, baixa produção de lodo e o mau assentamento no lodo das bactérias nitrificantes tornam difícil a manutenção de uma alta concentração de biomassa . 5 das bactérias nitrificantes; (2) Muitos sistemas dè lodo ativado não possuem uma nitrificação efetiva, especialmente durante o inverno, quando a temperatura cai abaixo de 15°C, o que resulta em um grande tempo de retenção· hidráulica (HRT) e uma baixa carga orgânica no system; (3) Parte dos efluentes e do lodo precisa retornar ao' tanque para a obtenção de uma maior concentração de biomassa e uma remoção mais efetiva do nitrogênio; . © A adição alcalina para a manutenção do nível do pH leva a maiores:' custos de operação; (5) Os processos convencionais de nitrificação tendem a produzir- resultados extremos: seja nenhuma oxidação da amônia ou uma oxidação completa em nitrato; © Òs métodos convencionais são geralmente inadequados para

águas ricas em . nitrogênio, ultrapassando 200 mg/1.	com	teores de nitrogênio
2 0 ’ ......NÓ geral, o métõdo	tradicional dêk nitrif icação''
denitrificação é inadequado	para	evitar a poluição do
nitrogênio no ambiente.
Entretanto, foram	feitos	longos e intensivos

estudos sobre a remoção biológica do N em muitos países 25 desenvolvidos, que levaram ao surgimento ’ téórico e tecnológico que conduziram à invenção de uma gama de técnicas inovadoras.de remoção' de nitrogênio com o SHARON® como representante, tendo .certo grau de -eficiência aperfeiçoada de nitrogênio e reduzidos custos de operação no tratamento de efluentes.

. . .......... Consideremos o SHARON® (Single Reactor High

Activity Ammonia Removal Over Nitrite), que ' também é

6/66 considerado um atalho denitrificação (Patente nitrificação 826 639 Ai completa) na técnica de européia EP 0 publicação do· pedido de patente chinesa No. CN1310692A) como exemplo:

Os métodos convencionais de nitrificação oxidam totalmente a amônia em nitrato, ao invés de nitrito (NH₄ ⁺->NO2^_-»NO3^_, denominado como nitrificação para a eliminação tanto do potencial do consumo de oxigênio como para evitar que o nitrito ' iniba o crescimento 10 bacteriano. Entretanto, o processo de nitrificação completo não é necessário na remoção, do nitrogênio dos efluentes, e o processo da oxidação da amônia em nitrito (NH₄ ⁺->NC>2^_) pode alcançar · resultados igualmente promissores. É possível eliminar a conversão do NC>2^_ em. ΝΟ₃“ durante a nitrificação e 15 do NO₃~ em NO2” durante a denitrificação na remoção biológica do nitrogênio. O processo do controle da oxidação da amônia no estágio de nitrito é denominado de nitrificação por método shortcut. Em 1997 a Universidade Tecnologia de Delft desenvolveu a nitrificação e denitrificação por método 20 shortcut, que solucionou- as dificuldades do tratamento dos efluentes do digestor de lodo que contêm, em certo grau, altas concentrações de amônia.

A chave para a técnica SHARON® é otimizar as para facilitar o crescimento das para a oxidação da amônia (Nitrosomonas sp), especialmente a Nitrosomonas europh, e para permitir que se tornem dominantes no reator. As condições propostas pelo SHARON® permitem uma taxa de crescimento das bactérias de oxidação da. amônia para 30 compensar a perda de lodo no CSTR (Continuous Stirred Tank Reator), considerando que são restritos os crescimentos das bactérias, de oxidação ,. de. nitritos, incluindo ¹ — as = Nitrobacteria, sendo posteriormente descartados. Sob essas condições operacionais, bactérias autotróficas

7/66 condições, a oxidação da amônia é controlada . e restrita no estágio de nitrito, e o nitrito atua como aceitador de elétrons· na denitrificação. Algumas características principais do SHARON® são: φ É um processo mais curto com a nitrificação e denitrificação por método shortcut sendo combinados em um único reator;. ® Não existe retenção de biomassa no reator, portanto, é necessário somente um reator; (3) Exige alta temperatura de operação (30~40°C) para alcançar resultados eficazes de tratamento; (4) A alcalinidade pode ser ajustada pela denitrificação e o pH é mantido entre 7 e 8 sem adição alcalina externa.

Comparado com as tecnologias convencionais de remoção de nitrogênio, o SHARON® tem as seguintes vantagens: menores custos de investimento e operação; partida e operação mais fáceis; manutenção mais simples; sem a produção de subprodutos químicos. Entretanto, .o SHARON® tem desvantagens,' porque ainda se baseia na teoria' tradicional de nitrificação autotrófica. A partir da operacional, a remoção do carbono orgânico, a nitrogênio e o descarte do lodo permanecem perspectiva remoção do altamente desintegrados. A alta temperatura de processamento (35°C) impõe rígidas exigências nos reatores, sendo incapaz de tratar um grande volume de efluentes com baixa concentração de amônia. É difícil de ser feita em reatores tradicionais de lote de sequenciamento (SBR). Ainda exige a descarga do excesso de lodo e um tempo de retenção hidráulica (HRT) relativamente longo durante a denitrificação, comparado com a taxa de nitrificação.

A tecnologia de tratamento de efluentes utiliza principalmente a variedade de metabolismo bacteriano para a decomposição e a remoção de. poluentes. Os atuais métodospara a remoção de carbono e nitrogênio, incluindo novas

8/66 técnicas biológicas para a remoção de nitrogênio com SHARON' ®

como representante, são desenvolvida por Monod. A crescimento celular) se baseados na teoria Monod (ou teoria do relação entre todos teoria refere crescimento‘celular e .a remoção do carbono e do nitrogênio orgânico. Monod declara que o crescimento celular está associado * simultaneamente à assimilação do carbono e nitrogênio orgânico e à decomposição do substrato em excesso em comportamentos fisiológicos de combustível. Esta teoria se tornou a principal orientação na microbiologia e tem orientado uma gama de aplicações industriais, incluindo a remoção do carbono e do nitrogênio orgânico. Em particular, tem exercido considerável influência nas áreas de projetos de reatores, de projeto de processos ' e administração operacional, etc.

De acordo com a teoria de Monod, com relação à cinética da conversão do substrato, a taxa de crescimento bacteriano e de utilização do substrato demonstra a seguinte relação:

. ds i dx .... dt ?“ γ dt ~ ·

Onde: ds/dt é a taxa de utilização do substrato; Y é o coeficiente de produção de biomassa (biomassa produzida por massa de substrato utilizado); X é a concentração de biomassa. Pode-se concluir pela equação que o crescimento bacteriano está diretamente relacionado com a utilização do substrato, e que melhorando a taxa de crescimento bacteriano, pode ser ampliada a utilização do substrato.

Durante a conversão inorgânica do NH₄ ⁺ no modelo tradicional de utilização bacteriana heterotróficaautotrófica-heterotróf ica/í,, . e_de acordo com a cinética—de Monod, a taxa de crescimento bacteriano ou a taxa de

9/66 utilização do substrato é extremamente baixa. Em teoria, a taxa de crescimento bacteriano é 0,29 g/g (VSS/NH₄ ⁺-N) e ' 0,084g/g(VSS/NO₂ ^_N) (McCarty pL. 1964) enquanto os resultados experimentais são somente de 0,04~0,13g/g(VSS/NH₄ ⁺-N) e

0,02~0,07 g/g (VSS/NO2~-N ) . O coeficiente de produção de biomassa e o coeficiente de utilização do substrato dos àutótrofos riitrificantes são de 1~2 ordens de magnitude mais lentas que a dos heterótrofos, que se tornaram os principais fatores de limitação da eficiência da remoção do nitrogênio.

Quando a teoria de Monod é implementada no reator de lotes, o consumo de substrato e o acúmulo de substâncias tóxicas geralmente resultam na deterioração do ambiente nutritivo e demais condições ambientais, como as condições acidicas ou básicas extremas, que obstruem o crescimento celular ou mesmo levam à morte celular. Para eliminar essas influências, as aplicações industriais geralmente adotam o quimiostato, onde o meio fresco é adicionado continuamente aos nutrientes suplementares e uma quantidade igual do liquido de cultura (biomassa e substâncias tóxicas) é continuamente descarregada para reduzir a biomassa acumulada e as substâncias tóxicas, e para manter o crescimento estável da biomassa e a remoção do substrato.

Os princípios acima mencionados serviram como orientação em importantes tecnologias de remoção de carbono e nitrogênio orgânico dos efluentes. Esses princípios determinaram a configuração - de quase todos os reatores (na maioria o reator de- tanque de agitação contínua e de operação de fluxo contínuo) e, mais importante, levaram ao processo inevitável de acumulação e descarga de lodo durante a remoção do carbono e nitrogênio orgânico.

—Assim, a necessidade...do .tratamento e do descarte do lodo é um dos problemas mais cruciais a ser solucionado .10/66 nas tecnologias convencionais do tratamento de efluentes biológicos. ...

Devido à natureza autotrófica reconhecida pela técnica anterior, a presença . de substâncias orgânicas é prejudicial para o crescimento e para o comportamento fisiológico das bactériasnitrificantes, portanto, qualquer tentativa para a otimização dos processos biológicos envolvidos na remoção do carbono e nitrogênio orgânico não pode superar as limitações inerentes.

O presente inventor percebeu que a oxidação de NH₄ ⁺ em NO₂ foi largamente relacionada com o. comportamento fisiológico dos heterótrofos, e assim adotou um método abandonado pela teoria autotrófica e isolou com sucesso diferentes heterótrofos com várias atividades de oxidação da amônia. Certas cepas exibiram propriedades de grande acúmulo de NO₂” em condições de pré-cultura (patente Chinesa No. 03118598.3, Methods for Separating and Identifying Heterotrophic Nitrifying Bactéria). Ele ainda propôs um método para o.cultivo heterótrofos nitrificantes altamente ativos e aplicou aos mesmos a remoção de nitrogênio da água (Patente Chinesa No. 03118597*. 5, . Cultivation and Application of Nitrifying Heterotrophs), e propôs dois métodos diferentes para a remoção da amônia (Patente Chinesa No. 03118599.1, Combination of nitrogen-removing bactéria and their Application, e a Patente Chinesa No. 200410005158.4, Biological Ammonia Removal Methods from Wastewater and Relative Microorganisms).

Entretanto, a pesquisa acima mencionada foi principalmente feita com cultura pura como- inóculo, especialmente em téste de lote simples com base na teoria de Monod. Portanto, a oxidação da amônia e a remoção do nitrogênio não foram . significativamente mais eficazes quando comparados com a oxidação e denitrificação clássica

11/66 autotrófica da amônia. Outro problema foi que o crescimento de heterótrofos altamente ativos foi restrito a temperatura inferiores a 15°C, e assim a atividade da oxidação da amônia foi de difícil exibição. As' tecnologias não puderam resolver os problemas da remoção do nitrogênio em baixas temperaturas.

Sumário da Invenção

Esta invenção propõe um método que usa heterótrofos para fazer a . remoção do carbono e nitrogênio orgânico. Espera-se que, abandonando o princípio do autotrófico referente às bactérias metabolismo nitrificantes, esse método possa superar .muitos dos problemas que caracterizam os processos clássicos, como a baixa eficiência na remoção da amônia, o descarte do lodo em excesso e o alto consumo de energia.

Esta invenção pode remover simultaneamente o carbono e o nitrogênio orgânicos, sem o acúmulo de biomassa de acordo com as características fisiológicas das bactérias heterotróficas oxidantes de amônia (HAOB) e os princípios metabólicos do carbono e do nitrogênio, que difere'dos* métodos convencionais que consideram a matéria orgânica como inibidor dos microorganismos de remoção de nitrogênio.

Como consequência, esta invenção não tem geração de lodo no processo de tratamento de efluentes, o que elimina os problemas associados com o descarte do lodo em relação aos métodos tradicionais.

Esta invenção pode fazer . a remoção do carbono e nitrogênio orgânico em um único reator, e o sistema de tratamento secundário tradicional ainda pode ser usado sem exigir novos equipamentos.

... 'Esta invenção superou as limitações de temperaturas: podem ser obtidos os processos de

12/66 nitrificação e denitrificação eficazes de curto prazo em uma faixa de temperatura de 6-40°C. Assim, não há necessidade da observação dos requisitos rígidos do método SHARON® que exige um processo de nitrificação de prazo relativamente curto, operado em temperaturas entre 30 °C e 40°C.

Esta invenção propõe um método que póde controlar a nitrificação e denitrificação por método shortcut tanto em condições aeróbicas como anóxicas, controlando a adição da fonte de carbono.

Esta invenção provê um método para a remoção do contaminante de carbono e do nitrogênio dos efluentes usando as HAOB, compreendendo as seguintes etapas:

(A) Cultivo de lodo ativado HAOB: semeadura de solos naturais contendo HAOB em substratos contendo carbono e nitrogênio orgânico e/ou nitrogênio amoniacal inorgânico, aerando em um reator, enquanto é mantido o pH em uma faixa entre 6,5 .a 8,5, caracterizado pelo fato de que se o substrato contiver nitrogênio amoniacal, a fonte de carbono orgânico é' fornecida em lotes; interrompendo a aeração quando â’ concentração de nitrogênio amoniacal cair- abaixo de 3’mg/L e o acúmulo de NC>2^_-N alcançar a quantidade máxima, mantendo um ambiente anóxico, e adicionando a fonte de carbono orgânico para permitir a ocorrência da denitrificação até que o total cias concentrações de NO2-N e NO3--N seja menor que lmg/L; e (B) Remoção do carbono e do nitrogênio dos efluentes: semeadura do lodo ativado produzido na etapa (A) em um reator de tratamento biológico contendo efluentes compreendendo carbono e nitrogênio orgânico e/ou nitrogênio amoniacal inorgânico, e aerando para permitir a ocorrência da oxidação da amônia, em que se os efluentes não contiverem carbono orgânico, é adicionada outra fonte de

13/66 carbono orgânico ' no reator; e interrompendo a aeração· quando o nitrito se acumular, mantendo, a condição anóxica, e adicionando a fonte de carbono orgânico para permitir a ocorrência da denitrificação até que não haja mais nitrito.

As HAOB acima mencionadas · cobrem uma faixa de microorganismos que são capazes de realizar os processos de · amonificação, oxidação da amônia, e denitrificação (redução de nitrito e nitrato) . · Algumas das características principais dessas bactérias incluem: capacidade de crescer em uma placa PM. e registrar positivo quando o reagente Griess-Ilosvay estiver aplicado diretamente; capacidade para oxidar, diretamente a amônia em N₂ , NO₂“ ou NO₃“ em condições aeróbicas; e capacidade para remover o nitrogênio por denitrif icação com NO₂~ e NO₃“ como receptores de elétrons e BOD como doador de elétrons, em condições aeróbicas ou anóxicas.

O conceito principal desta invenção é que as bactérias envolvidas na oxidação da amônia são heterotróficas ao invés de autotróficas. Com base na descoberta deste conhecimento, as bactérias são cultivadas e usadas usando o método heterotrófico. Com base nesta nova compreensão da natureza e do metabolismo das bactérias oxidantes de amônia, o método abandona a teoria autòtrófica clássica das bactérias nitrificantes e propõe o conceito das HAOB.

A compreensão clássica dos autótrofos envolvida na oxidação da amônia e de nitritos 'durante a nitrificação originou-se da observação feita por Winogradsky em 1890 sobre um tipo específico de bactérias autotróficas. As bactérias possuem as seguintes características: φ Obtenção de energia exclusivamente pela oxidação de NH₄ ⁺ e NO₂” ; φ Uso do CO; como a única fonte de carbono na assimilação; ®

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Substâncias orgânicas são deletérias para o crescimento, portanto não podem crescer nas placas clássicas nutrientes de agar. '

Apesar de a teoria autotrófica ser geralmente .5 ‘incapaz de explicar muitos fenômenos contraditórios, ainda é a principal ' teoria, devido ao fato que antes desta patente, ainda não haviam sido descobertas as bactérias heterotróficas altamente ativas que oxidam a amônia em nitrito.

Por outro lado, os pesquisadores restritos pela teoria autotrófica geralmente negligenciam a diversidade dos produtos da oxidação do nitrogênio, e presumem que o NO₂- e ο NO₃” ' são os únicos metabólitos. De fato, durante o metabolismo desses micróbios funcionais, , não somente a amonificação (decomposição do nitrogênio orgânico em NH₃) , mas também o acúmulo de NO₂“ e NO₃ ou a liberação de N₂ são encontrados em diferentes condições. Estes heterótrofos existem em uma ampla faixa, e são classificados no Bergey's Manual of Systematic Bacteriology descrevendo suas propriedades.

A Tabela 1 descreve os resultados experimentais que revelam as características do metabolismo do nitrogênio dessas bactérias.

Tabela 1 Metabolismo do nitrogênio de diferentes bactérias

Nome da bactéria	Número do Acesso de Preservação	Crescimento na placa PM©/ positivo com reagentè GriessIlosvay	Perda de nitrogênio em ambientes aeróbicos com abundante fonte de carbono®	Acúmulo de no2'-n- em cultura pura® mg/L	Acúmulo de N03'-N em cultura © purau mg/L	Denitrificação em cultura pura aeróbica ou anóxica®
Bacillus megaterium	CGMCC NO.0554	V/ + +		<5	ND	V
Bacillus .. f irmus .	CGMCC NO.0555	V/ + +		<5	ND	V
Bacillus brevis	CGMCC ' NO.0556	7/ + +	d	<5	ND	V

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Bacillus circulans	CGMCC NO.0557	ri/ +	1	<5	ND	ri
Bacillus coagulans	CGMCC NO.0558	ri/ + +	ri	<5	ND	ri
Bacillus lentus	CGMCC NO.0559	V/+++	ri	<5	ND	ri
' Bacillus. cereus	CGMCC NO.0560	ri/ + +	ri	<5	ND	ri
Bacillus pumilus	CGMCC NO.0561	ri/++	ri	<5	ND	ri
Bacillus licheniformií	CGMCC NO.0562	Λ// + + .	ri	<5 .	ND	ri
Bacillus globisporus	CGMCC NO.0563	^/+.	ri ,	<5	ND	ri
Bacillus sphaericus	CGMCC NO.0564	ri/ + +	ri	<5	ND	ri
Bacillus badius	CGMCC NO.0565	V/ + + +	ri	<5	ND	ri
Bacillus subtilis	CGMCC NO.0566	ri/ + +	ri	<5	ND	ri
Bacillus mycoides	CGMCC NO.0586	A/ + +	ri	<5	ND	ri
Bacillus pseudofirmus	CCTCC M203101-	Λ// + + + +	ri	80-90	> 15	ri
Paenibacillus campinasensis	CCTCC M203102	V/ + +	ri	<5	ND	ri
Arthrobact er ramosus	CCTCC M203103	V/ +	ri	<5	ND	ri
Arthrobacter sulfurous	CCTCC M203104	V/++	ri	<5	ND	ri
Arthrobacter globiformis	CCTCC M202043	ri/++++	ri	90-100	ND	ri

Nota :

© significa crescimento heterotrófico e capacidade de realizar a amonificação e a oxidação da amônia em nitrito;

+' significa atividade da oxidação da amônia em nitrito, isto é concentração do NO₂ ^_-N acumulado (mg/L) ;

+ é equivalente a 0,5mg/L; ++ é equivalente a l,0~2,5 mg/L; +++ é equivalente a 2,5-5,0 · mg/L; ++++ é equivalente a 5,0-10,0 mg/L.

©significa o caminho da remoção do nitrogênio ( NH₃ + O₂ n₂) ©significa nitrificação curta (NH₃+O₂-> NO₂“) em um teste de lote de estágio' simples em um reator com agitação

16/66 com a, adição de fonte de carbono (Piruvato, por exemplo) ©significa a oxidação de nitrito em nitrato -(N0₂ ^_ +0₂—> NO3 ) ©significa denitrificação aeróbica ou anóxica com

N0₂~ ou NO3”'como receptor de elétrons' e carbono orgânico como doador de 'elétrons (NO₂”+COD-»N₂T+CO2T ) .

Como mostrado na

Tabela

1, as bactérias compartilham as seguintes características comuns: capazes de crescer em placa PM e registrar positivo quando é 10 aplicado diretamente o reagente Griess-Ilosvay; capazes de oxidar diretamente a amônia em N₂, NO₂ e NO₃ em condições aeróbicas; capazes de remover o nitrogênio por denitrificação com NO₂ e NO₃“ como receptores de elétrons e o carbono orgânico como doador de elétrons em condições 15 aeróbicas ou anóxicas. Entretanto, esses· heterótrofos são diferentes em suas atividades. . Um número limitado de bactérias exibe atividade de oxidação da amônia para nitrito muito alta, por exemplo, o Bacillus pseudofirmus NH-2 e o Arthrobacter globiformis WR-2, com o primeiro 20 também exibindo grande atividade de oxidação nitrito-paranitrato. Esta descoberta mostra que a nitrificação não é um processo realizado por dois grupos diferentes de autótrofos consecutivamente com um grupo oxidando amônia em nitrito e outro grupo de nitrito para nitrato.

Portanto, a oxidação do · nitrogênio negativo trivalente em várias formas de óxidos de nitrogênio por heterótrofos é distintamente diferente do conceito da oxidação autotrófica de amônia. Essas bactérias capazes de amonificação, oxidação da amônia e denitrificação nitrito ou nitrato são denominadas coletivamente

Bactérias Heterotróficas de Oxidação da Amônia (HAOB). Deve-se notar que essas bactérias não são denominadas de de como

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acordo com a taxonomia: É um grupo de microorganismos' capaz de realizar a geração de energia acoplada por meio de oxidação - redução contínua combinada do carbono e do nitrogênio.

Com base no conceito das HAOB, é configurado um modelo combinado de oxidação heterotrófica do carbono e do nitrogênio para·· descrever o processo de transferência de elétrons e de acoplamento' energético. O NAD⁺ atua como veículo de elétrons tanto para a oxidação combinada como para a transferência de elétrons. É aplicado cálculo termodinâmico em cada etapa. .

O processo de transferência de elétrons no ciclo de Krebs e a oxidação combinada do carbono e do nitrogênio estão ilustrados na Figura 4 . .

Os dados termodinâmicos da conversão da amônia estão apresentados na Tabela 2.

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Tabela 2 Termodinâmica no processo de conversão da amônia

Δ0° (KJ/mol)

1. NH₃ + l/2NAD⁺ = 1/2NH₂-NH₂ + 1/2NADH + 1/211' +114

1/2NADH+l/4O₂+1/217 = 1/2NAD⁺+1/2H₂O -110 '

Total: NH₃ + l/4O₂= 1/2NH₂-NH₂ + 1/2H₂O +4 ·

2. 1/2NH₂-NH₂ + 1/2NAD⁺ + H₂O = NH₂OH + 1/2NADH + 1/2H⁺ +128

1/2NADH + l/4O₂ + 1/2H⁺ = 1/2NAD+ + 1/2H₂O -110

Total: 1/2NH₂-NH₂+l/4O₂+I/2H₂O = NH₂OH +18

3. NH₂OH + 1/2NAD* = 1/2N₂ +1/2NADH + H₂O + 1/217 -190

1/2NADH + I/4O2 + 1/2H* = 1/2NAD⁺ + 1/2H₂O -110

Total: NH2OH + l/4O₂= 1/2N₂ + 3/2H₂O -300

4. NH₂OH + NAD' = [NOH] + NADH + í7 -56

NADH + 1 /2O₂ + í7 = NAD~ + H₂O -220 [NOH] = t/2N₂O + 1/2H₂O -85

Total: NH2OH + l/2O₂ = 1/2N₂O + 3/2H₂O -249

5. 1/2N₂O + 1/2NAD’ + l/2H₂O = NO + 1/2NADH + l/2H⁺ +144

1/2NADH+l/4O₂+l/2H*= 1/2NAD⁺+1/2H₂O -110

Total: 1/2 N₂O+l/4O₂ = NO +34

6. NO + 1/2 NAD'+ H₂O = NO₂ +1/2NADH + 3/2 l7 ......+46

1/2NADH + l/4O₂ + 1/217 = 1/2NAD⁺ + 1/2H₂O -110

Total :NO + l/4O₂+1/2H₂O = NO₂’+H⁺ -64

7. NO+ + 1/2NAD⁺+ 1/217 = NO₂ +1/2NADH +134

1/2NADH + l/4O₂ + 1/2H⁺ = 1/2NAD⁺ + 1/2Η-Ό -110

Total :NO₂‘ + l/4O₂+ 17= NO₂ + 1/2H₂O +24

8. NO₂ + 1/2NAD’ + H₂O = NOf + 1/2NADH + 3/2H 1/2NADH + l/4O₂ + 1/217 = 1/2NAD* + 1/2H₂O + 128 -110

Total :NO₂ + l/4O₂ + 1/2H₂O = NO₃‘ + H

De acordo com o modelo de transferência de elétrons e os relevantes cálculos das trocas padrão de

19/66 energia livre, pode-se deduzir que durante o processo' de oxidação da amônia, onde a amônia é .deidrogenada e os elétrons são transferidos para reduzir NAD⁺ em NADH com armazenamento de energia, somente a etapa NH4⁺+NAD⁺->n2+NADH tem probabilidade.de ser realizada espontaneamente (AG^Q/<0), e todas as demais etapas em que a amônia é oxidada e formado NADH não são espontâneas (AG°'>0) .- Em outras palavras, as autotróficas são incapazes de produzir o NADH necessário para a assimilação por nitrificação. Além disso, o Ciclo Calvin que produz energia pela oxidação do NADH, e realiza a assimilação do CO₂ para a formação de componente celular é dependente de grande consumo de energia (energia solar, ATP etc.).

Quando levamos em conta a segunda - lei da termodinâmica e que a energia somentepode ser transferida de altas unidades energéticas para baixas unidades energéticas sem assistência, vemos que a nitrificação autotrófica que utiliza C0₂ .como única fonte de carbono e gera enèrgia exclusivamente pela oxidação da amônia é, de fato, não existente.

' E geralmente suposto qüe_ as livrés trocás’ de energia sob temperatura e pressão constantes sejam indicadores do trabalho útil máximo líquido gerado pelas reações. Em sistemas biológicos, é utilizado o trabalho útil líquido na' biossíntese do crescimento celular e no movimento celular como força mecânica ou usado para manter determinadas características fisiológicas, como a pressão celular osmótica produzida pela diferença nas concentrações de Na+ e K+ entre o interior e o exterior das células, ou utilizada para produzir trabalho osmótico por força motora protônica devida ao gradiente protônico.

O trabalho de biossíntese, tomado como exemplo, „„é o trabalho principal tomado para a redução da energia livre

20/66 das reações durante o crescimento celular. O sistema biológico usa este mecanismo de acoplamento de energia para a produção do máximo trabalho útil para manter o crescimento e demais atividades fisiológicas.

Na realidade, o acoplamento entre o metabolismo produtor de energia e as reações consumidoras de energia não têm ocorrência necessariamente difícil. É reconhecido que somente podem ser acopladas quando as duas reações tiverem um reatante ou produto comum.

De acordo com os princípios supramencionados ;e o modelo teórico de oxidação combinada do carbono e do nitrogênio, estão -conectados dois processos . que tradicionalmente parecem sem relação- a oxidação do carbono orgânico e a oxidação da amônia - pelo presente inventor. Nos processos combinados, a energia é acoplada pela participação do veículo de elétrons NAD⁺, que age como o produto ou o reatante na oxidação do carbono (pelo ciclo Kreb) e a oxidação _ da amônia. Isto indica que os microorganismos envolvidos nesses processos são heterotróf icos·.

Pela análise da teoria acima, podemos revelar o princípio do processo heterotrófico de oxidação da amônia regulado por fonte de carbono e a composição do produto.

1. Cálculo do trabalho líquido máximo na oxidação aeróbica de amônia.

De acordo com o modelo de transporte de elétrons e os cálculos termodinâmicos relativos, se a perda dos intermediários gasosos como ο N2O, NO e ο NO2 for negligenciada, -e ο N2, NO2~ e NO3^- forem considerados como os únicos produtos finais da oxidação da amônia, onde o N₂ é considerado como produto inevitável, podemos simplificar o processo de acordo com a lei - da conservação da matéria e a lei da conservação da energia:

21/66

IÜN,

-2c Nn

A/* 0' a NH₄ ⁺——?'>» b NH₂OH *“Οθ' d NO₂~ ‘ ^N<» e NO₃‘

I Un,

Onde	a, b,	C,	d, e são	as quantidades	de
substância do	produto	reatante original, intermediário	e
final durante'	a oxidação	da amônia,	respectivamente.	De

acordo com a lei da conservação da matéria, podemos deduzir a seguinte relação:

a=b=2c+d+e=lmol, .

onde AG^ , AG^ , AG^ e AG^₄ se referem à troca padrão de energia livre durante cada etapa correspondente no processo acima mencionado, onde

AG°' = +22KJ/mol ' * AG°'₂ = -190KJ/mol

AG^= -267KJ/mol &G°_Ní = -60KJ/mol

Assim, a troca total de energia livre para a oxidação da amônia em NH₂OH intermediário e os produtos finais N₂, N0₂ e N0₃” podem ser representados por AG^.

_ . AG^/= aAGÍ_t.+ 2cAG^ + dAG^ + eAG

O NH₂OH comprovou ser um intermediário inevitável da oxidação da amônia pelos experimentos na oxidação biológica como na oxidação química. Devido ao fato de que a oxidação da amônia em NH₂OH é uma reação endotérmica, é necessária a oxidação de outra determinada substância para fornecer a energia e permitir o prosseguimento da reação para nova oxidação do NH₂OH.

Quando algum carbono orgânico participa do processo de oxidação da amônia, o trabalho líquido AG°_otó/ dos heterótrofos pelo processo de oxidação da amônia, isto é,_ um processo com a combinação da oxidação do carbono e do nitrogênio, pode ser expresso como.

22/66 onde AG/

AG/.,, = AG/ + AG/ lotai Tolal . ^l-TmuI e a energia necessária para iniciar a oxidação da amônia na presença do carbono orgânico. - ÁG^é‘a energia necessária para a oxidação da ámônia.

’ ·' AG/ =n-AG/' '-Total ^c

Portanto, a equação pode ainda ser expressa como

AG/_Olal = AG/ + AG/ = aAG°, + 2cAG„ + dAG;, + eAG„ +nAG/ onde n se refere à quantidade de substância de carbono orgânico ou , das matérias produtoras de energia envolvidas na oxidação da amônia.

Quando - a AG% = n · AG/ = -22KJ , o que vale dizer a energia gerada pela oxidação do carbono orgânico , é suficiente para oxidar a amônia em NH₂OH, obtemos:

. AG/+ n AG//= Q

Portanto, o trabalho liquido máximo da oxidação combinada de carbono e do nitrogênio AG/_X pode ser descrito por .

___Λ....= AG^= 2cAG/+dAG/₊eAG/ _ _

Obviamente, AG°_ax está relacionado às HAOB dominantes, descritas nesta invenção, no lodo ativado.

2. Regulação da oxidação da amônia relativa às HAOB e à domposição correspondente do produto pelo controle de carbono. .

' A) Sob a circunstância de que as bactérias dominantes no iodo ativado são ' HAOB que podem oxidar a amônia em ΝΟ₃ ^_ ou N₂, como a espécie , do Bacillus pseudofirmus,

1) Se as HAOB dominantes no lodo ativado forem aquelas que oxidam completanente a amônia em NO₃~ ou N₂ (por exemplo, Bacillus pseudofirmus),

23/66

2c+d +e=lmol d=0 mol .

• AGL=2cAG;'_i+e(AG +·«Δ<^,) ·

Seja a energia necessária para a produção do NO₃ e N2 nas'duas reações paralelas na oxidação da amônia igual,

2^0 +eAG)

Então, o trabalho líquido máximo AG°_ax pode ser calculado’ como -239KJ durante a oxidação combinada do carbono e do nitrogênio. ’Os produtos da oxidação da amônia, NO₃-N e N₂, são 0,36mol e 0,32 mol, respectivamente.

2) Se as HAOB dominantes oxidarem completamente a amônia em N₂ e NO₂“, e não ocorrer acúmulo de NO₃“,

2c+d +e=lmol e=0 mol, • AG°'_ax = + 2cAG°_N2 + dAG°_N3 + eAG°_Ni +

Portanto, «AG° = -43,4KJ.

Os resultados indicam que quando a energia produzida pela oxidação do carbono ultrapassar +43,4KJ, a oxidação da amônia pode ser controlada no estágio de nitrificação por método shortcut onde não há acúmulo de NO₃”.

--------3) - Se as HAOB dominantes -oxidarem completamente a amônia somente em N₂, e não for produzido NO₂“ ou NO₃ ^_,

2c+d +e=lmol d=e=0 mol

AGl = «AG*+2cAG£+nAG£ ·

Portanto, nAG° = -71KJ.

Em outras palavras, quando a energia produzida pela oxidação do carbono ultrapassar +71KJ, a amônia será exclusivamente.oxidada em N₂.

B) Sob a circunstância em que as HAOB dominantes forem bactérias de formação de nitritos altamente ativas que oxidam a amônia em nitrito (doravante denominadas de heterótrofos formadores de nitritos), como o

24766

Bacillus circulans, então de acordo com os princípios acima mencionados, podemos calcular o trabalho líquido máximo e a razão entre os dois produtos de oxidação --NC>2^_ e N2—durante a oxidação combinada do carbono e do nitrogênio. Também, para 1 mol da amônia oxidada, nAG_c = -22KJ, no₂ -n

N₂

N₂ <0, 58mol, e NO₂

1) Se =0.58:0.42;,

2) Se -22KJ< nAGc <0,

-N >0,42mol;

3) Se nAGç < -22KJ,

NO₂ ^_-N <0,42mol;

4) Se nAGç = 0 KJ, todos os processos acima mencionados durante a oxidação da amônia são incapazes de ocorrerem.

A fonte de carbono orgânicos necessária na oxidação da amônia pode ser fornecida por uma gama de águas de esgoto ou por fontes externas de carbono. Dosando as substâncias orgânicas durante o estágio aeróbico, podemos

N2 >0,58mol, e controlar a razão amônia. Isto é dos diferentes produtos de oxidação da denitrificação tratamento de particularmente. significativo para a denitrificação do esgoto rico em amônia inorgânica, mas pobre em BOD, isto é, baixa razão C/N. Preferivelmente, a presente invenção visa limitar o processo de oxidação da amônia ao estágio de nitrificação por método shortcut onde a concentração de NO2~-N ultrapassa a de N2.

É necessário ressaltar que os ' princípios e as técnicas de controle descritos nesta invenção são bem diferentes do que foi denominado de nitrificaçãosimultânea (SND) na tecnologia do efluentes nos últimos dez anos. Nesta invenção, o N₂ é o produto inevitável ou direto da oxidaçãoda amônia pelas HOAB -em condições aeróbicas na presença de

25/66 substâncias orgânicas, não o produto indireto da denitrif icação com NO₂“ ou NO₃~ como receptor de elétrons.

3. Cálculos da necessidade da fonte de carbono para a oxidação da amônia por HAOB

Como n-AGç ,

M_c onde W_c, M_c se referem à massa, e à massa molar de uma determinada fonte de carbono .orgânico envolvida na oxidação da amônia, respectivamente,

AG

AG,

De acordo ’com as equações acima, podemos obter a quantidade de fonte de carbono orgânico necessária pelas HAOB para a produção de diferentes produtos de oxidação da amônia e obter uma determinada razão dos produtos.

Por exemplo, se adicionarmos o ácido pirúvico (CH₃COCOOH) ou acetato de sódio, anidro (doravante denominado de acetato de sódio ou NaAc) aos efluentes ricos em amônia inorgânica e esvaziarmos o BOD, podemos obter os seguintes resultados:

Tabela 3 Relação entre as dosagens. da fonte de' carbono e a

-composição dos produtos

Fonte de carbono e dosagem (g)	CH3COCOOH	1, 67 (Valor limite)	<1, 67	1,67-7,52	>7,52
NaAc	2, 1 (Valor limite)	<2, 1	2,1-9,42	>9, 42
Porcentagem do produto (%)	n2	58	<58	>58	«100
NOy-N	42	>42	<42	«0

AG° é calculado de acordo com as metades das reações onde CH₃COCOOH e NaAc são completamente oxidados em CO₂.

CH₃COCOOH+2.5O₂+H₂O=3HCO₃’+3H⁺ AG⁰'= -1157KJ/mol CH₃COO’+O₂=2HCO₃’+H⁺ ~ '

AG°' = -8 63KJ/mol

26/66

Com este valor de energia produzida pela oxidação do càrbono, podemos deduzir o valor COD ou BOD correspondente, ou calcular a quantidade de substância de uma determinada fonte de carbono orgânico.

As- HAOB acima mencionadas e seus mecanismos metabólicos conduzirão a uma descoberta tecnológica para a remoção do carbono e do nitrogênio dos· efluentes se aplicadas na indústria.

A invenção descreve os seguintes procedimentos;

A) Cultivo de lodo ativado HAOB

Os solos naturais são' semeados em substratos contendo carbono orgânico e nitrogênio orgânico e/ou amônia. São' aplicadas a aeração e 'a não aeração. Diferente da teoria da nitrificação autotrófica, o método desta invenção usa cultura bacteriana heterotrófica e fontes de carbono orgânico como ácidos orgânicos ou seus sais correspondentes incluindo, sem limitações, o ácido acético anidro, o acetato de sódio, o ácido pirúvico ou suas misturas. A fonte externa de carbono orgânico é o metabolismo das HAOB, especialmente.

requisito para o os heterótrofos formadores de-ni-tritos.....altamente ativos que oxidam a amônia èm nitrito.

Durante o estágio de aeração, as bactérias crescem e realizam a oxidação da amônia, produzindo NO₂~; no estágio anóxico quando cessa a aeração e inicia-se a denitrificação, o que resulta no desaparecimento dò NO₂“ da cultura, e o fluxo ascendente de lodo provocado pela produção de grandes quantidades de bolhas.

O pH aumenta quando o substrato do nitrogênio orgânico é amonificado e as proteínas são decompostas durante o cultivo das HAOB. Mas quando a oxidação da amônia ocorre subsequentemente, o .que gera NO₂“, o pH gradualmente é reduzido. Portanto, para estabilizar o pH no reator e

27/66 promover o crescimento bacteriano, podem ser adicionados ácidos orgânicos e outras fontes de carbono orgânico em diferentes intervalos, de acordo com a variação do pH. Durante o crescimento do lodo ativado, a concentração de amônia é reduzida gradualmente e o NO₂-N se ' acumula ' com o prosseguimento da aeração. Em condições aeróbicas, a fonte de carbono orgânico iniciará a denitrificação aeróbica,

- fazendo o desaparecimento transiente do NO₂ ^_N, que posteriormente se reacumula em maior concentração. Este

- processo é repetido em cada suplemento de carbono orgânico até a. oxidação da amônia-quase desaparecer e o acúmulo de NO₂~-N atingir- a quantidade máxima. Isto indica que as HAOB alcançaram a quantidade máxima com· total atividade expressa, tornando-se dominante no lodo.

Os procedimentos supramencionados podem explorar completamente a atividade das HAOB e permitir que os heterótrofos formadores de nitritos altamente ativos como o Bacillus pseudofirmus NH-2 è o Arthrobacter globiformis sejam dominantes no lodo ativado. Isto pode ser comprovado usando os métodos descritos na Patente Chinesa 03118598.3.

C método fornece fôrmas de identificar. separar e contar HAOB. Também pode ser refletir pelo acúmulo de NO₂”-N por volume unitário por tempo unitário (mg/L/min).

Como a atividade de crescimento e a oxidação da amônia das HAOB (com produção de NO₂“ como indicador) são especificamente reguladas pelo do metabolismo energético da oxidação combinada do carbono e do nitrogênio, as HAOB são capazes de remover a amônia ou acumular NO₂ ^_-N tanto nos períodos de crescimento celular como de não crescimento celular, dependendo do tipo e da quantidade da fonte de carbono aplicada. Certos detalhes do processo de cultivo com acúmulo de NO₂‘-N como indicador devem ser ajustados__ de acordo com as espécies específicas dominantes das HAOB no

28/66 lodo para eliminar o impacto da dramática flutuação do pH provocada pela diferença da utilização do carbono e do nitrogênio durante o cultivo. · Assim, a aeração (ou oxidação da amônia) e a não 5 aeração '(denitrif icação) podem ser controladas de acordo com os princípios mostrados abaixo.

A presente invenção se aplica amplamente sob diferentes condições e diferentes concentrações de lodo e fontes de lodo, sendo possível ter o controle pela regulação do pH ou pela concentração acumulada de NO₂“-N durante a aeração. O princípio geral é que, durante o estágio aeróbico, o pH deve ser controlado na faixa de 6,5-8,5. A razão é que, quando o pH^6,5, a taxa de oxidação amônia para nitrito reduz significativamente, o que é desvantajoso para a remoção total do nitrogênio. Por outro lado, a presença de grande concentração de HNO₂ inibe o crescimento de outras bactérias, em particular, bactérias filamentosas, que evitam que o lodo sé acumule e garantem a existência deespécies de HAOB dominantes altamènte ativas no sistema. 0 pH também pode crescer devido à alcalinidade produzida pela denitrificação. Quando ,o pH'ultrapassa /9, às bactérias ficam susceptíveis à morte, e assim o pH deve ser mantido na faixa de 6,5-8,5. O pH pode ser controlado por meio da adição de fonte de carbono orgânico, ou ácidos ou álcalis. Quando o nitrogênio amoniacal ^3 mg/L e o acúmulo de NO₂~-N atinge o valor máximo, a aeração é interrompida para manter um ambiente anóxico, e então com a adição da fonte de carbono, ocorre a denitrificação. A amônia se refere ao NH3 e NH₄ ⁺ no total. O uso de pH e do HNO₂ como indicadores¹ pode facilitar o controle inteligente da aeração e da não aeração.

- ---Durante o cultivo do lodo ativado HAOB, .a temperatura é mantida na faixa ambiente, por exemplo,

29/66

20~40°CNo caso de culturas contínuas em temperaturas abaixo de 15°C, a redução do crescimento do lodo e da concentração de amônia é baixa, não sendo observados acúmulos de NO₂-N e NO₃-N, indicando que as células têm lento crescimento a baixas temperaturas de acordo, com a teoria de Monod. Entretanto, uma das características significativas da invençãoé que podemos cultivar as HAOB em temperatura ambiente e usá-las em baixas temperaturas. Esta característica parte do princípio da remoção do carbono e do nitrogênio em crescimento não celular, que será descrito abaixo. ·

Após o cultivo, o lodo ativado HAOB produzido na etapa A) é semeado em um biorreator (isto é, o reator de tratamento biológico mencionado acima) contendo efluentes com carbono orgânico e nitrogênio orgânico e/ou amônia. A mistura é aerada e, se não houver a presença de carbono orgânico, pode ser adicionada uma fonte de carbono orgânico na água para permitir o prosseguimento da oxidação da amônia. Uma vez iniciado o acúmulo de NO₂“-N, é interrompida a aeração para manter um ambiente anóxico, sendo então adicionada a fonte_de carbono orgânico, para iniciar a denitrificação. A denitrificação continua até não mais haver a presença de nitrito.

Na etapa (B) , a remoção do carbono e do nitrogênio é feita por processos aeróbicos e anóxicos ou, pelo controle de aeração e de não aeração. O processo aeróbico faz a remoção do COD, e a oxidação da amônia-- um processo similar ao denominada nitrifiçação nas tecnologias atuais, exceto pelo que o processo aeróbico é feito pelas HAOB com N₂ e NO₂~ como produtos. Por outro lado, o processo anóxico é similar à presente tecnologia de denitrificação, onde—o carbono orgânico , é ..adicionado quando o NO₂ ^_-Nse. acumula em certo grau, sendo mantidas as condições anóxicas

30/66 até não mais haver NO2~-N. Entretanto, a diferença entre esta invenção e as presentes tecnologias é que a remoção do carbono e do nitrogênio é feita por heterótrofos.

A presente invenção se aplica a uma larga faixa de efluentes contendo nitrogênio, por exemplo, esgotos municipais com TKN (Total Kjeldahl Nitrogen) variando entre 20 e 80 mg/L, alta concentração‘dê - efluentes orgânicos (TKN: 400-500 mg/L) como os efluentes de coqueamento,; ou .efluentes industriais (TKN: 1000~2000mg/L) como os efluentes provenientes de fábricas de fertilizantes' e de glutamâto monossódico. Na etapa (Β) , o acúmulo de. NO₂“-N pode ser mantido no nível de 0,5-125 mg/L durante a oxidação da amônia. Uma vez alcançado o nível desejado, é permitida a ocorrência da denitrificação anóxica. De acordo com a etapa (Β) , diferentes níveis de nitrogênio podem exigir a repetida oxidação da amônia e a denitrificação para a remoção do carbono ê do nitrogênio e para obter a concentração desejada, como uma concentração de amônia inferior a 3mg/L.

Nenhuma tecnologia biológica baseada no não crescimento celular ~ 'para a * remoção do. carbono e do nitrogênio foi desenvolvida nesta invenção para resolver os defeitos dos métodos tradicionais de tratamento biológico, e os limites da denitrificação causados pela lenta taxa de crescimento e da eficiência da conversão de substrato das bactérias oxidantes de amônia.

Como já mencionado acima, o tratamento atual de efluentes se baseia principalmente na teoria de Monod, que relaciona o crescimento bacteriano com a remoção do substrato. De acordo com a teoria, grandes quantidades de lodo devem ser descarregadas, e baixas temperaturas levarão a uma lenta taxa de crescimento celular e à inef icaz _ assimilação da amônia é, como consequência o baixo acúmulo

31/66 do produto da oxidação da amônia NC>2^-N, mesmo para HOAB.

É geralmente reconhecido que os princípios do carbono e do nitrogênio dos da cinética termodinâmica e de subjacentes à remoção efluentes são teorias enzimas, em outras palavras, os princípios das reações bioquímicas promotoras de enzimas sob crescimento celular. Os princípios -em que se baseia esta invenção não 'são contraditórios com. as teorias clássicas promotoras de enzimas, a síntese e a expressão das enzimas tendo já sido totalmente obtidas quando o crescimento das bactérias oxidantes de amônia alcança o máximo. Como consequência, a o

a da remoção do carbono e do nitrogênio é irrelevante para crescimento bacteriano, estando somente relacionada com atividade e a^- quantidade enzimática. A atividade oxidação da amônia do lodo ativado HAOB cultivado na etapa A) já foi totalmente expressa e pode, portanto ser utilizada em diferentes temperaturas para a obtenção da função de microorganismo. Além disso, de acordo com o princípio do não crescimento celular promovido por enzimas-, o lodo ativado HAOB pode ser mantido dentro do reator sem descarga constante 'de lodo ou dé células' bacterianas, o que é necessário para o método convencional de acordo com o princípio cio crescimento celular.

* Portanto, alguns conceitos nesta invenção são diferentes dos conceitos clássicos ' aplicados convencionalmente no sistema convencional de lodo ativado. Por exemplo, a idade do lodo (tempo de retenção do lodo, SRT) é tradicionalmente definida como a razão entre a quantidade total de lodo no reator e de lodo descarregado por tempo unitário. Em outras palavras, é a razão entre a quantidade de lodo contido no sistema de lodo ativado (M_x) e a produção de lodo (F_sp, a quantidade de lodo descarregado por tempo unitário) , SRT=M_X/F_sp. Entretanto, em todo o

Entretanto,

32/66 processo do presente método, nenhum lodo é descarregado, F_sp=0, SRT->°°, portanto, SRT»HRT, o que ainda reflete que a teoria enzimática envolvida na remoção do carbono e' do nitrogênio nesta invenção é distintamente indiferente da teoria do crescimento clássico. Portanto, a presente invenção soluciona os problemas ocorridos no processo convencional de tratamento de èfluentes, que uma grande quantidade de lodo deve ser descarregada e depois tratada.

De acordo com os princípios ‘da remoção do carbono 10 e do. nitrogênio em condições de não crescimento celular, o lodo ativado HAOB cultivado na etapa (A) pode operar em temperaturas inferiores à temperatura ambiente. Em outras palavras, a técnica se caracteriza pelo cultivo em temperatura ambiente e utilização em baixas temperaturas e, 15 como mencionado na Etapa (B), pode obter a efetiva oxidação e denitrificação da amônia quando operada em temperaturas de 6~40°C.

Além disso, a invenção melhorou significativamente a oxidação da amônia de forma eficiente

20- por meio do ' aumento da concentração do lodo e do aperfeiçoamento da . eficiência de transferência ds massa de„ oxigênio, que novamente reflete na teoria do não crescimento celular durante a remoção do carbono e do nitrogênio.

A concentração do lodo e as condições de aeração da etapa (B) podem ser determinadas de acordo com as tecnologias convencionais. O aumento do lodo ativado pode muito influenciar a eficiência do tratamento dos efluentes, e significativamente reduzir o tempo de retenção hidráulica (HRT) , o tempo de aeração e o tempo de não aeração. Correspondentemente, a ampliação da aeração pode melhorar a capacidade do tratamento„,e reduzir.o HRT, tempo de aeração₌ e tempo de não aeração.

33/66

A Etapa (Β) pode ser geralmente aplicada a vários tipos de reatores biológicos existentes, por exemplo, reatores suspensos de lodo ativado, reatores de biofilme, reatores de sequenciamento de lotes (SBR) ou reatores de fluxo contínuo, ou suas combinações.

A utilização do lodo ativado HAOB para a remoção do carbono · e do nitrogênio pode ser feita no sistema tradicional de tratamento biológico -de dois estágios, que elimina a necessidade da construção de novos reatores. As características biológicas das HAOB permitem a realização da remoção do carbono e do nitrogênio dos efluentes em único SBR, ou em um reator de tanque de agitamento contínuo (CSTR). O processo pode ser facilmente realizado com o controle da aeração para criar condições aeróbicas e anóxicas. Isto reduz grandemente o número de reatores, simplifica o processo de operação e evita muitas dificuldades envolvidas em complicadas instalações de reatores, o que caracteriza os métodos - convencionais.

O processo tecnológico da remoção do carbono e do nitrogênio em único SBR está mostrado na Figura 1. O lodo ativado contendo'HAOB é semeado~nos efluentes contendo COD e NH3. Depois, a aeração e a não aeração iniciam a fase aeróbica (fase I) e a fase anóxica (fase II) subsequentemente no mesmo SBR em temperatura entre 6-40°C (Figura 1) . A Fase I envolve a remoção COD e a oxidação do nitrogênio amoniacal em condições aeróbicas por heterótrofos, e como consequência, resulta na liberação de N2 ou no acúmulo de NO2-N. Quando o NO2~-N atinge determinado nível, a aeração é interrompida para a criação de uma condição anóxica, isto é, a fase II, onde a fonte de carbono orgânico é adicionada para a realização da denitrificação até o desaparecimento do NO2~-N. O circuito da fase I para a fase II pode ser repetido várias vezes até

34/66 que os contaminantes do carbono e do nitrogênio sejam geralmente removidos e atinjam um determinado padrão, por exemplo, amônia inferior a 3mg/L.

Não é necessário um tanque de decantação no processo, já que a fase I e a fase II não exigem a separação do lodo. Além disso, a flutuação do lodo provocada pela liberação de N₂ durante a denitrificação na fase anóxica pode ser prontamente utilizada para obter a separação espontânea do lodo. Os efluentes (isto é, os efluentes tratados) podem ser descarregados pela parte inferior do reator por gravidade, o que reduz o consumo desnecessário de energia e evita a necessidade de um tanque de decantação ou um processo de reciclagem de lodo.

Partindo da discussão anterior sobre a regulação da oxidação da amônia relacionada com HAOB e a composição dos produtos correspondentes por controle de carbono, pode ser visto que, portanto, é possível na etapa (B) controlar a composição dos produtos da oxidação da amônia controlando a adição da fonte de carbono orgânico nos reatores ‘biológicos em condições aeróbicas. A fonte de carbono -orgânico em um reator biológico inclui o carbono orgânico dos efluentes (COD ou BOD). e a fonte externa de carbono orgânico quando necessário. Portanto, os produtos da oxidação da amônia podem ser regulados em diferentes níveis alterando a quantidade e os tipos de suprimento externo de carbono e de oxigênio orgânicos. O- adequado controle do carbono e do suprimento de oxigênio não somente permitem a simultânèa remoção do carbono e do nitrogênio em condições aeróbicas, como também podem otimizar o processo em nível mais vantajoso.

Como preferivelmente método shortcut consequência, a etapa (B) limita a reação no, estágio 'da nitrificação por As amonificações no N₂ e no NO₂“ coexistem

35/66 na presença de determinada substância orgânica. 0 acúmulo de NO₂-N predomina em relação à produção de N₂ e a reação pode ser controlada no estágio de nitri-f icação por método shortcut onde o NO₂”-N se acumula sem a produção de NO3--N.

Este processo é facilitado pelas HAOB altamente ativas, como o Bacillus pseudofirmus NH-2 e o Arthrobacter globiformis WR-2, como mencionado nesta invenção.

Devido à existência do COD, parte da amônia pode ser oxidada em N_2f de maneira que o suprimento de oxigênio e o consumo de energia possam ser reduzidos. A alcalinidade regenerada pela denitrificação neutraliza o ácido produzido pela oxidação da amônia, o que reduz significativamente a exigência de alcalinidade—isto é similar ao descrito em SHARON®. ' ' /

Diferentemente do que foi descrito para a teoria do crescimento.autotrófico que suporta os métodos comuns de remoção de amônia, os heterótrofos totalmente cultivados • são ativos em várias temperaturas. Podem realizar ô processo de oxidação da amônia de forma estável no estágio de NOs^-, ' e assim superar as complexidades envolvidas no controle de pH, do controle DO, do -controle de. temperatura e do controle da amônia livre. Em particular, soluciona os problemas associados à alta temperatura de operação, como o alto consumo de energia no inverno e a inefetiva remoção da amônia dos efluentes altamente concentrados, que é uma característica da técnica SHARON®. A invenção pode remover o excesso de carbono e do nitrogênio dos vários efluentes de forma efetiva.

No geral, comparado com as tecnologias tradicionais e com a Técnica SHARON®, o método de acordo ----—com-_a—pre.sen-t.e-—invenção_possui _ algumas., vantagens óbvias, como segue: - -- - —...

1) De acordo com as características

3,6/66 fisiológicas das HAOB - e de suas características de catabolismo do carbono e do nitrogênio, o método pode remover o carbono e o nitrogênio simultaneamente em condições de não crescimento celular.

2) Não é necessária descarga de lodo em todo o processo de tratamento de efluentes, o que elimina as dificuldades associadas ao descarte do lodo n'as tecnologias tradicionais de lodo ativado.

A

3) O lodo ativado, de acordo com a presente invenção, pode fazer a remoção do carbono e do nitrogênio em um sistema convencional de lodo ativado sem a construção de novos reatores, sendo assim os custos de construção muito reduzidos. O propósito desta invenção pode ser alcançado e um único reator biológico e, portanto o lodo ativado pode ser aplicado em vários reatores existentes de tratamento biológico.

4) O método superou, as limitações de temperatura: a efetiva nitrificação e denitrificação por método shortcut podem ser obtidos na faixa de temperaturas de 6-40°C, enquanto no processo SHARON® são necessárias condições rígidas de ' 30-40°C . psrs ~a obtenção . da nitrificação por método shortcut.

5) A nitrificação e denitrificação por método shortcut podem ser obtidos tanto em condições aeróbicas como anóxicas pelo controle da fonte de carbono. .

6) Comparado ao processo SHARON®, a denitrificação shortcut que caracteriza as convencionais de denitrificação: quando NO₂ ^_7N ultrapassa 30mg/L.

tem uma superou alta taxa de um problema invenção Também técnicas a denitrificação é inibida

7)

A invenção pode reduzir muito a demanda de oxigênio e da fonte orgânicapara a_denitrificação.

8)

O lodo ativado pode ser facilmente cultivado

37/66 em grandes quantidades devido ao pequeno tempo de partida, à operação flexível e ao controle' simples.

9) O avolumamento do lodo não ocorre, e o lodo pode ser separado sem a exigência de qualquer tanque de decantação de lodo.

São apresentadas abaixo descrições detalhadas das configurações da invenção. Entretanto,‘ deve ser notado que a invenção não se limita às configurações abaixo apresentadas, mas definidas pelas reivindicações de acompanhamento.

Breve descrição dos desenhos anexos

A figura 1 ilustra o processo de remoção do carbono e do nitrogênio em simples reator SBR de acordo.com a presente invenção. ' ‘

A figura 2 ilustra o equipamento para experimento de bancada. '

A figura- 3 ilustra o processo de tratamento de efluentes de coqueamento pela combinação de reator de fluxo contínuo com SBR.

A figura 4 'ilustra o processo de transferência de elétrons, .no ciclo ~de Krebs e...-a oxidação combinada do carbono e do nitrogênio.

Configurações preferidas

As propriedades físico-químicas do solo semeado foram listadas na Tabela 4. Não foram necessárias características específicas ou fonte específica do solo.

(1) Solo Yutu

É denominado como solo médium loamy yellow fluvo-aquic (arenoso) na cate.gorização de solos.

solo foi amostrado a partir de solos para agricultura na vila de Zhaogang, distrito de Fengqiu, província de Henan, China - (GPS : 352' N, 1145'E)

As propriedades físico-químicas foram:

38/66

Tabela 4 Propriedades físico-químicas da amostra Yutu

Matéria orgânica . (%)	N Total (N%)	P Total (p2o5%)	K Total (K2O%)	pH (Extração de água)	Cacc>3 (%).
1,57	0,092	0,178	2,26	8,34	10,51

CEC Cmol''kg 19,13,' textura do solo: argilolimosa , (2) - Solo,Wushantu

É denominado como solo gley like paddy neutro na categorização de solos.

solo foi amostrado a partir de solos para agricultura na vila de Xinzhuang, cidade Changshu, província de Jiangsu, China.

(GPS:31°33'N, 123’38'E)

As propriedades físico-químicas foram as seguintes:

Tabela 5 Propriedades físico-químicas da amostra Wushantu

Matéria orgânica , (%)	N Total (N%)	P Total (p2o5%)	K Total (K2O%)	pH (Extração de água)	CaCO3 (%)
' 3,74	0,192	0,160	2,16	7,41	0,03

argilolimosa ....... ... ........ . .... .

' Os números de microorganismos na amostra de¹ solo antes e após o cultivo foram mostrados na Tabela 6.

Tabela 6 Número de microorganismos antes e após o cultivo

Amostra de solo	Solo recente (0 dias de cultivo)	Após cultivo de 24 dias em meio inorgânico
MPN por gramá de solo Φ - seco	Número total de bactérias por grama de solo © seco	Razão de heterótrofos nitrifiCantes com 0 número total de bactérias	MPN por grama de solo seco	Número total de bactérias por grama .de solo seco	Razão de heterótrofos nitrificantes com o número total de bactérias
Yutu	8,52χ106	2,71*106	55,3%	6, OxlO10	5, 9χ1Ο10	46,7%
Wushantu	7,2*103	3,llxlO7	33,0%	3, 4χ101θ	3, 05χ101θ	50, 0%

Φ É usado meio Stephenson modificado (2) Placa PM tbeef extract-peptone-agar plate)

Patente

Chinesa

No.

03118598.3,

39/66

CN1187440C) Separação, identificação e purificação de microorganismos de nitrificação heterotrófica

A fonte dos efluentes e suas composições foram mostradas abaixo. A invenção não se limitou a qualquer componente ou concentração específica:

(A) Efluentes	modelados com	altas	concentrações
de carbono e nitrogênio
Extrato de levedura	Triptõna		(NH4) 2so4
2,36g	2,36g		2,50g
A solução foi	preparada ‘ com	água	corrente; as
substâncias orgânicas foram aquecidas	para	dissolver e
diluir até 2500 ml; 0 pH	foi ajustado na faixa de 7,0~7,2;

CODcr=l, 99xl0³mg/L, TKN=424 mg/L, NH₄ ⁺-N=212 mg/L.

(B) Esgoto municipal modelado

A concentração da solução preparada na etapa (A) foi diluída até um décimo com água, de maneira que CODcr=l, 99xl0²mg/L, TKN=42,4 mg/L, NH₄ ⁺-N -21,2 mg/L.

(C) Efluentes modelados de fertilizantes em alta concentração

A solução foi preparada com uréia, (NHU2SO4 e água corrente sem esterilização. TKN=1000N _mg/L, ondenitrogênio-uréia= NH₄--N =500 mg/L; pH~7,0.

(D) Efluentes industriais: glutamato monossódico Os efluentes em alta concentração foram amostrados a partir dos efluentes brutos de uma empresa fabricante·de glutamato monossódico na província de Jiangsu, China. Os efluentes foram tratados em um reator SBR. As características dos efluentes são mostradas na Tabela 7. Tabela 7 Características dos efluentes do glutamato monossódico

COD (mg/L)	BOD (mg/L)	NH4 +-N (TKN) (mg/L)	SO4 2’ (mg/L)	pH
4,5χ104	1,2χ104	Ι,ΟχΙΟ4		6,0 — 6,5

Os èfluentés brutos foram diluídos para fazer uma

40/66 concentração de NH₄ ⁺-N cerca de 500-600' mg/L ou' 1500-1800 mg/L antes de colocar no SBR descrito pela invenção.

(E) Efluentes industriais: efluentes de coqueamento

Os efluentes foram amostrados em uma siderúrgica em Nanjin, província de Jiangsu, China. As composições contaminantes. médias mensais estão mostradas na Tabela 8: Tabela 8 Características dos efluentes de coqueamento

Fenol volátil (mg/L).	Cianida (mg/L)	COD (mg/L)	NH/-N (TKN) (mg/L)	cor	pH	SCN (mg/L)
156-289	10-20	1081	330-511	Transparente, marrom claro	7- 10	-300

25' . Os experimentos foram feitos em reatores similares ao SBR, descritos como a seguir:

Ajuste do reator com um béquer: Como mostrado na Fig. 2, foi usado um béquer de 3L com volume efetivo de 2,5L como reator; o reator foi agitado constantemente com um agitador magnético; e a aeração foi feita usando uma bomba de aeração (potência: 2,5W) com um difusor de ar com núcleo de areia sinterizada; um banho termostático (modelo SDC-6) permitiu ao reator manter temperatura constante de

28±0, 5°C ou' Í5±0,5°C. . . . · ....... · ; ' [Ajuste do reator com uma cuba: Foi usada como reator uma cuba de PVC com 150L e volume efetivo de 100L, equipada com agitador mecânico com velocidade de rotação O ar foi fornecido por um compressor e 6 difusores 'de com vazão de ar experimentos foram feitos em temperaturas de 15±2°C e

30±2°C em diferentes estações do ano, respectivamente.

Todas as unidades no experimento estiveram em conformidade com os padrões nacionais ou padrões industriais na ausência de padrões nacionais. Por exemplo, 60,0 mg N/L de nitrito representariam 60mg de nitrito em constante de 60rpm. eletromagnético de ar areia sinterizada, ar com núcleo de de 4 0L/min. Os

41/66 cada litro de solução e 0,18 mg N/L de nitrato representariam 0,18 mg de nitrato em cada litro de solução.

Se as condições e os métodos do experimento não estiverem descritos especificamente nos experimentos abaixo, entende-se que foram realizados sob condições e métodos convencionais. Por exemplo, os métodos descritos em Experimental Methods for Soil Microorganisms . (Compilado pelo . Research Center for Soil Microorganism [Japão], traduzido por Ye Weiqing etc. Science Press, 1983); Manual for Research Methods of Soil Microorganism'' (Xu Guanghui, Beijing Agricultural Press,1986); Research Methods for Soil Microorganism ” (Compilado pelo Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Science Press, 1985};: e Research Methods for Water Quality (Compilado pela

Japanese Industrial Water Usage Association, traduzido por Chen lvran, Chinese Environmental Science Press, 1990) etc. Certos métodos e condições foram determinados de acordo com as sugestões dos fabricantes.

Exemplo 1 '

Este exemplo usou Wushantu como semente no processo de cultivo de lodo........... . .. .. ___ .. .,,7 ..

- - · · A composição do meio de pré-cultura orgânica usado para o cultivo HAOB está listado abaixo:

Extrato de levedura	Triptona	(NHJ2SO4	NaH2PO4	K2HPO4	FeSO4.7H2O	MnSO„.H20	MgSO4.7H2O
2,36g	2,36g	2,50g	0, 63g	1,80g	0, 03g	0, 03g	0, 09g

O substrato de cultura foi preparado dissolvendo o meio de pré-cultura orgânica com água corrente e aquecendo, diluindo então até 2500ml; o pH foi ajustado na faixa de 7,0~7,2; CODcr=l,99χ10³mg/L, TKN=TN=424 mg/L; N •orgânico: inorgânico N= 1:1.

Foram semeadas 5g de Wushantu seco no substrato de cultura de 2500ml acima (TKN=42^mg/L) . Foi realizada

42/66 aeração contínua a 28°C por 2 dias até que ο NO2--N alcançasse 0,5~l,0mg/L. Foi adicionado ácido acético (HAc) ou acetato de sódio (NaAc) como fonte de carbono na solução duas vezes ao. dia (a cada 12 .horas). A quantidade de fonte de carbono..a cada vez foi de 0,28ml de HAc anidro por litro de solução ou 0,40g de NaAc* anidro por litro de solução, correspondente a uma concentração de COD equivalente- de

- .· 316mg/L. * De acordo com a variação de pH, o HAc ou o NaAc.

foi adicionada de forma alternativa para manter o pH entre·

6, 5 e '8,5 .

Observou-se o acúmulo de NO₂ ^_-N (^5mg/L) após a 12^a adição da fonte de carbono sob condições de aeração. A adição de carbono foi feita em um total de 18 vezes ou de 9 dias. No nono dia, 12 horas depois da segunda adição da fonte de carbono, o acúmulo de NO₂”-N alcançou 75 mg/L ou até mais. Até então, o COD total (incluindo todas as fontes de carbono adicionada e àquelas no meio) tinha alcançado 7 688 mg/L e o tempo de aeração havia alcançado 11 dias.

Então se iniciou a denitrificação anóxica.

Aeração foi interrompida, sendo adicionados metanol e NaAc anidro de acordo com a concentração de , NO₂”-N -com · a

- · estequiometria química COD: NO₂’-N ’= 2.4:1, que foi um' dado experimental sendo diferente da razão 1.71: 1 teórica. Foi adicionado metanol de acordo com a razão de massa CH₃OH:

NO₂ ^_-N=2.4: 1 (dados experimentais) ou adicionado NaAc anidro de acordo com a razão de massa NaAc: NO₂ ^_-N=4.57:1 (dados experimentais). A mistura foi então agitada para fazer a denitrificação. Foi observada uma grande quantidade de pequenas bolhas seguida pela flotação do lodo. Uma vez o 30 NO₂'-N tendo caído abaixo de 0,5mg/L, a denitrificação foi interrompida.

A aeração pode continuar até a oxidação completa de NH₄ ⁺ ,em NO₂ caso ainda houvesse NH₄ ⁺ restante. Não foi

43/66 necessária a adição de carbono no processo e o processo de denitrificação mencionado, acima pode ser repetido por várias vezes quando o acúmulo de NO₂” tivesse alcançado certo nível'. 0 final do cultivo foi marcado pela queda dé concentrações de NH₄ ⁺-N, NO₂~-N e NO₃ ^_-N, cada um abaixo de 1 mg/L. O lodo obtido pode ser usado para tratar todos os tipos de efluentes.

O processo de cultivo mencionado acima poderia ser realizado com sucesso no reator de cuba. (150 Litros) assim como no reator béquer anterior. O lodo forma flocos e tem boa decantação.

Exemplo Comparativo

Os exemplos comparativos compararam a atividade da conversão do nitrogênio pelas bactérias oxidantes de amônia èm diferentes temperaturas em um único processo de cultivo de lote de sequenciamento quando foram aplicados meios de cultura heterotróficos e autotróficos.

Foram semeadas separadamente. dois tipos de amostras de solos no substrato de cultura mencionado no Exemplo 1 (substrato de cultura heterotrófico, representado por H nas Tabelas 9 e 10) e meio de cultura . modificado inorgânico de Stephen. (substrato de cultura autotrófica, representado por A nas Tabelas 9 e 10) . As quantidades foram de 2,0 gramas de solo seco por litro de solução. Ambos os exemplos foram feitos usando cultivo de lote de sequenciamento simples a 28°C no mesmo reator e sob as mesmas condições. Além da aplicação de NaOH para o ajuste da acidez, nenhuma fonte de carbono orgânico foi adicionada,

O meio de cultura modificado de Stephenson foi o seguinte, com TN=NH₄ ⁺-N =400 mg/L e sem esterilização:

(NHJ2SO4	NaH2PO4	K2HPO4	MgSO4.7H2O	MnSO4. H2O	FeSO4.7H2O	Água corrente	pH
5, Og	0,625g	1,875g	0,075g	0,025g	0, 025g	2500mL	7,0-7,2

A Tabela 9/ compara as conversões de nitrogênios

44/66 em dois diferentes substratos de cultura.

Tabela 9 Taxas de conversão de nitrogênio para Yutu e Wushantu a 28°C em diferentes substratos de cultura

Inócul 0	Substrato le culturc	'emperatura (°C)	Tempo de Amonificâção (dias)	Tempo de Oxidação da amônia (dias) ®	Tempo de oxidação do Nitrito ’ . \ ® (dias)	Tempo.de Denitrificação (dias) ®
Solo Yutu'	H	28	.2.	10 j. ·	10	2,5-3,0
A	28	- -	14	14 .	>5
Solo Wusha ntu	H	28	2	10	10	2,5-3,0
A	28		14	14	>5

φ : Tempo de amonificação—Tempo necessário para a amonificação do nitrogênio orgânico até que o teste reagente de Griess-Ilôsvay comece a mostrar positivo e NO2⁷N<0,2mg/L.

(2) Tempo necessário até que o negativo e o teste de oxidação da amônia- Tempo teste reagente de Nessler se mostre reagente de Griess-IloSvay mostre positivo, indicando o desaparecimento da amônia.

(3) Tempo de oxidação de Nitrito— Tempo necessário para que tanto .0 teste reagente de Nessler como o teste reagente de Griess-Ilosvaymostrem negativo’ e o. teste reagente de difenilamina mostre positivo, indicando tanto NH₄ ⁺—N como NO₂“-N inferiores a 0,2 mg/L.

(4) Tempo de denitrificação— Tempo necessário para que o teste reagente de difenilamina e o teste reagente de Griess-Ilosvay sejam ambos negativos.

Os resultados mostrados nas tabelas acima indicam que a taxa de nitrificação e denitrificação no substrato de cultura heterotrófico ultrapassou a do substrato de cultura autotróf ico·. O lodo no substrato de cultura heterotróf ico formou flocos, mas a lama no substrato de cultura autotrófico foi pouca -e apresentou má decantação, o que25

45/66 esteve de acordo com os resultados comunicados.

Operações similares foram realizadas a 15°c , e cultivadas por 35 dias (Tabela 10)

Tabela 10 Nitrificação para Yutu e Wushantu a 15°c em diferentes substratos de cultura

Inóculo	Substrato de cultura	Temperatura de Cultivo (°C)	no2 N (mg/L)	NO3“N (mg/L)
Solo	. . H	15	<1	<1
Yutu	A	. - 15	<1	<1 -
Solo	H ..	15	<1	<1
Wushantu	A	15	<1	<1

H—Substrato de cultura heterotrófico; A—Substrato de cultura autotrófico

Os resultados mostram que em baixas temperaturas, o crescimento celular foi muito pequeno com formação dispersa de partículas organizadas em àmbos os substratos de cultura autotróficos como heterotróficos. Nenhuma nitrificação, em outras palavras, não ocorreu acúmulo de NO₂’-N e NO₃'-N.

Foi indicado que quando foi aplicado o cultivo de lote de sequenciamento simples, a taxa de nitrificação tanto nossubstratos de cultura.inorgânicos como orgânicos foi extremamente lenta e o lodo ativado teve obtenção difícil, o que esteve de acordo com os resultados comunicados.

Exemplo 2

Exemplo 2 descreve a aplicação do lodo ativado semeado no Wushantu no exemplo 1 para o tratamento de efluentes modelados de grande· concentração de carbono e nitrogênio orgânicos.

0 lodo ativado semeado	do	Wushantu	no	exemplo 1
foi considerado como inóculo.	0	processo	foi	feito	de
acordo com o fluxograma mostrado	na	Figura 1:	A	reação	foi
interrompida quando a amônia caiu	abaixo de	3	mg/L	(sem

46/66 acúmulo de NO₂~-N ou de .NO₃”-N) ; a água foi descarregada e o lodo foi conservado. O processo repetiu-se continuamente por 12 meses, no qual não houve descarga de lodo. Os parâmetros e os resultados técnicos relacionados do tratamento são mostrados na Tabela 11.

Tabela 11 Parâmetros técnicos para o tratamento consecutivo de efluentes modelados com alta taxa de efluentes de carbono e nitrogênio orgânicos (TKN=424) usando lodo ativado semeado do Wushantu

Tempos de tratamento contínuo	1° tempo	2° tempo	3° tempo	4“ tempo	5° tempo
Concentração inicial de lodo (mg/L)	2000
Efluentes brutos	Efluentes modelados de alta concentração de carbono e nitrogênio orgânico (TKN=424 mg/L)
Temperatura (°C)	28,0	28,0	28,0	28,0	28,0
Lapso de Tempo (hrs)	HRT Total	105	70,5	47,5	36> 5	36.4
Amonificação	13,5	11	8	5,5	5.3
Oxidação da amônia. em nitrito	84	55,25	36, 5	28	28
Aeração	97,5	66,25	4 4,25	33,5	33.3
Não aeração	7,5	4,25	3,25	3,0	3.1
Oxidação da amônia em nitrito /Não aeração	11,2:1	15,5:1	13,6:-1	11-,2:1	11: 1
Consumo total ---da fonte de carbono (NaAc anidro) (g)·	3,2-	2,95	3,15	3,15 -	3,15
Acúmulo total de NO2 --N (mg/L)	218	310	315	330	330
Volume de lodo após 30mins de decantação (mL)	-200	250-30 0	-350	-400	— 4 0 0

Pode-se concluir pela Tabela 11 que durante o tratamento consecutivo de efluentes modelados de alta concentração de carbono e nitrogênio orgânico a 28°C com 2000 mg/L de lodo ativado semeado e um difusor simples de ar, o HRT total, o tempo de aeração e o tempo de não aeração reduziram-se significativamente com o aumento dos tempos de tratamento consecutivo. Entretanto, o volume de

47/66 lodo teve um pequeno aumento até sua estabilização apôs o quarto ciclo de tratamento contínuo.. Cerca de 22,2% da amônia foi oxidada para N2 e dissipada enquanto o resto da amônia foi removida por denitrificação.

Tabela 12 Comparação das Concentrações entre o Influente (isto é, os efluentes antes do tratamento) e o Efluente (isto é, os efluentes após o tratamento)

^~~~'^^Itens í ndi ces^-\	COD	TKN mg/L	nh4 +-n	no2-n	NO3 -N
Influente	1,99χ103	424	212	0	0
Efluente	38	<10	<3	<0, 5	0

Os índices de efluentes reduziram-se substancialmerite (Tabela 12), e assim o método proposto pela invenção removeu efetivamente o carbono e o .nitrogênio dos efluentes.'

Exemplos 3~5

Os Exemplos 3~5 descreveram a aplicação do lodo ativado semeado do Wushantu para o tratamento de efluentes do glutamato monossódico, , efluentes de fertilizantes modelados e efluentes municipais modelados da mesma forma que o exemplo 2.

Tabela 1.3 Parâmetros Técnicos para o. tratamento consecutivo de efluentes com o lodo ativado semeado do Wushantu em diferentes temperaturas

Difusor simples de ar

	Exemplo 3	Exemplo 4	Exemplo 5
Efluentes brutos	Efluentes de Glutamato monossódi- co (500 mg N/L)	Efluentes de fertilizan- tes simulados lOOOmgN/L	Efluentes Municipais Modelados 42,4 mg N/L
Tempos de tratamentos consecutivos				1° tempo	2° tempo	3° tempo	4° tempo	5° tempo
Temperatura °C	28	28	28	15	15	15	15	15
Lapso de Tempo (hrs)	HRT Total	71,9	95, 7	6, 67	19, 5	14,03	13,5	13,5	13,5
Amonificação	3, 5	0	0	0	0	0	0	0
Oxidação da amônia em nitrito	63,5	84,05	6, 25	17,33	12,36	12, 0	12,0	12,0
Aeração' '	67	84,05	6, 25	17,33	12, 36	12,0	12,0	12,0
Não aeração	4,87	11, 62	0,42	2, 17	1,67	1,5	1,5	1,5

48/66

	Oxidação da amônia em nitrito /não aeração	13,0:1	' 7,23:1	14,9:1	7,98:1	7,40:1	8,0:1	8,0:1	8.0:1
Consumo total da fonte de carbono (NaAc anidro) (g)	4,3	9, 35	0,4	0,5	0,5	0, 5	0, 5	0,5
Acúmulo total de NO2'-N (mg/L)	420	900	35	35	35	35	35	35
Volume de lodo após 30mins de decantação (mL)	40Ú-450	400-450	400-450	400-450	400-450	400-450	400-450	400-450

-·, Pode ser .concluído que a oxidação da amônia com acúmulo de NO2--N como indicador, pode ocorrer rapidamente. Quando a temperatura caiu de 28°C para 15°C, ainda pôde ocorrer a oxidação, mas a taxa de oxidação- reduziu-se significativamente. Mas conforme os tempos de tratamento aumentaram, as HAOB puderam rapidamente adaptar-se .à baixa temperatura, e a taxa total de reação biológica pôde aumentar e finalmente estabilizar-se.

Exemplos 6~10

Os Exemplos 6~10 discutiram a faixa ideal de temperatura e a quantidade semeada de lodo ativado mais vantajosas para o, processo. Todas as condições nos exemplos 6~10 foram similares aos exemplos 2~5, exceto qúe a concentração inicial de lodo foi 6000mg/L,· considerando a que foi -aplicada nos·-exemplos^- 2~5 2000mg/L. '

A Tabela 14 mostrou os resultados do tratamento da água em diferentes temperaturas usando um difusor simples de ar quando a quantidade de lodo ativado foi aumentada.

Tabela 14 Parâmetros técnicos do tratamento consecutivo de vários efluentes em diferentes temperaturas usando lodo ativado altamente concentrado semeado do Wushantu

Difusor simples de ar

	Exemplo 6	Exemplo 7	Exemplo 8	Exemplo 9	Exemplo 10
Concentração inicial de lodo (mg/L) ,	6000
efluentes brutos	sfluentes	sfluen-	Sfluen-	Efluentes municipais

9/66

	nodelados ie carbono uitrogênio argânico (424 mg SI/L)	:es de Slutama- 30 nonossó- iico (500 mg N/L)	tes de fertilizante nodelado (lOOOmgN /L)	modelados (42,4 mg N/L)
Tempos de ciclos de tratamento contínuo	•				1° Tem- po	2° tem- po	3° Tem- po	4° ' Tempo .
Temperatura °C *	28	28 ‘	28	28	'15	: 15	15	15
Lapso, de tempo (hrs)	HRT Total	4 5,6 .	51, 6	79	3	13	11	5, 75	4.6 7
Ainonif icação	10	3 ·	0	0	0	0	0	0
Oxidação da amônia em nitrito	32, 5	44,25	70, 11	2, 67	11, 4	10, 17	5, 0	4.17
Aeração	42,5	4 7,25	70, 11	2, 67	11, 4	10, 17	5, 0	4.17
Não aeração	3, 1	4,35	8,89	0, 33	1,6	0, 83	0, 75	0.5
Oxidação da amônia em nitrito /não aeração	10,5:1	10,17: 1	7,89:1	8,09 : 1	7, 13 : 1	12,25 : 1	6,66 : 1	8.34: 1
Consumo total da fonte de carbono (NaAC anidro) (g)	3,15	4,2	9, 35	0,3	0, 4	0, 4	0,4	0, 4
Acúmulo total NO2~ -N (mg/L)	340 '	415	920	35	35	35	35	35
Volume de ' lodo após 30mins de decantação (mL)	900	-700	-750	-750	-750	-750	-750	-750

Pela, comparação das -Tabelas 14, 11 e 13, podemos ver que o aumento do lodo- ativado pôde melhorar significativamente a eficiência do tratamento, e reduzir o HRT total, o tempo de aeração

Para o tratamento contínuo modelados em baixas temperaturas, e o tempo de não aeração. de efluentes municipais eficiência do tratamento foi comparável com a de 28 °C após um curto período de adaptação. Isto refletiu um dos problemas principais mencionados nesta invenção: a remoção do carbono 10 e do nitrogênio em condições de não crescimento celular.

As Tabelas 15 e 16 mostram os resultados do tratamento de efluentes modelados de alta concentração de carbono e nitrogênio orgânicos e de efluentes de

50/66 fertilizante modelado com.diferentes concentrações de lodo usando um difusor simples de ar a 28°C.

¹ Tabela- 15 Parâmetros técnicos , para o tratamento de efluentes modelados de alta concentração, de carbono e nitrogênio orgânicos com diferentes concentrações de lodo ativado. .

28°C,; lodo' ativado semeado de Wushantu, difusor simples de ar ... .

Quantidade de inóculo MLSS g. L”1	HRT Total (hrs)	Taxa de remoção TN (mgN.h ' r)	Atividade específica de remoção TN (mgN. g_1 .-h	Tempo de oxidação da amônia em nitrito (hrs)	Atividade específica de oxidação da amônia (mgN.g1.h 1)
mgN. g 1. h 1	mgN.g~ ‘Vd-1
2'	70, 5	6,01	3,00	55,25 '	3,83	91,9
6	45, 6	9,29	1,54	32,5	2,17 ‘	52,1

HRT Total = Tempo de aeração + Tempo de não

TO aeraçao;

Taxa de remoção TN = Quantidade total de nitrogênio no influente (mg)/ HRT Total (hrs);

Atividade específica de remoção TN =. Taxa de remoção TN (mgN.h^-1)/ Quantidade total de' lodo ou MLSS (g) ;

Atividade específica de- oxidação da amônia =

Quantidade total de nitrogênio no influente (mg)/( Tempo de oxidação da amônia para nitrito (hrs) χ quantidade total de lodo (g)) .

Tabela 16 Parâmetros técnicos para o tratamento efluentes de fertilizante modelado com diferentes concentrações de lodo ativado

28°C, lodo ativado semeado de Wushantu, difusor simples de ar

Quanti-	HRT	Taxa de	Atividade	Tempo	Atividade
dade de	Total	remoção	específica	para	específica
inócula-	(hrs)	TN	de remoção	oxida-	da oxidação
ção MLSS	-	(mgN. h-1)	de TN	ção da	da amônia
g.L-1			(mgN . g 1. h-1)	amônia	(mgN . g 1. h 1)

51/66

				em nitrito (hrs)	mgN. g Uh’1	mgN. g -1.d“1
2	95, 7	10,45	5,22	84,05	5, 95	142,8
6	7 9,0	12,66	2,11	70,1	2,38·	57,12

As Tabelas 15 e 16 mostraram que no tratamento de efluentes ' modelados de alta concentração de carbono e nitrogênio orgânicos e de efluentes de fertilizante modelado, a taxa de remoção -HRT, TN e o tempo de oxidação da amônia para nitrito foram substàncialmente melhorados quando aumentou a concentração de lodo. Não obstante, a atividade especifica de remoção TN e a atividade da oxidação da amônia foram reduzidas significativamente.

De forma similar, as operações de efluentes 10 municipais modelados com diferentes concentrações de lodo ativado a 15°C estão mostradas na tabela 17.

Tabela 17 Parâmetros técnicos para o tratamento efluentes municipais modelados com diferentes concentrações de lodo ativado a 15°C

15°C, lodo ativado semeado de Wushantu, difusor simples de ar

Quantidade de inoculação' MLSS ' ~ g.L·’1	HRT Total (hrs)	Taxa de ’remoção ~ TN (mgN.h“	Atividade êspêcifica de remdçãÕ TN (mgN . g_1. h	Tempo para Oxidação da amônia em nitrito (hrs)	Atividade específica da
'oxidação amônia	da
mgN.g^h'1	mgN. g -Ed'1
2	13, 5	3, 14	1,57	12,0	1,76	42,39
6	4,67 .	9, 07	1,51	4,17	1, 69	40,67

O HRT Total, a taxa de remoção TN e o tempo para oxidação da amônia em nitrito melhoraram significativamente na proporção do aumento do lodo semeado. Entretanto, a atividade .específica da oxidação da amônia e a atividade específica da remoção total do nitrogênio reduziram-se um pouco.

Exemplos 11-12 ' ^Γ A solubilidade' do -oxigênio na água em diferentes

52/66 temperaturas está mostrada na Tabela 18..

Tabela 18 Valores de oxigênio dissolvido saturado (DO) como função da temperatura em pressão atmosférica padrão

. Temperatura °c	0-	5	.10	15.	20	25	30	35	40
DO Saturado (mg/L)	1.4,62	12, 80	11, 33	10, 15	9, 17	8, 38	7, 63	7, 10	6, 60

O DO saturado aumentou significativamente com a redução da temperatura, o que resultou na insignificante diferença da atividade específica de remoção TN e . da atividade específica da oxidação da amônia em diferentes concentrações de lodo como mostrado nos Exemplos 6~10.

‘ Portanto, podemos deduzir que a razão fundamental dos decréscimos da atividade de remoção TN e da atividade da oxidação da amônia foi a baixa eficiência da transferência do oxigênio em altas concentrações de lodo. O aumento no suprimento de oxigênio ou a adoção de difusores de ar altamente eficientes pode aumentar o DO e melhorar a eficiência da transferência do oxigênio para se obter a remoção efetiva do carbono e do nitrogênio.

O Exemplo 11 comparou os resultados do tratamento dos efluentes'modelados de alta concentração de carbono e nitrogênio orgânicos·-com diferentes concentrações delodo e · de aeração.

Tabela 19 · Parâmetros técnicos para o tratamento de efluentes modelados de alta concentração de carbono e nitrogênio orgânicos com diferentes concentrações de lodo e de aeração.

28°C, lodo ativado semeado de Wushantu

Número de difusores de ar	1	2	1	3
Concentração de · lodo (mg. L-1)	2000	2000	6000	6000
Efluentes brutos	efluentes modelados de alta concentração de carbono e nitrogênio orgânicos (TKN=424mg/L)
Temperatura °C	2 8 | 28	28	28

53/66

Tempo (hrs)	HRT	70,5	4 8,82	45, 1 *	20,08
Amonificação	11	7,5	10	5., 1
oxidação da amônia em nitrito	55,25	.36, 9	32,5	10,68
Aeração	66,25	44,38	42,5	16,78
Não aeração	4,25	4,42	3,)1 .	3,3
oxidação. da amônia em nitrito/Não aeração	11,2:1	8,35:1	10,17 :1	5', 06:1
Consumo total da fonte de carbono (NaAc anidro) (g)	2,95	3, 0	3,15'	3,15
Acúmulo total de NO2—N (mg/L)	310	310	340 *	330
Volume de lodo após 30mins de decantação (mL)	250-300	-350	900	850-900

O Exemplo 12 comparou os resultados,do tratamento de efluentes de fertilizante modelado com diferentes concentrações de lodo e de aeração (Tabela 20) .

Tabela 20 Parâmetros técnicos para o tratamento de efluentes . de fertilizante modelado com diferentes concentrações de lodo e de aeração.

28°C, lodo ativado semeado de Wushantu

N úrnero de difusores de ar	1	2 .......	1 .........	3 - —/
Concentração de lodo (mg.L-1)	2000	2000	6000	6000
Efluentes brutos	Efluentes de fertilizante modelado (TKN=1000mg/L)
Temperatura °C	28	28	28	28
Tempo (hrs)	HRT	95,7	68,06	79, 0	32,87
Amonificação	0	0	0	0
oxidação da amônia em nitrito	8 4,05	56, 06	70,1	23,7
Aeração	84,05	56, 06	70, 1	23,7
Não aeração	11, 62	12,0	8,89	9, 17
oxidação da amônia em nitrito/Não aeração	7,23:1	4,67:1 .	7,89:1	2,58:1
Consumo total da	9, 35	9,30	9, 35	9, 35

54/66

fonte de carbono (NaAc anidro) (g)		•
Acúmulo total de N02—N (mg/L)	900	-900	920	910
Volume de lodo após 30mins decantação(mL)	400-450	400-450	-750	-750

As Tabelas 19. e 20 demonstraram os resultados da operação do. tratamento de efluentes modelados de -alta concentração de carbono e nitrogênio orgânicos e de efluentes de fertilizante modelado com diferentes condições de aeração. 0' aperfeiçoamento da condição de aeração pôde melhorar substancialmente a eficiência do tratamento, reduzir o .HRT Total, a aeração e o tempo de não aeração, e manter constante a oxidação da amônia no estágio de acúmulo de NO₂‘-N.

As Tabelas 21 e -22 analisaram os vários parâmetros (taxa de remoção TN, atividade específica de remoção TN e atividade específica da oxidação da amônia) para o tratamento de efluentes modelados , de alta concentração de carbono e nitrogênio orgânicos e efluentes de fertilizante modelado sob diferentes condições de aeração e usando diferentes,concentrações de lodo.

Tabela 21 Parâmetros técnicos para o tratamento de efluentes modelados de alta concentração de carbono e nitrogênio orgânicos com'diferentes condições de aeração

28°C, lodo ativado semeado de Wushantu

Número de difusores de ar	MLSS inicial (g.L-1)	HRT (hrs )	Taxa de remoção TN (mgN. h1)	Atividade específica de remoção TN (mgN. g'1'. h'1 j	Tempo para oxidação da amônia em nitri- to (hrs)	Atividade específica da oxidação da .amônia
mgN. g ‘.h’1	mgN. g ‘.d’1
1	2	70, 5	6, 01	3, 00	55,25	3, 83	91, 9
2	2	48, 82	8, 68	4,34	36, 9	5,09 .	122,2
1	6	45, 6	9, 29	1,54	32,5	2, 17	52, 1
3 ~	6	20, 08	21, 11	3,52	10, 68	6, 61	158,8

Tabela 22 Parâmetros técnicos para o tratamento

55/66 de efluentes de fertilizante modelado com diferentes condições de aeração

28°C, lodo ativado semeado de'Wushantu

Número de difusores de ar	MLSS inicial (g.L'1)	HRT (hrs)	Taxa d remoção T (mgN. h’1)	Atividade especifica de remoção TN (mgN . g_1.1Γ1)	Tempo para oxidação da amônia em nitrito (hrs)	Atividade especifica da oxidação da amônia
mgN. g Ehr1	mgN. g Ed'1
1	2	95, 7	10, 45	5, 22	84,05	5, 95	142, 8
2	2	68,06	14,69	7,34	5 6,17	~8, 9	213, 6
1	6	79	12,66 ·	2, 11 '	70, 1	2,38	57,12
3	6	32, 87	30, 4 2	5, 07	23, 7	7,03,	168,7

Quando foram melhoradas as condições de aeração e atividade específica de remoção TN e atividade específica da oxidação da amônia permaneceram constantes, a alta concentração de lodo resultou na significativa redução do HRT Total e do Tempo para oxidação da amônia em nitrito, e melhorou a Taxa de remoção TN.

Exemplo 13

1. Cultivo do lodo ativado usando solo Yutu como inóculo

O cultivo do lodo ativado usando solo Yutu como inóculo foi feito com os mesmos procedimentos-descritos no Exemplo 1. O tempo de cultivo e a quantidade de fonte de carbono podem . diferir um pouco, devido às diferenças nas propriedades físico-químicâs dos solos, da composição dos microorganismos, especialmente da espécie HAOB que demonstra grande atividade de oxidação amônia-para-nitrito. O Bacillus pseudofirmus NH-2 dominou no solo Yutu, enquanto o Arthrobacter globiformis WR-2 dominou no solo Wushantu.

2. O tratamento consecutivo dos efluentes modelados de alta concentração de efluentes de carbono e nitrogênio orgânico usando lodo ativado

Seguindo a abordagem de cultivo acima, mas a 15°C no reator -de cuba de 150 Litros, o solo Yutu foi cultivado

56/66 por 23 dias, e então o lodo foi filtrado e serviu como inóculo. A Tabela 23 mostrou os resultados 'do tratamento dos efluentes modelados de concentração de carbono e nitrogênio orgânico.

Tabela 23 Parâmetros técnicos para o tratamento de efluentes modelados de alta concentração de .carbono e nitrogênio orgânicos Difusor simples de ar

Inóculo	Reator a 15°C, de 150 Litros, solo Yutu após 23 dias de cultivo continuado
Concentração inicial de lodo (mg.L-1)	2000
Temperatura °C	28
Tempos . do ciclo de tratamento	1° tempo	2°· tempo
Tempo (hrs)	HRT Total	155	63
Aeração	126, 5	53
Não aeração	28,5	. 10
Aeração/não aeração	1,42:1	5,3:1
Consumo total da fonte de carbono (NaAc anidro) (g)	7,3	.4,25
Acúmulo total de NO2--N (mg/L)	145	385

- --Nota: -O crescimento bacteriano foi· pobre a 15°C, não se observou acúmulo de produtos de nitrificação. O lodo filtrado foi armazenado em um refrigerador a 4°C antes do uso.

Devido ao pobre crescimento bacteriano a 15°C, o lodo também foi cultivado a 28°C. Durante o primeiro cultivo, o acúmulo de NO2--N foi pequeno com crescimento bacteriano (Tabela 23) . Isto foi devido principalmente ao fato de que o crescimento HABO é fraco a 15°C. O processo foi feito em paralelo por 6 vezes.

Exemplos 14~18 * * Com a mesma abordagem, foi filtrado o -lodo produzido no exemplo 13. Os resultados do tratamento

57/66 consecutivo de vários tipos de efluentes usando 4000 mg/L de lodo ativado estão mostrados abaixo:

Tabela 24 Parâmetros técnicos de vários tratamentos de efluentes usando lodo·ativado' semeado de solo Yutu

Difusor simples de ar

	Exemplo 14	Exemplo 15	Exemplo 16	Exemplo 17	Exemplo 18 '
Inóculo	Lôdo cultivado do Exemplo 12 (semeado de Yutu)-
Concentração inicial de lodo mg.L'1	4000
Tipos de efluentes	Efluentes modelados de alta concentração de carbono e nitrogênio orgânicos	Efluentes de fertili- zante modelado	Efluentes do glutamato monossódico de alta concentra- - ® çao	Efluentes do glutamato monossódico de baixa concentra- çao	Efluentes nunicipais· modelados
Temperatura°C	28	28 ,	28	28	28
Tempos de ciclo de tratamento contínuo	o 1 tempo	2° tempo
Tempo . (hrs)	HRT Total	50	54	113, 5	188,5	72	5, 5
Aeração	44	49, 3-	100	. 171,2	66,2 5	4,83
Não .aeração..	6 -	-4,7	13,5	..... 17,3 ....	5,75 _____	0, 67
Aeração/ não aeração	7.33:1	10,5:1	7,41:1	9,88:1	11,52:1	7,21:1
Consumo total da fonte de carbono . (NaAc anidro) (g)	4,6	4,1	8,85	13,9	4,1	0, 3
Acúmulo total de NO2—N (mg/L)	330	355	785	990	385	30

φ Diluir os efluentes originais do glutamato monossódico com água corrente na dobra de 6.67. TKN=1500mg/L, COD=6746.6mg/L, BOD=1799.lmg/L;

(2) Diluir os efluentes originais do glutamato’

58/66

14-18 municipais monòssódico¹ com água corrente na dobra de 20. TKN=500mg/L, COD=2250mg/L, BOD=600mg/L.

Deve-se notar que o lodo ativado do solo Yutu pôde tratar os efluentes com alta’ concentração de amônia, como os efluentes do glutamato monossódico (concentração de NH₃-N variando entre 500—600 e 1500~1800ml/L) e efluentes de fertilizante modelado. As altas concentrações de NH₃-N não inibiram a > oxidação da amônia como descrito nos métodos convencionais.

Exemplos 19-20

O lodo filtrado final produzido nos Exemplos foi usado como inóculo para tratar efluentes modelados e efluentes modelados de alta concentração de carbono e nitrogênio orgânicos.

Tabela 25 Parâmetros técnicos ' para o tratamento de efluentes municipais modelados usando lodo ativado semeado de Yutu

15°C, Difusor simples de ar * - „

Inóculo	Lodo filtrado do processo explicado na Tabela 24
Tempos de ciclos dé tratamentos .. _ __________ . „ . consecutivos	.....-1° , tempo'	. .. 2° ~ tempo	3° tempo	4°. . tempo
Temperatura °C	15	15	15	15
Tempo (hrs)	HRT Total	19, 5	16,1	10, 8	8,1
Aeração	18,3	15,1	10, 0	7,3
Não aeração	1,2	1,0	0, 8	0,8
Aeração/não aeração	15,3:1	15,1:1	12,5:1	9,12:1
Consumo total da fonte de carbono (NaAc anidro) (g)	0, 6	0,4	0,4	0,4
Acúmulo total de NO2--N (mg/L)	40	35	35	35

Tabela 26.	Parâmetros	técnicos para	o	tratamento	de
efluentes	modelados com	alta concentração	de carbono	e
nitrogênio	orgânicos usando diferentes	concentrações	de

lodo ativado

59/66

28°C, Difusor simples de ar

Concentração de lodo mg/L	4000	6000	8000
Temperatura °C	28	28	28 -
Tempo (hrs)	HRT Total	54	38	34,6
Aeração	49, 3	35	31,5
Não aeração	4,7	3,0	3,1..
Aeração/não aeração	10,49:1	11,67 : 1	10.16:1
Consumo total da fonte de carbono (NaAc anidro) (g)	4,1 .	3,7	3,1
Acúmulo total de NO2--N (mg/L)	355	390	340

Os resultados do tratamento foram comparáveis ou até melhores que o uso do lodo ativado semeado de Wushantu.

A redução da transferência de oxigênio devida às maiores 5 concentrações de lodo . também puderam ser evitadas melhorando as condições de aeração para obter a remoção do carbono e do nitrogênio altamente eficaz.

Exemplo 21

O exemplo mencionado na remoção biológica do nitrogênio de efluentes de coqueamento usando os métodos descritos nesta invenção.

. ... . .. Efluentes de coqueamento, ^caracterizados por alta concentração de COD e de NH₃-N, foi um tipo especial de efluentes industriais que desafia os demais métodos para os •tratamentos de efluentes mencionados acima e que, portanto teve uma difícil remoção de NH₃-N.

Um grupo siderúrgico de Nanjing, na Província de Jiangsu, usou o método convencional de lodo ativado para tratar os efluentes de coqueamento desfenolizados e destilados de amônia com HRT ã 12 hrs. A qualidade da água dos efluentes após a aeração está mostrada na Tabela 27.

Tabela 27 Resultados do tratamento após aeração

Itens

Fenol volátil

CN

SCN7

COD

NH3-N _

60/66

Influente mg. L 1	121,39	6, 19	161, 1	1081 '	51-1,0 '
Efluente mg. L1	0,84	0, 685	6, 03	505	386,1
Eficiência de Remoção %	99, 31	88,93	96,26	53,28	24,44 .

Os resultados foram similares aos relatórios de outras, companhias:' .as concentrações -de fenol e cianeto puderam basicamente alcançar os padrões de controle, enquanto o COD correspondentes.

e NH3-N ultrapassaram Os processos de seus limites riitrificaçãodenitrificação de shortcut (ou completos) foram incapazes de aplicação a este tipo de efluentes, porque a nitrificação ocorreu nos reatores e, portanto a amônia não pôde ser removida.

As principais razões são:

®O método de lodo ativado é uma técnica biológica para a remoção do BOD; portanto não é efetiva para o tratamento de·.fenol, cianeto e tiocianato biodegradáveis. É portanto, compreensível que o tratamento de compostos orgânicos complexos refratários não seja satisfatório.

.taxa.de 24,4% de eficiência.de remoção de NH3N pelo lodo ativado recebe a contribuição parcial da liberação do N₂ produzido pela oxidação da amônia heterotrófica durante o processo de não crescimento celular das HAOB (nenhum lodo foi descarregado neste processo de tratamento) . Não resulta do destacamento do ar como pensado anteriormente.

Os efluentes de coqueamento desfenolizados e destilados da amônia foram aerados continuamente a 28°C antes de serem descarregados no tanque biológico. O lodo ativado proposto pela presente invenção foi semeado ;no tanque. O valor do pH passou por declínio continuado, mas o NH₄ ⁺-N não se reduziu quando o fenol volátil alcançou os

61/66 padrões correspondentes (o ponto’ em que a remoção do NH₄ ⁺-N atinge cerca de 24%) . sódio (contendo fenol

Então, a solução de fenolato de (grau analítico) e hidróxido de sódio), com pH ajustado entre 7,0 e 7,5, foi adicionada ao reator a cada 12 horas. A solução foi aerada continuamente por 13 dias antes de o NH₄ ⁺-N sér completamente removido. Não foram observados acúmulos dê NO2^--N e NC>3^--N. Isto praticamente confirmou que os, heterótrofos podem oxidar o NH4⁺—N em N₂. Por outro lado, a eficiente remoção da amônia foi ineficaz usando este modelo. O processo, além de exigir a adição de. COD, também consumiu muito tempo e uma grande quantidade de oxigênio · e de energia. No geral, o processo não foi aplicável à remoção da amônia dos efluentes de coqueamento.

No sistema de lodo ativado, a nitrificação normalmente não ocorre. Isto é principalmente atribuído à inibição da oxidação da substâncias orgânicas como amônia, especialmente às CN^- e SCN que inibem a nitrificação ou mais tradicionalmente chamado de processo de oxidação da amônia. Foram feitas outras investigações para .verificar, .se a nitrif icação, com acumulo ’ cie _NO₂'^--N ou' NC>3^_-N como indicador poderia ocorrer após a remoção de substâncias inibidoras como CN‘ e SCN^-.

O inventor mantém que a causa básica da dificuldade da remoção do NH₄ ⁺-N foi a falta da fonte de carbono de que as HAOB necessitam, especialmente dos heterótrofos altamente ativos para a oxidação da amônia em nitrito, que evitaria a oxidação da amônia. Devido ao fato, o inventor indicou um processo que combina o reator de fluxo contínuo com SBR (Figura 3).

No processo mostrado na Figura 3, o cianeto e cianato, etc foram removidos dos efluentes de coqueamento desfenolizados e destilados de amônia 1. O efluente 2 - após

62/66 a separação do lodo continha amônia e foi admitido no SBR onde diferentes concentrações de lodo ativado HAOB foram semeadas. Uma das especialidades do processo foi que' a fonte de carbono orgânico 3, não inferior a 200mg/L, deve ser adicionada durante a aeração. A oxidação da amônia foi então realizada e mantida no estágio de riitrificação pelo método shortcut (NC>2^_-N foi o produto' final) seguida pela denitrificação após a interrupção da aeração.

A eficiência do tratamento está mostrada na 10 seguinte tabela.

Tabela 28 Parâmetros técnicos no processo de remoção do nitrogênio de efluentes de coqueamento

Influente: NH₄ ⁺-N=250mg/L, lodo ativado semeado de solo

Wushantu, 28°C

Número de difusores de ar	1	1	3	3
Concentração de lodo (mg/L)	2000	2000	6000	6000
Tempos de ciclo de tratamento contínuo	Γ tempo	2° tempo	Γ tempo	2° tempo
Tempo, (hrs) ——	HRT Total	26,25	21,95	7,88	7,71
:Amonificação	0	0	0	0
..Oxidação da amônia - .......em· nitrito	22,5	18,75	5,38	5,21
Aeração	22,5	18,75	5,38	-5,21
Não aeração	3,75	3, 20	2,5	2,5
Aeração/não aeração	6,00: 1	5,86	2,15:1	2.08:1
Consumo total da fonte de carbono (NaAc anidro) (g) θ	2.57	2,57	2,57	2,57
Acúmulo total de NO2-N (mg/L)	225	225	225	225-
Volume de lodo após 30mins' de decantação (ml)	-250	-2 50	750	750

. Somente foi calculada a fonte de carbono aplicada durante a denitrificação. A fonte de carbono

63/66 necessária para iniciar o estágio de nitrificação não foi incluída. ' ' .

O COD dos efluentes de coqueamento após a remoção do nitrogênio foi cerca de 300 mg/L, o que esteve acima do padrão nacional' (150mg/L). O. COD restante.pôde ser tratado com reagente Fenton com Fe²⁺ e H₂O₂ (30%) . Quando H₂O₂ atingiu 600 mg/L ou 900 mg/L,/o COD caiu para ò nível de 175,7 mg/L e 130,5 mg/L, respectivamente, de acordo com os padrões nacionais. ·

A remoção do carbono e do nitrogênio resulta de vários efluentes - tratados pelo método de acordo com a invenção e sumarizádos na Tabela 29.

Tabela 29 Resultados do tratamento usando o método de acordo com a invenção

Itens	COD mg. L”1	BOD mg. L·’1	TKN mg. L71	NH/-N mg. L_1	no2~-n mg. L’1	no3~-n mg. L'1
Tipos de efluentes	Influente/ Efluente
Efluentes modelados de alta concentração de carbono e nitrogênio orgânicos	Influente	1999	7-	424	>212	<0,5	ND
Efluente	<40		<10	<3	<0, 5	ND
Efluentes de fertilizante modelado	Influente	-	-	1000	500 /	<0/5	ND -
Efluente	<10	—	<10	<3	<0, 5	ND
Efluentes municipais modelados	Influente	199	-	42, 4	>21,2	<0, 5	ND
Efluente	<4		<1	<1	<0, 5	ND
Efluentes de alto glutamato em alta concentração	Influente	6747	-1799	1500	1400	<0, 5	ND
Efluente	<300	<100	<10	<3	<0,5	ND
Efluentes de alto glutamato em baixa concentração	Influente	2250	-600	500	430	<0, 5	ND
Efluente	<100	<30	<10	<3	<0, 5	ND
Efluentes de coqueamento	Influente Φ	-321		-250	-250	<0, 5	ND
Efluente	-300 ’	- -- -	<10	<3	<0,5	ND .

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Efluente da fábrica de coqueamento (COD=628,4 mg.L^-1, NH₄ ⁺-N=330 mg.L^-1) .tratado com o método de lodo ativado.

Para melhor enfatizar aa vantagens desta invenção, comparamos os métodos anóxicos de denitrificação short-cut desta invenção e os métodos aeróbicos de „. nitrificação simultânea (SND) . / '

O SND foi feito sob₍ aeração e mistura constanté. Quando NH₃-N foi oxidado em NO₂-N e depois acumulado em certa quantidade (30~50mg/L), a fonte de carbono (NaAc anidro) começou a ser adicionada até que o teste reagentè de Griess-Ilosvay fosse negativo (NO₂ ^--N<0,5mg/L) , que demonstrou que a denitrificação aeróbica foi completada.' O consumo total da fonte de carbono foi calculado quando o teste reagente de Griess-Ilosvay foi positivo (NO2^-N>0,5mg/L) cerca de 5~10 minutos após o desaparecimento do nitrito. O tempo necessário para a denitrificação aeróbica foi anotado. O procedimento foi repetido até que o NH3-N e NO₂ ^--N caíssem abaixo de 3 mg/L e 0, 5mg/L, respectivamente.

A reação -foi- interrompida e o consumo . total de NaAc e o tempo de denitrif icação foram calculados'.

Foram anotados abaixo os resultados do tratamento dos efluentes do glutamato monossódico usando dois tipos de lodo ativado com dois tipos de métodos.

Comparação, da nitrificação e denitrificação por método shortcut nesta invenção e SND no tratamento de efluentes do glutamato monossódico (NH₄ ⁺-N=500mg/L) usando lodo ativado semeado de Wushantu (4000mg/L) com difusor simples de ar foi mostrado na Tabela 30.

Tabela 30 Comparação entre nitrificação/denitrificação por método shortcut nesta invenção e SND para tratamento dos efluentes do glutamato monossódico

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Lodo ativado semeado de Wushantu, 28°C, difusor simples de ar

•	Ambiente	Método s operac ionais	Quant idade de acúmu lo total de NO2N mg/L	Consumo total de NaAc g	NaAc/NO2 ~N (p/p)	Tempo acumula do de denitri ficação shortcu t (hrs)	Taxa de' denitri ficação Φ mgN/min . L
Esta invenção	Anóxico	Aeraçã o interr ompida Mistur a contin uada	420	4,3	4,09	4,87	1,44
SND	Aeróbico	Aeraçã o e mistur a	290	11, 1	15, 3	12, 9	0, 37

(DTaxa de denitrificação = Quantidade de acúmulo total de N0₂ -N / tempo de denitrificação acumulado short5 cut

Comparação da nitrifiçação e denitrificação por método shortcut nesta invenção e SND para o tratamento de efluentes do glutamato monossódico (NH4⁺-N=500mg/L) - usando lodo,.ati.v.ado semeado de Yutu (4000mg/L) com difusor simples de ar foi mostrada na Tabela 31.

Tabela 31 Comparação da nitrifiçação e denitrificação por método shortcut nesta invenção e SND para o tratamento de efluentes do glutamato monossódico

Lodo ativado semeado de solo Yutu, 28°C, difusor simples de ar

	Ambiente	Métodos opera- cionais	Quantidade de acúmulo total de NO2 _ N mg/L	Consu -mo total de NaAc g	NaAc/NO2~ N (p/p)	Tempo acumu- lado de deni- trifi- cação short	Taxa de denitrificação Φ mgN/min .L
						cut (hrs)

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Esta invenção	Anóxico	Aeração inter- rompida Mistura conti- nuada	385	4, 1	4,26	5,75	1, 12
SND	Aeróbico	Aeração e , mistura	310	9,5	12,26	3,62	1,43

®Taxa de denitrif icação = Quantidade de acúmulo total de NO2--N / tempo de denitrificação acumulado shortcut

As Tabelas 30 e 31 indicaram que quando o lodo ativado semeado do solo Wushantu foi usado, a fonte de carbono necessária para denitrificar todas as unidades de NO₂ ^_—N usando o método SND de denitrificação aeróbica foi de 3,74 vezes a do método de acordo com a presente invenção e a taxa de denitrif icação de SND .foi .de 25,7% daquela do método de acordo com a presente invenção. Considerando que quando o lodo ativado semeado de Yutu foi usado, a fonte de carbono usada na SND foi de 2,88 vezes daquela do método de acordo com a presente invenção e a taxa de denitrificação foi comparável em ambos os métodos, e a taxa de denitrificação de ambos os métodos foi significativamente maior que a taxa usando o lodo ativado-semeado -de .Wushantu. _ A causa subjacente das diferènças relacionou-se às espécies dos microorganismos·.

Em geral, comparado com o método de acordo com a presente invenção, o SND exigiu mais fonte de carbono, aeração e suprimento de energia, e' apresentou taxa de reaçao mais lenta.

1/4

Claims (15)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. MÉTODO PARA A REMOÇÃO DE CONTAMINANTES DE CARBONO E NITROGÊNIO DE' EFLUENTES USANDO -BACTÉRIAS HETEROTRÓFICAS OXIDANTES DA ' AMÔNIA (HAOB) , _ caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas:

   (A) Cultivo de lodo ativado HAOB: semeadura de solos naturais contendo HAOB em um substrato contendo carbono e nitrogênio orgânico e/ou nitrogênio amoniacal inorgânico, aerando em um reator, enquanto é mantido o pH em uma faixa entre 6,5 a : 8,5, em que se o substrato contiver nitrogênio amoniacal, a fonte de carbono orgânico é fornecida em lotes; interrompendo a aeração quando a concentração de nitrogênio amoniacal cair abaixo de 3 mg/L e o acúmulo de NO₂ ^_-N alcançar a quantidade máxima, mantendo um ambiente anóxico, e adicionando a fonte de carbono orgânico para permitir a ocorrência da denitrificação até que o total das concentrações de NO₂”-N e NO₃”-N seja menor que lmg/L; e (B) Remoção : do carbono e do nitrogênio dos efluentes: semeadura do lodo ativado produzido na etapa (A) em um reator. .de tratamento biológico contendo efluentes compreendendo carbono e nitrogênio orgânico e/ou nitrogênio amoniacal inorgânico, e aerando para permitir a ocorrência da oxidação da amônia, em que se os efluentes não contiverem carbono orgânico, é adicionada outra fonte de carbono orgânico no reator; e interrompendo a aeração quando o nitrito se acumular, mantendo a condição anóxica, e adicionando a fonte de carbono orgânico para permitir a ocorrência da denitrificação até que o nitrito esteja presente, onde as possam realizar denitrificação da

   HAOB são bactérias heterotróficas que a amonificação, a oxidação e a amônia (redução de nitrito e nitrato),
2. 2/4 tendo as seguintes características: capacidade de crescer ém uma placa PM e registrar positivo quando o reagente Griess-Ilosvay é aplicado diretamente; capacidade para oxidar diretamente a amônia em N₂ , NÕ₂” ou NO₃ ^_ em condições aeróbicas na presença da fonte de carbono orgânico; e capacidade para remover o nitrogênio por denitrificação com N0₂~ é NO₃” como receptores de elétrons e BOD como doador.de elétrons, em condições aeróbicas ou anaeróbicas.

   2. MÉTODO de acordo com a reivindicação _tl, caracterizado pelo fato de que o Bacillus pseudofirmus NH-2 altamente ativo (No. de Acesso CCTCC M203101) atua como bactéria dominante, no lodo ativado HAOB.
3. 3. MÉTODO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o Arthrobacter globiformis WR-2 altamente ativo (No. de Acesso CCTCC M202043) atua como bactéria dominante no lodo ativado HAOB.
4. 4. MÉTODO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que na etapa (A) o cultivo do lodo ativado HAOB é feito a 20~40°C.
5. 5. Método- de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o acúmulo* NO₂~-N está· -na faixa de 0,5~ 125 mg/L da etapa de oxidação da amônia’(B).
6. 6. MÉTODO, de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que na etapa (B) a oxidação e a denitrif icação da amônia são repetidas. até que o contaminante de carbono e nitrogênio sejam removidos dos efluentes.
7. 7. MÉTODO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a remoção do carbono e do nitrogênio dos efluentes descritos na etapa (B) seja feita a 6~40°C.
8. 8. MÉTODO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o reator de tratamento

   3/4 biológico usado na etapa (B) é um reator suspenso, reator de biofilme, um reator de lote de sequenciamento simples ou um reator de fluxo contínuo, ou suas combinações
9. 9. MÉTODO de acordo com a reivindicação' 1, caracterizado pelo fato de que , o lodo ativado HAOB é retido completamente no reator de tratamento biológico.
10. 10. MÉTODO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato. de que o reator de ,tratamento biológico é capaz de obter espontaneamente a separação lodo-água; os efluentes- tendo sido tratados’ são descarregados diretamente pelo reator de tratamento biológico.

    um
11. 11. MÉTODO de caracterizado pelo fato amônia é controlado por fonte de carbono orgânico em condições aeróbicas.

    acordo com a reivindicação 1, de que o produto de oxidação da meio do controle da quantidade da no reator de tratamento biológico
12. 12. MÉTODO de acordo .com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que, para 1 mol da amônia oxidada no reator de tratamento biológico em condições aeróbicas,. quando a energia de oxidação produzida pela fonte de carbono orgânico é 22KJ/mol, a razão molar de N₂-N para NO₂“-N é de 58:42; quando a energia de oxidação é inferior a 22KJ/mol, a porcentagem molar de NO₂”-N está na faixa de 42%~99% entre os produtos de oxidação da amônia; quando a energia de oxidação excede 22KJ/mol, a porcentagem molar de N₂-N está na faixa de 58%~99% entre os produtos de oxidação da amônia.
13. 13. MÉTODO de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a oxidação da amônia na etapa (B) é controlada em um estágio em que não ocorre acúmulo de NO₃“-N.
14. 14 .

    MÉTODO de acordo com a reivindicação

    13,

    4/4 caracterizado pelo fato de que a energia de oxidação da fonte de carbono orgânico no reator de tratamento biológico em condições aeróbicas excede 43.4KJ/mol por mol de amônia.
15. 15. MÉTODO de acordo com a reivindicação 1, 5 caracterizado pelo fato de que o método pode ser usado para o tratamento de efluentes de coqueamento.

    Influente

    Ar(O₂)

    1/3

    Lodo ativado

    HAOB Fonte externa de ' _ carbonoCOD

    COD—►co,!

    nh₃— n₂|

    NO2+H* cJo 6-401 no₂^n₂| ch₃oh-»*co₂T

    H⁺+OH—*-H₂O

    Próximo ciclo