CÉLULA DE COMBUSTÍVEL MICROBIANA INTEGRADA EM SISTEMA DE WETLANDS CONSTRUÍDOS NO TRATAMENTO DE EFLUENTES URBANOS

Pedro Henrique Ziemann Lemos, GUSTAVO S. COLARES, Ênio L. Machado

Resumo


Os efluentes de setores de serviços em meio urbano possuem a carga de redução de oxigênio dissolvido e a eutrofizante como os pontos mais críticos quanto ao impacto ambiental direto. As Células Combustíveis Microbianas (CCM) são sistemas bioeletroquímicos que podem gerar corrente por meio de micro-organismos eletroquimicamente ativos. Em uma CCM, os substratos orgânicos e inorgânicos são oxidados por bactérias e os elétrons são transferidos para o ânodo de onde eles fluem através de um material condutor e um resistor para um receptor de elétrons, como o oxigênio, presente no cátodo. Sendo assim, CCMs devem ser considerados como uma nova gestão sustentável para as águas residuárias, ainda mais usando os Wetlands Construídos (WC), os quais já são potenciais para captura de carbono e recuperação de nutrientes, especialmente para as demandas de poluição das águas que devem ser atendidas em sistemas descentralizados. Com isso o presente trabalho visa o tratamento de efluentes por meio de Wetlands Construídos de Fluxo Vertical com Célula de Combustível Microbiana (WCFV/CCM) e um sistema integrado de reator anaeróbio de fluxo ascendente + Wetland construído de fluxo horizontal subsuperficial com célula microbiana (WCFHSS/CCM + WCFSS), de forma a desenvolver um produto para gestão ambiental e socialmente integrador e cada vez mais recorrente para um modo alternativo de saneamento sustentável. Para o desenvolvimento da célula de combustível microbiana (WC/CCM) foram utilizados eletrodos de grafite, tendo o efluente sanitário do campus universitário para aplicação e desenvolvimento preliminar do sistema WC/CCM. Foram caracterizados os parâmetros de Cor Absorciométrica (420 nm), turbidez, condutividade, pH, e Sólidos Totais Dissolvidos (STD). Para o segundo sistema, além dos parâmetros citados, foram realizados Nitrogênio Amoniacal (N-NH3), Nitrogênio Total (NT), Fósforo solúvel (P), Carbono Orgânico Total (COT), Carbono Total (CT) e Carbono Inorgânico (CI). Foram também considerados os parâmetros eletroquímicos: diferença de potencial em célula aberta; eficiência Coulômbica e densidade de potência do sistema. O sistema de melhor desempenho operacional foi o WCFHSS/CCM combinado com WCFV, com tempo de detenção de 7 dias, previamente tratado por anaerobiose e com densidade de potência de 0,3 W m-2 , eficiência Coulômbica de 0,15% e eficiência de redução de COT (na etapa CCM) e nitrogênio total (com sistema integrado) superiores em 80%. A escolha de usar os efluentes da ETE UNISC foram fundamentais para desenvolver a CCM com os WCs, pois os efluentes são comparáveis as características dos efluentes gerais em unidades dos setores de serviços. Assim sendo, foi observada a eficiência de tratamento na redução de carga orgânica em termos de COT e das ações eutrofizantes com P solúvel (maior fração na comparação com P Total no efluente estudado) e Nitrogênio Total. Os valores de DDP e densidade de corrente são significativos, especialmente no comparativo de coluna d’água nos WCs e na configuração dos mesmos, com máximos próximos a 250 mV e densidades de correntes de 8 mA m-3.


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