Kinetic behavior of nitrification in the post-treatment of poultry wastewater in a sequential batch reactor

• Published in: Engenharia agrícola Vol. 31; no. 5; pp. 954 - 964
• Main Authors: Mees, Juliana B. R., Gomes, Simone D., Vilas Boas, Márcio A., Gomes, Benedito M., Passig, Fernando H.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: 01.10.2011
• DOI: 10.1590/S0100-69162011000500013
• ISSN: 0100-6916

A sequential batch reactor with suspended biomass and useful volume of 5 L was used in the removal of nutrients and organic matter in workbench scale under optimal conditions obtained by central composite rotational design (CCRD), with cycle time (CT) of 16 h (10.15 h, aerobic phase, and 4.35 h, anoxic phase) and carbon: nitrogen ratio (COD/NO2--N+NO3--N) equal to 6. Complete cycles (20), nitrification followed by denitrification, were evaluated to investigate the kinetic behavior of degradation of organic (COD) and nitrogenated (NH4+-N, NO2--N and NO3--N) matter present in the effluent from a bird slaughterhouse and industrial processing facility, as well as to evaluate the stability of the reactor using Shewhart control charts of individual measures. The results indicate means total inorganic nitrogen (NH4+-N+NO2- -N+NO3--N) removal of 84.32±1.59% and organic matter (COD) of 53.65±8.48% in the complete process (nitrification-denitrification) with the process under statistical control. The nitrifying activity during the aerobic phase estimated from the determination of the kinetic parameters had mean K1 and K2 values of 0.00381±0.00043 min-1 and 0.00381±0.00043 min-1, respectively. The evaluation of the kinetic behavior of the conversion of nitrogen indicated a possible reduction of CT in the anoxic phase, since removals of NO2--N and NO3--N higher than 90% were obtained with only 1 h of denitrification. Um reator em bateladas sequenciais com biomassa em suspensão e volume útil de 5L, aplicado para remoção de nutrientes e matéria orgânica, foi operado em escala de bancada, nas condições ótimas obtidas a partir de um delineamento composto central rotacional (DCCR), tempo de ciclo (TC) de 16 h (10h15 fase aeróbia e 4h35 fase anóxica) e relação carbono:nitrogênio (DQO/N-NO2-+N-NO3-) de 6. Avaliaram-se 20 ciclos completos, nitrificação seguida de desnitrificação, com o objetivo de efetuar o estudo do comportamento cinético de degradação da matéria orgânica (DQO) e nitrogenada (N-NH4+, N-NO2- e N-NO3-) presentes no efluente proveniente do abate e industrialização de aves, bem como avaliar a estabilidade do reator através de gráficos de controle Shewhart para medidas individuais. Os resultados apontaram valores médios de remoção de nitrogênio inorgânico total (N-NH4++N-NO2-+N-NO 3-) de 84,32±1,59% (C.V.=1,89%) e de matéria orgânica (DQO) de 53,65±8,48% (CV= 15,81%), no processo completo (nitrificação-desnitrificação), estando o processo sob controle estatístico. A atividade nitrificante estimada, durante a fase aeróbia, pela determinação dos parâmetros cinéticos, apresentou valores médios para K1 e K2, de 0,00381±0,00043 min-1 e 0,00249±0,00056 min-1, respectivamente. A avaliação do comportamento cinético de conversão do nitrogênio indicou possível redução no TC da fase anóxica, uma vez que foram alcançadas remoções de N-NO2- e N-NO3-, superiores a 90%, em apenas uma hora de desnitrificação.