Emissões de óxido nitroso do tanque de aeração de uma estação de tratamento de esgotos com sistema de lodos ativados convencional

Abstract

Recebido em 26/10/12; aceito em 24/3/13; publicado na web em 14/5/13 NITROUS OXIDE EMISSIONS FROM THE AERATION TANK OF A WASTEWATER TREATMENT PLANT WITH CONVENTIONAL ACTIVATED SLUDGE PROCESS. Nitrous oxide (N 2 O) emissions were measured monthly from January to June 2010 in the aeration tank of a wastewater treatment plant (WWTP) in Southeast Brazil. Emissions were lower in summer than winter and were positively related with influent ammonium (NH 4 + ) concentration. The average N 2 O emission was 1.11 kg N day -1 corresponding to 0.02% of the influent total nitrogen load. The average emission factor calculated for the population served was 2.5 lower than that proposed by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) for inventories of N 2 O emissions from WWTPs with controlled nitrification and denitrification processes.Keywords: nitrous oxide; wastewater treatment plant; activated sludge. INTRODUÇÃOO óxido nitroso (N 2 O) possui grande importância ambiental em função do papel que desempenha na química e física da atmosfera. Na troposfera, é um dos principais gases do efeito estufa e possui potencial de aquecimento 300 e 15 vezes superior ao do dióxido de carbono (CO 2 ) e metano (CH 4 ), respectivamente. 1 O principal sumidouro do N 2 O é na estratosfera, onde uma parcela equivalente a 5% dele é convertida a óxido nítrico (NO) através das reações com átomos de oxigênio excitado. 2 O NO é um dos principais gases responsáveis pelo consumo do ozônio (O 3 ) estratosférico, 3 e o N 2 O se tornará a principal substância emitida por atividades humanas que mais danos causará a camada de O 3 ao longo do século XXI. 4 Nos últimos 30 anos, as concentrações de N 2 O na atmosfera superficial vêm crescendo linearmente na ordem de 0,25% ao ano. 5 Em 2006, cerca de 45% do total global de N 2 O emitido para a atmosfera foi originado de fontes antrópicas, sendo a agricultura responsável por aproximadamente 2/3 do total dessas emissões. 6 Atualmente sua concentração atmosférica é aproximadamente 325 ppb, 7 o que representa um aumento de 20% se comparado ao período pré-industrial. 5,8 Outra fonte antrópica deste gás são os processos de tratamento de esgotos, cuja contribuição é quantitativamente considerada de menor relevância. 9,10 Entretanto, pouco se sabe sobre a real contribuição dessas emissões em virtude da grande variabilidade observada nos fatores de emissão, balizados na carga de nitrogênio total (NT) afluente, disponíveis na literatura oriundos de estudos realizados tanto em escala real (0-25%) 11,12 quanto laboratorial (0-95%). 12 Para 10 Basicamente, a produção de N 2 O em sistemas de tratamento de esgotos está associada aos processos microbiológicos de nitrificação e desnitrificação que ocorrem em ambientes naturais. 11,14 No entanto, os mecanismos que conduzem à formação do N 2 O são ainda amplamente discutidos na literatura e oriundos de estudos realizados em sua maioria em escala laboratorial. 12,[15][16][17] No caso de ETEs com sistemas de lodos ativados, apesar de, em escala real, ainda não haver um comp...

Controlling Factors of Nitrous Oxide Emissions From a Conventional Activated Sludge Wastewater Treatment Plant

“…However, there is a high variability in emission factors (EFs) (0-25%), based on the load of the influent total nitrogen (TN), available in the literature from studies performed directly at WWTPs (Kampschreur et al, 2009;Law et al, 2012a). This variability is often attributed to the particularities related to operational parameters adopted at the different WWTPs studied, highlighting among them, the organic matter and TN to be treated, sludge age, dissolved oxygen (DO) concentration and aeration rate (Kampschreur et al, 2009;Brotto et al, 2010;Brotto, 2011;Law et al, 2012a;de Mello et al, 2013;Ribeiro et al, 2013). Recently, Daelman et al (2013) reported that different sampling strategies used at the WWTPs studied can also play an important role as an influencing factor in the observed variability in EFs of N 2 O.…”

“…De Mello et al (2013) estimated, through a study at an intermittent aeration activated sludge system of an urban WWTP, with cycles of 60 minutes with aeration and 30 minutes without aeration, that 50-75% of the net production of N 2 O was emitted to the atmosphere during the aeration step (aerobic condition). Foley et al (2010) and Ribeiro et al (2013) suggested that lower N 2 O emissions are related to the higher removal efficiency of TN when there is complete nitrification and denitrification processes. In a study performed at an activated sludge WWTP with modified aeration, Brotto (2011) found that the sludge age influenced the nitrification process.…”

“…The WWTP chosen for this study, the same one studied by Ribeiro et al (2013) is located in the metropolitan region of Rio de Janeiro, Southeast Brazil. It is considered a large-scale WWTP and uses a conventional activated sludge system as the wastewater treatment process.…”

“…The procedures for collecting, processing and analyzing N 2 O, NH 4 + and NO 3 -in the wastewater and the mixed liquor samples, and for calculating the N 2 O emissions were the same as those described by Ribeiro et al (2013). To determine the N 2 O emission at the wastewater-atmosphere interface of each zone of the aeration tank the upturned funnel sampling technique, described in detail by Brotto et al (2010) was used.…”

“…To determine the N 2 O emission at the wastewater-atmosphere interface of each zone of the aeration tank the upturned funnel sampling technique, described in detail by Brotto et al (2010) was used. This same technique was adopted by Ribeiro et al (2013).…”