Remoção Biológica de Nitrogênio em ETEs

1. O Ciclo do Nitrogênio no Tratamento de Efluentes

O nitrogênio é um macronutriente essencial à vida, mas a sua presença excessiva em efluentes domésticos e industriais, predominantemente na forma de Amônia (NH₃/NH₄⁺), representa um grave risco ambiental. No saneamento, a remoção biológica de nitrogênio (BNR) é vital para evitar a eutrofização de corpos hídricos e garantir que o nitrogênio amoniacal total não ultrapasse os limites de toxicidade para a fauna aquática. O controle eficiente deste ciclo exige a transição da biomassa por diferentes estados redox, alternando entre ambientes aeróbios e anóxicos.

2. Cinéticas de Nitrificação e Desnitrificação

A remoção de nitrogênio ocorre em duas etapas bioquímicas distintas e sequenciais. Na Nitrificação, processo aeróbio, as bactérias autotróficas oxidam a amônia a nitrito e, posteriormente, a Nitrato (NO₃⁻). Esta fase é extremamente sensível ao Oxigênio Dissolvido (OD) e consome alcalinidade, podendo inibir a cinética se o pH não for monitorado.

Na sequência, ocorre a Desnitrificação em ambiente anóxico (ausência de oxigênio livre, mas presença de oxigênio combinado no nitrato). Aqui, bactérias heterotróficas utilizam o nitrato como aceptor de elétrons, reduzindo-o a nitrogênio gasoso (N₂), que é liberado de forma inerte para a atmosfera. A eficiência desta etapa depende da disponibilidade de carbono orgânico biodegradável, sendo o monitoramento de nitrato essencial para dosagem precisa de fontes externas de carbono quando necessário.

3. Tecnologia ISE: Precisão via Íons Seletivos

Para o controle de processos biológicos avançados, o monitoramento por amostragem laboratorial é insuficiente devido ao atraso na obtenção dos laudos. A Acquanativa utiliza a tecnologia de Eletrodos de Íons Seletivos (ISE) nas sondas AcquaSensor TA (Amônia) e AcquaSensor TN (Nitrato). Estes sensores permitem a medição direta da atividade iônica no meio líquido sem o uso de reagentes químicos dispendiosos.

O grande diferencial técnico da linha AcquaSensor reside nos algoritmos de compensação dinâmica. A sonda de amônia integra a compensação por potássio (K⁺) e pH, enquanto a de nitrato compensa a interferência de cloretos (Cl⁻$), garantindo que as leituras reflitam a concentração real do nutriente mesmo em matrizes de efluentes oscilantes e complexas.

Parâmetro	Sensor Recomendado	Princípio Analítico
Amônia ($NH₄-N$)	AcquaSensor TA	ISE com compensação de pH e Potássio
Nitrato ($NO₃-N$)	AcquaSensor TN	ISE com compensação de Cloretos
Oxigênio Dissolvido	AcquaSensor TDO	Luminescência Óptica

4. Automação de Processo com Amônia e Nitrato

A automação 4.0 em ETEs consolida-se quando os dados do AcquaSensor TA e TN alimentam a malha de controle do AcquaLink. Em sistemas de lodos ativados com nitrificação, a aeração pode ser modulada não apenas pelo setpoint fixo de OD, mas pela concentração real de amônia no efluente. Se a amônia está baixa, o sistema reduz os sopradores, economizando energia elétrica de forma massiva.

Na desnitrificação, o monitoramento de nitrato na saída da zona anóxica permite automatizar a taxa de recirculação interna do lodo e a dosagem de carbono orgânico. Isso garante que o processo de remoção de nitrogênio seja total, evitando picos de nitrato que comprometem a conformidade do efluente final e a estabilidade do processo.

5. Compliance Ambiental e ROI Energético

A conformidade com a Resolução CONAMA 430/2011 exige que o nitrogênio amoniacal total não exceda 20 mg/L em lançamentos diretos em corpos de água de Classe 2. Operar sem monitoramento online é correr o risco de multas ambientais severas por picos de carga não detectados.

O retorno sobre o investimento (ROI) manifesta-se na economia direta de energia elétrica (redução de até 30% via controle por amônia) e na otimização do uso de insumos químicos na desnitrificação. Integrado à plataforma AN-Alytics, o gestor tem acesso a dashboards de desempenho e alertas preditivos, transformando a ETE em uma unidade de tratamento inteligente e sustentável.