DETERMINISTIC KINETIC MODELING OF ANAEROBIC EFFLUENT DISINFECTION USING HYDROGEN PEROXIDE AND PERACETIC ACID AT THE REAQUA SYSTEM, EMBRAPA HORTALIÇAS (DF)
Abstract
Agricultural reuse of treated wastewater demands strict microbiological control, requiring disinfection technologies that reconcile sanitary efficacy with environmental safety. Anaerobic effluents, although partially stabilized, retain significant pathogenic load, justifying advanced oxidative processes as an alternative to chlorination. This study aimed to deterministically model the disinfection kinetics of anaerobic effluent using hydrogen peroxide (H₂O₂) and peracetic acid (PAA) through computational implementation of the Chick-Watson, Hom, and Collins-Selleck models in MATLAB. Ordinary differential equations were numerically solved using the fourth-order Runge-Kutta method (ode45), considering temperature ranges from 10 °C to 40 °C and pH values from 4 to 9. Kinetic parameters were calibrated based on literature data, and goodness of fit was assessed by the coefficient of determination (R²). Sensitivity analysis evaluated the influence of operational variables on microbial inactivation efficiency. Results indicated maximum reduction exceeding 2.5 log (equivalent to 99.68%) under slightly acidic pH (~5.0) and temperature near 30 °C, with excellent adherence to simulated data (R² = 0.984). The H₂O₂/PAA combination revealed synergistic behavior, surpassing the performance of isolated agents. Temperature exerted a preponderant influence on the kinetic constant, in accordance with the Arrhenius equation, while pH modulated peracetic acid chemical speciation, affecting its reactive availability. It is concluded that deterministic modeling demonstrated predictive robustness and technical applicability to support the design of disinfection systems in decentralized plants, ensuring compliance with the standards established by CONAMA Resolutions No. 430/2011 and No. 54/2005 for effluent discharge and controlled agricultural reuse.
Author Biography
Tecnólogo em Gestão Portuária pela Universidade Anhanguera (UNIAN) e Técnico em Controle Ambiental pelo Instituto Federal de Brasília (IFB). Especializando em Gerenciamento Ambiental pelo Instituto Federal de Brasília (IFB) e Mestrando em Agroquímica Ambiental pelo Instituto Federal Goiano (IF Goiano).
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