Operação de um reactor piloto de digestão anaeróbia para o tratamento de lixiviados de aterro

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Mendes, Inês Filipa Duarte
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10316/82932
Resumo: Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Química apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
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spelling Operação de um reactor piloto de digestão anaeróbia para o tratamento de lixiviados de aterroOperation of a pilot scale anaerobic digestion reactor for the treatment of landfill leachateAnSBRLixiviado de aterroOzonóliseCoagulação/floculaçãoAnSBRLandfill leachateOzonationCoagulation/flocullationDissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Química apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaA evolução da sociedade e a melhoria do estilo de vida da população levaram a um aumento na produção de resíduos. Com este aumento surgem também novos métodos de tratamento, ou simplesmente, de armazenamento desses produtos resultantes de atividades antropogenias. Quando não é possível aplicar um tratamento que permita tirar partido desses resíduos, estes são depositados em aterros sanitários. No entanto, os aterros têm consequências menos positivas para a população e ambiente, tais como a produção de lixiviado.O lixiviado de aterro é produzido através da percolação da água das chuvas por entre os resíduos depositados em aterro bem como da água libertada pelos próprios resíduos, é, portanto, um tipo de efluente envolvendo uma elevada complexidade de poluentes. Na sua composição estão presentes matéria orgânica biodegradável, compostos húmicos e fúlvicos, compostos azotados e nitrosos, metais pesados, sais orgânicos e compostos clorados.Com vista a desenvolver uma solução de tratamento para o lixiviado de aterro, surge esta dissertação, em que o tratamento primordial passa por um processo biológico anaeróbio potenciado por um reator do tipo AnSBR (anaerobic sequencing batch reactor). Associado a este tipo de tratamentos recorreu-se, ainda, a processos físico químicos e processos de oxidação avançada (AOPs), nomeadamente processo de coagulação/floculação e processo de ozonólise, respetivamente. A dissertação foi realizada na empresa Adventech e teve como objetivo dar resposta a propostas comerciais no sentido de arranjar uma possível solução para este efluente.Então, numa primeira fase, foi desenvolvido o reator anaeróbio e foi otimizado o seu modo de funcionamento. Este foi, também, o objetivo principal do trabalho, pois foi necessário um longo período de tempo para alcançar o sucesso da instalação e conseguir obter resultados satisfatórios. Assim, a otimização do equipamento passa por uma alimentação do efluente no topo do reator e uma recirculação cruzada, com recurso a duas bombas, de modo a promover uma agitação vigorosa destro do mesmo. Em termos de condições operatórias, estipulou-se um tempo de residência de 10 dias o correspondente a uma alimentação diária de 5 L de efluente. Outro parâmetro testado foi tipo de lamas utilizad para promover o tratamento do efluente, sendo que, primeiramente, se utilizaram lamas aeróbias que se tentaram adaptar a ambientes anaeróbios. No entanto os resultados obtidos não foram de encontro ao esperado sendo a carência química de oxigénio (CQO) obtida superior à de entrada. Então, a solução mais favorável passou por recorrer a lamas anaeróbias, ambientadas às condições do processo. Posto isto, foram testadas diferentes sequências de tratamento baseadas em processos biológico anaeróbio, físico químico (coagulação/floculação) e AOPs (ozonólise), em conjunto ou de forma singular. Daqui obteve-se a sequência de tratamento ótima, ou seja, aquela que conduziu a melhores resultados que foi, em primeiro lugar, reator anaeróbio, seguido do processo de ozonólise e, por fim, uma coagulação/floculação. Com esta sequência conseguiram-se percentagens de remoção de 84,2% em termos de CQO, de 97% e de 92% em relação aos SST e SDT, respetivamente.Em relação às condições operatórias do processo de ozono foi tido em conta um tempo de operação de 120 minutos. No que diz respeito ao processo de coagulação/floculação foi utilizado PAX18 como coagulante, com uma concentração de 0,2 mL.L-1 de efluente, o floculante utilizado foi o FC58 com uma concentração de 0,2 mL.L-1.Uma vez que a dissertação foi desenvolvida em ambiente empresarial é de todo importante balancear os resultados obtidos com despesas associadas, como tal foi elaborada uma breve análise económica tendo por base os custos de reagentes e energéticos associados aos diversos processos. Esta avaliação permitiu mais uma vez confirmar que a sequência de tratamentos que melhores resultados obteve é aquela que é mais vantajosa em termos económicos apresentando um custo operacional diário, para o tratamento de 5 m3 de efluente, de 69,98 €.The evolution of society and the improvement of the population's lifestyle led to an increase in waste production. With this increase also arises the need for new methods of treatment, or simply, storage of these products resulting from anthropogenic activities. Whenever waste treatment can not be performed, the pollutant material is disposed of in landfills. However, landfills have less positive consequences for the population and environment, such as the production of leachate.Landfill leachate is produced by the percolation of rainwater through landfill and also by the water released by the waste itself. Thus, it is an effluent with high complexity. In its composition is biodegradable organic matter, humic and fulvic compounds, nitrogenous and nitrous compounds, heavy metals, organic salts and chlorinated compounds.To develop a treatment solution for landfill leachate, this dissertation arises, in which the primordial treatment undergoes an anaerobic biological process boosted by an AnSBR-type reactor. Associated with this type of treatments were also used physical chemical processes and advanced oxidation processes (AOPs), namely coagulation / flocculation and ozonation, respectively. The study was conducted at the company Adventech and aimed to find an answer to specific commercial proposals. In an initial phase, the anaerobic reactor was developed and its operation mode was optimized. This was also the main objective of the work, as it took a long time to achieve the success of the installation and satisfactory results. Thus, the optimization of the equipment passes through a feed of the effluent at the top of the reactor and a cross-recirculation, using two pumps, to promote a vigorous stirring. In terms of operative conditions, a residence time of 10 days corresponding to a daily feed of 5 L of effluent was stipulated.Another parameter tested was the type of sludge used to promote the treatment of the effluent. Firstly, aerobic sludge was applied and adapted to anaerobic environments. However, the results obtained were not as expected, with the chemical oxygen demand (COD) at tha end of the process higher than that of the input. Then, the most favorable solution was to resort to anaerobic sludge, adjusted to the conditions of the process.Therefore, different treatment sequences based on anaerobic, chemical physical (coagulation / flocculation) and AOPs (ozonation) processes were tested, together or in a singular way. From this the optimal treatment sequence was obtained, that is, the one that led to the best results, which was firstly an anaerobic reactor, followed by the ozonation process and finally a coagulation / flocculation. With this sequence removal percentages of 84,2% in terms of COD, 97% and 92% were achieved with respect to SST and SDT, respectively.Regarding the conditions of the ozone process, an operating time of 120 minutes was considered. As for the coagulation / flocculation process PAX18 was used as a coagulant, with a concentration of 0,2 mL.L-1 effluent, the flocculant used was FC58 with the same concentration.Since the dissertation was developed in an industrial environment, it is important to balance the results obtained with the associated expenses. As such, a brief economic analysis was elaborated based on reagent and energy costs associated with the various processes. This evaluation once again confirmed that the sequence of treatments with the best results obtained is the most economically advantageous, with a daily operating treatment cost of 69,98 € which corresponds to 5 L of effluent.2017-09-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://hdl.handle.net/10316/82932http://hdl.handle.net/10316/82932TID:202122867pormetadata only accessinfo:eu-repo/semantics/openAccessMendes, Inês Filipa Duartereponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2022-05-25T02:54:33Zoai:estudogeral.uc.pt:10316/82932Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:04:46.745478Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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