Remoção de Matéria Orgânica Carbonácea e Nitrogenada de Esgoto Sanitário Real em Reatores de Bancada de Leito Fixo Ordenado e Empacotado
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEPG |
Texto Completo: | http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/4162 |
Resumo: | O tratamento biológico de efluentes é bastante utilizado nas estações de tratamento de esgotos (ETE) para remoção da matéria orgânica carbonácea. Porém, no Brasil, sistemas tradicionalmente utilizados não promovem a remoção de nitrogênio total. Este trabalho teve por objetivo principal avaliar a remoção de matéria orgânica carbonácea e nitrogenada de esgoto sanitário real utilizando diferentes razões entre esgoto bruto (EB) e efluente anaeróbio (EU) proveniente de reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket). Foram utilizados dois reatores de bancada com duas diferentes disposições do leito fixo: leito ordenado (SFBR) e empacotado (PFBR), sob aeração intermitente. O meio suporte utilizado para fixação de biomassa foi o dispositivo denominado Mini Biobob® , feito em PEAD (Polietileno de alta densidade) e espuma de PU (poliuretano). Os reatores foram operados com TDH de 10 horas, e aeração intermitente, 120 min aerando seguidos de 60 min sem aeração, em ciclos de 180 min. Foram avaliadas 3 condições de operação, que se diferenciaram pela razão de EB e EU (v/v): Condição 1: 50/50; Condição 2: 75/25 e Condição 3: 25/75. Os resultados demonstraram não haver diferença estatística na eficiência de redução da DQO e NT entre os reatores. As eficiências de redução de DQO ficaram acima de 60%, nas três condições estudadas A condição 1 foi a que apresentou os melhores resultados de 87% e 88%, no SFBR e PFBR, respectivamente, de redução da DQO, e a condição 2 em relação aos resultados de remoção de NT, sendo 70,8% e 73,3%, no SFBR e FBR, respectivamente. Na condição 2, a nitrificação foi a etapa limitante enquanto na condição 3 foi a etapa de desnitrificação, prejudicando a eficiência de remoção de NT em ambas. As melhores velocidade cinéticas também foram identificas nos ensaios da Condição 1. Pelas imagens obtidas pelo MEV foi possível identificar estruturas semelhantes a bactérias nos formatos de cocos, bacilos e bactérias filamentosas que colonizaram o material suporte. Nos ensaios de ecotoxicidade o esgoto bruto comprometeu o crescimento das raízes e a replicação celular, e após o tratamento do afluente nos reatores as taxas de aberrações e mutagenicidade foram diminuídas. Na análise metataxonômica foi identificada dominância do gênero Nitrospira, responsável pela nitrificação. Chujaibacter, Rhodoblastus, Clostridium, Romboutsia, Hypomicrobium, os quais são gêneros associados a desnitrificação, também foram identificados, porém em baixas proporções. Os ensaios hidrodinâmicos mostraram que ambos os reatores são de mistura completa, apresentando o valor de N próximo a 1. Os resultados obtidos indicam que os modelos de reatores estudados possibilitaram a remoção de matéria orgânica e nitrogênio e podem ser aplicados como uma alternativa para aumentar a capacidade de tratamento da ETE e como uma etapa de pós- tratamento. |
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Remoção de Matéria Orgânica Carbonácea e Nitrogenada de Esgoto Sanitário Real em Reatores de Bancada de Leito Fixo Ordenado e Empacotado. 2023. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia de Alimentos) - Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, 2023.http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/4162O tratamento biológico de efluentes é bastante utilizado nas estações de tratamento de esgotos (ETE) para remoção da matéria orgânica carbonácea. Porém, no Brasil, sistemas tradicionalmente utilizados não promovem a remoção de nitrogênio total. Este trabalho teve por objetivo principal avaliar a remoção de matéria orgânica carbonácea e nitrogenada de esgoto sanitário real utilizando diferentes razões entre esgoto bruto (EB) e efluente anaeróbio (EU) proveniente de reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket). Foram utilizados dois reatores de bancada com duas diferentes disposições do leito fixo: leito ordenado (SFBR) e empacotado (PFBR), sob aeração intermitente. O meio suporte utilizado para fixação de biomassa foi o dispositivo denominado Mini Biobob® , feito em PEAD (Polietileno de alta densidade) e espuma de PU (poliuretano). Os reatores foram operados com TDH de 10 horas, e aeração intermitente, 120 min aerando seguidos de 60 min sem aeração, em ciclos de 180 min. Foram avaliadas 3 condições de operação, que se diferenciaram pela razão de EB e EU (v/v): Condição 1: 50/50; Condição 2: 75/25 e Condição 3: 25/75. Os resultados demonstraram não haver diferença estatística na eficiência de redução da DQO e NT entre os reatores. As eficiências de redução de DQO ficaram acima de 60%, nas três condições estudadas A condição 1 foi a que apresentou os melhores resultados de 87% e 88%, no SFBR e PFBR, respectivamente, de redução da DQO, e a condição 2 em relação aos resultados de remoção de NT, sendo 70,8% e 73,3%, no SFBR e FBR, respectivamente. Na condição 2, a nitrificação foi a etapa limitante enquanto na condição 3 foi a etapa de desnitrificação, prejudicando a eficiência de remoção de NT em ambas. As melhores velocidade cinéticas também foram identificas nos ensaios da Condição 1. Pelas imagens obtidas pelo MEV foi possível identificar estruturas semelhantes a bactérias nos formatos de cocos, bacilos e bactérias filamentosas que colonizaram o material suporte. Nos ensaios de ecotoxicidade o esgoto bruto comprometeu o crescimento das raízes e a replicação celular, e após o tratamento do afluente nos reatores as taxas de aberrações e mutagenicidade foram diminuídas. Na análise metataxonômica foi identificada dominância do gênero Nitrospira, responsável pela nitrificação. Chujaibacter, Rhodoblastus, Clostridium, Romboutsia, Hypomicrobium, os quais são gêneros associados a desnitrificação, também foram identificados, porém em baixas proporções. Os ensaios hidrodinâmicos mostraram que ambos os reatores são de mistura completa, apresentando o valor de N próximo a 1. Os resultados obtidos indicam que os modelos de reatores estudados possibilitaram a remoção de matéria orgânica e nitrogênio e podem ser aplicados como uma alternativa para aumentar a capacidade de tratamento da ETE e como uma etapa de pós- tratamento.The biological treatment of wastewater is widely used in sewage treatment plants (STPs) for the removal of carbonaceous organic matter. However, in Brazil, traditionally employed systems do not effectively remove total nitrogen. The main objective of this study was to evaluate the removal of both carbonaceous and nitrogenous organic matter from real sanitary sewage using different ratios of raw sewage (RS) to anaerobic effluent (AE) from a Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactor. Two bench-scale reactors with two different configurations of fixed bed were used: ordered bed (SFBR) and packed bed (PFBR), under intermittent aeration. The support medium for biomass fixation was the device called Mini Biobob®, made of high-density polyethylene (HDPE) and polyurethane foam (PU). The reactors were operated with a hydraulic retention time (HRT) of 10 hours and intermittent aeration, consisting of 120 minutes of aeration followed by 60 minutes without aeration, in cycles of 180 minutes. Three operating conditions were evaluated, differing in the RS to AE ratio (v/v): Condition 1: 50/50; Condition 2: 75/25; and Condition 3: 25/75. The results showed no statistical difference in the efficiency of chemical oxygen demand (COD) and total nitrogen (TN) reduction between the reactors. COD reduction efficiencies were above 60% in all three studied conditions. Condition 1 showed the best results with 87% and 88% COD reduction in SFBR and PFBR, respectively, and Condition 2 demonstrated the best TN removal results, with 70.8% and 73.3% in SFBR and PFBR, respectively. In Condition 2, nitrification was the limiting step, while in Condition 3, denitrification was limiting, affecting TN removal efficiency in both. The best kinetic rates were also identified in the assays of Condition 1. Scanning electron microscopy (SEM) images revealed bacteria-like structures in the shapes of cocci, bacilli, and filamentous bacteria colonizing the support material. Ecotoxicity assays indicated that raw sewage compromised root growth and cell replication, but after treatment in the reactors, aberration and mutagenicity rates decreased. Metataxonomic analysis identified the dominance of the Nitrospira genus, responsible for nitrification. Genera associated with denitrification, such as Chujaibacter, Rhodoblastus, Clostridium, Romboutsia, and Hypomicrobium, were also identified but in low proportions. Hydrodynamic assays showed that both reactors exhibited complete mixing, with N values close to 1. The results suggest that the studied reactor models allowed for the removal of organic matter and nitrogen, making them a viable alternative to enhance STP treatment capacity and serve as a post-treatment stage.Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2024-03-26T18:45:03Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Priscila Arcoverde Wosiack.pdf: 3104074 bytes, checksum: 7820a0cf4730cb92898fa55f464a7675 (MD5)Made available in DSpace on 2024-03-26T18:45:03Z (GMT). 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O tratamento biológico de efluentes é bastante utilizado nas estações de tratamento de esgotos (ETE) para remoção da matéria orgânica carbonácea. Porém, no Brasil, sistemas tradicionalmente utilizados não promovem a remoção de nitrogênio total. Este trabalho teve por objetivo principal avaliar a remoção de matéria orgânica carbonácea e nitrogenada de esgoto sanitário real utilizando diferentes razões entre esgoto bruto (EB) e efluente anaeróbio (EU) proveniente de reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket). Foram utilizados dois reatores de bancada com duas diferentes disposições do leito fixo: leito ordenado (SFBR) e empacotado (PFBR), sob aeração intermitente. O meio suporte utilizado para fixação de biomassa foi o dispositivo denominado Mini Biobob® , feito em PEAD (Polietileno de alta densidade) e espuma de PU (poliuretano). Os reatores foram operados com TDH de 10 horas, e aeração intermitente, 120 min aerando seguidos de 60 min sem aeração, em ciclos de 180 min. Foram avaliadas 3 condições de operação, que se diferenciaram pela razão de EB e EU (v/v): Condição 1: 50/50; Condição 2: 75/25 e Condição 3: 25/75. Os resultados demonstraram não haver diferença estatística na eficiência de redução da DQO e NT entre os reatores. As eficiências de redução de DQO ficaram acima de 60%, nas três condições estudadas A condição 1 foi a que apresentou os melhores resultados de 87% e 88%, no SFBR e PFBR, respectivamente, de redução da DQO, e a condição 2 em relação aos resultados de remoção de NT, sendo 70,8% e 73,3%, no SFBR e FBR, respectivamente. Na condição 2, a nitrificação foi a etapa limitante enquanto na condição 3 foi a etapa de desnitrificação, prejudicando a eficiência de remoção de NT em ambas. As melhores velocidade cinéticas também foram identificas nos ensaios da Condição 1. Pelas imagens obtidas pelo MEV foi possível identificar estruturas semelhantes a bactérias nos formatos de cocos, bacilos e bactérias filamentosas que colonizaram o material suporte. Nos ensaios de ecotoxicidade o esgoto bruto comprometeu o crescimento das raízes e a replicação celular, e após o tratamento do afluente nos reatores as taxas de aberrações e mutagenicidade foram diminuídas. Na análise metataxonômica foi identificada dominância do gênero Nitrospira, responsável pela nitrificação. Chujaibacter, Rhodoblastus, Clostridium, Romboutsia, Hypomicrobium, os quais são gêneros associados a desnitrificação, também foram identificados, porém em baixas proporções. Os ensaios hidrodinâmicos mostraram que ambos os reatores são de mistura completa, apresentando o valor de N próximo a 1. Os resultados obtidos indicam que os modelos de reatores estudados possibilitaram a remoção de matéria orgânica e nitrogênio e podem ser aplicados como uma alternativa para aumentar a capacidade de tratamento da ETE e como uma etapa de pós- tratamento. |
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WOSIACK, Priscila Arcoverde. Remoção de Matéria Orgânica Carbonácea e Nitrogenada de Esgoto Sanitário Real em Reatores de Bancada de Leito Fixo Ordenado e Empacotado. 2023. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia de Alimentos) - Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, 2023. |
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WOSIACK, Priscila Arcoverde. Remoção de Matéria Orgânica Carbonácea e Nitrogenada de Esgoto Sanitário Real em Reatores de Bancada de Leito Fixo Ordenado e Empacotado. 2023. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia de Alimentos) - Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, 2023. |
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