Pós-tratamento de efluente de reator UASB : comparação entre os sistemas de coagulação/floculação e membranas e efeitos da adição de coagulantes a um sistema de ultrafiltração

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ragio, Rodrigo Almeria
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122989
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Eduardo Lucas Subtil
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spelling Pós-tratamento de efluente de reator UASB : comparação entre os sistemas de coagulação/floculação e membranas e efeitos da adição de coagulantes a um sistema de ultrafiltraçãoEFLUENTES - TRATAMENTOCOAGULAÇÃOFLOCULAÇÃOSEPARAÇÃO POR MEMBRANASFOULINGCUSTO OPERACIONALWASTEWATER TREATMENTCOAGULATIONFLOCCULATIONMEMBRANE SEPARATIONOPERATIONAL COSTPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA AMBIENTAL - UFABCOrientador: Prof. Dr. Eduardo Lucas SubtilCoorientadora: Profa. Dra. Camila Clementina ArantesDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental, Santo André, 2022.O reator anaeróbio de fluxo ascendente de manta de lodo (UASB) é um marco no tratamento de efluentes, porém, usualmente requer pós-tratamento para atender padrões de emissão ou produção de água de reúso. Coagulantes naturais tem grande potencial para tratar efluentes anaeróbios com menor impacto ambiental, enquanto a adoção de módulos externos com membranas de microfiltração (MF) e ultrafiltração (UF) tem sido cada vez mais frequentes para seu pós-tratamento. Porém, a comparação técnica e econômica destas tecnologias não é realizada com frequência. Outra possibilidade é a pré-adição de coagulantes ao sistema de membranas, no entanto pesquisas avaliando este emprego dos coagulantes naturais são raras. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi investigar e comparar sistemas de coagulação, floculação e sedimentação com coagulantes a base de tanino e de alumínio à sistemas de filtração por membranas com diferentes tamanhos de poro (MF e UF) para tratamento de efluente de reator UASB, avaliando-se também a adição de coagulantes a um sistema de UF. Tanino modificado por reação de Mannich (TANm) e cloreto de polialumínio (PACl) comerciais, em dosagens de 10 a 500 mg/L de princípio ativo, foram usados em ensaios de jar test, onde o TANm afetou menos o pH, consumiu menos alcalinidade e produziu menos lodo comparado ao PACl, porém este atingiu maior remoção de turbidez (89-97%), DQO (70-72%) e fósforo (65-98%) na faixa de dosagem de 25 a 100 mg/L. Os ensaios de filtração foram feitos em célula teste simulando filtração tangencial, com excelente remoção de turbidez (96%) e matéria orgânica (69-72%) com MF e UF. Obteve-se maior fluxo de operação e menor resistência do fouling com MF, apesar de maior decaimento do fluxo. Na avaliação econômica, os custos operacionais foram maiores para os sistemas de coagulação devido ao custo dos coagulantes e da disposição do lodo, sendo MF o sistema de menor custo, com tempo de retorno estimado para o investimento (payback simples) de 1,0 a 0,3 ano. Para o sistema de filtração por membranas com adição coagulantes, doses de 10, 25 e 40 mg/L de princípio ativo foram empregadas, com adição à célula teste após mistura rápida. Ensaios de fluxo limitante, filtrabilidade da amostra e reversibilidade do fouling foram feitos e indicaram aumento dos valores de fluxo limitante e redução do decaimento do fluxo e da resistência específica da camada de torta com uso de coagulantes, com maior produção de permeado, mas com aumento do fouling irreversível. Remoção de poluentes foi similar para os sistemas avaliados, exceto por alguns parâmetros de matéria orgânica e turbidez, além de remoção de fósforo com PACl. Na avaliação econômica, os coagulantes foram capazes de reduzir a área de membrana requerida para o tratamento, reduzindo custos com trocas de membrana e limpeza química, mas o custo de sua adição é elevado. O sistema sem coagulantes apresentou menor custo total e o payback simples foi de 1,3 a 0,4 ano. Recomendam-se ensaios futuros em escalas maiores e avaliação de parâmetros pertinentes adicionais para produção de água de reúso.The upflow anaerobic sludge blanket reactor (UASB) is a milestone in wastewater treatment, but it usually requires post-treatment in order to attend discharge standards or reuse water production. Natural coagulants have great potential for anaerobic effluent treatment with lesser environmental impact, while the adoption of microfiltration (MF) and ultrafiltration (UF) external membrane modules has been increasingly frequent for this post-treatment. However, technical and economical comparison of these technologies is not frequently realized. Another possibility is the pre-addition of coagulants to the membrane system, but researches evaluating this use of natural coagulants are rare. In this context, the objective of this work was to investigate and compare coagulation, flocculation and sedimentation with tannin-based and Al-based coagulants with membrane filtration systems with different pore size (MF and UF) for treatment of UASB effluent, and the adding of coagulants in a UF system was also evaluated. Commercial tannin modified by Mannich reaction (TANm) and polyaluminum chloride (PACl), in active principle dosages of 10-500 mg/L were used in jar test assays, where TANm affected less the pH, consumed less alkalinity and produced less sludge compared to PACl, but this reached higher turbidity (89-97%), COD (70-72%) and phosphorus (65-98%) in dosage interval of 25 to 100 mg/L. Filtration assays were made in a test cell simulating crossflow filtration, with excellent turbidity (96%) and COD (69-72%) removal with MF and UF. Higher operational flux and lesser fouling resistance were obtained with MF, despite higher flux decay. Economical evaluation showed that operational costs were higher for coagulation systems due to coagulants and sludge disposal costs, with MF being the system with lowest cost, with estimated return time for investment (simple payback) from 1.0 to 0.3 year. For membrane filtration systems with coagulant addition, active principle dosages of 10, 25 and 40 mg/L were employed, with addition to the test cell after rapid mixing. Critical flux, filterability and fouling reversibility assays were performed and indicated higher critical flux, less flux decay and specific cake layer resistance with use of coagulants, with higher permeate production, but with increase in irreversible fouling. Pollutant removal was similar for the evaluated systems, except for a few organic matter parameters and turbidity, beyond additional phosphorus removal with PACl. In the economic evaluation, coagulants were capable of reducing required membrane area for treatment, reducing membrane exchange and chemical cleaning costs, but its addition cost is high too. The system without coagulants presented the lesser total cost and the simple payback was from 1.3 to 0.4 year. Future trials with upscaling are recommended and evaluation of additional relevant parameters for reuse water production.Subtil, Eduardo LucasArantes, Camila ClementinaAmaral, Miriam Cristina SantosBergamasco, RosângelaRagio, Rodrigo Almeria2022info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf152 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122989http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122989&midiaext=80167http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122989&midiaext=80166Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=122989porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-08-08T10:51:04Zoai:BDTD:122989Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2022-08-08T10:51:04Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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