Avaliação da remoção de nitrogênio e da comunidade microbiana em sistemas biológicos para o pós-tratamento de efluente de canil

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Souza, Aline dos Reis
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFLA
Texto Completo: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/37336
Resumo: Nitrogen removal (N) is limited in anaerobic treatments, reason why it was required to install a post-treatment of dog effluent at the Parque Francisco de Assis Kennel Wasterwater Treatment Plant (PFA-WWTP). After the anaerobic septic-filter tank, were inserted in series, a submerged biological aerated filter (SBAF), secondary decanters (SD) and constructed wetlands . Thus, the objective of this work was to evaluate the influence of post-treatment and aeration time on SBAF on N removal. Different phases were monitored: F1 with 7 uninterrupted daily aeration hours, with oxygen application rate (OAR) of 0,00196 kg L-1 d-1; F2 with 5 uninterrupted daily aeration hours, with OAR of 0.00140 kg L-1 d-1; and F3 with intermittent daily aeration, every each 2 hours, with OAR of 0.00336 kg L-1 d-1. Weekly samples were collected from the reactors for analyzes such as chemical oxygen demand (COD), total nitrogen Kjeldahl (TNK), nitrite and nitrate; Polymerase chain reaction (PCR) detection and quantification of ammonia and nitrite oxidizing bacteria (AOB and NOB), denitrifying bacteria (DB) and pathogenic microorganisms; besides the detection and similarity assessment (PCR/DGGE- Denaturing gradient gel electrophoresis) bacterium domain. In order to infer the effect of oxygen saturation, an experiment was performed in bench bioreactors (SBAF), in triplicate, feeding them with PFA-WWTP effluent and sludge, submitted to constant daily aeration, with a OAR of 0.192 kg L-1 d-1, for three days. The collections occurred every two hours for 10 hours daily, with determination of dissolved oxygen (DO), nitrite, nitrate, quantification of AOB and NOB. The introduction post-treatment resulted in N removal in PFA-WWTP, achieving efficiencies in the three phases, respectively, of 21, 17 and 35% of TNK. F3 showed significant nitrification, with higher nitrate concentrations (3.0 mg L-1) in SBAF and higher COD removal efficiencies. Oxygen saturation in bench-scale bioreactors (OD: 9.7 mg L-1) did not result in nitrate concentration (2.7 mg L-1) significantly higher than F3 (p <0.05). However, it was verified a higher density of BOA (4.9x106 MPN 100 mL-1), BON (3.6x106 MPN 100 mL-1) and denitrifying (3.1x1023 MPN 100 mL-1) in SBAF in F3 comparing with the other evaluated phases. In the bench bioreactors, even higher AOB and NOB density (1.4x1012 and 9.2x1014 MPN 100 mL-1) were observed, as a function of higher OAR. AOB, NOB (genus Nitrobacter), DB and Giardia and Cryptosporidium pathogens were detected with specific primers for each group in all phases and treatment units. With primer of bacterial domain, the predominant genera in F1 were Clostridium and Bacillus, with 96% and 93% similarity, while in the other phases was the genus Thauera, with 99% similarity, related to denitrification. It was concluded that the post-treatment increased the capacity of effluent depuration and N removal by nitrification and denitrification. It is recommended that the operation of SBAF be similar to phase F3, a condition that allows combining efficiency and energy savings.
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spelling Avaliação da remoção de nitrogênio e da comunidade microbiana em sistemas biológicos para o pós-tratamento de efluente de canilEvaluation of nitrogen removal and microbian community in biological systems for kennel effluent post-treatmentAeraçãoDesnitrificaçãoFiltro Biológico Aerado Submerso (FBAS)NitrificaçãoSistemas alagados construídosAerationDenitrificationSubmerged Biological Aerated FilterNitrificationConstructed WetlandsSaneamento AmbientalNitrogen removal (N) is limited in anaerobic treatments, reason why it was required to install a post-treatment of dog effluent at the Parque Francisco de Assis Kennel Wasterwater Treatment Plant (PFA-WWTP). After the anaerobic septic-filter tank, were inserted in series, a submerged biological aerated filter (SBAF), secondary decanters (SD) and constructed wetlands . Thus, the objective of this work was to evaluate the influence of post-treatment and aeration time on SBAF on N removal. Different phases were monitored: F1 with 7 uninterrupted daily aeration hours, with oxygen application rate (OAR) of 0,00196 kg L-1 d-1; F2 with 5 uninterrupted daily aeration hours, with OAR of 0.00140 kg L-1 d-1; and F3 with intermittent daily aeration, every each 2 hours, with OAR of 0.00336 kg L-1 d-1. Weekly samples were collected from the reactors for analyzes such as chemical oxygen demand (COD), total nitrogen Kjeldahl (TNK), nitrite and nitrate; Polymerase chain reaction (PCR) detection and quantification of ammonia and nitrite oxidizing bacteria (AOB and NOB), denitrifying bacteria (DB) and pathogenic microorganisms; besides the detection and similarity assessment (PCR/DGGE- Denaturing gradient gel electrophoresis) bacterium domain. In order to infer the effect of oxygen saturation, an experiment was performed in bench bioreactors (SBAF), in triplicate, feeding them with PFA-WWTP effluent and sludge, submitted to constant daily aeration, with a OAR of 0.192 kg L-1 d-1, for three days. The collections occurred every two hours for 10 hours daily, with determination of dissolved oxygen (DO), nitrite, nitrate, quantification of AOB and NOB. The introduction post-treatment resulted in N removal in PFA-WWTP, achieving efficiencies in the three phases, respectively, of 21, 17 and 35% of TNK. F3 showed significant nitrification, with higher nitrate concentrations (3.0 mg L-1) in SBAF and higher COD removal efficiencies. Oxygen saturation in bench-scale bioreactors (OD: 9.7 mg L-1) did not result in nitrate concentration (2.7 mg L-1) significantly higher than F3 (p <0.05). However, it was verified a higher density of BOA (4.9x106 MPN 100 mL-1), BON (3.6x106 MPN 100 mL-1) and denitrifying (3.1x1023 MPN 100 mL-1) in SBAF in F3 comparing with the other evaluated phases. In the bench bioreactors, even higher AOB and NOB density (1.4x1012 and 9.2x1014 MPN 100 mL-1) were observed, as a function of higher OAR. AOB, NOB (genus Nitrobacter), DB and Giardia and Cryptosporidium pathogens were detected with specific primers for each group in all phases and treatment units. With primer of bacterial domain, the predominant genera in F1 were Clostridium and Bacillus, with 96% and 93% similarity, while in the other phases was the genus Thauera, with 99% similarity, related to denitrification. It was concluded that the post-treatment increased the capacity of effluent depuration and N removal by nitrification and denitrification. It is recommended that the operation of SBAF be similar to phase F3, a condition that allows combining efficiency and energy savings.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)A remoção de nitrogênio (N) é limitada em tratamentos anaeróbios, por isso foi necessária a instalação do pós-tratamento, do efluente de cães, na estação de tratamento de efluentes do canil Parque Francisco de Assis (ETE-PFA). Foram inseridos, em série, após o tanque séptico-filtro anaeróbio, um filtro biológico aerado submerso (FBAS), decantadores secundários (DS) e sistemas alagados construídos. Assim, neste trabalho, objetivou-se avaliar a influência do pós-tratamento e do tempo de aeração no FBAS na remoção de N. Foram monitoradas diferentes fases: F1 com 7 horas diárias de aeração ininterruptas, com taxa de aplicação de oxigênio (TAO) de 0,00196 kg L-1 d-1, F2 com 5 horas diárias de aeração ininterruptas, com TAO de 0,00140 kg L-1 d-1, e F3 com aeração diária intermitente, a cada 2 horas,com TAO de 0,00336 kg L-1 d-1. Foram coletadas amostras semanais em cada reator, para análises como: demanda química de oxigênio (DQO), nitrogênio total Kjeldahl (NTK), nitrito e nitrato; detecção por Polymerasechainreaction (PCR) e quantificação de bactérias oxidadoras de amônia e nitrito (BOA e BON), bactérias desnitrificantes (BD) e microrganismos patogênicos; além da detecção e avaliação de similaridade (PCR/DGGE-Denaturing gradiente gel electrophoresis) de microrganismos do domínio bactéria. Para inferir sobre o efeito de saturação de oxigênio, foi realizado um experimento em biorreatores (FBAS) de bancada, em triplicata, alimentando-os com efluente e lodo da ETE-PFA, submetidos a aeração constante diária, com TAO de 0,192 kg L-1 d-1, por três dias. As coletas ocorreram a cada duas horas, durante 10 horas diárias, com determinação de oxigênio dissolvido (OD), nitrito, nitrato, quantificação de BOA e BON. A introdução do pós-tratamento resultou em aumento da remoção de N no ETE-PFA, alcançando eficiências nas três fases, respectivamente, de 21, 17 e 35% de NTK. A F3 apresentou significativa nitrificação, com maiores concentrações de nitrato (3,0 mg L-1) no FBAS e maiores eficiências de remoção de DQO. A saturação de oxigênio nos biorreatores em escala de bancada (OD: 9,7 mg L-1) não resultou em concentração de nitrato (2,7 mg L-1) significativamente superior à F3 (p < 0,05). Por outro lado, foi verificada maior densidade de BOA (4,9x106 NMP 100 mL-1), BON (3,6x106 NMP 100 mL-1) e desnitrificantes (3,1x1023 NMP 100 mL-1) no FBAS na F3, em comparação com as demais fases avaliadas. Nos biorreatores de bancada foi observada densidade de BOA e de BON ainda maiores (1,4x1012 e 9,2x1014 NMP 100 mL-1), em função da maior TAO. Foram detectadas, com primers específicos para cada grupo, BOA, BON (gênero Nitrobacter), BD e os patógenos Giardia e Cryptosporidium, em todas as fases e unidades de tratamento. Com primer de domínio bactéria, os gêneros predominantes na F1 foram Clostridium e Bacillus, com 96% e 93% de similaridade, enquanto nas demais fases foi o gênero Thauera, com 99% de similaridade, relacionada à desnitrificação. Concluiu-se que o pós-tratamento elevou a capacidade de depuração do efluente e remoção de N por nitrificação e desnitrificação. Recomenda-se que a operação do FBAS seja semelhante à fase F3, condição que permite aliar eficiência e economia energética.Universidade Federal de LavrasPrograma de Pós-graduação em Recursos Hídricos em Sistemas AgrícolasUFLAbrasilDepartamento de EngenhariaFia, RonaldoSinicalchi, Luciene Alves BatistaSinicalchi, Luciene Alves BatistaFranco, Camila SilvaFia, Fátima Resende LuizPereira, Alyne DuarteSouza, Aline dos Reis2019-10-22T16:24:49Z2019-10-22T16:24:49Z2019-10-222019-08-16info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfSOUZA, A. dos R. Avaliação da remoção de nitrogênio e da comunidade microbiana em sistemas biológicos para o pós-tratamento de efluente de canil. 2019. 204 p. 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description Nitrogen removal (N) is limited in anaerobic treatments, reason why it was required to install a post-treatment of dog effluent at the Parque Francisco de Assis Kennel Wasterwater Treatment Plant (PFA-WWTP). After the anaerobic septic-filter tank, were inserted in series, a submerged biological aerated filter (SBAF), secondary decanters (SD) and constructed wetlands . Thus, the objective of this work was to evaluate the influence of post-treatment and aeration time on SBAF on N removal. Different phases were monitored: F1 with 7 uninterrupted daily aeration hours, with oxygen application rate (OAR) of 0,00196 kg L-1 d-1; F2 with 5 uninterrupted daily aeration hours, with OAR of 0.00140 kg L-1 d-1; and F3 with intermittent daily aeration, every each 2 hours, with OAR of 0.00336 kg L-1 d-1. Weekly samples were collected from the reactors for analyzes such as chemical oxygen demand (COD), total nitrogen Kjeldahl (TNK), nitrite and nitrate; Polymerase chain reaction (PCR) detection and quantification of ammonia and nitrite oxidizing bacteria (AOB and NOB), denitrifying bacteria (DB) and pathogenic microorganisms; besides the detection and similarity assessment (PCR/DGGE- Denaturing gradient gel electrophoresis) bacterium domain. In order to infer the effect of oxygen saturation, an experiment was performed in bench bioreactors (SBAF), in triplicate, feeding them with PFA-WWTP effluent and sludge, submitted to constant daily aeration, with a OAR of 0.192 kg L-1 d-1, for three days. The collections occurred every two hours for 10 hours daily, with determination of dissolved oxygen (DO), nitrite, nitrate, quantification of AOB and NOB. The introduction post-treatment resulted in N removal in PFA-WWTP, achieving efficiencies in the three phases, respectively, of 21, 17 and 35% of TNK. F3 showed significant nitrification, with higher nitrate concentrations (3.0 mg L-1) in SBAF and higher COD removal efficiencies. Oxygen saturation in bench-scale bioreactors (OD: 9.7 mg L-1) did not result in nitrate concentration (2.7 mg L-1) significantly higher than F3 (p <0.05). However, it was verified a higher density of BOA (4.9x106 MPN 100 mL-1), BON (3.6x106 MPN 100 mL-1) and denitrifying (3.1x1023 MPN 100 mL-1) in SBAF in F3 comparing with the other evaluated phases. In the bench bioreactors, even higher AOB and NOB density (1.4x1012 and 9.2x1014 MPN 100 mL-1) were observed, as a function of higher OAR. AOB, NOB (genus Nitrobacter), DB and Giardia and Cryptosporidium pathogens were detected with specific primers for each group in all phases and treatment units. With primer of bacterial domain, the predominant genera in F1 were Clostridium and Bacillus, with 96% and 93% similarity, while in the other phases was the genus Thauera, with 99% similarity, related to denitrification. It was concluded that the post-treatment increased the capacity of effluent depuration and N removal by nitrification and denitrification. It is recommended that the operation of SBAF be similar to phase F3, a condition that allows combining efficiency and energy savings.
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