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Carlos Augusto de Lemos ChernicharoMarcos Von SperlingJuliana Calabria de AraujoPedro Alem SobrinhoThiago Bressani Ribeiro2019-08-14T02:46:51Z2019-08-14T02:46:51Z2015-09-25http://hdl.handle.net/1843/BUBD-A7LJRNA pesquisa consistiu na investigação de sistemas UASB seguidos por filtros biológicos percoladores (FBP) submetidos a hidrograma típico de vazão afluente, visando avaliar (i) o uso de decantador lamelar na melhoria da qualidade do efluente do reator UASB, (ii) a influência de características físicas de espumas de poliuretano na remoção de matéria orgânica e bactérias indicadoras de contaminação fecal em módulos-piloto pós-reator UASB, e (iii) o desempenho de um sistema UASB/FBP em escala de demonstração, sem a etapa de decantação secundária e com meio suporte desenvolvido para produção industrial. O aparato experimental era composto por sistemas UASB/FBP, em que o reator UASB foi modificado pela inclusão de um decantador de alta taxa (lamelar) em um de seus compartimentos de decantação. Mesmo com o incremento da massa de lodo anaeróbio, o decantador lamelar propiciou uma retenção adicional de sólidos em torno de 30%, com menor variabilidade das concentrações de DQO e SSed. Entretanto, sob condição de maior acúmulo de lodo no compartimento de digestão, podem haver falhas na redução das concentrações de sólidos em vazão de pico. Na segunda etapa de investigações (pós-tratamento), o efluente do reator UASB com decantador lamelar foi direcionado a módulos-piloto compostos por três diferentes tipos de espumas de poliuretano. Os resultados conduziram a seleção da espuma com tamanho de poros de 0,5 mm para o desenvolvimento e produção industrial do meio suporte. Para as condições operacionais impostas (TAS: 11,5 m³.m-2.d-1; COV: 3,18 kgDQO.m-3espuma.d-1), foram observadas elevadas eficiências globais de remoção de matéria orgânica em termos de DBO (86 89%) e SST (88 91%). A baixa perda de sólidos no efluente (31 mgSST.L-1) indicou perspectivas para a operação sem decantadores secundários, mesmo em condições de elevada carga orgânica aplicada. As concentrações de CT e E. coli foram similares entre as espumas com poros inferiores ou iguais a 0,5 mm, confirmando uma das hipóteses associadas à pesquisa. Para a etapa da pesquisa com o sistema UASB/FBP em escala de demonstração (equivalente populacional: 220 habitantes), as condições operacionais impostas aos FBPs pós-UASB (TAS: 10 - 12 m³.m-2.d-1; COV: 0,4 kgDBO.m-3reator.d-1) permitiram o atendimento aos padrões de lançamento de DQO, DBO e SST com probabilidade de falha 1%, porém com concentrações efluentes de N-amoniacal próximas ao limite de lançamento de 20 mgN.L-1. As demais hipóteses associadas à pesquisa foram confirmadas parcialmente ou com ressalvas, em que o uso do decantador lamelar contribuiu para a melhoria da qualidade do efluente do reator UASB em vazões de pico apenas quando a massa de lodo anaeróbio não esteve em excesso no reator UASB. Os sistemas UASB/FBP sem decantador secundário, submetidos a hidrograma típico de vazão, foram capazes de atender a padrões de lançamento de matéria orgânica e N-amoniacal, embora os resultados da pesquisa sugiram a redução das cargas orgânicas aplicadas ao FBP para uma atividade nitrificante mais elevada.The research consisted in the investigation of UASB systems followed by trickling filters (TF) subjected to typical sewage flow hydrograph, to evaluate (i) the use of lamella settler in improving the effluent quality of UASB reactor, (ii) the influence of the physical characteristics of polyurethane sponge in removing organic matter and fecal bacteria indicators in pilot-modules post-UASB reactors and (iii) the performance of a demonstration scale UASB/TF system, without secondary settlers and support media developed for industrial production. The experimental apparatus was comprised of UASB/TF systems, wherein the UASB reactor has been modified by including a high rate settler (parallel plates) in one of its settling compartments. Even with the increase in anaerobic sludge mass, the parallel plates provided an additional solid retention of about 30%, with less variability in concentrations of COD and sedimentable solids. However, in condition of high sludge accumulation in the digestion compartment, there may be flaws in reducing solids concentrations at peak flow. In the second stage investigations (post-treatment) effluent from the UASB reactor with parallel plates was directed to pilot-modules respectively composed of three different types of polyurethane sponge. The results led to the selection of the sponge with 0,5 mm pore size for the development and industrial production of the support media. For the imposed operating condition (HLR: 11,5 m³.m-2.d-1; OLR: 3,18 kgCOD.m-3sponge.d-1), high overall removal efficiency of organic matter were observed in terms of BOD (86 89%) and TSS (88 91%). The low loss of solids (31 mgTSS.L-1) in the effluent indicated perspectives for elimination of secondary settlers even if high organic load conditions are applied. The concentration of total coliforms and E. coli were similar between the sponges with pores equal or smaller than 0,5 mm, confirming one of the hypotheses associated with this research. To the stage of research with demonstration scale UASB/TF system (equivalent population: 220 inhabitants), it was possible to identify an operating limit for the removal of ammonia. The operational conditions imposed on TFs post-UASB (HLR: 10 - 12 m³.m-2.d-1; OLR: 1,9 kgDQO.m-3espuma.d-1) allowed the attendance to discharge standards for COD, BOD and TSS with failure probability 1%, but with effluent ammonia concentrations near the discharge limit of 20 mgN.L-1. The other hypotheses associated with this research were confirmed in part or with restrictions. The use of parallel plates contributed to improving the quality of UASB reactor effluent at peak flows only when the mass of anaerobic sludge was not in excess in the UASB reactor. The UASB/TF systems without secondary clarifiers, undergoing typical sewage hydrograph flows were able to meet the discharge standards of organic matter and ammonia, although the results of research suggests reducing the organic load applied to the TF for a higher nitrifying activity.Universidade Federal de Minas GeraisUFMGBiorreatoresSaneamentoSANEAMENTO MEIO AMB RECURSOS HÍDRICOSSistema UASB/FBP submetido a hidrograma típico de vazão: avaliação do uso de meio suporte baseado em espuma de poliuretano e operação sem decantadores secundáriosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALdisserta__o_thiago_bressani_ribeiro.pdfapplication/pdf5204597https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUBD-A7LJRN/1/disserta__o_thiago_bressani_ribeiro.pdf4462c399ce80b8fbf6605f233b1ffe07MD51TEXTdisserta__o_thiago_bressani_ribeiro.pdf.txtdisserta__o_thiago_bressani_ribeiro.pdf.txtExtracted texttext/plain421075https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUBD-A7LJRN/2/disserta__o_thiago_bressani_ribeiro.pdf.txt261ba8267447818e2bf4f63da92eddc3MD521843/BUBD-A7LJRN2019-11-14 13:38:06.794oai:repositorio.ufmg.br:1843/BUBD-A7LJRNRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2019-11-14T16:38:06Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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