Desempenho energético e tratamento de água residuária em um fotobiorreator contínuo iluminado artificialmente.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Oliveira, Raquel Gomes de
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFOP
Texto Completo: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/10584
Resumo: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto.
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spelling Desempenho energético e tratamento de água residuária em um fotobiorreator contínuo iluminado artificialmente.Meio ambiente - tecnologiasMicroalgasLAT - lagoas de alta taxaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto.As microalgas podem ser cultivadas em fotobiorreatores abertos, tais como em lagoas de alta taxa (LAT) ou em fotobiorreatores fechados. Nesses sistemas, o cultivo das microalgas pode ocorrer em águas residuárias, visando obter a biomassa, concomitantemente, usada para o tratamento da mesma. Nos fotobiorreatores, a intensidade da radiação solar afeta seu funcionamento, por outro lado, esses sistemas também podem ser iluminados com luz artificial que tem a vantagem de permitir a seleção dos comprimentos de onda que promovem melhor produtividade de microalgas e até mesmo maior eficiência de remoção de um determinado poluente. O objetivo deste estudo foi investigar o uso de um fotobiorreator aberto simulando o funcionamento de uma LAT para o tratamento de água residuária sintética, além de avaliar o desempenho energético em função da iluminação artificial. A iluminação foi realizada por meio de Diodos Emissores de Luz (LEDs) na combinação dos comprimentos de onda da luz vermelha e azul. A intensidade luminosa utilizada foi de 815 μE.m-2.s-1. A LAT, sob volume útil de 20 L, foi operada em regime contínuo, na vazão de 2,88 L.dia-1 e tempo de detenção hidráulica (TDH) de 7 dias. Utilizou-se um termostato para controlar variações de temperatura, que obteve o valor médio de 26,1 ± 1,4 °C. Para o monitoramento da LAT, foram analisadas diariamente as variáveis pH, OD e temperatura. A amostra utilizada como inóculo de microalgas era composta, predominantemente, pelo gênero Chlorella sp, e o crescimento da cultura mista de microalgas da LAT foi verificado por meio da determinação da variável clorofila a e dos sólidos suspensos voláteis (SSV). Analisou-se também a remoção de matéria orgânica carbonácea, P e N para inferir sobre a eficiência do tratamento da água residuária. Determinou-se o valor médio de SSV igual a 264,5,1 ± 73,6 mg.L-1 e o maior valor de clorofila a foi de 2,54 ± 0,10 mg.L-1. A produtividade de biomassa de microalgas foi igual a 6,80 ± 1,9 g.d-1.m-2, e a produção líquida de oxigênio de 0,83 g.L-1. Nestas condições, bem como com relação às variáveis T e pH, o sistema apresentou estabilidade e eficiência na remoção de matéria orgânica, sendo 90,3 ± 1,7% de remoção, valor este dentro do limite estabelecido pela legislação vigente. Por outro lado, o sistema não foi eficiente na remoção de nitrogênio (N) e fósforo (P). Considera-se que a intensidade luminosa utilizada foi elevada, uma vez que os indicadores de consumo de energia de LED apresentaram grandes valores.Microalgae can grow in open photobioreactors, such as in high-rate algal ponds (HRAP) or in closed photobioreactors. In these systems, microalgae cultivation can occur in wastewater to obtain the biomass, concomitantly, used to treat wastewater. The intensity of the solar radiation affects HRAP operation, on the other hand these systems can also be illuminated with artificial light that has the advantage of being able to select the wavelengths that promote better productivity of microalgae and even greater efficiency of removal of pollutants. The purpose of this work was to investigate the use of an open photobioreactor simulating the functioning of an HRAP for the treatment of synthetic wastewater, besides evaluating the energy performance as a function of artificial light. Light Emitting Diodes (LEDs) was used in the combination of the wavelengths of red and blue light. The light intensity was 815 μE.m-2.s-1. The HRAP, under volume of 20 L, was operated continuously, at a flow rate of 2.88 L.dia-1 and a 7-day hydraulic detention time (HDT). A thermostat was used to control temperature variations, which obtained the mean value of 26.1 ± 1.4 °C. The variables pH, OD and temperature were analyzed daily. The microalgae inoculum was composed predominantly of the genus Chlorella sp and the growth of the mixed culture of microalgae was verified through the determination of the variable chlorophyll a and volatile suspended solids (VSS). It was also analyzed the removal of carbonaceous organic matter, P and N to infer about the efficiency of wastewater treatment. The mean value of VSS was 264.5.1 ± 73.6 mg.L-1 and the highest chlorophyll a value was 2.54 ± 0.10 mg.L-1. The microalgae biomass productivity was 6.80 ± 1.9 g.d-1.m-2 and the net oxygen production was 0.83 g.L-1. Under these conditions, as well as with respect to the variables T and pH, the system presented stability and efficiency in the removal of organic matter, being 90.3 ± 1.7% of removal, within the limit established by current legislation. On the other hand the system was not efficient in the removal of nitrogen (N) and phosphorus (P). Although the light intensity and the LED wavelengths used in the present study were, according to the literature, to obtain good microalgae productivity and efficiency in the treatment of wastewater, it is considered that the intensity was high because the measured values of LED power consumption indicators were very high.Santiago, Aníbal da FonsecaPereira, Jackson de OliveiraSánchez, Antonio SantosSantiago, Aníbal da FonsecaOliveira, Raquel Gomes de2018-12-13T11:47:22Z2018-12-13T11:47:22Z2018info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfOLIVEIRA, Raquel Gomes de. Desempenho energético e tratamento de água residuária em um fotobiorreator contínuo iluminado artificialmente. 2018. 92 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2018.http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/10584Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 12/12/2018 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFOPinstname:Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)instacron:UFOP2018-12-13T11:47:22Zoai:repositorio.ufop.br:123456789/10584Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufop.br/oai/requestrepositorio@ufop.edu.bropendoar:32332018-12-13T11:47:22Repositório Institucional da UFOP - Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)false
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