Avaliação integrada do desempenho de reatores anaeróbios do tipo UASB tratando esgoto doméstico em escala real

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Paula, Ana Caroline de
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/61431
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Miguel Mansur Aisse
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spelling Paula, Ana Caroline dePossetti, Gustavo Rafael CollereUniversidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e AmbientalAisse, Miguel Mansur, 1953-2019-07-31T16:01:25Z2019-07-31T16:01:25Z2019https://hdl.handle.net/1884/61431Orientador: Prof. Dr. Miguel Mansur AisseCoorientador: Prof. Dr. Gustavo R. C. PossettiDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa : Curitiba, 27/02/2019Inclui referências: p. 153-164Resumo: Por conta das favoráveis condições climáticas que o Brasil e países da América Latina e Caribe apresentam, e da baixa cobertura sanitária, os reatores anaeróbios de fluxo ascendente e manta de lodo (reatores UASB - Upflow Anaerobic Sludge Blanket) são amplamente utilizados para tratamento do esgoto doméstico. O uso de reatores anaeróbios, acarreta na produção de subprodutos com potencial para aproveitamento, como o biogás, que pode ser utilizado para fins energéticos. Para recuperação do biogás, faz-se necessário o adequado gerenciamento das Estações de Tratamento de Esgoto (ETEs), bem como o conhecimento do desempenho e eficiência do reator. Nesse contexto, o objetivo geral desse estudo foi avaliar de forma integrada o desempenho de reatores anaeróbios do tipo UASB, tratando esgoto doméstico, em escala real. Os objetivos específicos desse trabalho foram: a) avaliar as relações entre o biogás produzido e os parâmetros físico-químicos convencionais da fase líquida; b) avaliar as relações entre o biogás produzido e alguns parâmetros físico-químicos do lodo e da escuma; c) avaliar o equacionamento do balanço de massa de DQO, em reatores anaeróbios do tipo UASB, em escala real, levando em consideração as parcelas possivelmente mensuráveis de conversão da matéria orgânica no sistema. Para atingir os objetivos propostos foram realizadas medições e análises físico-químicas no esgoto afluente e efluente da ETE, bem como nos principais subprodutos: biogás, lodo e escuma. O monitoramento foi realizado ao longo de cinco meses (julho de 2018 a novembro de 2018), durante três dias consecutivos de cada mês. Os resultados mostraram que para grande maioria das variáveis medidas, o comportamento encontrado foi análogo ao da produção de biogás e de metano, sendo ele temporal variável, periódico e não-estacionário. Das correlações entre as variáveis do esgoto afluente e o biogás produzido, as mais fortes foram entre Sólidos Suspensos Voláteis (SSV), Demanda Química de Oxigênio (DQO), Sólidos Suspensos Totais (SST), acidez, Sólidos Sedimentáveis (SSed) e temperatura. Já para o esgoto efluente, foram entre SSV, alcalinidade, nitrogênio total, fósforo total e temperatura. Além disso, nenhuma variável da fase líquida apresentou peso destoante, isto é, todas as que se correlacionaram, possuíram influência análoga, o que foi confirmado pela análise de componentes principais (PCA). Quanto as correlações entre o biogás produzido e a fase sólida, para os parâmetros de DQO e sólidos do lodo e da escuma, as correlações foram de fracas a moderadas. Por fim, o resultado do balanço de massa global em termos de DQO indicou percentual de 32,66% para parcela de DQO convertida e biomassa e perdida com o efluente, 24,24% para DQO não convertida e perdida solúvel com o efluente, 10,29% para DQO convertida em metano e presente no biogás, 4,67% para DQO utilizada para redução do sulfato e 1,65% para DQO convertida em biomassa e retida no sistema. Palavras-chave: Estação de Tratamento de Esgoto 1. Biogás 2. Mensuração em tempo real 3. Balanço de massa 4.Abstract: Due to the favorable climatic conditions that Brazil and Latin American and Caribbean countries present and the low sanitary coverage, the upflow anaerobic reactors and the sludge blanket (UASB - Upflow Anaerobic Sludge Blanket) are widely used for the treatment of domestic sewage. The use of anaerobic reactors leads to the production of byproducts with potential for reuse, such as biogas that can be used for energy purposes. For recovery of the biogas, it is necessary the adequate management of the Wastewater Treatment Plants (WWTP), as well as the knowledge of the performance and efficiency of the reactor. In this context, the overall objective of this study was to evaluate in an integrated manner the performance of UASB type anaerobic reactors, treating domestic sewage, in full scale. The specific objectives of this work were: a) to evaluate the relationships between the biogas produced and the conventional physico-chemical parameters of liquid phase; b) to evaluate the relationships between the biogas produced and some physico-chemical parameters of sludge and scum; c) to evaluate the equation of the mass balance of COD in anaerobic reactors of the UASB type, in real scale, taking into account possible measurable plots of conversion of the organic matter in the system. In order to reach the proposed objectives, measurements and physical chemical analyzes were carried out on the affluent and effluent sewage, as well as on the main byproducts: biogas, sludge and scum. The monitoring was carried out for five months (July 2018 to November 2018), during three consecutive days of each month. The results showed that for most of the variables measured, the behavior found was similar to that of biogas and methane production, being it variable, periodic and non-stationary. From the correlations between the affluent sewage and biogas produced, the strongest were Volatile Suspended Solids (SSV), Chemical Oxygen Demand (COD), Total Suspended Solids (SST), acidity, Sedimentable Solids (SSed) and temperature. For the sewage effluent, were SSV, alkalinity, total nitrogen, total phosphorus and temperature. In addition, no variables of the liquid phase presented a disproportionate value of the others, that is, all those that correlated, had similar influence, which was confirmed by principal component analysis (PCA). As for the correlations between the biogas produced and the solid phase, for COD and solids parameters, for sludge and scum, the correlations were weak to moderate. Lastly, the overall mass balance result in terms of COD indicated a percentage of 32.66% for converted COD and biomass and lost with effluent, 24.24% for unconverted COD and soluble waste with effluent, 10.29% for COD converted to methane and present in the biogas, 4.67% for COD used for sulphate reduction and 1.65% for COD converted to biomass and retained in the system. Keywords: Wastewater Treatment Plants 1. Biogas 2. Real time measurement 3. Mass balance 4.210 p. : il. (algumas color.).application/pdfEsgotosÁguas residuais - Aspectos ambientaisBiogasRecursos HídricosAvaliação integrada do desempenho de reatores anaeróbios do tipo UASB tratando esgoto doméstico em escala realinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - ANA CAROLINE DE PAULA.pdfapplication/pdf15454205https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/61431/1/R%20-%20D%20-%20ANA%20CAROLINE%20DE%20PAULA.pdfcbefce6afcd43464ad04c0be0383e590MD51open access1884/614312019-07-31 13:01:25.592open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/61431Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082019-07-31T16:01:25Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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