Desenvolvimento e validação de protótipo de reator para aplicação do processo de desamonificação utilizando digestato da suinocultura

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Prá, Marina Celant De
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/185459
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2017.
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spelling Desenvolvimento e validação de protótipo de reator para aplicação do processo de desamonificação utilizando digestato da suinoculturaEngenharia químicaSuínosNitrogênioTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2017.Dentre os processos para remoção autotrófica de nitrogênio, a desamoni- ficação se destaca por alcançar maiores eficiências e reduzir custos no tratamento de efluentes concentrados com baixa relação C/N, como os digestatos da suinocultura. Apesar de muito estudado nos últimos anos, ainda existem desafios em torno da configuração de reatores e imple- mentação do processo em maior escala de operação. Em função disso, a hipótese geral desse trabalho teve como desafio o desenvolvimento e validação de um protótipo de reator eficiente para aplicabilidade do processo de desamonificação, evitando a exposição das bactérias às condições de estresse e visando a transferência da tecnologia otimizada para o campo. O reator desenvolvido foi denominado DESAMMOX e projetado para operar em escoamento contínuo, do tipo airlift de tubos concêntricos, agitado e misturado pneumaticamente, aliado a geometria própria de dimensionamento com fundo cônico para favorecer os dois grupos de bactérias do processo de desamonificação: as bactérias oxida- doras de amônia (BOA) e as bactérias com atividade anammox. O resul- tado da caracterização hidrodinâmica indicou o regime de escoamento do reator como fluxo predominante para mistura completa, sendo o tem- po de retenção hidráulica (TRH) de 6 horas o melhor em termos de ope- ração do sistema. Nessa condição, as anomalias de curto circuito e zonas mortas são reduzidas, atingindo bons resultados de eficiência hidráulica. Após inoculação, foi possível realizar a partida do reator DESAMMOX levando 12 dias para estabelecer o processo. Além disso, o processo estabelecido foi capaz de suportar ampla variabilidade da concentração do substrato, adaptando-se bem a situações de estresse. Sob condições controladas, à 25oC, TRH de 6 h, concentração de amônia de 200 mgN- NH3/L e diluição do digestato realizada com água da torneira o protótipo alcançou uma eficiência média de remoção de amônia de 95,5% e remo- ção de nitrogênio total de 84%. Quando implementado o reciclo do eflu- ente final e utilizado do mesmo para diluição do digestato, a eficiência foi mantida atingindo 90% de remoção de amônia e 84% de nitrogênio total, demonstrando a permanência e estabilidade do processo de desa- monificação no reator DESAMMOX. Aproximadamente 88% do eflu- ente final foi reutilizado no sistema, reduzindo o consumo de água do processo, sendo que o volume excedente se apresentou apto para lança- mento em corpos d?água segundo legislação ambiental vigente.<br>Abstract : Among the processes for autotrophic nitrogen removal, the deammonifi- cation process stands out for achieving greater efficiencies and reducing costs in the treatment of concentrated effluents at low C/N ratio, such as swine digestate. Although already studied in recent years, there are still challenges surrounding the reactors configuration and large-scale im- plementation of this process. The main hypothesis of this thesis was the development and validation of a new and efficient reactor prototype for deammonification process, avoiding the bacteria stress conditions and aiming the scale-up to the field. The developed reactor is called DESAMMOX and was designed to work in continuous flow, as airlift with concentric tubes, pneumatically mixed and allied to the itself ge- ometry of conical bottom to favor the two groups of Deammonification bacteria: the ammonia oxidizing bacteria (AOB) and the Anammox bacteria. The hydrodynamic characterization results showed the reactor regime flow as complete mixing, with the best hydraulic retention time (HRT) of 6 hours. In this condition, short-circuit and dead-zone anoma- lies are reduced, achieving good hydraulic efficiency during the system operation. After inoculation, the DESAMMOX reactor achieved the start-up with 12 day. In addition, the reactor was robust for deammonifi- cation process, supporting wide variability of feed concentration and well adapting to stress situations. Under controlled conditions, at 25oC, HRT of 6 h, 200 mgN-NH3/L and digestate dilution performed with tap water the prototype achieved an ammonia removal efficiency of 95.5% and total nitrogen removal efficiency of 84%. When the DESAMMOX final effluent was recirculated and used to dilute the digestate reactor influent, the efficiency was maintained reaching 90% for ammonia re- moval and 60% for total nitrogen removal, showing the good perfor- mance and stability of the deammonification process in the reactor. Ap- proximately 88% of the final effluent was reused in the system, saving water and the surplus volume was able to be released in water bodies according to the brazilian environmental legislation.Soares, Hugo MoreiraKunz, AirtonUniversidade Federal de Santa CatarinaPrá, Marina Celant De2018-04-13T19:28:58Z2018-04-13T19:28:58Z2017info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis139 p.| il., gráfs., tabs.application/pdf347266https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/185459porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2018-04-13T19:28:58Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/185459Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732018-04-13T19:28:58Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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