Aprimoramento de reator em batelada sequencial com lodo granular aeróbio visando remoção conjunta de matéria orgânica e nutrientes

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Andrade, Afonso Eris Ferreira de, 1994-
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/5347
Resumo: Orientador: Edson Aparecido Abdul Nour
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spelling Aprimoramento de reator em batelada sequencial com lodo granular aeróbio visando remoção conjunta de matéria orgânica e nutrientesImprovement of sequential batch reactor with aerobic granular sludge aiming to joint removal of organic matter and nutrientsTratamento biológicoLodoMateriais granuladosTratamento aeróbioEsgotosBiological treatmentSludgeGranulated materialsSewageAerobic treatmentOrientador: Edson Aparecido Abdul NourDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoResumo: Somente nas últimas duas décadas, foi possível compreender o desenvolvimento das formas das comunidades biológicas dos lodos ativados do tratamento convencional permitindo o crescimento de lodos granulares estáveis. Dessa forma, a separação gravitacional pôde-se integrar ao tratamento no mesmo reator, admitindo uma instalação compacta baseada na ocorrência da nitrificação e desnitrificação simultâneas, cujo parâmetro-chave para a viabilidade e eficiência da tecnologia é o oxigênio dissolvido. Desse modo, o objetivo da pesquisa é avaliar se o tempo de granulação e a taxa de aeração de um reator em batelada sequencial afetam a estabilidade e a remoção conjunta de matéria orgânica e nutrientes do lodo granular aeróbio tratando esgoto sanitário real. O sistema é composto por três reatores em escala piloto de formato cilíndrico com 200 litros de volume útil operando em paralelo. O ciclo total de operação de 4 horas compreende o enchimento e esvaziamento de 60 minutos, seguido de uma fase de aeração total de 175 minutos e finalizada por uma sedimentação de 5 minutos. Os primeiros 60 minutos da fase aerada é definida por uma taxa de aeração de 0,30 cm.s-1 nos reatores 1 e 2, e 0,60 cm.s-1 no reator 3. Os outros 115 minutos de aeração seguem uma taxa de aeração mínima (<0,10 cm.s-1) que define agitação constante para todos os três reatores. A formação dos grânulos ocorreu durante 81 dias para o reator 1 e, 465 dias para os reatores 2 e 3. Ademais, a granulação dos reatores 1, 2 e 3 ocorreu com a fase de aeração constante ao longo de todos os 175 minutos definida em 0,30 cm.s-1 para o R1 e R2 e, em 0,60 cm.s-1 para o R3. Os resultados mostraram que o processo de fragmentação foi verificado no R2 e R3, logo após a modificação de configuração de reator em batelada sequencial convencional para de volume constante. Durante os 133 dias da etapa de operação, apesar do ciclo operacional idêntico, o R1 apresentou melhor eficiência de remoção de amônia (67%), enquanto o R2 removeu DQO total (82%) e solúvel (76%) com mais eficiência, além do mais tanto o R1 como o R2 apresentaram semelhante remoção de sólidos totais (26% e 21%), sólidos suspensos (56% e 62%), fósforo total (54% e 48%), fósforo reativo solúvel (42 e 44%) e nitrogênio total (53% e 56%), indicando a maior atividade desnitrificante do R2. Por outro lado, quando comparados os resultados de eficiência de remoção entre o R2 e R3, apesar da diferença na taxa de aeração, ambos apresentaram eficiência de remoção de sólidos suspensos (62% e 61%), sólidos totais (21% e 21%), DQO total (82% e 84%) e solúvel (76% e 73%), nitrogênio total (53% e 66%), fósforo total (48% e 49%) e fósforo reativo solúvel (44% e 46%), diferindo apenas na remoção de nitrogênio amoniacal, maior para o R3 (76%) devido à sua maior aeração. Os resultados indicam que a taxa de aeração e o tempo de granulação influenciaram na estabilidade física dos grânulos e na remoção de material orgânicoAbstract: Only in the last two decades, it was possible to understand the development of the forms of biological communities of activated sludge from conventional treatment enabling the growth of stable granular sludge. Thus, gravitational separation could be integrated into the treatment in the same reactor, allowing a compact installation based on the occurrence of simultaneous nitrification and denitrification. Furthermore, the key parameter for the feasibility and efficiency of this technology is dissolved oxygen, as it regulates the phases of the reactor, the formation of granular sludge, the maintenance of the stability of the granules and the removal of nitrogen and phosphorus. Thus, the aim of this research is to evaluate whether the granulation time and the aeration rate of a sequential batch reactor affect the stability and joint removal of organic matter and nutrients from aerobic granular sludge treating real wastewater. The system consists of three pilot scale reactors with a cylindrical shape, 160 cm of height, 40 cm in diameter and 200 liters of operating volume all in parallel. The total cycle of operation of 4 hours comprises the simultaneous filling and draw of 60 minutes, followed by a phase of aeration of 175 minutes and finalized by a decanting of 5 minutes. The first 60 minutes of the aerated phase is defined by an aeration rate of 0.30 cm.s-1 in reactors 1 and 2, and 0.60 cm.s-1 in reactor 3. The other 115 minutes of aeration follow a minimum aeration rate (<0.10 cm.s-1) that defines constant agitation for all three reactors. The formation of granules occurred during 81 days for reactor 1 and 465 days for reactors 2 and 3. Furthermore, the granulation of reactors 1, 2 and 3 occurred with a constant aeration phase throughout the 175 minutes set at 0.30 cm.s-1 for R1 and R2 and, at 0.60 cm.s-1 for R3. The results showed that the fragmentation process was verified in R2 and R3, right after the modification of the conventional SBR configuration to constant volume SBR. During the 133 days of the operation stage, despite the identical operational cycle, R1 showed better ammonia removal efficiency (67%), while R2 removed total (82%) and soluble (76%) COD more efficiently. Furthermore, both reactors showed similar removal of total solids (26% and 21%), total suspended solids (56% and 62%), total phosphorus (54% and 48%), soluble reactive phosphorus (42% and 44%), and total nitrogen (53% and 56%), indicating the highest denitrifying activity of R2. On the other hand, when comparing the removal efficiency results between R2 and R3, despite the difference in aeration rate, both showed similar removal efficiency of suspended solids (62% and 61%), total solids (21% and 21%), total (82% and 84%) and soluble (76% and 73%) COD, total nitrogen (53% and 66%), total phosphorus (48% and 49%), and phosphorus soluble reactive (44% and 46%), differing only in the removal of ammoniacal nitrogen, higher for R3 (76%) due to its greater aeration. The results indicated that the aeration rate and the granulation time influence the physical stability of the granules and the removal of organic matter and nutrients. It is concluded that granular physical integrity is essential to ensure satisfactory joint removal of nutrients and organic matter in reactors with aerobic granular sludgeMestradoSaneamento e AmbienteMestre em Engenharia CivilCAPES88887.497844/2020-00[s.n.]Nour, Edson Aparecido Abdul, 1961-Cruz, Luana Mattos de OliveiraCosta, Rejane Helena Ribeiro daUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia CivilUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASAndrade, Afonso Eris Ferreira de, 1994-20222022-06-10T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (180 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/5347ANDRADE, Afonso Eris Ferreira de. Aprimoramento de reator em batelada sequencial com lodo granular aeróbio visando remoção conjunta de matéria orgânica e nutrientes. 2022. 1 recurso online (180 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/5347. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1247774Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-08-18T09:34:11Zoai::1247774Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2022-08-18T09:34:11Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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