Tratamento de esgoto sanitário usando os processos de MBR e MABR em duas plantas paralelas : análise de eficiência de remoção de poluentes, indicadores de performance e relação CAPEX/OPEX

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Moraes, Douglas Silveira, 1978-
Data de Publicação: 2023
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/20.500.12733/13170
Resumo: Orientadores: José Roberto Guimarães, Alexandre Nunes Ponezi
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spelling Tratamento de esgoto sanitário usando os processos de MBR e MABR em duas plantas paralelas : análise de eficiência de remoção de poluentes, indicadores de performance e relação CAPEX/OPEXSewage treatment using MBR and MABR processes in two parallel plants : pollutants removal efficiency analysis, performance indicators, and CAPEX/OPEX ratioEsgotos - TratamentoEstações de tratamento de esgotoEsgotos - Purificação - Tratamento biológicoSewage - TreatmentSewage treatment plantsSewage - Purification - Biological TreatmentOrientadores: José Roberto Guimarães, Alexandre Nunes PoneziDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoResumo: Novas tecnologias e processos têm sido desenvolvidos, buscando maior eficiência, devido a necessidade de aprimorar o tratamento dos efluentes despejados nos corpos hídricos. Um desses processos, o MBR, do inglês Membrane Bioreactor, tem sido empregado, principalmente no tratamento de esgoto sanitário, apresentando alta eficiência na remoção de matéria orgânica, sólidos em suspensão, turbidez e microrganismos, além de menor área de instalação. Um novo processo, o MABR, do inglês Membrane-Aerated Biofilm Reactor, está se tornando uma alternativa para esta aplicação, apresentando algumas características interessantes, como maior eficiência de transferência de oxigênio, consecutivamente economia de energia, e possibilidade de remoção de matéria orgânica, nitrificação e desnitrificação no mesmo reator. No presente trabalho foram apresentadas as performances, com as vantagens e desvantagens desses dois processos, através de um estudo comparativo entre uma planta em escala real de MBR e uma planta piloto de MABR instalada no mesmo local, usando a mesma fonte de esgoto sanitário bruto. Foram avaliados os seguintes parâmetros e indicadores: DQO (demanda química de oxigênio), DBO (demanda bioquímica de oxigênio), NTK (nitrogênio total Kjeldahl), FT (fósforo total), SST (sólidos suspensos totais), consumo de energia elétrica por volume de efluente tratado (kWh/m3 efluente tratado), geração de lodo excedente por volume de efluente tratado (m3 lodo/m3 efluente tratado), consumo de energia elétrica por carga de DQO removido (kWh/kg DQO removido), consumo de energia elétrica por carga de NTK removido (kWh/kg NTK removido), remoção de DQO por volume de reator (kg DQO removido/m3), remoção de NTK por volume de reator (kg NTK removido/m3 reator), CAPEX (do inglês Capital Expenditure) e OPEX (do inglês Operational Expenditure). O MBR apresentou eficiências maiores para remoção de DQO, DBO, SST e FT, sendo que para NTK os dois processos obtiveram valores parecidos. Porém, o MABR foi mais eficiente em relação aos indicadores de consumo de energia elétrica por carga de DQO e NTK removida e carga de DQO e NTK removida por volume de reator. Quanto ao estudo de CAPEX e OPEX, verificou-se que o CAPEX do MABR foi muito superior ao do MBR, destaque para o custo de aquisição dos módulos, e que o OPEX do MBR foi pouco superior ao do MABR, destaque para o maior consumo de energia elétrica. Verificou-se também a necessidade e importância de um sistema eficiente de controle e remoção de sólidos suspensos para o MABR, sendo fator impactante nos resultados analíticosAbstract: New technologies and processes have been developed, looking for higher efficiency to improve the treatment of effluents discharged into the environment. One of these processes, the MBR (Membrane Bioreactor), has been applied, mainly in the treatment of sanitary sewage, presenting high efficiency in the removal of organic matter, suspended solids, turbidity, and microorganisms, in addition to a smaller installation area required. A new process, the MABR (Membrane-Aerated Biofilm Reactor) is becoming an alternative for this application, presenting some interesting characteristics, such as higher oxygen transfer efficiency, consecutively energy savings, and the possibility to have organic matter removing, nitrification and denitrification in the same reactor. In the present work, the performances, advantages and disadvantages of these two processes, were presented through a comparative study between a full-scale MBR plant and a MABR pilot plant installed in the same place, using the same raw sanitary sewage source. The following parameters and indicators were evaluated: COD (chemical oxygen demand), BOD (biochemical oxygen demand), TKN (total Kjeldahl nitrogen), TP (total phosphorus), TSS (total suspended solids), consumption of electric energy per volume of treated effluent (kWh/m3 treated effluent), production of excess sludge per volume of treated effluent (m3 sludge/m3 treated effluent), electric energy consumption per load of COD removed (kWh/kg COD removed) , electricity consumption per load of TKN removed (kWh/kg TKN removed), COD removal per reactor volume (kg COD removed/m3), TKN removal per reactor volume (kg TKN removed/m3 reactor), CAPEX (Capital Expenditure) and OPEX (Operational Expenditure). The MBR presented higher efficiencies for COD, BOD, TSS and TP removal and for TKN both processes obtained similar values. However, the MABR was more efficient concerning the indicators of electric energy consumption per COD and TKN load removed as well to COD and TKN load removed per reactor volume. For the CAPEX and OPEX study, it was found that MABR's CAPEX was much higher than MBR, highlighting the modules acquisition costs, and the MBR's OPEX was slightly higher than MABR, highlighting the higher consumption of electrical power. It was also verified the importance of having an efficient system to control and remove the suspended solids in the MABR reactor, being an impacting factor in the pollutant removal efficiency resultsMestradoSaneamento e AmbienteMestre em Engenharia Civil[s.n.]Guimarães, José Roberto, 1958-Ponezi, Alexandre Nunes, 1964-Tonetti, Adriano LuizFagnani, EneltonUniversidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia CivilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia CivilUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASMoraes, Douglas Silveira, 1978-20232023-07-13T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (119 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/13170MORAES, Douglas Silveira. Tratamento de esgoto sanitário usando os processos de MBR e MABR em duas plantas paralelas: análise de eficiência de remoção de poluentes, indicadores de performance e relação CAPEX/OPEX. 2023. 1 recurso online (119 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/13170. Acesso em: 15 mai. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1362033Requisitos 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/openAccess2023-10-19T16:44:00Zoai::1362033Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2023-10-19T16:44Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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