Avaliação dos processos de nitrificação parcial e Anammox para o tratamento de efluente de UASB de fábrica de ração animal
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
Texto Completo: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-19122022-173333/ |
Resumo: | A produção de insumos para fabricação de ração animal, a partir de resíduos de abatedouro de aves, gera efluente contendo elevadas concentrações de matéria orgânica e de nutrientes que trazem diversos prejuízos ao meio ambiente e por isso têm sido alvo de estudos recentes. O efluente de reator UASB usado no tratamento da água residuária de uma indústria desse ramo, contém residual de matéria orgânica e nitrogênio, sendo necessária sua remoção para a adequação ambiental do efluente final. O objetivo deste trabalho, é avaliar o processo de nitrificação parcial, seguido do processo Anammox (NP/A) para águas residuárias com altas concentrações de nitrogênio amoniacal e baixa relação C/N, como é o caso do efluente estudado, uma vez que este processo ser considerado uma alternativa tecnicamente viável e economicamente favorável para remoção de nitrogênio. A avaliação da NP foi feita utilizandose dois tipos de reatores: reator de leito estruturado (R1.1) que, na Etapa I apresentou eficiência de oxidação de N-amoniacal de 30,6 ± 15,4% para TDH de 6,5 ± 0,8 horas e na Etapa II apresentou 42,8 ± 12,3% de remoção de N-amoniacal para TDH de 11,3 ± 11,1 horas e reator de biomassa suspensa (R1.2) que apresentou 49,2 ± 19,4 de eficiência de remoção de Namoniacal. Nas condições adotadas, ambos os reatores se mostraram ineficientes para promover a NP na proporção adequada para a aplicação do processo Anammox. A carga de nitrogênio aplicada ao reator Anammox variou de 1,3 a 6,1 gN.L-1 .d-1 , sendo a relação C/N constante e igual a 0,5. Períodos com e sem correção das proporções estequiométricas dos componentes nitrogenados, pela adição de nitrito, foram avaliados e apresentaram interferência na eficiência de remoção de nitrogênio total ao longo de 440 dias de operação que foi de 78,5 ± 18,21%. A manutenção da nitrificação parcial nas proporções desejadas foi a etapa mais crítica do uso dessa tecnologia. Análises microbiológicas tanto da biomassa aderida quanto da biomassa suspensa, realizadas ao final de cada experimento, revelaram a baixa taxa de abundância relativa de microrganismos BOA e BON, e predominância de microrganismos heterotróficos desnitrificantes nos reatores destinados à nitrificação parcial, o que pode justificar a instabilidade do processo para o tratamento da água residuária escolhida. No reator destinado ao processo Anammox, as análises microbiológicas do lodo granular em meio sintético e após a operação com água residuária real, indicaram o aumento de gêneros de espécies desnitrificantes heterotróficos, enquanto que a abundância relativa das espécies que realizam a oxidação anaeróbia da amônia diminuía. Embora ambas as espécies possam coexistir de forma sinérgica, a matéria orgânica contribuiu para o crescimento das espécies desnitrificantes e redução da proporção das bactérias responsáveis pelo processo Anammox. |
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Avaliação dos processos de nitrificação parcial e Anammox para o tratamento de efluente de UASB de fábrica de ração animalTwo-stage partial nitrification-Anammox process for nitrogen removal from animal feed processing wastewaterAnammoxAnammox granuledenitrificationdesnitrificação heterotróficamatéria orgânicaNP/Aorganic matterPN/AA produção de insumos para fabricação de ração animal, a partir de resíduos de abatedouro de aves, gera efluente contendo elevadas concentrações de matéria orgânica e de nutrientes que trazem diversos prejuízos ao meio ambiente e por isso têm sido alvo de estudos recentes. O efluente de reator UASB usado no tratamento da água residuária de uma indústria desse ramo, contém residual de matéria orgânica e nitrogênio, sendo necessária sua remoção para a adequação ambiental do efluente final. O objetivo deste trabalho, é avaliar o processo de nitrificação parcial, seguido do processo Anammox (NP/A) para águas residuárias com altas concentrações de nitrogênio amoniacal e baixa relação C/N, como é o caso do efluente estudado, uma vez que este processo ser considerado uma alternativa tecnicamente viável e economicamente favorável para remoção de nitrogênio. A avaliação da NP foi feita utilizandose dois tipos de reatores: reator de leito estruturado (R1.1) que, na Etapa I apresentou eficiência de oxidação de N-amoniacal de 30,6 ± 15,4% para TDH de 6,5 ± 0,8 horas e na Etapa II apresentou 42,8 ± 12,3% de remoção de N-amoniacal para TDH de 11,3 ± 11,1 horas e reator de biomassa suspensa (R1.2) que apresentou 49,2 ± 19,4 de eficiência de remoção de Namoniacal. Nas condições adotadas, ambos os reatores se mostraram ineficientes para promover a NP na proporção adequada para a aplicação do processo Anammox. A carga de nitrogênio aplicada ao reator Anammox variou de 1,3 a 6,1 gN.L-1 .d-1 , sendo a relação C/N constante e igual a 0,5. Períodos com e sem correção das proporções estequiométricas dos componentes nitrogenados, pela adição de nitrito, foram avaliados e apresentaram interferência na eficiência de remoção de nitrogênio total ao longo de 440 dias de operação que foi de 78,5 ± 18,21%. A manutenção da nitrificação parcial nas proporções desejadas foi a etapa mais crítica do uso dessa tecnologia. Análises microbiológicas tanto da biomassa aderida quanto da biomassa suspensa, realizadas ao final de cada experimento, revelaram a baixa taxa de abundância relativa de microrganismos BOA e BON, e predominância de microrganismos heterotróficos desnitrificantes nos reatores destinados à nitrificação parcial, o que pode justificar a instabilidade do processo para o tratamento da água residuária escolhida. No reator destinado ao processo Anammox, as análises microbiológicas do lodo granular em meio sintético e após a operação com água residuária real, indicaram o aumento de gêneros de espécies desnitrificantes heterotróficos, enquanto que a abundância relativa das espécies que realizam a oxidação anaeróbia da amônia diminuía. Embora ambas as espécies possam coexistir de forma sinérgica, a matéria orgânica contribuiu para o crescimento das espécies desnitrificantes e redução da proporção das bactérias responsáveis pelo processo Anammox.The production of animal feed from slaughterhouse by products is a predominant waste valorization route of the meat industry. This practice generates complex effluents containing high concentrations of organic matter and nutrients. The UASB reactor effluent used in the treatment of wastewater from a slaughterhouse by products in this field contains residual organic matter and nitrogen, and its removal is necessary for the environmental adequacy of the final effluent. The partial nitrification process followed by the Anammox process (PN/A) has been considered a technically viable and economically favorable alternative, particularly for wastewaters with high concentrations of ammonia and low COD/N ratios, such as case of the studied effluent. The efficiency of the Anammox process depends on the synergy between the existing species, in such a way that the organic matter is not inhibitory. The PN evaluation was performed using two types of reactors: structured bed reactor (R1.1) which, in Stage I, showed an ammonia oxidation efficiency of 30.6 ± 15.4% for TDH of 6.5 ± 0.8 hours and in Stage II it showed 42.8 ± 12.3% of removal of N-ammoniacal for TDH of 11.3 ± 11.1 hours and suspended biomass reactor (R1.2) which showed 49.2 ± 19.4 N-ammoniacal removal efficiency. Under the conditions adopted, both reactors proved to be inefficient to promote NP in the appropriate proportion for the application of the Anammox process. The nitrogen loading rate (NLR) in the Anammox reactor varied from 1.3 to 6.1 g N L-1 .d-1 , with a constant COD/N ratio of 0.5 ± 0.1 mg COD.mg N-1 . Periods with and without correction of the stoichiometric proportions of the nitrogen components, by the addition of nitrite, were evaluated and showed interference in the efficiency of total nitrogen removal over 440 days of operation, which was 78.5 ± 18.2%. Maintaining partial nitrification in the desired proportions was the most critical step in using this technology. Microbiological analyzes of both adhered and suspended biomass revealed the low rate of relative abundance of AOB and NOB microorganisms, and the predominance of denitrifying heterotrophic microorganisms in the reactors intended for partial nitrification, which may explain the instability of the process for the treatment of wastewater chosen. In the reactor intended for the Anammox process microbiological analyzes of both adhered and suspended biomass revealed a low rate of relative abundance of AOB and NOB microorganisms, and a predominance of denitrifying heterotrophic microorganisms in the reactors intended for partial nitrification, which may explain the instability of the process for the treatment of the chosen wastewater. In the reactor intended for the Anammox process, the microbiological analyses of the granular Anammox sludge performed before and after the operation revealed an increase in the population of heterotrophic denitrifying bacteria, while the relative abundance of Anammox species decreased. It was demonstrated that although both microbial groups can coexist synergistically, the presence of organic matter contributed to the growth of heterotrophic denitrifying species and impaired the growth of Anammox bacteria, without affecting system performance.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPForesti, EugenioSilveira, Natália Carolina da2022-09-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-19122022-173333/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2022-12-20T19:24:46Zoai:teses.usp.br:tde-19122022-173333Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212022-12-20T19:24:46Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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