Please use this identifier to cite or link to this item:
http://hdl.handle.net/1843/40175
Type: | Tese |
Title: | Estratégias operacionais em biorreatores para pós-tratamento de efluente anaeróbio: ênfase na remoção de metano, sulfeto e nitrogênio amoniacal |
Authors: | Cássia Cabral e Souza |
First Advisor: | Juliana Calábria de Araújo |
First Referee: | Marcos Von Sperling |
Second Referee: | Cláudio Leite de Souza |
Third Referee: | Silvana de Queiroz Silva |
metadata.dc.contributor.referee4: | Márcia Helena Rissato Zamariolli Damianovic |
Abstract: | Os sistemas anaeróbios de tratamento de esgotos, como os reatores UASB, são considerados uma das tecnologias mais adotadas em países com condições climáticas favoráveis como o Brasil. Apesar de oferecerem inúmeras vantagens, permanecem no efluente tratado os gases metano (CH4) e sulfeto (H2S), e nitrogênio amoniacal (NH3). Portanto, de modo a atender os padrões de lançamento e minimizar possíveis impactos ambientais, o efluente anaeróbio necessita de pós-tratamento. Assim, este trabalho avaliou o desempenho de biorreatores para pós-tratamento de efluente de reator UASB, tratando esgoto doméstico, sob distintas condições operacionais para remoção de CH4, H2S e NH3. Para isso, foram operados 2 reatores: R-controle e R-ar na Etapa 1 e R-controle e R-inóculo na Etapa 2. Na Etapa 1 avaliou-se os efeitos da microaeração e da luz solar em duas fases, de acordo com o tempo de detenção hidráulica (TDH), sendo fase 1 TDH 6h e fase 2 TDH 3h. A Etapa 2 consistiu na avaliação dos efeitos da aeração intermitente (AI), ausência de luz e inoculação de lodo ativado, lodo anaeróbio e anammox, com TDH 6h. Esta Etapa foi dividida em três fases de acordo com as estratégias de aeração, a saber: 2’on/14’off, 7’on/14’off e 21’on/14’off. Os resultados da Etapa 1 apontaram maior eficiência de remoção de CH4 e H2S no R-ar da fase 1. As eficiências de remoção de CH4 foram 31% e 55% e de H2S iguais a 61% e 79% para R-controle e R-ar, respectivamente. Na fase 2 a remoção de CH4 não ocorreu e as eficiências de remoção de H2S foram 22% (R-controle) e 33% (R-ar). A oxidação completa do sulfeto a sulfato prevaleceu em ambos os reatores e fases, mas a formação de enxofre elementar foi maior no TDH 6h. Os resultados apontaram que a luz e a microaeração contínua favoreceram a oxidação biológica do CH4 e H2S. Tais resultados foram confirmados pela presença de bactérias sulfurosas e não sulfurosas, e metanotróficas, detectadas por sequenciamento de nova geração (SNG). A nitrificação não ocorreu em ambos os biorreatores e fases devido ausência de micro-organismos nitrificantes. Na Etapa 2, as condições testadas (ciclos de AI e concentrações de OD) não foram suficientes para a ocorrência da nitrificação nas fases testadas, tanto no R-controle quanto no R-inóculo. O H2S foi oxidado em ambos os biorreatores com eficiência igual a 42% no R-controle e 36% no R-inóculo. Em suma, os biorreatores, nas condições testadas, foram eficientes para remoção dos gases metano e sulfeto do efluente de reator UASB tratando esgoto doméstico, mas não removeram nitrogênio amoniacal. |
Abstract: | Anaerobic sewage treatment systems, such as UASB reactors, are one of the most used technologies in warm countries such as Brazil. Despite having lots of advantages, these reactors have some limitations such as methane (CH4) and sulfide (H2S) dissolved in the effluent and no nitrogen ammoniacal (NH3) removal. In this context, the effluents from anaerobic reactors usually require a post-treatment step to meet the discharge limits of environmental legislation and protect the water bodies. This study aims to evaluate the performance of two bioreactors: R-control and R-air in stage 1 and R-control and R-inoculum in stage 2 to post treat UASB effluent, treating domestic wastewater. The experiment was divided into two stages. In stage 1 was evaluated the effects of microaeration and sunlight in two phases (HRT 6h phase 1 and HRT 3h phase 2). In the stage 2 different intermittent aeration strategies (2min on/14min off, 7min on/14min off e 21min on/14min off), absence of light and inoculation were evaluated. In stage 1 large H2S and CH4 removal efficiencies were achieved by the microaerated reactor at HRT of 6 h. At this HRT, H2S removal efficiencies were equal to 61% and 79%, and CH4 removal efficiencies were 31% and 55% for R-control and R-air, respectively. At an HRT of 3 h, H2S removal efficiencies were 22% (R-control) and 33% (R-air) and CH4 removal did not occur. The complete oxidation of sulfide, with sulfate formation, prevailed in both phases and bioreactors. However, elemental sulfur formation was more predominant at an HRT of 6 h than at an HRT of 3 h.The results pointed that sunlight and microaeration favored biological methane and sulfur removal. Microbial community analysis confirmed by next generation sequencing (NGS) that the bacteria involved in the biological removal of methane (methanotrophic bacteria) and sulfide (sulfur and non sulfur bacteria) were present in the bioreactors. Nitrification did not occur in the bioreactors in both phases due absence of microorganisms in the nitrogen cycle. In the stage 2 the different intermittent aeration strategies and low dissolved oxygen concentrations did not contribute to nitrification in both bioreactors. Sulfide removal efficiencies were 42% in R-control and 36% in R-inoculum. |
Subject: | Engenharia sanitária Saneamento Bactérias anaeróbias Biorreatores Nitrificação |
language: | por |
metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Publisher Initials: | UFMG |
metadata.dc.publisher.department: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos |
Rights: | Acesso Aberto |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/40175 |
Issue Date: | 17-Nov-2020 |
Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
TESE_CÁSSIA CABRAL E SOUZA_2022.pdf | 3.13 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.