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http://hdl.handle.net/1843/64463| Type: | Dissertação |
| Title: | Avaliação de métodos de recuperação da biomassa algal no tratamento de esgoto doméstico em lagoas de alta taxa : efeitos sobre as eficiências de colheita e de tratamento |
| Authors: | Tatiane Leticia de Carvalho Souza |
| First Advisor: | César Rossas Mota Filho |
| First Referee: | Maria Clara Vieira Martins Starling |
| Second Referee: | Maria de Lourdes Florencio dos Santos |
| Abstract: | As Lagoas de Alta Taxa (LAT) são sistemas de tratamento de esgoto de simples operação e de baixo custo. Elas apresentam formato de carrosel, baixa profundidade e misturadores responsáveis por otimizar a produção de oxigênio fotossintético e melhorar a eficiência de tratamento. Contudo, esse sistema apresenta limitações que podem dificultar a sua aplicação em larga escala, como às relacionadas à dificuldade de colheita da biomassa algal. Assim, o presente estudo objetivou avaliar dois métodos de colheita da biomassa algal em duas etapas distintas, sendo a primeira por sedimentação, em escala piloto, e a segunda por filtração por tecido, em escala de bancada. Na primeira etapa avaliou-se o efeito da recirculação da biomassa algal na promoção da biofloculação, na eficiência de colheita da biomassa algal, na produtividade e na eficiência de remoção de matéria orgânica e nutrientes. Para tanto, foram operados dois sistemas em paralelo compostos por um reator UASB seguido de LATs e decantadores lamelares, sendo que em um deles realizou-se a recirculação da biomassa sedimentada para uma das lagoas (LAT-R) e no outro operou-se de forma convencional (LAT). Notou-se que a recirculação da biomassa algal promoveu a predominância de maiores agregados celulares, resultando em uma maior eficiência de colheita (81% para a LAT-R e 53% para a LAT). Ainda, na LAT-R observou-se maior produtividade média da biomassa algal (35,9 g m-2 d-1, em comparação a 13,6 g m-2 d-1 na LAT) e maior remoção de nitrogênio amoniacal (84%, em comparação a 51% na LAT). Na segunda etapa do trabalho foi avaliado o método de filtração por tecido para colheita da biomassa algal e para a remoção de turbidez. Os materiais de poliéster, algodão e TNT foram testados para a filtração de duas biomassas algais distintas, provenientes da LAT e da LAT-R. Os tecidos foram comparados entre si, para o efluente de cada lagoa, e separadamente, para a filtração das duas biomassas avaliadas. Ademais, uma análise geral foi realizada comparando-se todas as eficiências encontradas para a filtração dos efluentes da LAT e da LAT-R. O poliéster foi o tecido que apresentou menor diâmetro de abertura de poro, maior taxa de fluxo e as menores concentrações médias de SST no efluente final, em comparação aos demais. A eficiência de colheita para o poliester filtrando o efluente da LAT foi significativamente maior do que para os outros dois tecidos (51%, contra 29% para algodão e 31% o TNT). Para o efluente da LAT-R, não observaram-se diferenças signifcativas entre as eficiêcias de colheita dos três tecidos. A comparação de cada tecido separadamente filtrando as duas biomassas avaliadas demonstrou que, apesar do efluente da LAT-R apresentar maiores agregados celulares, apenas para o algodão as eficiências de colheita e de remoção de turbidez foram signifcativamente maiores para esta lagoa. Entretanto, quando realizada a comparação geral considerando as eficiências obtidas por todos os tecidos, o efluente da LAT-R apresentou melhor desempenho. Por fim, ambos os métodos atenderam aos padrões de concentração de sólidos para lançamento de efluentes. |
| Abstract: | High-Rate Algal Pond (HRAP) are cost-effective wastewater treatment system with simple operational requirements. They feature a carousel-like design, shallow depth, and mixers that optimize photosynthetic oxygen production and treatment efficiency. However, this system has limitations that may hinder its large-scale application, such as challenges related to algal biomass harvesting. Hence, this study aimed to evaluate two algal biomass harvesting methods at different stages: the first involved sedimentation at the pilot scale, and the second employed fabric filtration at the bench scale. In the first stage, the effect of algal biomass recirculation on bio-flocculation stimulation, algal biomass harvesting efficiency, productivity, and removal efficiency of organic matter and nutrients were assessed. Two parallel systems were operated, each consisting of an Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactor followed by HRAP and lamella settlers. In one system, sedimented biomass was recirculated to one of the ponds (HRAP-R), while the other operated conventionally (HRAP). Biomass recirculation resulted in larger algal cell aggregates, leading to higher harvesting efficiency (81% for HRAP-R and 53% for HRAP). In addition, HRAP-R showed greater average algal biomass productivity (35.9 g m-2 d -1 , compared to 13.6 g m-2 d -1 in HRAP) and higher removal of ammonium nitrogen (84%, compared to 51% in HRAP). In the second stage, the fabric filtration method was evaluated for algal biomass harvesting and turbidity removal. Polyester, cotton, and nonwoven fabric were tested for filtering the two different algal biomasses, from HRAP and HRAP-R. Fabrics were compared within each other to analyze each pond's effluent, and separately to evaluate each algal biomass. Furthermore, an overall analysis compared all filtration efficiencies for HRAP and HRAP-R effluents. Polyester exhibited the smallest pore diameter, the highest flow rate, and the lowest average Total Suspended Solids (TSS) concentrations in the final effluent compared to the others. Harvesting efficiency were significantly higher for polyester filtering HRAP effluent compared to the other two fabrics (51% vs. 29% for cotton and 31% for non-woven fabric). For HRAP-R effluent, no significant differences were observed in harvesting efficiencies among the three fabrics. Analysis of each fabric separately for both algal biomasses showed that only cotton demonstrated significantly higher harvesting and turbidity removal efficiencies for the HRAP-R pond, despite its effluent having larger cell aggregates. Nevertheless, when considering all fabric efficiencies in a general comparison, HRAP-R effluent outperformed HRAP effluent. Finally, both methods were suitable according to their solids concentration standards for discharging effluents. |
| Subject: | Engenharia sanitária Saneamento Esgotos Esgoto - Tratamento Biomassa Sedimentação e depósitos |
| 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 Restrito |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/64463 |
| Issue Date: | 28-Sep-2023 |
| metadata.dc.description.embargo: | 28-Sep-2025 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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