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http://hdl.handle.net/1843/79959
Type: | Dissertação |
Title: | Avaliação de diferentes diluições para aplicação do processo Anammox na remoção de N-amoniacal de efluente da indústria de fertilizantes |
Authors: | Thayná Guimarães Silva |
First Advisor: | Juliana Calábria de Araújo |
First Referee: | Miriam Cristina Santos Amaral Moravia |
Second Referee: | Márcia Helena Rissato Zamariolli Damianovic |
Abstract: | A oxidação anaeróbia de amônio (anammox) é um dos processos biológicos mais promissores para o tratamento de efluentes ricos em amônio, uma vez que as bactérias com atividade Anammox oxidam o íon amônio diretamente a nitrogênio gasoso, usando o nitrito como aceptor final de elétrons. Dessa forma, o oxigênio não é requerido, proporcionando menor consumo energético e dispensa de fontes externas de carbono. Nesse sentido, os testes com efluentes domésticos e industriais são encorajados na literatura. Contudo, o desenvolvimento de pesquisas e a sua aplicação ao tratamento de efluente da indústria de fertilizantes nitrogenados, assim como a avaliação das melhores condições operacionais dos reatores com atividade anammox não tem sido o alvo principal dos estudos. Esta pesquisa avaliou, em escala laboratorial, o desempenho do processo anammox em reator em batelada sequencial (RBS) por 403 dias, aplicado ao efluente de uma indústria de fertilizantes nitrogenados, contendo, aproximadamente 10.000mgNH4 + /L, testando diferentes diluições e cargas de nitrogênio aplicada. Nesta pesquisa, a diluição do fertilizante nitrogenado em efluente anaeróbio doméstico foi realizada como estratégia, para não inibir o processo, sendo avaliadas 3 diferentes condições: Fase 1 - diluição 1:100, Fase 2 - diluição 1:50, Fase 3 - diluição 1:16,7 de efluente de fertilizante em efluente anaeróbio doméstico, respectivamente, com suplementação de nitrito ao reator. Além dos parâmetros físico-químicos, a comunidade microbiana foi avaliada usando as técnicas de qPCR em tempo real e o sequenciamento massivo do amplicon 16S rRNA. As Fases 1 e 2 apresentaram consumo simultâneo de nitrogênio amoniacal e nitrito, por 101 dias, com elevada eficiência média de remoção de nitrogênio amoniacal (80,69% - Fase 1) (98,06% - Fase 2) e nitrito (85,50% - Fase 1) (99,41% - Fase 2), com cargas de nitrogênio aplicadas de até 42,75 g.m³d-1 . Remoção de DQO, subsidiada pelo consórcio microbiano com bactérias desnitrificantes heterotróficas, sem prejuízo para a atividade anammox, também foi observada. Na Fase 3 o processo anammox foi inibido sem indícios de recuperação do desempenho durante o período avaliado. Nas fases 1 e 2 a abundância das bactérias anammox foi de 3,12x108 e 4,49 x10 8 cópias/ g de lodo do gene RNAr 16S de anammox, respectivamente. Já no SNG o gênero Ca. Brocadia foi identificado em baixa abundância relativa (0,15%), na fase 1. Esta pesquisa revelou a potencialidade do uso do processo anammox para efluentes da indústria de fertilizantes nitrogenados em altas diluições (1:100 e 1:50). A pesquisa também mostrou que a aplicação do processo anammox sob condições diretas de uso foi inviável para menores diluições (1:16,7). O pré-tratamento deste efluente, visando a degradação das altas cargas dos compostos nitrogenados e de outras substâncias com efeito inibitório ao processo, deve ser avaliado como alternativa conjugada ao processo anammox. |
Abstract: | Anaerobic Ammonium Oxidation (Anammox) is one of the most promising biological processes for the treatment of ammonium-rich effluents, as Anammox-active bacteria oxidize ammonium ions directly to nitrogen gas, using nitrite as the final electron acceptor. In this way, oxygen is not required, leading to lower energy consumption and eliminating the need for external carbon sources. In this context, testing with domestic and industrial effluents is encouraged in the literature. However, the development of research and its application to the treatment of effluent from nitrogen fertilizer industries, as well as the evaluation of the best operational conditions for reactors with Anammox activity, have not been the main focus of studies. This research evaluated, on a laboratory scale, the performance of the Anammox process in a Sequencing Batch Reactor (SBR) for 403 days, applied to effluent from a nitrogen fertilizer industry, containing approximately 10,000 mgNH4 + .L-1 , testing different dilutions and nitrogen loading. In this study, dilution of nitrogen fertilizer in domestic anaerobic effluent was used as a strategy to prevent process inhibition, with three different conditions being evaluated: Phase 1 - 1:100 dilution, Phase 2 - 1:50 dilution, Phase 3 - 1:16.7 dilution of fertilizer effluent in domestic anaerobic effluent, respectively, with nitrite supplementation to the reactor. In addition to the physicochemical parameters, the microbial community was evaluated using qPCR techniques in real-time and 16S rRNA amplicon massive sequencing. Phases 1 and 2 showed simultaneous consumption of ammonium nitrogen and nitrite for 101 days, with high average nitrogen removal efficiency (80.69% - Phase 1) (98.06% - Phase 2) and nitrite removal (85.50% - Phase 1) (99.41% - Phase 2), with nitrogen loads of up to 42.75 g.m³.d-1 . COD removal, supported by the microbial consortium with heterotrophic denitrifying bacteria, without compromising Anammox activity, was also observed. In Phase 3, the Anammox process was inhibited with no signs of performance recovery during the assessed period. In Phases 1 and 2, the abundance of Anammox bacteria was 3.12 x 10⁸ and 4.49 x 10⁸ copies/g of sludge of the 16S rRNA gene of Anammox, respectively. In the SNG, the genus Ca. Brocadia was identified at low relative abundance (0.15%) in Phase 1. This study revealed the potential of using the Anammox process for effluents from the nitrogen fertilizer industry at high dilutions (1:100 and 1:50). The study also showed that applying the Anammox process under direct use conditions was unfeasible for lower dilutions (1:16.7). Pre-treatment of this effluent, aiming at the degradation of high loads of nitrogen compounds and other substances with inhibitory effects on the process, should be considered as an alternative combined with the Anammox process |
Subject: | Engenharia sanitária Saneamento Tratamento de efluentes industriais Oxidação Amônio |
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 |
metadata.dc.rights.uri: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/ |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/79959 |
Issue Date: | 16-Jul-2024 |
Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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