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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Desempenho de "air stripping" conjugado com biorreator com membranas inoculado com biomassa leveduriforme (Saccharomyces cerevisiae) para remoção de matéria orgânica, amônia e toxicidade de lixiviado de aterro sanitário
Authors: Rosimeire Floripes Gomes
First Advisor: Silvia Maria Alves Correa Oliveira
First Co-advisor: Miriam Cristina Santos Amaral
Abstract: O lixiviado de aterros sanitários é um efluente altamente tóxico que apresenta em sua composição elevadas concentrações de Demanda Química de Oxigênio (DQO), nitrogênio amoniacal (N-NH3), entre outros componentes em menores proporções. A tecnologia de biorreator com membranas (BRM) tem sido empregada para tratar lixiviados de aterros sanitários por sua capacidade de operar com diferentes cargas afluentes e por produzir um efluente tratado de qualidade. Entretanto, a biomassa bacteriana empregada em BRM, vem apresentando limitações na degradação de compostos recalcitrantes. As leveduras (fungos unicelulares) têm demonstrado alta capacidade de quebra e assimilação de poluentes sintéticos e xenobióticos. Neste contexto, avaliou-se o desempenho do processo de air stripping de NNH3 conjugado com BRM inoculado com biomassa leveduriforme Saccharomyces cerevisiae (fermento biológico) para remoção de carga orgânica, nitrogenada e toxica de lixiviado de aterro. O processo de air stripping foi realizado com 10L de lixiviado a cada batelada, sem ajuste de pH e temperatura, vazão de ar de 240 L.h-1 e tempo de residência de 48 horas. Este processo promoveu remoções significativas de N-NH3 (> 90%) e de toxicidade (> 50%), favorecendo assim o tratamento proposto, visto que alta concentração de N-NH3 pode diminuir e até inibir a atividade metabólica da levedura. O lixiviado pós-stripping foi acidificada com ácido sulfúrico (H2SO4) para manter o pH em torno 3,5, concedendo um meio ideal para o desenvolvimento da S. cerevisiae. O biorreator operou com módulo de membrana submersa de ultrafiltração (tamanho médio de poros de 0,04 µm e área de 0,047 m2), vazão de permeação de 0,1L.h-1 e retrolavagem de 0,3L.h-1. A aclimatação da biomassa ocorreu no biorreator e baseou-se no aumento gradual da fração de lixiviado e diminuição de caldo Sabouraud (nutriente). Ao operar com lixiviado sem diluição, observaram-se remoções significativas de DQO (> 62%) e N-NH3 (> 11%). No entanto, a acidificação propiciou um aumento de sulfato (SO42-) no meio, cuja concentração mediana afluente de 448 mg.L-1 atingiu valores de 4994 mg.L-1, apresentando um aumento significativo da toxicidade. Ao reduzir a concentração de SO42- com a elevação do pH (3,5 até 6,5), o aumento da toxicidade ainda era evidenciado. Diante disso, adotou-se o processo de injeção de CO2 para substituir o ácido. Os resultados expressaram que após esse processo não houve aumento da toxicidade, confirmando que o acréscimo de H2SO4 confere uma maior toxicidade ao meio.
Abstract: Landfills leaching is a highly toxic effluent that has in its composition high concentrations of chemical oxygen demand (COD), ammonia nitrogen (N-NH3) and other components in smaller proportions. The membranes bioreactor technology (MBR) have been used to treat leachates from landfills by their ability to operate under different effluent loads and produce a treated effluent with acceptable quality. However, the bacterial biomass used in BRM has shown limitations in the degradation of recalcitrant compounds. Yeast (unicellular fungi) has demonstrated high ability to breakdown and assimilation of synthetic pollutants and xenobiotics. In this context, it was evaluated the performance of the air stripping process in order to remove N-NH3 in conjunction with BRM inoculated with biomass yeast Saccharomyces cerevisiae (yeast) for removal of organic load, nitrogen and toxic landfill leachate. The air stripping process was performed with 10L each batch without adjustment of pH and temperature, air flow rate of 240 l.h-1 and a residence time of 48 hours. This process produced significant removal of N-NH3 (> 90%) and toxicity (> 50%), favouring the proposed treatment, since high concentrations of N-NH3 may decrease or even inhibit the metabolic activity of the yeast. The post-stripping leachate was acidified with sulfuric acid (H2SO4) to keep the pH around 3.5, giving an ideal environment for the growth of S. cerevisiae. The bioreactor operated with submerged ultrafiltration membrane module (average pore size of 0.04 m and area 0.047 m2), permeation flow 0.1L.h-1 and backwash 0.3L.h-1. The acclimation of the biomass in the bioreactor has occurred and based on the gradual increase of the leachate fraction and decreased Sabouraud broth (nutrient). When operating without dilution, it was observed significant removal of COD (> 62%) and N-NH3 (> 11%). However, acidification provided a sulfate increase (SO42-) in the solution, whose average influent concentration of 448 mg.L-1 reached values of 4994 mg l-1, showing a significant increase in toxicity. By reducing the concentration of SO42- with increasing pH from 3.5 to 6.5, enhanced toxicity was still evident. Later, CO2 injection process was used in order to replace the acid. The results stated that after this process there was no increase of toxicity, confirming that the addition of H2SO4 gives a higher toxicity to the environment.
Subject: Meio ambiente
Biorreatores
Aterro sanitário
Engenharia sanitária
Toxicidade aguda
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AUEFJZ
Issue Date: 8-Apr-2016
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