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http://hdl.handle.net/1843/RAOA-BBBLE5| Type: | Tese de Doutorado |
| Title: | Influência das condições hidrodinâmicas nos processos de conversão aeróbia em wetlands construídos de escoamento vertical no tratamento de esgoto doméstico bruto |
| Authors: | Jorge Alejandro García Zumalacarregui |
| First Advisor: | Marcos Von Sperling |
| First Referee: | Antonio Teixeira de Matos |
| Second Referee: | Pablo Heleno Sezerino |
| Third Referee: | Selma Cristina da Silva |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Vinicius Verna Magalhaes Ferreira |
| Abstract: | Wetlands Construídos constituem sistemas que promovem o tratamento de águas residuárias utilizando processos naturais. As unidades em avaliação neste trabalho foram desenhadas e construídas obedecendo ao 1º estágio típico de um Sistema Francês (SF) de wetlands verticais com alimentação intermitente, conforme as recomendações e especificações do IRSTEA (prévio CEMAGREF) com algumas modificações. O sistema foi plantado com capim tifton 85 (Cynodon dactylon Pers.), sendo composto por três unidades de tratamento que operam alternadamente e em paralelo, tratando esgoto sanitário bruto de aproximadamente 100 habitantes, utilizando área superficial de cerca de 1,0 m2 habitante-1 . Na presente pesquisa, apenas duas unidades foram objeto de estudo e, com isto, a área de tratamento foi diminuída, resultando em aproximadamente 0,6 m2 habitante-1 . Cada unidade recebeu esgoto bruto por sete dias, alternando a alimentação a cada semana. Neste trabalho, investigou-se o desempenho do sistema com foco na influência das condições hidrodinâmicas nos processos de conversão aeróbia de poluentes. Com taxa de aplicação hidráulica de 0,45 m3 m -2 d -1 na unidade em operação, avaliou-se a influência das mudanças do tempo de alimentação (duração do pulso) e da taxa de aplicação hidráulica instantânea no comportamento hidrodinâmico do sistema, por meio de testes com traçadores e ajustes aos modelos matemáticos de representação dos escoamentos reais. A capacidade de transferência de oxigênio para o líquido foi avaliada utilizando traçador gasoso não reativo (propano). Avaliou-se a influência do acúmulo de camadas de depósito de lodo na superfície do sistema, das mudanças do tempo de alimentação e da taxa de aplicação hidráulica instantânea, em termos de diversos parâmetros físicos e químicos (temperatura, OD, pH, DBO, DQO, SST, NTK, N-NH4 + ), dividindo-se o período de monitoramento em duas fases: (a) Fase 1, correspondente ao tempo de alimentação menor (3 min), efetuada mediante uso de bomba, com taxa de aplicação hidráulica instantânea maior (0,36 m3 m -2 h -1 ou 6,0 L m -2 min-1 ) e distribuição do esgoto utilizando tubulações perfuradas com orifícios laterais, e (b) Fase 2, caracterizada por maior tempo de alimentação (8 min), com alimentação mediante um sifão dosador, taxa de aplicação hidráulica instantânea menor (0,14 m3 m -2 h -1 ou 2,3 L m -2 min-1 ) e distribuição utilizando tubulações laterais com extremidades abertas e sem orifícios. Os resultados dos testes hidrodinâmicos realizados indicaram forte tendência do escoamento ao regime hidráulico de fluxo pistão, sendo detectada grande influência do depósito de lodo na superfície do filtro no comportamento hidrodinâmico. De maneira geral, o menor tempo de alimentação favoreceu o desempenho do sistema, sendo que as eficiências médias de remoção Programa de Pós-graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos da UFMG ii nas fases 1 e 2 foram: DQO: 78 e 59%; DBO: 79 e 81%; SST: 82 e 69%; NTK: 59 e 55% e NNH4 + : 63 e 54%, respectivamente. As vazões efluentes foram quantificadas pelo método volumétrico, e a esta informação foram acrescidos resultados do monitoramento intensivo do sistema (frequência diária), estudos de balanço de massa de sólidos e do comportamento hidráulico. Taxas de transferência de oxigênio obtidas (194 - 230 gO2 m -2 d -1 ) foram suficientes para atender à demanda de oxigênio estimada para degradação da matéria orgânica e nitrificação (96 153 gO2 m -2 d -1 ). Os resultados obtidos demonstram que o dimensionamento do sistema mostrou-se adequado às condições brasileiras, conduzindo a eficiências de remoção capazes de satisfazer os requisitos de lançamento de efluentes em corpos hídricos superficiais no Brasil |
| Abstract: | Constructed Wetlands constitutes a system that promotes the wastewater treatment using natural processes. The facility is comprised of a typical first stage of the French system with intermittent feeding, designed and built according to IRSTEA (previously CEMAGREF) recommendations and specifications, with some adaptations. The system, planted with Tifton 85 grass (Cynodon dactylon Pers.), the treatment system consists of three treatment units that operate alternately and in parallel treating raw wastewater of approximately 100 inhabitants (around 1 m2 inhabitant -1 .). In the present research, only two units were evaluated, resulting in approximately 0.6 m 2 inhabitant-1 . Each unit received raw sewage for seven days, alternating feeding each week. The performance of the vertical flow constructed wetlands treating raw domestic wastewater focused on the influence of the hydrodynamic conditions in the pollutants aerobic conversion processes. With a hydraulic application rate of 0.45 m3 m -2 d -1 in the operation unit, the influence of sludge deposit layer accumulation on the system surface, changes in the feeding time and the instantaneous hydraulic loading rate in the hydrodynamic behaviour was evaluated through tests with tracers and adjustments to the mathematical models representing the real outflows. The filter´s ability to transfer oxygen to the liquid was evaluated by means of a non-reactive tracer gas. The influence of changes in the feeding time and the instantaneous hydraulic loading rate considering the analysis and removal of several physical-chemical parameters (temperature, dissolved oxygen, pH , BOD, COD, TSS, TKN and NH4 + -N), was evaluated. The monitoring period was divided into two phases, phase 1, corresponding to the shorter feed time (3 min), feeding through a pump, with higher instantaneous hydraulic loading rate (0.36 m3 m -2 h -1 or 6 0 L m -2 min-1 ) and distribution of the influent using laterals pipes with orifices, and phase 2, characterized by a longer feeding time (8min), feeding by using a dosing siphon, lower instantaneous hydraulic loading rate (0.14 m3 m -2 h -1 or 2.3 L m -2 min-1 ) and distribution using a manifold with laterals with open ends and without orifice. Hydrodynamic tests showed a strong tendency of the flow to the hydraulic system of complete mixing, being detected great dispersion in the units, besides the presence of short circuits and dead zones. Hydrodynamics results tests showed a strong tendency of the flow to the hydraulic of piston flow, being detected the great influence of the surface deposit of layer in the hydrodynamic behavior. In general, the lower feeding time favoured the performance of the system, the mean removal efficiencies for phase 1 and 2 were: COD: 78 and 59%; BOD: 79 and 81%; TSS: 82 and 69%; NTK: 59 and 55% and NH4 + - N: 63 and 54%, respectively. The effluent flow rates were quantified by the volumetric Programa de Pós-graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos da UFMG iv method. The results of intensive monitoring of the system (daily frequency), studies of solids mass balance and hydraulic behaviour complimented this information. Oxygen transfer rates (OTR) obtained (194 - 230 gO2 m -2 d -1 ) were sufficient to meet VFCW oxygen demand for organic matter degradation and nitrification (96 - 153 gO2 m -2 d -1 ). The results demonstrate that the VFCW-FS design was adequate for Brazilian conditions, leading to capable removal efficiencies for satisfying the effluent discharge requirements in surface water bodies, in Brazil |
| Subject: | Esgotos domésticos Engenharia sanitária Terras inundaveis Aguas residuais Saneamento |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/RAOA-BBBLE5 |
| Issue Date: | 2-Aug-2018 |
| Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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