Avaliação de diferentes diluições para aplicação do processo Anammox na remoção de N-amoniacal de efluente da indústria de fertilizantes

dc.creatorThayná Guimarães Silva
dc.date.accessioned2025-02-12T15:23:39Z
dc.date.accessioned2025-09-08T23:34:48Z
dc.date.available2025-02-12T15:23:39Z
dc.date.issued2024-07-16
dc.description.abstractAnaerobic 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
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/79959
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.relationPrograma Institucional de Internacionalização – CAPES - PrInt
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
dc.subjectEngenharia sanitária
dc.subjectSaneamento
dc.subjectTratamento de efluentes industriais
dc.subjectOxidação
dc.subjectAmônio
dc.subject.otherAnammox
dc.subject.otherNitrogênio amoniacal
dc.subject.otherEfluente da indústria de fertilizante
dc.subject.otherBactérias desnitrificantes
dc.subject.otherCa. Brocadia
dc.subject.otherRBS
dc.titleAvaliação de diferentes diluições para aplicação do processo Anammox na remoção de N-amoniacal de efluente da indústria de fertilizantes
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor1Juliana Calábria de Araújo
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3412076785602816
local.contributor.referee1Miriam Cristina Santos Amaral Moravia
local.contributor.referee1Márcia Helena Rissato Zamariolli Damianovic
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/7674720588659077
local.description.resumoA 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.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos

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