Este trabalho avaliou o desempenho de um biorreator combinado anóxico-aeróbio de leito fixo operado de modo contínuo, em escala piloto, com escoamento ascendente e recirculação, utilizando enchimento plástico preenchido com espuma de poliuretano como material suporte para imobilização de biomassa, aplicado ao tratamento de águas residuárias de laticínio visando à remoção de matéria orgânica carbonácea e nitrogênio. Durante as duas primeiras etapas avaliou-se o desempenho de remoção de matéria orgânica (DQO) e conversão de nitrogênio total Kjeldahl (N-NTK) dos módulos anaeróbios, operando sob 48h e 24h de tempos de detenção hidráulica (TDH). Nas duas etapas seguintes acoplaram-se os módulos aeróbios, avaliando-se o ganho de desempenho de remoção de matéria orgânica e conversão de nitrogênio através da aplicação de afluente sem recirculação e com diferentes cargas orgânicas volumétricas (COV) aplicadas, constatando que este valor não deve exceder 2 KgDQO.m-3.dia-1 para o efetivo processo de nitrificação, também notou-se inibição das bactérias oxidadoras de nitrito devido a presença de amônia livre no meio. Durante as últimas duas etapas houve recirculação de efluente com objetivo de estimular a desnitrificação, nas quais as condições de recirculação a razão 1:1 e 2:1 foram aplicadas. As eficiências de remoção de DQO, N-NTK e nitrogênio total (N-Nt) foram 96,0%, 94,2% e 30,9%, respectivamente durante a Etapa 5. Verificou-se que o desempenho e estabilidade do biorreator em relação à remoção de matéria orgânica carbonácea e nitrogênio está relacionada com a COV aplicada, e que para valores inferiores a 2 KgDQO.m-3.dia-1 é possível atingir os padrões de lançamento de efluente dispostos nas resoluções 357 e 430, do Conselho Nacional do Meio Ambiente. / This study measured the performance of an anoxic-aerobic combined fixed bed bioreactor (pilot scale) operated in continuous mode, with upflow and recirculation using plastic filler filled with polyurethane foam as support material for immobilization of biomass applied to the treatment of dairy wastewater aiming at the removal of carbonaceous organic matter and nitrogen. During the first two steps we evaluated the performance of removal of organic matter (COD) and conversion of total Kjeldahl nitrogen (TKN-N) of anaerobic modules operating under 48h and 24h of hydraulic retention time (HRT). In the following two steps was coupled aerobic modules, evaluating the performance gain of organic matter removal and conversion of nitrogen by applying affluent without recirculation and with different volumetric organic loads (VOC) applied, confirming that this value does not exceed 2 KgDQO.m-3day-1 to effective nitrification process, as was noted inhibition of nitrite-oxidizing bacteria due to the presence of free ammonia in sample. During the last two steps, was started re-circulating effluent to stimulate denitrification, and were applied the conditions of the recirculation ratio 1:1 and 2:1. The COD removal efficiency, TKN-N and total nitrogen (N-Nt) were 96.0%, 94.2%, and 30.9%, respectively during the Step 5. It was verified that the performance and stability of the bioreactor concerning to the removal of carbonaceous organic matter and nitrogen is related to the VOC applied, and when the VOC applied is less than 2 KgDQO.m-3day-1 is possible to reach the release patterns effluent disposed by Brazilian environmental legislation.

Submitted by Daniella Sodre (daniella.sodre@ufpe.br) on 2015-03-04T18:25:37Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação Denise Mary Santana.pdf: 3374803 bytes, checksum: e52094631634a85d0a3e50deeecfc68d (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T18:25:37Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação Denise Mary Santana.pdf: 3374803 bytes, checksum: e52094631634a85d0a3e50deeecfc68d (MD5) Previous issue date: 2013-02-28 / FACEPE e CNPq / Neste trabalho foi avaliada a eficiência de reatores horizontais de leito fixo (RHFL) quanto à remoção de cor, matéria orgânica e sulfato de efluente têxtil, com a finalidade de contribuir para o entendimento dos processos envolvidos no tratamento de efluente têxtil. Foram utilizados reator anaeróbio seguido de aeróbio (RHLF-A/RHLF-B), e anaeróbio, seguido de anóxico (RHLF-A/RHLF-C). A operação dos reatores foi precedida de uma de operação de dois RHLFs sob condições anaeróbias, apenas para escolha do material suporte para imobilização da biomassa. Matrizes cúbicas de espuma de poliuretano e argila expandida foram avaliados como materiais suporte. A espuma de poliuretano foi escolhida como material suporte para os sistemas RHLF-A/RHLF-B e RHLF-A/RHLF-C em função do desempenho na remoção de cor (50,43% e 90,05%, para verdadeira e aparente), pouco expressivo, porém, maior em comparação com o reator preenchido com argila (44,44%, 88,09%). Na etapa seguinte, sistemas de tratamento foram operados por 111 dias, com TDH de 12 horas (RHLF-A), 24 horas (RHLF-B) e 12 horas (RHLF-C). Apesar de RHLF-C ter sido operado com metade do valor do TDH de RHLF-B, o sistema RHLF-A/RHLF-C apresentou comportamento ligeiramente melhor em relação à remoção de DQO filtrada (59,64% e 71,32%, respectivamente, para RHLF-A/RHLF-B e RHLF-A/RHLF-C). No entanto, para cor verdadeira, o sistema de tratamento RHLF-A/RHLF-B apresentou melhor desempenho, com remoção média de 49,13%, comparado com 43,39% observado para RHLF-A/RHLF-C. As aminas aromáticas, intermediárias da degradação anaeróbia de corantes azo, foram detectadas em condições anaeróbias e degradadas em ambos os ambientes aeróbio e anóxico. O efluente da lavanderia apresentou teor elevado de sulfato (média de 522,97 mg SO4 2-/L). No entanto, o sulfato não foi convertido a sulfeto em condições anaeróbias em decorrência da baixa relação DQOFiltrada/SO4 2- (1,22) detectada no efluente têxtil. Para confirmar essa hipótese, amido foi suplementado no afluente do reator anaeróbio (relação DQOFiltrada/SO4 2- = 1,56), tendo sido, dessa forma, alcançada eficiência média de remoção de sulfato igual a 76,21%. Finalmente, se considera que o uso de reatores horizontais de leito fixo provou ser uma alternativa que deve ser considerada para tratamento do efluente têxtil. É necessário realizar suplementação de matéria orgânica quando se detecta desbalanceamento na relação DQO/SO4 2-, para remoção de sulfato.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-01T15:18:35Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação de Mestrado Versão Final Completa - Gabriela Valones Rodrigues de Araújo.pdf: 2764512 bytes, checksum: 6abd4e4eb59a8eaec35b37f1ac434ba8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-01T15:18:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação de Mestrado Versão Final Completa - Gabriela Valones Rodrigues de Araújo.pdf: 2764512 bytes, checksum: 6abd4e4eb59a8eaec35b37f1ac434ba8 (MD5) Previous issue date: 2015-08-28 / CNPq / A remoção de carbono e nitrogênio foi avaliada através de um sistema inovador de reatores anaeróbio, aeróbio e anóxico em série de fluxo contínuo. Foram testadas diferentes condições operacionais quanto ao Tempo de Detenção Hidráulica (TDH) por reator (anaeróbio, aeróbio e anóxico) na Fase 1, Fase 2, Fase 3 e Fase 4 que foi de 7h, 10h, 10h e 5h, respectivamente; e Oxigênio Dissolvido (OD) nas concentrações de 0,5-1,2 mg O2.L-1, 0,5-1,5 mg O2.L-1, 1,1-2,1 mg O2.L-1 e 1,1-2,5 mg O2.L-1 no reator aeróbio, nas respectivas fases. O reator anaeróbio promoveu uma excelente remoção de matéria orgânica (85%), bem como, atuou como pré-tratamento na redução da competição entre os micro-organismos heterotróficos e nitrificantes autotróficos no reator aeróbio. A maior eficiência da nitrificação foi obtida quando a concentração de OD foi mantida entre 1,1 e 2,5 mg L-1. No entanto, foi observada uma diminuição na eficiência da desnitrificação, que pode estar relacionada com uma diminuição da razão DQO / NTK. A eficiência alcançada pelo sistema para DQO (bruta/filtrada) e NTK foi de 88 e 52%, respectivamente. O sistema foi operado sem adição de fonte externa de carbono no reator anóxico. As análises de Biologia Molecular constataram a presença de Bactérias Oxidantes do Nitrito (Nitrospira), Bactérias Oxidantes de Amônia, Bactérias Desnitrifcantes e Anammox. / Removal of carbon and nitrogen was assessed through an innovative system of anaerobic , aerobic and anoxic reactors streaming series. Different operating conditions were tested for hydraulic retention time (HRT ) per reactor (anaerobic, aerobic and anoxic) in Phase 1 , Phase 2 , Phase 3 and Phase 4 which was 7h , 10h , 10h and 5h , respectively; and Dissolved Oxygen (DO) concentrations of 0.5-1.2 mg O2.L-1, 0.5-1.5 mg O2.L-1, 1.1-2.1 mg O2.L-1 and 1.1-2.5 mg O2.L-1, were tested. The anaerobic promoted an excellent removal of organic matter (85% ) and served as pretreatment to reduce the competition between heterotrophic and autotrophic nitrifying microorganisms in the aerobic reactor. The highest efficiency of nitrification was obtained when the concentration of DO was maintained between 1.1-2.5 mg O2.L-1. However, it was observed a decrease in the efficiency of denitrification, which can be related to a decrease in the ratio COD / TKN. The efficiency achieved by the system for COD and TKN was 88 and 52%, respectively. The system was operated without addition of external carbon source in the anoxic reactor. The molecular biology analysis found the presence of Oxidizers Nitrite Bacteria (Nitrospira), Oxidizers Ammonia Bacteria, Desnitrifcantes Bacteria and Anammox.

Os sistemas combinados anaeróbio/aeróbio, para tratamento de água residuária, têm sido considerados alternativas viáveis do ponto de vista técnico-econômico em relação aos sistemas tradicionais. Este trabalho consiste no desenvolvimento de nova configuração para um sistema, com dois reatores operados seqüencialmente, composto por Reator Misto Radial de Leito Fixo para tratamento e nitrificação de esgoto sanitário e Reator Anóxico Horizontal de Leito Fixo para desnitrificação da água residuária. O RMRLF mostrou ser uma configuração promissora, promoveu a remoção de matéria orgânica, favoreceu a transferência de oxigênio dissolvido devido à distribuição das espumas em seções circuncêntricas, obteve boa nitrificação e possibilitou a desnitrificação simultânea com a nitrificação. O RAHLFa obteve baixa eficiência no processo de desnitrificação. O bom desempenho do sistema é decorrente, principalmente, da operação do RMRLF e apresentou eficiências de 88%, 86% e 95% na remoção de matéria orgânica em termos de demanda química de oxigênio, retenção de sólidos suspensos voláteis e nitrificação, respectivamente. O efluente final do sistema atingiu valores de demanda química de oxigênio, sólidos suspensos voláteis, nitrito e nitrato de 41 mg.l-1, 8 mg.l-1, 0,3 mg.l-1 e 16,7 mg.l-1, respectivamente. No efluente final não foi detectada a presença de nitrogênio amoniacal. / The combined, anaerobic/aerobic systems for wastewater treatment, are considered as possible alternatives from the technical-economical perspective, in relation to the traditional systems. The data obtained on the development and operation of a new system configuration of two reactor sequentially operated, composed of a Radial Flow Anaerobic/Aerobic Immobilized Biomass reactor (RFAAIB) for domestic sewage treatment and a Horizontal-flow Anoxic Immobilized Biomass (HAIBa) for wastewater denitrification are presented. The RFAAIB reactor was found to be a very promising configuration for promoting the organic matter removal, due to its round shape distribution of the foam matrix it favored the dissolved oxygen transfer, obtaining good nitrification and making possible to achieve simultaneous nitrification and denitrification. The HAIBa reactor obtained low efficiency in the denitrification process. The good system performance is mainly due to the RFAAIB reactor it achieved efficiency of 88%, 86% and 95% in the biochemical oxygen demand reduction process, volatile suspended solids retention and nitrification, respectively. The system final effluent achieved chemical oxygen demand, volatile suspended solids, nitrite and nitrate values of 41 mg.l-1, 8 mg.l-1, 0,3 mg.l-1 and 16,7 mg.l-1, respectively. In the final effluent no ammonium nitrogen was detected.

Este trabalho teve como objetivo geral a caracterização de um sistema de tratamento biológico de remoção de fenol em reator anaeróbio de leito fluidificado utilizando o nitrato como aceptor final de elétrons. O reator foi construído em acrílico transparente, com dimensões equivalentes a 190 cm de altura e 5,3 cm de diâmetro interno, totalizando um volume de 4192 cm³, dos quais cerca de 44% (1831 cm³) foram ocupados pelo meio suporte, na situação de leito fixo. Para imobilização da biomassa foram utilizadas partículas de poliestireno, que foram previamente ativadas através de ataque ácido, com o intuito de aumentar a rugosidade e a porosidade da superfície do material, facilitando a aderência da biomassa ao meio suporte. O reator foi inoculado com lodo proveniente de reator UASB, responsável pelo tratamento de despejos de suinocultura. A realização do experimento foi dividida em cinco fases, que foram alteradas de acordo com o desempenho e a estabilidade do sistema diante do aumento das concentrações de fenol e nitrato. As concentrações médias de fenol afluente estudadas foram de 52, 107, 201, 335 e 518 mg/L, de maneira que não foi detectada presença de fenol no efluente para concentrações de até 335 mg/L. A eficiência de remoção reduziu-se para aproximadamente 70%, quando foi operado com concentrações de fenol afluente superiores a 500 mg/L. A relação entre carbono (proveniente exclusivamente do fenol) e N - \'NO IND. 3\' foi aproximadamente 1, portanto, as concentrações médias afluentes de N - \'NO IND. 3\' testadas foram equivalentes a 45, 79, 157, 260 e 362 mg/L, cujas eficiências de remoção de nitrogênio foram de 94%, 89%, 86%, 79% e 51%, respectivamente. O pH efluente variou entre 7,64 e 8,35, estando de acordo com sistemas que realizam o processo de desnitrificação. Em geral, cerca de 3,8 g DQO foi consumido por grama de N - \'NO IND. 3\' removido. Não foi observado acúmulo de nitrito no sistema, considerando que o valor médio da concentração efluente foi de 1,5 mg/L de N - \'NO IND. 2\' para todo período de operação. O experimento teve duração de 162 dias, nos quais o sistema mostrou resultados satisfatórios para redução de carbono e nitrogênio, mesmo quando operado com elevadas concentrações de fenol e nitrato. / This work aimed the general characterization of a phenol removal biological treatment system in an anaerobic fluidized bed reactor using nitrate as the final electron acceptor. The reactor was built in transparent acrylic, with equivalent dimensions of 190 cm height and 5.3 cm intern diameter, resulting in 4,192 cm³ volume, which 44% were occupied by the support medium in a fix bed situation. Polystyrene particles were used to immobilize biomass, these particles were previously activated through acid attack, in order to increase materials roughness and superficial porosity, facilitating biomass adherence to the support medium. The reactor was inoculated with sludge from UASB reactor, responsible for swine culture effluent treatment. The experiment was divided in five phases, which were modified according to system performance and stability under the increase of phenol and nitrate concentrations. The mean phenol affluent concentrations studied were: 52, 107, 201, 335 and 518 mg/L, so that no phenol was detected in effluent in concentrations bellow 335 mg/L. The removal efficiency decreased to about 70% for affluent phenol concentrations over 500 mg/L. Carbon (exclusively from phenol) and N -\'NO IND. 3\' ratio was nearly 1, therefore the N \'NO IND. 3\' mean affluent concentrations tested were equivalent to 45, 79, 157, 260 e 362 mg/L, whose nitrogen removal efficiency were 94%, 89%, 86%, 79% e 51%, respectively. Effluent pH varied between 7.64 and 8.35, in agreement with denitrification process systems. In general, around 3.8 g DQO were consumed per gram of removed N \'NO IND. 3\'. No nitrite accumulation was observed in the system, considering that the mean effluent concentration was 1.5 mg/L de N - \'NO IND. 2\' to all operation period. Experiment lasted 162 days, during this time the system showed satisfactory results for carbon and nitrogen reduction, even when operated with high phenol and nitrate concentrations.

Este trabalho teve como objetivo geral a caracterização de um sistema de tratamento biológico de remoção de fenol em reator anaeróbio de leito fluidificado utilizando o nitrato como aceptor final de elétrons. O reator foi construído em acrílico transparente, com dimensões equivalentes a 190 cm de altura e 5,3 cm de diâmetro interno, totalizando um volume de 4192 cm³, dos quais cerca de 44% (1831 cm³) foram ocupados pelo meio suporte, na situação de leito fixo. Para imobilização da biomassa foram utilizadas partículas de poliestireno, que foram previamente ativadas através de ataque ácido, com o intuito de aumentar a rugosidade e a porosidade da superfície do material, facilitando a aderência da biomassa ao meio suporte. O reator foi inoculado com lodo proveniente de reator UASB, responsável pelo tratamento de despejos de suinocultura. A realização do experimento foi dividida em cinco fases, que foram alteradas de acordo com o desempenho e a estabilidade do sistema diante do aumento das concentrações de fenol e nitrato. As concentrações médias de fenol afluente estudadas foram de 52, 107, 201, 335 e 518 mg/L, de maneira que não foi detectada presença de fenol no efluente para concentrações de até 335 mg/L. A eficiência de remoção reduziu-se para aproximadamente 70%, quando foi operado com concentrações de fenol afluente superiores a 500 mg/L. A relação entre carbono (proveniente exclusivamente do fenol) e N - \'NO IND. 3\' foi aproximadamente 1, portanto, as concentrações médias afluentes de N - \'NO IND. 3\' testadas foram equivalentes a 45, 79, 157, 260 e 362 mg/L, cujas eficiências de remoção de nitrogênio foram de 94%, 89%, 86%, 79% e 51%, respectivamente. O pH efluente variou entre 7,64 e 8,35, estando de acordo com sistemas que realizam o processo de desnitrificação. Em geral, cerca de 3,8 g DQO foi consumido por grama de N - \'NO IND. 3\' removido. Não foi observado acúmulo de nitrito no sistema, considerando que o valor médio da concentração efluente foi de 1,5 mg/L de N - \'NO IND. 2\' para todo período de operação. O experimento teve duração de 162 dias, nos quais o sistema mostrou resultados satisfatórios para redução de carbono e nitrogênio, mesmo quando operado com elevadas concentrações de fenol e nitrato. / This work aimed the general characterization of a phenol removal biological treatment system in an anaerobic fluidized bed reactor using nitrate as the final electron acceptor. The reactor was built in transparent acrylic, with equivalent dimensions of 190 cm height and 5.3 cm intern diameter, resulting in 4,192 cm³ volume, which 44% were occupied by the support medium in a fix bed situation. Polystyrene particles were used to immobilize biomass, these particles were previously activated through acid attack, in order to increase materials roughness and superficial porosity, facilitating biomass adherence to the support medium. The reactor was inoculated with sludge from UASB reactor, responsible for swine culture effluent treatment. The experiment was divided in five phases, which were modified according to system performance and stability under the increase of phenol and nitrate concentrations. The mean phenol affluent concentrations studied were: 52, 107, 201, 335 and 518 mg/L, so that no phenol was detected in effluent in concentrations bellow 335 mg/L. The removal efficiency decreased to about 70% for affluent phenol concentrations over 500 mg/L. Carbon (exclusively from phenol) and N -\'NO IND. 3\' ratio was nearly 1, therefore the N \'NO IND. 3\' mean affluent concentrations tested were equivalent to 45, 79, 157, 260 e 362 mg/L, whose nitrogen removal efficiency were 94%, 89%, 86%, 79% e 51%, respectively. Effluent pH varied between 7.64 and 8.35, in agreement with denitrification process systems. In general, around 3.8 g DQO were consumed per gram of removed N \'NO IND. 3\'. No nitrite accumulation was observed in the system, considering that the mean effluent concentration was 1.5 mg/L de N - \'NO IND. 2\' to all operation period. Experiment lasted 162 days, during this time the system showed satisfactory results for carbon and nitrogen reduction, even when operated with high phenol and nitrate concentrations.

Os sistemas combinados anaeróbio/aeróbio, para tratamento de água residuária, têm sido considerados alternativas viáveis do ponto de vista técnico-econômico em relação aos sistemas tradicionais. Este trabalho consiste no desenvolvimento de nova configuração para um sistema, com dois reatores operados seqüencialmente, composto por Reator Misto Radial de Leito Fixo para tratamento e nitrificação de esgoto sanitário e Reator Anóxico Horizontal de Leito Fixo para desnitrificação da água residuária. O RMRLF mostrou ser uma configuração promissora, promoveu a remoção de matéria orgânica, favoreceu a transferência de oxigênio dissolvido devido à distribuição das espumas em seções circuncêntricas, obteve boa nitrificação e possibilitou a desnitrificação simultânea com a nitrificação. O RAHLFa obteve baixa eficiência no processo de desnitrificação. O bom desempenho do sistema é decorrente, principalmente, da operação do RMRLF e apresentou eficiências de 88%, 86% e 95% na remoção de matéria orgânica em termos de demanda química de oxigênio, retenção de sólidos suspensos voláteis e nitrificação, respectivamente. O efluente final do sistema atingiu valores de demanda química de oxigênio, sólidos suspensos voláteis, nitrito e nitrato de 41 mg.l-1, 8 mg.l-1, 0,3 mg.l-1 e 16,7 mg.l-1, respectivamente. No efluente final não foi detectada a presença de nitrogênio amoniacal. / The combined, anaerobic/aerobic systems for wastewater treatment, are considered as possible alternatives from the technical-economical perspective, in relation to the traditional systems. The data obtained on the development and operation of a new system configuration of two reactor sequentially operated, composed of a Radial Flow Anaerobic/Aerobic Immobilized Biomass reactor (RFAAIB) for domestic sewage treatment and a Horizontal-flow Anoxic Immobilized Biomass (HAIBa) for wastewater denitrification are presented. The RFAAIB reactor was found to be a very promising configuration for promoting the organic matter removal, due to its round shape distribution of the foam matrix it favored the dissolved oxygen transfer, obtaining good nitrification and making possible to achieve simultaneous nitrification and denitrification. The HAIBa reactor obtained low efficiency in the denitrification process. The good system performance is mainly due to the RFAAIB reactor it achieved efficiency of 88%, 86% and 95% in the biochemical oxygen demand reduction process, volatile suspended solids retention and nitrification, respectively. The system final effluent achieved chemical oxygen demand, volatile suspended solids, nitrite and nitrate values of 41 mg.l-1, 8 mg.l-1, 0,3 mg.l-1 and 16,7 mg.l-1, respectively. In the final effluent no ammonium nitrogen was detected.