Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2013-07-16T00:01:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 226143.pdf: 1265293 bytes, checksum: 5cb7b2bb12ef2bc903b8be1113b3afcb (MD5) / A remoção do nitrogênio, particularmente de águas residuárias com elevadas concentrações de amônio, através do processo clássico de nitrificação e desnitrificação, requer eficiente aeração e fonte externa de carbono orgânico. Desta forma, a aplicação dos novos processos biológicos que promovem a desnitrificação via nitrito vem ganhando espaço devido as vantagens oferecidas, como a economia de energia, redução na matéria orgânica utilizada e aumento na velocidade de desnitrificação. Neste sentido, o presente trabalho teve por objetivo estudar fatores que promovem o acúmulo de nitrito, tais como a lavagem das bactérias oxidadoras de nitrito e a limitação da disponibilidade de oxigênio dissolvido. Posteriormente, buscou-se estudar a desnitrificação pela adição de acetato de sódio como fonte de carbono. O lodo nitrificante proveniente de um sistema de lodos ativados para tratamento de esgoto doméstico foi adaptado em meio sintético autotrófico, sob aeração, por 160 dias. Após, foram inoculados dois reatores (R I e R II), com volume útil de 2 L, operados como descontínuo alimentado repetido (SBR) com TRH de 2 dias. Os reatores foram submetidos a uma lavagem inicial e posterior período de crescimento celular. Observou-se uma crescente dificuldade em arrastar as células oxidadoras de nitrito, de forma que passou-se a utilizar a limitação de oxigênio dissolvido. No R I o acúmulo de nitrito, em cerca de 450 mg N-NO2.L-1, foi atingido quando o reator operou com 15 minutos de aeração no período de 1 hora. No R II foi promovido um aumento de carga e o reator só apresentou nitrito (cerca de 600 mgN-NO2.L-1) após 147 dias de operação e uma parada de 50 horas na aeração. Em um segundo conjunto de experimentos, os reatores foram inoculados com o mesmo lodo nitrificante, que estava em operação a 412 dias. Nesta etapa não foi realizada a lavagem das células e a estratégia aplicada, para promover a nitritação, foi a limitação de oxigênio dissolvido. No R I, ocorreu um estado estacionário após 100 dias de operação, com uma concentração média de nitrito de 457 mgN-NO2.L-1, com 15 minutos de aeração e uma hora sem aeração. A seguir, foi adicionado acetato de sódio no meio de alimentação, visando a desnitrificação via nitrito. A adição foi progressiva e os percentuais de eliminação de nitrogênio superiores a 80 % foram atingidos quando se adicionou a quantidade estequiométrica proposta. No reator II foi realizado um aumento da carga nitrogenada, promovendo desta maneira um maior crescimento celular, sendo após iniciada uma fase de limitação de oxigênio, possibilitando desta maneira um reator gerador de altas concentrações de nitrito. O reator obteve um estado estacionário com uma concentração média de 824 mgN-NO2.L-1 e com 30 minutos de aeração em uma hora. Todos os ensaios foram acompanhados por testes respirométricos, de forma a quantificar a atividade das células envolvidas, quando submetidas às distinta condições de operação.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Curso de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2012-10-19T20:32:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T01:00:14Z : No. of bitstreams: 1 182619.pdf: 10189383 bytes, checksum: 9e241d44c0380fdcf0e1aec2a986e13e (MD5) / A presença, em altas concentrações, de nitrogênio, em suas diversas formas, causada pela descarga de efluentes em corpos receptores, pode causar diversos, e sérios, problemas ambientais. O tratamento biológico oferece uma alternativa para a eliminação deste contaminante, onde, uma das etapas consiste na nitrificação do efluente através de bactérias nitrificantes conhecidas como Nitrosomonas e Nitrobacter. Testes de nitrificação em batelada foram realizados afim de estabelecer-se parâmetros a serem adotados em testes de atividade específica de bactérias nitrificantes. Os testes de nitrificação foram realizados, utilizando-se, como substrato, efluentes sintético e de uma unidade frigorífica da Sadia, e como inóculo, um lodo coletado de uma estação de tratamento de esgotos da CASAN em Florianópolis,SC. Os testes foram conduzidos em reatores em batelada confeccionados em vidro e posteriormente em garrafas de PET de 2L, onde foram controlados os seguintes fatores: temperatura (30 oC), pH (7.5) e concentração de oxigênio dissolvido (4.5 mg.L-1 OD), e em intervalos estabelecidos foram retiradas amostras para análises do teor de amônia, nitratos e nitritos. Os seguintes testes foram realizados: 1) Testes de nitrificação com diferentes relações So/Xo, mantendo-se o So constante e variando-se o Xo, afim de verificar-se, entre as relações testadas, para qual delas havia uma melhor resposta na atividade dos microrganismos, onde os resultados obtidos mostraram que a velocidade específica foi maior na faixa do Xo entre 1500 e 3000 mg de SSV.L-1, com melhor valor para Xo = 2000 mg SSV.L-1, correspondente a um So/Xo = 0,0150. 2) Teste de nitrificação para determinação da quantidade de amônia perdida por "stripping", assim como, avaliação da atividade dos microrganismos, variando-se a relação So/Xo, mantendo-se Xo constante (2000 mg SSV.L-1) e variando-se So. 3) Teste de nitrificação para avaliação da atividade do lodo CASAN com efluente Sadia, variando-se a relação So/Xo e mantendo-se Xo constante (2000 mg SSV.L-1). 4) Teste de nitrificação com lodo CASAN e efluente sintético, mantendo-se constante a relação So/Xo em 0,0150. Em todos os testes de nitrificação realizados com lodo CASAN, os melhores valores obtidos para a velocidade específica (ms e mp) foi para a relação So/Xo = 0,0150, provavelmente pelo fato do lodo CASAN estar adaptado a concentrações de nitrogênio próximas ao valor adotado para montagem desta relação (23,3 mg N-NH4+.L-1).

O lançamento de águas residuárias contendo compostos nitrogenados tem um importante impacto sobre a saúde e o meio ambiente, tornando necessária a incorporação de processos de remoção desses compostos nos sistemas de tratamento de águas residuárias. Neste trabalho, foram estudadas as condições de operação para promover a remoção conjunta de nitrogênio e matéria orgânica em um biorreator de membrana (MBR), contínuo, operado sob aeração constante, alimentado com efluente sintético contendo nitrogênio amoniacal na concentração de 150 mg/L e matéria orgânica na concentração de 300 mg DQO/L A concentração de amônio se estabilizou após 25 dias de operação, com eficiência média de 95,1%. Essa eficiência manteve-se alta para diferentes concentrações de OD. Houve acúmulo de nitritos e nitratos durante os 51 dias de operação, indicando que o processo de desnitrificação ainda não havia se estabilizado. Houve desnitrificação máxima de 27% nos primeiros 11 dias de operação. A remoção de DQO foi de 100% até o 34° dia de operação. Houve remoção média de 71,42% do COT na proporção C/N igual a 2 e 81,25% em C/N igual a 3. O trabalho também avaliou a remoção de nitrogênio em um reator de disco rotativo (RDR), operado em modo SBR (Sequencing Batch Reactor), com aeração intermitente, alimentado com o mesmo efluente sintético utilizado no MBR. A oxidação de amônio obtida foi de 56,5% e a remoção global de nitrogênio foi de 60,5%. A média de remoção por SND ficou na ordem de 96,6%. O MBR se mostrou mais robusto na oxidação de amônio, no entanto o RDR mostrou uma eficiência de remoção de nitrogênio maior. / The release of wastewater containing nitrogenous compounds has an important impact on health and the environment, necessitating the incorporation process of removing these compounds in the systems of wastewater treatment. In this work, were studied the operating conditions to promote combined removal of nitrogen and organic matter in a membrane bioreactor (MBR), continuously operated under constant aeration, fed with synthetic wastewater containing ammonia nitrogen concentration of 150 mg/L and organic matter concentration of 300 mg COD/L The concentration of ammonium stabilized after 25 days of operation, with an average efficiency of 95.1%. This efficiency remained high for different concentrations of OD. There was accumulation of nitrites and nitrates during the 51 days of operation, indicating that the denitrification process had not yet stabilized. There denitrification of 27% in the first 11 days of operation. The COD removal was 100% until the 34th day of operation. There average removal of 71.42% TOC in the ratio C/N equal to 2 and 81.25% in C/N equals 3. The study also evaluated the nitrogen removal in a rotating disk reactor, operated in SBR (Sequencing Batch Reactor) with intermittent aeration, fed with the same synthetic wastewater used in the MBR. The oxidation of ammonia obtained was 56.5% and total nitrogen removal was 60.5%. The MBR was more robust in the oxidation of ammonia, however the RDR showed an efficiency of removal of nitrogen greater.

O lançamento de águas residuárias contendo compostos nitrogenados tem um importante impacto sobre a saúde e o meio ambiente, tornando necessária a incorporação de processos de remoção desses compostos nos sistemas de tratamento de águas residuárias. Neste trabalho, foram estudadas as condições de operação para promover a remoção conjunta de nitrogênio e matéria orgânica em um biorreator de membrana (MBR), contínuo, operado sob aeração constante, alimentado com efluente sintético contendo nitrogênio amoniacal na concentração de 150 mg/L e matéria orgânica na concentração de 300 mg DQO/L A concentração de amônio se estabilizou após 25 dias de operação, com eficiência média de 95,1%. Essa eficiência manteve-se alta para diferentes concentrações de OD. Houve acúmulo de nitritos e nitratos durante os 51 dias de operação, indicando que o processo de desnitrificação ainda não havia se estabilizado. Houve desnitrificação máxima de 27% nos primeiros 11 dias de operação. A remoção de DQO foi de 100% até o 34° dia de operação. Houve remoção média de 71,42% do COT na proporção C/N igual a 2 e 81,25% em C/N igual a 3. O trabalho também avaliou a remoção de nitrogênio em um reator de disco rotativo (RDR), operado em modo SBR (Sequencing Batch Reactor), com aeração intermitente, alimentado com o mesmo efluente sintético utilizado no MBR. A oxidação de amônio obtida foi de 56,5% e a remoção global de nitrogênio foi de 60,5%. A média de remoção por SND ficou na ordem de 96,6%. O MBR se mostrou mais robusto na oxidação de amônio, no entanto o RDR mostrou uma eficiência de remoção de nitrogênio maior. / The release of wastewater containing nitrogenous compounds has an important impact on health and the environment, necessitating the incorporation process of removing these compounds in the systems of wastewater treatment. In this work, were studied the operating conditions to promote combined removal of nitrogen and organic matter in a membrane bioreactor (MBR), continuously operated under constant aeration, fed with synthetic wastewater containing ammonia nitrogen concentration of 150 mg/L and organic matter concentration of 300 mg COD/L The concentration of ammonium stabilized after 25 days of operation, with an average efficiency of 95.1%. This efficiency remained high for different concentrations of OD. There was accumulation of nitrites and nitrates during the 51 days of operation, indicating that the denitrification process had not yet stabilized. There denitrification of 27% in the first 11 days of operation. The COD removal was 100% until the 34th day of operation. There average removal of 71.42% TOC in the ratio C/N equal to 2 and 81.25% in C/N equals 3. The study also evaluated the nitrogen removal in a rotating disk reactor, operated in SBR (Sequencing Batch Reactor) with intermittent aeration, fed with the same synthetic wastewater used in the MBR. The oxidation of ammonia obtained was 56.5% and total nitrogen removal was 60.5%. The MBR was more robust in the oxidation of ammonia, however the RDR showed an efficiency of removal of nitrogen greater.

Efluentes com grandes concentrações de fenol e nitrogênio amoniacal apresentam grande potencial poluidor ao meio ambiente. Exemplo deste tipo de despejo é o da unidade de coqueria da indústria siderúrgica que apresenta em termos quantitativos os fenóis como os principais constituintes orgânicos. Constituintes inorgânicos também estão presentes neste tipo de despejo e são principalmente cianeto, tiocianato, sulfato e nitrogênio amoniacal, sendo que a concentração deste último pode atingir níveis de centenas de miligramas por litro. No Estado de São Paulo, para atendimento às legislações em vigor - Decreto Estadual 8468/76 e Resolução CONAMA 357/05 - em termos de nitrogênio amoniacal e fenóis, as fontes poluidoras devem atender aos limites de emissão de 20 mg N/L para nitrogênio amoniacal total e 0,5 mg C6H5OH/L para índice de fenóis, e além disso, devem atender a classificação do corpo d\'água. Após resultados bem sucedidos de pesquisas realizadas anteriormente no Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da EPUSP objetivando remoção de compostos fenólicos e nitrogênio amoniacal, presentes em uma água residuária sintética de coqueria, através de nitrificação/desnitrificação do afluente em sistemas de lodo ativado, idealizou-se a presente pesquisa objetivando promover a nitrificação/desnitrificação de um despejo similar contendo altas concentrações de fenol (1000 mg/L) e nitrogênio amoniacal (500 a 1000 mgN/L) em sistema piloto de lodo ativado de lodo único, com duas concepções distintas: parcial (\"P\") a nitrito (ou \"nitritação/desnitritação\") em um primeiro caso, somente com fonte interna de carbono para a desnitrificação, e total (\"T\") num segundo caso, com fontes interna e externa de carbono. Além disso, também foi objetivo comparar os resultados obtidos do sistema piloto \"P\" com um sistema em bateladas seqüenciais operado paralelamente para remoção de nitrogênio via nitrito. A pesquisa permitiu concluir que o sistema contínuo, em virtude de seu regime operacional, não foi eficiente para remoção de nitrogênio via nitrito por não favorecer a manutenção de amônia livre na fase aeróbia em concentrações inibitórias aos microrganismos oxidadores de nitrito, já que segundo os resultados satisfatórios do sistema em bateladas seqüenciais, a existência de amônia livre e o pH se mostraram os principais parâmetros que regem o acúmulo de nitrito no reator. Apesar disso, o sistema apresentou resultados satisfatórios quanto à desnitrificação com fenol como fonte de carbono sendo que, durante toda a operação do sistema, o efluente final apresentou concentrações de fenol desprezíveis. Resumindo, o sistema contínuo só se mostrou adequado para remoção de nitrogênio via nitrato, ao passo que o sistema em batelada favoreceu a remoção via nitrito. Quanto ao sistema \"T\", que visava nitrificação/desnitrificação completa com fontes interna e externa de carbono, os resultados permitiram concluir que, apesar do etanol ser utilizado com eficiência pelas bactérias heterotróficas para promover a desnitrificação, seu uso como fonte externa de carbono não foi adequado em sistema de lodo único. Isto porque os microrganismos deixaram de utilizar o fenol na desnitrificação passando a utilizar somente o etanol, provocando acúmulo de fenol e desequilíbrio do sistema. Sendo assim, concluiu-se que o uso de etanol como fonte externa de carbono para a desnitrificação só seria recomendável em reator anóxico em separado, ou seja, em sistema de dois lodos e não de lodo único, como o da presente pesquisa. / Wastewaters containing high phenol and ammonium concentrations present a great pollutant potential to the environment. An example of this kind of effluent is the discharge of coke-plants, which presents, quantitatively, the phenols as the main organic compound. Inorganic compounds are also present in these wastewaters and are mainly cyanide, thiocyanate, sulphate and ammonium, the last one being able to achieve hundreds of milligrammes per litre. In Sao Paulo State, there are two legislations to be accomplished, State Decree 8468/76 and CONAMA Resolution 357/05 that stand that the polluters must accomplish the discharge limits of 20 mg N/L to total ammonium nitrogen and 0,5 mg C6H5OH/L to phenols, as well as accomplish the waterbody classification. The present research was planned after well succeded results of former researches in EPUSP\'s Hydraulic and Sanitation Engineering Department aiming to remove phenolic compounds and ammonium from a synthetic coke-plant wastewater, by nitrification/denitrification of the influent in activated sludge plants. The main purpose of this work was to remove nitrogen of a similar wastewater containing high phenol (1000 mg/L) and ammonium (500 a 1000 mgN/L) concentrations in two activated sludge pilot plants (single sludge): a partial one (\"P\") to remove nitrite (or \"nitritation/denitritation\") in the first case, only with internal carbon source for the denitrification, and a total one (\"T\") in a second case, with internal and external carbon sources. It was also aim of this work to compare the results obtained by the Partial (\"P\") pilot system with a parallel batch sequence reactor operated to remove nitrogen via nitrite. The research concluded that the continuos system, due to its operational characteristic, was not efficient to remove nitrogen via nitrite that does not favor the maintenance of free ammonia in the oxic phase in inhibitory concentrations to the nitrite oxidizers, as according to the wellsucceeded batch system, the existance of free ammonia and the pH have been the main parameters to raise the nitrite accumulation in the reactor. Nevertheless, the system presented satisfactory results to the denitrification with phenol as carbon source and, during the whole experimental work, the final effluent just showed despicable phenol concentrations. Summing up, continuos system was just adequate to remove nitrogen via nitrate, while the batch system favored its removal via nitrite. Due to the Total (\"T\") system which aims to complete nitrification/denitrification with internal and external carbon sources, the results showed that, despite ethanol having been successfully used by the heterotrophic bacteria to denitrification, its use as external carbon source was not adequate in single sludge system, because the microorganisms do not use phenol in denitrification, just using ethanol, causing phenol accumulation and unbalance of the system. Therefore, it was concluded that the use of ethanol as external carbon source to denitrification would be recommended only in anoxic separated reactor, i.e., in a double sludge system and not in a single sludge one, as this research.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T17:54:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Em processos biológicos de remoção de nutrientes, a matéria orgânica pode ser um fator limitante para a desnitrificação, especialmente em se tratando de efluentes com altas concentrações de nitrogênio e baixas relações DQO/N. Deste modo, os processos que lançam mão da nitrificação parcial vêm sendo amplamente estudados para o tratamento deste tipo de efluente, tendo em vista algumas vantagens como a economia de fonte de carbono possibilitada por este processo. Neste sentido, o presente trabalho teve como objetivo estudar a influência da forma de alimentação sobre o tratamento de efluente sintético com baixa relação DQO/N, utilizando períodos intermitentes de aeração em SBR (Reator operado em Bateladas Seqüenciais) para obter a nitritação/desnitrificação via nitrito. Foram obtidas remoções de nitrogênio de 86%, para o sistema operando com alimentação distribuída ao longo do ciclo sendo elevada para 96% com a alimentação realizada de forma breve (pulsos) e com a adição de matéria orgânica em fases anóxicas. Medidas de atividade da biomassa mostraram que a exposição da biomassa a baixas concentrações de amônio constitui uma desvantagem para o processo realizado em SBR. Deste modo, alimentações realizadas em pulsos proporcionaram operações com 250 mg N-NH4.L-1 no reator sendo alcançada velocidade específica de consumo de amônio elevada de 3,7 mg N-NH4.gSST-1.L-1 para de 18 mgN-NH4.gSST-1.L-1. Foram encontradas eliminações de nitrogênio de cerca de 30% em condições de plena aeração, sugerindo a possibilidade de eliminação do nitrogênio por processo de nitrificação e desnitrificação simultânea (SND). Ensaios desnitrificantes mostraram que inicialmente cerca de 50% do consumo de matéria orgânica em fase anóxica é destinado a outros fins que não a desnitrificação, sendo 30 a 40 % destinado ao acúmulo de poli-3-hidroxibutirato. A mudança na forma de alimentação permitiu a formação de aglomerados de célula maiores e mais compactos, favorecendo a existência de zonas anóxicas internas e auxiliando o processo de eliminação de nitrogênio em fase aeróbia. Ainda neste trabalho, em estudo acerca da composição da DQO residual foi verificado que a maior parte desta é decorrente da presença de ácido etilenodiamino tetra acético (EDTA) e que, compostos como cloreto de sódio e ácido clorídrico, são interferntes na metodologia adotada. / In biological processes of nutrient removal, organic matter can be a limiting factor for denitrification, especially in the treatment of wastewater containing high nitrogen and low carbon concentrations. Thus, recently, considerable attention has been given to processes that favor the partial nitrification focusing on some benefits as the economy of carbon source made possible by these processes. This study investigates the influence of the feeding pattern on the treatment of synthetic effluent with low COD/N ratio, using intermittently aeration in a SBR (sequencing batch reactor) to obtain a partial nitrification. Nitrogen removals increased from 86% to 96% when the feeding was carried out in a pulse form, with addition of organic matter at the beginning of anaerobic periods. Activity measurements show that a biomass exposure to low ammonium concentrations was a disadvantage to nitrification process on SBR. By introducing higher substrate concentrations in the reactor (lower distribution of the medium) the activity of ammonium oxidizing bacteria was increased from 3.7 mg NNH4 . gSST-1.L-1 to 18 mgN-NH4.gSST-1.L-1. A Nitrogen removal around 30% was found during fully aerobic periods (DO. 4mgO2.L-1), without any addition of COD in these phases, suggesting the occurrence of simultaneous nitrification and denitrification processes (SND). Denitrification assays verified that initially, around 50% of organic source was intended to other process than denitrification and that around 30-40% of it was forwarded for a polyhydroxybutyrate accumulation. The feeding carried out in pulses propitiated formation of biggest and compact flocs in the system favoring the existence of internal anaerobic zones and contributing to nitrogen elimination during aerobic stages. In addition a residual COD investigation shows that the presence of ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA) on synthetic wastewater and interferences on methodology by compounds as sodium and hydrochloric acid.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental / Made available in DSpace on 2012-10-23T04:42:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 244815.pdf: 7408827 bytes, checksum: 15432f8bf0f1d9645a773b724e18711d (MD5) / Entre as alternativas existentes para o tratamento de esgotos, uma das mais recentes é a técnica da separação de materiais contaminantes por processos de filtração por membranas. Dentre esses processos estão os Biorreatores à Membrana (MBRs) que consistem, em uma só unidade, na associação do tratamento biológico no biorreator com a separação física pela membrana. O biorreator tem a função de degradar a matéria orgânica e mineral, enquanto que a membrana realiza a separação das fases líquida e sólida. Esta alternativa apresenta alta eficiência na remoção de poluentes, baixo consumo de energia e requer área reduzida para instalação por trabalhar com elevadas concentrações de biomassa. Neste trabalho se estudou a utilização do MBR como alternativa para o tratamento de esgotos sanitários e reúso da água. Uma instalação experimental constituída de um reator foi construído em acrílico com volume útil de 30 litros. O biorreator possuía um misturador, dois difusores de ar e duas bombas peristálticas, sendo uma para alimentação e outra para retirada do permeado. O módulo de membrana utilizado foi do tipo submerso de fibra oca constituída de material sintético tipo Polisulfona com 0,1 µm de tamanho dos poros. O piloto foi operado por 297 dias divididos em duas etapas, a primeira durante 150 dias com fluxo de permeação de 5 L/h.m² e a segunda durante 147 dias com fluxo de permeação de 15 L/h.m². Análises físico-químicas, bacteriológicas e de microscopia foram realizadas semanalmente no Laboratório de Reúso das Águas (LaRA). As remoções médias de DQO e N-NH4+ foram respectivamente de 88,92% e 83,25% na primeira etapa e de 83,53% e 87,68% durante a segunda etapa. Valores médios de Turbidez da ordem de 1,00 NTU e a ausência de Coliformes Fecais também foram parâmetros que mostraram a boa qualidade do permeado. O aumento da pressão transmembrana e da resistência com aumento da concentração de biomassa no sistema foi observado. Limpezas químicas da membrana foram realizadas, principalmente na segunda etapa de operação. De modo geral, o MBR apresentou-se como uma alternativa eficaz para o tratamento de esgotos doméstico bem como para o reúso da água pela qualidade obtida no permeado.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-23T16:06:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 248835.pdf: 1900128 bytes, checksum: 8de5df7fe9cd3e08e4199b1f49e8ee05 (MD5) / A utilização dos processos convencionais da nitrificação e desnitrificação oferece algumas limitações quando se objetiva o tratamento de efluentes contendo elevadas concentrações de nitrogênio e baixa DQO, dentre estas estão a dificuldade de transferência de altas quantidades de oxigênio necessárias à nitrificação, bem como na necessidade de grande quantidade de matéria orgânica na etapa de desnitrificação. Novos processos de remoção de nitrogênio têm sido desenvolvidos para possibilitar a remoção sustentável de elevadas concentrações de nitrogênio por via biológica. Tais Processos utilizam a nitrificação parcial, ou seja, a oxidação da amônia a nitrito, e a maior parte deles, não utiliza matéria orgânica, utilizando o próprio amônio como doador de elétrons. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi estabelecer um processo de remoção de nitrogênio em altas concentrações utilizando um Reator de Biodiscos Rotativos. O sistema era constituído por três reatores de biodiscos independentes, diferindo entre si apenas nos diferentes materiais suporte utilizados na confecção dos discos, os quais foram: cloreto de polivinila (PVC), poliestireno (PS) e poliuretano (PU). Os reatores foram inoculados com lodo proveniente de uma estação de tratamento de esgotos domésticos e foram alimentados diariamente com meio sintético contendo amônio (NH4+). Durante um período de 913 dias as cargas aplicadas aos reatores PVC e PS variaram de 519 a 6670 mg N-NH4+.m-2.d-1. Para o reator PU, as variações na carga foram de 1206 até 8280 mg N-NH4+.m-2.d-1. Nas cargas mais elevadas, os reatores apresentaram alta capacidade de oxidação do amônio apresentando valores de 4902, 5403, 5336 mg N-NH4+.m-2.d-1 oxidados, para os reatores PVC, PS e PU, respectivamente. Uma remoção de N de 29% sob condições completamente aeróbias foi observada para os três reatores na carga mais baixa aplicada. Nas cargas mais elevadas, condições limitantes de OD foram estabelecidas em torno de 0,4 a 0,6 mg O2.L-1 para os reatores PVC e PS, e mais baixas para o reator PU variando entre 0,08 e 0,3 mg O2.L-1, gerando acúmulo de nitrito. Os testes FISH confirmaram a presença de vários tipos de BOA, entre elas: Nitrosomonas sp, Nitrosolobus multiformis, Nitrosospira briensis, Nitrosovibrio tenuis, as quais apareceram nas etapas com cargas mais elevadas, além de Nitrosococcus mobilis. Entretanto, verificou-se a diminuição da população de BON nos reatores. Os testes de eliminação de nitrogênio realizados em batelada com as biomassas retiradas dos reatores, apresentaram velocidades específicas de remoção de 18,4; 16,4 e 28,3 mg N.gSST-1.d-1, respecivamente, para os reatores de PVC, PS e PU, demonstrando que a biomassa removida do reator PU foi a que apresentou a mais alta velocidade específica de remoção de nitrogênio sob condições limitantes de oxigênio, assim como, foi a única que apresentou remoção anaeróbia. Além disto, o reator PU apresentou um camada de biofilme mais homogênea, uma maior adesão dos microrganismos, e também uma maior remoção de nitrogênio, em torno de 50%, correspondendo a 3340 mg N.m-2.d-1. A alta remoção, juntamente com condições limitantes de OD e a detecção de bactérias anammox através do teste FISH, assim como a constatação de atividade anaeróbia, evidenciam o estabelecimento do processo ANAMMOX neste reator.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2012-10-24T06:46:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 269318.pdf: 2003099 bytes, checksum: fd622c9a1d094955a4663f8cdfeeec90 (MD5) / Os biorreatores à membrana submersa têm sido considerados como a alternativa do futuro no que se refere ao tratamento de efluentes, uma vez que atingem uma alta eficiência na remoção de sólidos e microrganismos patogênicos, além de requerer pouco espaço. Visando estudar a eficiência deste tipo de tratamento, utilizou-se um biorreator à membrana com módulo de fibras-ocas de polieterimida acoplado a um tanque anóxico, aplicando-se recirculação de 100% da vazão de alimentação a partir do reator. Como objetivos desejava-se avaliar o módulo de membranas utilizado no tratamento de efluentes sanitários, avaliar a eficiência do BRM em relação a desnitrificação, as respostas do módulo de membranas frente às características de esgoto e condições operacionais impostas, e analisar se os resultados relativos às características do efluente tratado eram compatíveis à prática de reúso. Como resultados deste estudo, verificou-se uma concentração média afluente de DQO antes do inicio da recirculação (etapa 1) igual a 66,16 mg/L e efluente de 17,37 mg/L. Após o início da recirculação (etapa 2) os valores foram de 167,4 mg/L e 13,8 mg/L, respectivamente, atingindo-se uma remoção de matéria orgânica de 70,4% na primeira etapa e 87,4% na segunda etapa. No que se refere ao parâmetro nitrogênio amoniacal obteve-se uma remoção de 92,9% na etapa 1 e 89% na etapa 2 com valores médios para o afluente de 17,88 mg/L e para o efluente de 1,33 mg/L na primeira etapa e 45,7 mg/L e 4,9 mg/L na segunda etapa. No que se refere aos coliformes termotolerantes e totais obteve-se uma redução de 4 unidades logarítmicas com residual na ordem de 102. Atingiu-se para todos os parâmetros, concentrações compatíveis com os limites estabelecidos pelas normas de reúso. Em função dos resultados obtidos pode-se considerar que o módulo utilizado foi inapropriado para as condições operacionais adotadas. A taxa de desnitrificação no efluente foi da ordem de 80,4% (45,03 mg/L), superior aos valores encontrados em estudos realizados por outros autores com biorreatores à membrana em condições semelhantes.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2013-07-16T03:15:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 232191.pdf: 872261 bytes, checksum: 0e52dbd6e652a20d140d0c5dfb96ec4c (MD5) / As atividades industriais e agro-industriais do Estado de Santa Catarina tem colaborado intensamente para a redução da qualidade da água dos mananciais existentes naquela região. A suinocultura é um dos setores que mais vem contribuindo para a deteriorização do meio ambiente na mesma Dentre os problemas ambientais causados pelo lançamento dos dejetos de suínos nos corpos receptores, pode-se citar a eutrofização e a contaminação por produtos nocivos como nitrito e nitrato que oferecem riscos carcinogênicos ao homem. O nitrogênio pode ser removido por meio de processos biológicos ou físico-químicos. Dentre as alternativas, os processos biológicos são os que oferecem custos relativamente baixos, quando comparados com os processos físico-químicos. Entre os processos biológicos para a remoção de nitrogênio o processo usualmente mais adotado é o de nitrificação/desnitrificação. O processo de desnitrificação heterotrófica consiste da redução do nitrato a nitrogênio gasoso e a concomitante oxidação de compostos orgânicos, eliminando-se desta forma o impacto ambiental gerado por estes compostos. Para uma eficiente aplicação deste processo, devem ser observadas as relações estequiométricas entre doador e aceptor de elétrons, para que não ocorra a formação de compostos intermediários ou de produtos indesejáveis. As principais condições ambientais a serem atendidas são: temperatura, pH do meio, fonte de carbono com adequada relação C/N, baixa concentração de substâncias tóxicas e ausência de oxigênio no meio. Neste contexto, este trabalho teve como por objetivo avaliar alguns fatores que interferem na atividade dos microrganismos desnitrificantes e assim procurar indicar condições mais adequadas para o estabelecimento de uma metodologia para testes cinéticos de desnitrificação. Como variáveis para o estudo, avaliou-se a influencia da relação DQO/N e das relações S0/X0 no sistema. A faixa em que a relação DQO/N apresentou melhores resultados, foi entre 3 e 5 mgO2/mgN-NO3-, obtendo-se uma velocidade de remoção inicial específica de nitrato máxima de 83 mg N-NO3-/gSST.h. A faixa onde as relações S0/X0 apresentaram valores mais satisfatórios foi de 0,54 S0/X0 0,74 gN/gSST, apresentando uma eficiência média de remoção de nitrato de 95%. A concentração inicial de substrato (S0), demonstrou que altas concentrações de nitrato no meio ocasionam em uma maior quantidade de nitrito intermediário, possivelmente pela inibição das enzimas nitrito redutase, comprometendo o processo de desnitrificação. The industrial and agro industrial activities of Santa Catarina's State have deeply collaborated for the reduction of water quality of the existed water sources in that region. The swine production is one of the sectors which most is contributing for the damage of the environment in the same area. Among the environment problems cased by lancing swines objects on the receptors bodies, it can be cited the eutrofization and the contaminations by harmful products like nitrite e nitrate which offer carcinogenic risks to the man. The nitrogen can be removed by biological or physic-chemical process. Among the alternatives, the biological process is those who offer low cost relatively, when compared with physic-chemical process. Between the biological processes for the nitrogen removal the process most used is the nitrification/ denitrification. The heterotrophic denitrification process consists of the nitrate reduction to nitrogen gas and the concomitant oxidation of the organic composition, eliminating of this form the environment impact generated by this composition. For an efficient application of this process, it must be observed the stechiometric relations between electron donor and acceptor, to avoid formation of intermediary compositions or undesirable products. The principal ambient conditions to be attended are: temperature, the pH media, and carbon source with the appropriate relation C/N, low concentration of toxic substances and oxygen absence on the media. In this context, this work has as an objective to evaluate some factors that intervene on the activity of the denitrificants microorganisms and with that look for better conditions for the establishment of a methodology for this kinetic's denitrification tests. As variables for the study, it was evaluated the influence of relation DQO/N and the system relations S0/X0. The band which the relation DQO/N presented better results was between 3 and 5 mgO2/mgN-NO3-, obtained maximal specifics initial removal velocity of nitrate of the 83 mgN-NO3-/gSST.h. The band where the relations S0/X0 presented more satisfactory values was 0,54< S0/X0< 0,74 gN/gSST, presenting a mean efficiency of nitrate removal of the 95%. The initial substrate concentration (S0), demonstrated that high concentrations of nitrate on the no media causes a grater amount of intermediary nitrite, possibly for the inhibition of the nitrite redutase enzymes, compromising the denitrification process.