O presente trabalho avaliou a remoção do nitrogênio amoniacal de liquido percolado de aterro sanitário através do processo de nitritação/desnitritação (via curta) utilizando a própria matéria orgânica presente no lixiviado como fonte de carbono para o processo de desnitritação. Foi também avaliada a remoção de nitrogênio amoniacal do lixiviado através do processo de stripping de amônia. Para o processo de stripping foram utilizados dois sistemas, o primeiro era constituído por um reator (R-2) com volume útil de 20L mantido sobre agitação mecânica (palheta) e o segundo era composto de uma coluna cilíndrica, com volume de lixiviado de 10L, mantida sob aeração. Além da remoção de nitrogênio houve também uma diminuição na concentração de DQO, DBO e COT durante os ciclos de stripping. A taxa volumétrica de remoção de amônia durante os ciclos de stripping variou entre 78 e 86,95 mg N-NH3/L.dia. Para a avaliação da remoção de nitrogênio através da via curta (via nitrito), foi utilizado um reator operado em bateladas seqüenciais (SBR- 1) com volume útil de 20 L. O reator foi operado por um período de aproximadamente 1 ano. A avaliação do processo de nitritação/desnitritação se deu em 4 fases distintas; na primeira fase o sistema foi alimentado com 2L de lixiviado bruto, na segunda fase o sistema R-1 foi alimentado com lixiviado pré tratado (NNH3lixiviado @ 1200 mg/L), na fase três o sistema foi também alimentado com 2 L de percolado pré-tratado (N-NH3lixiviado @ 900 mg/L) e por fim, na fase 4 o sistema foi alimentado com 4L de lixiviado pré-tratado (N-NH3lixiviado @ 900 mg/L ). Nas duas primeiras fases da pesquisa a remoção de nitrogênio foi relativamente eficiente, variando entre 80 e 90%, porém mesmo com a concentração de amônia livre variando entre 0,18 e 20,7 mg/L não houve a inibição da nitratação durante a etapa aerada dos ciclos de tratamento. Durante as fases 1 e 2, a fase anóxica foi relativamente longa sendo que, as taxas específicas de desnitritação variaram entre 0,0100 e 0,0148 Kg NO3 -, NO2 -/ Kg SSV.dia. Na fase 3, após a mudança na alimentação do sistema, o reator R-1 entrou em regime de equilíbrio e a inibição da nitratação foi praticamente total (acima de 95%). Mesmo com a completa inibição da nitratação, a etapa anóxica durante os ciclos de tratamento da fase 3 continuou sendo relativamente longa (72 h em média) remetendo assim, a uma falta de matéria orgânica para a redução do nitrito durante a fase anóxica. Na fase 4, apesar da não inibição da nitratação durante os primeiros ciclos, nos ciclos que se seguiram a inibição foi quase total, demonstrando claramente a adaptação do sistema às condições necessárias ao acúmulo de nitrito. A manutenção do pH da massa líquida próximo a 8,3 foi determinante para o acúmulo de nitrito durante todas as fases da pesquisa. Nas fases 1 e 2 houve a necessidade de controle do pH com adição de alcalinizante, já nas fases 3 e 4 esse controle não foi necessário. / The present work evaluates the biological ammonia removal of a landfill leachate, through nitritation/denitritation as well as the utilization of the organic compounds present in the landfill leachate, as carbon source to denitritation process. It also evaluates the ammonia removal of landfill leachate by the ammonia stripping process. It has been used two systems for the stripping process, the first one was constituted of a reactor (R-2) with 20L useful volume kept on mechanical shaking (vane) and the second one was composed of a cylindrical column, with a 10L of landfill leachate volume, kept on aeration. Beyond the biological ammonia removal it also had a reduction in the COD, BOD and TOC concentration during the stripping cycles. The ammonia removal volumetric rate during the stripping cycles have varied between 78 e 86,95 mg N-NH3/L.day. In order to evaluate the ammonia removal through the short cut (via nitrite) one has used a sequencing batch reactor (SBR-1) with a 20L useful volume. The reactor was been operated by a period of approximately 1 year. The assessment of nitritation/denitritation process has happened in 4 distinct phases: in the first one the system was fed on 2L of heavy landfill leachate; in the second the system R-1 was fed on pre-treated landfill leachate (N-NH3leachate @ 1200 mg/L); in the third phase the system was also fed on 2L of pre-treated landfill leachate (N-NH3leachate @ 900 mg/L); and finally, in the fourth phase it was fed on 4L of pre-treated landfill leachate (N-NH3leachate @ 900 mg/L). In the two first phases of this research the biological ammonia removal was been relatively efficient, varying between 80 and 90%, however, even with the free ammonia varying between 0,18 and 20,70 mg/L, it has not had nitratation inhibition during the aerated stage of the treatment cycles. During phases 1 and 2 the anoxic phase was relatively long and specific denitritation rates have varied between 0,0100 and 0,0148 Kg NO3 -, NO2 -/ Kg VSS.day. In phase 3, after the change of system feeding, the R-1 reactor has entered in balance regime and the nitratation inhibition has been practically total (above 95%). Even with the complete nitratation inhibition, the anoxic phase during the phase 3 treatment cycles have continued being relatively long (72h on average), thus sending to a lack of organic compounds for the nitrite reduction in this phase. In phase 4, although the not inhibition of nitratation during the first cycles, in the followed cycles the inhibition has been almost total, demonstrating clearly the system adaptation to the necessary conditions to the nitrite accumulation. The maintenance of pH of liquid mass next to 8,3 has been determinative for the accumulation of nitrite during all phases of this research. In phases 1 and 2 it have been necessary to control the pH alkalinizing the system, already in phases 3 and 4 this control has not been necessary.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:39:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7689_1.pdf: 9577764 bytes, checksum: 30effa1242c4e59d1ffaf9cf2d234fec (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Financiadora de Estudos e Projetos / Neste trabalho se avaliou a aplicação de reatores híbridos na remoção simultânea de carbono e nitrogênio de esgotos domésticos. Foram utilizados dois conjuntos de reatores formados por reator anaeróbio (UASB + Filtro anaeróbio) e reator aeróbio (Lodos ativados + Biofiltro aerado submerso). O tempo de detenção hidráulico (TDH) dos reatores anaeróbios foi fixado em 8 horas enquanto um reator aeróbio operou com TDH de 8 horas (conjunto 1) e outro com TDH de 4 horas (conjunto 2). O experimento foi divido em quatro fases, com as seguintes taxas de recirculação 0.0 (fase 1), 0.5 (fase 2), 1 (fase 3) e 2 (fase 4). Com relação à eficiência de remoção de DQO bruta, na fase 1, sem recirculação, os valores obtidos foram de 90% e 85%, para o conjunto 1 e conjunto 2, respectivamente. Na fase 2 as eficiências dos conjuntos 1 e 2 caíram para 84% e 80%, respectivamente. Na fase 3 a eficiência do conjunto 1 caiu para 78% e a do conjunto 2 para 72%. Na fase 4 houve uma melhora na eficiência do conjunto 1 com aumento da eficiência para 84% enquanto que o conjunto 2 continuou na redução da eficiência, que caiu para 62%. Com relação ao nitrogênio, na fase 1 ocorreu o processo de nitrificação (valores médios) e em muitas ocasiões houve a nitrificação total da amônia em AE1 e AE2. Nas fases 2 e 3, com a recirculação de 0.5 e 1.0, respectivamente, foi observada desnitrificação nos reatores anaeróbios sem que houvesse necessidade de aplicação de fonte externa de carbono e, por conseqüência, houve remoção de amônia do efluente. Entretanto, na fase 4 do experimento, recirculação de 2.0, o processo de nitrificação não ocorreu o que inviabilizou a remoção da amônia em ambos os conjuntos, provavelmente pela alta velocidade ascensional nos reatores. Também foi avaliada a remoção de ovos de helmintos nos reatores e, para esse parâmetro, as fases 1 e 2, apresentaram efluentes com de 1 ovo por litro em ambos os conjuntos. Para as fases subseqüentes houve um aumento considerável, mais que 1 viável ovo por litro, em ambos os conjuntos, ficando fora dos padrões adotados pela WHO para o reúso de efluentes. Assim, para remoção de nitrogênio as fases 2 e 3 do conjunto 1 e a fase 2 do conjunto 2 mostram-se como uma alternativa que poderia ser aplicada quando a destinação final do efluente fosse um corpo hídrico. Se o destino final do efluente for o reuso na agricultura, a fase 1 se é uma excelente alternativa, pois a baixa concentração de ovos de helmintos aliado com nitrito e nitrato, que são melhores assimilados pelas plantas do que a amônia, favorecem a utilização do efluente em diversas culturas, milho como exemplo. Para as demais fases (fase 4 de ambos os conjuntos e fase 3 do conjunto 2) são necessários mais estudos para melhorar a qualidade do efluente

O presente trabalho avaliou a remoção do nitrogênio amoniacal de liquido percolado de aterro sanitário através do processo de nitritação/desnitritação (via curta) utilizando a própria matéria orgânica presente no lixiviado como fonte de carbono para o processo de desnitritação. Foi também avaliada a remoção de nitrogênio amoniacal do lixiviado através do processo de stripping de amônia. Para o processo de stripping foram utilizados dois sistemas, o primeiro era constituído por um reator (R-2) com volume útil de 20L mantido sobre agitação mecânica (palheta) e o segundo era composto de uma coluna cilíndrica, com volume de lixiviado de 10L, mantida sob aeração. Além da remoção de nitrogênio houve também uma diminuição na concentração de DQO, DBO e COT durante os ciclos de stripping. A taxa volumétrica de remoção de amônia durante os ciclos de stripping variou entre 78 e 86,95 mg N-NH3/L.dia. Para a avaliação da remoção de nitrogênio através da via curta (via nitrito), foi utilizado um reator operado em bateladas seqüenciais (SBR- 1) com volume útil de 20 L. O reator foi operado por um período de aproximadamente 1 ano. A avaliação do processo de nitritação/desnitritação se deu em 4 fases distintas; na primeira fase o sistema foi alimentado com 2L de lixiviado bruto, na segunda fase o sistema R-1 foi alimentado com lixiviado pré tratado (NNH3lixiviado @ 1200 mg/L), na fase três o sistema foi também alimentado com 2 L de percolado pré-tratado (N-NH3lixiviado @ 900 mg/L) e por fim, na fase 4 o sistema foi alimentado com 4L de lixiviado pré-tratado (N-NH3lixiviado @ 900 mg/L ). Nas duas primeiras fases da pesquisa a remoção de nitrogênio foi relativamente eficiente, variando entre 80 e 90%, porém mesmo com a concentração de amônia livre variando entre 0,18 e 20,7 mg/L não houve a inibição da nitratação durante a etapa aerada dos ciclos de tratamento. Durante as fases 1 e 2, a fase anóxica foi relativamente longa sendo que, as taxas específicas de desnitritação variaram entre 0,0100 e 0,0148 Kg NO3 -, NO2 -/ Kg SSV.dia. Na fase 3, após a mudança na alimentação do sistema, o reator R-1 entrou em regime de equilíbrio e a inibição da nitratação foi praticamente total (acima de 95%). Mesmo com a completa inibição da nitratação, a etapa anóxica durante os ciclos de tratamento da fase 3 continuou sendo relativamente longa (72 h em média) remetendo assim, a uma falta de matéria orgânica para a redução do nitrito durante a fase anóxica. Na fase 4, apesar da não inibição da nitratação durante os primeiros ciclos, nos ciclos que se seguiram a inibição foi quase total, demonstrando claramente a adaptação do sistema às condições necessárias ao acúmulo de nitrito. A manutenção do pH da massa líquida próximo a 8,3 foi determinante para o acúmulo de nitrito durante todas as fases da pesquisa. Nas fases 1 e 2 houve a necessidade de controle do pH com adição de alcalinizante, já nas fases 3 e 4 esse controle não foi necessário. / The present work evaluates the biological ammonia removal of a landfill leachate, through nitritation/denitritation as well as the utilization of the organic compounds present in the landfill leachate, as carbon source to denitritation process. It also evaluates the ammonia removal of landfill leachate by the ammonia stripping process. It has been used two systems for the stripping process, the first one was constituted of a reactor (R-2) with 20L useful volume kept on mechanical shaking (vane) and the second one was composed of a cylindrical column, with a 10L of landfill leachate volume, kept on aeration. Beyond the biological ammonia removal it also had a reduction in the COD, BOD and TOC concentration during the stripping cycles. The ammonia removal volumetric rate during the stripping cycles have varied between 78 e 86,95 mg N-NH3/L.day. In order to evaluate the ammonia removal through the short cut (via nitrite) one has used a sequencing batch reactor (SBR-1) with a 20L useful volume. The reactor was been operated by a period of approximately 1 year. The assessment of nitritation/denitritation process has happened in 4 distinct phases: in the first one the system was fed on 2L of heavy landfill leachate; in the second the system R-1 was fed on pre-treated landfill leachate (N-NH3leachate @ 1200 mg/L); in the third phase the system was also fed on 2L of pre-treated landfill leachate (N-NH3leachate @ 900 mg/L); and finally, in the fourth phase it was fed on 4L of pre-treated landfill leachate (N-NH3leachate @ 900 mg/L). In the two first phases of this research the biological ammonia removal was been relatively efficient, varying between 80 and 90%, however, even with the free ammonia varying between 0,18 and 20,70 mg/L, it has not had nitratation inhibition during the aerated stage of the treatment cycles. During phases 1 and 2 the anoxic phase was relatively long and specific denitritation rates have varied between 0,0100 and 0,0148 Kg NO3 -, NO2 -/ Kg VSS.day. In phase 3, after the change of system feeding, the R-1 reactor has entered in balance regime and the nitratation inhibition has been practically total (above 95%). Even with the complete nitratation inhibition, the anoxic phase during the phase 3 treatment cycles have continued being relatively long (72h on average), thus sending to a lack of organic compounds for the nitrite reduction in this phase. In phase 4, although the not inhibition of nitratation during the first cycles, in the followed cycles the inhibition has been almost total, demonstrating clearly the system adaptation to the necessary conditions to the nitrite accumulation. The maintenance of pH of liquid mass next to 8,3 has been determinative for the accumulation of nitrite during all phases of this research. In phases 1 and 2 it have been necessary to control the pH alkalinizing the system, already in phases 3 and 4 this control has not been necessary.

Poucos estudos existem sobre o efeito de diferentes inóculos microbianos na produção de composto fermentado bokashi e seu efeito no solo em relação à disponibilidade de nitrogênio e fósforo. A farinha de penas é outro potencial adubo orgânico que é pouco explorado no Brasil. O presente estudo teve por objetivo avaliar o efeito dos inóculos microbianos comercial e nativo, assim como da farinha de penas, na disponibilização de nitrogênio e fósforo, e sua interferência na nitrificação no solo. Os compostos bokashi foram feitos um com inóculo coletado em solo de área de preservação permanente misturado a solo de área de cultivo e outro com inóculo comercial. Os tratamentos: bokashi com inóculo comercial (BC), bokashi com inóculo nativo (BN), mistura de farelos com inóculo comercial (FC), mistura de farelos com inóculo nativo (FN), somente mistura de farelos (F), somente aplicação do inóculo comercial no solo (TC), farinha de penas (FP) e somente solo (T) foram misturados ao solo e incubados por 84 dias. Avaliações periódicas foram feitas dentro do período de incubação, as quais mensuraram a mineralização de nitrogênio, a nitrificação, a disponibilização de fósforo, a respiração basal, o carbono da biomassa microbiana, o coeficiente metabólico, o pH e o carbono e o nitrogênio total. O nitrogênio e o fósforo disponível foram avaliados nos compostos. O bokashi foi eficiente na disponibilização de fósforo no solo, assim como nitrogênio e fósforo no composto. A mineralização de nitrogênio foi reduzida quando os farelos passaram pelo processo de bokashi. A aplicação do bokashi não interferiu na nitrificação. O BC foi mais eficiente em disponibilizar fósforo e nitrogênio no composto e no solo que o BN. O FC apresentou uma atividade biológica de decomposição mais intensa, assim como maior mineralização de nitrogênio dos compostos quando comparado ao FN. O FN aumentou o nitrogênio orgânico no solo. Ambos inóculos demonstraram pouco efeito na nitrificação e na acidez do solo. A aplicação do FP no solo apresentou grande potencial para o suprimento de nitrogênio. / There is a reduced amount of studies on the different microbial inoculum effects in bokashi fermented compost and its effects related to soil nitrogen and phosphorus availability. The poultry feather manure is another potential fertilizer with little exploration in Brazil. The present study aim to evaluate the microbial inoculum effects, commercial and native, and the poultry feather manure, in soil nitrogen and phosphorus availability and nitrification interference. The bokashi composts were made one with collected inoculum in permanent preservation area mixed with crop soil and another with commercial inoculum. The treatments: commercial inoculum bokashi (BC), native inoculum bokashi (BN), commercial inoculum bran mixture (FC), native inoculum bran mixture (FN), bran mixture (F), just commercial inoculum in soil (TC), poultry feather manure (FP) and just soil (T) were mixed with a soil and incubated for 84 days. Periodic evaluations were made in incubation period, that one has assessed the nitrogen mineralization, the nitrification, the phosphorus availability, the basal respiration, the microbial biomass carbon, the metabolic coefficient, the pH and the total carbon and nitrogen. The nitrogen and phosphorus availability was evaluated in composts. The bokashi was efficient in soil phosphorus availability, like nitrogen and phosphorus in compost. The nitrogen mineralization was reduced with bokashi application. The bokashi application did not interfered in nitrification. The BC was more efficient in phosphorus and nitrogen availability in compost and in soil then the native inoculum bokashi. The FC show more biological decomposition activity, therefore with more nitrogen mineralization in relationship with FN. The FN increased the soil organic nitrogen. Both inoculum revealed little effect in nitrification and soil acidity. The FP application in soil demonstrated great potential in nitrogen supply.

O presente trabalho buscou avaliar uma unidade de BAS (Biofiltro Aerado Submerso), em escala piloto, com volume útil de 66 litros, tratando esgoto doméstico, visando seu controle operacional, a remoção de matéria orgânica e nitrificação. O esgoto afluente passa por pré-tratamento e decantação antes de seguir para o BAS em estudo. A unidade piloto é constituída, basicamente, por um BAS de fluxo ascendente. O meio suporte utilizado é composto por biomídias de sistemas MBBR, as quais apresentam elevadas porosidade (>85%) e área superficial específica (650 m2/m3), além de baixa densidade (0,95 kg/L). Para avaliação do biofiltro em estudo, o trabalho foi divido em quatro fases (I a IV) para avaliação do comportamento do reator em diferentes condições operacionais. Para isso foram efetuadas variações no tempo de detenção hidráulica (I=8h, II=14h, III=10h e IV=6h) e na velocidade de escoamento (I=0,13m/h, II=0,07m/h, III=1,0m/h e IV=1,1m/h) através da recirculação do efluente tratado (I e II sem recirculação, III e IV com recirculação). Com relação à remoção de matéria orgânica, o BAS demonstrou bom desempenho em todas as fases de estudo, resultando em um efluente tratado com concentrações médias de DBO abaixo de 30 mg/L, com uma eficiência de remoção de DBO próxima de 90% ao longo de toda a pesquisa. Em termos de DQO, as concentrações médias ficaram abaixo de 82 mg/L, com uma eficiência de remoção de DQO próxima de 85% ao longo de todas as fases da pesquisa. Já com relação ao processo de nitrificação, na fase II o biofiltro estudado apresentou um efluente com 16 mgN/L de N-NTK e 35 mgN/L de NO3-, demonstrando potencial do processo para as situações em que se exige remoção de matéria orgânica e nitrificação. Nas fases I, III e IV a nitrificação não ocorreu de forma satisfatória. Com relação ao controle operacional do processo de lavagem, o intervalo necessário para a realização do processo de lavagem, de acordo com os processos definidos, foi consideravelmente prolongado, acima de 10 dias, ao longo de todas as fases do estudo, demostrando uma grande capacidade de retenção de sólidos no biofiltro estudado. Com relação à utilização de recirculação nas fases III e IV, esta operação não demonstrou vantagens com relação às fases sem recirculação. Dessa forma, neste trabalho foi possível observar que a qualidade do efluente final e a estabilidade operacional do biofiltro aerado submerso preenchido com biomídias reforçam a condição desta unidade como alternativa viável a ser considerada na concepção de sistemas de tratamento de esgotos sanitários. / The present work sought to evaluate a unit of a BAF (Biological Aerated Filter), in pilot scale, with working volume of 66 liters, treating domestic sewage, aiming its operational control, organic matter removal and nitrification. The affluent sewage is pre-treated and decanted before proceeding to the BAF under study. The pilot unit consists, basically, of an upflow BAF. The media used is composed of biocarriers of MBBR systems, which have high porosity (>85%) and specific surface area (650 m2/m3), besides low density (0,95 kg/L). For evaluation of the biofilter under study, the work was divided in four phases (I to IV) to evaluate the behavior of the reactor in different operating conditions. For this, variations were made in the hydraulic retention time (I=8h, II=14h, III=10h and IV=6h) and at the flow rate (I=0,13m/h, II=0,07m/h, III=1,0m/h and IV=1,1m/h) by recirculating the treated effluent (I and II without recirculation, III and IV with recirculation). Regarding the removal of organic matter, the BAF demonstrated good performance in all study phases, resulting in an effluent treated with avarage concentrations of BOD under 30 mg/L, with an efficiency of removal of BOD near 90% throughout the research. In terms of COD, the average concentrations were below 82 mg/L, with an efficiency of removal of COD near 85% throughout all phases of the research. Regarding the nitrification process, in the phase II the studied biofilter presented an effluent with 16 mgN/L of N-NTK and 35 mgN/L of NO3 -, demonstrating process potential for situations where organic matter removal and nitrification are required. In phases I, III and IV nitrification did not occur satisfactorily. Regarding the operational control of the washing process, the interval required to carry out the washing process, according to the defined processes, was considerably extended, over 10 days, throughout all phases of the study, demonstrating a great solids retention capacity in the biofilter studied. Regarding the use of recirculation in phases III and IV, this operation did not demonstrate advantages in comparison with the phases without recirculation. Thus, in this work, it was possible to observe that the final effluent quality and the operational stability of the biological aerated filter filled with biocarriers reinforce the condition of this unit as a viable alternative to be considered in the design of domestic sewage treatment systems.

Orientador: Tsunao Matsumoto / Resumo: A aplicação do Reator de Biofilme Aerado em Membrana (MABR) no tratamento de esgotos apresenta como desafio o controle da espessura ótima do biofilme uma vez que elevadas espessuras impedem a transferência de oxigênio e de substratos paras as camadas que compõem o biofilme, findando no decaimento do desempenho do MABR. O objetivo central deste trabalho foi analisar o efeito da velocidade de recirculação sobre a eficiência de remoção de nutrientes e carbono orgânico, em um MABR operado em batelada sequencial com esgoto doméstico bruto. Com um volume de 20 L, o MABR continha um módulo de membranas com 0,08 m2m-3 de área específica, operando com ciclo de batelada de 12 horas. Foram monitorados os seguintes parâmetros: pH, temperatura, oxigênio dissolvido, nitrogênio amoniacal, nitrogênio total, nitrato, nitrito, DQO, fósforo e SSV. A taxa de remoção de amônia alcançada foi de até 75,17% e 62,5% na remoção de Nitrogênio Total para a velocidade de 11 cm/s. Nesta pesquisa houve pouca remoção do fósforo. Na remoção de carbono orgânico foram alcançadas eficiências em torno de 80% nas velocidades de recirculação de 6,3 e 11 cm/s. Assim, a melhor velocidade de recirculação para operação do MABR nas condições apresentadas neste trabalho, seria uma velocidade intermediária a 6,3 e 11 cm/s, na qual ocorreriam tanto a nitrificação e desnitrificação, pela permanência da camada anóxica, e a oxidação pelas heterótrofas. / Mestre

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Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Química, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T01:30:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 281901.pdf: 3066659 bytes, checksum: b3c95b3c6020f60aeb724c8dc74f3b21 (MD5) / A produção de suínos tem grande papel sócio-econômico para região oeste do estado de Santa Catarina bem como para o país. Um sinal de tal crescimento são os investimentos na tecnificação do manejo animal, da produção, controle sanitário e melhorias genéticas nos plantéis. Porém, até a última década não se deu importância ao controle ambiental dos sistemas produtivos, ocasionando graves impactos ao meio ambiente, que acabaram por se tornar o maior entrave para a expansão da cadeia produtiva na região. O problema das águas residuárias da suinocultura reside em dois aspectos principais: o grande volume de efluente gerado e a concentração elevada de nutrientes, como o nitrogênio. Portanto, a busca por alternativas para minimizar o impacto causado pelos efluentes gerados na produção de suínos tem sido foco de pesquisas recentes no Brasil e no mundo, principalmente relacionadas à remoção de nitrogênio. O nitrogênio presente nos efluentes da suinocultura está quase que na totalidade sob forma de NH3 e N-orgânico. Existem inúmeras alternativas para remoção de nitrogênio de efluentes. Entre elas esta o processo de nitrificação/desnitrificação que, além de remover nitrogênio na forma de N2, também remove grandes quantidades de carbono orgânico dos efluentes. Portanto, o objetivo deste trabalho foi dar partida, operar, monitorar e otimizar a operação de um sistema de nitrificação/desnitrificação baseado no processo MLE (Modified Ludzack-Ettinger). O sistema consistiu de dois reatores em série, contínuos e de mistura completa, o primeiro um reator anóxico (desnitrificante) seguido de um aeróbio (nitrificante), onde se efetuou o retorno do nitrato produzido no reator nitrificante para o reator desnitrificante. O trabalho foi dividido três fases. Na primeira foi otimizada a taxa de retorno de nitrato + lodo (RT) e na segunda e terceira etapas foi otimizada a LNT (carga volumétrica de alimentação de nitrogênio) através da diminuição do TRH do sistema. Deste modo, na fase I a RT ótima encontrada foi de 5,5:1 atingindo eficiência de remoção de nitrogênio de 88%. Posteriormente, nas fases II e III a carga ótima de alimentação de NT foi de 0,41 g L-1 d-1 e de COT foi de 13,5 g L-1 d-1 com TRH de 3,5 d. As eficiências do sistema nas fases II e III foram 96,4% de remoção de COT e 90,3% de remoção de NT. / The swine production has great socio-economic role for west of the state of Santa Catarina as well as for the country. One sign of this growth are investments in technological improvement of animal management, production, sanitary control and genetic improvements. However, until the last decade it was not given importance to the environmental control of production systems, causing serious environmental impacts, which eventually becomes the biggest obstacle to the expansion of the productive chain. The problem of swine wastewater lies in two main aspects: the large volume of waste generated, and the high concentration of nutrients such as nitrogen. Therefore, the search for alternatives to minimize the impact caused by the effluents generated in the swine production has taken the focus of recent research in Brazil and in the world, mainly related to nitrogen removal. The nitrogen in the swine manure occur almost entirely as NH3 and organic nitrogen. There are numerous alternatives for nitrogen removal from swine manure. Among them is the nitrification/denitrification process hat, in addition to removing nitrogen in the form of N2, also removes large amounts of organic carbon in effluents. Therefore, the objective of this study was, to start-up, monitor and optimize the operation of a system on the nitrification/denitrification based in MLE (Modified Ludzack-Ettinger). The system consisted of two reactors in series, continuous and complete mixing, the first anoxic reactor (denitrifying) followed by an aerobic reactor (nitrifying), where it took the return of the nitrate produced in the nitrifying reactor to the denitrifying reactor. The work was divided into three phases. The first was the optimum rate of return of nitrate + sludge (RT) and the second and third phases was optimized nitrogen loading rate (LNT) by reducing the HRT system. Thus, in phase I the optimal RT was found 5.5:1, achieving the efficiency of nitrogen removal of 88%. Later in the stages II and III the optimum NT loading rate was 0.41 g L-1 d-1 and TOC was 13.5 g L-1 d-1, with HRT of 3.5 d. The efficiencies of the system in phases II and III were 96.4% removal of TOC and 90.3% removal of NT.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T08:28:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 290726.pdf: 6206326 bytes, checksum: 858e45511313c3534e62f2b4a7680417 (MD5) / As implicações econômicas e ambientais do desequilíbrio causado por despejos de efluentes com altas concentrações de nitrogênio em corpos receptores levam à necessidade de soluções eficientes na remoção deste poluente. Neste sentido, novos processos biológicos vêm sendo estudados. Os processos de remoção via nitrito ganham cada vez mais destaque, tendo em vista a redução da demanda de carbono e do suprimento de oxigênio necessários. Um dos fatores limitantes deste tipo de processo é a remoção ou inibição das Bactérias Oxidadoras de Nitrito (BON) enquanto as Bactérias Oxidadoras de Amônia (BOA) permanecem em plena atividade. O objetivo deste trabalho é propor uma forma de seleção dos microrganismos de interesse partindo de uma biomassa heterogênea e, a partir disso, verificar o comportamento desta biomassa na remoção de altas concentrações de nitrogênio amoniacal. O lodo coletado, a cada novo ensaio, na Estação de Tratamento de Esgotos (ETE) do município de Florianópolis-SC, passou por um processo de lavagem em que o reator foi operado de forma continua, sem retenção de células. Altas vazões de alimentação foram aplicadas, utilizando-se meio sintético com cerca de 500 mg N-NH4.L-1. Ao se chegar a uma concentração próxima a 1 g SST.L-1 o reator passou a ser operado como SBR e se seguiam vários ciclos de alimentação. Durante todo período de operação a temperatura, aeração e agitação eram controladas em 35°C, 1VVM e 400 rpm, respectivamente. O pH foi mantido em 7,5 através do controle automático com uma bomba ácido/base. Ao todo foram realizados 9 ensaios, partindo-se de diferentes inóculos e variando algumas estratégias operacionais entre eles. Em um destes ensaios não foi aplicada a lavagem como forma de seleção da biomassa. As maiores velocidades específicas de oxidação de amônio (QNH4) e formação de nitrito (QNO2) foram sempre obtidas no último ciclo de cada ensaio. No ensaio de Agosto/2009, chegaram a 2,33gN-NH4 g-1 SSTd-1 e 1,51gN-NO2 g-1SST d-1 respectivamente. Este comportamento demonstra um fenômeno de adaptação continua da biomassa ao longo de cada ensaio. As medidas de velocidade de consumo de oxigênio confirmaram este fenômeno, já que partiram de valores mínimos, de difícil determinação, nas primeiras horas dos ciclos iniciais e tiveram um acréscimo significativo, chegando a valores superiores a 4 mgO2.g-1SST.min-1. No que diz respeito às porcentagens de remoção de nitrogênio houve uma maior variabilidade e instabilidade. Os valores mais altos ficaram na média dos 30%. Outra observação importante, feita em alguns ensaios, foi que, para valores de QNH4X mais elevados, os valores de QO2X experimentais são inferiores àqueles previstos pela estequiometria do processo, o que pode estar indicando que o amônio não foi todo oxidado a nitrito, evidenciando a ocorrência de uma via metabólica distinta, possivelmente, a desnitrificação aeróbia através do processo NOx. As análises microbiológicas mostraram diferenças entre as populações ao longo de cada ensaio, apresentando uma evolução na presença das BOA em relação aos demais grupos. Os resultados obtidos confirmam o processo de lavagem do lodo como uma alternativa para a seleção de uma biomassa mais específica, dando melhores condições à partida do processo. Além disso a procedência do lodo original revela-se como condição importante para o estabelecimento de um processo eficiente. / The economic and environmental implications of the imbalance caused by wastewater discharges with high nitrogen concentration in water-bodies leads to the need of efficient solutions in the removal of this pollutant. New biological processes have been studied. Nitrogen removal via nitrite has been recommended because of its reduces carbon and oxygen demand. One of this process limitations lies in retaining the ammonia oxidizing bacteria (AOB) while eliminating the nitrite oxidizing bacteria (NOB). The objective of this work was to propose a way to enrich the interested microorganisms tarting from a heterogeneous inoculum and verify its removal efficiency of a high ammonium nitrogen concentrations media. The sludge was collected, in each new test, at the municipal Sewage Treatment Station in Florianópolis, SC, and proceeded a washing process in which the reactor was operated continuously, without cells retention. High flow rate was applied, using a synthetic medium with about 500 mg N-NH4.L-1. When it achieved concentration close to 1 g SST.L-1, the reactor began to be operated as SBR and than followed several feeding cycles. During the entire operation period temperature, aeration and stirring were controlled at 35 ° C, 1VVM and 400 rpm, respectively. The pH was maintained at 7.5 by automatic control system with an acid / base pump. Altogether, it were performed 9 tests, starting from different inoculum and varying some operational strategies. In one of these tests it was not applied the wash out procedure as a way of selecting the biomass. The specific ammonium oxidation rate (QNH4) and nitrite formation (QNO2) were always obtained in the last cycle of each test. In August/2009 test, reached 2.33 gN-NH4. g-1TSS.d-1 and 1.51 gN-NO2.g-1TSS.d-1 respectively. This behavior demonstrates a phenomenon of biomass continues adaptation throughout each test. The oxygen consumption rates measurements confirmed this phenomenon, since they departed from minimum values, hard to determine, in the first hours of the initial cycles and had a significant increase, reaching values higher than 4 mgO2.g-1 SST.min-1. The percentage of nitrogen removal had a greater variability and instability. The highest values were about 30%. Another important observation made in some experiments was that for high values of QNH4X, QO2X experimental values were lower than those provided by the process stoichiometry, which may indicate that the ammonium was not all oxidized to nitrite, indicating the occurrence of a distinct pathway, possibly the aerobic denitrification process NOx. Microbiological analysis showed differences among populations throughout each test, showing an evolution in AOB occurrence over the other groups. The results confirm the sludge wash out as an alternative process to select a more specific biomass, giving better conditions to start up a process. Besides, the original sludge source is revealed as an important condition for an efficient process establishment.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T19:59:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 290092.pdf: 2598591 bytes, checksum: 84fb4dc6872b87dccda7658e52eabbac (MD5) / A aplicação dos Biorreatores à membrana (BRM) no tratamento de esgoto permite a geração de um efluente final de elevada qualidade, com baixa concentração de matéria orgânica, ausência de sólidos em suspensão e livre de patógenos. Além dessas vantagens, o uso de BRM destaca-se ainda pela sua elevada capacidade na remoção de compostos nitrogenados, sobretudo quando operado em regime de batelada seqüencial. Nessa condição, a inserção de uma etapa anóxica em seu ciclo operacional potencializa o processo de desnitrificação, que resulta em baixa concentração de nitrogênio total no efluente tratado. Neste contexto, este trabalho teve por objetivo avaliar o desempenho de um BRM em batelada seqüencial (BRMBS) na remoção de nitrogênio total via nitrificação-desnitrificação de esgoto sintético. O reator piloto BRMBS foi construído em acrílico, em forma elíptica, com volume útil de 30 litros, onde estava submerso o módulo de membranas, com área filtrante de 0,09 m-2 e tamanho médio de poros de 0,08 µm (ultrafiltração). O biorreator era equipado ainda de um misturador, para manter homogênea a biomassa no tanque, dois difusores de ar para injeção de oxigênio na massa líquida e duas bombas peristálticas, sendo uma para alimentação e outra para filtração. O ciclo operacional do reator era composto das fases de alimentação, anoxia e aeração/filtração, totalizando 4 horas por ciclo (6 ciclos/dia). A operação do BRMBS foi controlada por meio de um painel de comandos elétricos, automatizando o sistema de aeração bomba de alimentação e bomba de filtração. O piloto foi operado por 241 dias, utilizando nesse período dois fluxos de permeação: 5,55 e 11,1 L.m-2.h-1. Os resultados demonstraram a elevada capacidade do reator na remoção de matéria orgânica e nitrogenada durante toda a pesquisa, com concentrações de DQO e nitrogênio total no permeado abaixo de 20 mg.L-1 e 15 mg.L-1, resultando em eficiências médias de remoção destes parâmetros de 99,1% e 95,9%, respectivamente. Quanto ao ortofosfato, observou-se inicialmente uma operação instável, com acúmulo deste parâmetro no reator. No entanto, verificou-se com o tempo uma tendência de melhora na capacidade do reator em remover este nutriente, atingindo, após 120 dias de operação, uma eficiência média de 73,8 ± 21,8 %, apresentando inclusive valores acima de 90% entre os dias 214 e 241. Observou-se grande instabilidade da pressão transmembrana sob operação com fluxo de permeação de 11,1 Lm-2.h-1, tendo sido o limite operacional de 0,7 bar atingido por três vezes em apenas 56 dias, ao passo que com fluxo de 5,55 Lm-2.h-1 este limite foi atingido apenas uma vez em 181 dias. O processo de filtração pelas membranas permitiu a completa retenção de sólidos em suspensão no reator, assegurando a turbidez no permeado sempre abaixo de 1 NTU. De maneira geral, conclui-se que a operação do biorreator à membrana em regime de batelada seqüencial apresentou resultados bastante positivos, gerando um efluente final de elevada qualidade.