Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-03-19Bitstream added on 2014-06-13T19:38:24Z : No. of bitstreams: 1 bezerra_lf_me_ilha.pdf: 1874770 bytes, checksum: b6f02018abe581f4724626202c471af4 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / As atividades industriais, principalmente as indústrias químicas e alimentícias que se utilizam dos processos fermentativos, geram efluentes com altas concentrações de matéria orgânica carbonácea e nitrogenada. Estas necessitam de sistemas complexos para o tratamento de suas águas residuárias, pois a emissão excessiva de nutrientes no corpo d’água pode resultar na ocorrência da eutrofização que interfere nos usos desejáveis do recurso hídrico e altera o equilíbrio ambiental. Neste sentido, o presente avaliou da remoção de matéria orgânica carbonácea e nitrogenada, bem como a determinação do fluxo crítico, em biorreator de membranas (MBR) tratando águas residuárias industriais do processo de produção de aminoácidos. Pelos resultados obtidos, constatou-se a viabilidade técnica no uso do MBR para ao tratamento dessas águas residuárias contendo 2505 mg DQO/L de material carbonáceo e 277 mg NTK/L de material nitrogenado. O biorreator foi operado com carga orgânica volumétrica de 1,91 ± 0,13 kg DQO/m³ dia e carga nitrogenada volumétrica de 0,18 ± 0,02 kg NTK/m³ dia, com recirculação interna de 4 vezes a vazão afluente. O efluente tratado apresentou concentrações médias de 59 ± 27 mg DQO/L, 0,60 ± 0,24 mg N-NH4 +/L e 20,5 ± 11,9 mg N-total/L, com eficiências médias de remoção de DQO, NTK e NT de 97,5%, 98,6% e 92,1%, respectivamente. O sistema de ultrafiltração foi testado em vários fluxos entre 25 e 37 LMH e determinou-se o fluxo crítico de 28 LMH para o sistema operando com 11,4 g/L de SST / Industrial activities, especially the chemical and food industries, that use fermentation processes, generate effluents with high concentrations of carbonaceous organic matter and nitrogen. These require complex systems to treat its wastewater, since the emission of excessive nutrients in the water body can result in the occurrence of eutrophication, which interferes with the desirable uses of water resource and changes the environmental balance. In this sense, this paper evaluated the carbonaceous organic matter and nitrogen removal as well as the determination of critical flux in membrane bioreactor (MBR) treating industrial wastewater from amino acids production. By the obtained results, it found the technical feasibility of MBR for the wastewater treatment containing 2505 mg COD / L of organic material and 277 mg TKN / L of nitrogen material. The bioreactor was operated with organic loading rate of 1.91 ± 0.13 kg COD / m³ day and nitrogen volumetric load of 0.18 ± 0,02 kg TKN / m day, with internal recirculation of 4 times. The treated effluent showed concentrations of 59 ± 27 mg COD / L, 0.60 ± 0.24 mg N-NH4 + / L and 20.5 ± 11.9 mg total N / L, with average removal efficiencies of COD , TKN and TN of 97.5%, 98.6% and 92.1%, respectively. The ultrafiltration system was tested at various flow rates between 25 and 37 LMH, to determine the critical flux of 28 LMH with the system operating at 11.4 g / L of TSS

Orientador: Tsunao Matsumoto / Banca: Milton Dall'Aglio Sobrinho / Banca: Marcelo Zaiat / Resumo: As atividades industriais, principalmente as indústrias químicas e alimentícias que se utilizam dos processos fermentativos, geram efluentes com altas concentrações de matéria orgânica carbonácea e nitrogenada. Estas necessitam de sistemas complexos para o tratamento de suas águas residuárias, pois a emissão excessiva de nutrientes no corpo d'água pode resultar na ocorrência da eutrofização que interfere nos usos desejáveis do recurso hídrico e altera o equilíbrio ambiental. Neste sentido, o presente avaliou da remoção de matéria orgânica carbonácea e nitrogenada, bem como a determinação do fluxo crítico, em biorreator de membranas (MBR) tratando águas residuárias industriais do processo de produção de aminoácidos. Pelos resultados obtidos, constatou-se a viabilidade técnica no uso do MBR para ao tratamento dessas águas residuárias contendo 2505 mg DQO/L de material carbonáceo e 277 mg NTK/L de material nitrogenado. O biorreator foi operado com carga orgânica volumétrica de 1,91 ± 0,13 kg DQO/m³ dia e carga nitrogenada volumétrica de 0,18 ± 0,02 kg NTK/m³ dia, com recirculação interna de 4 vezes a vazão afluente. O efluente tratado apresentou concentrações médias de 59 ± 27 mg DQO/L, 0,60 ± 0,24 mg N-NH4 +/L e 20,5 ± 11,9 mg N-total/L, com eficiências médias de remoção de DQO, NTK e NT de 97,5%, 98,6% e 92,1%, respectivamente. O sistema de ultrafiltração foi testado em vários fluxos entre 25 e 37 LMH e determinou-se o fluxo crítico de 28 LMH para o sistema operando com 11,4 g/L de SST / Abstract: Industrial activities, especially the chemical and food industries, that use fermentation processes, generate effluents with high concentrations of carbonaceous organic matter and nitrogen. These require complex systems to treat its wastewater, since the emission of excessive nutrients in the water body can result in the occurrence of eutrophication, which interferes with the desirable uses of water resource and changes the environmental balance. In this sense, this paper evaluated the carbonaceous organic matter and nitrogen removal as well as the determination of critical flux in membrane bioreactor (MBR) treating industrial wastewater from amino acids production. By the obtained results, it found the technical feasibility of MBR for the wastewater treatment containing 2505 mg COD / L of organic material and 277 mg TKN / L of nitrogen material. The bioreactor was operated with organic loading rate of 1.91 ± 0.13 kg COD / m³ day and nitrogen volumetric load of 0.18 ± 0,02 kg TKN / m day, with internal recirculation of 4 times. The treated effluent showed concentrations of 59 ± 27 mg COD / L, 0.60 ± 0.24 mg N-NH4 + / L and 20.5 ± 11.9 mg total N / L, with average removal efficiencies of COD , TKN and TN of 97.5%, 98.6% and 92.1%, respectively. The ultrafiltration system was tested at various flow rates between 25 and 37 LMH, to determine the critical flux of 28 LMH with the system operating at 11.4 g / L of TSS / Mestre

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2018-05-18T13:18:03Z No. of bitstreams: 1 PDF - Luciana Leôncio Bertino Cabral.pdf: 26933991 bytes, checksum: 16582e8219a683ebcba28f0ec330a8cd (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-18T13:18:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Luciana Leôncio Bertino Cabral.pdf: 26933991 bytes, checksum: 16582e8219a683ebcba28f0ec330a8cd (MD5) Previous issue date: 2018-02-27 / The present study had, as main objective, to evaluate the oxidation of sulfides usin g nitrified effluent as an electron acceptor in anaerobic reactors treating sanitary sewage. This process was possible because the interactions between the carbon, nitrogen and sulfur cycle that allow the practical use of the fundamentals already known about the process of denitrification and oxidation of sulfides at simultaneous moments. The experiments were perform in a Hybrid Anaerobic Reactor (HAR) with a useful volume of 60 liters and TDH of 24 hours. The HAR consists of a UASB reactor in the lower part and in the middle part an Anaerobic Filter, with polyurethane foam used as a support form. An equilibrium tank, designed at the top of the HAR, sent the effluent into an Intermittent Flux of Sand’s Filter - FaFint, allowing the formation of the nitrified effluent, with the purpose of recirculating this material to the anaerobic phase of the system. The research was developed in four phases. In the first phase, the HAR nourished with 100% of sewer from the Campina Grande – PB city, with the purpose of comparing its results with the other phases, in which different flows in each phase of the operation recirculated from the effluent produced in the FaFint. During phase 2, the HAR received a flow of 83% of sewer and 17% of nitrified effluent, in phase 3 the flow changed to 64% of raw sewer and 33% of the effluent recirculated from FaFint. While in phase 4, the ratio applied was 50% crude sewer and 50% nitrified effluent. Concentrations of sulfate, sulfide, elemental sulfur, nitrate, nitrite, organic nitrogen and ammoniacal nitrogen were monitored, as well as other parameters of interest. The results showed that the operational conditions imposed during phase 4 allowed the accumulation of 41% of the oxidized forms of sulfur in the anaerobic phase, 31% in the form of sulfate and 10% in the form of elemental sulfur. The addition of a higher amount of nitrified effluent in the HAR also favored the denitrification process, showing 38% of the nitrogen forms removed during the anaerobic stage and a 46% removal of nitrogen in the final effluent. Thus, it was concluded that the use of nitrate and nitrite can effectively treat the stinks generated by the treatment of anaerobic wastewater systems. / A presente pesquisa teve por principal objetivo, avaliar a oxidação de sulfetos utilizando efluente nitrificado como aceptor de elétrons em reatores anaeróbios tratando esgoto sanitário. Esse processo foi possível devido as interações entre o ciclo do carbono, nitrogênio e enxofre que permitem a utilização prática dos fundamentos já conhecidos sobre o processo de desnitrificação e oxidação de sulfetos em momentos simultâneos. Os experimentos foram realizados em um Reator Anaeróbio Híbrido – RAH – com volume útil de 60 litros e TDH de 24 horas. O RAH é constituído por um reator UASB na parte inferior e na parte intermediária um Filtro Anaeróbio, com espuma de poliuretano utilizado como meio suporte. Um tanque de equilíbrio, projetado na parte superior do RAH, lançava o efluente em um Filtro de Areia de Fluxo intermitente – FaFint, permitindo a formação do efluente nitrificado, com o propósito de realizar a recirculação desse material para a fase anaeróbia do sistema. A pesquisa foi desenvolvida em quatro fases. Na primeira fase o RAH foi alimentado com 100% de esgotos da cidade de Campina Grande – PB, teve a finalidade de comparar seus resultados com as demais fases, na qual, fora recirculado vazões, distintas em cada fase de operação, do efluente produzido no FaFint. Durante a fase 2, o RAH recebeu uma vazão de 83% de esgoto e 17% de efluente nitrificado, na fase 3 a vazão foi alterada para 64% de esgoto bruto e 33% de efluente recirculado do FaFint. Enquanto que na fase 4, a razão aplicada foi de 50% de esgoto bruto e 50% efluente nitrificado. Foram monitoradas as concentrações de sulfato, sulfeto, enxofre elementar, nitrato, nitrito, nitrogênio orgânico e nitrogênio amoniacal, além de outros parâmetros de interesse. Os resultados obtidos mostraram que, as condições operacionais impostas no decorrer da fase 4, possibilitaram o acúmulo de 41% das formas oxidadas de enxofre na fase anaeróbia, sendo 31% na forma de sulfato e 10% na forma de enxofre elementar. A adição de uma maior quantidade de efluente nitrificado no RAH, também favoreceu o processo de desnitrificação, apresentando remoção de 38% das formas de nitrogênio durante a etapa anaeróbia e 46% na eficiência de remoção de nitrogênio no efluente final. Dessa forma, foi concluído que o uso de nitrato e nitrito, podem tratar de forma eficaz os problemas de mal odor gerado pelo tratamento de sistemas anaeróbios de águas residuárias.

A presente pesquisa teve, por principal objetivo, avaliar a viabilidade da desnitrificação autotrófica, empregando sulfeto como doador de elétrons, aplicada a efluentes de reatores anaeróbios tratando esgoto sanitário. Estudos anteriores indicam que o sulfeto presente na fase líquida de efluentes e no biogás pode ser utilizado como doador de elétrons para a desnitrificação. Porém, há poucas informações sobre as interações entre os ciclos do carbono, nitrogênio e enxofre neste processo que permitam a utilização prática dos fundamentos já conhecidos sobre a desnitrificação na presença de sulfeto. Neste trabalho, realizaram-se ensaios de desnitrificação na presença de sulfeto, a fim de se avaliar o potencial de uso desse composto como doador de elétrons. Inicialmente, foram utilizados frascos de 1 L contendo biomassa imobilizada em espuma de poliuretano, alimentados com meio sintético nitrificado contendo sulfeto como doador e nitrito e nitrato como receptores de elétrons. Variou-se a concentração de sulfeto, obtendo-se diferentes relações N/S. Constatou-se desnitrificação completa de ambos os receptores estudados; entretanto, isto só ocorreu com estabilidade para relações N/S inferiores à relação estequiométrica baseada nas reações químicas correspondentes, isto é, quando foi aplicado sulfeto em excesso. Os resultados mostraram que a oxidação total ou parcial dos compostos de enxofre no processo depende da relação N/S, e a velocidade de consumo de nitrato foi maior que a de nitrito. Posteriormente, realizaram-se novos ensaios semelhantes ao anterior, porém, a alimentação consistiu na mistura do efluente sintético nitrificado a efluente de reator anaeróbio tratando água residuária de abatedouro de aves, e o único receptor de elétrons aplicado foi nitrato. Neste caso, foi constatada desnitrificação completa na relação N/S correspondente à estequiometria relativa a sulfeto e nitrato. A cinética de remoção de nitrogênio seguiu modelo de decaimento exponencial de primeira ordem; entretanto, houve limitação à transferência de massa intraparticular e na fase líquida, fato que caracterizou os modelos ajustados como sendo de primeira ordem. As velocidades específicas aparentes obtidas na primeira fase foram próximas de 15 mgN/gSSV.h, tanto com a aplicação de nitrato, quanto de nitrito como receptores de elétrons. Na segunda fase, a máxima velocidade específica aparente de remoção de nitrato foi da ordem de 6 mgN/gSSV.h. / The feasibility of autotrophic denitrification of effluent from anaerobic reactor treating domestic sewage using sulfide as electron donor was evaluated. Prior researches reveals sulfide into liquid phase of effluents and biogas can be utilized as electron donor for denitrification. However, information about the interaction between carbon, nitrogen and sulfur cycles in this process are few to permit practice utilization of known fundamentals about denitrification in presence of sulfide. In this work, laboratory tests of denitrification in the presence of sulfide were carried out to evaluate potential employ of this compound as electron donor. Initially, 1 L flasks with immobilized biomass in polyurethane foam was fed with synthetic nitrified wastewater containing sulfide as donor and nitrite e nitrate as electron acceptors. Sulfide concentration was diversified to obtain different N/S ratios. Complete denitrification occurred with nitrate and nitrite; nevertheless, it was observed in a stable way only for N/S ratios smaller than stoichiometric rate based in the corresponding chemistry reactions, that is, when applied excess of sulfide. The results showed that total or partial sulfur compounds oxidation depends on N/S ratio and the nitrate removal rate was bigger than nitrite removal rate. Afterward, new assays were carried out in the same way. However, the flasks were fed with synthetic nitrified wastewater mixed to effluent from anaerobic reactor treating bird slaughterhouse wastewater, and nitrate was the only electron acceptor applied. In this case, complete denitrification was evidenced for stoichiometric N/S ratio relating to sulfide and nitrate. Nitrogen removal kinetic followed exponential decay model of first order; however, this behavior was due to mass transfer limitation in the liquid phase and intraparticular. Apparent specific rates of nitrogen removal found in the first phase were nearby 15 mgN/gSSV.h, with nitrate as well as nitrite application. In the second phase, maxima apparent specific rate of nitrogen removal in nitrate form was about 6 mgN/gSSV.h.

Apresenta-se a investigação experimental do tratamento de esgoto sanitário, submetido apenas a gradeamento, por meio de reatores aeróbios de leito trifásico com circulação em tubos concêntricos induzida por injeção de ar. Foram construídos dois reatores com 0,25m de diâmetro externo, 0,20m de diâmetro interno e alturas de 6m (R6) e 12m (R12). O meio suporte utilizado (fase sólida) foi areia com 0,27mm de diâmetro médio. Os tempos de detenção hidráulica investigados variaram entre 1,0h e 8,0h, com concentração de sólidos de 50g/l e 100g/l. Nas etapas iniciais do trabalho houve a necessidade de vazões de ar da ordem de 6000 l/h para manter o meio em suspensão, introduzindo uma quantidade de oxigênio superior ao necessário para o tratamento. Para diminuir a vazão de ar foi utilizado um propulsor axial no tubo de subida para auxiliar a circulação do meio trifásico, o que permitiu reduzir as vazões de ar para cerca de 3500 l/h. Os melhores resultados desta fase foram obtidos com TDH = 3h e 100g/l de areia. As remoções médias de DBO bruta, e filtrada, DQO bruta e filtrada e NTK foram de 89%, 99%, 84%, 95% e 87%, respectivamente, para o R12 e de 89%, 98%, 82%, 95% e 86%, respectivamente, para o R6, sem diferenças estatisticamente significativas entre os reatores. As remoções médias de fósforo total para os reatores R12 e R6 com TDH = 3h foram 31% e 32%.Entretanto, foi produzida uma parcela de sólidos em suspensão de baixa sedimentabilidade, que prejudicava a qualidade do efluente final. As soluções investigadas para este problema foram a utilização de uma câmara de flotação no R12 e a diminuição do diâmetro do tubo de subida, implantada no R6. Ambos os reatores foram ensaiados com TDH = 3h e 100g/l de areia. O sistema de flotação foi avaliado com taxas de recirculação de 15% e 20%. O efluente final resultante ainda continha uma parcela indesejável de biomassa suspensa. A remoção média de fósforo total durante essa etapa foi de 42 %. De forma geral não houve melhorias estatisticamente significativas na operação do flotador na remoção de fósforo e nos demais parâmetros avaliados. Entretanto ensaios em laboratório mostraram que com a adição de 75 mg/l de Cloreto Férrico a remoção de fósforo total aumentou para 87 %. A redução do diâmetro do tubo interno no R6 permitiu diminuir as vazões iniciais para 1500 l/h sem problemas de suspensão do leito, sendo posteriormente aumentado para 2100 l/h por exigência do tratamento biológico. As remoções médias de DQO e DBO brutas, NT, e Fósforo Total situaram-se em 91%, 88%, 72% e 32% respectivamente. O reator apresentou bom desempenho hidrodinâmico, melhorando os problemas de sedimentabilidade do lodo e as características físicas do efluente. A pesquisa mostra que a solução de leito trifásico com circulação é tecnicamente viável para o tratamento de esgoto sanitário submetido apenas a gradeamento. A câmara de flotação integrada mostrou-se tão eficiente quanto os decantadores, com a vantagem de permitir aumento significativo na remoção de fósforo com a adição de floculantes. Os dados demonstraram também que é possível controlar as condições hidrodinâmicas para a produção de lodo com melhor sedimentabilidade e para otimizar a necessidade de injeção de ar, atuando sobre a relação entre os diâmetros interno e externo. Os aspectos econômicos envolvidos na utilização eficiente do ar constituem a principal necessidade de pesquisa visando à adoção da tecnologia para a utilização proposta. / The experimental investigation of the sanitary sewage treatment, submitted only to screening, through three-phase bed aerobic reactors with circulation in concentric tubes induced by air injection, is presented. Two reactors had been constructed, with 0.25 m external diameter, 0.20 m internal diameter, and 6m (R6) and 12m (R12) high, respectively. The support medium (solid phase) was sand with 0.27 mm medium diameter. The hydraulic detention times investigated ranged between 1.0 h and 8.0 h, with solid concentrations of 50 g/l and 100 g/l. At the initial stages of the research, the reactors needed to work with air outflow of 6000 l/h, to maintain the support medium suspended, introducing an oxygen quantity higher than the necessary to the treatment. To reduce the air outflow, an axial propeller had been used at the ascent tube to aid the circulation, allowing to reduce the air outflows to about 3500 l/h. The best results for this stage had been obtained with HDT = 3h and 100g sand/l. The averaged removal of rough and filtered BOD, rough and filtered COD, and TKN for the R12 were 89%, 99%, 84%, 95%, and 87%, respectively. For the R6 the values were 89%, 98%, 82%, 95%, and 86%, respectively, without statistically significant differences between the R6 and R12. The averaged total phosphorus removal for R12 and R6 were 31 and 32%, with HDT = 3h. However, a low sedimentability portion of suspending solids had been produced, which prejudiced the final effluent quality. The solutions investigated to solve this problem were a flotation chamber in the R12 and the reduction of the ascent tube diameter, in the R6. Both reactors had been analyzed with HDT = 3h and 100g sand/l. The flotation system had been analyzed with recirculation rate of 15% and 20%. The final effluent still contained an undesired suspended biomass portion. The medium total phosphorus removal during this stage was 42%. Generally, there was no statistically significative improvements at the flotation tank operation in the phosphorus removal and others evaluated parameters. Laboratory assays, however, showed that adding 75 mg ferric chloride, the total phosphorus removal increased to 87%. The intern tube diameter reduction at the R6 diminished the initial outflow to 1500 l/h, without bed suspension problems. The outflow was later increased to 2100 l/h, due to the biological treatment. The medium removal of CDO, BOD, NT ant total phosphorus were 91%, 88%, 72%, and 32%, respectively. The reactor presented good hydrodynamic performance, improving the sedimentability problems of the sludge and the effluent physical characteristics. The research shows that the triphasic bed with circulation solution is technically feasible for the sanitary sewerage treatment submitted only to screening. The integrated flotation chamber was as efficient as the sedimentations tanks, with the advantage of to allow significative increase in the phosphorus removal with coagulants addition. The data also shown that it is possible to control the hydrodynamic conditions to produce sludge with better sedimentability and to optimize the air injection necessity, influencing the relation between the internal and the external diameters. The economical aspects involved in the efficient use of the air constitutes the principal research necessity, aiming the adoption of the technology to the proposed use.

Um reator de leito fixo, preenchido com biomassa imobilizada em espuma de poliuretano, foi operado em bateladas seqüenciais, alimentado com substrato sintético com concentração de nitrogênio amoniacal de 125, 250, 500 e 40 mg/L. O principal objetivo da pesquisa foi verificar a possibilidade de se promover a nitrificação curta no reator submetido à aeração intermitente, com a formação de nitrito como principal composto intermediário, seguida da desnitrificação. Para concentração de nitrogênio amoniacal de 125 e 250 mg/L o perfil temporal das concentrações de nitrogênio monitoradas evidenciou que tempo de ciclo de 24 horas foi excessivo. Durante a operação do reator submetido à concentração de nitrogênio amoniacal de 500 mg/L e de 40 mg/L, ficou evidente a influência do modo de operação, quanto à concentração de oxigênio e extensão dos períodos aeróbios e anóxicos, no tempo de ciclo necessário. Para todas as concentrações de nitrogênio amoniacal estudadas a duração do período de aeração foi suficiente para nitrificar uma fração do N-amoniacal afluente, de modo que as concentrações de nitrito e ácido nitroso não atingissem níveis tóxicos ao processo de oxidação de N-amoniacal. Ao longo do período de operação, o nitrogênio na forma de nitrito tornou-se a forma oxidada predominante e foi possível manter este acúmulo de nitrito em todas as etapas de operação do reator, mesmo alterando a concentração de oxigênio dissolvido, prolongando o período de aeração e, reduzindo a concentração de amônia livre. Constatou-se, portanto, ser possível obter-se processo estável de remoção de nitrogênio em reator operado em bateladas seqüenciais, submetido a etapas de aeração e não aeração em um mesmo ciclo. Esse modo de operação permitiu o estabelecimento do processo de nitrificação parcial a nitrito nas etapas aeradas e desnitrificação nas etapas anóxicas / A bench-scale sequencing batch reactor filled with polyurethane foam matrices was fed with synthetic substrate containing different influent ammonium nitrogen concentrations (120, 250, 500 and 40 mg/L) and subjected to different operating conditions. The main objective was to verify the possibility off promoting short nitrification in the reactor operated under intermittent aeration to obtain nitrite as the main intermediate compound to be denitrified during the anoxic periods. The profiles of the monitored nitrogen species along the cycles allowed verifying that the time cycle of 24 hours was excessive for ammonium nitrogen concentrations of 125 and 250 mg/L. The influence of the operating parameters relative to the dissolved oxygen concentration and extension of aerobic and anoxic periods on the cycle time was evident during the operation at ammonium nitrogen concentrations of 500 and 40 mg/L. The duration of the aeration periods was long enough to allow a fraction of the influent ammonium to be nitrified for all the ammonium nitrogen concentrations studied. The concentrations of nitrite and nitrous acid have never reached the toxic levels to affect ammonia oxidation. Nitrite was the predominant form of oxidized nitrogen along all the operating periods. Nitrite accumulation occurred during all the stages of reactor operation, even when the reactor was subjected to different dissolved oxygen concentrations, length of aeration period and free ammonia concentration. Therefore, stable process of nitrogen removal was achieved in the sequencing batch reactor containing immobilized biomass subjected to a wide range of ammonium nitrogen concentrations. The operation way consisting of intermittent aeration followed by non aeration periods in the same cycle allowed the establishment of the process of partial nitrification to nitrite in the aerated steps followed by denitrification in the anoxic steps

Made available in DSpace on 2017-07-21T18:53:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Joao Guilherme Baggio de Oliveira.pdf: 2058376 bytes, checksum: 82bb5fa9502e9c114bd0570d5ed85d62 (MD5) Previous issue date: 2016-06-21 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / The dumping of untreated effluents into water bodies can cause serious damage to the environment. Eutrophication, a phenomenon caused by the release of nutrients such as nitrogen and phosphorus, is one of those damages. Their occurrence promotes excessive growth of algae, decreased dissolved oxygen concentration. The conventional nitrogen removal processes employ two stages physically separated to nitrification and denitrification, which increases construction costs and operation of the process. Research has shown that some reactors models are efficient for simultaneous removal of chemical oxygen demand (COD) and total nitrogen (NT). In this sense, the objective of this study was to evaluate a bed reactor structured with intermittent aeration in the removal of COD and NT sewage untreated combined with effluent RALF. Worked with hydraulic retention time (HRT) fixed in 12 hours and recirculation flow (Qr) of the effluent 3, 2 and 1 to the input flow. Worked up with three times aeration: 33%, 50% and 100% of the time. The affluent used was composed of a fraction of 50% of sewage untreated and 50% of effluent from a reactor Anaerobic Fluidized Bed (RALF). The results indicated that there was no statistical difference between the COD removal rates, regardless of the value of Qr and the reactor aeration time. The COD value obtained for the reactor effluent ranged between 27 and 68 mg.L-1. Values of Total Kjeldahl Nitrogen (TKN) affluent ranged between 40 and 52 mg L-1. Obtained removal rate NT of 50 to 78%, effluent generated treated with N-NH4+ content between 0.7 and 7.1 mg.L-1. We observed the occurrence of nitrification and denitrification Simultaneous (NDS) as oxidized forms were detected (nitrite and nitrate) and reduced (N -NH4) nitrogen at all stages studied. It was concluded that the bed reactor structured with intermittent aeration is effective in joint COD removal and sewage nitrogen / O despejo de efluentes não tratados em corpos d’água pode causar sérios danos ao meio ambiente. A eutrofização, fenômeno causado pelo lançamento de nutrientes como o nitrogênio e fósforo, é um desses danos. A sua ocorrência promove o crescimento exagerado de algas, diminuição da concentração de oxigênio dissolvido. Os processos convencionais de remoção de nitrogênio utilizam duas etapas fisicamente separadas para a nitrificação e desnitrificação, o que aumenta custos com construção e operação do processo. Pesquisas têm mostrado que alguns modelos de reatores são eficientes para remoção concomitante de Demanda Química de Oxigênio (DQO) e nitrogênio total (NT). Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar um reator de leito estruturado com aeração intermitente na remoção de DQO e NT de esgoto sanitário não tratado combinado com efluente de RALF. Trabalhou-se com Tempo de Detenção Hidráulica (TDH) fixo em 12 horas evazão de recirculação (Qr) do efluente de 3, 2 e 1 vez a vazão de entrada. Trabalhou-se com três tempos de aeração: 33%, 50% e 100% do tempo.O afluente utilizado foi composto por uma fração de 50% de esgoto sanitário não tratado e 50% de efluente de um Reator Anaeróbio de Leito Fluidizado (RALF). Os resultados indicaram que não houve diferença estatística entre as taxas de remoção de DQO, independentemente de Qr e tempo de aeração do reator. Os valores de DQO obtidos para o efluente do reator variaram entre 27 e 68 mg.L-1. Os valores de Nitrogênio Total Kjeldahl (NTK) afluente variaram entre 40 e 52 mg.L-1. Obteve-se taxas de remoção de NT de 50 a 78%, geraram efluente tratado com teor de N-NH4+ entre 0,7 e 7,1 mg.L-1. Observou-se a ocorrência de Nitrificação e Desnitrificação Simultâneas (NDS), pois foram detectadas formas oxidadas (nitrito e nitrato) e reduzidas (N-NH4+) de nitrogênio em todas as fases estudadas. Foi possível concluir que o reator de leito estruturado com aeração intermitente é eficiente na remoção conjunta de DQO e nitrogênio de esgoto doméstico.

Made available in DSpace on 2017-07-21T18:53:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Priscila Arcoverde Wosiack.pdf: 2005192 bytes, checksum: 49fa05e9e5f72b1ae4d6f70637a69779 (MD5) Previous issue date: 2014-06-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The treatment of wastewater generated in the pet food industries, characterized by the high organic carbon and nitrogen content, becomes necessary to meet the standards required by the legislation and minimize environmental impacts on water bodies. Biological treatment is an effective way to treat potentially polluting wastes from agroindustries processes. However, conventional systems for treating industrial wastewater do not allow the simultaneous removal of organic carbon and nutrients. Thus, the present study aimed to evaluate the performance of a structured bed reactor with continuous flow, for the simultaneous removal of carbon organic, expressed as Chemical Oxygen Demand (COD), and nitrogen from wastewater of a pet food industry, under conditions of intermittent aeration. The system was composed by a structured bed reactor under 30oC of temperature, and recirculation ratio of 5 times the flow. The reactor was initially operated in differents Hydraulic Retention Times (HRT) of seven, five, three and one day under continuous aeration. In such conditions were verified removal of COD above 80% and Total Nitrogen (TN) above 60%. The best results were obtained with HRT of three days (91.8% of COD removal and 93.3 % of TN). The response surface methodology was used to evaluate the effect of aeration and load of TKN (Total Kjeldahl Nitrogen) in the removal of COD and TN, with HRT fixed in 1 day. It was observed that the parameter aeration was the most important for the results. The removal of COD reached levels of 85% when the reactor was aerated on 100% of the time. Aeration also was positive for nitrification and negative for denitrification. The best responses obtained for the removal of COD and TN, nitrification and denitrification were 80.03%, 88.16%, 99.13% and 88.92%, respectively, and were obtained with 158.2 minutes of aeration in a cycle of 180 minutes, and 255.1 mg.L-1 of the TKN affluent. In view these results, it was concluded that this new system was effective in simultaneous removal of nitrogen and carbon organic matter. / O tratamento das águas residuárias geradas nas indústrias de ração animal, caracterizadas por elevada carga orgânica e conteúdo nitrogenado, torna-se absolutamente necessário para atender aos padrões exigidos pela legislação e minimizar impactos ambientais em corpos de água. O tratamento biológico é uma maneira eficaz de se tratar resíduos potencialmente poluidores originados de processos agroalimentares. Porém, sistemas convencionais de tratamento de águas residuárias industriais, não possibilitam a remoção simultânea de matéria orgânica e nutrientes. Assim, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de um reator de leito estruturado e fluxo contínuo, na remoção simultânea da matéria orgânica carbonácea, expressa em Demanda Química de Oxigênio (DQO), e nitrogenada, das águas residuárias de uma indústria de ração animal, sob condições de aeração intermitente. O sistema foi composto por um reator de leito estruturado mantido à temperatura de 30oC e taxa de recirculação de 5 vezes a vazão. O reator foi inicialmente operado em diferentes Tempos de Detenção Hidráulica (TDH), de sete, cinco, três e um dia, sob aeração contínua. Nestas condições foram verificadas remoções de DQO acima de 80% e de Nitrogênio Total (NT) acima de 60%. Os melhores resultados foram obtidos com TDH de três dias (91,8% de remoção de DQO e 93,3% de NT). A metodologia de superfície de resposta foi utilizada para avaliar o efeito da aeração e da carga de NTK (Nitrogênio Total Kjeldahl) na remoção de DQO e NT, com TDH fixo em um dia. Foi verificado que o parâmetro aeração foi o que mais influenciou os resultados. A remoção de DQO chegou a 85% quando o reator foi aerado em 100% do tempo. A aeração também apresentou efeito positivo para a nitrificação, mas negativo para a desnitrificação. As melhores respostas para remoção de DQO, NT, nitrificação e desnitrificação, de 80,03%, 88,16% 99,13% e 88,92%, respectivamente, foram obtidas com o reator operando com 158,2 minutos de aeração a cada ciclo de 180 minutos e 255,1 mg.L-1 de NTK afluente. Diante destes resultados, conclui-se que este novo sistema foi eficiente na remoção simultânea de matéria orgânica e nitrogenada.

A remoção de nitrogênio acoplada à oxidação de sulfeto pode ser uma opção adequada para o pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios, os quais contêm nitrogênio amoniacal, que deve ser nitrificado, e sulfeto, que poderia ser utilizado como doador de elétrons endógeno para a desnitrificação autotrófica. Com base nessa constatação, esta pesquisa propôs a aplicação da nitrificação e desnitrificação autotrófica acoplada à oxidação de sulfeto, em um único reator, para a remoção de nitrogênio de efluentes de reatores anaeróbios tratando esgoto sanitário. Visto que existem lacunas na literatura referente ao processo desnitrificante autotrófico citado, as bases teóricas para a determinação das condições operacionais partiram da caracterização cinética e de aspectos fundamentais da desnitrificação autotrófica com uso de sulfeto como doador de elétrons. Numa primeira etapa, avaliou-se o efeito da concentração de sulfeto na desnitrificação, com uso de nitrato e nitrito como receptores de elétrons, em reatores verticais de leito fixo. Os resultados revelaram que compostos intermediários de enxofre foram principalmente formados quando se aplicou excesso de sulfeto, fato que foi mais evidente com o uso de nitrato. Evidências visuais sugeriram que enxofre elementar foi o principal intermediário formado, o qual também estava sendo utilizado quando aplicadas concentrações estequiométricas de sulfeto relativas a nitrato/nitrito. De modo geral, a desnitrificação autotrófica não foi afetada pela desnitrificação heterotrófica residual via atividade endogênica. Numa segunda etapa, determinou-se a cinética intrínseca da desnitrificação autotrófica via nitrato e nitrito com uso de diferentes concentrações de sulfeto em reatores diferenciais de leito fixo. Este bioprocesso pôde ser descrito por modelo cinético de ordem ½ para biofilmes. As constantes cinéticas variaram entre 0,425-0,658 mg N1/2 / L1/2 h para desnitrificação via nitrito e entre 0,190-0,609 mg N1/2 / L1/2 h para desnitrificação via nitrato. Neste último, o menor valor foi devido ao uso de elétrons doados a partir de compostos intermediários de enxofre formados. Numa terceira etapa, utilizou-se um reator de leito fixo operado em batelada alimentada seqüencial, com ciclos de 8 horas, submetido à aeração intermitente e empregando a desnitrificação autotrófica com uso de sulfeto presente no efluente sanitário, pré-tratado anaerobiamente, como doador de elétrons. O prévio estabelecimento da nitrificação com posterior aplicação de baixas concentrações de sulfeto foi a melhor estratégia de partida do reator. A alimentação em batelada alimentada com aplicação de sulfeto em excesso apenas nos períodos anóxicos foi a melhor estratégia de alimentação, proporcionando eficiência média de 85,7% e 53,0% para nitrificação e desnitrificação, respectivamente. O acúmulo de nitrito foi observado após aplicação de carga de choque de sulfeto, que inibiu as bactérias oxidadoras de nitrito. No entanto, houve dificuldade em se estabelecer a desnitrificação via nitrito em função da toxicidade deste composto aos organismos desnitrificantes instalados no reator. A baixa eficiência global de remoção de nitrogênio e algumas restrições operacionais indicaram que a desnitrificação autotrófica usando sulfeto em um único reator operado em bateladas seqüenciais não foi adequada para a proposta desta pesquisa. / Nitrogen removal coupled with sulfide oxidation may be suitable for the post treatment of effluents from anaerobic reactors. These effluents contain ammonium, which must be nitrified, and sulfide, which could be used as an endogenous electron donor for autotrophic denitrification. Since there are gaps in literature regarding the mentioned autotrophic denitrifying process, the theoretical basis for determination of operating conditions came from the characterization of kinetics and fundamentals aspects of autotrophic denitrification using sulfide as electron donor. In a first step, the effect of sulfide concentration on this bioprocess using nitrate and nitrite as electron acceptors in vertical fixed-bed reactors was evaluated. The results showed that intermediary sulfur compounds were mainly produced when excess of electron donor was applied, which was more evident when nitrate was used. Visual evidences suggested that elemental sulfur was the intermediary compound produced. There was also evidence that the elemental sulfur previously formed was being used when sulfide was applied in stoichiometric concentration relative to nitrate/nitrite. For all conditions assayed, autotrophic denitrification was not affected by residual heterotrophic denitrification via endogenic activity, occurring as a minor additional nitrogen removal process. In a second step, the intrinsic kinetics of sulfide-oxidizing autotrophic denitrification via nitrate and nitrite in systems containing attached cells was determined. Differential reactors were fed with nitrified synthetic domestic sewage and different sulfide concentrations. This bioprocess could be described by a half-order kinetic model for biofilms. The half-order kinetic coefficients ranged from 0.425 to 0.658 mg N1/2 / L1/2 h for denitrification via nitrite and from 0.190 to 0.609 mg N1/2 / L1/2 h for denitrification via nitrate. In this latter, the lower value was due to the use of electrons donated from intermediary sulfur compounds formed. In a third step, a sequencing fed-batch biofilm reactor of 8-h cycles was operated under intermittent aeration, applying autotrophic denitrification using sulfide present in the sanitary effluent, anaerobically pre-treated, as electron donor. The effect of the start-up period and the feeding strategy were evaluated. The previous establishment of nitrification process with subsequent application of sulfide in low concentrations was the best start-up strategy. The fed-batch mode with sulfide application in excess only in the anoxic periods was the best feeding strategy, providing average efficiencies of 85.7% and 53.0% for nitrification and denitrification, respectively. Nitrite accumulation was observed after application of shock loading of sulfide, which inhibited nitrite-oxidizing bacteria. However, it was difficult to establish denitrification via nitrite due to the toxicity of this compound to denitrifying organisms developed inside the reactor. The low overall efficiency of nitrogen removal and some operational constraints indicated that autotrophic denitrification using sulfide in a single sequencing fed-batch reactor was not suitable for the purpose of this research.

Embora em alguns países como os europeus, o aterro sanitário como forma de disposição final de Resíduos Sólidos venha perdendo espaço, entre nós essa técnica é ainda largamente empregada. O lixiviado gerado nos aterros sanitários apresenta grande potencial poluidor, devido à presença de matéria orgânica, rica em substâncias húmicas e matéria inorgânica, representada especialmente pelos cloretos, nitrogênio amoniacal, entre outras substâncias. O presente trabalho visou, em linhas gerais, avaliar três proporções de mistura de lixiviado/efluente anaeróbio e as influências sobre o processo aeróbio (lodos ativados) em escala de bancada. Nessa pesquisa foram realizados ensaios de tratabilidade utilizando as proporções de 0% (controle), 2,5%, 10% e 20 % de lixiviado em relação ao efluente anaeróbio em diferentes condições experimentais. Os resultados mostraram que as proporções de 10% e 20% de lixiviado nas condições experimentais foram prejudiciais ao sistema aeróbio de tratamento. Foram obtidos os melhores resultados em termos de eficiência de remoção de matéria orgânica e nitrogênio amoniacal no reator alimentado com a proporção de 2,5% de lixiviado bruto, alcançando eficiência de remoção de DQO e nitrogênio amoniacal total (NAT) de 57% e 100%, respectivamente. / The use of landfill as a disposal of solid waste has been avoided in some countries, especially in Europe. Nevertheless this technique is still widely used in Brazil. Leachate generated in landfills has great potential as pollutant due to presence of organic matter, humic substances in high concentrations and inorganic matter such as chlorides and ammonia nitrogen. This study aims to broadly assess effects of three levels of mixing of leachate/anaerobic effluent on aerobic process (activated sludge) in bench scale. Treatability tests were performed using proportions of 0% (control), 2.5%, 10% and 20% leachate added to anaerobic effluent under different experimental conditions. Results showed that proportions of 10% and 20% of leached were unfavorable to aerobic system treatment. The higher removal efficiency of organic matter and ammonia nitrogen was obtained in reactor fed with 2.5% of leachate (removal efficiency of COD and total ammonia nitrogen (TAN) were 57% and 100%, respectively).