Esse trabalho buscou avaliar a possibilidade de utilização do glicerol como fonte de carbono para a desnitrificação conjunta à remoção biológica de fósforo de um efluente sintético em um reator de fluxo contínuo submetido à aeração intermitente e com biomassa suspensa. O regime operacional do reator foi dividido em duas fases: a primeira visando somente a remoção de nitrato, testando diferentes relações Carbono/Nitrogênio (C/N) em Tempo de Detenção Hidráulica (TDH) de 4 horas; e a segunda visando a remoção de nitrato e fosfato com períodos de aeração e não aeração de 2 e 4 horas respectivamente, para uma relação Carbono/Fósforo de 10 ± 1. Na primeira fase operacional foram testadas 3 relações C/N, a saber: 1,2 ± 0,1; 1,5 ± 0,1 e 1,8 ± 0,2. Para a relação C/N de 1,8 ± 0,2 foi possível atingir uma maior eficiência de desnitrificação com uma maior estabilidade operacional - 91 ± 8%. Para a segunda fase de operação que apresentou relação C/N de 3,5 ± 0,2, a desnitrificação foi completa na maior parte do tempo com 99 ± 2% de eficiência de remoção de NOx (nitrato mais nitrito), indicando que a desnitrificação com glicerol é favorecida para relações C/N mais altas. Não foi evidenciado uma remoção biológica de fósforo expressiva (9 ± 12%), indicando que não houve desenvolvimento dos organismos acumuladores de fósforo (OAPs), uma vez que a liberação de fosfato durante a fase não aerada não ocorreu. Isso pode ser explicado pela falta de ácidos graxos voláteis (AGV), que seriam provenientes da degradação anaeróbia do glicerol, sendo a maior parte desse consumida na desnitrificação. Portanto, o teor de nitrato pode ter sido um fator de impedimento ao desenvolvimento dos OAPs. Pelos ensaios de microscopia óptica foi observado a presença de bactérias filamentosas semelhantes às do gênero Beggiatoa, que também podem ter consumido parte dos substratos da fermentação do glicerol. Por essas razões, sugere-se avaliar outras configurações de reatores de modo a promover uma efetiva fermentação do glicerol previamente ao sistema de remoção de fósforo. / This study aimed to evaluate the feasibility of glycerol as a carbon source for denitrification and biological phosphorus removal of a synthetic wastewater in a continuous flow reactor with suspended biomass and subjected to intermittent aeration. The reactor operation was divided in two phases: the first one aimed only at removing nitrate, testing different C/N (Carbon/Nitrogen) ratios at an HRT (Hydraulic Retention Time) of 4 hours; and the second one aimed at the removal of nitrate and phosphate. During the second phase, the reactor was subjected to periods of aeration and non-aeration of 2 and 4 hours, respectively, for a C/P (Carbon/Phosphorus) ratio of 10 ± 1. In the first operational phase, three C/N ratios were tested, as follows: 1.2 ± 0.1; 1.5 ± 0.1 and 1.8 ± 0.2. For the C/N ratio of 1.8 ± 0.2, it was possible to achieve higher denitrification efficiency with greater operational stability - 91 ± 8%. For the second operational phase, with the C/N ratio of 3.5 ± 0.2, the denitrification was complete most of the time presenting 99 ± 2% of NOx (nitrate and nitrite) removal efficiency, indicating that the denitrification with glycerol is enhanced at higher C/N ratios. The biological phosphorus removal in this phase was not significant (12 ± 9%), indicating that there was no development of Phosphorus Accumulating Organisms (PAO), since the phosphate release during the anaerobic phase did not occur. This can be explained by the lack of Volatile Fatty Acids (VFA), which would come from the anaerobic degradation of glycerol that was consumed in denitrification. Therefore, the nitrate content may have been an interfering factor to the development of PAO. The optical microscopy analysis indicated the presence of filamentous bacteria similar to the genus Beggiatoa, which can also have consumed part of the substrates from the glycerol fermentation. For these reasons, it is suggested to evaluate other reactor configurations in order to promote the effective fermentation of glycerol previously to the phosphorus removal system.

Este trabalho buscou verificar a viabilidade do uso de fermentado de glicerol como fonte externa de carbono para a remoção biológica de nutrientes em um reator de leito estruturado, submetido à aeração intermitente (LEAI). O LEAI foi alimentado com efluente de reator UASB de bancada, usado no tratamento de esgoto sanitário. O reator LEAI possuía volume total de 12,3L e, devido às hastes cilíndricas verticais de espuma de poliuretano usadas como suporte para a biomassa, o volume útil foi de 8,6 L. Inicialmente, o reator foi operado sob aeração contínua com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 24 horas e razão de recirculação de efluente igual a 3 para desenvolvimento de biomassa nitrificante no reator. Após a eficiência de nitrificação atingir 80%, o reator passou a ser operado com TDH de 12 horas e sob aeração intermitente, mantendo-se a razão de recirculação igual a 3. Foram então realizadas 4 fases em modo contínuo sob aeração intermitente (tempo de aeração/tempo sem aeração) de 2h/1h sem glicerol, 3h/1h sem glicerol, 2h/1h com glicerol, 3h/1h com glicerol. A adição de glicerol fermentado ocorreu somente durante os períodos não aerados. Em todas as fases, a DQO média efluente ao sistema variou entre 26±8 e 59±14 mg.L-1. Em relação à remoção de nitrogênio total (como NTK), verificou-se a baixa eficiência de remoção nas fases em que não houve a adição do fermentado, atingindo 49,6±13,5% (2h/1h) e 29,2±10,1% (3h/1h). Entretanto, nas fases em que houve a inserção do glicerol, as eficiências de remoção de N-total foram superiores, obtendo-se 64,9±21,6% (2h/1h) e 69,5±11,7% (3h/1h). Não foi observada remoção de fósforo em nenhuma das fases em que o reator foi operado com alimentação contínua. A fim de verificar a eficácia do fermentado de glicerol na remoção de N e P, o sistema foi modificado para que o reator LEAI operasse em bateladas sequenciais (RSB). Nessa etapa da pesquisa, observou-se o estabelecimento da comunidade acumuladora de fósforo no sistema, obtendo-se eficiência de remoção de fósforo de 56,1±8,5%. A eficiência de remoção de nitrogênio total também aumentou, atingindo 86,2±6,2%. Concluiu-se que o fermentado do glicerol apresenta potencial significativo para uso como fonte exógena de carbono no processo de remoção de fósforo e N-total. Concluiu-se também que, embora o glicerol fermentado contenha compostos favoráveis à remoção de fósforo em reatores de leito estruturado, a alimentação contínua do reator com aeração intermitente, não promove as condições ideais para o estabelecimento de processo estável de remoção de fósforo. No entanto, a elevada eficiência de oxidação de NTK, de remoção de matéria orgânica e de desnitrificação, aliadas à baixa produção sólida, mostram que o LEAI é uma alternativa interessante em comparação às tecnologias praticadas atualmente para pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. Contudo, quando a remoção de fósforo é necessária, a operação do reator em bateladas sequenciais é a alternativa viável. / This work aimed to verify the viability of the use of fermented glycerol as an external carbon source for the nutrient biological removal in structured-bed reactor subjected to recirculation and intermittent aeration (SBRRIA). The SBRRIA was fed effluent from UASB reactor bench scale, used in the treatment of domestic sewage. The SBTTIA reactor had a total volume of 12.3L and, due to the vertical cylindrical strips of polyurethane foam used as biomass support, the useful volume was 8.6 L. Initially, the reactor was operated under continuous aeration with hydraulic retention time (HRT) of 24 hours and effluent recirculation ratio of 3 for the development of nitrifying biomass in the reactor. After the nitrification efficiency reach 80%, the reactor started to be operated at the HRT of 12 h under intermittent aeration, maintaining the recirculation ratio equal to 3. Four phases were then carried out continuously under intermittent aeration (aeration / time without aeration) of 2h/1h without glycerol, 3h/1h without glycerol, 2h/1h with glycerol, 3h/1h with glycerol. The addition of fermented glycerol occurred only during time without aeration. In all phases, the average COD effluent of the system ranged between 26±8 and 59±14 mg.L-1. Low removal efficiency of total nitrogen (as TKN) was verified in the phases without addition of the fermented glycerol, reaching 49.6±13.5% (2h/1h) and 29.2±10.1% (3h/1h). However, the efficiency of total nitrogen removal efficiency was higher when fermented glycerol was added during the non-aerated period, attaining 64.9±21.6% (2h/1h) and 69.5±11.7% (3h/1h). No phosphorus removal was observed in any of the previous phases in which the reactor was operated under continuous feeding. In order to verify the feasibility of fermented glycerol in the removal of N and P, the system was modified so that the LEAI reactor operated in sequential batch mode (SRB). At this stage of the research, the establishment of the phosphorus accumulating community in the system was observed and phosphorus removal efficiency attained 56.1±8.5%. The efficiency of total nitrogen removal also increased up to 86.2±6.2%. It was concluded that the fermented glycerol presents significant potential for use as an exogenous carbon source in the process of phosphorus and nitrogen removal. It can be also concluded that fixed bed reactors can remove phosphorus from wastewaters using fermented glycerol presenting compounds favorable to the development of phosphorus accumulating microorganisms (PAO). However, reactors subjected to continuous feeding and intermittent aeration do not promote good conditions for the establishment of stable phosphorus removal process. Nevertheless, the high efficiency of TKN oxidation, organic matter removal and denitrification, coupled with low solid production, show that SBRRIA is an interesting alternative for the post-treatment of anaerobic reactor effluents. However, when phosphorus removal is required, sequential batch reactor operation is the viable alternative.

Esta tese apresenta e discute o desempenho de um sistema misto anaeróbio/aeróbio, com reatores seqüenciais em batelada, para remoção de carbono (DQO), nitrogênio e fósforo de esgoto sanitário sintético. O sistema era composto de três reatores operados em série, sendo dois anaeróbios, RSBAn1 e RSBAn2, e um aeróbio, RSBAe, com a seguinte configuração: RSBAn1/ RSBAe/RSBAn2. Os reatores foram construídos em acrílico transparente com volume total de 16,5 L e volume útil de 14,5 L. Os reatores operaram com ciclos de 24, 12, 8 e 6 horas tratando 8,0 L/batelada. Os RSBAn1 e RSBAn2 foram agitados intermitentemente recirculando-se o gás produzido e o RSBAe foi aerado/agitado continuamente. Foram utilizados substrato sintético, efluente do RSBAn1, metanol, etanol e metano como fonte externa de carbono para desnitrificação no RSBAn2, e acetato de sódio como fonte externa de carbono no RSBAe para desnitrificação e remoção biológica de fósforo. Os resultados obtidos permitiram concluir que o sistema pode apresentar efluentes com qualidade compatível aos de tratamento terciário nas condições operacionais ensaiadas. / This thesis presents and discusses the performance of an integrated anaerobic/aerobic system consisted of batch sequential reactors for the removal of carbon (DQO), nitrogen and phosphorus from synthetic wastewater simulating sewage. The system was composed of three reactors, two anaerobic (RSBAn1 e RSBAn2) and one aerobic (RSBAe) operated in series, at the following configuration RSBAnl/RSBAe/RSBAn2. The reactors were built in transparent Plexiglas with total volume of 16,5 L and useful volume of 14,5 L. They operated with cycles of 24, 12, 8 and 6 hours treating 8,0 L/batch. The RSBAn1 and RSBAn2 were agitated intermittently by recycling the gas produced, and the RSBAe was aerated/agitated continuously. Synthetic substrate, RSBAn1 effluent, methanol, ethanol and methane were used as external carbon sources for denitrification in RSBAn2. Sodium acetate was used as external carbon source in RSBAe for both denitrification and biological removal of phosphorus. The results obtained permitted to conclude that the system operated at the conditions assayed is able to produce high quality effluents, at level compatible to tertiary treatment.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ana Carolina Barbosa Kummer.pdf: 2432972 bytes, checksum: 041cfd6e3edd437ca4bfbc2ee7551291 (MD5) Previous issue date: 2008-06-11 / Fundação Araucária / The processing fish industry is responsible for the production of high amounts of wastewater, rich in organic matter, grease and high concentration of nitrogen, so, conventional use of primary and secondary treatment is not enough to reach the standard demand from the environmental agencies. Consequently, it is necessary the application of wastewater treatment techniques to reduce the impacts produced by those effluents on the environment. The biological treatment of nitrogen compounds has been an alternative to improve their quality. One of the biological processes is based on nitrification followed by denitrification, where oxidized compounds by nitrogen are transformed in molecular nitrogen that rises to the atmosphere. This trial aimed at checking the denitrification of tilápia wastewater from slaughterhouse, in a batch reactor. So, the wastewater from a cassava processing industry (manipueira) was evaluated as a carbon source, as well as the shaking conditions of the process. The experiments were carried out in laboratory series. Five shaking levels were tested (20; 32; 60; 88 e 100 rpm) as well as five COD/N ratio levels (0.1; 1.0; 3.2; 5.4 and 6.3), forming a planning as a Central Composite Rotational Design (CCRD), with four essays in levels +1 and -1; four essays on the axial points levels (-1.414 and +1.414) and one more triplicate in the central point (0), which meant 11 (eleven) essays. The denitrification performance through the nitrate removal (%) and COD removal (%) were evaluated. During this process, temperature (°C), pH and alkalinity (mgCaCO3.L-1) were also observed. The results showed that the COD/N ratio had significant influence, with a 95 % of confidence interval on the process of nitrate and nitrite removal, with a great operation range, from 3.2 to 5.4, whose nitrogen removal efficiencies were 100 %. On the other hand, shaking did not have a significant effect on the process. / A indústria processadora de peixe caracteriza-se por gerar elevadas quantidades de efluentes, ricos em matéria orgânica, gorduras e concentração de nitrogênio. Consequentemente, apenas o emprego de tratamentos primário e secundário convencionais não é suficiente para atingir os padrões exigidos pelos órgãos ambientais. Desta forma, faz-se necessário o emprego de técnicas de tratamento de efluentes que minimizem os impactos gerados por esses no meio ambiente. O tratamento biológico dos compostos nitrogenados tem sido uma alternativa para melhorar a qualidade dos efluentes. Um dos processos biológicos constitui-se na nitrificação seguida da desnitrificação, em que os compostos oxidados de nitrogênio são, então, transformados em nitrogênio gasoso que é devolvido à atmosfera. O objetivo deste trabalho foi a desnitrificação de efluente de abatedouro de tilápia, em reator em batelada. Para isto, foi avaliado o efluente gerado por uma indústria processadora de mandioca (manipueira) como fonte de carbono. Também foram avaliadas as condições de agitação do sistema. Os experimentos foram conduzidos em escala de laboratório, em que foram testados cinco níveis de agitação (20; 32; 60; 88 e 100 rpm) e cinco freqüências da relação DQO/N (0,1; 1,0; 3,2; 5,4 e 6,3), configurando-se um planejamento do tipo Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR), com quatro ensaios nos níveis +1 e -1; quatro ensaios nos níveis dos pontos axiais (-1,414 e +1,414) e mais uma triplicata no ponto central (0), totalizando 11 ensaios. Avaliaram-se o desempenho da desnitrificação através da remoção de nitrato (%), a remoção de nitrito (%) e a remoção de DQO (%). Durante o processo também foram monitorados temperatura (ºC), pH, e alcalinidade (mgCaCO3.L-1). Os resultados mostraram que a relação DQO/N teve influência significativa, com intervalo de confiança de 95 % sobre o processo de remoção de nitrato e nitrito, com faixa ótima de operação entre 3,2 e 5,4, cujas eficiências de remoção de nitrogênio foram de 100%. Contudo, a agitação não teve efeito significativo sobre o processo.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:47:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ana Carolina Barbosa Kummer.pdf: 2432972 bytes, checksum: 041cfd6e3edd437ca4bfbc2ee7551291 (MD5) Previous issue date: 2008-06-11 / Fundação Araucária / The processing fish industry is responsible for the production of high amounts of wastewater, rich in organic matter, grease and high concentration of nitrogen, so, conventional use of primary and secondary treatment is not enough to reach the standard demand from the environmental agencies. Consequently, it is necessary the application of wastewater treatment techniques to reduce the impacts produced by those effluents on the environment. The biological treatment of nitrogen compounds has been an alternative to improve their quality. One of the biological processes is based on nitrification followed by denitrification, where oxidized compounds by nitrogen are transformed in molecular nitrogen that rises to the atmosphere. This trial aimed at checking the denitrification of tilápia wastewater from slaughterhouse, in a batch reactor. So, the wastewater from a cassava processing industry (manipueira) was evaluated as a carbon source, as well as the shaking conditions of the process. The experiments were carried out in laboratory series. Five shaking levels were tested (20; 32; 60; 88 e 100 rpm) as well as five COD/N ratio levels (0.1; 1.0; 3.2; 5.4 and 6.3), forming a planning as a Central Composite Rotational Design (CCRD), with four essays in levels +1 and -1; four essays on the axial points levels (-1.414 and +1.414) and one more triplicate in the central point (0), which meant 11 (eleven) essays. The denitrification performance through the nitrate removal (%) and COD removal (%) were evaluated. During this process, temperature (°C), pH and alkalinity (mgCaCO3.L-1) were also observed. The results showed that the COD/N ratio had significant influence, with a 95 % of confidence interval on the process of nitrate and nitrite removal, with a great operation range, from 3.2 to 5.4, whose nitrogen removal efficiencies were 100 %. On the other hand, shaking did not have a significant effect on the process. / A indústria processadora de peixe caracteriza-se por gerar elevadas quantidades de efluentes, ricos em matéria orgânica, gorduras e concentração de nitrogênio. Consequentemente, apenas o emprego de tratamentos primário e secundário convencionais não é suficiente para atingir os padrões exigidos pelos órgãos ambientais. Desta forma, faz-se necessário o emprego de técnicas de tratamento de efluentes que minimizem os impactos gerados por esses no meio ambiente. O tratamento biológico dos compostos nitrogenados tem sido uma alternativa para melhorar a qualidade dos efluentes. Um dos processos biológicos constitui-se na nitrificação seguida da desnitrificação, em que os compostos oxidados de nitrogênio são, então, transformados em nitrogênio gasoso que é devolvido à atmosfera. O objetivo deste trabalho foi a desnitrificação de efluente de abatedouro de tilápia, em reator em batelada. Para isto, foi avaliado o efluente gerado por uma indústria processadora de mandioca (manipueira) como fonte de carbono. Também foram avaliadas as condições de agitação do sistema. Os experimentos foram conduzidos em escala de laboratório, em que foram testados cinco níveis de agitação (20; 32; 60; 88 e 100 rpm) e cinco freqüências da relação DQO/N (0,1; 1,0; 3,2; 5,4 e 6,3), configurando-se um planejamento do tipo Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR), com quatro ensaios nos níveis +1 e -1; quatro ensaios nos níveis dos pontos axiais (-1,414 e +1,414) e mais uma triplicata no ponto central (0), totalizando 11 ensaios. Avaliaram-se o desempenho da desnitrificação através da remoção de nitrato (%), a remoção de nitrito (%) e a remoção de DQO (%). Durante o processo também foram monitorados temperatura (ºC), pH, e alcalinidade (mgCaCO3.L-1). Os resultados mostraram que a relação DQO/N teve influência significativa, com intervalo de confiança de 95 % sobre o processo de remoção de nitrato e nitrito, com faixa ótima de operação entre 3,2 e 5,4, cujas eficiências de remoção de nitrogênio foram de 100%. Contudo, a agitação não teve efeito significativo sobre o processo.

O excesso de nutrientes como nitrogênio e fósforo em efluentes de estação de tratamento de esgoto sanitário pode provocar a eutrofização nos corpos d\'aguas receptoras. Esse processo gera efeitos negativos para a engenharia sanitária, dependendo do grau de qualidade e do uso de água requeridos. Para o abastecimento público, são exigidos métodos e processos de tratamentos avançados, quando a fonte hídrica está eutrofizada. Neste sentido, sistemas aeróbios de lodos ativados passaram a se destacar também como removedores de nutrientes por processos biológicos, após sofrerem algumas modificações operacionais. Um meio para otimizar o processo de remoção biológica do fósforo em excesso (EBPR) é promover condições ideais para o crescimento dos organismos acumuladores de fósforo. Esse trabalho teve como objetivo avaliar uma estação piloto de lodos ativados modificados, para a remoção de fósforo em excesso, utilizados no tratamento de esgoto sanitário, localizada na ETE da cidade de Tóquio - Japão. Essa estação piloto constituía-se de três sistemas de reação (1, 2 e 3), sendo que cada sistema era compartimentado e submetido às condições anaeróbia, anóxica e aeróbia. A avaliação dos três sistemas de reação, consistiu na verificação do desempenho deles com relação a DBO e fósforo e monitoramento da estrutura da comunidade microbiana, pela técnica da eletroforese em gel de gradiente desnaturante (DGGE). O desempenho em relação a DBOs (mg/L) nos três sistemas de reação, sempre foi superior a 90% e a eficiência da remoção do fósforo (%) na forma de fosfato (P-PO4 - mg/L) foi superior, em geral, a 70%, considerando os valores de entrada das alimentações e saída no último compartimento dos três sistemas de reação. Verificou-se que a estrutura da comunidade microbiana apresentou uma grande diversidade, devido aos números de bandas padrões encontradas nas amostras analisadas. Observou-se também uma grande similaridade ) da estrutura da comunidade microbiana nos sistemas estudados, possivelmente, relacionada ao mesmo afluente (esgoto sanitário) e ao mesmo tipo de recirculação interna e do lodo. As mudanças das estruturas das comunidades microbianas foram pequenas, diante das mudanças temporais e operacionais. No entanto, observou-se que o sistema foi menos eficiente (parâmetros de desempenho), frente a essas mudanças, o que pode estar mais relacionado à redução das atividades dos microrganismos do que com as estruturas microbianas. / The excess of nutrients such as nitrogen and phosphate in effluents of treatment plants for sanitary sewage can cause eutrophication in the receiving body of water. Given that process generates negative effects for the sanitary engineering depending on the degree of the quality and of the requested use of water. For the public provisioning, methods and processes of advanced treatments are demanded, when the water body is eutrophic. In this sense, aerobic systems of activated sludge have been expanded also to the processes of biological removal of nutrients after some operational modifications. By means of the optimization process of enhanced biological phosphorus removal (EBPR) will promote ideal conditions for the growth of polyphosphate accumulating organisms. This work had as its objective to evaluate a pilot station modified activated sludge, used for the treatment of sanitary sewage, but specifically for the enhanced phosphorus removal, located in the ETE of the city of Tokyo - Japan. These pilot station was constituted of three reaction systems (1, 2 and 3), and each system were composed of compartments and were submitted to anaerobic, anoxic and aerobic conditions. The evaluation of the three reaction systems, consisted of the verification of the performance of the systems with regard to BOD and phosphate which were monitored through microbial community\'s structure, for the biological phosphorus removal technique (DGGE). The performance in relation to the BODS (mg/L) in the three reaction systems was always above 90% and the efficiency of the removal of phosphorus (%) in the form of phosphate (P-PO4 - mg/L) was in general better than 70%, considering the values of influent and effluent from the last compartment of the three reaction systems. It was verified that the microbial community structure presented a great diversity, due to the standard numbers of bands found in the analyzed samples. A great similarity of the microbial community structure was observed in the studied systems, possibly being related to the same influent (domestic sewage) and to the same type of intern recirculation and of the sludge. The changes of the microbial communities structures were small, before the temporary and operational changes. However, it was observed that the system was less effiecient (performance parametrs) front to those changes, what can be more related the reduction of the activities of the microorganisms than with the microbial structures.

Esse trabalho buscou avaliar a possibilidade de utilização do glicerol como fonte de carbono para a desnitrificação conjunta à remoção biológica de fósforo de um efluente sintético em um reator de fluxo contínuo submetido à aeração intermitente e com biomassa suspensa. O regime operacional do reator foi dividido em duas fases: a primeira visando somente a remoção de nitrato, testando diferentes relações Carbono/Nitrogênio (C/N) em Tempo de Detenção Hidráulica (TDH) de 4 horas; e a segunda visando a remoção de nitrato e fosfato com períodos de aeração e não aeração de 2 e 4 horas respectivamente, para uma relação Carbono/Fósforo de 10 ± 1. Na primeira fase operacional foram testadas 3 relações C/N, a saber: 1,2 ± 0,1; 1,5 ± 0,1 e 1,8 ± 0,2. Para a relação C/N de 1,8 ± 0,2 foi possível atingir uma maior eficiência de desnitrificação com uma maior estabilidade operacional - 91 ± 8%. Para a segunda fase de operação que apresentou relação C/N de 3,5 ± 0,2, a desnitrificação foi completa na maior parte do tempo com 99 ± 2% de eficiência de remoção de NOx (nitrato mais nitrito), indicando que a desnitrificação com glicerol é favorecida para relações C/N mais altas. Não foi evidenciado uma remoção biológica de fósforo expressiva (9 ± 12%), indicando que não houve desenvolvimento dos organismos acumuladores de fósforo (OAPs), uma vez que a liberação de fosfato durante a fase não aerada não ocorreu. Isso pode ser explicado pela falta de ácidos graxos voláteis (AGV), que seriam provenientes da degradação anaeróbia do glicerol, sendo a maior parte desse consumida na desnitrificação. Portanto, o teor de nitrato pode ter sido um fator de impedimento ao desenvolvimento dos OAPs. Pelos ensaios de microscopia óptica foi observado a presença de bactérias filamentosas semelhantes às do gênero Beggiatoa, que também podem ter consumido parte dos substratos da fermentação do glicerol. Por essas razões, sugere-se avaliar outras configurações de reatores de modo a promover uma efetiva fermentação do glicerol previamente ao sistema de remoção de fósforo. / This study aimed to evaluate the feasibility of glycerol as a carbon source for denitrification and biological phosphorus removal of a synthetic wastewater in a continuous flow reactor with suspended biomass and subjected to intermittent aeration. The reactor operation was divided in two phases: the first one aimed only at removing nitrate, testing different C/N (Carbon/Nitrogen) ratios at an HRT (Hydraulic Retention Time) of 4 hours; and the second one aimed at the removal of nitrate and phosphate. During the second phase, the reactor was subjected to periods of aeration and non-aeration of 2 and 4 hours, respectively, for a C/P (Carbon/Phosphorus) ratio of 10 ± 1. In the first operational phase, three C/N ratios were tested, as follows: 1.2 ± 0.1; 1.5 ± 0.1 and 1.8 ± 0.2. For the C/N ratio of 1.8 ± 0.2, it was possible to achieve higher denitrification efficiency with greater operational stability - 91 ± 8%. For the second operational phase, with the C/N ratio of 3.5 ± 0.2, the denitrification was complete most of the time presenting 99 ± 2% of NOx (nitrate and nitrite) removal efficiency, indicating that the denitrification with glycerol is enhanced at higher C/N ratios. The biological phosphorus removal in this phase was not significant (12 ± 9%), indicating that there was no development of Phosphorus Accumulating Organisms (PAO), since the phosphate release during the anaerobic phase did not occur. This can be explained by the lack of Volatile Fatty Acids (VFA), which would come from the anaerobic degradation of glycerol that was consumed in denitrification. Therefore, the nitrate content may have been an interfering factor to the development of PAO. The optical microscopy analysis indicated the presence of filamentous bacteria similar to the genus Beggiatoa, which can also have consumed part of the substrates from the glycerol fermentation. For these reasons, it is suggested to evaluate other reactor configurations in order to promote the effective fermentation of glycerol previously to the phosphorus removal system.

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:18:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marielle Ferreira de Oliveira.pdf: 1255416 bytes, checksum: 2938d36ef06506a40bbe2b05c9695f98 (MD5) Previous issue date: 2012-03-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The research aimed to treat sewage through combined anaerobic/aerobic system, using primary sludge and lysed excess sludge as an endogenous carbon source for removal of nutrients, aiming to produce effluent with low concentrations of organic material and nutrients and lower production excess sludge. The experiment was conducted in three phases. In the first, were performed respirometric tests as tool to assess the biodegradability of lysed biological sludge, through by techniques of cellular lysis induced: mechanical action, thermal and acid-base reaction. In the second phase, was monitored a Sequential Batch Reactor (SBR) together with Fermentation and Hydrolysis Reactor (FHR), which received excess sludge of SBR, tritured by mechanical action and primary sludge. SBR and FHR were operated with TRC of 3.36 and 10 days respectively. The third phase consisted of an anaerobic reactor followed by Immobilized Submerged with support Medium (polyurethane synthetic sponge) Aerated Reactor (ISMAR) operated in recirculation batch system. The results obtained from the respirometric tests found that the thermal sludge showed concentration biodegradable readily material greater than the tritured sludge and treated sludge by acid-base reaction. Values of the percentages of COD solubilized varied from 1.6% to 4.2%, with an average of 2.6%. The system presented promising results for the removal of nutrients, with removal efficiency of 85%, 93% and 98% for phosphorus soluble, nitrate and nitrite, respectively. However, the final effluent was maintained with concentration average of ammonia of 27 mgN-NH , considered out of the discharge standards. The combined system, anaerobic reactor and Immobilized Submerged with support Medium Aerobic Reactor (ISMAR), removed efficiently carbonaceous material (88%), TSS (86%), SSV (90%), TKN (94%) and N-NH4 - (96%). Producing effluent with average concentrations of nitrite and nitrate, respectively of 0.19 mgN-NO2-.L-1 and 2.52 mgN-NO3-.L. After addition of primary sludge the system, this presented a better performance with efficiency of COD removal gross and filtered 95%. However, the process of phosphorus removal was considered unsatisfactory since there was sludge disposal in the ISMAR reactor. Introducing an efficiency of removing just 20% for total phosphorus and 22% for the orthophosphate. / A pesquisa teve como objetivo principal tratar esgotos sanitários através de sistema combinado anaeróbio/aeróbio, utilizando lodo primário e lodo de excesso lisado como fonte endógena de carbono para remoção de nutrientes, buscando produzir efluente com baixas concentrações de material carbonáceo e de nutrientes e menor produção de lodo de excesso. O experimento foi realizado em três fases. Na primeira, foram realizados testes respirométricos como ferramenta para avaliar a biodegradabilidade de lodo biológico lisado, por meio de técnicas de lise celular induzida: ação mecânica, térmica e reação ácido-base. Na segunda fase, foi monitorado um Reator em Batelada Seqüencial (RBS) conjuntamente com Reator de Hidrólise e Fermentação (RHF), o qual recebia lodo de excesso do RBS, triturado por ação mecânica e lodo primário. O RBS e o RHF foram operados com TRC de 3,36 e 10 dias, respectivamente. A terceira fase foi constituída de reator anaeróbio seguido de reator aerado com meio suporte (esponja sintética de poliuretano) submerso imobilizado (RAMSI) operado em regime de bateladas com recirculação. Os resultados obtidos através dos testes respirométricos constataram que o lodo térmico apresentou concentração de material rapidamente biodegradável superior ao lodo triturado e ao lodo lisado por reação ácido-base. Os valores dos percentuais da DQO solubilizada variaram de 1,6% a 4,2%, com uma média de 2,6%. O sistema apresentou resultados promissores para a remoção de nutrientes, com eficiência de remoção de 85%, 93% e 98% para fósforo solúvel, nitrato e nitrito, respectivamente. Entretanto, o efluente final manteve-se com concentração média de nitrogênio amoniacal de 27 mgN-NH4.L-1, considerada fora dos padrões de lançamento. O sistema combinado, reator anaeróbio e reator aeróbio com meio suporte submerso imobilizado (RAMSI), removeram de forma eficiente material carbonáceo (88%), SST (86%), SSV (90%), NTK (94%) e N-NH4 -(96%). Produzindo efluente com concentrações médias de nitrito e nitrato, respectivamente de 0,19 mgN-NO e 2,52 mgN-NO3 -.L-1. Após a adição do lodo primário no sistema, este apresentou um melhor desempenho, com eficiência de remoção de DQO bruta e filtrada de 95%. No entanto, o processo de remoção de fósforo foi considerado insatisfatório, visto que não havia descarte de lodo no reator RAMSI. Apresentando uma eficiência de remoção de apenas 20% para o fósforo total e 22% para o ortofosfato.

Submitted by Neusa Fagundes (neusa.fagundes@unioeste.br) on 2017-09-06T13:24:19Z No. of bitstreams: 1 Adelcio_Giongo2016.pdf: 1383735 bytes, checksum: ddf849e35c040eb04a0c84af1eeb643f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-06T13:24:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Adelcio_Giongo2016.pdf: 1383735 bytes, checksum: ddf849e35c040eb04a0c84af1eeb643f (MD5) Previous issue date: 2017-07-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The swine industry has shown strong development and, thus, has produced large volumes of effluents that must be correctly managed. Therefore, when such effluent cannot be released into soil, a treatment must be carried out to avoid environmental impacts of swine wastewater. Nitrogen is one of the elements that takes part in swine waste and it must be under constant evaluation, but, in some cases, it must be removed. Nitrification/denitrification (NDF) process is a frequent applied technology. However, when the effluent presents low C/N ratio, such as effluents after anaerobic processes, there is some decrease on denitrification efficiency and the total nitrogen removal can be affected. In this case, Nitritation/denitritation (NDT) process can be used to improve the system performance as well as save energy cost with aeration and external source of carbon due to the lower C/N requirement. Thus, this study aimed at evaluating swine wastewater based on NDF and NDT processes at different C/N ratios in order to obtain a system with efficient nitrogen removal and low oxygen and carbon consumption. Four phases were carried out during this experiment: Phase I) DO from 2.0-3.0 mgO2L-1 to 1.5 C/N; Phase II) DO from 0.6-0.7 mgO2L-1 to 1.5 C/N; Phase III) DO from 0.6 to 0.7 mgO2L-1, different C/N ratios (1.5, 0.9, 0.75 and 0.6); Phase IV) DO from 2.0 to 3.0 mgO2L-1, different C/N ratios (1.5, 0.9, 0.75, and 0.6). The best operational condition was obtained at nitritation/denitritation process, whose C/N ratio was 0.9, and the optimum N removal was 86.3%. Under this condition, the system saved almost 36.8% of total organic carbon consumption and nearly 74% of dissolved oxygen consumed when compared to the conventional process for N-removal. This strategy can be very useful for nitrogen removal with low carbon rates, as the digestate from anaerobic processes. / A atividade suinocultura tem apresentado forte crescimento, e assim vem produzindo grandes volumes de efluentes que devem ser corretamente administrados. Portanto, quando não é possível a aplicação deste tipo de efluente no solo, o tratamento deve ser aplicado para que se evitem impactos ambientais. O nitrogênio é um dos elementos presentes nos dejetos de suínos que deve estar sob constante avaliação, e em alguns casos deve ser removido. O processo de nitrificação/desnitrificação (NDF) é uma tecnologia frequentemente aplicada, porém, quando o efluente apresenta baixa relação C/N, como efluentes pós-processos anaeróbios, a eficiência da desnitrificação é reduzida e a remoção de nitrogênio total pode ser afetada. Neste caso, o processo de nitritação/desnitritação (NDT) pode ser utilizado para melhorar o desempenho do sistema e economizar energia com aeração e com fonte externa de carbono, devido ao requisito de baixa relação C/N. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a água residuária de suinocultura utilizando nitrificação/desnitrificação e nitritação/desnitritação em diferentes relações C/N, a fim de se obter um sistema com eficiente remoção de nitrogênio e baixo consumo de oxigênio e carbono. Quatro fases foram realizadas durante o experimento: Fase I) OD entre 2,0-3,0 mgO2 L-1 (nitrificação) e C/N 1,5; Fase II) OD entre 0,6-0,7 mgO2 L-1 (nitritação), e C/N 1,5; Fase III) OD entre 0,6-0,7 mgO2 L-1, diferentes relações C/N (1,5, 0,9, 0,75 e 0,6); Fase IV) OD entre 2,0-3,0 mgO2 L-1, diferentes relações de C/N (1,5, 0,9, 0,75 e 0,6). A melhor condição operacional foi encontrada no processo nitritação/desnitritação, com relação C/N de 0,9, cuja remoção de N considerada ótima foi de 86,3%. Nesta condição, a economia do sistema foi de 36,8% do consumo total de carbono orgânico e de cerca de 74% do consumo de oxigênio dissolvido, quando comparado com o processo convencional de remoção de N. Esta estratégia pode ser muito útil para a remoção do nitrogênio de efluentes de baixo teor de carbono, como os provenientes de processos anaeróbios.

Esta tese apresenta e discute o desempenho de um sistema misto anaeróbio/aeróbio, com reatores seqüenciais em batelada, para remoção de carbono (DQO), nitrogênio e fósforo de esgoto sanitário sintético. O sistema era composto de três reatores operados em série, sendo dois anaeróbios, RSBAn1 e RSBAn2, e um aeróbio, RSBAe, com a seguinte configuração: RSBAn1/ RSBAe/RSBAn2. Os reatores foram construídos em acrílico transparente com volume total de 16,5 L e volume útil de 14,5 L. Os reatores operaram com ciclos de 24, 12, 8 e 6 horas tratando 8,0 L/batelada. Os RSBAn1 e RSBAn2 foram agitados intermitentemente recirculando-se o gás produzido e o RSBAe foi aerado/agitado continuamente. Foram utilizados substrato sintético, efluente do RSBAn1, metanol, etanol e metano como fonte externa de carbono para desnitrificação no RSBAn2, e acetato de sódio como fonte externa de carbono no RSBAe para desnitrificação e remoção biológica de fósforo. Os resultados obtidos permitiram concluir que o sistema pode apresentar efluentes com qualidade compatível aos de tratamento terciário nas condições operacionais ensaiadas. / This thesis presents and discusses the performance of an integrated anaerobic/aerobic system consisted of batch sequential reactors for the removal of carbon (DQO), nitrogen and phosphorus from synthetic wastewater simulating sewage. The system was composed of three reactors, two anaerobic (RSBAn1 e RSBAn2) and one aerobic (RSBAe) operated in series, at the following configuration RSBAnl/RSBAe/RSBAn2. The reactors were built in transparent Plexiglas with total volume of 16,5 L and useful volume of 14,5 L. They operated with cycles of 24, 12, 8 and 6 hours treating 8,0 L/batch. The RSBAn1 and RSBAn2 were agitated intermittently by recycling the gas produced, and the RSBAe was aerated/agitated continuously. Synthetic substrate, RSBAn1 effluent, methanol, ethanol and methane were used as external carbon sources for denitrification in RSBAn2. Sodium acetate was used as external carbon source in RSBAe for both denitrification and biological removal of phosphorus. The results obtained permitted to conclude that the system operated at the conditions assayed is able to produce high quality effluents, at level compatible to tertiary treatment.