LIMA, E. C. Remoção de sulfato em efluentes de curtume usando processo biológico. 2010. 106 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-04-17T16:55:36Z No. of bitstreams: 1 2010_dis_eclima.pdf: 5731448 bytes, checksum: 3769e3c58030beebc0c41b178028623b (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-04-17T17:10:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_dis_eclima.pdf: 5731448 bytes, checksum: 3769e3c58030beebc0c41b178028623b (MD5) / Made available in DSpace on 2012-04-17T17:10:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_dis_eclima.pdf: 5731448 bytes, checksum: 3769e3c58030beebc0c41b178028623b (MD5) Previous issue date: 2010-08 / The research aimed to analyze the stability and efficiency of the anaerobic sulfate reduction applied to the treatment of effluent from a tannery. It was used two anaerobic reactors upflow anaerobic sludge blanket (UASB), with capacity of 3.0 liters, constant temperature of 29 + 2°C and hydraulic detention times of 12 and 24 hours. The reactors were operated with synthetic influent and then with real influent. First, synthetic influent was studied using DQO/SO4 -2 ratio of 1.4, 0.8 and 0.5. The results showed that DQO/SO4 -2 ratio of 0.8 showed the best removal efficiency of COD (87,8%) and removal of sulfate (38,7%). After, the reactor was fed with real influent and removals of COD ranged from 20.4 to 58.5% and removal of sulfate from 39.4 to 73.9% in the different phases of this study. The sulfide formed inside the reactor helped remove chromium present in the real influent from 39.7 to 77.6%. In all experiments the reactor was stable in the production of alkalinity and total volatile fatty acid concentration was maintained at adequate levels. The results showed that the use of the process of sulfate reduction in UASB reactors is presented as a promising alternative to pretreat effluents from tannery, to meet the release limits imposed by environmental agencies. / A dissertação teve como objetivo analisar a estabilidade e eficiência do processo anaeróbio de redução de sulfato aplicado ao tratamento de efluente de um curtume. Utilizaram-se dois reatores anaeróbios de manta de lodo e fluxo ascendente (UASB-Upflow Anaerobic Sludge Blanket), com capacidade de 3,0 litros, temperatura constante de 29+2ºC e tempo de detenção hidráulica de 12 e 24 horas. Os reatores operaram com afluente sintético e em seguida com afluente real. Inicialmente, com afluente sintético, foram estudadas as relações de DQO/SO4 -2 de 1,4; 0,8 e 0,5. Os resultados obtidos demonstraram que a relação DQO/SO4 -2 de 0,8 apresentou a melhor eficiência na remoção de DQO (87,8%) e remoção de sulfato (38,7%). Em seguida, o reator foi alimentado com afluente real e as remoções de DQO variaram de 20,4 a 58,5% e Sulfato de 39,4 a 73,9%, nas diferentes fases deste estudo. O sulfeto formado dentro do reator foi responsável pela remoção de 39,7 a 77,6% do cromo presente no afluente real. Em todos os ensaios o reator apresentou estabilidade na produção de alcalinidade total e a concentração de ácidos graxos voláteis se manteve em níveis adequados. Os resultados obtidos permitiram concluir que a utilização do processo de redução de sulfato em reatores UASB apresenta-se como a alternativa promissora ao pré-tratamento de efluentes de curtume, visando a atender os limites de lançamento impostos pelos órgãos ambientais.

Em reatores biológicos anaeróbios adequadamente projetados, 'SO IND.4'POT.2-' pode ser reduzido a sulfeto pelas bactérias redutoras de sulfato (BRS), o qual, posteriormente, pode ser oxidado a enxofre elementar, em presença de baixas concentrações de oxigênio dissolvido ('< OU =' 0,1 mg/L). Na presente tese, o processo de biodessulfatação foi estudado em reatores anaeróbios operados em bateladas seqüenciais, com biomassa imobilizada em espuma de poliuretano (PU) e em carvão vegetal (CV), previamente selecionados por testes de adesão microbiana em reatores diferenciais. Posteriormente, avaliou-se o efeito de etanol sobre o desempenho do processo de biodessulfatação. As principais rotas de utilização de substratos orgânicos pelos microrganismos foram identificadas por meio de modelação cinética. A comunidade microbiana foi avaliada por hibridação in situ com fluorescência (FISH). Após o processo de biodessulfatação, avaliou-se o processo de oxidação parcial do sulfeto, em reator aeróbio operado em bateladas seqüenciais, com biomassa imobilizada em PU. Concluiu-se por FISH que as características intrínsecas dos materiais suportes influenciam o equilíbrio microbiano. A relação DQO/['SO IND.4'POT.2-'] igual a 1,3 representou a melhor condição para o processo de biodessulfatação, com PU e com CV como materiais suporte, com eficiência média em redução de sulfato igual a 96%. A adição de etanol melhorou o processo de redução de sulfato. Sulfeto gerado no processo de biodessulfatação foi oxidado parcialmente a enxofre elementar, com eficiência de remoção de 80% no reator aeróbio / In anaerobic biological systems for wastewater treatment well-designed sulphate can be reduced to sulfide by sulphate-reducing bacteria (SRB), and it can be subsequently oxidized to elemental sulphur, under low dissolved oxygen concentration ('< OU =' 0.1 mg/L). The present thesis evaluates the microbial sulphate reduction process in anaerobic sequencing batch biofilm reactors with immobilized biomass in polyurethane foam (PU) and vegetable coal (CV). Such support materials were previously selected by microbial adhesion tests executed in differential reactors. Afterwards, the effect of ethanol addition on the performance of sulphate reduction process was assessed. The main metabolic pathways of organic substrate utilization by microorganisms were identified by kinectic modelation. The microbial community was evaluated by fluorescence in situ hybridization (FISH). The partial sulfide oxidation process was also evaluated in aerobic sequencing batch reactor containing biomass immobilized in PU matrices. It was concluded by FISH that characteristics of the support materials has influence on the microbial equilibrium. The COD/['SO IND.4'POT.2-'] ratio equal to 1.3 provided the best condition for microbial sulphate reduction process in both reactors with mean efficience of 96%. The ethanol addition improved the sulphate reducing process. The sulfide generated was partialy oxidized to elemental sulphur in the aerobic reactor with removal efficience of 80%

Em reatores biológicos anaeróbios adequadamente projetados, 'SO IND.4'POT.2-' pode ser reduzido a sulfeto pelas bactérias redutoras de sulfato (BRS), o qual, posteriormente, pode ser oxidado a enxofre elementar, em presença de baixas concentrações de oxigênio dissolvido ('< OU =' 0,1 mg/L). Na presente tese, o processo de biodessulfatação foi estudado em reatores anaeróbios operados em bateladas seqüenciais, com biomassa imobilizada em espuma de poliuretano (PU) e em carvão vegetal (CV), previamente selecionados por testes de adesão microbiana em reatores diferenciais. Posteriormente, avaliou-se o efeito de etanol sobre o desempenho do processo de biodessulfatação. As principais rotas de utilização de substratos orgânicos pelos microrganismos foram identificadas por meio de modelação cinética. A comunidade microbiana foi avaliada por hibridação in situ com fluorescência (FISH). Após o processo de biodessulfatação, avaliou-se o processo de oxidação parcial do sulfeto, em reator aeróbio operado em bateladas seqüenciais, com biomassa imobilizada em PU. Concluiu-se por FISH que as características intrínsecas dos materiais suportes influenciam o equilíbrio microbiano. A relação DQO/['SO IND.4'POT.2-'] igual a 1,3 representou a melhor condição para o processo de biodessulfatação, com PU e com CV como materiais suporte, com eficiência média em redução de sulfato igual a 96%. A adição de etanol melhorou o processo de redução de sulfato. Sulfeto gerado no processo de biodessulfatação foi oxidado parcialmente a enxofre elementar, com eficiência de remoção de 80% no reator aeróbio / In anaerobic biological systems for wastewater treatment well-designed sulphate can be reduced to sulfide by sulphate-reducing bacteria (SRB), and it can be subsequently oxidized to elemental sulphur, under low dissolved oxygen concentration ('< OU =' 0.1 mg/L). The present thesis evaluates the microbial sulphate reduction process in anaerobic sequencing batch biofilm reactors with immobilized biomass in polyurethane foam (PU) and vegetable coal (CV). Such support materials were previously selected by microbial adhesion tests executed in differential reactors. Afterwards, the effect of ethanol addition on the performance of sulphate reduction process was assessed. The main metabolic pathways of organic substrate utilization by microorganisms were identified by kinectic modelation. The microbial community was evaluated by fluorescence in situ hybridization (FISH). The partial sulfide oxidation process was also evaluated in aerobic sequencing batch reactor containing biomass immobilized in PU matrices. It was concluded by FISH that characteristics of the support materials has influence on the microbial equilibrium. The COD/['SO IND.4'POT.2-'] ratio equal to 1.3 provided the best condition for microbial sulphate reduction process in both reactors with mean efficience of 96%. The ethanol addition improved the sulphate reducing process. The sulfide generated was partialy oxidized to elemental sulphur in the aerobic reactor with removal efficience of 80%

Um reator anaeróbio tratando esgoto sintético de baixa concentração de matéria orgânica (500 mgDQO/L-1) e enriquecido com diferentes concentrações de sulfato (razões DQO/[SO4-2] de 1,34, 0,67 e 0,34) foi submetido à diferentes estratégias de alimentação (batelada e batelada alimentada de 3 h e de 6 h). O reator operou com capacidade de 4,0 L e tratou por ciclo de 8 h um volume de 2,0 L de esgoto sintético. Desta forma, executaram-se 9 condições diferentes que foram submetidas à análise com o objetivo de investigar a influência do tempo de alimentação e da razão DQO/[SO4-2] no desempenho do sistema. A temperatura do reator foi constante em 30 ± 1°C e a agitação mecânica foi fixada em 400 rpm. Como suporte para a imobilização da biomassa foram utilizados cubos de espuma de poliuretano. Os resultados obtidos demonstraram que a operação em batelada alimentada de 3 h com uma razão DQO/[SO4-2] de 0,34 apresentou as melhores condições para a remoção de matéria orgânica (89%). Quanto à remoção de sulfato observou-se uma estagnação neste mesmo modo de operação ao aumentar a concentração de sulfato no afluente, enquanto que na operação com alimentação em batelada alimentada de 6 h, a carga de sulfato removida (CSR) cresceu linearmente. Assim, a maior carga de sulfato removida foi registrada durante o ensaio em batelada alimentada de 6 h com uma razão DQO/[SO4-2] de 0,34, no qual foram removidos 0,55 g SO4-2(L.d). Com uma razão DQO/[SO4-2] de 1,34 e um tempo de enchimento de 6 h, o reator apresentou o melhor desempenho em termos de eficiência de remoção de sulfato (71%). Em todos os ensaios o reator apresentou estabilidade, com uma produção alta de alcalinidade a bicarbonato e a concentração de ácidos voláteis se manteve em níveis adequados. / An anaerobic sequencing batch reactor treating synthetic low strength wastewater (500 mgCOD/L-1) enriched with different sulfate concentrations (COD/[SO42] ratios of 1,34, 0,67 and 0,34) was operated at different fill times (batch mode and sequencing batch mode of 3 h and 6 h fill time). The reactor operated with a capacity of 4,0 L and treated per 8-h cycle 2,0 L of synthetic wastewater. Thus, 9 different configurations resulted from this configuration and were submitted under analyses with the objective to investigate the influence of each of those parameters on the performance of the system. The reactor was operated at a constant temperature of 30 ± 1°C and an mechanical agitation rate of 400 rpm. Cubic particles of polyurethane were used as support material for anaerobic biomass immobilization. The results showed that operating the reactor with a fill time of 3 h and a COD/[4-2] ratio of 0,34 was the most eficient strategy for COD removal (89%). During the same operation mode (3 h fill time) sulfate removal seemed to suffer stagnation due to the increasing sulfite concentation in the reactor, whereas with a fill time of 6 h the sulfate load removal increased linerally with increasing sulfate load. So the biggest removal, in terms of volumetric sulfate load, was obtained operating the reactor in sequencing batch mode with a fill time of 6 h and a COD/[4-2] ratio of 0,34. During this test the reactor removed 0,55 gSO4-2/(L.d) of 2,29 gSO4-2/(L.d) applied on the system. Operating at a COD/[SO4-2] ratio of 1,34 and a fill time of 6 h the reactor obtained the best results in terms of sulfate removal efficiency, with 71% of the sulfate removed from the system. In the entire period of analisis the reactor showed stability with a suficient production of alkalinity to maintain the concentration of volatil acids in adequate levels.

Um reator anaeróbio tratando esgoto sintético de baixa concentração de matéria orgânica (500 mgDQO/L-1) e enriquecido com diferentes concentrações de sulfato (razões DQO/[SO4-2] de 1,34, 0,67 e 0,34) foi submetido à diferentes estratégias de alimentação (batelada e batelada alimentada de 3 h e de 6 h). O reator operou com capacidade de 4,0 L e tratou por ciclo de 8 h um volume de 2,0 L de esgoto sintético. Desta forma, executaram-se 9 condições diferentes que foram submetidas à análise com o objetivo de investigar a influência do tempo de alimentação e da razão DQO/[SO4-2] no desempenho do sistema. A temperatura do reator foi constante em 30 ± 1°C e a agitação mecânica foi fixada em 400 rpm. Como suporte para a imobilização da biomassa foram utilizados cubos de espuma de poliuretano. Os resultados obtidos demonstraram que a operação em batelada alimentada de 3 h com uma razão DQO/[SO4-2] de 0,34 apresentou as melhores condições para a remoção de matéria orgânica (89%). Quanto à remoção de sulfato observou-se uma estagnação neste mesmo modo de operação ao aumentar a concentração de sulfato no afluente, enquanto que na operação com alimentação em batelada alimentada de 6 h, a carga de sulfato removida (CSR) cresceu linearmente. Assim, a maior carga de sulfato removida foi registrada durante o ensaio em batelada alimentada de 6 h com uma razão DQO/[SO4-2] de 0,34, no qual foram removidos 0,55 g SO4-2(L.d). Com uma razão DQO/[SO4-2] de 1,34 e um tempo de enchimento de 6 h, o reator apresentou o melhor desempenho em termos de eficiência de remoção de sulfato (71%). Em todos os ensaios o reator apresentou estabilidade, com uma produção alta de alcalinidade a bicarbonato e a concentração de ácidos voláteis se manteve em níveis adequados. / An anaerobic sequencing batch reactor treating synthetic low strength wastewater (500 mgCOD/L-1) enriched with different sulfate concentrations (COD/[SO42] ratios of 1,34, 0,67 and 0,34) was operated at different fill times (batch mode and sequencing batch mode of 3 h and 6 h fill time). The reactor operated with a capacity of 4,0 L and treated per 8-h cycle 2,0 L of synthetic wastewater. Thus, 9 different configurations resulted from this configuration and were submitted under analyses with the objective to investigate the influence of each of those parameters on the performance of the system. The reactor was operated at a constant temperature of 30 ± 1°C and an mechanical agitation rate of 400 rpm. Cubic particles of polyurethane were used as support material for anaerobic biomass immobilization. The results showed that operating the reactor with a fill time of 3 h and a COD/[4-2] ratio of 0,34 was the most eficient strategy for COD removal (89%). During the same operation mode (3 h fill time) sulfate removal seemed to suffer stagnation due to the increasing sulfite concentation in the reactor, whereas with a fill time of 6 h the sulfate load removal increased linerally with increasing sulfate load. So the biggest removal, in terms of volumetric sulfate load, was obtained operating the reactor in sequencing batch mode with a fill time of 6 h and a COD/[4-2] ratio of 0,34. During this test the reactor removed 0,55 gSO4-2/(L.d) of 2,29 gSO4-2/(L.d) applied on the system. Operating at a COD/[SO4-2] ratio of 1,34 and a fill time of 6 h the reactor obtained the best results in terms of sulfate removal efficiency, with 71% of the sulfate removed from the system. In the entire period of analisis the reactor showed stability with a suficient production of alkalinity to maintain the concentration of volatil acids in adequate levels.