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Previous issue date: 2017-03-31 / FACEPE / Avaliação das diferentes condições operacionais na formação de grânulos aeróbios utilizando reatores em bateladas sequenciais na remoção de nitrogênio e fósforo de esgoto sanitário
Os reatores com lodo granular aeróbio dispensam a presença de material suporte, e os grânulos podem atuar na remoção simultânea de matéria orgânica, nitrogênio e fósforo, devido à formação de camadas ou zonas aeróbia, anóxica e anaeróbia. Os grânulos aeróbios se desenvolvem, especialmente, em reatores em bateladas sequenciais (RBS), com alta relação altura/diâmetro (H/D) e utilizando esgotos com elevada carga orgânica volumétrica. No presente trabalho, o objetivo foi estudar o desenvolvimento de grânulos aeróbios utilizando dois reatores RBS, em escala piloto, tratando esgoto sanitário e aplicando média e baixa carga orgânica volumétrica. Os reatores foram operados em ciclos de 3 h com diferentes trocas volumétricas (Tv), diferentes tempos de sedimentação e diferentes velocidades ascensionais de ar (Va). Na etapa operacional I (EOP I), os RBS denominados de reatores R1.I e R2.I foram operados com iguais tempos de sedimentação e Va (1,4 cm∙s⁻¹). A granulação somente ocorreu no reator R1.I com Tv de 59%. A baixa idade média do lodo ocasionada pela Tv de 71% impediu a formação de grânulos no reator R2.I. As eficiências médias de remoção de demanda química de oxigênio total (DQOt) foram de 88% para ambos os reatores. Porém, a eficiência média de remoção de N-NH4⁺, no reator R1.I, foi 25% maior do que no R2.I. As eficiências médias de remoção de fósforo e ortofosfato em ambos os reatores foram 46 e 27%, respectivamente. Na etapa operacional II (EOP II), os RBS foram denominados de R1.II, R2.II e R3.II (= R2.II reiniciado). Durante a EOP II, os grânulos se desenvolveram em todos os reatores. Na EOP II, as Va aplicadas foram de 0,88 cm∙s⁻¹ para os reatores R1.II e R3.II e 1,06 cm∙s⁻¹ para o reator R2.II. Com relação às eficiências médias de remoção de DQOt e DQO solúvel (DQOs), não foi observada diferença entre os três reatores, ao nível de confiança de 95%. A eficiência média de remoção de N-NH4⁺, no reator R3.II, foi 44% maior do que no R1.II, ocasionada pela troca volumétrica de 71% utilizada no reator R1.II, que ocasionou a lavagem da biomassa nitrificante deste reator. A maior eficiência média de remoção de fósforo de 42% foi verificada no reator R1.II onde os grânulos permaneceram por mais de 40 dias. Ainda em relação à EOP II, a formação dos grânulos, com até 4,0 mm de diâmetro, não foi condição suficiente para uma alta remoção de fósforo. O processo de granulação no reator R1.I, com Tv de 71%, demandou mais tempo, porém, os grânulos depois de formados permaneceram por mais tempo no reator. Em geral, é possível desenvolver grânulos maduros em RBS, aplicando baixa Va, no tratamento de esgoto sanitário de média e baixa carga orgânica. / The reactors with aerobic granular sludge do not require the presence of support material, and the granules can remove simultaneously the organic matter, nitrogen and phosphate, due to the presence of aerobic, anoxic and anaerobic zones. The development of aerobic granules occurs especially in sequential batch reactors (SBR), with high height/diameter (H/D) ratio and by applying sewage with high volumetric organic load. In the the present work, the as objective was to study the development of aerobic granules using two pilot-scale SBR treating sanitary sewage by applying medium and low volumetric organic loads. The operating cycle time was 3 hour with different volumetric exchanges, sedimentation times and superficial upflow air velocities (Va). In the operational stage I (OPS I), the SBR namely as reactors R1.I and R2.I were operated with the same sedimentation times and va (1.4 cm∙s⁻¹). The granulation only occurred in reactor R1.I with volumetric exchange of 59%. The low sludge age caused by volumetric exchange of 71% prevented the formation of granules in reactor R2.I. The average removal efficiencies of total chemical oxygen demand (CODt) were 88% for both reactors. However, the average removal efficiency of NH4⁺-N in reactor R1.I was 25% higher than in R2.I. The average removal efficiencies of phosphorus and orthophosphate in both reactors were 46 and 27%, respectively. In the operational step II (OPS II), the SBR were identified as reactors R1.II, R2.II and R3.II (= R2.II restarted). During OPS II, the granules were developed in all reactors. In the OPS II, the va applied were 0.88 cm∙s⁻¹ for the reactors R1.II and R3.II and 1.06 cm∙s⁻¹ for reactor R2.II. Regarding the average removal efficiencies of CODt and soluble COD (CODs), no difference was observed between the three reactors at the confidence level of 95%. The average removal efficiency of NH4⁺-N in reactor R3.II was 44% higher than in reactor R1.II, because of the 71% volumetric exchange used in the R1.II reactor resulted in the washing of the nitrifying biomass of the reactor. The highest average removal efficiency of phosphorus of 42% was verified in reactor R1.II where the granules remained for more than 40 days. Also with respect to OPS II, the formation of the granules, up to 4.0 mm in diameter, was not a sufficient condition for an high phosphorus removal. The granulation process in the reactor R1.I, with volumetric exchange of 71%, required more time, but the granules after formed remained longer in the reactor. In general, it is possible to develop mature granules in RBS applying low va in the treatment of sanitary sewage with medium and low load.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/25298 |
| Date | 31 March 2017 |
| Creators | SILVA, Poliana Maria Januário |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/3087677954298076, KATO, Mario Takayuki |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Engenharia Civil, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/embargoedAccess |
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