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Previous issue date: 2012-02-16 / Agroindustrial effluents from meat processing are characterized by high levels of suspended
solids, organic compounds and nutrients, mainly nitrogen on its different forms. It is crucial to
remove nitrogen compounds from these effluents because of its eutrophying potential and
risks to aquatic life as well as to human health. Thus, this trial aimed at evaluating the
efficiency of a sequencing batch reactor (SBR), as a post-treatment, on biological removal of
nitrogen in cattle slaughterhouse wastewater by nitrification/denitrification processes. The
experimental unit consisted of a SBR made of polyethylene with 185 mm diameter x 205 mm
height and a 4 L working volume. The effects of initial concentration of ammoniacal nitrogen
were investigated at 100, 150 and 200 mg L-1 and air flow rate of 0.125, 0.375 and 0.625 L
min-1 Lreactor
-1 on nitrogen compounds removal. A central rotatable composite design (CRCD)
was applied with four runs in -1 and +1 levels, four runs on levels of axial points (-1.414 and
+1.414) and three replications at the central point (0). Nitrification performance was
evaluated according to the efficiency of nitrogen ammoniacal removal, conversion of nitrite to
nitrate and nitrite accumulation (%), denitrification performance based on the efficiency of
nitrite/nitrate and organic matter (%) removal, as well as the efficiency of the whole process
by the removal of total nitrogen (%). During the treatment system management, the observed
parameters were: temperature, pH, alkalinity, dissolved oxygen, C/N ratio, free ammonia and
nitrous acid. During nitrification process, there were changes among 11.5 and 100%, 9.2 and
94.9% and 4.0 and 19.6% in order to have an efficient removal of ammoniacal nitrogen,
conversion of ammoniacal nitrogen to nitrate and nitrite concentration, respectively. Nitrite
concentration of less than 20% may be a clue of a complete nitrification. Both studied factors,
initial concentration of ammoniacal nitrogen and air flow rate, showed significant effects at
10% on the recorded variables response, although the interaction among factors showed no
significance. The increased air flow and decrease concerning the initial concentration of
ammoniacal nitrogen resulted in higher efficiencies of ammoniacal and total nitrogen
removal, as well as the conversion of ammoniacal nitrogen to nitrate. During the preestablished
intervals of this study, the highest efficiencies above 80% were achieved in air
flow levels between 0.375 and 0.725 L min-1 Lreactor
-1 and initial concentration of ammoniacal
nitrogen between 80 and 200 mg L-1. On denitrification process, the answers ranged from
91.5 and 96.9 and 78.3% and 87.9% concerning the efficiencies to remove nitrite/nitrate and
organic matter. The evaluation of kinetic behavior showed a possible reduction in cycle times
of aerobic and anoxic phases, since removals of nitrogen compounds, superior to 90%, were
achieved in only 12 and 1 h, respectively. Maximum concentrations, 13.8 and 6.8 x 10-9 mg
L-1 of free ammonia and nitrous acid, did not inhibit ammoniacal nitrogen oxidation. The SBR
system, used to remove nitrogen, proved to be feasible for the treatment of effluent from
cattle slaughterhouse, as it has shown high levels of oxidation of nitrogen compounds that
met the discharge standards, required by law / Efluentes agroindustriais oriundos do processamento de carnes são caracterizados por
elevados teores de sólidos em suspensão, compostos orgânicos e nutrientes, principalmente
nitrogênio em suas diferentes formas. A remoção dos compostos nitrogenados desses
efluentes se torna indispensável em decorrência de seu potencial eutrofizante e dos riscos à
vida aquática e à saúde humana. Dentro desse contexto, o presente trabalho teve como
objetivo avaliar a eficiência de um reator em batelada sequencial (RBS), como póstratamento,
na remoção biológica de nitrogênio de efluente de abatedouro de bovinos por
meio de processos de nitrificação/desnitrificação. A unidade experimental constituiu-se de
um RBS confeccionado de polietileno com 185 mm de diâmetro x 205 mm de altura e
volume útil de 4 L. Foram investigados os efeitos da concentração inicial de nitrogênio
amoniacal de 100, 150 e 200 mg L-1 e as vazões de ar de 0,125, 0,375 e 0,625 Lmin-1 Lreator
-1
na remoção de compostos nitrogenados. Foi utilizado 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 três repetições no ponto central (0). Foi avaliado o
desempenho da nitrificação através da eficiência de remoção do nitrogênio amoniacal,
conversão de nitrito a nitrato e acúmulo de nitrito (%) e o desempenho da desnitrificação
através da eficiência de remoção de nitrito/nitrato e matéria orgânica (%), além da eficiência
do processo completo pela remoção de nitrogênio total (%). Durante a operação do sistema
de tratamento, foram monitorados os parâmetros temperatura, pH, alcalinidade, oxigênio
dissolvido, relação C/N, amônia livre e ácido nitroso. No processo de nitrificação, foram
verificadas variações de 11,5 a 100%, 9,2 a 94,9% e 4,0 a 19,6% nas eficiências de
remoção de nitrogênio amoniacal, conversão de nitrogênio amoniacal a nitrato e acúmulo de
nitrito, respectivamente. O acúmulo de nitrito inferior a 20% pode ser indicativo de
nitrificação completa. Os fatores avaliados, concentração inicial de nitrogênio amoniacal e
vazão de ar apresentaram efeitos significativos a 10% sobre as variáveis respostas obtidas,
porém a interação entre os fatores não apresentou significância. O aumento da vazão de ar
e a diminuição da concentração inicial de nitrogênio amoniacal resultaram em maiores
eficiências de remoção de nitrogênio amoniacal e total e conversão de nitrogênio amoniacal
a nitrato. Nos intervalos pré-estabelecidos de estudo, as eficiências acima de 80% foram
atingidas nos níveis de vazão de ar de 0,375 a 0,725 L min-1 Lreator
-1, combinadas com
concentração inicial de nitrogênio amoniacal de 80 a 200 mg L-1. No processo de
desnitrificação, foram obtidas variações de 91,5 a 96,9% e 78,3 a 87,9% nas eficiências de
remoção de nitrito/nitrato e matéria orgânica, respectivamente. A avaliação do
comportamento cinético indicou possível redução nos tempos de ciclo das fases aeróbia e
anóxica, uma vez que foram alcançadas remoções dos compostos nitrogenados, superiores
a 90%, em apenas 12 e 1 h, respectivamente. Concentrações máximas, na ordem de 13,8 e
6,8 x 10-9 mg L-1 de amônia livre e ácido nitroso, não inibiram a oxidação do nitrogênio
amoniacal. O sistema RBS, aplicado na remoção de nitrogênio, mostrou-se viável para o
tratamento de efluente de abatedouro de bovinos, visto que apresentou níveis elevados de
oxidação de compostos nitrogenados que atenderam aos padrões de lançamento, exigidos
pela legislação ambiental vigente
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.unioeste.br:tede/2882 |
| Date | 16 February 2012 |
| Creators | Lima, Adriana Neres de |
| Contributors | Gomes, Benedito Martins |
| Publisher | Universidade Estadual do Oeste do Parana, Programa de Pós-Graduação "Stricto Sensu" em Engenharia Agrícola, UNIOESTE, BR, Engenharia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE, instname:Universidade Estadual do Oeste do Paraná, instacron:UNIOESTE |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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