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Previous issue date: 2018-06-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A associação de reatores anaeróbios de alta taxa (UASB) a sistemas de lodo ativado tem sido
muito empregada atualmente, especialmente em regiões de clima quente, por proporcionar a
redução da carga orgânica afluente ao sistema de lodo ativado. Isso implica na diminuição da
demanda de oxigênio e da massa de lodo produzida no sistema aeróbio. Nessas regiões tornase
imprescindível a consideração, no projeto do reator aeróbio do sistema, do processo de
nitrificação, para evitar a competição pelo oxigênio dissolvido (OD) entre microrganismos
autotróficos e heterotróficos. Ademais, também surge a necessidade da inclusão de etapa
anóxica para a remoção de nitrato, de modo a reduzir a concentração deste no decantador
secundário. Isso porque a ocorrência de desnitrificação no decantador provoca problemas
operacionais no sistema, como a perda de sólidos com o efluente final. Alguns estudos
indicam que a contribuição do reator UASB na remoção de matéria orgânica do esgoto bruto
interfere tanto no processos de nitrificação quanto no de desnitrificação. A menor carga
orgânica afluente ao lodo ativado pode reduzir o desenvolvimento dos microrganismos
heterotróficos, de modo a possibilitar a redução da concentração mínima de OD necessária no
reator aeróbio. Ademais, o UASB reduz a disponibilidade de DQO para a desnitrificação,
podendo inviabilizar o processo e trazer instabilidade ao sistema. Dessa forma, o objetivo
deste trabalho é avaliar o desempenho de sistema de lodo ativado com pré-desnitrificação
empregado como pós-tratamento de reator UASB em região de clima quente. Para isso, foi
realizado um experimento em uma ETE em escala piloto, constituída por reator UASB
seguido de sistema de lodo ativado com reatores anóxico e aeróbio e decantador secundário.
Recirculações de lodo do decantador e do tanque de aeração (para disponibilizar nitrato para
desnitrificação) para o reator anóxico foram promovidas, bem como o desvio de uma parcela
de esgoto bruto diretamente para esse reator (para disponibilizar carbono para a
desnitrificação). O estudo foi dividido em quatro etapas, nas quais foram variados os
parâmetros: tempo de detenção hidráulica dos reatores, concentração de OD no tanque de
aeração e vazão de by-pass de esgoto bruto. Análises físico-químicas semanais (DQO, P,
NH4
+
, NO3ˉ, NO2ˉ, SST) foram realizadas para monitoramento e avaliação do desempenho da
ETE piloto. Foi observada, durante todo o experimento, a flotação de lodo no decantador em
consequência da desnitrificação ineficiente no reator anóxico, a qual ocorria de forma
descontrolada no decantador secundário. Ademais, a baixa carga orgânica afluente ao sistema
de lodo ativado limitou o crescimento da biomassa heterotrófica, favorecendo as bactérias
nitrificantes no tanque de aeração. Os resultados mostram que ainda existem limitações para a
aplicação de lodo ativado como pós-tratamento de reator UASB com relação à remoção de
nitrogênio, em regiões de clima quente. / The association of high rate anaerobic reactors (UASB) to activated sludge systems has been
widely employed nowadays, especially in hot climate regions, as it provides the reduction of
the organic load affluent to the activated sludge system. This results in a decrease of the
oxygen demand and the sludge mass produced in the aerobic system. In these regions it
becomes essential to consider the nitrification process in the aerobic reactor design to avoid
competition for dissolved oxygen (DO) between autotrophic and heterotrophic
microorganisms. Moreover, the need to include an anoxic stage for nitrate removal arises, in
order to reduce its concentration in the secondary settler. It must be considered because the
occurrence of denitrification in the sedimentation tank causes operational problems in the
system, such as solids loss with the final effluent. Some studies indicate that the contribution
of the UASB reactor in organic matter removal from the raw sewage interferes in both
nitrification and denitrification processes. The lower organic load affluent to the activated
sludge can reduce the development of heterotrophic microorganisms, which can decrease the
minimum required DO concentration in the aerobic reactor. In addition, the UASB reduces
the COD availability for denitrification, which can make the process unfeasible and bring
instability to the system. Thus, the objective of this work is to evaluate the performance of
activated sludge system with pre-denitrification used as post-treatment of UASB reactor in
hot climate region. Thereunto, an experiment was carried out in a pilot scale WWTP,
composed by UASB reactor followed by activated sludge system with anoxic and aerobic
reactors and secondary settler. Sludge recycle from the settler and the aeration tank (to
provide nitrate for denitrification) to the anoxic reactor were promoted, as well as the
deviation of a portion of raw sewage directly to the anoxic reactor (to provide carbon for
denitrification). The study was conducted in four stages, in which the following parameters
were varied: reactors hydraulic retention time, DO concentration in the aeration tank and bypass
flow of raw sewage. Physical-chemical analyzes (COD, P, NH4
+
, NO3ˉ, NO2ˉ, TSS) were
weekly performed to monitor and evaluate the pilot WWTP performance. During the whole
experiment, sludge flotation in the secondary settler was observed as a consequence of
inefficient denitrification in the anoxic reactor, which occurred uncontrollably in the
sedimentation tank. Furthermore, the low organic load affluent to the activated sludge system
limited the heterotrophic biomass growth, favoring nitrifying bacteria in the aeration tank.
The results show that there are still limitations to the application of activated sludge system as
post-treatment of UASB reactor in relation to the removal of nitrogen, in hot climate regions
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/25674 |
| Date | 22 June 2018 |
| Creators | Paula, Carolina Tavares |
| Contributors | 75200252415, Tinoco, Juliana Delgado, 56583354420, Santos, Silvânia Lucas dos, 01957377330, Santos, Helio Rodrigues dos |
| Publisher | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA SANITÁRIA, UFRN, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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