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Tipo do documento: Tese
Título: Tratamento biológico de esgoto e solubilização de lodo como alternativa de recuperação de subprodutos: material carbonáceo e nutrientes
Título(s) alternativo(s): Biological sewage treatment and sludge solubilization as an alternative for the recovery of by-products: carbonaceous material and nutrients
Autor: Ó, Kely Dayane Silva do 
Primeiro orientador: Sousa, José Tavares de
Segundo orientador: Henrique, Israel Nunes
Primeiro coorientador: Henrique, Israel Nunes
Primeiro membro da banca: Sousa, José Tavares de
Segundo membro da banca: Coura, Mônica de Amorim
Terceiro membro da banca: Belli Filho, Paulo
Quarto membro da banca: Leite, Valderi Duarte
Quinto membro da banca: Lopes, Wilton Silva
Resumo: O tratamento de esgotos por lodos ativados utilizando reatores em bateladas sequencias (RBS) tem sido relatado como eficiente na remoção de matéria orgânica e nutrientes (N e P). No entanto, os processos metabólicos envolvidos na biodesfosfatação e desnitrificação heterotrófica ocorrem quando há carbono orgânico disponível em proporções estequiométricas e em conjunto com outros fatores, como a idade de lodo e a otimização da duração das fases aeróbia, anaeróbia e anóxica. Neste contexto, a primeira etapa do trabalho objetivou avaliar a eficiência de dois reatores RBS na remoção biológica de nutrientes de esgotos com diferentes concentrações e diferentes tempos de retenção celular (TRC) e tempos de ciclo. Assim, dois sistemas experimentais foram operados em paralelo, tendo o sistema 1 esgoto concentrado como afluente e o sistema 2, esgoto moderado. Em ambos os sistemas foram utilizados tempos de ciclo de 24 e 8 horas e TRC de 12 e 5 dias, respectivamente para os reatores R1 e R2. A biodesfosfatação foi realizada com melhor desempenho no reator R2, apresentando eficiência média de 83% quando o sistema foi operado com esgoto concentrado. Em contrapartida, os processos de nitrificação/desnitrificação foram realizados com maior eficiência no reator R1, apresentando eficiência média de 84% também quando o sistema tratou esgoto concentrado. Na segunda etapa do trabalho foram avaliados os processos de solubilização alcalina e enzimática do lodo de excesso do RBS tratando esgoto concentrado, em dois tempos de reação diferentes (8 e 48 horas). Para tanto, foi utilizado o delineamento experimental fatorial completo 2(2-0) (DOE 2(2-0)), aplicando-se três repetições e tendo o pré-tratamento (enzimático: 10% lipase. (gST)-1, e alcalino: NaOH, pH=12) e o tempo de reação (8 e 48 horas) como as variáveis independentes, e a DQO filtrada, carboidratos, proteínas, fósforo total e ortofosfato como dependentes. Para analisar a diferença estatística nos dados experimentais foi realizada análise de variância (ANOVA), sendo os valores médios dos parâmetros avaliados e o diagrama de Pareto construídos com um limite de confiança de 95%. O teste de respirometria também foi um parâmetro utilizado para avaliar a biodegradabilidade do lodo (controle, sem pré-tratamento e após os pré-tratamentos). Foi observado que a taxa de solubilização do lodo aumentou em ambas as tecnologias investigadas. No entanto, a análise estatística aplicada indicou o pré-tratamento alcalino como o mais eficaz e o tempo de reação como significativamente relevante no processo. Para esta tecnologia, a matéria orgânica metabolizada foi aumentada em 178 e 279 mgDQOf.L-1 para os tempos de reação de 8 e 48 horas, respectivamente. Apesar da maior eficiência do pré-tratamento alcalino, o processo enzimático apresentou uma maior fração de DQO consumida (DQOc), indicando uma maior fração biodegradável, possivelmente devido às propriedades orgânicas da própria enzima.
Abstract: The treatment of sewage by activated sludge using sequential batch reactors (RBS) has been reported to be efficient in removing organic matter and nutrients (N and P). However, the metabolic processes involved in biodephosphate and heterotrophic denitrification occur when organic carbon is available in stoichiometric proportions and in conjunction with other factors, such as sludge age and the optimization of the duration of the aerobic, anaerobic and anoxic phases. In this context, the first stage of the work aimed to evaluate the efficiency of two RBS reactors in the biological removal of nutrients from sewage with different concentrations and different cell retention times (TRC) and cycle times. Thus, two experimental systems were operated in parallel, with system 1 concentrated sewage as an influent and system 2 as moderate sewage. In both systems, cycle times of 24 and 8 hours and TRC of 12 and 5 days were used, respectively for reactors R1 and R2. Biodephosphating was performed with better performance in reactor R2, with an average efficiency of 83% when the system was operated with concentrated sewage. On the other hand, the nitrification/denitrification processes were carried out with greater efficiency in the R1 reactor, with an average efficiency of 84% also when the system treated concentrated sewage. In the second stage of the work, the processes of alkaline and enzymatic solubilization of excess sludge from RBS were evaluated by treating concentrated sewage, in two different reaction times (8 and 48 hours). For that, a complete factorial experimental design 2(2-0) (DOE 2(2-0)) was used, applying three replications and having the pre-treatment (enzymatic: 10% lipase. (gST)-1, and alkaline: NaOH, pH=12) and reaction time (8 and 48 hours) as the independent variables, and filtered COD, carbohydrates, proteins, total phosphorus and orthophosphate as dependents. To analyze the statistical difference in the experimental data, analysis of variance (ANOVA) was performed, and the mean values of the parameters evaluated and the Pareto diagram were constructed with a confidence limit of 95%. The respirometry test was also a parameter used to assess the biodegradability of the sludge (control, without pre-treatment and after pre-treatments). It was observed that the sludge solubilization rate increased in both investigated technologies. However, the applied statistical analysis indicated the alkaline pretreatment as the most effective and the reaction time as significantly relevant in the process. For this technology, the metabolized organic matter was increased by 178 and 279 mgDQOf.L-1 for the reaction times of 8 and 48 hours, respectively. Despite the greater efficiency of the alkaline pre-treatment, the enzymatic process showed a higher fraction of COD consumed (COD), indicating a higher biodegradable fraction, possibly due to the organic properties of the enzyme itself.
Palavras-chave: Tratamento de esgoto
Remoção biológica de nutrientes
Lodo ativado
Solubilização de lodo aeróbio
Área(s) do CNPq: ENGENHARIA SANITARIA::TRATAMENTO DE AGUAS DE ABASTECIMENTO E RESIDUARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Estadual da Paraíba
Sigla da instituição: UEPB
Departamento: Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa - PRPGP
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental - PPGCTA
Citação: do Ó, Kely Dayane Silva. Tratamento biológico de esgoto e solubilização de lodo como alternativa de recuperação de subprodutos: material carbonáceo e nutrientes. 2021. 144f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental - PPGCTA) - Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, 2022.
Tipo de acesso: Acesso Embargado
URI: http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/handle/tede/4292
Data de defesa: 28-Out-2021
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