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Título: Remoção de matéria orgânica e calibração de um modelo de remoção de amônia em uma série de lagoas de estabilização em escala real
Título em inglês: Removal of organic matter and calibration of an ammonia removal model in a series of real-scale stabilization ponds
Autor(es): Almeida, Anderson Ruan Gomes de
Orientador(es): Silva, Fernando José Araújo da
Palavras-chave: Saneamento
Lagoas de estabilização
Matéria orgânica
Remoção amoniacal
Fração lábil
Oxigênio consumido
Data do documento: 26-Jul-2017
Citação: ALMEIDA, A. R. G. (2017)
Resumo: Lagoas de estabilização são sistemas de tratamento bastante difundidos no Brasil em virtude do seu baixo custo de implementação, operação e manutenção. Esse sistema de tratamento apresenta capacidade de remoção de matéria orgânica e amoniacal através de meios biológicos por meio de relações entre biomassa bacteriana e algal. É comum lagoas com presença de biomassa algal apresentarem aumento da concentração orgânica em virtude da morte e predação das mesmas. A estimativa da concentração algal é dada em termos de clorofila a. A caracterização da matéria orgânica em efluentes domésticos é feita através de parâmetros de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) e Demanda Química de Oxigênio (DQO). Como forma alternativa de avaliar a carga orgânica gerada pelas algas, foi proposta a utilização de análise de Oxigênio Consumido (OC) que mede a parcela orgânica de maior facilidade de biodegradação, denominada de fração lábil. Em relação a remoção de amônia, os autores Pano e Middlebrooks (1982) e Soares et al. (1996) propuseram um modelo de remoção de amônia total (AMT) em lagoas facultativas. O modelo considera que a remoção amoniacal sofre influência de parâmetros físicos, químicos e operacionais. Pretendeu-se avaliar os modelos sugeridos em lagoas de estabilização localizados na ETE Tabapuá (3°44'S; 38°36'O), situada em Fortaleza, capital do Ceará. Tais lagoas são formadas em série, constituídas por uma lagoa facultativa primária (LFP) seguida de uma lagoa de maturação primária (LMP) e, esta, por uma de maturação secundária (LMS). O sistema de lagoas apresentou remoção de DBO de 75%, DQO de 82% e OC de 23%. Em relação à biomassa algal, a LFP foi a que apresentou maior valor de clorofila a (689 μg/l), coincidindo com a série que apresentou aumento na concentração orgânica particulada. Análises de OC apresentaram resultados satisfatórios na avaliação da fração particulada das lagoas, sugerindo que o aumento da concentração acontece em virtude do excesso de biomassa algal. Além disso, análises de OC sugerem que a composição algal é prioritariamente composta por carbono orgânico lábil, sofrendo efeito, no processo de decomposição, tanto da biomassa bacteriana heterotrófica, como da variação de temperatura. Os modelos de remoção de amônia empregados foram bastante relevantes quando analisados nas lagoas facultativas (R² = 0,88; Erro médio = 22,0%), não acontecendo o mesmo comportamento nas lagoas de maturação (R²=0,47; Erro = 57,5%). Em virtude disso, foi sugerida a calibração dos modelos utilizados como forma de atender tanto as lagoas facultativas, como as de maturação. O modelo apresentou melhores correlações (R² = 0,94; E= 19,9%) quando comparado com os modelos propostos, sendo sugerida a sua utilização em sistemas de lagoas de estabilização no estado do Ceará e Região Nordeste.
Abstract: Stabilization ponds are very widespread treatment systems in Brazil due to their low cost of implementation, operation and maintenance. This treatment system has ability to remove organic matter and ammonia by biological means through relationships between bacterial and algal biomass. It is common for ponds with presence of algal biomass to present an increase in organic concentration due to the death and predation of themselves. The estimate of the algal concentration is given in terms of chlorophyll a. The characterization of the organic matter in domestic effluents is done through parameters of Biochemical Oxygen Demand (BOD) and Chemical Oxygen Demand (COD). As an alternative way of evaluating the organic load generated by algae, it was proposed the use of Consumed Oxygen (OC) analysis that measures the organic portion of greater ease of biodegradation, called the labile fraction. In relation to ammonia removal, the authors Pano and Middlebrooks (1982) and Soares et al. (1996) proposed a model of total ammonia removal (AMT) in facultative ponds. The model considers that ammoniacal removal is influenced by physical, chemical and operational parameters. It was intended to evaluate the models suggested in stabilization ponds located in the ETE Tabapuá (3 ° 44'S, 38 ° 36'O), located in Fortaleza, capital of Ceará. These ponds are formed in series, consisting of a primary facultative pond (LFP) followed by a primary maturation pond (LMP) and this one by a secondary maturation pond (LMS). The pond system showed 75% BOD removal, COD of 82% and OC of 23%. In relation to the algal biomass, the LFP presented the highest chlorophyll a value (689 μg / l), coinciding with the series that showed an increase in the particulate organic concentration. OC analyzes presented satisfactory results in the evaluation of the particulate fraction of the ponds, suggesting that the increase in concentration occurs due to the excess of algal biomass. In addition, analyzes of OC suggest that the algal composition is composed mainly of labile organic carbon, having an effect on the decomposition process of both heterotrophic bacterial biomass and temperature variation. The models of ammonia removal were very relevant when analyzed in the facultative ponds (R² = 0.88, mean error = 22.0%), and the same behavior did not occur in the maturation ponds (R² = 0.47; , 5%). As a result, it was suggested the calibration of the models used as a way to meet both facultative and maturation ponds. The model presented better correlations (R² = 0.94, E = 19.9%) when compared to the proposed models, being suggested its use in systems of stabilization ponds in the state of Ceará and Northeast Region.
Descrição: ALMEIDA, A. R. G. Remoção de matéria orgânica e calibração de um modelo de remoção de amônia em uma série de lagoas de estabilização em escala real. 2017. 93 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil)-Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/27245
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