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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/52411| Tipo: | Tese |
| Título: | Remoção de sulfeto em sistemas anaeróbios de tratamento de esgotos por desnitrificação autotrófica associada a microaeração |
| Autor(es): | Brito, Jéssyca de Freitas Lima |
| Orientador: | Firmino, Paulo Igor Milen |
| Coorientador: | Silva, Marcos Erick Rodrigues da Santos, André Bezerra dos |
| Palavras-chave: | Saneamento;Tratamento anaeróbio;Dessulfuração;Esgotos - Tratamento;Microaeration;Autotrophic denitrification |
| Data do documento: | 2020 |
| Citação: | BRITO, J. de F. L. Remoção de sulfeto em sistemas anaeróbios de tratamento de esgotos por desnitrificação autotrófica associada a microaeração. 2020. 119 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020. |
| Resumo: | O presente trabalho avaliou a desnitrificação autotrófica, via nitrato e nitrito, associada a microaeração, como estratégia in situ para a remoção de sulfeto dissolvido e gasoso produzido durante o tratamento anaeróbio de esgotos contendo sulfato. Para isso, foi investigado o efeito de diferentes concentrações de nitrato (50-300 mg·L-1) e nitrito (50-150 mg·L-1) assim como de diferentes vazões de microaeração (0,1-04 mL ar·min-1) e pontos de aplicação (headspace e linha de alimentação) na remoção das frações dissolvida e gasosa de sulfeto produzidas em reator anaeróbio, em escala laboratorial (volume útil de 3,0 L e tempo de detenção hidráulica de 8 h), alimentado com esgoto sintético contendo sulfato (1 g DQO·L-1 e 100 mg SO4 2-·L-1). Além disso, foi avaliado o efeito da recirculação de biogás (27 L·d-1) através da manta de lodo, quando o reator era microaerado no headspace (0,2 e 0,4 mL ar·min-1) ou suplementado com nitrato (50 mg·L-1), e, então, a associação das duas tecnologias (desnitrificação autotrófica e microaeração) na remoção de sulfeto gasoso e dissolvido. Por fim, foi avaliada a cinética de remoção de sulfeto através da adição de nitrato e nitrito na presença de matéria orgânica. A adição de nitrato ou nitrito, individualmente nos reatores, teve impacto positivo na remoção de sulfeto dissolvido, cujos melhores resultados foram alcançados com a concentração de 300 mg NO3 -∙L-1 (concentração de sulfeto dissolvido 97% menor do que a esperada) e 150 mg NO2 -∙L-1 (completa remoção de sulfeto dissolvido). Contudo, essa estratégia não foi tão efetiva para remoção de sulfeto gasoso. Tanto a metanogênese quanto a sulfetogênese não foram prejudicadas pela adição das diferentes concentrações de nitrato ou nitrito, porque havia DQO em abundância. Portanto, provavelmente, o principal mecanismo de remoção de sulfeto foi a desnitrificação autotrófica, a qual ocorreu efetivamente mesmo na presença de elevado teor de matéria orgânica. Por outro lado, a microaeração apresentou-se como uma excelente tecnologia para remoção de sulfeto gasoso, alcançando eficiências de 100% quando adicionada no headspace, na vazão de 0,2 mL ar·min-1. Porém, para o sulfeto dissolvido, não houve remoções significativas. A recirculação de biogás teve efeito positivo na remoção do sulfeto dissolvido, porém acabou comprometendo a completa remoção do sulfeto gasoso quando uma vazão menor do que 0,4 mL ar·min-1 foi injetada no headspace. A associação dos dois processos estudados, desnitrificação autotrófica e microaeração, favoreceu a completa eliminação de sulfeto dissolvido e gasoso produzido no reator anaeróbio. Finalmente, com os estudos cinéticos, pode-se perceber que o aumento da concentração de nitrato/nitrito interferiu diretamente no processo de desnitrificação autotrófica. Ademais, constatou-se que o excesso de nitrato/nitrito adicionado leva à formação de sulfato ao invés de enxofre elementar, e, portanto, deve ser evitado. Por fim, a presença de matéria orgânica em excesso pode impactar negativamente a remoção de sulfeto via desnitrificação autotrófica |
| Abstract: | The present work evaluated autotrophic denitrification, via nitrate and nitrite, associated with microaeration, as an in situ strategy for the removal of dissolved and gaseous sulfide produced during anaerobic treatment of sulfate-containing sewage. For this, the effect of different concentrations of nitrate (50-300 mg·L-1) and nitrite (50-150 mg·L-1) as well as different microaeration flow rates (0.1-04 mL air·min-1) and application points (headspace and feeding line) on the removal of dissolved and gaseous sulfide fractions produced in a lab-scale anaerobic reactor (3.0-L working volume and 8-h hydraulic retention time), fed with synthetic sewage containing sulfate (1 g COD·L-1 and 100 mg SO4 2-·L-1), was investigated. In addition, the effect of biogas recirculation (27 L·d-1) through the sludge blanket was evaluated when the reactor was microaerated in the headspace (0.2 and 0.4 mL air·min-1) or supplemented with nitrate (50 mg·L-1), and, then, the association of the two technologies (autotrophic denitrification and microaeration) for the removal of gaseous and dissolved sulfide. Finally, the kinetics of sulfide removal by nitrate and nitrite addition in the presence of organic matter was evaluated. The addition of nitrate or nitrite, individually to the reactors, had a positive impact on the removal of dissolved sulfide, whose best results were achieved with the concentration of 300 mg NO3 -·L-1 (97% lower than the expected dissolved sulfide concentration) and 150 mg NO2 -·L-1 (complete removal of dissolved sulfide). However, this strategy was not so effective for gas sulfide removal. Both methanogenesis and sulfidogenesis were not impaired by the addition of different nitrate or nitrite concentrations, because COD was abundant. Therefore, probably, the main mechanism of sulfide removal was autotrophic denitrification, which occurred effectively even in the presence of high organic matter content. On the other hand, microaeration was an excellent technology for gaseous sulfide removal, achieving efficiencies of 100% when added to the headspace, at a flow rate of 0.2 mL air·min- 1. However, for dissolved sulfide, there were no significant removals. Biogas recirculation had a positive effect on the removal of dissolved sulfide, but ultimately compromised the complete removal of gaseous sulfide when a flow less than 0.4 mL air·min-1 was injected into the headspace. The association of the two studied processes, autotrophic denitrification and microaeration, favored the complete elimination of dissolved and gaseous sulfide produced in the anaerobic reactor. Finally, with the kinetic studies, it can be noticed that the increase of nitrate/nitrite concentration directly interfered in the autotrophic denitrification process. In addition, it was found that the excess of nitrate/nitrite added leads to sulfate formation rather than elemental sulfur, and therefore should be avoided. Finally, the presence of excess organic matter can negatively impact sulfide removal via autotrophic denitrification. |
| URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/52411 |
| Aparece nas coleções: | DEHA - Teses defendidas na UFC |
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