Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79818
Tipo: Dissertação
Título: Cultivo de consórcios granulares algal-bacterianos em fotobiorreatores em batelada sequencial: estabilidade e desempenho operacional.
Título em inglês: Cultivation of algal-bacterial granular consortia in sequential batch photobioreactors: stability and operational performance
Autor(es): Cordeiro, Giancarlo Lavor
Orientador: Firmino, Paulo Igor Milen
Coorientador: Silva, Marcos Erick Rodrigues da
Palavras-chave em português: Estações de tratamento de águas residuárias;Fotogrânulos;Respirometria;Microalga
Palavras-chave em inglês: Wastewater treatment plants;Photogranules;Respirometry;Microalgae
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTAL
Data do documento: 2024
Citação: CORDEIRO, Giancarlo Lavor. Cultivo de consórcios granulares algal-bacterianos em fotobiorreatores em batelada sequencial: estabilidade e desempenho operacional. 2024. 70 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil - Saneamento Ambiental) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
Resumo: A tecnologia de lodo granular aeróbio (LGA) se destaca entre as abordagens promissoras para o tratamento biológico de águas residuais, possuindo apenas alguns desafios operacionais. Alguns desses desafios podem ser mitigados pela integração de microalgas ao sistema, formando consórcios com bactérias chamados de lodo granular algal-bacteriano (LGAB) ou fotogrânulos. Assim, este estudo buscou investigar o impacto das microalgas na formação, estabilidade e remoção de carbono (C), nitrogênio (N) e fósforo (P) de LGAB no tratamento de esgoto doméstico sintético com elevada carga orgânica. Foi proposto um planejamento fatorial para definir as condições ótimas de iluminação, com fotoperíodo e intensidade luminosa como variáveis independentes e a densidade óptica (DO) como resposta. Os reatores tinham volume de 8 L com ciclos de 6 h e troca volumétrica de 50%, usando estratégia de redução do tempo de sedimentação de 20 para 15, 10 e 5 min nas fases I, II, III e IV, respectivamente. Os reatores R1 e R2 foram inoculados com lodo de um sistema University of Cape Town (UCT) e as espécies de microalgas C. vulgaris e S. obliquus, respectivamente, já R3 foi inoculado somente com lodo de sistema UCT, sendo o controle. Os sistemas foram alimentados com esgoto doméstico sintético contendo 850 mg·DQO·L-1, 50 mg·N·L-1 e 10 mg·P·L-1. As condições ótimas de iluminação foram estabelecidas em 150 μmol·m-2·s-1 de intensidade de luz e fotoperíodo de 14 h de claro e 10 h de escuro. No processo de granulação, R1 e R2 apresentaram granulação na fase IV (5 min de sedimentação) nos dias 96 e 71, respectivamente, enquanto R3 permaneceu sem granular. R2 também apresentou melhor estabilidade quanto à sedimentação. Com relação às substâncias poliméricas extracelulares, a fração de proteínas (PN) foi superior à de polissacarídeos (PS) em todos os reatores ao longo do experimento, com razões PN/PS de 3,88, 4,28 e 5,14 para R1, R2 e R3. Os sistemas apresentaram coeficiente de estabilidade (S) de 38,1%, 45,8% e 38,3% para R1, R2 e R3, respectivamente, indicando baixa resistência. A eficiência de remoção de DQO, N e P foram > 97%, > 70% e ~30%, respetivamente, nos três reatores. Testes respirométricos indicaram que o consórcio LGAB favoreceu a atividade de bactérias heterotróficas e nitritadoras autotróficas. Foi possível cultivar LGAB inoculados com as microalgas verdes C. vulgaris e S. obliquus em esgoto doméstico sintético sob condições de elevada carga orgânica (> 800 mg DQO·L-1), sugerindo que a presença das microalgas favoreceu o processo de granulação. O reator inoculado com S. obliquus obteve granulação completa em menor tempo, grânulos maiores e melhor sedimentabilidade.
Abstract: Aerobic granular sludge (AGS) technology stands out among the promising approaches for biological wastewater treatment, with only a few operational challenges. Some of these challenges can be mitigated by integrating microalgae into the system, forming consortia with bacteria known as algal-bacterial granular sludge (ABGS) or photogranules. Thus, this study aimed to investigate the impact of microalgae on the formation, stability, and removal of carbon (C), nitrogen (N), and phosphorus (P) from ABGS in the treatment of synthetic domestic wastewater with high organic load. A factorial design was proposed to define the optimal lighting conditions, with photoperiod and light intensity as independent variables and optical density (OD) as the response. The reactors had a volume of 8 L with 6-h cycles and a 50% volumetric exchange rate, using a settling time reduction strategy from 20 to 15, 10, and 5 min in phases I, II, III, and IV, respectively. Reactors R1 and R2 were inoculated with sludge from a University of Cape Town (UCT) system and the microalgae species C. vulgaris and S. obliquus, respectively, while R3 was inoculated only with sludge from the UCT system, serving as the control. The systems were fed with synthetic domestic wastewater containing 850 mg·COD·L-1, 50 mg·N·L-1 e 10 mg·P·L-1. The optimal lighting conditions were established at 150 μmol·m-2·s-1 of light intensity and a photoperiod of 14 h of light and 10 h of dark. In the granulation process, R1 and R2 presented granulation in phase IV (5 min settling) on days 96 and 71, respectively, while R3 remained ungranulated. R2 also presented better stability regarding settleability. Regarding the extracellular polymeric substances, the protein fraction (PN) was higher than that of polysaccharides (PS) in all reactors throughout the experiment, with PN/PS ratios of 3.88, 4.28 and 5.14 for R1, R2 and R3. The systems presented stability coefficients (S) of 38.1%, 45.8% and 38.3% for R1, R2 and R3, respectively, indicating low resistance. The removal efficiencies of COD, N and P were > 97%, > 70% and ~30%, respectively, in the three reactors. Respirometry tests indicated that the ABGS consortium favored the activity of heterotrophic and autotrophic ammonia-oxidizing bacteria. It was possible to cultivate ABGS inoculated with the green microalgae C. vulgaris and S. obliquus in synthetic domestic wastewater under conditions of high organic load (> 800 mg COD·L-1), suggesting that the presence of microalgae favored the granulation process. The reactor inoculated with S. obliquus obtained complete granulation in less time, larger granules and better settleability.
Descrição: Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79818
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/0120278625995800
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0002-3938-1264
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/3555756278619302
ORCID do Coorientador: https://orcid.org/0000-0002-6044-3159
Currículo Lattes do Coorientador: http://lattes.cnpq.br/7579764751648280
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:DEHA - Dissertações defendidas na UFC

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
2024_dis_glcordeiro.pdf16,13 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.