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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/86106| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Study of emerging aerobic biotechnologies for sewage treatment and resource recovery |
| Título em inglês: | Study of emerging aerobic biotechnologies for sewage treatment and resource recovery |
| Autor(es): | Ferreira, Tasso Jorge Tavares |
| Orientador: | Santos, André Bezerra dos |
| Coorientador: | Rollemberg, Silvio Luiz de Sousa |
| Palavras-chave em português: | Lodo granular aeróbico;Esgotos sanitários;Tratamento biológico aeróbio;Reator de biofilme de leito móvel;Lodo ativado de filme fixo integrado;Recursos hídricos;Reciclagem da água |
| Palavras-chave em inglês: | Aerobic granular sludge;Sanitary sewers;Aerobic biological treatment;Moving bed biofilm reactor;Integrated fixed film activated sludge;Water Resources;Water recycling |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::RECURSOS HIDRICOS |
| Data do documento: | 2023 |
| Citação: | FERREIRA, Tasso Jorge Tavares. Study of emerging aerobic biotechnologies for sewage treatment and resource recovery. 2023. 118 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil-Recursos Hídricos) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023. |
| Resumo: | A tecnologia de lodo ativado (LA) é a mais utilizada em estações de tratamento de esgoto (ETEs) em todo o mundo. Porém, com o crescimento populacional das últimas décadas, avanços industriais emudanças nos padrões de consumo, a geração e complexidade de efluentes também aumentou.Assim, as ETEs enfrentam o desafio de aumentar a eficiência do tratamento, muitas vezes para cumprir com requisitos legais de lançamento em corpos hídricos cada vez mais restritivos. As buscas por melhorias resultaram no surgimento de novas tecnologias como MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor), IFAS (Integrated Fixed Film Activated Sludge) e AGS (Aerobic Granular Sludge). Com isso, este estudo foi realizado para comparar as referidas tecnologias aeróbias emergentes no tratamento de esgoto sanitário, com o objetivo de contribuir para a tomada de decisão no projeto de futuras ETEs. Além disso, foram apontadas diversas formas de recuperação de recursos, com o objetivo de auxiliar na introdução da economia circular dentro do tratamento de esgoto. A primeira investigação avaliou a influência da inclusão de uma camada de biofiltro em um reator em batelada sequencial com AGS. Nesse estudo foi observado que o sistema AGS-BF (R2) Forneceu um efluente de alta qualidade em termos de sólidos suspensos totais e turbidez, além de obter remoções de Nitrogênio Total acima de 80% em todo período experimental. Outro fato observado foi que a produção de lodo foi avaliada, e o coeficiente de rendimento (Y, gSSV/gDQOrem) e concentração de lodo foi maior em no reator AGS-BF em relação ao reator AGS convencional. A nova configuração de reator mostrou-se ser uma alternativa para melhorar alguns aspectos dos reatores AGS convencionais, como desnitrificação e acúmulo de nitrito, concentração de SST no efluente e aumento da confiabilidade do sistema durante períodos de instabilidade e quebra dos grânulos. A segunda investigação comparou quatro tecnologias aeróbias emergentes (MBBR - R1, IFAS - R2, AGS - R3 e AGS-BF - R4) para o tratamento de esgoto sanitário e recuperação de recursos. Nesse estudo a remoção de DQO e a nitrificação foram altas para todos os reatores. No entanto, a remoção de nitrogênio total foi moderada para os reatores R1 (48%) e R2 (54%), mas valores acima de 70% foram observados para R3 e R4. A remoção de fósforo também foi possível, atingindo valores abaixo de 52% para os sistemas MBBR (R1) e IFAS (R2), mas com valores acima de 80% nos sistemas de granulação aeróbia R3 e R4. A concentração de sólidos voláteis no efluente foi também maior em R1 e R2 (6,1 e 6,7 mg/L, respectivamente) quando comparados a R3 (4,2 mg/L) e R4 (5,4 mg/L). O terceiro estudo consistiu em uma revisão sistemática da recuperação de recursos como água, energia, produtos químicos,matérias-primas e nutrientes em sistemas AGS. Nesse estudo foram mostradas diversas formas de recuperação de recursos como o reuso de água, o uso de lodo como inóculo em ETEs com a tecnologia de AGS, recuperação de fósforo, recuperação de alginato, triptofano, polihidroxialcanoatos, biogás e outros compostos encontrados no AGS. Por fim, esse estudo salientou que a recuperação de recursos em sistemas AGS pode ser uma solução para reduzir os custos de tratamento, tornando a tecnologia mais viável e descentralizada. |
| Abstract: | Activated sludge (AS) technology is the most used in sewage treatment plants (STPs) worldwide. However, with the population growth of recent decades, industrial advances, and changes in consumption patterns, the generation and complexity of effluents have also increased. Thus, STPs face the challenge of increasing treatment efficiency, often to comply with legal requirements for water bodies discharge increasingly restrictive. The search for improvements resulted in the emergence of new technologies such as MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor), IFAS (Integrated Fixed FilmActivated Sludge), and AGS (Aerobic Granular Sludge). Therefore, this study was carried out to compare the above emerging aerobic technologies in sanitary sewage treatment to contribute to decision-making in designing future ETEs. In addition, several ways of recovering resources were pointed out to assist in introducing the circular economy within sewage treatment. The first investigation evaluated the influence of including a biofilter layer in a sequential batch reactor with AGS. This study observed that theAGS-BF (R2) system provided a high-quality effluent in terms of total suspended solids and turbidity, in addition to obtaining Total Nitrogen removals above 80% throughout the experimental period. Another fact observed was that the sludge production was evaluated, and the yield coefficient (Y, gVSS/gCODrem) and sludge concentration were higher in the AGS-BF reactor than in the conventional AGS reactor. The new reactor configuration proved to be an alternative to improve some aspects of conventional AGS reactors, such as denitrification and nitrite accumulation, the concentration of TSS in the effluent, and increased system reliability during periods of instability and granule breakage. The second investigation compared four emerging aerobic technologies (MBBR - R1, IFAS - R2, AGS - R3, and AGS-BF - R4) for sanitary sewage treatment and resource recovery. In this study, COD removal and nitrification were high for all reactors. However, total nitrogen removal was moderate for reactors R1 (48%) and R2 (54%), but values above 70% were observed for R3 and R4. Phosphorous removal was also possible, reaching values below 52% for the MBBR (R1) and IFAS (R2) systems but with values above 80% in the aerobic granulation systems R3 and R4. The concentration of volatile solids in the effluent was also higher in R1 and R2 (6.1 and 6.7 mg/L, respectively) when compared to R3 (4.2 mg/L) and R4 (5.4 mg/L). The third study consisted of a systematic review of the recovery of resources such as water, energy, chemicals, raw materials, and nutrients in AGS systems. In this study, several ways of recovering resources were shown, such as water reuse, the use of sludge as inoculum in AGS WWTPs, recovery of phosphorus, recovery of alginate, tryptophan, polyhydroxyalkanoates, biogas, and other compounds found in AGS. Finally, this study highlighted that the recovery of resources inAGS systems could be a solution to reduce treatment costs, making the technology more viable and decentralized. |
| 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/86106 |
| Currículo Lattes do(s) Autor(es): | http://lattes.cnpq.br/0749770080030021 |
| ORCID do Orientador: | https://orcid.org/0000-0002-3395-8878 |
| Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/3626519258208111 |
| ORCID do Coorientador: | https://orcid.org/0000-0002-3593-065X |
| Currículo Lattes do Coorientador: | http://lattes.cnpq.br/2557182706751169 |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| Aparece nas coleções: | DEHA - Dissertações defendidas na UFC |
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| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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| 2023_dis_tjtferreira.pdf | 2,37 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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