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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/52776
Registro completo de metadados
Campo DC | Valor | Idioma |
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dc.contributor.advisor | Santos, André Bezerra dos | - |
dc.contributor.author | Barros, Antônio Ricardo Mendes | - |
dc.date.accessioned | 2020-07-06T18:50:44Z | - |
dc.date.available | 2020-07-06T18:50:44Z | - |
dc.date.issued | 2020 | - |
dc.identifier.citation | BARROS, A. R. M. Lodo granular aeróbio (LGA): efeito de cátions divalentes e micropoluentes emergentes na formação, remoção, microbiologia e estabilidade operacional. 2020. 183 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/52776 | - |
dc.description.abstract | Aerobic granular sludge (AGS) is one of the most recent technologies developed in the field of biological treatment of domestic and industrial effluents. Although AGS has physical, chemical, and microbiological properties that result in lower footprint, lower energy demand, and good efficiencies for simultaneous removal of C, N, and P, the technology still presents some problems in the formation and maintenance of granules, especially in long operating periods. Furthermore, little is known about the effects of emerging micropollutants presence in AGS systems, as well as their removal. In this perspective, this research evaluated the effect of divalent cations and emerging micropollutants (antibiotics and parabens) on the formation, removal, microbiology, and operational stability of AGS systems. In the first and second study, due to the lack of research with sequential batch reactors (SBR) for simultaneous fill/draw operated with low upflow speed of the liquid (1 m•h-1) with the reduction of sedimentation time, the effect of the addition of Ca2+ on the bonding between the negatively charged extracellular polymeric substances (EPS) and the microbial surface was investigated as well as whether coal ash of thermoelectric plants could act as a granulation core, source of cations, and abrasive element in AGS, respectively. It was observed that the addition of calcium and ash did not accelerate the formation of granules or improve the efficiency performance of the systems. The microbial structure, especially in terms of bioactivity, was also not affected. Possibly, the selection process, generated by the type of RBS used and the short sedimentation period, had a greater effect on the formation of granules than the presence of the divalent cation and the ashes, which were probably washed out of the system. In order to elucidate the operational differences on the effect of divalent cations in simultaneous fill/draw SBRs and conventional SBRs, a third study was conducted with four reactors in parallel, two with the addition of calcium and two as controls. In the control reactors without the addition of calcium, the SBR operation influenced sludge settleability, resulting in values of VSI30 < 30 mL•g-1 and VSI30/VSI5 > 0.9, for conventional SBR, and VSI30 between 50 and 60 mL•g-1 and VSI30 / VSI5 > 0.8, for simultaneous fill/draw SBR. For reactors supplemented with calcium, its addition decreased the granulation time, mainly in the conventional reactor, suggesting that the addition of divalent cations, such as calcium and magnesium, is more accentuated in conventional SBRs, in which the pressure of selection is greater. The fourth study evaluated the operational performance of the AGS technology in the treatment of synthetic wastewater containing parabens (200 µg•L-1 each) methylparaben (MeP), ethylparaben (EtP), propylparaben (PrP), and butylparaben (BuP). In addition to the impact of these compounds on the aerobic granulation process and on the stability of the granules cultivated in an SBR, the removal of organic matter, nutrients (N and P), and the parabens themselves was evaluated, for which possible removal mechanisms were also identified. Associated with this, the influence of parabens on the microbial activity of removing organic matter and nutrients (N and P) was also evaluated. In the presence of parabens, aerobic granules were developed with good settleability, but with a fragile and uneven structure due to the lower EPS production, which also affected the concentration of solids of the system. As to the removal efficiency of C, N, and P, there was no significant effect of parabens. Regarding the removal of parabens in AGS systems, high removal efficiencies were obtained (> 85%). Although parabens were partially removed in the anaerobic phase, the aerobic phase was mainly responsible for the removal of these compounds, most likely by cometabolism. While adsorption evidently did not contribute to the removal of ethylparaben (EtP), propylparaben (PrP), and butylparaben (BuP), it was the initial mechanism for removing methylparaben (MeP) (~57%), which was suggested as a probable intermediary of degradation of the other parabens studied. Under the same methodological aspects applied to parabens removal, the fifth study evaluated the removal of the antibiotics trimethoprim (TMP) and sulfamethoxazole (SMX) in AGS associated or not with the supplementation of the redox mediator anthraquinone-2,6-disulfonate (AQDS). When only the AGS performance was evaluated, removals of ~30%, for TMP, and ~60%, for SMX, were observed. However, when associated with AQDS, removals reached 75% for TMP and 95% for SMX. The increase of removal percentages may be associated with the catalytic action of the redox mediator in cometabolic processes. | pt_BR |
dc.language.iso | pt_BR | pt_BR |
dc.subject | Saneamento | pt_BR |
dc.subject | Cátions | pt_BR |
dc.subject | Microbiologia | pt_BR |
dc.subject | Cálcio | pt_BR |
dc.subject | Divalent cations | pt_BR |
dc.subject | Aerobic granular sludge | pt_BR |
dc.subject | Micropoluentes emergentes | pt_BR |
dc.title | Lodo granular aeróbio (LGA): efeito de cátions divalentes e micropoluentes emergentes na formação, remoção, microbiologia e estabilidade operacional | pt_BR |
dc.type | Tese | pt_BR |
dc.contributor.co-advisor | Firmino, Paulo Igor Milen | - |
dc.description.abstract-ptbr | O lodo granular aeróbio (LGA) é uma das tecnologias mais recentes desenvolvidas na área de tratamento biológico de efluentes domésticos e industriais. Apesar de o LGA apresentar propriedades físicas, químicas e microbiológicas que resultam em menor demanda de área, menor demanda energética e boas eficiências de remoção simultânea de C, N e P, a tecnologia ainda apresenta alguns problemas na formação e manutenção dos grânulos, especialmente em longos períodos operacionais. Ademais, pouco se conhece sobre os efeitos da presença de micropoluentes emergentes em sistemas de LGA, assim como suas remoções. Nessa perspectiva, o trabalho avaliou o efeito de cátions divalentes e micropoluentes emergentes (fármacos e parabenos) na formação, remoção, microbiologia e estabilidade operacional de sistemas de LGA. No primeiro e segundo estudo, pela falta de pesquisas com reatores em batelada sequencial (RBS) de alimentação/descarte simultâneos operados com baixa velocidade ascensional do líquido (1 m•h-1) com a diminuição do tempo de sedimentação, foi investigado o efeito da adição de Ca2+ na ligação entre as substâncias poliméricas extracelulares (SPE) negativamente carregadas e a superfície microbiana e se cinza de carvão de termelétricas poderia atuar como núcleo de granulação, fonte de cátions e elemento abrasivo em LGA, respectivamente. Observou-se que a adição de cálcio e cinzas não acelerou a formação de grânulos nem melhorou o desempenho de eficiência dos sistemas. A estrutura microbiana, especialmente em termos de bioatividade, também não foi afetada. Possivelmente, o processo de seleção, gerado pelo tipo de RBS utilizado e curto período de sedimentação, teve maior efeito para a formação dos grânulos do que a presença do cátion divalente e das cinzas, as quais provavelmente foram lavadas do sistema. Com o intuito de elucidar as diferenças operacionais sobre o efeito de cátions divalentes em RBS de alimentação/descarte simultâneos e RBS convencional, um terceiro estudo foi conduzido com quatro reatores em paralelo, dois com a adição de cálcio e dois como controle. Nos reatores controle sem a adição de cálcio, foi observado que a operação do RBS influenciava na sedimentabilidade do lodo, resultando em valores de IVL30 < 30 mL•g-1 e IVL30/IVL5 > 0,9, para o RBS convencional, e IVL30 entre 50 e 60 mL•g-1 e IVL30/IVL5 > 0,8, para o RBS de alimentação/descarte simultâneos. Para os reatores suplementados com cálcio, verificou-se que a adição deste diminuiu o tempo de granulação, principalmente no reator convencional, sugerindo que a adição de cátions divalentes, como cálcio e magnésio, é mais acentuado no RBS convencional, no qual a pressão de seleção é maior. O quarto estudo avaliou o desempenho operacional da tecnologia de LGA no tratamento de água residuária sintética contendo os parabenos (200 µg•L-1 cada) metilparabeno (MeP), etilparabeno (EtP), propilparabeno (PrP) e butilparabeno (BuP). Além do impacto desses compostos no processo de granulação aeróbia e na estabilidade dos grânulos cultivados em um RBS, foi avaliada a remoção de matéria orgânica, nutrientes (N e P) e dos próprios parabenos, para os quais também foram identificados os possíveis mecanismos de remoção. Associado a isso, também foi avaliada a influência dos parabenos na atividade microbiana de remoção de matéria orgânica e nutrientes (N e P). Na presença de parabenos, foram desenvolvidos grânulos aeróbios com boa sedimentabilidade, porém com estrutura frágil e desuniforme devido à menor produção de SPE, o que também afetou a concentração de sólidos do sistema. Em relação à eficiência de remoção de C, N e P, não foi evidenciado efeito significativo dos parabenos. Já em relação à remoção de parabenos em sistemas LGA, foram obtidas elevadas eficiências de remoção (> 85%). Embora os parabenos tenham sido parcialmente removidos na fase anaeróbia, a fase aeróbia foi a principal responsável pela remoção desses compostos, muito provavelmente por cometabolismo. Enquanto a adsorção não contribuiu evidentemente para a remoção de etilparabeno (EtP), propilparabeno (PrP) e butilparabeno (BuP), foi o mecanismo inicial de remoção de metilparabeno (MeP) (~57%), o qual foi sugerido como provável intermediário da degradação dos demais parabenos. Sob os mesmos aspectos metodológicos aplicados à remoção de parabenos, o quinto estudo avaliou a remoção dos antibióticos trimetoprima (TMP) e sulfametoxazol (SMX) no LGA associado ou não ao suplemento de mediador redox antraquinona-2,6-dissulfonato (AQDS). Quando avaliado apenas o desempenho do LGA, foram observadas remoções de ~30% para TMP e ~60% para SMX. Porém, quando associado ao AQDS, as remoções chegaram a 75% para TMP e 95% para SMX. O aumento dos percentuais de remoção pode estar associado à ação catalítica do mediador redox em processos cometabólicos. | pt_BR |
Aparece nas coleções: | DEHA - Teses defendidas na UFC |
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