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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31406| Título: | Influência da variação de oxigenação e TDH no sistema combinado AOA/AOA² na remoção de matéria orgânica e nutrientes em efluente sintético |
| Título(s) alternativo(s): | Influence of oxygenation and TDH variation in the combined AOA/AOA² system on the removal of organic matter and nutrients in synthetic wastewater |
| Autor(es): | Souza, Regiane Calisto de |
| Orientador(es): | Passig, Fernando Hermes |
| Palavras-chave: | Nitrificação Desnitrificação Água - Purificação - Tratamento biológico Águas residuais - Purificação - Remoção de fosfato Poluentes Nitrification Denitrification Water - Purification - Biological treatment Sewage - Purification - Phosphate removal Pollutants |
| Data do documento: | 28-Fev-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | SOUZA, Regiane Calisto de. Influência da variação de oxigenação e TDH no sistema combinado AOA /AOA² na remoção de matéria orgânica e nutrientes em efluente sintético. 2023. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023. |
| Resumo: | Diversas configurações estão sendo estudadas visando alcançar a remoção simultânea de nutrientes de forma prática e econômica, dentre elas, a configuração anaeróbia – aeróbia – anóxica (AOA). O objetivo deste trabalho foi avaliar o sistema AOA na remoção de matéria carbonácea, nitrogenada e fosforada, quanto a influência da vazão de aeração no aprimoramento da nitrificação, a relação do aumento do tempo de detenção hidráulica (TDH) no reator anóxico para o processo de desnitrificação e a identificação das comunidades microbianas no sistema. O sistema foi composto por um reator anaeróbio (22,1 L), um reator aeróbio (21,4 L), um decantador (12 L), e dois reatores anóxicos (19,8 L), com regime de escoamento ascendente e fluxo contínuo. A operação do sistema foi realizada em quatro etapas, 1) acompanhamento do sistema até atingir o estado de equilíbrio dinâmico aparente (EEDA); 2) utilizando-se concentração de oxigênio dissolvido no reator aeróbio de 2,5 mgO2.L-¹ (aeração contínua); 3) concentração de oxigênio dissolvido no reator aeróbio de 5 mgO2.L-¹ (aeração contínua); e 4) a inclusão do reator anóxico 2, prolongando o tempo de detenção hidráulica em ambiente anóxico de 8h para 16h. Os reatores anaeróbio, aeróbio e anóxico foram operados com TDH de 8h, o decantador com TDH de 4,4h e realizada adição da solução de glicose (5 g.L-1) como fonte externa de carbono na saída do decantador, nas quatro etapas de operação. Para monitoramento e avaliação do desempenho do sistema foram determinados os seguintes parâmetros físicoquímicos: temperatura do líquido (TL), potencial hidrogeniônico (pH), alcalinidade total (AT), ácidos voláteis (AV), oxigênio dissolvido (OD), potencial de oxirredução (POR), demanda química de oxigênio (DQO bruta e filtrada), nitrogênio total kjeldahl (NTK), nitrogênio amoniacal (N-H4+), nitrito (N-NO2-), nitrato (N-NO3-) e fósforo total (P-PO4-3). Ao fim da operação do sistema realizou-se a coleta de amostras de lodo de todos os reatores, sendo encaminhadas ao Laboratório da empresa GoGenetic para análise de sequenciamento metagenômico do gene 16S do RNA ribossomal para identificação da diversidade microbiana. O sistema na Etapa 2 de operação alcançou remoções médias de DQO bruta, DQO filtrada, PT, NT, de 83%, 80%, 22 % e 26%, respectivamente. Na Etapa 4, obteve remoções médias de DQO bruta, DQO filtrada, PT, NT, de 93%, 91%, 21% e 61%, respectivamente. Concluiu-se que a concentração de oxigênio dissolvido e consequentemente a vazão de aeração no reator aeróbio possui influência direta na remoção de nitrogênio, apresentando aumento na eficiência de remoção de NT na Etapa 4 (OD em 5 mgO2L-1 e adição do reator ANO2). O TDH em ambiente anóxico prolongado também favoreceu a remoção de NT, a eficiência de remoção com apenas o reator anóxico 1 foi de 46%, na Etapa 3, e com a inclusão do reator anóxico 2 atingiu eficiência de remoção de NT de 61%. O sequenciamento genético evidenciou a diversidade microbiana do sistema, foram observadas variações na composição microbiana de cada reator devido à condição de oxigenação. Os principais filos identificados no sistema AOA foram Firmicutes, Bacteroidota, Chloroflexi, Proteobacteria, Caldisericota, Actinobacteriota, Verrucomicrobiota e Synergistota. |
| Abstract: | Several configurations are being studied in order to achieve the simultaneous removal of nutrients practically and economically; among them is the anaerobic–aerobic–anoxic (AOA) configuration. The objective of this work was to evaluate the AOA system in the removal of carbonaceous, nitrogenous, and phosphorous matter, regarding the influence of the aeration flow in the improvement of the nitrification, the relation of the increase of the hydraulic detention time (TDH) in the anoxic reactor for the process of denitrification and identification of microbial communities in the system. The system consisted of an anaerobic reactor (22.1 L), an aerobic reactor (21.4 L), a decanter (12 L), and two anoxic reactors (19.8 L), with an upward flow and continuous flow. The system operation was carried out in four stages, 1) monitoring the system until reaching the state of apparent dynamic equilibrium (EEDA); 2) using a dissolved oxygen concentration of 2.5 mgO2.L-¹ in the aerobic reactor (continuous aeration); 3) concentration of dissolved oxygen in the aerobic reactor of 5 mgO2.L-¹ (continuous aeration); and 4) the inclusion of anoxic reactor 2, extending the hydraulic detention time in an anoxic environment from 8h to 16h. The anaerobic, aerobic, and anoxic reactors were operated with TDH for 8h, the decanter with TDH for 4.4h, and glucose solution (5 g.L-¹) was added as an external carbon source at the decanter outlet in the four stages of operation. To monitor and evaluate the performance of the system, the following physicochemical parameters were determined: liquid temperature, hydrogen potential, total alkalinity, volatile acids, dissolved oxygen, potential water redox, chemical oxygen demand (COD), Kjeldahl total nitrogen (KTN), ammonia nitrogen, nitrite, nitrate and total phosphorus (TP). At the end of the system operation, sludge samples were collected from all the reactors, which were sent to the laboratory of the company GoGenetic for analysis of metagenomic sequencing of the 16S ribosomal RNA gene to identify microbial diversity. The system in Stage 2 of operation achieved average removals of gross COD, filtered COD, TP, TN, of 83%, 80%, 22%, and 26%, respectively. In Step 4, it obtained average removals of gross COD, filtered COD, PT, NT, of 93%, 91%, 21%, and 61%, respectively. It was concluded that the concentration of dissolved oxygen and, consequently, the aeration flow in the aerobic reactor has a direct influence on the removal of nitrogen, showing an increase in the efficiency of TN removal in Step 4 (DO at 5 mgO2L-1 and the addition of the ANO2 reactor). HDT in a prolonged anoxic environment also favored the removal of TN, the removal efficiency with just the anoxic reactor 1 was 46% in Step 3, and with the inclusion of the anoxic reactor 2, it reached an efficiency of TN removal of 61%. Genetic sequencing showed the microbial diversity of the system, and variations were observed in the microbial composition of each reactor due to the oxygenation condition. The main phyla identified in the AOA system were Firmicutes, Bacteroidota, Chloroflexi, Proteobacteria, Caldisericota, Actinobacteriota, Verrucomicrobiota, and Synergistota. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31406 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental |
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