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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31412| Título: | Resíduos de gesso da construção civil como meio suporte de wetlands construídos de fluxo vertical descendente empregado no tratamento de efluente sintético |
| Título(s) alternativo(s): | Gypsum waste from civil construction as support medium in descending vertical flow constructed wetlands for synthetic effluent treatment |
| Autor(es): | Souza, Adelania de Oliveira |
| Orientador(es): | Carvalho, Karina Querne de |
| Palavras-chave: | Resíduos como material de construção Gêsso - Reaproveitamento Wetlands construídos Águas residuais - Purificação - Remoção de fosfato Aguapé (Planta) Waste products as building materials Gesso - Recycling Constructed wetlands Sewage - Purification - Phosphate removal Water hyacinth |
| Data do documento: | 28-Abr-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | SOUZA, Adelania de Oliveira. Resíduos de gesso da construção civil como meio suporte de wetlands construídos de fluxo vertical descendente empregado no tratamento de efluente sintético. 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023. |
| Resumo: | O uso de resíduos da construção civil em wetlands (WC) tem sido investigado como alternativa aos materiais convencionais. No entanto, não há estudos reportados na literatura relacionados à aplicação de resíduos de gesso em WC no tratamento de efluentes. O gesso é composto de cálcio, oxigênio, enxofre, carbono, silício e alumínio com propriedades benéficas para o solo e plantas. Além disso, a composição Al, Si, Ca, Fe e Mg pode auxiliar na remoção de fósforo por processos de adsorção, precipitação e troca iônica. Nesse estudo foi avaliado o desempenho de wetlands construídos (WCVD), de fluxo vertical descendente, no tratamento de efluente sintético simulando esgotos sanitários de baixa concentração em termos de DQO. Os WCVD foram vegetados com Eichhornia Crassipes (densidade de 27,23 plantas m-²) em fragmentos de placas de gesso acartonado (WC-GA) e fragmentos de placas de gesso acartonado modificado (WC-GAM) como meio suporte. Os sistemas, em escala de microcosmos, possuíam área superficial de 0,1836 m² e volume de 7 L (WC-GA) e de 8 L (WC-GAM). A alimentação dos sistemas foi realizada em batelada sequencial com ciclos de 48-48-72 h no período de Outubro/2021 a Agosto/2022, totalizando 308 dias. A operação dos WCVD foi dividida em Fase I, com tempo de ciclo de 24 h e Fase II, com tempo de ciclo de 48 h. Os fragmentos de placa de gesso foram caracterizados química e texturalmente por análise granulométrica, densidade aparente, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia por dispersão de energia de raio X (EDS), fluorescência de raio X (FRX), difratometria de raio X (DRX) e infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Os sistemas foram operados em condições anóxicas durante todas as fases de operação, com concentração de OD < 1,6 mg L-1 e POR de +100 a -100 mV. Maiores eficiências médias de remoção da DQO de 60% no WC-GA e 70% no WC-GAM foram obtidas na Fase II. O melhor desempenho foi observado na Fase I (24 h) em relação à remoção do NTK (52% e 41%), N-Amon (41% e 19%) e NT (46% e 37%) no WC-GA e no WC-GAM, respectivamente. As eficiências de remoção do PT resultaram em 64% e 54% no WC-GA e 62% e 54% no WC-GAM para as Fases I (24 h) e II (48 h), respectivamente. Foi observada redução nas taxas de carregamento orgânico em termos de DQO, N-Amon, NT e PT com o aumento do tempo de operação. Na avaliação da estrutura da comunidade microbiana dos sistemas, Firmicutes e Proteobacteria foram os filos encontrados em maior abundância. Os principais gêneros identificados nos sistemas foram Bacillus e Pseudomonas no WC-GA e Lactobacillus, Staphylococcus e Sulfurimonas no WC-GAM. Não foram observados gêneros nitrificantes, apenas bactérias desnitrificantes. No balanço de massa foi observado que a E. crassipes foi responsável pela remoção de 0,83% e 10,8% no WC-GA e 0,96% e 8,62% no WC-GAM do NT e PT do total removido pelo sistema. Em relação ao substrato, a remoção do foi de 0,40% e 1,06% no WC-GA e de 0,16% e 0,97% no WC-GAM do NT e PT do total removido pelo sistema. A remoção do NT foi atribuída a microorganismo, assimilação no biofilme e adsorção. A adsorção, precipitação e troca iônica provavelmente atuaram na remoção do PT. |
| Abstract: | The use of construction waste in wetlands (CW) has been investigated as an alternative to conventional materials. However, no studies are reported in the literature related to applying gypsum waste in CW in effluent treatment. Gypsum is composed of calcium, oxygen, sulfur, carbon, silicon, and aluminum, with beneficial properties for soil and plants. Moreover, the Al, Si, Ca, Fe, and Mg composition can assist in phosphorus removal by adsorption, precipitation, and ion exchange processes. In this study, the performance of constructed wetlands (DVCW) of vertical descending flow was evaluated in the treatment of synthetic effluent simulating sanitary sewage of low concentration in terms of COD. The DVCW were vegetated with Eichhornia crassipes (density of 27.23 plants m-²) on gypsum plasterboard fragments (CW-P) and modified gypsum plasterboard fragments (CW-MP) as support medium. The microcosm scale systems had a surface area of 0.1836 m² and a volume of 7 L (C-P) and 8 L (CW-MP). The systems were fed in a sequential batch with 48-48-72 h cycles from October/2021 to August/2022, totaling 308 days. The operation of the DVCW was divided into Phase I, with a cycle time of 24 h, and Phase II, with a cycle time of 48 h. The gypsum board fragments were chemically and texturally characterized by particle size analysis, bulk density, scanning electron microscopy (SEM), X-ray energy dispersive spectroscopy (SED), X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffractometry (XRD) and Fourier transform infrared (FTIR). The systems were operated under anoxic conditions during all operating phases, with OD concentration < 1.6 mg L-1 and POR from -100 to +100 mV. Higher average COD removal efficiencies of 60% in CW-P and 70% in CW-MP were obtained in Phase II. The best performance was observed in Phase I (24 h) regarding the removal of KTN (52% and 41%), TAN (41% and 19%), and TN (46% and 37%) in CW-P and CW-MP, respectively. TP removal efficiencies resulted in 64% and 54% in CW-P and 62% and 54% in CW-MP for Phases I (24 h) and II (48 h), respectively. Reduction in organic loading rates in terms of COD, TAN, TN, and TP was observed with increasing operation time. Firmicutes and Proteobacteria were the most abundant species found in the evaluation of the systems’ microbial community structure. The principal genera identified in the systems were Bacillus and Pseudomonas in CW-P and Lactobacillus, Staphylococcus, and Sulfurimonas in CW-MP. No nitrifying genera were observed, only denitrifying bacteria. In the mass balance, it was observed that E. crassipes was responsible for the removal of 0.83% and 10.8% in CW-P and 0.96% and 8.62% in CW-MP of the TN and TP of the total removed by the system. Regarding the substrate, the removal was 0.40% and 1.06% in CW-P and 0.16% and 0.97% in CW-MP of the TN and TP of the total removed by the system. The removal of TN was attributed to microorganisms, assimilation in the biofilm, and adsorption. Adsorption, precipitation, and ion exchange probably acted in the removal of TP. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31412 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil |
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