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Tipo do documento: Dissertação
Título: TRATAMENTO DE ESGOTO SANITÁRIO POR ELETROBIORREATOR A MEMBRANA VISANDO A REMOÇÃO DE NUTRIENTES E A MINIMIZAÇÃO DA COLMATAÇÃO DA MEMBRANA
Autor: Manica, Mirelly 
Primeiro orientador: Vidal, Carlos Magno de Sousa
Primeiro coorientador: Battistelli, André Aguiar
Resumo: Eletrobiorreatores a membrana (EBRM) são considerados uma tecnologia nova e de elevado potencial para o tratamento de efluentes, uma vez que possibilitam a aplicação simultânea de processos eletroquímicos, de biodegradação e filtração em membranas em um reator de câmara única, levando a obtenção de efluente final de excelente qualidade. Desta forma, objetivo desse estudo foi avaliar a potencialidade do sistema EBRM aplicado ao tratamento de esgoto sanitário, com ênfase na remoção de matéria orgânica e nutrientes, e na minimização do processo de colmatação da membrana, tendo como parâmetro de comparação o desempenho de um BRM convencional. Para tanto, primeiramente foram realizados ensaios preliminares para determinação da taxa de aeração da membrana e do fluxo crítico da membrana. Em seguida o trabalho foi dividido em duas etapas. Na etapa 1, o EBRM foi operado por 30 dias sem a aplicação de corrente elétrica (E1), para fins de comparação. Na etapa 2 foram avaliados os efeitos da aplicação de corrente elétrica de 5 A.m-2 (E2) e de 15 A.m-2 (E3) no desempenho do EBRM. Os resultados obtidos nos ensaios preliminares indicaram que, para maior estabilidade do sistema e minimização do processo de colmatação, a melhor taxa de aeração da membrana (TAM) foi de 3 m3.m-2.h-1 e o fluxo crítico da membrana foi de 7,2 L.m-2.h-1. Comparando os resultados obtidos na E1, E2 e E3, verificou-se que a aplicação da corrente elétrica proporcionou uma melhora significativa na eficiência do biorreator no que se refere à remoção de matéria orgânica, nitrogênio amoniacal, cor verdadeira e, principalmente de fósforo. Observou-se ainda que a taxa de crescimento e atividade da biomassa foram maiores nas estratégias com aplicação da corrente elétrica, o que foi atribuído ao fenômeno de eletroestimulação. No que se refere ao processo de colmatação da membrana, foram observadas elevadas velocidades de colmatação durante todo o período experimental, o que foi atribuído, principalmente, à elevada densidade de empacotamento da membrana o que dificultou a eficiente aeração da mesma. No entanto, verificou-se que o processo de colmatação pode ter sido intensificado por alguns outros fatores, como: a presença da bactéria Zooglea; o aumento da concentração de DQO no licor misto e a menor concentração de EPS, que leva a defloculação do lodo. Já a aplicação da densidade de corrente de 15 A.m-2, quando comparada a aplicação da densidade de corrente de 5 A.m-2, se mostrou significativa apenas para a remoção de nitrogênio amoniacal, o que pode ter sido consequência da maior carga nitrogenada na E3, além de ter apresentado uma piora nas características do licor misto. Portanto, concluiu-se que a aplicação de corrente elétrica, na densidade de 5 A.m-2, se mostra uma alternativa de grande potencial no tratamento de esgoto sanitário em EBRM sobretudo no que tange a remoção de matéria orgânica e fósforo, além de ser mais atrativa do ponto de vista energético.
Abstract: Membrane electro-bioreactors (EMBR) are considered a new technology with high potential for wastewater treatment since it allows the simultaneous application of electrochemical, biodegradation, and membrane filtration processes in a single reactor, which lead to obtain excellent quality final effluent. In this context, the main objective of this study was to design, operate and evaluate the potentiality and efficiency of the EMBR system applied to sanitary wastewater treatment, with emphasis on organic matter and nutrients removal, and membrane fouling process reduction. Firstly, preliminary tests were carried out to determine the specific aeration demand (SAD) and critical flux. Then, three phases were performed in this study. Phase 1, in which run 1 was executed, the EMBR was operated for 30 days and evaluated without the application of electric current, for comparison purposes. In phase 2, it was evaluated the effects of the application of electric current of 5 A.m-2 (run 2) and 15 A.m-2 (run 3) on the performance of the EBRM. Aiming the system stability and minimization of the fouling process, the results obtained in the preliminary tests indicated that the best SAD was 3 m3.m-2.h-1 and the critical flux was 7, 2 Lm-2.h-1. By comparing the results obtained in run 1, run 2 and run 3, we verified that the electric current application provided a significant improvement in the efficiency of the bioreactor with regard to the removal of organic matter (COD), ammoniacal nitrogen (amoniacal-N), color and, mainly, phosphorus (PO43--P). Besides that, it was also observed that the microorganisms’ growth rate and autotrophic and heterotrophic biomass activities were higher with electric current application, which was attributed to the electro-stimulation phenomenon. Regarding to membrane fouling process, high fouling rates were observed throughout the experimental period, which was mainly due to the high-membrane packing density. However, it was verified that the fouling process may have been favored by some other factors, such as: the presence of the Zooglea bacteria; the increase of COD concentration in the mixed liquor; and the lowest concentration of EPS, which resulted in sludge deflocculation. Furthermore, the application of the current density of 15 A.m-2, compared with the current density of 5 A.m-2, was only significant for the removal of ammoniacal nitrogen, which was attributed to the higher nitrogen load applied in run 3. In addition, the higher current density caused a deterioration in the mixed liquor characteristics. Therefore, it could be concluded that the application of electric current, especially at 5 A.m-2, is a potential alternative for improvement of the effluent quality of membrane bioreactor (MBR) systems, mainly regarding to the removal of organic matter and phosphorus from sanitary wastewater, besides being more attractive from the energetic point of view.
Palavras-chave: biorreator a membrana
esgoto sanitário sintético
remoção de fósforo
eletroestimulação
eletrocoagulação
membrane bioreactor
sanitary wastewater
phosphorus removal
electro-stimulation
electrocoagulation
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Estadual do Centro-Oeste
Sigla da instituição: UNICENTRO
Departamento: Unicentro::Departamento de Ciências Agrárias e Ambientais
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Sanitária e Ambiental (Mestrado / Associação Ampla com UEPG)
Citação: Manica, Mirelly. TRATAMENTO DE ESGOTO SANITÁRIO POR ELETROBIORREATOR A MEMBRANA VISANDO A REMOÇÃO DE NUTRIENTES E A MINIMIZAÇÃO DA COLMATAÇÃO DA MEMBRANA. 2019. 106 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Sanitária e Ambiental - Mestrado / Associação Ampla com UEPG) - Universidade Estadual do Centro-Oeste, Irati - PR.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede.unicentro.br:8080/jspui/handle/jspui/1108
Data de defesa: 13-Mar-2019
Aparece nas coleções:Programa de Pós-Graduação em Engenharia Sanitária e Ambiental (Associação com Universidade Estadual de Ponta Grossa)

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