Author(s):
Anjo, Sérgio Nuno Cerqueira 
Date: 2008
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10773/562
Origin: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Subject(s): Enologia; Tratamento de efluentes
Document details
Desempenho de reactores SBR para o tratamento de efluentes vínicos
Description
O trabalho realizado pretendeu avaliar o comportamento de um reactor descontínuo sequencial (SBR) no tratamento de efluentes vínicos. A alimentação dos reactores SBR é feita descontinuamente e o processo é composto de um único reactor de crescimento suspenso onde ocorrem todos os passos do processo de degradação biológica. Esta tecnologia tem-se demonstrado bem adaptada ao tratamento de uma grande variedade de efluentes orgânicos. Os efluentes vínicos são sazonais, com fortes variações de caudal e de carga orgânica ao longo do ano. A produção de efluentes vínicos depende do tipo de vinho produzido, das tecnologias utilizadas na sua produção e da dimensão da adega. Os efluentes vínicos são altamente solúveis, têm baixa capacidade tampão e baixas concentrações em azoto e fósforo. Os principais objectivos traçados no projecto laboratorial foram estudar o desempenho dos reactores SBR em ciclos de 24 horas para razões F/M próximas da unidade, observar o desempenho dos reactores quando após estes atingirem cargas extremas, foi diminuída radicalmente a carga aplicada para se estudar a sua recuperação e estudar o comportamento dos reactores quando operados em ciclos de 12 horas. Foram realizados ensaios em três reactores à escala laboratorial, operados em ciclos de 12 e 24 horas com tempos de retenção hidráulico, cargas volúmicas aplicadas e concentração de biomassa diferentes. Foi verificado que, em razões F/M próximas da unidade, desenvolveram-se organismos filamentosos em excesso independentemente do ciclo operado o que levou à diminuição das características de sedimentabilidade dos sólidos biológicos, traduzido pelo aumento do SVI. Após se terem atingido razões F/M elevadas e próximas da unidade, e de se verificar o desenvolvimento de organismos filamentosos em excesso, a diminuição radical da carga aplicada demonstrou que a biomassa tem uma boa capacidade para se readaptar facilmente às novas condições no que diz respeito à remoção de matéria orgânica, não se verificando o mesmo para a obtenção de melhorias para as características de sedimentabilidade. A melhor velocidade de remoção dos reactores SBR operados em ciclos de 12 horas e que também apresentou um efluente tratado de acordo com os critérios de descarga constantes no anexo XVIII do Decreto-lei 236/98 de 1 de Agosto, foi obtida para o reactor com uma concentração de biomassa de 2.500 mg SSV.l-1, carga orgânica aplicada de 1,2 kg CQO.m-3.d-1 e razão F/M 0,48 kg CQO.kg SSV-1.d-1. Nestas condições a percentagem de remoção de CQO foi de 83%, tendo-se obtido um efluente tratado com 98 mg CQO.l-1 e 43 mg SST.l-1. Foi ainda verificado que a operação em ciclos de 12 horas, comparativamente com ciclos de 24 horas, apresentou um melhor desempenho em termos de remoção de matéria orgânica e efluentes tratados com melhor qualidade. ABSTRACT: The present study intended to evaluate the behaviour of a Sequential Batch Reactor (SBR) for the treatment of winery wastewaters. The SBR reactors are a fill-and-draw system involving a single suspended growth reactor, in which all steps of the biodegradation process occur. This technology has been demonstrated to be well adapted for the treatment of a wide variety of organic wastewaters. The winery wastewaters are variable in flow and organic load throughout the year. The production of winery wastewaters depends on the type of produced wine, on the technologies used in the production process and on the winery capacity. The winery wastewaters are highly soluble, have low buffer capacity and low concentrations in nitrogen and phosphorous. The main objectives of the laboratory work was to study the behaviour of the reactors in 24 hours cycles for F/M ratios next to one, monitor the performance of the reactors when, after they reach extreme loads, to diminish the applied organic load radically to study its recovery and study the behaviour of the reactors when operated in cycles of 12 hours. The experiments were conducted in tree lab-scale reactors, operated with 12 and 24 hours cycles, with different hydraulic retention times, organic loads and biomass concentrations. It was verified that at F/M ratios next to one, there was an excessive development of filamentous organisms, independently of the operated cycle which leads to a damage of the settleability characteristics of the biological solids, which was verified by the SVI increase. After reaching high F/M ratios near one, and achieving an excessive development of filamentous organisms, the abrupt decrease of the organic load, showed that the microorganisms can easily adapt to the new conditions in terms of removal of organic matter, but the same was not verified with getting better settleable characteristics. The best organic removal rate of the SBR reactors operated in cycles of 12 hours which also presented a treated effluent in accordance with discharge criteria described in Dec-lei 236/98 of 1st of August, was obtained for the reactor with a biomass concentration of 2,500 mg VSS.l-1, an organic load applied of 1.2 kg COD.m-3.d-1 and F/M ratio of 0.48 kg COD.kg VSS-1.d-1. At these conditions, it was obtained 83% of organic matter removal, and a treated effluent with 98 mg COD.l-1 and 43 mg TSS.l-1. It was also verified that the SBR operation in cycles of 12 hours, compared with cycles of 24 hours, presented a better performance regarding the removal of organic matter and also a treated effluent with a better quality. Mestrado em Engenharia do Ambiente
O trabalho realizado pretendeu avaliar o comportamento de um reactor descontínuo sequencial (SBR) no tratamento de efluentes vínicos. A alimentação dos reactores SBR é feita descontinuamente e o processo é composto de um único reactor de crescimento suspenso onde ocorrem todos os passos do processo de degradação biológica. Esta tecnologia tem-se demonstrado bem adaptada ao tratamento de uma grande variedade de efluentes orgânicos. Os efluentes vínicos são sazonais, com fortes variações de caudal e de carga orgânica ao longo do ano. A produção de efluentes vínicos depende do tipo de vinho produzido, das tecnologias utilizadas na sua produção e da dimensão da adega. Os efluentes vínicos são altamente solúveis, têm baixa capacidade tampão e baixas concentrações em azoto e fósforo. Os principais objectivos traçados no projecto laboratorial foram estudar o desempenho dos reactores SBR em ciclos de 24 horas para razões F/M próximas da unidade, observar o desempenho dos reactores quando após estes atingirem cargas extremas, foi diminuída radicalmente a carga aplicada para se estudar a sua recuperação e estudar o comportamento dos reactores quando operados em ciclos de 12 horas. Foram realizados ensaios em três reactores à escala laboratorial, operados em ciclos de 12 e 24 horas com tempos de retenção hidráulico, cargas volúmicas aplicadas e concentração de biomassa diferentes. Foi verificado que, em razões F/M próximas da unidade, desenvolveram-se organismos filamentosos em excesso independentemente do ciclo operado o que levou à diminuição das características de sedimentabilidade dos sólidos biológicos, traduzido pelo aumento do SVI. Após se terem atingido razões F/M elevadas e próximas da unidade, e de se verificar o desenvolvimento de organismos filamentosos em excesso, a diminuição radical da carga aplicada demonstrou que a biomassa tem uma boa capacidade para se readaptar facilmente às novas condições no que diz respeito à remoção de matéria orgânica, não se verificando o mesmo para a obtenção de melhorias para as características de sedimentabilidade. A melhor velocidade de remoção dos reactores SBR operados em ciclos de 12 horas e que também apresentou um efluente tratado de acordo com os critérios de descarga constantes no anexo XVIII do Decreto-lei 236/98 de 1 de Agosto, foi obtida para o reactor com uma concentração de biomassa de 2.500 mg SSV.l-1, carga orgânica aplicada de 1,2 kg CQO.m-3.d-1 e razão F/M 0,48 kg CQO.kg SSV-1.d-1. Nestas condições a percentagem de remoção de CQO foi de 83%, tendo-se obtido um efluente tratado com 98 mg CQO.l-1 e 43 mg SST.l-1. Foi ainda verificado que a operação em ciclos de 12 horas, comparativamente com ciclos de 24 horas, apresentou um melhor desempenho em termos de remoção de matéria orgânica e efluentes tratados com melhor qualidade. ABSTRACT: The present study intended to evaluate the behaviour of a Sequential Batch Reactor (SBR) for the treatment of winery wastewaters. The SBR reactors are a fill-and-draw system involving a single suspended growth reactor, in which all steps of the biodegradation process occur. This technology has been demonstrated to be well adapted for the treatment of a wide variety of organic wastewaters. The winery wastewaters are variable in flow and organic load throughout the year. The production of winery wastewaters depends on the type of produced wine, on the technologies used in the production process and on the winery capacity. The winery wastewaters are highly soluble, have low buffer capacity and low concentrations in nitrogen and phosphorous. The main objectives of the laboratory work was to study the behaviour of the reactors in 24 hours cycles for F/M ratios next to one, monitor the performance of the reactors when, after they reach extreme loads, to diminish the applied organic load radically to study its recovery and study the behaviour of the reactors when operated in cycles of 12 hours. The experiments were conducted in tree lab-scale reactors, operated with 12 and 24 hours cycles, with different hydraulic retention times, organic loads and biomass concentrations. It was verified that at F/M ratios next to one, there was an excessive development of filamentous organisms, independently of the operated cycle which leads to a damage of the settleability characteristics of the biological solids, which was verified by the SVI increase. After reaching high F/M ratios near one, and achieving an excessive development of filamentous organisms, the abrupt decrease of the organic load, showed that the microorganisms can easily adapt to the new conditions in terms of removal of organic matter, but the same was not verified with getting better settleable characteristics. The best organic removal rate of the SBR reactors operated in cycles of 12 hours which also presented a treated effluent in accordance with discharge criteria described in Dec-lei 236/98 of 1st of August, was obtained for the reactor with a biomass concentration of 2,500 mg VSS.l-1, an organic load applied of 1.2 kg COD.m-3.d-1 and F/M ratio of 0.48 kg COD.kg VSS-1.d-1. At these conditions, it was obtained 83% of organic matter removal, and a treated effluent with 98 mg COD.l-1 and 43 mg TSS.l-1. It was also verified that the SBR operation in cycles of 12 hours, compared with cycles of 24 hours, presented a better performance regarding the removal of organic matter and also a treated effluent with a better quality. Mestrado em Engenharia do Ambiente
Document Type
Master Thesis
Language Portuguese
Advisor(s) Capela, Maria Isabel Aparício Paulo Fernandes
Language Portuguese
Advisor(s) Capela, Maria Isabel Aparício Paulo Fernandes
