Estudo do comportamento de um filtro biológico percolador com laterais abertas aplicado ao pós-tratamento de efluente de reator UASB

• Main Author: Paulo de Castro Vieira
• Other Authors: Marcos Von Sperling
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2013
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9MWFQN

=== This thesis aimed to evaluate the behavior of a novel design of a Trickling Filter with open sidewalls, developed at DESA-UFMG, Brazil, called Open Trickling Filter (OTF), applied to the post-treatment of sanitary effluent from a UASB reactor. The OTF was assessed under different hydraulic loading rates and packing material height, without the step of secondary settlement, regarding its hydrodynamics, performance (removal of solids, organic matter and nitrogen), the influence of environmental factors on nitrification and the transfer of oxygen. The hydrodynamic behavior was assessed through tests with tracers and adjustments to the mathematical models representing the actual flow. The filter´s ability to transfer oxygen to the liquid was evaluated for its original configuration (with open sides) and the filter simulating a conventional unit (with closed sides) by means of a non-reactive tracer gas. The flow regime of the OTF tended to plug flow. The mean residence time observed (12 to 22 min) was possibly due to the biofilm´s draining capacity, the influent´s distribution conditions and packing material moisture. The additional polishing of suspended solids and organic matter in the OTF was substantial, taking into account that its influent (UASB reactor effluent) had low biodegradable fractions, and also the filter had low hydraulic retention time. Nitrification in the OTF was affected from applied loading rates of 0.15 kg BODtotal.m-3.d-1, 0.03 kg BODsoluble.m-3.d-1 and 2.5-3.0 g NH4 +-N.m-2.d-1 (contact load of ammonium). The results of the filter´s ability to transfer oxygen were similar for the hydraulic loading rates applied. The closed sided filter showed slightly larger ability to transfer oxygen than the filter in its original open configuration. Considering the system´s great simplicity, no mechanization and small footprint, the performance results obtained can be considered satisfactory. It is suggested that the open trickling filter is suitable for small communities, especially at developing countries. === A presente tese objetivou avaliar o comportamento de uma concepção inovadora de um filtro biológico percolador com as laterais abertas, desenvolvido no DESA-UFMG e denominado filtro biológico percolador aberto (FBPA), aplicado ao pós-tratamento de efluente sanitário de reator UASB. O comportamento do FBPA foi avaliado para diferentes taxas de aplicação superficial e alturas do meio de enchimento, sem a etapa de decantação secundária, quanto à hidrodinâmica, ao desempenho (remoção de sólidos, matéria orgânica e nitrogênio), aos fatores ambientais de influência na nitrificação e à transferência de oxigênio. O comportamento hidrodinâmico foi avaliado por meio de testes com traçadores e ajustes aos modelos matemáticos de representação dos escoamentos reais. A capacidade de transferência de oxigênio para o líquido foi avaliada com o filtro em sua configuração original (com laterais abertas) e com o filtro simulando uma unidade convencional (com as laterais fechadas), por meio de traçador gasoso não reativo. O regime de escoamento do FBPA tendeu ao modelo de fluxo em pistão, conforme os resultados obtidos no modelo de dispersão axial com o parâmetro de retenção líquida. Os tempos médios de residência observados (12 a 22 min), possivelmente foram conduzidos pela capacidade de drenagem do biofilme e pelas condições de distribuição do afluente e umedecimento do meio de enchimento do filtro. O polimento adicional de sólidos e matéria orgânica ocorrido no FBPA pode ser considerado significativo, devido ao seu afluente (efluente dos reatores UASB) apresentar menores frações biodegradáveis, e aos relativamente baixos tempos médios de residência do líquido no filtro. A nitrificação no FBPA, de modo geral, foi sensivelmente influenciada a partir das cargas aplicadas de 0,15 kg DBOtotal /m3.d, 0,03 kg DBOsolúvel/m3.d e 2,5-3,0 g N-NH4 +/m2.d (carga de contato de amônia). Os resultados da capacidade de transferência de oxigênio foram bastante semelhantes para as taxas hidráulicas aplicadas, sendo que o filtro com as laterais fechadas apresentou valores ligeiramente maiores do que o filtro em sua configuração original. Devido à sua simplicidade operacional, sem mecanização, tamanho reduzido, baixos custos de implantação e desempenho satisfatório, o FBPA mostrou ser uma alternativa promissora, especialmente para pequenas comunidades, com menos recursos.