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Title: Estudo comparativo dos métodos contínuo e semicontínuo de determinação da taxa de consumo de oxigênio.
Other Titles: Comparative study of continuous and semicontinuous methods of determination of oxygen consumption rate.
???metadata.dc.creator???: SANTOS, Silvânia Lucas dos.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: HAANDEL, Adrianus Cornelius Van.
???metadata.dc.contributor.referee1???: OLIVEIRA, Rui de.
???metadata.dc.contributor.referee2???: PAIVA, Francisco Vieira.
Keywords: Gestão de Recursos Hídricos;Tratamento de Águas Residuárias;Respirometria;Taxa de Consumo de Oxigênio;Constante de Transferência de Oxigênio;Método Contínuo;Método Semicontínuo;Water Resources Management;Wastewater Treatment;Respirometry;Oxygen Consumption Rate;Oxygen Transfer Constant;Semi-continuous Method;Continuous Method
Issue Date: 20-Feb-2013
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: SANTOS, Silvânia Lucas dos. Estudo comparativo dos métodos contínuo e semicontínuo de determinação da taxa de consumo de oxigênio. 2013. 113f. (Dissertação) Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental, Universidade Federal de Campina Grande - Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2013. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/8131
???metadata.dc.description.resumo???: A respirometria é utilizada em sistemas aeróbios de tratamento de águas residuárias para determinar a Taxa de Consumo de Oxigênio (TCO) pela massa de lodo bacteriano. Em princípio há dois métodos experimentais que se aplicam à determinação da TCO: o método semicontínuo muito atrativo pela sua praticidade e facilidade na execução dos testes, porém não é um método que possa de fato ser aplicado em sistemas operando em escala real, e o método contínuo, ainda em fase experimental, mas muito atrativo porque pode fornecer uma medida contínua da TCO. Dessa forma, visando contribuir para a aplicação mais efetiva da respirometria em sistemas de lodo ativado, foi realizado um estudo comparativo entre os dois métodos de determinação da TCO que teve como principal objetivo estabelecer o limite da aplicabilidade do método contínuo da TCO sob condições de repentinas variações da TCO com o tempo. Também foram avaliados os fatores que interferem na constante de transferência de oxigênio: concentração de lodo, surfactantes e temperatura, uma vez que esta se constitui como parâmetro fundamental para a aplicabilidade do método contínuo. O método semicontínuo consiste na definição de referências da concentração de oxigênio superior (ODmáx) e inferior (ODmin). Atingido o valor de ODmáx a aeração é interrompida e observada a diminuição da concentração de oxigênio devida ao consumo pelos microrganismos que é medida em função do tempo. Quando a referência inferior é alcançada o valor da TCO é calculado e inicia-se um novo ciclo. A TCO é a razão entre a diminuição da concentração de OD e o tempo necessário para ocorrer esta diminuição. O método contínuo se baseia na aplicação de aeração continuamente no reator e na observação da concentração do Oxigênio Dissolvido (OD) em função do tempo. Pela aplicação de uma equação simples é possível estimar os dados da TCO a partir do perfil do OD com o tempo, se a constante de transferência de oxigênio (Kla) for conhecida. Os resultados experimentais obtidos mostram boa precisão e acurácia para os dados obtidos pelos dois métodos. A análise estatística (ANOVA) aplicada a um nível de significância de 5% não mostrou diferença significativa entre os métodos testados, sendo então viável a sua aplicação. Diante desses resultados torna-se claro que a escolha do método a ser utilizado fica a critério do usuário. O método semicontínuo é mais facilmente aplicável e dá respostas mais rápidas, é uma boa alternativa para o desenvolvimento de ensaios laboratoriais e em pequena escala, mas não se aplica de maneira rotineira em sistemas em escala real. Se a finalidade é monitoração e operação de estações de tratamento de esgoto em escala real o método contínuo deve ser aplicado. De maneira geral as variáveis testadas para avaliar a influência da concentração de lodo, não mostraram condições que inviabilizassem a aplicabilidade do método contínuo, no entanto vale ressaltar que este é um estudo voltado para as condições da água residuária de Campina Grande podendo apresentar características diferenciadas em outros locais.
Abstract: Respirometry is used in aerobic waste water treatment systems to determine the Oxygen Uptake Rate (OUR) by the bacterial sludges mass. In principle there are two experimental methods available that can be applied to determine the OUR: The semi continuous and the continuous method. The semi continuous method is attractive because of its practicality and its simplicity, but it cannot be applied routinely in full scale systems. The continuous method is not yet established but it can in principle it can furnish a continuous measurement of OUR in full scale systems. In an attempt to contribute to a more effective application of respirometry in full scale activated sludges systems, a comparative study was carried out with the two methods to determine the OUR. The study has as its main objective to establishe the limit of applicability of the continuous method when conditions were imposed of sudden and large variations of the OUR with time. Also experiments were carried out to determine the influence of several factors on the oxygen transfer constant: sludges concentration, surfactants and temperature. Knowledge of the value of the oxygen transfer constant is necessary to apply the continuous method form determination of OUR. The semi continuous method consists of defining of upper and lower set points of dissolved oxygen in the mixed liquor (ODmáx and (ODmin) respectively. When the ODmáx value is reached the aeration of the system is interrupted and the consequential decrease of the OD concentration as a consequence of the consumption by the microorganisms is observed as a function of time. When the lower set point is reached the OUR value is calculated and a new cycle is initiated. OUR is the ratio between the OD decrease and the time required for this decrease to take place. When the continuous method is used the aeration is constant and the OUR is calculated from variations of the DO concentration with time. For the calculation it is necessary that the oxygen transfer constant of the aeration system is known. The obtained experimental results show good precision and accuracy of the data obtained with both methods, since a statistical analysis with (ANOVA) applied at a significance level of 5% did not reveal significant differences in the obtained results with the two methods. Thus both methods may be applied in practice. With the obtained result it is clear that the choice of which method is to be used in a particular situation depends on the user of the respirometer. The semi continuous method is easier to apply and gives results more readily. It is a good alternative for small scale laboratory or pilot plant tests, but it cannot be applied routinely in full scale systems. If monitoring of systems operating at full scale is the aim, the continuous method must be preferred.
Keywords: Gestão de Recursos Hídricos
Tratamento de Águas Residuárias
Respirometria
Taxa de Consumo de Oxigênio
Constante de Transferência de Oxigênio
Método Contínuo
Método Semicontínuo
Water Resources Management
Wastewater Treatment
Respirometry
Oxygen Consumption Rate
Oxygen Transfer Constant
Semi-continuous Method
Continuous Method
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Civil e Ambiental
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/8131
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