dissertação

Avaliação do desempenho operacional dos reatores UASB da ETE da Universidade Federal de Lavras

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Universidade Federal de Lavras

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Escola de Ciências Agrárias de Lavras (ESAL)

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Programa de Pós-Graduação em Tecnologias e Inovações Ambientais

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Meio ambiente

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ODS 6: Água potável e saneamento

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Resumo

O tratamento de esgoto é um serviço essencial do saneamento básico, que visa proteger o meio ambiente e melhorar a qualidade de vida da população. Algumas instituições de grande porte, como universidades, se assemelham a centros urbanos em produção de esgoto e, portanto, têm investido cada vez mais em suas próprias estações de tratamento de efluentes (ETE). Nesse contexto, a Universidade Federal de Lavras (UFLA) possui uma estação de tratamento de efluentes, a ETE-UFLA, que é composta por tratamento preliminar, primário e secundário, este último contendo seis reatores Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) seguidos por seis filtros biológicos aerados submersos (FBAS). Para verificar o bom funcionamento dessas unidades de tratamento é essencial o acompanhamento constante das características do afluente e efluente da ETE e diante disso, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a eficiência de cada reator UASB e da ETE como um todo por meio de variáveis físico-químicas, tais como, alcalinidade, acidez, pH, temperatura, demanda bioquímica de oxigênio, demanda química de oxigênio, nitrogênio total e sólidos que foram realizados seguindo as metodologias descritas em APHA (2023). As amostras foram avaliadas no período de 2022 e 2023, sendo coletadas na elevatória interna da ETE (afluente dos reatores UASB), na saída de cada reator e na saída da ETE. Adicionalmente, caracterizou-se o perfil de lodo nos reatores para mensurar o crescimento microbiano via sólidos totais voláteis. A vazão média durante o período de análise foi, aproximadamente, 118,4 m3 d -1 , o que garantiu um tempo de detenção hidráulico (TDH) igual a 13,48 h. Os resultados revelaram uma instabilidade no desempenho dos reatores UASB, devido à queda de 64% da eficiência na remoção da demanda química de oxigênio (DQO) de 2022 para 2023, fenômeno que pode ser atribuído à baixa carga orgânica volumétrica (0,65 kg m⁻3 d ⁻1 ), aos picos de vazão e à ausência de descarte regular de lodo, que provocou o arraste de sólidos. Embora o sistema combinado tenha mantido conformidade legal, com eficiências globais de 79% e 66% e remoção do nitrogênio Kjeldahl total (NKT) superior a 60%, a unidade operou abaixo de seu potencial. Com isso, o sistema requer intervenções operacionais, como o ajuste do número de reatores em operação, visando aumentar a carga orgânica, e a implementação de um cronograma rigoroso de descarte de lodo para estabilizar a digestão anaeróbia.

Abstract

Sewage treatment is an essential basic sanitation service, aimed at protecting the environment and improving life quality. Some large institutions, such as universities, are similar to urban centers in sewage yield and have therefore been investing more and more in their own sewage treatment plants (STPs). In this context, the Federal University of Lavras (UFLA) has a sewage treatment plant, the ETE-UFLA, which comprises preliminary, primary, and secondary treatment, the latter containing six Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactors followed by six submerged aerated biological filters (SBBFs). In order to assess the proper functioning of these treatment units, constant monitoring of the influent and effluent characteristics of the sewage treatment plant (STP) is essential. Therefore, the objective of this study was to evaluate the efficiency of each UASB reactor and the STP as a whole through physicochemical variables such as alkalinity, acidity, pH, temperature, biochemical oxygen demand, chemical oxygen demand, total nitrogen and solids. These analyses were conducted following the methodologies described in APHA (2023). Samples were taken between 2022 and 2023, collected from the internal pumping station of the sewage treatment plant (influent to the UASB reactors), at the outlet of each reactor, and at the outlet of the sewage treatment plant. Additionally, the sludge in the reactors was characterized to measure microbial growth via total volatile solids. The average flow rate during the analysis period was approximately 118.4 m3 d ⁻1 , which ensured a hydraulic retention time (HRT) of 13.48 h. The results revealed instability in the performance of the UASB reactors, due to a 64% decrease in chemical oxygen demand (COD) removal efficiency from 2022 to 2023. This phenomenon can be attributed to the low volumetric organic load (0.65 kg m⁻3 d ⁻1 ), peak flow rates, and the absence of regular sludge disposal, which caused the entrainment of solids. Although the combined system maintained legal compliance, with overall efficiencies of 79% and 66% and total Kjeldahl nitrogen (TKN) removal exceeding 60%, the unit operated below its potential. Therefore, the system requires operational interventions, such as adjusting the number of reactors in operation to increase the organic load, and implementing a strict sludge disposal schedule to stabilize anaerobic digestion.

Descrição

Área de concentração

Tecnologias e Inovações Ambientais

Linha de pesquisa

Gestão de resíduos e efluentes

Agência de desenvolvimento

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Objetivo

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DOI

Citação

SHIKI, Sofia Narciso. Avaliação do desempenho operacional dos reatores UASB da ETE da Universidade Federal de Lavras. 2026. 86 p. Dissertação (Mestrado em Tecnologias e Inovações Ambientais) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.

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