Remoção de fósforo de águas residuárias da suinocultura em sistema phoredox A2/O submetidos a diferentes carregamentos orgânicos
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Universidade Federal de Lavras
Faculdade, Instituto ou Escola
Departamento
Escola de Engenharia – EENG
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos do desesenvolvimento sustentável
Dados abertos
Resumo
A suinocultura é uma atividade de importância social e econômica. Entretanto, pode gerar
volumes de águas residuárias ricas em matéria orgânica e nutrientes que se não tratados causam
poluição ambiental. Neste contexto, a remoção de fósforo (P) é um desafio, tendo em vista que
processos químicos tem custo mais elevado; e os sistemas biológicos tradicionalmente
utilizados têm reduzida eficiência de remoção, ou demandam por um controle que na maioria
das vezes não é aplicado. Assim, torna-se importante estabelecer parâmetros e critérios para a
remoção de P em reatores biológicos nos quais também é removida a matéria orgânica. A
pesquisa teve como objetivo avaliar a aplicação de diferentes cargas orgânicas nas
configurações operacionais do tratamento de águas residuárias de suinocultura em sistema
phoredox (A2/O) com vista a aumentar a eficiência da remoção de P. A água residuária foi
proveniente das instalações suinícolas da UFLA. Os reatores anaeróbio - R1, anóxico - R2
tiveram altura volume útil de 0,30 m e 18 L, o reator aeróbio - R3 com altura e volume útil de
0,40 m e 49 L e o decantador secundário - DS teve altura e volume útil de 0,25 m e 4,0 L. A
alimentação do sistema (0,049 m-3
d
-1
) e a recirculação do efluente de R3 para R2 (0,025 m-3
d
-
1
) foi realizada por bombas peristáltica, o que resultou em tempo de detenção hidráulica de 8,8
h (R1), 6,0 h (R2), 24,0 h (R3) e 2,0 h (DS). Foram aplicadas nove cargas orgânicas (4,21, 2,85
e 1,59; 1,50, 0,76, e 0,25; 1,26, 0,60 e 0,23 kg m-3
d
-1
de DQO) referente aos reatores R1, R2 e
R3 correspondente a três fase (F1 - 90 dias, F2 - 110 dias e F3 - 45 dias). As condições
experimentais foram modificadas com base na DQO presente na ARS bruta. A taxa média de
aeração fornecida no R3 foi de 0,7 a 3,5 mg L-1
em cada fase operacional. A caracterização do
afluente e efluente de cada reator foi feita em análises semanais de pH, OD, DQO, ST, SV, AB,
AVT e PT, P-PO4
3-
. As variáveis foram avaliadas quanto à normalidade pelo teste de Shapiro-
Wilk, submetidos ao o teste de Kruskal-Wallis a 5% de probabilidade pelo software Jamovi e
correlação de Sperman. Foram obtidos pH médios de 7,7 e 7,9 do efluente nas F2 e F3,
corroborou com as melhores condições de estabilidade que ocorreram com a AI/AP entre 0,19
e 0,17, observou-se geração de alcalinidade bicarbonato e consumo de ácidos voláteis totais
durante as fases F2 e F3 indicaram estabilização satisfatória do reator anaeróbio, em que as
eficiências médias de remoção da DQO pelo sistema variaram de 58 a 61%. Verificou-se que
as eficiências de remoção de PT e P-PO4
3-
foram de 88 e 57% na fase 1 (p<0,05), quando foram
aplicadas cargas orgânicas de 4,21, 2,85 e 1,59 kg m-3
d
-1
de DQO, e OD médio de 2,8 mg L-1
em R3. Nestas condições, as eficiências foram proporcionadas principalmente pelo reator
anóxico e pela sedimentação de sólidos. A correlação de Sperman indicou correlação positiva
e forte nos reatores anóxico e aeróbio com valores de 0,78 e 0,80 entre PT e OD. Além disso,
na F3 a concentração da DQO do efluente atendeu ao padrão de lançamento em curso d’água
estabelecido pelo Estado de Minas Gerais. Constatou-se que sistema phoredox A2/O, aliado a
adequação das condições operacionais dos reatores é uma alternativa promissora para remoção
de matéria orgânica e P em águas residuárias de suinocultura.
Abstract
Pig farming is an activity of social and economic importance. However, it can cause volumes
of wastewater rich in organic matter and nutrients which, if left untreated, cause environmental
pollution. In this context, the removal of phosphorus (P) is a challenge, given that chemical
processes are more costly; and the biological systems traditionally used have low removal
efficiency, or require a control that is often not applied. It is therefore important to establish
parameters and criteria for P removal in biological reactors in which organic matter is also
removed. The aim of this research was to evaluate different organic loadings in the operational
configurations of pig farm wastewater treatment in a phoredox system (A2/O) with a view to
increasing phosphorus removal efficiency. The wastewater came from UFLA's pig facilities.
The anaerobic reactor - R1, anoxic reactor - R2 had a height and useful volume of 0.30 m and
18 L, the aerobic reactor - R3 had a height and useful volume of 0.40 m and 49 L and the
secondary decanter - DS had a height and useful volume of 0.25 m and 4.0 L. The system was
fed (0.049 m-3
d
-1
) and the effluent was recirculated to R2 (0.025 m-3
d
-1
) using peristaltic
pumps, resulting in hydraulic detention times of 8.8 h (R1), 6.0 h (R2), 24.0 h (R3) and 2.0 h
(DS). Nine organic loads were applied (4.21, 2.85 and 1.59; 1.50, 0.76, and 0.25; 1.26, 0.60 and
0,23 kg m-3
d
-1 COD) for reactors R1, R2 and R3 corresponding to three phases (F1 - 90 days,
F2 - 110 days and F3 - 45 days), the conditions were modified based on the COD present in the
raw ARS. The average aeration rate provided was between 0.7 and 3.5 mg L-1
in each
operational phase. The characterization of the effluent and effluent of each reactor was carried
out by weekly analyses of pH, COD, ST, SV, AB, AVT and PT, P-PO4
3-
. The variables were
assessed for normality using the Shapiro-Wilk test, submitted to the Kruskal-Wallis test at 5%
probability using the Jamovi software and Sperman's correlation. Average effluent pHs of 7.7
and 7.9 were obtained in F2 and F3, corroborating the best stability conditions that occurred
with AI/AP between 0.19 and 0.17, generation of bicarbonate alkalinity and consumption of
total volatile acids during the F2 and F3 phases indicated satisfactory stabilization of the
anaerobic reactor, thus the COD removal efficiencies were 58 and 61%. The removal
efficiencies of PT and P-PO4
3- were 88 and 57% in phase 1 (p<0.05), when organic loads were
applied (4.21, 2.85 and 1.59 kg m-3
d
-1 COD) operated with an average DO of 2.8 mg L-1
in R3,
under these conditions the efficiencies were mainly provided by the anoxic reactor and the
sedimentation of solids. Sperman's correlation indicated a strong positive correlation between
PT and COD in the anoxic and aerobic reactors, with values of 0.78 and 0.80. In addition, in F3
the COD concentration of the effluent met the standard for discharge into a watercourse
established by the State of Minas Gerais. It was found that the A2/O phoredox system,
combined with the appropriate operating conditions for the reactors, is a promising alternative
for removing organic matter and phosphorus from pig farm wastewater.
Descrição
Arquivo retido, a pedido da autora, até dezembro de 2025.
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
ISBN
DOI
Citação
MUCHICO, Joaquina da Márcia Jaime. Remoção de fósforo de águas residuárias da suinocultura em sistema phoredox A2/O submetidos a diferentes carregamentos orgânicos. 2024. 81 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2024.
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