Orientador : Iracema de Oliveira Moraes

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos e Agrícola

Resumo: O dimensionamento racional de sistemas de tratamento por processo de lodo ativado de efluentes líquidos provenientes de indústria de alimentos exige o conhecimento de expressões descrevendo a cinética de crescimento de microrganismos e degradação de material poluente. Neste trabalho,...

Resumo: O dimensionamento racional de sistemas de tratamento por processo de lodo ativado de efluentes líquidos provenientes de indústria de alimentos exige o conhecimento de expressões descrevendo a cinética de crescimento de microrganismos e degradação de material poluente. Neste trabalho, utilizando-se água residuária de abatedouro avícola determinou-se as constantes das expressões cinéticas derivadas da equação de Monod, levando-se em consideração morte celular e coeficiente de manutenção. Estas constantes foram determinadas em processos em descontínuo e contínuo sem reciclo. As expressões propostas relacionam a velocidade de crescimento celular e velocidade de consumo de substrato com as concentrações X e S, onde X, concentração celular, foi avaliada como concentração de sólidos em suspensão totais (S.S.T.) e S, concentração de substrato limitante, foi avaliada como concentração de Demanda Química de Oxigênio (D.Q.O.). Os valores das constantes determinadas foram: umax = 0,85 dia-¹; ks = 42 mg/l DQO; yG = 0,50 mg S.S.T./mg D.Q.O.; kd = 0,072 dia-¹; m = 0,079 mg D.Q.O./mg S.S.T. dia. Resultados experimentais em sistemas contínuo com reciclo de lodo foram comparados aos resultados calculados através do modelo proposto, mostrando que o modelo explica satisfatória mente este processo. O efeito da concentração de substrato, em D.Q.O., na taxa específica de respiração, R, foi também examinado obtendo-se expressão relacionando velocidade de consumo de oxigênio com concentração de substrato limitante, S. Os valores das constantes determinadas foram: Rmáx = 10,4 mg 02/mg S.S.T. dia k2 = 444 mg/l D.Q.O. Determinou-se ainda a velocidade de sedimentação de lodo a diferentes concentrações do mesmo, bem como a influência da razão substrato microrganismos (F/M) no índice volumétrico de lodo (I.M.). A relação F/M ótima encontra-se em torno de 0,60 -0,80 mg D.Q.O/mg S.S.T. dia. A aplicação do modelo cinético no dimensionamento de processo de lodo ativado para sistemas utilizando-se tanque de aeração tipo reator de mistura e tipo reator tubular foi examinada e neste último caso é proposto um método para calculo de tempo de residência celular e tempo de resistência hidráulico através de gráficos similares aos utilizados para tanque de aeração tipo reator de mistura

Abstract: Rational design of food industry liquid effluent treat-system by activated sludge process requires the knowledge of expressions describing the kinetics of microorganism growth and pollutant material degradation. In this work, utilizing a poultry processing industry wastewater, the...

Abstract: Rational design of food industry liquid effluent treat-system by activated sludge process requires the knowledge of expressions describing the kinetics of microorganism growth and pollutant material degradation. In this work, utilizing a poultry processing industry wastewater, the constants of the kinetic expressions derived from Monod's equation were determined, considering cell death and maintenance coefficient. These constants were determined in batch process and continuous process without recycle. The proposed expressions relate the growth and the substrate consumption rate with the concentrations, X and S, where X, cellular concentration, was evaluated as total suspended solids (T.S.S.) and S, limiting substrate concentration, was evaluated as chemical oxygen demand (C.O.D.). The values of the constants were determined as: umáx = 0,85 day-¹ ks = 42 mg/l C.O.D. yG = 0,50 mg T.S.S./mg C.O.D. kd = 0,072 day-¹ m = 0,079 mg C.O.D./mg T.S.S. day Experimental results in a continuous system with cell recycle were compared with those calculated by the model. The comparison showed that the model explains quite well this process. The effect of substrate concentration on the specific respiration rate, R, was also examined, and the expression obtained relatex oxygen consumption rate with limiting substrate concentration, S. The value of the constants were determined as:Rmax = 10,4 mg O2/mg T.S.S. day k2 = 444 mg/l C.O.D. Furthermore, sludge sedimentation velocities, at different sludge concentrations, were determined, as well as the influence of the food to microorganism ratio (F/M) on the sludge volume index (S.V.I.). The optimum F/M ratio lies between 0,6 and 0,80 mg D.Q.O./mg T.S.S. day. The use of the kinetic model in the design of the activated sludge process for systems utilizing perfectly mixed reactor and plug-flow reactor type aeration tank was examined. In the latter case, a method for calculation of the celular and hydraulic retention times through graphic plots, similar to those utilized for perfectly mixed reactor, was proposed