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Title: Estudo do comportamento da DBO em suporte aeróbio de oxigênio puro: coeficientes cinéticos e fatores de correlação
Other Titles: I study of the behavior of DBO in support aerobic of pure oxygen: kinetic coefficients and correlation factors
Advisor: Silva, Dalton Marcondes
Authors: Barbosa, João Marcelo do Nascimento
Coadvisor: Roque, Odir Clécio da Cruz
Affilliation: Fundação Oswaldo Cruz. Escola Nacional de Saúde Pública Sergio Arouca. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract: Os sistemas de tratamento de esgotos por lodos ativados, utilizando como suporte aeróbio o oxigênio puro, vem sendo utilizados cada vez com maior freqüência no tratamento de efluentes industriais e, recentemente, no tratamento de esgotos domésticos. No dimensionamento destes sistemas de tratamento tem sido utilizada uma DBO, que utiliza oxigênio puro como suporte aeróbio, que reflete de forma mais realista a eficiência destes sistemas na remoção da matéria orgânica biodegradável. Apesar da grande importância desta DBO modificada não há referências na literatura sobre a sua cinética. Neste trabalho foi estudada a diferença entre os coeficientes cinéticos e os graus de eficiência na remoção da matéria orgânica biodegradável, de um sistema que utilize para análise de DBO um suporte aeróbio tradicional (DBOt), e de outro que utilize oxigênio puro como suporte aeróbio (DBOm). A metodologia operacional desta pesquisa foi baseada na realização de análises para avaliação do comportamento da DBO, quando em meio de ar atmosférico ou em meio de oxigênio puro através da incubação por cinco dias a 20o C e com leitura de oxigênio dissolvido, realizada diariamente, pelo método Winkler. Os resultados das análise demonstraram significativa diferença entre os valores da DBOt e da DBOm, foi obtido um fator de correlação da razão DBOm/DBOt de 1,523 ± 0,103, demonstrando um aumento da eficiência na remoção da matéria orgânica de cerca de 50%, pelo uso do oxigênio nas condições do ensaio. Através destes resultados obtidos, foram calculados os coeficientes cinéticos (K) associados à redução da DBO; tanto tradicional (DBOt) quanto modificada (DBOm). Os valores de K’ foram similares entre as técnicas de DBO: pelo método de Thomas se obteve Km = 0,234 ± 0,066 d-1 e Kt = 0,205 ± 0,045 d-1 e pelo método de Regressão Linear se obteve Km = 0,287 ± 0,027 d-1 e Kt = 0,298 ± 0,019 d-1. Estes resultados mostram que a escolha da cinética de primeira ordem é adequada para expressar o coeficiente de biodegradação da DBOm e que a variação temporal da DBOm é semelhante a da DBOt. Visando a avaliação da diferença entre os dois coeficientes cinéticos, Km e Kt, foi estabelecido um ponto inicial (Lo) da reação igual par as duas técnicas analíticas, através de um artifício matemático e foi adotado o resultado final da DBO como último ponto da curva cinética. Deste modo, foram obtidos os resultados: Km = 0,358 ± 0,026 d-1 e Kt = 0,275 ± 0,016 d-1. Além dos aspectos técnicos dos sistemas de tratamento com oxigênio puro, descritos sucintamente neste trabalho, foi realizada uma investigação das aplicações destes sistemas no Brasil, com ênfase em sua evolução histórica entre as décadas de oitenta e noventa. Nesta pesquisa, de cunho mercadológico, da evolução histórica desta técnica de tratamento, foi realizada uma pesquisa de campo com entrevistas aos gerentes de marketing das empresas que fabricam sistemas de aeração com oxigênio puro para tratamento de efluentes. Como resultado desta investigação, é apresentado no capítulo três um consolidado de caráter qualitativo.
Abstract: Oxigen Atctivated Sludge, avariant of the activated sludge employing pure oxigen, has been used in a growing frequency for the treatment of industrial wastewater, and,recently, municipal wastewater. In designing this wastewater treatment process a BOD that uses pure oxigen has been employed. This modified BOD is more accurate for the estimate of the organic matter removal efficiency. In spite of the great importance of this modified BOD there is no literary references about its kinetic. In this work it was studied the difference between the kinetic coefficients and the degree of efficiency in biodegradable organic matter removal, of a system that utilizes for the analysis of BOD a traditional aerobic support (BODt), and of another system that utilizes pure oxigen as an aerobic support (BODm). The operational methodology of this research was based on the realization of analysis for evaluation of the bahaviour of BOD, when in the midst of atmosferic air or of pure oxigen through the incubation for five days at 20o C and with the reading of dissolved oxigen, daily done, by the Winkler method. The results of the analysis demonstrated a significant difference between the values of BODt and BODm. It could be observed a factor of correlatio of the rate BODm/BODt of 1,523 ± 0,103, showing na enlarge in efficiency of about 50% of organic matter by the use of high-purity oxigen in trial conditions. Through these obtained results, it was calculated the kinetic coefficients (K) associated with the removal of BOD, as much traditional (BODt) as modified (BODm). The values of K were similar between the techniques of BOD; by Thomas method, it was obtained Km = 0,234 ± 0,066 d-1 e Kt = 0,205 ± 0,045 d-1 ; and by Linear Regression method it was obtained Km = 0,287 ± 0,027 d-1 e Kt = 0,298 ± 0,019 d-1. These results show that the choice of the first order kinetic is suitable to express the coefficient of biodegradation of BODm. And that the time variation of BODm is similar to that of BODt. In order to be evaluate the difference between the two kinetic coefficients, Km and Kt, it was established na equal initial point (Lo) of the reaction for the two analytical techniques and it was expressed its final result of BOD as the final point of the reaction; with this device it was obtained the folowing results Km = 0,358 ± 0,026 d-1 e Kt = 0,275 ± 0,016 d-1. These results demonstrate that in trial conditions, the use of pure oxigen shows a bigger organic matter degradation capacity, that is, it’s more effective. In addition to the technical aspects of the treatment systems with pure oxigen, investigations into the use of this technique in Brazil were carried out, and how the evolution of this usage happened in relation to the analysis period of the 80’s and 90’s. In order to do this studying, market-based, we carried out field research interviewing the marketing managers of the manufacturers of systems that utilizes the researched technique. As a result of this investigation, its showed in chapter three a consolidation, with qualitative character.
Keywords: Domestic Effluents
Pure Oxygen Activated Sludges
Biological Oxygen Demand Analysis
Wastewater Treatment
DeCS: Esgotos Domésticos
Lodos Ativados com Oxigênio Puro
Análise da Demanda Biológica de Oxigênio
Tratamento de Águas Residuárias
Issue Date: 2003
Citation: BARBOSA, João Marcelo do Nascimento. Estudo do comportamento da DBO em suporte aeróbio de oxigênio puro: coeficientes cinéticos e fatores de correlação. 2003. 170 f. Dissertação (Mestrado em Saúde Pública) - Escola Nacional de Saúde Pública Sergio Arouca, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro, 2003.
Place of defense: Rio de Janeiro/RJ
Department: Escola Nacional de Saúde Pública Sergio Arouca, Fundação Oswaldo Cruz.
Defense institution: Fundação Oswaldo Cruz. Escola Nacional de Saúde Pública Sergio Arouca.
Program: Programa de Pós-Graduação em Saúde Pública
Copyright: open access
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