Autor(es):
Pinho, Margarida Louro da Fonseca 
Data: 2007
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10773/539
Origem: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Assunto(s): Gestão ambiental; Tratamento de efluentes; Reactores biológicos; Processos aeróbicos
Descrição
O presente trabalho pretendeu analisar a aplicabilidade do reactor do tipo
Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) no tratamento de efluentes vínicos.
A natureza dos efluentes provenientes das adegas depende da região e do
tipo de vinho processado e, para além disso, a sua quantidade e a qualidade
variam significativamente ao longo do ano.
Os principais objectivos deste trabalho foram analisar a aplicabilidade do
reactor MBBR no tratamento de efluentes vínicos a operar com um tempo de
retenção hidráulico de 24 horas, comparar o desempenho de reactores quando
são utilizados meios de enchimento com características diferentes, comparar o
desempenho de reactores com e sem recirculação de lamas e analisar o
comportamento hidráulico deste tipo de reactores com e sem a presença de
biomassa.
Foram realizados ensaios em cinco reactores à escala laboratorial, em que
quatro deles tinham enchimento, dos quais dois operaram com recirculação de
lamas e os outros dois sem recirculação. O quinto reactor simulou um reactor
de lamas activadas convencional com recirculação de lamas. Utilizaram-se
dois tipos de enchimento, o Bioflow 9 e o Bioflow 40.
Os modelos de escoamento hidráulico dos diferentes reactores foram
determinados recorrendo a ensaios de tracer com e sem a presença de
biomassa. Os ensaios efectuados demonstraram que os reactores que
possuem enchimento têm comportamentos hidráulicos idênticos, sendo ambos
caracterizados por modelos de mistura perfeita com zonas mortas e a
percentagem de zonas mortas diminui nos ensaios realizados com biomassa
(35-36% de zonas mortas para 10-12% de zonas mortas), concluindo-se que o
grau de mistura melhora com a existência de biomassa. O reactor de lamas
activadas foi caracterizado, em ambos os ensaios, pelo modelo de mistura
perfeita com zonas mortas e curto-circuito, havendo uma ligeira alteração dos
parâmetros quando o reactor opera com biomassa (28% de zonas mortas, 9%
de curto-circuito para 26% de zonas mortas e 10% de curto-circuito).
No presente estudo verificou-se que as condições limite de operação dos
reactores foram alcançadas para um TRH de 24 h, 50% da altura do reactor
com enchimento Bioflow 9 e o CQOalimentação = 8000 mg.L-1 (8,0. kgCQO.m-3.d-
1). Nestas condições o efluente tratado apresentou um CQOsolúvel = 1500 mg.L-1
correspondente a uma percentagem de remoção de CQO de 81%.
Verificou-se também que para todos os reactores e em todas as condições
operatórias testadas até à carga orgânica 6,5 kgCQO.m-3.d-1, a percentagem
de remoção de CQO foi superior a 90%. Os resultados mais elevados
registaram-se na carga 6,0 kgCQO.m-3.d-1, com valores próximos de 98%. Os
valores de CQOsolúvel do efluente tratado nos diferentes reactores não
ultrapassaram os 150 mg.L-1 até à carga 6,0 kgCQO.m-3.d-1, verificando-se um
aumento significativo em cargas superiores.
Concluiu-se que a recirculação de biomassa suspensa não exerce efeitos
positivos na eficiência dos reactores, no entanto durante o período de arranque
diminui significativamente o tempo de estabilização dos mesmos.
ABSTRACT: The present study intended to evaluate the applicability of a MBBR reactor for
the treatment of winery wastewaters.
The wastewater originated in wine cellars strongly depends on the region and
the type of wine processed and also its quantity and quality changes
substantially during the year.
The aims of this experimental study were to analyse the applicability of a
MBBR reactor for the winery wastewater treatment operating with a hydraulic
retention time of 24 hours, to compare the performance of reactors when
different packing bed materials were used, to compare the performance of
reactors with and without sludge recycling, and finally to examine the hydraulic
behaviour of each reactor with and without biomass.
Experiments were conducted with five lab-scale reactors where four had
packing material, two operating with sludge recycling, two without it and a fifth
reactor simulated a conventional activated sludge system. Two types of carrier
elements were used, the Bioflow 9 and the Bioflow 40.
The hydraulic flow models for the five reactors were determined recoursing to
experimental studies with tracer elements in the presence and in the absence
of biomass.
Tracer studies demonstrated that the reactors filled with carrier elements had
identical flow models and behaved as complete mixing reactors with dead
spaces. The fraction of dead spaces decreases in experiments with biomass
(35-36% of dead spaces to 10-12% of dead spaces), concluding that the
degree of mixture improves in the presence of biomass. The activated sludge
flow model was characterized, in both cases, as complete mixing reactor with
dead spaces and short-circuiting with a slightly difference on the parameters in
the presence of biomass (28% of dead spaces, 9% of short-circuiting to 26% of
dead spaces and 10% of short-circuiting).
In the present study it was verified that the limit operation conditions of the
reactors were reached for a HRT of 24 h, 50% of the reactor volume packed
with Bioflow 9 and a CODfeed= 8000 mg.L-1 (8,0 kgCOD.m-3.d-1). At this
operational conditions the treated wastewater had a CODsoluble = 1500 mg.L-1
corresponding to a COD removal rate of 81%.
It was also verified that for all the reactors and in all the operation conditions up
to the organic load applied of 6,5 kgCOD.m-3.d-1, the COD removal rate was
higher than 90%. The highest results were obtained at an organic load of 6,0
kgCOD.m-3.d-1 with values near 98%.
The COD soluble values of the treated winery wastewater in the different
reactors didn’t exceed 150 mg.L-1 up to an organic load of 6,0 kgCOD.m-3.d-1,
and for higher loads a significant increase was verified.
The sludge recycling doesn’t affect in a positive way the efficiency of the
reactors, although during the start-up phase the reduction of the stabilization
time was significant. Mestrado em Gestão Ambiental, Materiais e Valorização de Resíduos
