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http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/15294
Tipo: | Dissertação |
Título: | Aplicação de estratégias para otimização do processo de tratamento avançado de soro do leite em reator aberto por microalgas |
Autor(es): | Santos, Leandro Monteiro dos |
Primeiro Orientador: | Silva, Carlos Eduardo de Farias |
metadata.dc.contributor.advisor-co1: | Gama, Brígida Maria Villar da |
metadata.dc.contributor.referee1: | Almeida, Renata Maria Rosas Garcia |
metadata.dc.contributor.referee2: | Silva, Albanise Enide da |
Resumo: | O soro do leite, resultante do processamento de laticínios, constitui um desafio que requer métodos eficazes de tratamento. Diversas estratégias têm sido usadas para lidar com essas questões, incluindo processos biológicos aeróbicos e anaeróbicos, que são considerados alternativas promissoras. A tecnologia de tratamento biológico, especialmente por meio do uso de microalgas e durante o tratamento terciário (avançado), surge como uma opção promissora devido à sua eficiência na remoção de compostos orgânicos, e principalmente, nitrogênio e fósforo residuais do processo de tratamento secundário (principal) com custos operacionais reduzidos. Neste contexto, o presente estudo tem como objetivo analisar o processo de tratamento de soro do leite por microalgas visando a remoção de demanda química de oxigênio (DQO), nitrogênio (NT) e fósforo (FT) buscando adequação aos padrões de lançamento exigidos pela legislação aplicando estratégias para otimização do processo (tempo de tratamento, modo semicontínuo, co-cultivo com fungo filamentoso e utilização de aeração de 1,5 vvm). O experimento foi conduzido utilizando a microalga Tetradesmus obliquus, bem como o co-cultivo com o fungo filamentoso Cuninghamella echinulata, combinado à aeração forçada em modo semicontínuo em reator aberto. Foram utilizadas duas cargas orgânicas C1 e C2 (~ DQO = 550 e 2200, NT =15 e 60 e FT = 5 e 20 mg.L-1, respectivamente), e, portanto, nomeou-se os experimentos com a microalga de CM1 e CM2, e para o co-cultivo com fungo de CMF1 e CMF2. Evidenciou-se que o consórcio apresentou maior estabilidade e maior eficiência na remoção dos contaminantes em relação ao sistema de tratamento contendo apenas a microalga, e nas duas taxas de reposição volumétrica (TRV) de 40 e 60%, enquanto apenas 40% foram viáveis quando a microalga foi utilizada sozinha. Quanto à concentração residual de DQO, o CMF1 exibiu uma variação de DQO no intervalo de 62 a 88 mg.L-1, mantendo-se dentro dos limites estabelecidos pela norma da União Europeia (125 mg.L-1), enquanto CMF2 obteve uma DQO residual entre 165-250 mg.L-1 necessitando de outra etapa de tratamento para alcançar os padrões de lançamento, no entanto, a eficiência de tratamento foi elevada em ambos os casos (> 70%). Em relação ao nitrogênio total, ambas as cargas orgânicas CMF1 e CMF2, obtiveram concentrações residuais entre 2-10 mg.L-1, se adequando aos padrões de lançamento da legislação europeia (10 mg.L-1). Por fim, para fósforo total, semelhantemente ao que ocorreu para DQO, CMF1 foi tratado eficientemente possuindo concentrações residuais entre 0,65-0,9 mg.L-1 atendendo a legislação europeia (entre 1-2 mg.L-1), enquanto para CMF2 os valores residuais se situaram entre 2-3,5 mg.L-1, mostrando necessidade de tratamento adicional. O peso seco celular obtido variou entre 300-900 mg.L-1, e pode ser utilizada para aplicações biotecnológicas. Por fim, durante o co-cultivo, houve um maior tamponamento do sistema com menor variação de pH, garantindo uma maior estabilidade do sistema e maior facilidade de ajuste que o sistema somente com a microalga. Neste contexto, é relevante observar que o tratamento conseguiu atender aos padrões de lançamento estabelecidos pela legislação. No entanto, ressalta-se a importância de validar esses resultados em uma escala maior e de buscar a otimização dos parâmetros operacionais. |
Abstract: | Whey, a by-product of dairy processing, poses a challenge that necessitates effective treatment methods. Various strategies have been employed to address these concerns, including aerobic and anaerobic biological processes, which are deemed promising alternatives. The technology of biological treatment, particularly through the utilization of microalgae, especially during tertiary (advanced) treatment, emerges as a promising option owing to its efficiency in removing organic compounds, notably residual nitrogen, and phosphorus from the secondary (primary) treatment process, with reduced operational costs. In this context, the present study aims to analyze the whey treatment process by microalgae targeting the removal of chemical oxygen demand (COD), nitrogen (TN) and phosphorus (TP), aiming for compliance with discharge standards mandated by legislation, applying strategies for process optimization (treatment time, semi-continuous mode, co-cultivation with filamentous fungus, and utilization of 1.5 vvm aeration). The experiment was conducted using the microalgae Tetradesmus obliquus, as well as co-cultivation with the filamentous fungus Cunninghamella echinulata, combined with forced aeration in semi-continuous mode in an open reactor. Two organic loads, C1 and C2 (~ COD = 550 and 2200, TN =15 and 60, and TP = 5 and 20 mg.L-1, respectively), were employed, thus designating the experiments with the microalgae as CM1 and CM2, and for the co-cultivation with fungus as CMF1 and CMF2. It was evident that the consortium exhibited greater stability and higher efficiency in contaminant removal compared to the treatment system containing only the microalgae, at both volumetric replacement rates of 40 and 60%, whereas only 40% were viable when the microalgae were used alone. Regarding the residual COD concentration, CMF1 showed a COD variation in the range of 62 to 88 mg.L-1, remaining within the limits established by the European Union standard (125 mg.L-1), while CMF2 obtained a residual COD between 165-250 mg.L-1, requiring another treatment stage to meet the discharge standards; however, treatment efficiency was high in both cases (> 70%). With respect to total nitrogen, both organic loads CMF1 and CMF2 achieved residual concentrations between 2-10 mg.L-1, complying with the discharge standards of European legislation (10 mg.L-1). Finally, for total phosphorus, like what occurred with COD, CMF1 was efficiently treated, with residual concentrations between 0.65-0.9 mg.L-1 meeting European legislation (between 1-2 mg.L-1), while for CMF2, residual values ranged between 2-3.5 mg.L-1, indicating the need for additional treatment. The obtained dry cell weight varied between 300-900 mg.L-1 and can be utilized for biotechnological applications. Lastly, during co-cultivation, there was greater system buffering with less pH variation, ensuring greater system stability and easier adjustment compared to the system containing only the microalgae. In this context, it is relevant to note that the treatment successfully met the discharge standards established by legislation. However, it is important to emphasize the significance of validating these results on a larger scale and seeking optimization of operational parameters. |
Palavras-chave: | Microalgas Fungos Soro do leite Tratamento de efluentes industriais biological treatment dairy industry wastewater treatment |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Alagoas |
Sigla da Instituição: | UFAL |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
Citação: | SANTOS, Leandro Monteiro dos. Aplicação de estratégias para otimização do processo de tratamento avançado de soro do leite em reator aberto por microalgas. 2025. 89 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Programa de Pós- Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2024. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/15294 |
Data do documento: | 19-mar-2024 |
Aparece nas coleções: | Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC |
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