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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.18.2005.tde-27092005-114657
Document
Author
Full name
Renata Cristina Moretti
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2005
Supervisor
Committee
Reali, Marco Antonio Penalva (President)
Campos, Jose Roberto
Nour, Edson Aparecido Abdul
Povinelli, Silvia Claudia Semensato
Zaiat, Marcelo
Title in Portuguese
Emprego da flotação lamelar de alta taxa e convencional como pós-tratamento do efluente de sistema constituído de reator anaeróbio seguido de reator aeróbio tratando esgoto sanitário
Keywords in Portuguese
clarificação por flotação
flotação de alta taxa
flotação lamelar
lodo ativado
polieletrólitos
Abstract in Portuguese
O presente trabalho teve como objetivo o estudo da potencialidade de aplicação da flotação por ar dissolvido (FAD) lamelar (de alta taxa) e convencional como parte final de sistema de tratamento sequencial de esgoto sanitário, constituído de reatores anaeróbios de manta de lodo (UASB) seguidos de tanque de aeração. O trabalho, desenvolvido na Estação de Tratamento de Esgotos Jardim das Flores da cidade de Rio Claro, foi dividido em três etapas. Na primeira etapa, realizada com equipamento Flotateste, foram investigados os valores mais adequados de dosagens de polímero sintético catiônico, amido de araruta, cloreto férrico e associações entre cloreto férrico e polímero ou amido de araruta, de razão ar/sólidos (A/S), bem como de tempo e gradiente de mistura rápida e de floculação. Nessa etapa, os melhores desempenhos da FAD foram obtidos com o emprego de polímero catiônico, tanto isoladamente quanto associado ao cloreto férrico, sendo esta última condição imprescindível para maior remoção de fósforo. A flotação de liquor misto utilizando apenas o cloreto férrico como coagulante, apresentou desempenho extremamente insatisfatório, com a formação de flocos com características ruins de flotabilidade. Além disso, observou-se que a flotação desse tipo de efluente requisitou condições mais amenas de mistura, sendo que, em muitos casos, os melhores resultados foram obtidos mediante a eliminação da mistura rápida ou da floculação. Nas segunda e terceira etapas, realizadas com unidades piloto de flotação lamelar de alta taxa (FADAT) e convencional, respectivamente, e empregando apenas polímero como auxiliar de floculação/flotação (dosagem em torno de 1 g de polímero/kg de SST), foram investigados os valores mais adequados de Taxa de Aplicação Superficial (TAS), Taxa de Aplicação de Sólidos (TS) e quantidade de ar fornecida à flotação, calculada através da razão A/S ou da dosagem de ar (Dar), em g de ar/'M POT.3' de esgoto afluente, dependendo da concentração de sólidos suspensos totais afluentes à flotação (SSTafl). Através dos resultados dos ensaios pôde-se observar que a razão A/S é mais adequada para o cálculo da quantidade de ar na flotação de suspensões concentradas (SSTafl acima de 1100 mg/L no presente estudo), ao passo que Dar é mais representativo no caso da flotação de suspensões diluídas. Empregando a unidade FADAT, alimentada com liquor misto de tanque de aeração em boas condições de biofloculação, foi possível obter resultados satisfatórios para TAS de até 350 'M POT.3'/'M POT.2'.dia e TS entre 120 e 250 kg de SST/'M POT.2'.dia, desde que fornecida quantidade adequada de ar ao processo (Dar na faixa de 15,0 a 18,0 g de ar/'M POT.3' de afluente), para SSTafl entre 800 e 1100 mg/L. Na flotação lamelar de alta taxa, constatou-se que o bom desempenho esteve diretamente relacionado a baixos valores de SSTafl. As recomendações para a flotação com unidade de FAD convencional tiveram que ser mais conservadoras, devido às condições ruins de biofloculação apresentadas pelo liquor misto do tanque de aeração durante a realização da terceira etapa do trabalho. Nesses ensaios, os resultados mais satisfatórios foram obtidos com o emprego de TAS em torno de 200 'M POT.3'/'M POT.2'.dia, TS menor que 200 kg de SST/'M POT.2'.dia e A/S em torno de 0,020 (Dar de 21,0 g de ar/'M POT.3' de afluente), para SSTafl em torno de 1400 mg/L
Title in English
Lamella design (high rate) and conventional flotation units applied to the post-treatment of the effluent from a system made up anaerobic reactor followed by aerobic reactor treating domestic sewage
Keywords in English
activated sludge
clarification using flotation
high rate flotation
lamella flotation
polyelectrolytes
Abstract in English
The aim of this research was the study of the lamella design (high rate) and conventional dissolved air flotation (DAF) process potentiality of application as the final part of a domestic sewage sequential treatment system made up anaerobic reactors (UASB) followed by aeration tank. The work, developed at the Jardim das Flores WWTP of Rio Claro city, was separated in three phases. In the first phase, using the flotatest apparatus, the most suitable values of chemical (synthetic cationic polymer, arrow-root starch, ferric chloride and ferric chloride combined with polymer or arrow-root starch) dosages, air to solids ratio (A/S), as well as rapid mix and flocculation time and mean velocity gradient values, were investigated. In this phase, the best DAF performances were obtained with the application of cationic polymer, alone and associated to ferric chloride. The use of ferric chloride was essential to obtain better phosphorus removal results. The mixed liquor flotation using ferric chloride alone as primary coagulant presented extremely unsatisfactory performance, with the formation of flocks showing bad characteristics of flotability. Moreover, it was observed that flotation of this kind of effluent had requested gentler mixture conditions. In many cases, the best results were obtained by means of rapid mix or flocculation step elimination. In the second and third phases, using the lamella design and conventional flotation units respectively and cationic polymer as the only flocculation/flotation aid (dosage around 1 g of polymer/kg TSS), the most suitable values of Overflow Rate (OR), Solids Application Rate (SAR) and amount of air supplied to the flotation process, expressed as the A/S ratio or air dosage (AD, in g of air/'M POT.3' of influent) depending on influent total suspended solids concentration (TSSinfl), were investigated. The flotation essays results showed that the A/S ratio is more suitable for the air supply estimation in flotation of concentrated suspensions (TSSinfl above 1100 mg/L in this study). Contrarily, the parameter AD is more representative in cases of flotation of diluted suspensions. Using the lamella design unit, fed with aeration tank mixed liquor presenting good bio-flocculation conditions, it was possible to obtain adequate results applying OR as high as 350 'M POT.3'/('M POT.2'.day) combined with SAR values between 120 and 250 kg of TSS/('M POT.2'.day), since the adequate amount of air has been provided for the process (AD values between 15,0 and 18,0 g of air/'M POT.3' of influent), for TSSinfl between 800 and 1100 mg/L. For the lamella flotation, it was noticed that the best performance has been directly associated to lower values of TSSinfl. The recommendations for flotation using the conventional DAF unit had to be more conservative, taking into account the poor bio-flocculation conditions presented by the mixed liquor during the third phase of work. In theses essays, the more adequate results were obtained by applying OR around 200 'M POT.3'/('M POT.2'.day), SAR under 200 kg of TSS/('M POT.2'.day) and A/S ratio around 0,020 (AD of 21,0 g of air/'M POT.3' of influent), for TSSinfl around 1400 mg/L
 
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Publishing Date
2005-10-10
 
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