Uso de célula combustível microbiana na recuperação de energia elétrica proveniente do tratamento de esgotos por wetlands construídos
From the operation of three built wet treatment systems, one control system (WC-A) and two systems with microbial fuel cell (WC-B and WC-C), the voltage and electric current generated were evaluated and the quality of synthetic sewage treatment. The systems had an average useful volume of 18.5 L and...
| Autor principal: | Zanetti, Francine Leal |
|---|---|
| Formato: | Dissertação |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2020
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/23611 |
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riut-1-236112020-12-28T06:10:20Z Uso de célula combustível microbiana na recuperação de energia elétrica proveniente do tratamento de esgotos por wetlands construídos Use of the microbial fuel cell in the recovery of electric energy from the sewage treatment by constructed wetlands Zanetti, Francine Leal Passig, Fernando Hermes https://orcid.org/0000-0002-7461-0616 http://lattes.cnpq.br/0839069076248628 Cruz, Carlos Marcus Gomes da Silva http://lattes.cnpq.br/7457232056030189 Passig, Fernando Hermes https://orcid.org/0000-0002-7461-0616 http://lattes.cnpq.br/0839069076248628 Doll, Maria Magdalena Ribas http://lattes.cnpq.br/5397443465043560 Esgotos - Purificação Ecologia dos alagadiços Células à combustível Águas residuais - Purificação Fósforo - Índices Nitrôgenio - Índices Oxigênio - Índices Sewerage - Purification Wetland ecology Fuel cells Sewage - Purification Phosphorus - Indexes Nitrogen - Indexes Oxygen - Indexes CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ANALISE DE TRACOS E QUIMICA AMBIENTAL Ciências Ambientais From the operation of three built wet treatment systems, one control system (WC-A) and two systems with microbial fuel cell (WC-B and WC-C), the voltage and electric current generated were evaluated and the quality of synthetic sewage treatment. The systems had an average useful volume of 18.5 L and operate in continuous mode with TDH 24h and vertical upflow. The filter medium used was a red ceramic, from the civil construction residue, or which gave an average effective porosity of 45%. The substrate used was synthetic domestic sewage in a concentration compatible with a classification for weak sewage. A chosen macrophyte was an Eichhornia Crassipes with a density of 20 units per m². The systems operate in two stages, one without aeration (stage II) and the other with subsurface forced aeration (stage III). Microbial fuel cell systems receive carbon electrodes to be used as a cathode and anode. During the two stages, even with aeration, the characteristic environment systems is anoxic, however voltage measurements up to 661 mV were observed in the WC-B system. During an aerated stage, the quality parameters of the analyzed effluent (COD and nitrogen series) obtain the best removal efficiency, except for the phosphorus that does not change. The average removal of organic carbon materials in terms of COD was 91%. The average removal of phosphorus was 70%, attributed to the adsorption capacity of the filter medium used. It was observed an increase of 45% in the efficiency of removal of NTK and 53% in the efficiency of removal of N-amon in systems with MFC. Regarding the conversion of electrical energy or system, WC-B obtained more expressive results, showed an increase in power of up to 74.2 mW m-2 and Coulombic efficiency of up to 15.32%. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A partir da operação de três sistemas de tratamento por wetlands construídos, sendo um sistema controle (WC-A) e dois sistemas com célula combustível microbiana (WC-B e WCC) foram avaliadas a tensão e corrente elétrica geradas e a qualidade do tratamento de esgoto sintético. Os sistemas WC-B e WC-C diferenciaram-se pela posição dos eletrodos. Os aparatos possuíam volume útil médio de 18,5 L e operam em modo contínuo com TDH de 24 horas e fluxo vertical ascendente. O meio filtrante utilizado foi a cerâmica vermelha, oriunda de resíduo da construção civil, o que conferiu uma porosidade efetiva média de 45%. O substrato utilizado foi o esgoto doméstico sintético em uma concentração compatível com a classificação para esgoto fraco. A macrófita escolhida foi a Eichhornia crassipes com uma densidade de 20 unidades por m². Os sistemas operaram em duas etapas, uma sem aeração (etapa II) e outra com aeração forçada subsuperficial (etapa III). Os sistemas com célula combustível microbiana receberam eletrodos de carvão para serem o cátodo e o ânodo. Durante as duas etapas, mesmo com aeração, os sistemas apresentaram características de ambiente anóxico, no entanto foram observadas medições de tensão de até 661 mV no sistema WC-B. Durante a etapa com aeração, os parâmetros de qualidade do efluente analisados (DQO e série nitrogenada) obtiveram melhor eficiência de remoção, com exceção do fósforo que não se alterou. A remoção média de matéria orgânica carbonácea em termos de DQO foi de 91%. A remoção média de fósforo foi de 70%, atribuído a capacidade de adsorção do meio filtrante utilizado. Foi observado acréscimo de 45% na eficiência de remoção de NTK e de 53% na eficiência de remoção de N-amon nos sistemas com CCM. Em relação a conversão de energia elétrica o sistema WC-B teve resultados mais expressivos, apresentando densidade de potência de até 74,2 mW m-2 e eficiência Coulômbica de até 15,32 %. 2020-12-28T00:16:23Z 2020-12-28T00:16:23Z 2020-03-25 masterThesis ZANETTI, Francine Leal. Uso de célula combustível microbiana na recuperação de energia elétrica proveniente do tratamento de esgotos por wetlands construídos. 2020. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2020. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/23611 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental UTFPR |
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From the operation of three built wet treatment systems, one control system (WC-A) and two systems with microbial fuel cell (WC-B and WC-C), the voltage and electric current generated were evaluated and the quality of synthetic sewage treatment. The systems had an average useful volume of 18.5 L and operate in continuous mode with TDH 24h and vertical upflow. The filter medium used was a red ceramic, from the civil construction residue, or which gave an average effective porosity of 45%. The substrate used was synthetic domestic sewage in a concentration compatible with a classification for weak sewage. A chosen macrophyte was an Eichhornia Crassipes with a density of 20 units per m². The systems operate in two stages, one without aeration (stage II) and the other with subsurface forced aeration (stage III). Microbial fuel cell systems receive carbon electrodes to be used as a cathode and anode. During the two stages, even with aeration, the characteristic environment systems is anoxic, however voltage measurements up to 661 mV were observed in the WC-B system. During an aerated stage, the quality parameters of the analyzed effluent (COD and nitrogen series) obtain the best removal efficiency, except for the phosphorus that does not change. The average removal of organic carbon materials in terms of COD was 91%. The average removal of phosphorus was 70%, attributed to the adsorption capacity of the filter medium used. It was observed an increase of 45% in the efficiency of removal of NTK and 53% in the efficiency of removal of N-amon in systems with MFC. Regarding the conversion of electrical energy or system, WC-B obtained more expressive results, showed an increase in power of up to 74.2 mW m-2 and Coulombic efficiency of up to 15.32%. |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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2020 |
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ZANETTI, Francine Leal. Uso de célula combustível microbiana na recuperação de energia elétrica proveniente do tratamento de esgotos por wetlands construídos. 2020. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2020. |
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