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Mestrado - Francine Leal Zanetti

por dirppg-ct publicado 20/03/2020 09h54, última modificação 20/03/2020 09h54
Uso da célula combustível microbiana na recuperação de energia elétrica proveniente do tratamento de esgotos por wetlands construídos
Quando
25/03/2020
de 08h30 até 11h30
(America/Sao_Paulo / UTC-300)
Onde
Videoconferência
Pessoa de contato
Orientador(a):Prof. Fernando Hermes Passig
Participantes
Orientador(a):Prof. Fernando Hermes Passig, Dr. - UTFPR
Banca examinadora:
Presidente: Prof. Fernando Hermes Passig, Dr. - UTFPR
Prof. Carlos Marcus Gomes da Silva Cruz, Dr. - UTFPR
Profa. Maria Magdalena Ribas Döll, Dra. - UEPG
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Resumo: 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 WC-C) foram avaliadas a tensão e corrente elétrica geradas e a qualidade do tratamento de esgoto sintético. Os sistemas 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 %.
Palavras-chave: Célula combustível microbiana, Wetlands Construídos, Recuperação de energia elétrica, qualidade do efluente.

USE OF THE MICROBIAL FUEL CELL IN THE RECOVERY OF ELECTRIC ENERGY FROM THE SEWAGE TREATMENT BY CONSTRUCTED WETLANDS.
Abstract: 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%.
Keywords:Microbial Fuel Cell, Constructed wetlands, electrical energy recovery, effluent quality.


Lista de publicações:

ZANETTI, F. L. ; SANTOS, L. R. ; ROTH, J; NAGALLI, A. ; CARVALHO, K. Q. ; PASSIG, F. H. . AVALIAÇÃO DA GERAÇÃO DE ENERGIA EM WETLANDS CONSTRUÍDOS TRATANDO ESGOTOS SANITÁRIOS. In: 4° Simpósio Brasileiro sobre Wetlands Construídos, 2019, Belo Horizonte - MG. Anais do 4º Simpósio Brasileiro sobre Wetlands Construídos, 2019. p. 364-373. Disponível em: <https://44edc72e-be57- 4d46-a42e-165bc944ee91.filesusr.com/ugd/71101a_64937bac678e447ba0c648a8c1cbc296.pdf>.

ROTH, Jonar; BELINI, A. D. ; ZANETTI, F. L. ; CARVALHO, K. Q. ; PASSIG, F. H. . Behaviour of a tidal flow constructed wetland treating low-strengh sewage. In: 8th International Symposium on Wetland Pollutant Dynamics and Control (WETPOL), 2019. BOOK OF ABSTRACTS: 8th International Symposium on Wetland Pollutant Dynamics and Control, 2019. Disponível em: <http://wetpol.com/wp-content/ uploads/2019/06/Book_of_Abstracts_WETPOL2019.pdf>.

ZANETTI, F.L.; PASSIG, F.H.. Avaliação da geração de energia em célula de combustível microbiana aplicada em wetland construído em fluxo vertical ascendente (boletim informativo). Disponível em: https://gesad.paginas.ufsc.br/files/2019/07/10-edi%C3%A7%C3%A3o-boletim-WC.pdf