Publicação
Defining package plant moving bed biofilm reactor for nitrogen and phosphorus removal
| datacite.subject.fos | Engenharia e Tecnologia | |
| dc.contributor.advisor | Soares, Ana | |
| dc.contributor.advisor | Reis, Maria Ascensão | |
| dc.contributor.author | Parsotamo, Anita | |
| dc.date.accessioned | 2026-03-17T15:36:11Z | |
| dc.date.available | 2026-03-17T15:36:11Z | |
| dc.date.issued | 2024-11-11 | |
| dc.description.abstract | This project investigated existing package plants for decentralized domestic wastewater treatment, focusing on the state-of-the-art technologies and proposing a new design using moving bed biofilm reactors (MBBR) for total nitrogen removal and absorbents for phosphorus removal. A detailed design and mass balance were performed for both an existing package plant and a newly designed MBBR- based plant. Additionally, lab-scale experiments were conducted to evaluate phosphorus removal using an aluminum-based granular adsorbent and to establish the correlation between carbon-to-nitrogen (C/N) ratios and denitrification efficiency in MBBR systems. Phosphorus removal experiments showed an adsorption capacity of 4.3 mg P/g of adsorbent, following a Langmuir isotherm model, with a regen- eration efficiency of 57.3% using 4% NaOH. Denitrification tests using MBBR technology at a C/N ratio of 14 demonstrated a maximum removal rate of 12.67 mg NO₃/h under low dissolved oxygen levels. Results indicated that nitrate removal increased with lower C/N ratios and higher recirculation ratios, while the denitrification rate per gram of volatile suspended solids (VSS) decreased as the C/N ratio increased. The existing package plant, designed for the removal of TSS, COD, and ammonia, had a working volume of 3.82 m³ and a hydraulic retention time (HRT) of 72 hours. Hydrolysis in the pri- mary sedimentation tank (PST) increased soluble COD, ammonia, and phosphorus levels before biolog- ical treatment, which achieved 96% BOD, 90% COD, and 97% ammonia removal. Denitrification oc- curred in the final sedimentation tank (FST) with 25% efficiency, alongside a 43% removal of TSS. The new MBBR design incorporated pre-denitrification, with a denitrification tank positioned after the PST and before BOD/COD removal. This setup had an HRT of 4 hours and a recirculation ratio of 600%, achieving a C/N ratio of 13. | eng |
| dc.description.abstract | Este projeto teve como objetivo o estudo de plantas de tratamento compactas para o tratamento descentralizado de águas residuais domésticas, centrando-se nas tecnologias mais avançadas e propondo uma nova conceção que utiliza reatores de biofilme de leito móvel (MBBR) para a remoção total de azoto e absorventes para a remoção de fósforo. Foi efetuado um projeto pormenorizado e um balanço de massa para uma planta de tratamento compacta existente e para uma nova planta de tratamento com- pacta baseada em MBBR. Além disso, foram realizadas experiências à escala laboratorial para avaliar a remoção de fósforo utilizando um adsorvente granular à base de alumínio e para estabelecer a correlação entre os rácios carbono/nitrogénio (C/N) e a eficiência da desnitrificação em sistemas MBBR. As expe- riências de remoção de fósforo revelaram uma capacidade de adsorção de 4,3 mg P/g de adsorvente, seguindo um modelo de isoterma de Langmuir, com uma eficiência de regeneração de 57,3% utilizando NaOH a 4%. Os testes de desnitrificação utilizando a tecnologia MBBR com uma relação C/N de 14 demonstraram uma taxa máxima de remoção de 12,67 mg NO₃/h sob baixos níveis de oxigénio dissol- vido. Os resultados indicaram que a remoção de nitratos aumentou com rácios C/N mais baixos e rácios de recirculação mais elevados, enquanto a taxa de desnitrificação por grama de sólidos suspensos volá- teis (VSS) diminuiu à medida que o rácio C/N aumentou. A plantas de tratamento compacta existente, concebida para a remoção de SST, CQO e amoníaco, tinha um volume de trabalho de 3,82 m³ e um tempo de retenção hidráulica (HRT) de 72 horas. A hidrólise no tanque de sedimentação primário (PST) aumentou os níveis de CQO, amoníaco e fósforo solúveis antes do tratamento biológico, que atingiu 96% de CBO, 90% de CQO e 97% de remoção de amoníaco. A desnitrificação ocorreu no tanque de sedimentação final (FST) com 25% de eficiência, juntamente com uma remoção de 43% de TSS. A nova conceção do MBBR incorporou a pré-desnitrificação, com um tanque de desnitrificação posicio- nado após o PST e antes da remoção de CBO/COD. Esta configuração tinha um HRT de 4 horas e um rácio de recirculação de 600%, atingindo um rácio C/N de 13. | por |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10362/201554 | |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | |
| dc.subject | Package plants | |
| dc.subject | Decentralized wastewater treatment | |
| dc.subject | MBBR | |
| dc.subject | Phosphorus removal | |
| dc.subject | Denitrification | |
| dc.subject | Carbon to nitrogen ratio | |
| dc.title | Defining package plant moving bed biofilm reactor for nitrogen and phosphorus removal | eng |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| thesis.degree.name | MASTER IN MSC CHEMICAL AND BIOLOGICAL ENGINEERING |