Orientador: Roberto Alves de Oliveira / Banca: Francisco José Vela / Banca: Jorge de Lucas Junior / Resumo: Neste trabalho avaliou-se o desempenho de reatores anaeróbios de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB), em dois estágios, em escala de bancada (volumes de 20 L e 10 L, respectivamente), alimentados com água residuária do beneficiamento de café por via úmida, submetidos à quatro cargas orgânicas volumétricas (COV) de 5,76; 3,62; 3,86 e 2,16 kg DQO total (m3 d)-1 no primeiro reator, R1. As concentrações médias de DQO do afluente variaram de 8626 a 23041 mg L-1, e dos efluentes dos reatores 1 e 2, 1095 a 11506 mg L-1 e de 424 a 9030 mg L-1, respectivamente. As eficiências médias de remoção de DQO total e SST variaram de 66 a 98% e de 93 a 97% respectivamente, no sistema com reatores (UASB) em dois estágios. O teor de metano no biogás variou de 69 a 89% para o reator 1 e de 52 a 73% no reator 2. A produção volumétrica máxima de metano, 0,563 m3 CH4 (m3 reator d)-1 foi obtida com COV de 3,86 kg DQO (m3 d)-1 e TDH de 124 h. Os valores médios de pH variaram na faixa de 4,7 a 7,7 e 4,9 a 8,0 nos efluentes dos reatores 1 e 2, respectivamente. A concentração de ácidos voláteis totais manteve-se estável à níveis inferiores a 200 mg L-1 nos ensaios 2, 3 e 4. As concentrações médias de fenóis totais do afluente variaram de 79,7 a 97,4 mg L-1, e as eficiências médias de remoção no conjunto de reatores UASB em dois estágios variaram de 72 a 90%. / Abstract: In this work it was evaluated the performance of two stage upflow anaerobic sludge blanquet (UASB), in lab scale, treating a liquid effluent from the coffee pulping, submitted to organic load rate of 5,76; 3,62; 3,86 and 2,16 kg COD (m3 d)-1 in the first reactor. The medium values of total COD affluent varied from 15439 to 23041 mg L-1, and in the effluent from the reactors 1and 2, 1095 to 11506 mg L-1, and 424 to 9030 mg L-1, respectively. The medium values of removal efficiences of total COD and TSS varied from 66 to 98% and 93 to 97%, respectively, in the system of treating with reactors UASB, in two stages. The content of methane varied from 69 to 89% in reactor 1 and 52 to 73% in reactor 2 . The maximum volumetric methane production 0,563 m3 CH4 (m3 reactor d)-1 was obtained with OLR of 3,86 kg COD (m3 d)-1 and HDT of 124 hours. Average pH values ranged from 4,7 to 7,7 and 4,9 to 8,0 for effluents of first and second reactors. Total volatile acid concentration was kept below 200 mg L-1. The medium values of total phenols of affluent ranged from 79,9 to 97,4 mg L-1, and the average removal efficiency ranged from 72 to 90% in the two stages upflow anaerobic sludge blanket (UASB). / Mestre

Orientador: Jorge de Lucas Júnior / Banca: Tânia Mara Baptista dos Santos / Banca: Simone Damasceno Gomes / Banca: Luiz Augusto do Amaral / Banca: Roberto Alves de Oliveira / Resumo: Foram objetivos da execução deste trabalho: a avaliação dos processos de biodigestão anaeróbia e compostagem utilizando-se como substrato os dejetos de cabras adultas Saanen e F1 (Saanen x Boer) alimentadas com três dietas (d1, d2 e d3 = dietas 1 (80% volumoso (V) e 20% concentrado (C)), 2 (60% V e 40% C) e 3 (40% V e 60% C), respectivamente); e o acompanhamento do desempenho de cabritos Saanen desde 90 até 150 dias de idade, alimentados com as três dietas, promovendo-se a quantificação, caracterização e biodigestão anaeróbia dos dejetos gerados nas idades de 90, 120 e 150 dias de idade. Em ambos os processos, as reduções de coliformes totais e fecais foram superiores a 99,0%. As melhores digestibilidades aparentes da MS, PB e FDN, assim como os melhores coeficientes de resíduos e conversões alimentares ocorreram aos 150 dias de idade e em animais alimentados com a dieta 3. As maiores (P<0,05) reduções de SV foram para substratos preparados com os dejetos de cabritos aos 150 dias e alimentados com a dieta 3 (39,2%), bem como as maiores (P<0,05) produções de biogás e metano. / Abstract: The main objectives of the present work were to evaluate the anaerobic digestion and composting processes by using substrate of adult Saanen and F1(Saanen X Boer) goats fed three different diets: d1, d2 and d3, whereas d1 (80% forage (V):20% concentrate (C); d2 (60% F:40% C), and d3 (40% F: 60% C); and to evaluate the performance of young Saanen goats from 90 to 150 days of age, fed three different diets, followed by quantity and characterization and anaerobic digestion of wastes produced at 90, 120 and 150 days of age. In both processes, the reductions of total and fecal coliforms were superior to 99.0%. The higher apparent digestibility of the DM, CP and NDF, and the best coefficients of residues and feed: gain ratio were observed in the 150 days of age and in animals feed with diet 3. Higher VS reduction (P<0.05) were observed in substrate prepared with wastes from goats at 150 days of age and fed diet 3 (39.2%), and higher biogas and methane production. / Doutor

Orientador: Jorge de Lucas Junior / Coorientador: Ana Claudia Ruggieri / Banca: Adélia Pereira Miranda / Banca: Tânia Mara Baptista dos Santos / Banca: José Ricardo Soares Telles de Souza / Banca: Mauro Dal Secco de Oliveira / Resumo: O aproveitamento energético do biogás oriundo da codigestão cana-de-açúcar e silagem de cana com esterco bovino é uma iniciativa desenvolvida visando mitigar o efeito estufa e dar mais sustentabilidade à matriz energética. Objetivou-se avaliar a viabilidade da codigestão anaeróbia do esterco bovino com cana de açúcar e esterco bovino com silagem de cana no potencial de produção de biogás e metano. O trabalho foi realizado no Laboratório de Biomassa e Biodigestão Anaeróbia da Unesp,campus de Jaboticabal. Foram utilizados biodigestores de bancada, tipo batelada com capacidade de 2 litros. Foram analisados pH, alcalinidade, acidez volátil, macro e micronutrientes, fibra em detergente neutro (FDN), fibra em detergente ácido (FDA), lignina, celulose, hemicelulose, teores de sólidos totais (ST) e sólidos voláteis (SV). O pH com 10 dias após abastecimento variou de 5,62 à 5,98 para cana 10% e somente esterco, respectivamente. A alcalinidade e acidez foram satisfatórios para todos os tratamentos analisados. A produção total acumulada de biogás variou de 0,01597m³ à 0,1916m³ para silagem 10% e cana 5%, respectivamente. O potencial de produção de biogás por kg de SV reduzidos variou de 0,54 à 7,05 m³/kg para os tratamentos silagem 10% e cana 5%, respectivamente. O potencial de produção de metano por kg de SV reduzidos foi respectivamente, 0,35 à 4,12m³/kg para silagem 10% e cana 5%. As reduções de ST, SV e fração fibrosa hemicelulose foram mais efetivas no tratamento com esterco. No tratamento cana 5% as maiores reduções ocorreram nas frações FDN, FDA e celulose. Conclui-se que a codigestão de esterco bovino com cana de açúcar na proporção 5% teve melhor rendimento em relação aos outros tratamentos avaliados / Abstract: The energetic use of biogas that is a result of the co-digestion of sugar cane and sugar cane silage with cattle manure is one of the alternatives that may be developed in order to reduce the greenhouse effect and give more sustainability to the energetic matrix. The aim of the study was to evaluate the viability of the anaerobic co-digestion of sugar cane and cattle manure and sugar cane silage and cattle manure to produce biogas and methane. The study was done in the Biodigestion Anaerobic Laboratory from São Paulo State University, Jaboticabal-SP, two liters stand biodigestors of the batch type were used. The parameters used were pH, alkalinity, acidity, macro and micronutrients, NDF, ADF, lignin, celluloses, total solids and volatile solids. After 10 days, the pH varied from 5.62 to 5.98 for sugar cane (10%) and only cattle manure treatments, respectively. The alkalinity and acidity had satisfactory results for all the period. The biogas production varied from 0.01597 m3 to 0.1916 m3 to silage (10%) and sugar cane (5%) treatments, respectively. The biogas production by kg of VS reduced varied from 0.54 to 7.05 m3/kg for silage (10%) and sugar cane (5%) treatments, respectively. The methane production by kg of VS varied from 0.35 m3 to 4.12 m3 for silage (10%) and sugar cane (5%) treatments. The reduction of TS, VS and fibrous fraction were more effective in the treatment sugar (5%). The co-digestion with cattle manure with sugar cane at 5% has better efficiency related to the others / Doutor

Este trabalho tem por objetivo avaliar técnica e economicamente o aproveitamento energético da cama de aviário. Inicialmente, verificou-se o estado da arte para o aproveitamento energético desta e, na sequência, realizou-se um estudo de caso em aviário de frango de corte localizado no Sudoeste do Paraná. Nesse estudo, analisou-se o consumo energético do aviário a partir da análise de dados coletados no aviário, de dados fornecidos pela empresa integradora e de dados validados por outros pesquisadores. Dimensionaram-se também os sistemas utilizados para o aproveitamento energético da cama de aviário através do processo de biodigestão anaeróbica para o atendimento das necessidades térmicas e elétricas do aviário. Nesse dimensionamento, consideraram-se na análise todas as variáveis e procedimentos que diretamente estão relacionados aos dados técnicos e econômicos dos sistemas utilizados para o processamento da cama de aviário, de forma a tornar o sistema aplicável, o que é um dos diferenciais deste trabalho em relação a outros existentes. Na análise econômica, utilizou-se de multi-índices para representar os resultados que apresentam a rentabilidade (VPL, VPLA, IBC e o ROIA) e os riscos (TIR e o Payback descontado) do investimento. Também se considerou, na análise, a depreciação das instalações, a tributação (IR) e os investimentos iniciais com capital próprio ou de terceiros através do programa Agricultura de Baixo Carbono (ABC). Adotaram-se, para a análise econômica, quatro configurações para o aproveitamento energético da cama de aviário. Observou-se, durante a análise, que a primeira e segunda configurações se apresentaram inviáveis economicamente devido ao fato de as despesas descapitalizadas serem maiores que as receitas. Para essa situação, criaram-se cenários para identificar o quão distante se encontra a viabilidade das mesmas. A terceira e quarta configurações apresentaram-se viáveis. Concluiu-se que as diversas alternativas para o aproveitamento energético da cama de aviário influenciam nos custos de implantação dos sistemas, pois interferem diretamente no dimensionamento dos equipamentos e instalações. Também se sabe que, atualmente, há uma aplicação lucrativa da cama de aviário contribuindo para a inviabilidade econômica de seu uso energético. / This work aims to evaluate technically and economically the energy use concerning poultry litter. Initially, the state of the art was verified for energy use and then we developed a case study in a poultry broiler FARM located in the Southwest of Paraná. In this study, the energy consumption of the poultry farm was analyzed from the analysis of data collected in the poultry farm, data provided by the integrator company and data validated by other researchers. We also analyzed the systems used for energy use regarding the poultry litter through the process of anaerobic digestion to support the thermal and electrical requirements of the poultry farm. In this regard, we considered in the analysis all variables and procedures that are directly related to the technical and economic data systems used to processing the poultry litter in order to turn the system successful, and this fact is one of the differences of this work compared to other ones. In the economic analysis multi-index was used to represent the results of the profitability (NPV ANPV, IBC and ROIA) and the risks (IRR and discounted Payback) of the investment. It was also considered in the analysis, the facility depreciation, taxation (IR) and initial equity capital investments or others through the Low Carbon Agriculture program (LCA). Four configurations for energy use in the poultry litter were adopted for the economic analysis. It was observed that during the analysis, the first and second configuration proved uneconomical due to the cost without capital be greater than revenues. For this situation, scenarios were created to identify how far off their feasibility was. The third and fourth configurations proved to be viable. It was concluded that the various alternatives for energy use from the poultry litter influence the cost of deploying the systems since they interfere directly in the design of equipment and facilities. We also know that currently there is a profitable application of poultry litter contributing to the economic infeasibility of energy use from the poultry litter.

Este trabalho tem por objetivo avaliar técnica e economicamente o aproveitamento energético da cama de aviário. Inicialmente, verificou-se o estado da arte para o aproveitamento energético desta e, na sequência, realizou-se um estudo de caso em aviário de frango de corte localizado no Sudoeste do Paraná. Nesse estudo, analisou-se o consumo energético do aviário a partir da análise de dados coletados no aviário, de dados fornecidos pela empresa integradora e de dados validados por outros pesquisadores. Dimensionaram-se também os sistemas utilizados para o aproveitamento energético da cama de aviário através do processo de biodigestão anaeróbica para o atendimento das necessidades térmicas e elétricas do aviário. Nesse dimensionamento, consideraram-se na análise todas as variáveis e procedimentos que diretamente estão relacionados aos dados técnicos e econômicos dos sistemas utilizados para o processamento da cama de aviário, de forma a tornar o sistema aplicável, o que é um dos diferenciais deste trabalho em relação a outros existentes. Na análise econômica, utilizou-se de multi-índices para representar os resultados que apresentam a rentabilidade (VPL, VPLA, IBC e o ROIA) e os riscos (TIR e o Payback descontado) do investimento. Também se considerou, na análise, a depreciação das instalações, a tributação (IR) e os investimentos iniciais com capital próprio ou de terceiros através do programa Agricultura de Baixo Carbono (ABC). Adotaram-se, para a análise econômica, quatro configurações para o aproveitamento energético da cama de aviário. Observou-se, durante a análise, que a primeira e segunda configurações se apresentaram inviáveis economicamente devido ao fato de as despesas descapitalizadas serem maiores que as receitas. Para essa situação, criaram-se cenários para identificar o quão distante se encontra a viabilidade das mesmas. A terceira e quarta configurações apresentaram-se viáveis. Concluiu-se que as diversas alternativas para o aproveitamento energético da cama de aviário influenciam nos custos de implantação dos sistemas, pois interferem diretamente no dimensionamento dos equipamentos e instalações. Também se sabe que, atualmente, há uma aplicação lucrativa da cama de aviário contribuindo para a inviabilidade econômica de seu uso energético. / This work aims to evaluate technically and economically the energy use concerning poultry litter. Initially, the state of the art was verified for energy use and then we developed a case study in a poultry broiler FARM located in the Southwest of Paraná. In this study, the energy consumption of the poultry farm was analyzed from the analysis of data collected in the poultry farm, data provided by the integrator company and data validated by other researchers. We also analyzed the systems used for energy use regarding the poultry litter through the process of anaerobic digestion to support the thermal and electrical requirements of the poultry farm. In this regard, we considered in the analysis all variables and procedures that are directly related to the technical and economic data systems used to processing the poultry litter in order to turn the system successful, and this fact is one of the differences of this work compared to other ones. In the economic analysis multi-index was used to represent the results of the profitability (NPV ANPV, IBC and ROIA) and the risks (IRR and discounted Payback) of the investment. It was also considered in the analysis, the facility depreciation, taxation (IR) and initial equity capital investments or others through the Low Carbon Agriculture program (LCA). Four configurations for energy use in the poultry litter were adopted for the economic analysis. It was observed that during the analysis, the first and second configuration proved uneconomical due to the cost without capital be greater than revenues. For this situation, scenarios were created to identify how far off their feasibility was. The third and fourth configurations proved to be viable. It was concluded that the various alternatives for energy use from the poultry litter influence the cost of deploying the systems since they interfere directly in the design of equipment and facilities. We also know that currently there is a profitable application of poultry litter contributing to the economic infeasibility of energy use from the poultry litter.

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2018-05-18T14:20:50Z No. of bitstreams: 1 PDF - Roberta Milena Moura Rodrigues.pdf: 36710948 bytes, checksum: 554ab863304bbf43e3ca861642fc5611 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-18T14:20:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Roberta Milena Moura Rodrigues.pdf: 36710948 bytes, checksum: 554ab863304bbf43e3ca861642fc5611 (MD5) Previous issue date: 2017-06-19 / onselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Secondary biological anaerobic processes used for wastewater treatment have developed rapidly since the mid-20th century and are currently used in most Sewage Treatment Plants (ETEs) around the world. Sludge produced throughout the treatment is the main byproduct and is a semi-solid material containing organic matter, pathogenic microorganisms, toxic substances and even heavy metals withdrawn from the liquid phase. However, by applying appropriate treatment, it can transform itself from a problem residue into a product with economic value: modern and low-cost technologies can be reused in the material (nutrients and heavy metals) and its energy potential (biogas production - 70% methane). Volatile fatty acids (AGVs) are important intermediates of anaerobic digestion and their rate of production largely determines the rate of methane production. The knowledge of the concentration of VFAs in the sludge under treatment allows monitoring the performance of the reactor. The gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC / MS), for the determination of VFAs, stands out from others for being efficient and selective, and allows structural information, molar mass, among other advantages. The validation of a method for its detection ensures the reliability of the results. In the present work, the Thermo Scientific gas chromatograph (TRACE 1300) was used and the detector was a Thermo Scientific mass spectrometer (ISQ QD - Single Quadrupole) with an SPB-624 intermediate polarity column. Recognized brand reagents And previous tests were done to define suitable conditions for the method (CG / MS). Validation was done following the recommendations of INMETRO and ANVISA. The results showed that the validation of the method (GC / MS) for determination of VFAs with the chosen column and the best chromatographic conditions obtained were adequate, taking into account the validation parameters: linearity (r ≥ 0,9843), precision Coefficients of variation <20%), sensitivity (angular coefficients ≥ 238218), limit of detection (0.030 mg.L-1 - 0.848 mg.L-1), limit of quantification (0.120 mg.L-1 - 2.827 mg.L -1), accuracy (100% - 110% - higher concentrations). Applied to real matrices, the method proved to be satisfactory because the retention times were very similar to the patterns used. / Processos biológicos secundários anaeróbios empregados para o tratamento de águas residuais têm se desenvolvidos de forma acelerada a partir da metade do século XX e são atualmente utilizados na maioria das Estações de Tratamento de Esgotos (ETEs) ao redor do mundo. Lodos produzidos ao longo do tratamento são o principal subproduto e constituem um material semisólido que contem matéria orgânica, microrganismos patogênicos, substâncias tóxicas e até metais pesados retirados da fase líquida. Entretanto, aplicando-se tratamento adequado, pode se transformar de um resíduo problema em um produto com valor econômico: tecnologias modernas e de baixo custo podem ser reaproveitados materiais nele contido (nutrientes e metais pesados) e pelo seu potencial energético (produção de biogás - 70% de metano). Os ácidos graxos voláteis (AGVs) são importantes intermediários da digestão anaeróbia e sua taxa de produção determina em grande parte a taxa de produção de metano. O conhecimento da concentração de AGVs no lodo em tratamento permite acompanhar o desempenho do reator. O método de cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG/EM), para determinação de AGVs, se destaca de outros por ser eficiente e seletivo, e permite obter informação estrutural, massa molar, entre outras vantagens. A validação de um método para sua detecção assegura a confiança dos resultados. No presente trabalho foi utilizado o cromatógrafo gasoso Thermo Scientific (TRACE 1300) e o detector foi um espectrômetro de massas Thermo Scientific (ISQ QD – Single Quadrupole) com uma coluna de polaridade intermediária SPB- 624. Foram utilizados reagentes (analitos) de marca reconhecida e testes prévios foram feitos para definir condições adequadas para o método (CG/EM). A validação do mesmo foi realizada seguindo as recomendações de INMETRO e ANVISA. Os resultados mostraram que a validação do método (CG/EM) para determinação de AGVs com a coluna escolhida e as melhores condições cromatográficas obtidas mostraram-se adequadas, atendendo aos parâmetros de validação: linearidade (r ≥ 0,9843), precisão (coeficientes de variação < 20%), sensibilidade (coeficientes angulares ≥ 238218), limite de detecção (0,030 mg.L-1 - 0.848 mg.L-1) , limite de quantificação (0.120 mg.L-1 - 2.827 mg.L -1), exatidão (100% - 110% - concentrações maiores). Aplicado em matrizes reais o método se mostrou satisfatório porque os tempos de retenção foram muito semelhantes aos dos padrões utilizados.

Considerando a importÃncia da digestÃo anaerÃbia para o reaproveitamento da fraÃÃo orgÃnica dos resÃduos sÃlidos e a possibilidade de geraÃÃo de energia por meio do biogÃs produzido, a pesquisa objetiva encontrar mecanismos que otimize o processo de digestÃo, por meio de testes com diferentes inÃculos e relaÃÃes Alimentos/Microrganismos. O experimento consistiu na anÃlise e avaliaÃÃo de diferentes tipos de inÃculos e relaÃÃes Alimento/Microrganismos (A/M), a fim de otimizar a digestÃo anaerÃbia dos resÃduos sÃlidos orgÃnicos, os quais foram coletados nas residÃncias prÃximas a Universidade Federal do Cearà â Campus do Pici. Na primeira fase da pesquisa, foram caracterizadas as propriedades fÃsicas e quÃmicas de quatro diferentes inÃculos. No segundo momento, foi realizado o teste de atividade metanogÃnica especÃfica. ApÃs a avaliaÃÃo do desempenho dos inÃculos, foram selecionados dois inÃculos e proposto duas relaÃÃes A/M, para o desenvolvimento do teste de biodegrabilidade. Ocorreu tambÃm a caracterizaÃÃo fÃsica e quÃmica do substrato utilizado para a formaÃÃo dos meios de reaÃÃes para o teste de biodegradabilidade. Durante o teste de biodegrabilidade foram caracterizados os meios de reaÃÃes antes e depois do teste. Ao avaliar a atividade metanogÃnica dos quatros inÃculos testados, o inÃculo oriundo da estaÃÃo de tratamento de esgoto de uma indÃstria de cerveja (InÃculo 3), apresentou um maior desempenho com uma AME mÃximo de 0,80 gDQO/gSVÂd, volume mÃximo de metano de 21,98 mL e 67,5% de metano presente no biogÃs, ainda em um perÃodo mais curto de 0,83 dia ao comparar com as outras amostras. Avaliando a atividade metanogÃnica e a produÃÃo de biogÃs no teste de biodegrabilidade, o inÃculo 3 com uma relaÃÃo A/M de 0,5 apresentou um melhor desempenho, com um volume mÃximo de metano de 29,31 mL, uma AME mÃxima de 0,47 gDQO/gSVÂd e 58,5% de metano presente no biogÃs, em um perÃodo curto de 3,81 dias. Concluiu-se que um inÃculo com caracterÃsticas semelhantes ao inÃculo 3, devem ser mais indicados para a digestÃo anaerÃbia da fraÃÃo orgÃnica de resÃduos sÃlidos domiciliares. / Considering the importance of anaerobic digestion for reuse the organic fraction of solid waste and the possibility of power generation through the biogas produced, the research aims to find ways to optimize the process digestion, by testing with different inoculants and relationships Food / Micro-organisms. The experiment consisted of the analysis and evaluation of different inoculants and relationships Food / Microorganisms (A / M) in order to optimize the anaerobic digestion of organic solid waste, which were collected in homes near Federal University of Cearà - Campus do Pici. In first phase of the research, the physical and chemical properties were characterized Four different inoculants. In the second phase, the activity test was performed specific methanogenic. After evaluating the performance of inocula were selected two inoculants and proposed two ratios A / F, for the development of biodegradability test. There was also the physical and chemical characterization of substrate used for the formation of reactions means to the test biodegradability. During the biodegradability test media were characterized reactions before and after the test. In assessing the methanogenic activity of the four tested inoculum, the inoculum derived from the sewage treatment plant of a beer industry (inoculum 3) presented the highest performance with AME maximum of 0.80 gCOD / GSV  d, maximum volume of methane 21.98 mL and 67.5% of methane present in biogas, even in a shorter period of 0.83 days vs. with other samples. Assessing the methanogenic activity and the production of biogas in biodegradability test inoculum 3 with a ratio A / F made a 0.5 best performance, with a maximum volume of methane 29.31 mL, one AME maximum of 0.47 gCOD / GSV  58.5% of methane present in biogas, in a period short of 3.81 days. It was concluded that an inoculum with similar characteristics to inoculum 3 are more suitable for anaerobic digestion of the organic fraction of solid waste.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-15T16:03:44Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação - Versão Final Digital.pdf: 2433791 bytes, checksum: 87418cbd2e24a1851bdebf76a83d9524 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-15T16:03:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação - Versão Final Digital.pdf: 2433791 bytes, checksum: 87418cbd2e24a1851bdebf76a83d9524 (MD5) Previous issue date: 2015-12-07 / O biogás é uma mistura gasosa produzida por digestão anaeróbia, a partir de dejetos animais, lodo de esgoto, lixo orgânico doméstico, resíduos agrícolas, efluentes industriais e plantas aquáticas. Pode ser usado como combustível, após purificação, não produz gases tóxicos durante a queima, aproveita o lixo orgânico e deixa como resíduo um biofertilizante. O destino final dos resíduos líquidos e sólidos produzidos pela população é considerado um grave problema ambiental. O tratamento de efluentes em Estações de Tratamento de Esgoto (ETE’s) é fundamental para remoção de substâncias contaminantes, para que não sejam dispostos no meio ambiente. Este processo de tratamento de águas residuais tem como principal resíduo gerado o lodo de esgoto e a gestão deste resíduo é um dos desafios significativos durante o processo. A produção de biogás é influenciada por alguns fatores, e um deles é a temperatura que pode ser mesofílica (entre 20°C e 45°C) ou termofílica (entre 45°C e 60°C). Tendo em vista o aproveitamento energético do lodo produzido em ETE’s e a redução da poluição causada por este, o presente trabalho tem como objetivo avaliar o processo de biodigestão do lodo produzido em ETE’s com sistema de tratamento tipo UASB, em condições mesofílicas e termofílicas, analisando a composição do biogás produzido (CH4 e CO2). O substrato utilizado foi o lodo de esgoto com diferentes características (seco, pastoso e líquido), coletado na ETE Mangueira, localizada em Recife/PE. Para a caracterização do substrato, foram realizados alguns experimentos: pH, teor de umidade, DQO, DBO, sólidos totais, voláteis e fixos, contagem de micro-organismos, análises elementar e termogravimétrica. Foram construídos 72 reatores, sendo 16 com volumes de 1L incubados a 30°C, dos quais 8 foram de garrafas tipo PET e 8 de frascos tipo âmbar. Os outros reatores foram construídos com frascos de penicilina de 100mL e foram incubados em temperaturas mesofílicas (30°C, 35°C e 40°C) e termofilicas (45°C e 50°C). Entre os primeiros reatores de frascos de penicilina, a maior concentração de metano foi observada no reator com lodo pastoso a 45°C com 87,2% no 18° dia de fermentação. Para os reatores construídos em garrafas tipo PET (politereftalato de etileno), o meio mais adequado para produção de biogás nas condições estudadas, foi o lodo líquido que produziu o biogás com maior teor de metano no menor período de tempo (46,48% de metano no 8º dia de biodigestão). Entre os reatores incubados em diferentes temperaturas, o que apresentou resultados mais favoráveis foi o com lodo líquido a 30°C que apresentou 79,74% de metano em 11 dias de fermentação. Nos reatores em frascos tipo âmbar os resultados apresentaram baixo teor de metano, sendo o lodo pastoso o que proporcionou maior teor de metano com 26,0% no 12º dia de biodigestão anaeróbia. Esse baixo teor de metano deve-se a vazamentos ocorridos nas tampas dos reatores. Desta forma, o lodo líquido foi o substrato que proporcionou maiores teores de metano em temperatura ambiente e sem necessidade de neutralizar o meio. / Biogas is a gaseous mixture produced by anaerobic digestion of animal manure, sewage sludge, household organic waste, agricultural waste, industrial effluents and aquatic plants. This gaseous mixture can be used as fuel, produces non-toxic gases during combustion, values organic waste and its residue is an excellent bio-fertilizer. The final destination of liquid and solid domestic waste is considered a serious environmental problem. The wastewater treatment in Sewage Treatment Plants (STP) is essential to remove contaminants, so they are not disposed of in the environment. This wastewater treatment has sewage sludge as the main residue generated, and the management of this residue is one of the most significant challenges in the treatment process. The production of biogas is influenced by many factors, one of them is the temperature, that can be mesophilic (between 20°C and 45°C) or thermophilic (between 45°C and 60°C). In view of the energetic use of sludge produced in STP’s and reduction of the pollution caused by it, the present study aims to evaluate the anaerobic digestion process of sludge produced in STPs, with treatment system type UASB, either under mesophilic or thermophilic conditions, through the analysis of the composition of the biogas produced (CH4 and CO2). The substrate used was sewage sludge under different conditions (solid, paste and liquid), collected in STP Mangueira, located in Recife-PE, Brazil. For the characterization of the substrate, the following experiments were carried out: pH, moisture content, COD, BOD, total solids, volatile solids and fixed solids, microorganisms counting, ultimate and proximate analyses. The 72 reactors were built, 16 with a volume of 1L incubated at 30°C, of which 8 were built using PET bottles (PET-polyethylene terephthalate) and 8 amber flasks. The last 56 reactors were made of penicillin bottles with a volume of 100mL each and incubated at mesophilic temperature (30°C, 35°C and 40°C) and thermophilic temperature (45°C and 50°C). Among the first reactors of penicillin bottles, the higher methane concentration was observed in reactor with sludge paste at 45°C, with 87.2% on the 18th day. As for the reactors built in PET bottles, the most appropriate medium for biogas production under the conditions studied was the liquid sludge, which produced biogas with higher methane concentration in the shortest period (46.48% of methane on day 8th). Among the reactors incubated at different temperatures, the one that presented results that are more favorable was with liquid sludge at 30°C. Regarding the reactors of amber flasks, the results showed low methane content, of which the pasty sludge provided the highest methane concentration of biogas produced with 26.0% on the 12th day of anaerobic digestion. Thus, the liquid sludge substrate provided higher methane content at ambient temperature and without the need to neutralize the substrate.

Orientador: Durval Rodrigues de Paula Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-06T21:28:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moraes_LucianadeMattos_D.pdf: 2361276 bytes, checksum: 9b4e15d7689fe74d36409ea5ffd64856 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O potencial de aplicabilidade do processo anaeróbio pode ser avaliado a partir do conhecimento de poucas características dos resíduos a serem tratados. Uma avaliação preliminar dessas características pode auxiliar na escolha do sistema de tratamento mais adequado, permitindo, dessa forma, estimativas de produção de sólidos biológicos, de requisitos de nutrientes, de produção de metano, etc. A caracterização dos resíduos, por meio de testes de biodegradabilidade, é de fundamental importância, uma vez que os resíduos apresentam grande variabilidade quanto à qualidade, quantidade, Demanda Química de Oxigênio (DQO) e presença de compostos orgânicos refratários. Acrescentam-se ainda outras características importantes ao tratamento anaeróbio, notadamente pH, alcalinidade, nutrientes inorgânicos, temperatura e a eventual presença de compostos potencialmente tóxicos. Durante esse trabalho foi desenvolvida uma metodologia para avaliação da biodegradabilidade anaeróbia de lodos de esgoto estabilizados por reatores anaeróbios, utilizando testes simplificados de bancada, visando promover um maior conhecimento sobre a cinética de biodegradação dos lodos. De forma a agregar informações complementares sobre os lodos estudados realizou-se também a identificação morfológica dos diferentes grupos de microrganismos responsáveis pelo processo de digestão anaeróbia. A metodologia desenvolvida propõe a determinação da ¿biodegradabilidade anaeróbia intrínseca¿ dos lodos de esgoto por meio do monitoramento da produção e da composição do biogás (quanto às concentrações de CH4 e CO2). Os testes foram realizados em frascos de 280mL de volume preenchidos com 50% do seu volume com proporções de lodo e água de forma a garantir uma concentração de Sólidos Voláteis em torno de 10mg.L-1; os outros 50% constituíram o ¿headspace¿ que, após os frascos terem sido vedados, foi preenchido com N2. Os ensaios foram realizados em mesa agitadora (150rpm), sob temperatura controlada (35°C) e tiveram a duração de 15 dias, monitorando-se a cada 2 dias, a pressão interna do frasco e a composição do biogás. A avaliação da ¿biodegradabilidade anaeróbia intrínseca¿ das amostras de lodo foi quantificada por meio da determinação da taxa específica máxima de produção de CH4 (KCH4) e da taxa específica máxima de produção de CO2 (KCO2), as quais representam os ¿coeficientes de biodegradabilidade intrínseca¿ e foram obtidos por meio da aplicação de modelos matemáticos ajustados aos perfis de concentração molar de CH4 e CO2 em função do tempo. Os resultados obtidos nos testes de biodegradabilidade refletiram, de maneira geral, o comportamento dos reatores anaeróbios seqüenciais (Sistema B) operados em escala real com TDHs de 30, 20 e 10 dias, indicando que a metodologia desenvolvida permitiu a estimativa de ¿coeficientes de biodegradabilidade anaeróbia intrínseca¿ de lodos de esgoto por meio de testes simplificados de bancada com boa reprodutibilidade / Abstract: The potential of applicability of an anaerobic process can be evaluated from the knowledge of some characteristics of the residues to be treated. A preliminary evaluation of these characteristics can assist in the choice of a more suitable treatment system, what allows to estimate the production of biological solids, requirements for nutrients, methane production, etc. The characterization of the residues, through biodegradability tests, is of fundamental importance, once that the residues present a great variability for the quality, amount, Chemical Oxygen Demand (COD) and the presence of refractory organics. There are other important characteristics for the anaerobic treatment of sewage sludge, like pH, alkalinity, inorganic nutrients, temperature and the presence or not of very toxic compounds. During this work, a methodology for the evaluation of the anaerobic biodegradability of sewage sludge, stabilized by anaerobic reactors was developed using simplified bench tests, aiming to know more about the kinetics of biodegradation of sludge. With the intention to add complementary information about the studied sludge, it was also achieved the morphologic identification of the different groups of microorganisms that are responsible for the anaerobic digestion process. The developed methodology considers the determination of the ¿intrinsic anaerobic biodegradability¿ of sewage sludge through the monitoring of the production and of the composition of biogas (concentrations of CH4 and CO2). The tests had been carried out in bottles of 280mL filled with 50% of its volume with sludge and water ratios to guarantee a volatile solids concentration about 10mg.L-1; the other 50% constituted the ¿headspace¿ that, after the bottles had been hinted, were filled with N2. The assays had been carried through in a shaker (150rpm), under controlled temperature (35°C) and had the duration of 15 days, monitoring the pressure inside the flask and the composition of the biogas in every 2 days. The evaluation of the ¿intrinsic anaerobic biodegradability¿ of the sludge was quantified through the determination of the maximum specific tax of production of CH4 (KCH4) and of the maximum specific rate of CO2 production (KCO2), which represent the intrinsic biodegradability coefficients¿ and had been achieved through the application of mathematical models adjusted to the profiles of molar concentration of CH4 and CO2 in function of the time. The results obtained in the biodegradability tests had reflected, in a general way, the behavior of the sequential anaerobic reactors (System B) operated in real scale with HDTs (Hydraulic Detention Time) of 30, 20 and 10 days, indicating that the developed methodology allowed to estimate the ¿intrinsic biodegradability coefficients¿ of sewage sludge through simplified bench tests with good reproducibility / Doutorado / Agua e Solo / Doutor em Engenharia Agrícola

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:18:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KelianaDantasSantos.pdf: 895385 bytes, checksum: 3acd95bf0a090afc60f2e59780dde652 (MD5) Previous issue date: 2007-02-22 / The environmental conditions in Brazil have been contributing to the development of anaerobic systems in the treatment of wastewaters, especially UASB reactors Upflow Anaerobic Sludge Blanket. In the anaerobic digestion, the organic nitrogen is reduced, to ammonium form, which is not degraded in those conditions. The method more used for nitrogen removal is the biological treatment by nitrification and denitrification. The nitrification is an aerobic process, accomplished by autotrophic bacteria that promote the oxidation of ammonia to nitrite and nitrate. The second stage of the treatment, named denitrification, is a process in which anaerobic bacteria reduce nitrite and nitrate to molecular nitrogen. The classic biological process, for removal of nutrients, use three reactors - Bardenpho System, therefore, this work intends an alternative system, where the anaerobic digestion and the denitrification happen in the same reactor, in this system, is reduced for two, the number of reactors. This work had as objective evaluates the performance of the UASB reactor, in terms of removal efficiency, of bath COD and nitrogen. It was verified that the anaerobic digestion process was not affected, the removal efficiency of organic material expressed in COD, in all the phases, was 71%, removal already expected for a reactor of this type. It was also observed that the denitrification process happened, the removal nitrate efficiencies were, in the first phase, 90% and in the following ones, 50%. Therefore, the denitrification process in reactor UASB is viable. / As condições ambientais do Brasil, principalmente o clima por apresentar altas temperaturas, têm contribuído para o desenvolvimento de sistemas anaeróbios no tratamento de águas residuárias, especialmente reatores UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket,. No processo de digestão anaeróbia, o nitrogênio orgânico é reduzido para a forma amoniacal, a qual não é degradada nessas condições. Nos sistemas de tratamento de águas residuárias, o método mais frequentemente utilizado para remoção de nitrogênio é o tratamento biológico por nitrificação e desnitrificação. A nitrificação é um processo aeróbio, realizado por bactérias autotróficas que promovem a oxidação da amônia para nitrito e nitrato. Na segunda etapa do tratamento, desnitrificação, as bactérias facultativas anaeróbias reduzem nitrito e nitrato a nitrogênio molecular. No processo biológico clássico, para remoção de nitrogênio e fósforo, são necessários três reatores - Sistema Bardenpho. Nesta pesquisa, propõe-se um sistema alternativo, onde a metanização e a desnitrificação acontecem no mesmo reator, sendo o número de reatores, desse sistema, reduzido para dois. Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de um reator UASB, em termos de eficiência de remoção, de DQO e de compostos de nitrogênio. Verificou-se que o processo de metanização não foi prejudicado, pois, a eficiência de remoção de material carbonáceo expresso em DQO, em todas as fases, foi de 71%, remoção já esperada por um reator deste tipo. Também se observou que efetivamente ocorreu o processo de desnitrificação, visto que as eficiências de remoção de nitrato foram, na primeira fase, de 90% e nas seguintes, em média 50%. Portanto, o processo de desnitrificação em reator UASB é viável.