A banana (Musa spp.) está entre as culturas mais abundantes no mundo, e devido ao seu descarte, desde a colheita até a sua comercialização gera-se grande quantidade de resíduos sólidos. Neste cenário, buscou-se avaliar o potencial uso do resíduo de banana (RB) como substrato e fonte de bactérias fermentativas para produção de H2 e metabólitos solúveis. Obteve-se a partir da fermentação natural do RB biomassa autóctone produtora de H2 sem necessidade do uso de fonte exógena de bactérias e custo adicional de fontes de carbono. Nesse consórcio foram identificadas bactérias semelhantes a Lactobacillus e Clostridium. Ensaios em reatores em batelada foram conduzidos para seleção do meio de cultivo (BAC, Noparati e PCS), das variáveis independentes (pH, temperatura, concentração do substrato, headspace e inóculo), seguido do delineamento composto central rotacional (DCCR) para otimização da produção de hidrogênio. Verificou-se que as condições nutricionais do meio PCS (extrato de levedura, peptona, NaCl e CaCO3) e RB resultaram na produção (P) e rendimento (YH2) máximo de 15,05 mL e 10,03 mL H2.g-1 CT (carboidratos totais), respectivamente. Em relação às variáveis independentes (pH, temperatura, concentração de substrato, volume do headspace e porcentagem de inóculo) obteve-se maiores valores de P e velocidade de produção (Rm) de H2 de 38,08 mL e 3,07 mL.h-1, respectivamente, em pH 7,5, 15 g.L-1, 44ºC, 40% de headspace e 15% inóculo. Em relação às variáveis estatisticamente significativas (pH e temperatura) via realização do DCCR observou-se que o aumento do pH (de 5,09 para 7,5) favoreceu, tanto P, quanto Rm, todavia, maior temperatura (de 27,1 para 46,9ºC) associada ao menor pH (<6,5) foram condições desfavoráveis para esses parâmetros. Por outro lado, obteve-se redução do tempo de início de produção de hidrogênio (&#955;H2) para maior temperatura (44-46,9ºC) associada ao menor pH (5,5) As condições operacionais ótimas estimadas via modelo foram em pH 7,0 e 37ºC, obtendo-se 70,09 mL H2, 12,43 mL H2.h-1 e 93 mL.g-1 CT, para P, Rm e YH2, respectivamente. Bacilllus sp. isolada do RB cresceu em variedade de substratos (glicose, xilose, manose, galactose, frutose, maltose, celobiose, sacarose, amido e RB), e 71 mL H2 foi obtido em 5 g.L-1 de RB, pH 7 a 37ºC. Em todos os ensaios em reatores em batelada, independentemente das condições operacionais, verificou-se que as principais vias metabólicas foram do ácido acético butírico e ácido lático, principalmente com glicose e frutose como fonte de carbono. A acidificação dos reatores resultou na diminuição do pH inicial para valores <4,0 favorecendo a rota solventogênica. Na biomassa fermentativa autóctone e aquela dos reatores em batelada foi possível inferir sobre elevado potencial metabólico, devido a identificação de genes relacionados com enzimas do metabolismo de carboidratos. / Banana (Musa spp.) is among the most abundant crops in the world and, due to its discard, great quantity of solid waste is generated from the harvest until its commercialization. In this scenario, the potential use of banana residue (RB) as substrate and source of fermentative bacteria for the production of H2 and soluble metabolites was evaluated. It was obtained from RB natural fermentation native autochthonous H2-producing biomass without the need to use exogenous source of bacteria and additional costs from carbon sources. In this consortium, bacteria similar to Lactobacillus and Clostridium were identified. Batch reactor experiments were conducted to select culture medium (BAC, Noparati and PCS) and independent variables (pH, temperature, substrate concentration, headspace and inoculum), followed by central composite rotatable design (CCRD) experiments for optimization of hydrogen production. It was verified that the nutritional conditions provided by PCS medium (yeast extract, peptone, NaCl and CaCO3) and RB resulted in the maximum production (P) and yield (YH2) of 15.05 mL and 10.03 mL H2 g-1 CT (total carbohydrates), respectively. Regarding the independent variables (pH, temperature, substrate concentration, headspace volume and percentage of inoculum), higher P and H2 production rate (Rm) were obtained (38.08 mL and 3.07 mL h-1, respectively) at pH 7.5, 15 g L-1 of substrate, 44 °C, 40% headspace and 15% inoculum. In relation to the statistically significant variables (pH and temperature), it was observed through CCRD that the increase in pH (from 5.09 to 7.5) favored both P and Rm, however, a higher temperature (from 27.1 to 46.9ºC) associated with lower pH (<6.5) were unfavorable conditions for these parameters. On the other hand, a reduction in the hydrogen production start time (H2) was obtained with higher temperature (44-46.9ºC) associated to lower pH (5.5). The optimum operational conditions, estimated by modeling, were pH 7.0 and 37 °C, yielding 70.09 mL H2, 12.43 mL H2 h-1 and 93 mL gCT-1 for P, Rm and YH2, respectively. Bacillus sp. isolated from RB grown on a variety of substrates (glucose, xylose, mannose, galactose, fructose, maltose, cellobiose, sucrose, starch and RB), and 71 mL H2 was obtained with 5 g L-1 RB, pH 7 at 37 °C. In all batch reactor experiments, regardless of operating conditions, the main metabolic pathways were acetic acid, butyric acid and lactic acid, mainly with glucose and fructose as carbon sources. Acidification of the reactors resulted in a decrease of the initial pH to values <4.0, favoring the solventogenic pathway. It was possible to infer about the high metabolic potential in the autochthonous fermentative biomass and in the biomass from the batch reactors due to the identification of genes related to enzymes of the carbohydrate metabolism.

A remoção do surfactante Alquilbenzeno Linear Sulfonado (LAS) de água residuária de lavanderia comercial foi estudada em EGSB (Expanded granular sludge bed). Essa água residuária foi diluída em esgoto sanitário. O volume útil do reator era de 1,8 L. Toda a operação ocorreu em condições mesofílicas, para TDH (tempo de detenção hidráulica) de 36 horas, velocidade ascensional de 4 m/h e vazão de recirculação de 8,5 L/h. A água residuária de lavanderia era diluída até que se atingisse aproximadamente 20 mg/L de LAS na alimentação do reator. O sistema foi operado em três fases. Na primeira fase de operação usou-se água de abastecimento para diluir a água residuária de lavanderia; na segunda fase utilizou-se uma mistura de água de abastecimento e esgoto sanitário para diluição da água residuária de lavanderia, sendo que 50 % da composição era esgoto sanitário; e, por fim, na última fase de operação utilizou-se apenas esgoto sanitário como diluente da água residuária. Na primeira fase foi necessária adição de bicarbonato de sódio como agente tamponante. Em todas as fases aplicou-se DQO (demanda química de oxigênio) e LAS afluente de 341 ± 216 mg/L e 18,8 ± 7,3 mg/L, respectivamente. A adição do esgoto sanitário afetou a remoção do surfactante, o que na fase inicial (Fase I) representou 77,2 ± 14,9 % e na fase final (Fase III) passou a ser 55,3 ± 18,4 % de remoção de LAS. No entanto, ao passo que a remoção de LAS diminuiu, a remoção de DQO aumentou de 57 ± 16 % para 65 ± 10 %, respectivamente, para a Fase I e Fase III. Além disso, devido a adição de esgoto sanitário verificou-se aumento do tamanho dos grânulos, de 3,67 ± 1,83 mm (Fase I) para 4,97 ± 1,99 mm (Fase II); e também da concentração de sólidos totais no reator, de 5,79 g/L (Etapa I) para 9,50 g/L (Fase III). Por meio do balanço de massa de LAS verificou-se remoção de 69 % de LAS, sendo que 67 % foram removidos por degradação e 2 % por adsorção do mesmo na biomassa. Por fim, por meio das análises por CG/EM (Cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas) observou-se 17 substâncias no afluente e apenas 4 no efluente, tais como, mercaptanas, hidrocarbonetos, aminas e amidas. A maioria delas são tóxicas aos organismos aquáticos e estão presentes em produtos de limpeza e higiene pessoal. / The removal of the surfactant Linear Alkylbenzene Sulfonate (LAS) of wastewater of a commercial laundry was studied in an EGSB (Expanded granular sludge bed). This wastewater was diluted in sewage. The useful volume of the reactor was of 1,8 L. The whole operation occurred on mesophilic conditions, to HRT (Hydraulic Retention Time) was 36 hours, the upflow speed of 4 m/h and recirculation flow of 8,5 L/h. The laundry waste water was diluted until achieve 20 mg/L of LAS on the reactor feed. The system was operated in three stages. In the first operation stage water supply was used to dilute the wastewater laundry; in the second stage used a mixture of water supply and sewage for dilution of wastewater laundry and 50 % of the composition was sewage; and finally, in the last stage of operation is only used sewage as a diluent of wastewater. In the first stage was required addition of sodium bicarbonate as buffering agent. All the stages was applied COD (Chemical oxygen demand) and LAS influent 341 ± 216 mg/L and 18,8 ± 7,3 mg/L, respectively. The addition of sewage affected the surfactant removal, which on the first stage (Stage I) represented 77,2 ± 14,9 % and on the final stage (Stage III) became 55,3 ± 18,4 % of LAS removal. However, while removing of LAS decreased the COD removal increased from 57 ± 16 % to 65 ± 10 %, respectively, to Stage I and Stage III . Furthermore, due to the addition of sewage was checked an increased on the size of the grain from 3,67 ± 1,83 mm (Stage I) to 4,97 ± 1,99 mm (Stage II); and also the concentration of total solids into the reactor, from 5,79 g/L (Stage I) to 9,50 g/L (Stage III). By mass balance LAS was found a remove of 69 % of LAS, wherein 67 % were removed by degradation and 2 % by adsorption of the surfactant in the biomass. Finally, through analysis by GC/MS (gas chromatograph/mass spectrometry) 17 substances were observed in the influent and only 4 in the effluent, such as, mercaptans, hydrocarbons, amines and amides. Most of them are toxic to aquatic organisms and are present in cleaning products and personal hygiene.

O tratamento de efluentes industriais gerados em elevadas temperaturas por meio da digestão anaeróbia termofílica aparece como opção para o controle da poluição ambiental e obtenção de bioenergia. Nesse sentido, este trabalho investigou o uso do reator anaeróbio termofílico contendo biomassa imobilizada e com agitação mecânica operado em batelada e/ou batelada alimentada sequenciais no tratamento da vinhaça visando a produção de metano. Foi verificada a influência do aumento da carga orgânica volumétrica aplicada e da estratégia de alimentação no desempenho do reator. O volume do meio líquido do reator foi de 2,3 L, sendo 1,3 L de volume residual e 1,0 L o volume de efluente a ser tratado por ciclo, mantendo-se constante a temperatura (55º C &#8211; faixa termofílica), o tempo de ciclo (8 horas) e a velocidade de agitação (100 rpm). Inicialmente foi realizada a adaptação da biomassa, em seguida foi avaliada a influência da carga orgânica volumétrica aplicada (6,5-25,9 gDQO.L-1.d-1) pelo aumento da concentração de matéria orgânica afluente, e por fim foi implementada a estratégia de alimentação por batelada alimentada. Na etapa do aumento da COVA foram alcançadas maiores produtividades molar (304 molCH4.m-3.d-1) e volumétrica (6828 mL-CNPT CH4L-1.d-1) de metano na COVA de 25,9 gDQO.L-1.d-1, com rendimento de metano por matéria orgânica consumida próximo ao valor teórico (15,6 mmol de CH4.gDQO-1) e remoção da matéria orgânica na forma de DQO entre 75-80 % nas condições com COVA acima de 14gDQO.L-1.d-1. Na etapa em que se modificou a estratégia de alimentação, as produtividades molar e volumétrica de metano foram de 351,9 molCH4.m-3.d-1 e 7888 mL-CNPT CH4.L-1.d-1, respectivamente, com rendimento de metano por matéria orgânica removida próximo ao valor teórico. A produção de energia foi de 25,1 MW e 30,3 MW nas condições em batelada e batelada alimentada, respectivamente. O modelo cinético permitiu o entendimento da influência da carga orgânica e da estratégia de alimentação sobre o desempenho do reator para geração de metano, analisando-se os coeficientes das reações de consumo/produção dos compostos envolvidos na rota metabólica. / The thermophilic anaerobic digestion of wastewater that are generated at high temperatures appers as an option for the environmental pollution control and bioenergy production. Thus, this study investigate a anaerobic reactor containing immobilized biomass and mechanical stirrer operate in sequential batch or feed batch treating vinasse-based wastewater for methane production. It was analyzed the effects on reactor performance of increasing the applied volumetric organic load (AVOL) and modifying the feeding strategy. The total volume of liquid was 2,3 L, in which 1,3 L of residual volume and 1,0 L of wastewater to be treated per cycle, keeping constant the temperature (55 ºC &#8211; thermophilic range), the cycle length (8 hours) and the stirred velocity (100 rpm). At first it was realizes the biomass adaption, then it was analyzed the applied volumetric organic load (6,5-25,9 gDQO.L-1.d-1) increasing the influent concentration and after the feeding strategy was modified. In the AVOL increasing were achieved higher molar productivity of methane (304 molCH4.m-3.d-1) and volumetric productivity (6828 mL-CNTP CH4.L-1.d-1) at AVOL of 25,9 gDQO.L-1.d-1, and molar yield of methane per organic matter removed close to the theoretical value (15,6 mmolCH4.gDQO-1) and removal efficiency of organic matter in terms of DQO between 75-80% for all conditions above AVOL of 14 gDQO.L-1.d-1. In the stage of feeding strategy change, the methane molar and volumetric productivity were 351,9 molCH4.m-3.d-1 and 7888 mLCH4.L-1.d-1, receptively, and the yield methane production per removal organic matter close to the theoretical value. The energy production were 25,1 MW and 30,3 MW in the batch and fed batch conditions, respectively. The kinetic model allowed known of AVOL and feeding strategy influence under the reactor performance to methane generation, analyzing the reaction coefficient of the compounds consume/production involved in the metabolic rote.

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2016-03-03T13:47:59Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) PDF - Jéssyca de Freitas Lima.pdf: 2404063 bytes, checksum: 1bc2b053016876aef2b6f46044945849 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-03T13:47:59Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) PDF - Jéssyca de Freitas Lima.pdf: 2404063 bytes, checksum: 1bc2b053016876aef2b6f46044945849 (MD5) Previous issue date: 2015-02-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The process that occurs in anaerobic reactors called sulfetogênese is a process considered undesirable due to various problems he carries with the production of sulfides, causing: harsh odors, corrosion, toxicity and decreased concentrations of methane in the biogas. The present research aimed to develop processes to reduce the concentration of sulfides present in the effluent of anaerobic reactors in wastewater treatment. The experimental investigation was divided into two phases. In the first two Upflow Anaerobic reactors were used Sludge Blanket – UASB, one with low concentration of oxygen in the sludge blanket (UASB – O 2 ) and another with a UASB features without modification to be compared (UASB – control). In the second phase we used a Hybrid anaerobic reactor (RAH): composed of two overlapping UASB reactor ballasts at the bottom and an anaerobic filter at the top. When analyzing the results of the UASBs reactors, it was possible to identify that the addition of oxygen resulted in oxidation of the sulfide produced in the UASB reactor sulphate obtaining a final concentration in the effluent of 12.09± 3.22 mg S-SO 4 2 .L -1 -2 .L -1 and 2.54±1.92 mg S-S , inhibiting the stench and various problems related to the formation of sulfide on anaerobic reactors. The UASB – control, produced an effluent with a concentration of 13.20±8.65 mg S-S -2 .L -1 and 1.57±0.68 mg S-SO 4 -2 .L -1 by following the principles of an anaerobic reactor, when comparing with the other reactor. With the results obtained from the RAH was possible to assess that at the bottom (UASB) the sulfetogênese effectively occurred, reducing the sulfate contained in wastewater in sulphide and subsequently forming the hydrogen sulfide (H 2 S). At the top (filter) the oxidation of sulfide formed the elemental sulphur and sulphate, inhibiting so the stench of anaerobic reactors. / O processo que ocorre em reatores anaeróbios denominado de sulfetogênese é um processo considerado indesejável devido aos vários problemas que ele acarreta com a produção de sulfetos, causando: odores agressivos, corrosão, toxicidade e diminuição da concentração de metano no biogás. A presente pesquisa objetivou desenvolver processos para reduzir a concentração de sulfetos presente no efluente de reatores anaeróbios, no tratamento de águas residuárias. A investigação experimental foi dividida em duas fases. Na primeira foram utilizados dois reatores Upflow Anaerobic Sludge Blanket – UASB, um com baixa concentração de oxigênio na manta de lodo (UASB – O 2 ) e outro com características de um UASB sem modificações para serem comparados (UASB - Controle). Na segunda fase foi utilizado um Reator Anaeróbio Híbrido (RAH): composto por dois reatores sobrepostos, um reator UASB na parte inferior e um filtro anaeróbio na parte superior. Ao se analisar os resultados dos reatores UASBs, foi possível identificar que a adição de oxigênio resultou na oxidação do sulfeto produzido no reator UASB a sulfato obtendo uma concentração final no efluente de 12,09±3,22 mg S-SO 4 2- .L -1 e 2,54±1,92 mg S-S 2- .L -1 , inibindo o mau cheiro e diversos problemas relacionados com a formação de sulfeto em reatores anaeróbios. O UASB – Controle, produziu um efluente com uma concentração de 13,20±8,65 mg SS 2- .L -1 e 1,57±0,68 mg S-SO 4 2- .L -1 seguindo assim os princípios de um reator anaeróbio, ao comparar com o outro reator. Com os resultados obtidos do RAH foi possível avaliar que na parte inferior (UASB) a sulfetogênese ocorreu de forma efetiva, reduzindo o sulfato contido na água residuária a sulfeto e posteriormente formando o sulfeto de hidrogênio (H 2 S). Na parte superior (Filtro) ocorreu a oxidação do sulfeto formado à enxofre elementar e a sulfato, inibindo assim o mau cheiro de reatores anaeróbio.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência da velocidade ascensional de recirculação e da estratégia de alimentação na eficiência de um reator anaeróbio com biomassa imobilizada operado em bateladas seqüenciais tratando efluentes provenientes de um laticínio de pequeno porte. Avaliaram-se três condições operacionais com valores de velocidade de 0,2 m.h-1, 3,8 m.h-1 e 6,4 m.h-1, com tempo de ciclo de 48 horas. Finda esta etapa, avaliou-se a influência do volume tratado na eficiência do sistema. Nesta avaliação, o tempo de ciclo foi de 24 horas e estudaram-se duas condições experimentais, nas quais diariamente o reator era alimentado com 50% e 67% de seu volume. O reator, com volume total de 1000 L, foi instalado em área próxima ao laticínio. O suporte (\"biobob\") utilizado para imobilização da biomassa foi um enchimento plástico preenchido com espuma de poliuretano. A alimentação foi feita com efluentes oriundos do laticínio escola da Prefeitura do Campus USP Pirassununga - PUSP-P com carga orgânica variável, de acordo com suas atividades. O monitoramento do reator foi realizado através de análises de demanda química de oxigênio (DQO) em amostras filtradas em membrana de poro 1,2 &micro;m e brutas, nitrogênio total Kjedahl e amoniacal, alcalinidade a bicarbonat o e ácidos voláteis totais. Verificada a estabilidade do sistema, realizaram-se amostragens temporais para medida de concentração de substratos e metabólitos intermediários. A biomassa oriunda do inóculo e do reator nas três primeiras condições experimentais foi analisada através de exames de microscopia de contraste de luz e fluorescência, análises de biologia molecular e atividade metanogênica específica. O período total de monitoramento no estudo da influência da velocidade ascensional de recirculação fo i de 570 dias. As eficiências médias de remoção de matéria orgânica em amostras brutas foram 82 &plusmn; 11 %; 84 &plusmn; 9%; 87 &plusmn; 9 %, quando as velocidades foram de 0,2 m.h-1, 3,8 m.h-1 e 6,4 m.h-1, respectivamente. As eficiências médias de remoção de matéria orgânica em amostras filtradas foram 82 &plusmn; 9%; 83 &plusmn; 13 %; 87 &plusmn; 9 %, quando as velocidades foram de 0,2 m.h-1, 3,8 m.h-1 e 6,4 m.h-1, respectivamente. Não foram verificadas diferenças significativas entre as eficiências de remoção de matéria orgânica à medida que a velocidade ascensional aumentou, todavia percebeu-se diminuição no desvio padrão de tal parâmetro, favorecimento no processo de geração e consumo de ácidos e aumento na velocidade de conversão da matéria orgânica. Os resultados das análises de biologia molecular demonstraram que a biomassa se modificou adaptando-se ao efluente, mas apresentando pouca variação entre as duas últimas condições operacionais. Quando o tempo de ciclo foi diminuído para 24 horas, e o sistema alimentado com 50% e 67% de seu volum e reacional, também não se verificou diferenças significativas em relação à eficiência de remoção de matéria orgânica, todavia a última condição operacional a que proporcionou maior volume de efluente tratado por dia. Conclui-se que o ASBBR foi eficiente, robusto e confiável para o tratamento de efluentes de laticínios nas condições de operações testadas. / The aim of the present study was to evaluate the influence of the recirculation rate and feed strategy on the efficiency of an Anaerobic Sequencing Batch Biofilm Reactor - ASBBR -treating effluents from a small dairy industry. Three operational conditions were studied in which the recirculation rate was 0.2 m.h-1, 3.8 m.h-1 e 6.4 m.h-1 and the cycle time was 48 h. When this assay was finished, the cycle time was decreased to 24 hours and two operational conditions were studied, in which the reactor was fed with 50% and 67% of its reaction volume, respectively. The reactor with total volume of 1000L was assembled in an area closed to the dairy. The biomass was immobilized in plastic supports containing polyurethane foam. The reactor was fed by effluents from the dairy school ( Prefeitura do Campus USP Pirassununga - PUSP-P) with organic loading rate variable according to the operations occurred in the plant. The system was monitored through chemical oxygen demand (COD) analyses, and measurements of nitrogen, alkalinity and volatile acids concentrations. When stability was verified, temporal profiles of substrate and metabolites concentrations were obtained. The biomass from the inoculum and from the reactor (operational conditions 1, 2 and 3) was analyzed through microscopic exams, molecular biology analyses and specific methanogenic activity assays. The monitoring period for the study of the influence of the recirculation rate lasted 570 days. The average efficiencies of organic matter removal were 82 &plusmn; 11 %; 84 &plusmn; 9%; 87 &plusmn; 9 %, when the velocities were 0.2 m.h-1, 3.8 m.h-1 e 6.4 m.h-1, respectively. The average efficiencies of organic matter removal in filtrated samples were 82 &plusmn; 9%; 83 &plusmn; 13 %; 87 &plusmn; 9 % when the velocities were 0.2 m.h-1, 3.8 m.h-1 e 6.4 m.h-1, respectively. Statistic differences were not verified; nevertheless it was possible to observe that the values of standard errors decreased, the production and consumption of the volatile acids improved and the rate of organic matter removal increased when the velocity was rose. The results from the molecular biology analyses showed that the biomass changed and adapted to the treatment conditions, presenting low variation along the last condition. When the cycle time was decreased to 24 hours, and the system was fed with 50% and 67%, statistic difference among the efficiencies were again not observed, nevertheless, the latter condition resulted in the highest daily treated volume. It was possible to conclude that the ASBBR was efficient, robust and reliable in treating dairy effluents at the practiced conditions.

The work is directed for one of alternative energy resources – renewable sources of energy. The main task is to examine potential produce biogas out of maize silage. The object of analyses was a biogas plant operated on different organic wastes in the pigs farm of UAB “Lekeciai”. The technologies of biogas production and energy input were analysed in this work. Acording to empirical equations there were developed an estimation methodology of energy consumption in biogas plant. A Energy consumption of technological equipment and energy consumption of maize silage has been investigated and determined. Energetic potential of maize silage have been investigated during experiments. Energetic efficiency of biogas plant given different composition of organic wastes has been determined. Have been estimated efficient of producing biogas out of silage maize.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / During the distillation of alcohol is a residue called vinasse generated with high content of organic matter and high pollution potential. As the largest industry effluent of alcohol, stillage is an ecological problem. Faced with this problem, treatment is necessary. Within the context arises the UASB (upflow anaerobic sludge blanket) Seeking sustainability in the agricultural industry, in addition to treating vinasse, biogas is captured for energy use, and may get an economic return. This study aimed to analyze by means of physical-chemical parameters such as temperature, pH, detention time and hydraulic retention rate of climb, macro-nutrients, COD and qualitative methane generation, the behavior of two reactors, pilot scale, performing a comparative characteristics of effluents from a distillery. Thus was determined the efficiency of reduction of the organic load by analyzing the vinasse obtained from two different sources, amylaceous and saccharide. The reduction of the organic load in the effluent was greater potato reached 95.75%, while the sugar cane reached 81.56% removal of COD, satisfactory results for UASB-type reactors. / Durante o processo de destilação do álcool, é gerado um resíduo chamado vinhaça com alto teor de matéria orgânica e alto potencial poluidor. Sendo o maior efluente da indústria do álcool, a vinhaça representa um problema ecológico. Frente a este problema, o tratamento se faz necessário. Dentro do contexto surge o reator UASB (upflow anaerobic sludge blanket) Visando a sustentabilidade na agroindústria, além de tratar a vinhaça, o biogás é captado para uso energético, podendo obter um retorno econômico. Este trabalho objetivou analisar por meio de parâmetros fisico-químicos como temperatura, pH, tempo de detenção e retenção hidráulica, velocidade ascensional, macro-nutrientes, DQO e geração qualitativa de metano, o comportamento de dois reatores, em escala piloto, realizando um comparativo das características dos efluentes de uma microdestilaria. Dessa forma foi determinada a eficiência da redução da carga orgânica, analisando o vinhoto proveniente de duas diferentes fontes, amilácea e sacarídea. A redução da carga orgânica foi maior no efluente da batata atingindo 95,75%, enquanto a cana-de-açúcar atingiu 81,56% da remoção da DQO, resultados satisfatórios para reatores do tipo UASB.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-28T12:57:22Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Tayane da Silva Vasconcelos com ficha catal.pdf: 2405631 bytes, checksum: 44cb9bc5cce31ae4f91301e6472c5c81 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-28T12:57:22Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Tayane da Silva Vasconcelos com ficha catal.pdf: 2405631 bytes, checksum: 44cb9bc5cce31ae4f91301e6472c5c81 (MD5) Previous issue date: 2016-03-02 / CNPq / O alquilbenzeno linear sulfonado (LAS) é um surfactante aniônico utilizado na fabricação de produtos de limpeza. Diversas configurações de reatores anaeróbios foram desenvolvidos com objetivo de otimizar o tratamento na remoção do LAS. Existem fatores que podem influenciar na remoção do LAS, esses fatores podem influenciar separados ou ter interação entre si, melhorando ou não à eficiência de remoção. Também é importante conhecer como ocorre a adsorção e dessorção do LAS dentro de um reator UASB. O presente estudo teve como objetivo avaliar o desempenho de um reator anaeróbio, alimentado com esgoto real, operado com condições consideradas ideais pela literatura para remoção do LAS por biodegradação. Bem como, para avaliar o perfil de sorção/dessorção/degradação do LAS ao longo da altura do reator. Para isso foi desenvolvido dois estudos, no qual para o Experimento 1 (reator UASB alimentado com afluente real) foi utilizado um planejamento fatorial 22 para avaliar efeitos do pH 8 (constante), e variação da aeração e concentração de óleo (0 e 0,25 g.L-1)na biodegradação do LAS. Para o Experimento 2 (reator UASB alimentado com água residuária sintética) realizou-se perfil de adsorção/dessorção/biodegradação ao longo da altura do reator. Os resultados obtidos no Experimento 1 mostraram que as sugestões das condições ótimas realizadas em laboratório foram reproduzidas em um sistema alimentado com esgoto real. As eficiências médias, das 4 fases, de biodegradação , adsorção e dessorção do LAS total foram de 15%, 37% e15%, respectivamente. Logo, em pH 8 a dessorção e a biodegradação foi favorecida, como proposto pela literatura, só ocorrendo adsorção em uma das fases (Fase 4). Os fatores empregados para promover a biodegradação anaeróbia do LAS, influenciaram os homólogos de forma distinta na remoção do LAS. Observou-se no Experimento 2 (alimentado com água residuária sintética, pH 8 e concentração de 4±2 mg de LAS.L-1) que o LAS se adsorveu de forma desigual na biomassa, em cada altura do reator, permanecendo mais adsorvido na segunda seção, correspondendo a altura de 18 cm. A biodegradação ocorreu na terceira seção, correspondendo à altura 23 cm, altura em que também ocorreu a maior dessorção. Os homólogos de cadeia carbônica maior (C11, C12 e C13) foram rapidamente adsorvidos, no entanto o de menor cadeia carbônica, como o C10, obteve baixa adsorção. / The linear alkylbenzene sulfonate (LAS) is an anionic surfactant used in the manufacture of cleaning products. Various configurations of anaerobic reactors were developed in order to optimize treatment in the removal ofLAS. There are factors which may influence the removal of LAS, these factors can influence or have separate interact with each other or not improving removal efficiency. It is also important to know how does the adsorption and desorption of LAS on a UASB reactor.This study aimedto evaluate the performance of an anaerobic reactor, fed with real wastewater, operated with conditions considered optimal in the literature for the removal of LAS biodegradation. And also to evaluate the profile of sorption/ desorption/degradation of LAS along the reactor height.For it was developed the studies, in which for the Experiment 1 (UASB reactor fed with real affluent) we used a 2k factorial design to evaluate the pH 8 effects (constant), and variation of aeration and oil concentration (0 and 0, 25 g.L-1) in the LAS biodegradation.For Experiment 2 (UASB reactor fed with synthetic wastewater) held profile adsorption/desorption/biodegradation along the reactor height. The results obtained in Experiment 1 showed that the suggestions of the optimal conditions performed in the laboratory were reproduced in a powered system with real sewage.The average efficiencies, the 4 stages of biodegradation, absorption and desorption of the total LAS were 15%, 37% and 15%, respectively. Thus, at pH 8 to desorption and the biodegradation was favored, as proposed in the literature, occurring only in one of the adsorption stage 4 (Step 4).The factors used to promote anaerobic biodegradation of LAS, influenced counterparts differently in the removal of LAS. It was observed in Experiment 2 that LAS adsorbed unevenly in the biomass in each reactor height, remaining adsorbed over the second section, corresponding to the height of 18 cm.The biodegradation occurred in the third section, corresponding to 23 cm height, at which also had the highest desorption. The higher carbon chain homologues (C11, C12 and C13) were quickly adsorbed, however the lowest carbon chain, such as C10, obtained low adsorption.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência da velocidade ascensional de recirculação e da estratégia de alimentação na eficiência de um reator anaeróbio com biomassa imobilizada operado em bateladas seqüenciais tratando efluentes provenientes de um laticínio de pequeno porte. Avaliaram-se três condições operacionais com valores de velocidade de 0,2 m.h-1, 3,8 m.h-1 e 6,4 m.h-1, com tempo de ciclo de 48 horas. Finda esta etapa, avaliou-se a influência do volume tratado na eficiência do sistema. Nesta avaliação, o tempo de ciclo foi de 24 horas e estudaram-se duas condições experimentais, nas quais diariamente o reator era alimentado com 50% e 67% de seu volume. O reator, com volume total de 1000 L, foi instalado em área próxima ao laticínio. O suporte (\"biobob\") utilizado para imobilização da biomassa foi um enchimento plástico preenchido com espuma de poliuretano. A alimentação foi feita com efluentes oriundos do laticínio escola da Prefeitura do Campus USP Pirassununga - PUSP-P com carga orgânica variável, de acordo com suas atividades. O monitoramento do reator foi realizado através de análises de demanda química de oxigênio (DQO) em amostras filtradas em membrana de poro 1,2 &micro;m e brutas, nitrogênio total Kjedahl e amoniacal, alcalinidade a bicarbonat o e ácidos voláteis totais. Verificada a estabilidade do sistema, realizaram-se amostragens temporais para medida de concentração de substratos e metabólitos intermediários. A biomassa oriunda do inóculo e do reator nas três primeiras condições experimentais foi analisada através de exames de microscopia de contraste de luz e fluorescência, análises de biologia molecular e atividade metanogênica específica. O período total de monitoramento no estudo da influência da velocidade ascensional de recirculação fo i de 570 dias. As eficiências médias de remoção de matéria orgânica em amostras brutas foram 82 &plusmn; 11 %; 84 &plusmn; 9%; 87 &plusmn; 9 %, quando as velocidades foram de 0,2 m.h-1, 3,8 m.h-1 e 6,4 m.h-1, respectivamente. As eficiências médias de remoção de matéria orgânica em amostras filtradas foram 82 &plusmn; 9%; 83 &plusmn; 13 %; 87 &plusmn; 9 %, quando as velocidades foram de 0,2 m.h-1, 3,8 m.h-1 e 6,4 m.h-1, respectivamente. Não foram verificadas diferenças significativas entre as eficiências de remoção de matéria orgânica à medida que a velocidade ascensional aumentou, todavia percebeu-se diminuição no desvio padrão de tal parâmetro, favorecimento no processo de geração e consumo de ácidos e aumento na velocidade de conversão da matéria orgânica. Os resultados das análises de biologia molecular demonstraram que a biomassa se modificou adaptando-se ao efluente, mas apresentando pouca variação entre as duas últimas condições operacionais. Quando o tempo de ciclo foi diminuído para 24 horas, e o sistema alimentado com 50% e 67% de seu volum e reacional, também não se verificou diferenças significativas em relação à eficiência de remoção de matéria orgânica, todavia a última condição operacional a que proporcionou maior volume de efluente tratado por dia. Conclui-se que o ASBBR foi eficiente, robusto e confiável para o tratamento de efluentes de laticínios nas condições de operações testadas. / The aim of the present study was to evaluate the influence of the recirculation rate and feed strategy on the efficiency of an Anaerobic Sequencing Batch Biofilm Reactor - ASBBR -treating effluents from a small dairy industry. Three operational conditions were studied in which the recirculation rate was 0.2 m.h-1, 3.8 m.h-1 e 6.4 m.h-1 and the cycle time was 48 h. When this assay was finished, the cycle time was decreased to 24 hours and two operational conditions were studied, in which the reactor was fed with 50% and 67% of its reaction volume, respectively. The reactor with total volume of 1000L was assembled in an area closed to the dairy. The biomass was immobilized in plastic supports containing polyurethane foam. The reactor was fed by effluents from the dairy school ( Prefeitura do Campus USP Pirassununga - PUSP-P) with organic loading rate variable according to the operations occurred in the plant. The system was monitored through chemical oxygen demand (COD) analyses, and measurements of nitrogen, alkalinity and volatile acids concentrations. When stability was verified, temporal profiles of substrate and metabolites concentrations were obtained. The biomass from the inoculum and from the reactor (operational conditions 1, 2 and 3) was analyzed through microscopic exams, molecular biology analyses and specific methanogenic activity assays. The monitoring period for the study of the influence of the recirculation rate lasted 570 days. The average efficiencies of organic matter removal were 82 &plusmn; 11 %; 84 &plusmn; 9%; 87 &plusmn; 9 %, when the velocities were 0.2 m.h-1, 3.8 m.h-1 e 6.4 m.h-1, respectively. The average efficiencies of organic matter removal in filtrated samples were 82 &plusmn; 9%; 83 &plusmn; 13 %; 87 &plusmn; 9 % when the velocities were 0.2 m.h-1, 3.8 m.h-1 e 6.4 m.h-1, respectively. Statistic differences were not verified; nevertheless it was possible to observe that the values of standard errors decreased, the production and consumption of the volatile acids improved and the rate of organic matter removal increased when the velocity was rose. The results from the molecular biology analyses showed that the biomass changed and adapted to the treatment conditions, presenting low variation along the last condition. When the cycle time was decreased to 24 hours, and the system was fed with 50% and 67%, statistic difference among the efficiencies were again not observed, nevertheless, the latter condition resulted in the highest daily treated volume. It was possible to conclude that the ASBBR was efficient, robust and reliable in treating dairy effluents at the practiced conditions.

O tratamento de efluentes industriais gerados em elevadas temperaturas por meio da digestão anaeróbia termofílica aparece como opção para o controle da poluição ambiental e obtenção de bioenergia. Nesse sentido, este trabalho investigou o uso do reator anaeróbio termofílico contendo biomassa imobilizada e com agitação mecânica operado em batelada e/ou batelada alimentada sequenciais no tratamento da vinhaça visando a produção de metano. Foi verificada a influência do aumento da carga orgânica volumétrica aplicada e da estratégia de alimentação no desempenho do reator. O volume do meio líquido do reator foi de 2,3 L, sendo 1,3 L de volume residual e 1,0 L o volume de efluente a ser tratado por ciclo, mantendo-se constante a temperatura (55º C &#8211; faixa termofílica), o tempo de ciclo (8 horas) e a velocidade de agitação (100 rpm). Inicialmente foi realizada a adaptação da biomassa, em seguida foi avaliada a influência da carga orgânica volumétrica aplicada (6,5-25,9 gDQO.L-1.d-1) pelo aumento da concentração de matéria orgânica afluente, e por fim foi implementada a estratégia de alimentação por batelada alimentada. Na etapa do aumento da COVA foram alcançadas maiores produtividades molar (304 molCH4.m-3.d-1) e volumétrica (6828 mL-CNPT CH4L-1.d-1) de metano na COVA de 25,9 gDQO.L-1.d-1, com rendimento de metano por matéria orgânica consumida próximo ao valor teórico (15,6 mmol de CH4.gDQO-1) e remoção da matéria orgânica na forma de DQO entre 75-80 % nas condições com COVA acima de 14gDQO.L-1.d-1. Na etapa em que se modificou a estratégia de alimentação, as produtividades molar e volumétrica de metano foram de 351,9 molCH4.m-3.d-1 e 7888 mL-CNPT CH4.L-1.d-1, respectivamente, com rendimento de metano por matéria orgânica removida próximo ao valor teórico. A produção de energia foi de 25,1 MW e 30,3 MW nas condições em batelada e batelada alimentada, respectivamente. O modelo cinético permitiu o entendimento da influência da carga orgânica e da estratégia de alimentação sobre o desempenho do reator para geração de metano, analisando-se os coeficientes das reações de consumo/produção dos compostos envolvidos na rota metabólica. / The thermophilic anaerobic digestion of wastewater that are generated at high temperatures appers as an option for the environmental pollution control and bioenergy production. Thus, this study investigate a anaerobic reactor containing immobilized biomass and mechanical stirrer operate in sequential batch or feed batch treating vinasse-based wastewater for methane production. It was analyzed the effects on reactor performance of increasing the applied volumetric organic load (AVOL) and modifying the feeding strategy. The total volume of liquid was 2,3 L, in which 1,3 L of residual volume and 1,0 L of wastewater to be treated per cycle, keeping constant the temperature (55 ºC &#8211; thermophilic range), the cycle length (8 hours) and the stirred velocity (100 rpm). At first it was realizes the biomass adaption, then it was analyzed the applied volumetric organic load (6,5-25,9 gDQO.L-1.d-1) increasing the influent concentration and after the feeding strategy was modified. In the AVOL increasing were achieved higher molar productivity of methane (304 molCH4.m-3.d-1) and volumetric productivity (6828 mL-CNTP CH4.L-1.d-1) at AVOL of 25,9 gDQO.L-1.d-1, and molar yield of methane per organic matter removed close to the theoretical value (15,6 mmolCH4.gDQO-1) and removal efficiency of organic matter in terms of DQO between 75-80% for all conditions above AVOL of 14 gDQO.L-1.d-1. In the stage of feeding strategy change, the methane molar and volumetric productivity were 351,9 molCH4.m-3.d-1 and 7888 mLCH4.L-1.d-1, receptively, and the yield methane production per removal organic matter close to the theoretical value. The energy production were 25,1 MW and 30,3 MW in the batch and fed batch conditions, respectively. The kinetic model allowed known of AVOL and feeding strategy influence under the reactor performance to methane generation, analyzing the reaction coefficient of the compounds consume/production involved in the metabolic rote.