Este estudo investigou a aplicação de um reator anaeróbio operado em bateladas sequenciais com biomassa imobilizada (AnSBBR) com agitação na produção de biohidrogênio tratando água residuária sintética a base de sacarose, sendo o desempenho do biorreator avaliado de acordo com a influência conjunta do tempo de alimentação, do tempo de ciclo, da concentração afluente e da carga orgânica volumétrica aplicada (COVAS). O biorreator, com capacidade útil de 5,6 L, foi dividido em 3 partes: volume de meio tratado por ciclo de 1,5 L, volume residual de meio de 2,0 L e volume de suporte inerte com biomassa de 2,1 L. Foram aplicadas 6 condições experimentais de COVAS de 9,0 a 27,0 gDQO.L-1.d-1, combinado diferentes concentrações afluentes (3500 e 5400 mgDQO.L-1), tempos de ciclo (4, 3 e 2h), sendo tempo de enchimento do reator (tC) correspondente a 50% ao tempo de ciclo. Os resultados mostraram que o aumento COVAS contribuiu para a queda no consumo de sacarose de 99% para 86% e para o aumento do rendimento molar por carga removida (RMCRC,n) de 1,02 molH2.molSAC-1 na COVAS de 9,0 gDQO.L-1.d-1 até atingir o valor máximo de 1,48 molH2.molSAC-1 na COVAS de 18,0 gDQO.L-1.d-1 com queda a partir desse ponto. O aumento da COVAS resultou no aumento da produtividade molar volumétrica (PrM) de 24,5 para 81,2 molH2.m-3.d-1. A maior produtividade molar específica (PrME) obtida foi de 8,71 molH2.kgSVT-1.d-1 para a COVAS de 18,0 gDQO.L-1.d-1. A diminuição do tempo de ciclo resultou na diminuição do consumo de sacarose e no aumento da PrM. Foi verificado também que a diminuição do tC de 4h para 3h contribuiu para o aumento da PrME. O aumento da concentração afluente resultou na diminuição do consumo de sacarose apenas na faixa de 2h, no aumento do RMCRC,n e da PrM em todas as faixas de tC, e no aumento da PrME nas faixas de 4h e 3h. A estratégia de alimentação mostrou ser um parâmetro operacional de grande importância, sendo o aumento do tempo de enchimento responsável pelo aumento do consumo de sacarose, da PrM, da PrME e do RMCRC,n para todas as COAVS investigadas. Em todas as condições, houve o predomínio do ácido acético seguido pelo etanol, ácido butírico e propiônico. / This study investigated the feasibility of an anaerobic sequencing batch biofilm reactor (AnSBBR) with agitation on biohydrogen production treating synthetic wastewater from sucrose, the performance of the bioreactor was evaluated according the combined influence of fill time, cycle period, influent concentration and applied organic loading rate (COAVS) . The bioreactor, with working volume of 5,6L, was divided in 3 parts: 1,5L of fed volume per cycle, 2,0L of residual medium and 2,1L of inert support and biomass. The reactor was operated under six operating conditions with different COAVS ranging from 9,0 to 27,0 gCOD.L-1.d-1, obtained by the combination of different influent concentrations (3500 e 5400 mgCOD.L-1), cycle periods (4, 3 e 2h) and fill time corresponding to 50% of cycle period. The results showed that increasing COAVS resulted in lesser sucrose removal from 99% to 86% and improved yield per removed loading rate (RMCRC,n) of 1,02 molH2.molSUC-1 in COAVS of 9,0 gCOD.L-1.d-1 to maximum value of 1,48 molH2.molSUC-1 in COAVS of 18,0 gCOD.L-1.d-1 decreasing after that. Increasing COAVS improved molar productivity (PrM) from 24,5 to 81,2 molH2.m-3.d-1. The higher specific molar productivity (PrME) obtained was 8,71 molH2.kgTVS-1.d-1 in COAVS of 18,0 gCOD.L-1.d-1. Decreasing cycle period resulted in less sucrose consumption and increased PrM. It was observed that decreasing cycle period of 4h to 3h improved PrME. Increasing influent concentration resulted in less sucrose degradation only on range of 2h, in an increase of RMCRC,n and in an increase of PrM in all ranges of tC, and increased PrME on ranges of 4h and 3h. In all operational conditions, the main intermediate metabolic was acetic acid followed by ethanol, butyric and propionic acids. The feeding strategy had a great effective on hydrogen production, longer fill times resulted in better sucrose removal, PrM, PrME and RMCRC,n for all COAVS investigated.

Este estudo investigou a aplicação de um reator anaeróbio operado em bateladas sequenciais com biomassa imobilizada (AnSBBR) com agitação na produção de biohidrogênio tratando água residuária sintética a base de sacarose, sendo o desempenho do biorreator avaliado de acordo com a influência conjunta do tempo de alimentação, do tempo de ciclo, da concentração afluente e da carga orgânica volumétrica aplicada (COVAS). O biorreator, com capacidade útil de 5,6 L, foi dividido em 3 partes: volume de meio tratado por ciclo de 1,5 L, volume residual de meio de 2,0 L e volume de suporte inerte com biomassa de 2,1 L. Foram aplicadas 6 condições experimentais de COVAS de 9,0 a 27,0 gDQO.L-1.d-1, combinado diferentes concentrações afluentes (3500 e 5400 mgDQO.L-1), tempos de ciclo (4, 3 e 2h), sendo tempo de enchimento do reator (tC) correspondente a 50% ao tempo de ciclo. Os resultados mostraram que o aumento COVAS contribuiu para a queda no consumo de sacarose de 99% para 86% e para o aumento do rendimento molar por carga removida (RMCRC,n) de 1,02 molH2.molSAC-1 na COVAS de 9,0 gDQO.L-1.d-1 até atingir o valor máximo de 1,48 molH2.molSAC-1 na COVAS de 18,0 gDQO.L-1.d-1 com queda a partir desse ponto. O aumento da COVAS resultou no aumento da produtividade molar volumétrica (PrM) de 24,5 para 81,2 molH2.m-3.d-1. A maior produtividade molar específica (PrME) obtida foi de 8,71 molH2.kgSVT-1.d-1 para a COVAS de 18,0 gDQO.L-1.d-1. A diminuição do tempo de ciclo resultou na diminuição do consumo de sacarose e no aumento da PrM. Foi verificado também que a diminuição do tC de 4h para 3h contribuiu para o aumento da PrME. O aumento da concentração afluente resultou na diminuição do consumo de sacarose apenas na faixa de 2h, no aumento do RMCRC,n e da PrM em todas as faixas de tC, e no aumento da PrME nas faixas de 4h e 3h. A estratégia de alimentação mostrou ser um parâmetro operacional de grande importância, sendo o aumento do tempo de enchimento responsável pelo aumento do consumo de sacarose, da PrM, da PrME e do RMCRC,n para todas as COAVS investigadas. Em todas as condições, houve o predomínio do ácido acético seguido pelo etanol, ácido butírico e propiônico. / This study investigated the feasibility of an anaerobic sequencing batch biofilm reactor (AnSBBR) with agitation on biohydrogen production treating synthetic wastewater from sucrose, the performance of the bioreactor was evaluated according the combined influence of fill time, cycle period, influent concentration and applied organic loading rate (COAVS) . The bioreactor, with working volume of 5,6L, was divided in 3 parts: 1,5L of fed volume per cycle, 2,0L of residual medium and 2,1L of inert support and biomass. The reactor was operated under six operating conditions with different COAVS ranging from 9,0 to 27,0 gCOD.L-1.d-1, obtained by the combination of different influent concentrations (3500 e 5400 mgCOD.L-1), cycle periods (4, 3 e 2h) and fill time corresponding to 50% of cycle period. The results showed that increasing COAVS resulted in lesser sucrose removal from 99% to 86% and improved yield per removed loading rate (RMCRC,n) of 1,02 molH2.molSUC-1 in COAVS of 9,0 gCOD.L-1.d-1 to maximum value of 1,48 molH2.molSUC-1 in COAVS of 18,0 gCOD.L-1.d-1 decreasing after that. Increasing COAVS improved molar productivity (PrM) from 24,5 to 81,2 molH2.m-3.d-1. The higher specific molar productivity (PrME) obtained was 8,71 molH2.kgTVS-1.d-1 in COAVS of 18,0 gCOD.L-1.d-1. Decreasing cycle period resulted in less sucrose consumption and increased PrM. It was observed that decreasing cycle period of 4h to 3h improved PrME. Increasing influent concentration resulted in less sucrose degradation only on range of 2h, in an increase of RMCRC,n and in an increase of PrM in all ranges of tC, and increased PrME on ranges of 4h and 3h. In all operational conditions, the main intermediate metabolic was acetic acid followed by ethanol, butyric and propionic acids. The feeding strategy had a great effective on hydrogen production, longer fill times resulted in better sucrose removal, PrM, PrME and RMCRC,n for all COAVS investigated.

Este estudo investigou a aplicação de um AnSBBR com recirculação da fase líquida tratando água residuária a base de glicerina (efluente do processo de produção de biodiesel) para a produção de biohidrogênio, sendo o desempenho do biorreator avaliado de acordo com a influência conjunta do tempo de alimentação, do tempo de ciclo e da concentração afluente. O biorreator teve um volume de meio tratado por ciclo de 1,5 L, volume residual de meio de 2,0 L e volume de suporte inerte com biomassa de 2,1 L, sendo mantido a 30°C durante todo o estudo. O trabalho foi divido em três fases: a Fase I foi realizada para determinar os melhores parâmetros de operação do reator (tipo de inóculo, tipo de glicerina, tipo de suporte, concentração de NaHCO3 e velocidade ascensional) para dar seguimento com a Fase II que estudou apenas o efeito da concentração do afluente, tempo de ciclo e tempo de enchimento. Os parâmetros utilizados na Fase II foram: lodo de abatedouro de aves pré-tratado por HST (Heat Shock Treatment 90°C por 10 minutos) como inóculo, glicerina pura comercial para eliminar interferência de possíveis resíduos, suporte de PEBD (polietileno de baixa densidade) e 100 mg.L-1 de NaHCO3. Na Fase II, foram aplicadas 6 condições experimentais com cargas orgânica volumétrica (COVAS) de 7,7 a 17,1 gDQO.L-1.d-1, combinando diferentes concentrações afluentes (3000, 4000 e 5000 mgDQO.L-1) e tempos de ciclo (4 e 3 h), sendo o tempo de alimentação igual a metade do tempo de ciclo. Os resultados mostraram que houve baixa remoção de DQO (máximo de 38% para amostras filtradas) e que houve predomínio do ácido acético e do ácido butírico em todas as condições. O aumento da XV concentração do afluente e a diminuição do tempo de ciclo favoreceram a produtividade e rendimento molares de hidrogênio nas condições investigadas. O ensaio com melhores resultados foi com carga orgânica de 17,1 gDQO.L-1.d-1 no qual obteve-se 100,8 molH2.m-3.d-1 e 20,0 molH2.kgDQO-1, com 68% de H2 e apenas 3% de CH4 no biogás. Na Fase III, determinou-se a influência do pré-tratamento do inóculo e a viabilidade do sistema tratando glicerina bruta industrial, sendo verificado que o pré-tratamento do lodo por HST melhora ligeiramente a produtividade e rendimento do processo e o uso da glicerina bruta industrial diminuiu consideravelmente a quantidade e qualidade do biogás obtido. / This study investigated the feasibility of an AnSBBR with recirculation of the liquid phase treating glycerin-based wastewater (effluent from biodiesel production process) on biohydrogen production; the performance of the bioreactor was evaluated according the combined influence of fill time, cycle period and influent concentration. The bioreactor had 1.5L of feeding volume per cycle, 2.0 L of residual medium, 2.1 L of inert support and biomass and it was kept at 30°C. This study was divided into three phases. Phase I was conducted to determine the best operational parameters for the reactor (type of inoculum, type of glycerin, type of support for biomass, NaHCO3 concentration and upflow velocity), so Phase II would use these parameters to study only the influence of affluent concentration, cycle time and filling time. The parameters used in Phase II were: sludge from poultry slaughterhouse pretreated by HST (Heat Shock Treatment 90°C for 10 minutes) as inoculum, pure glycerin so there would be no interferences from possible residues, LDPE (low density polyethylene) support, 100 mg.L-1 of NaHCO3 and 10.6 m.h-1 of upflow velocity. Phase II was operated under six conditions with different AOLRS ranging from 7.7 to 17.1 gCOD.L-1.d-1, obtained by the combination of different influent concentrations (3000, 4000 and 5000 mgCOD.L-1) and cycle periods (4 and 3 h), the filling time was equal to half of the cycle lenght. The results showed low COD removal (maximum of 38% for filtrated samples) and high concentrations of acetic acid and butyric acid in all conditions. Increasing the affluent concentration and decreasing the cycle length improved the molar productivy and hydrogen yield in the XVII investigated conditions. The condition with better results was the one operated with 17.1 gCOD.L-1.d-1 of AVOL, it reached 100.8 molH2.m-3.d-1 and 20.0 molH2.kgCOD-1, with 68% of H2 and only 3% of CH4 in its biogas. Phase III determined whether there is a real influence on the pretreatment of the sludge and the feasibility of this system treating industrial glycerin, the results show that the pretreatment of the sludge by HST slightly improves the productivity and the process yield and the wastewater made from industrial glycerin substantially decreased the quantity and the quality of the biogas generated.

Este estudo investigou a aplicação de um AnSBBR com recirculação da fase líquida tratando água residuária a base de glicerina (efluente do processo de produção de biodiesel) para a produção de biohidrogênio, sendo o desempenho do biorreator avaliado de acordo com a influência conjunta do tempo de alimentação, do tempo de ciclo e da concentração afluente. O biorreator teve um volume de meio tratado por ciclo de 1,5 L, volume residual de meio de 2,0 L e volume de suporte inerte com biomassa de 2,1 L, sendo mantido a 30°C durante todo o estudo. O trabalho foi divido em três fases: a Fase I foi realizada para determinar os melhores parâmetros de operação do reator (tipo de inóculo, tipo de glicerina, tipo de suporte, concentração de NaHCO3 e velocidade ascensional) para dar seguimento com a Fase II que estudou apenas o efeito da concentração do afluente, tempo de ciclo e tempo de enchimento. Os parâmetros utilizados na Fase II foram: lodo de abatedouro de aves pré-tratado por HST (Heat Shock Treatment 90°C por 10 minutos) como inóculo, glicerina pura comercial para eliminar interferência de possíveis resíduos, suporte de PEBD (polietileno de baixa densidade) e 100 mg.L-1 de NaHCO3. Na Fase II, foram aplicadas 6 condições experimentais com cargas orgânica volumétrica (COVAS) de 7,7 a 17,1 gDQO.L-1.d-1, combinando diferentes concentrações afluentes (3000, 4000 e 5000 mgDQO.L-1) e tempos de ciclo (4 e 3 h), sendo o tempo de alimentação igual a metade do tempo de ciclo. Os resultados mostraram que houve baixa remoção de DQO (máximo de 38% para amostras filtradas) e que houve predomínio do ácido acético e do ácido butírico em todas as condições. O aumento da XV concentração do afluente e a diminuição do tempo de ciclo favoreceram a produtividade e rendimento molares de hidrogênio nas condições investigadas. O ensaio com melhores resultados foi com carga orgânica de 17,1 gDQO.L-1.d-1 no qual obteve-se 100,8 molH2.m-3.d-1 e 20,0 molH2.kgDQO-1, com 68% de H2 e apenas 3% de CH4 no biogás. Na Fase III, determinou-se a influência do pré-tratamento do inóculo e a viabilidade do sistema tratando glicerina bruta industrial, sendo verificado que o pré-tratamento do lodo por HST melhora ligeiramente a produtividade e rendimento do processo e o uso da glicerina bruta industrial diminuiu consideravelmente a quantidade e qualidade do biogás obtido. / This study investigated the feasibility of an AnSBBR with recirculation of the liquid phase treating glycerin-based wastewater (effluent from biodiesel production process) on biohydrogen production; the performance of the bioreactor was evaluated according the combined influence of fill time, cycle period and influent concentration. The bioreactor had 1.5L of feeding volume per cycle, 2.0 L of residual medium, 2.1 L of inert support and biomass and it was kept at 30°C. This study was divided into three phases. Phase I was conducted to determine the best operational parameters for the reactor (type of inoculum, type of glycerin, type of support for biomass, NaHCO3 concentration and upflow velocity), so Phase II would use these parameters to study only the influence of affluent concentration, cycle time and filling time. The parameters used in Phase II were: sludge from poultry slaughterhouse pretreated by HST (Heat Shock Treatment 90°C for 10 minutes) as inoculum, pure glycerin so there would be no interferences from possible residues, LDPE (low density polyethylene) support, 100 mg.L-1 of NaHCO3 and 10.6 m.h-1 of upflow velocity. Phase II was operated under six conditions with different AOLRS ranging from 7.7 to 17.1 gCOD.L-1.d-1, obtained by the combination of different influent concentrations (3000, 4000 and 5000 mgCOD.L-1) and cycle periods (4 and 3 h), the filling time was equal to half of the cycle lenght. The results showed low COD removal (maximum of 38% for filtrated samples) and high concentrations of acetic acid and butyric acid in all conditions. Increasing the affluent concentration and decreasing the cycle length improved the molar productivy and hydrogen yield in the XVII investigated conditions. The condition with better results was the one operated with 17.1 gCOD.L-1.d-1 of AVOL, it reached 100.8 molH2.m-3.d-1 and 20.0 molH2.kgCOD-1, with 68% of H2 and only 3% of CH4 in its biogas. Phase III determined whether there is a real influence on the pretreatment of the sludge and the feasibility of this system treating industrial glycerin, the results show that the pretreatment of the sludge by HST slightly improves the productivity and the process yield and the wastewater made from industrial glycerin substantially decreased the quantity and the quality of the biogas generated.