Este trabalho foi realizado junto ao NETeF - Núcleo de Engenharia Térmica e Fluídos da EESC/USP e ao Aterro Sanitário de São Carlos - Fazenda Guaporé, e teve como objetivo a quantificação da emissão de biogás através da superfície do aterro sanitário. Desenvolveu-se experimentalmente uma placa de fluxo, para a captura do biogás através da superfície do aterro em pontos distintos, levando-se em consideração a idade do lixo depositado e as diferentes camadas do aterro sanitário. As medidas foram realizadas de duas maneiras, sendo a primeira através de um aparelho de leitura que possui um princípio de detecção do \'CH IND.4\' e do \'CO IND.2\' por célula dupla de comprimento de onda por infravermelho com material de referência GEM 2000, e posteriormente foram utilizadas ampolas gasométricas fabricadas pela Construmaq - São Carlos, que após a captura foram levadas para análise cromatográfica para detecção das porcentagens de \'CH IND.4\' e do \'CO IND.2\'. Estas medidas foram realizadas com uma sazonalidade de um ano. Para uma localização de emissão global, as medidas foram localizadas através de coordenadas geográficas. Os cálculos matemáticos envolveram equações de vazão e também uma projeção do tempo de produção do biogás. Observou-se que as emissões são significativas e que medidas simples de operações em aterros sanitários seriam eficazes. Os valores encontrados das emissões mensuradas de \'CH IND.4\' em 2008 foram de 1.741,41 \'M POT.3\'/\'M POT.2\'.ano, e em 2009 foram de 3.315,88 \'M POT.3\'/\'M POT.2\'.ano, e as emissões mensuradas de \'CO IND.2\' em 2008 foram de 16.915,85 \'M POT.3\'/\'M POT.2\'.ano, e em Julho de 2009 foram de 27.601,30 \'M POT.3\'/\'M POT.2\'.ano. / This work was developed at the NETeF (Thermal Engeneering and Fluids Group) at EESC/USP, São Carlos, SP, and the local landfill in São Carlos Guaporé Farm, and it had as aim the quantification of the emission biogas through of the landfill surface. It was developed a plaque of flow to capture biogas through the landfill surface in distincts points considering the age of the waste deposited and the different layer of the landfill. The measures were done of two ways, the first through a reading apparatus that has a principle of detection of \'CH IND.4\' and \'CO IND.2\' by double cells of the wave length by infrared with reference material GEM 2000, subsequently were used gasometric ampoule manufactured by Construmaq in São Carlos, that after the capture were taken to chromatographic analysis to detection of \'CH IND.4\' and \'CO IND.2\' percentages. These measures were done with a seasonality of one year. For a global emission location, the measures were located through the geographical coordinates. The mathematical calculation involved outflow equations and a projection of time of the biogas production too. It was observed that the emissions are significants and that the simple measures operating in landfills would be effective. The values found for \'CH IND.4\' emissions measured in 2008 were 1741.41 \'M POT.3\'/\'M POT.2\'.ano, and 2009 were 3315.88 \'M POT.3\'/\'M POT.2\'.ano, and the emissions measured in \'CO IND.2\' in 2008 was 16,915.85 \'M POT.3\'/\'M POT.2\'.ano, and in July 2009 were 27,601.30 \'M POT.3\'/\'M POT.2\'.ano.

Os sistemas de produção e utilização do biogás podem envolver externalidades positivas como o tratamento de resíduos, a produção de biofertilizante e a redução de emissões de gases de efeito estufa. Além disso, possibilitam o desenvolvimento do potencial energético desta fonte renovável, que pode ser aproveitada por meio da geração de energia elétrica ou pela produção de biometano, combustível obtido pela purificação do biogás, e que é similar ao gás natural. Nesse contexto, o objetivo desta dissertação é detalhar estas estratégias e compará-las para o caso brasileiro. Busca-se identificar o uso mais desejável do biogás no contexto do setor energético nacional, considerando as características da fonte e sua relação com a situação atual e as perspectivas dos mercados de eletricidade e gás. Para isso, inicialmente é realizada uma revisão das tecnologias de aproveitamento do biogás e são discutidas as vantagens de se identificar um uso que possa se tornar prioritário, capaz de reunir em si os incentivos para a expansão dessa fonte na matriz energética. Argumenta-se que o desenvolvimento de uma indústria local e de projetos bem-sucedidos, necessários ao fortalecimento do biogás no Brasil, podem ser alcançados por meio da criação de mecanismos de fomento específicos para uma estratégia, que sejam claros e de longo prazo. Em seguida, a evolução desse setor na Alemanha e na Suécia é avaliada, observando-se que políticas de direcionamento da utilização do biogás conduziram o mercado, tendo como consequência sistemas voltados, respectivamente, à geração de energia elétrica e à produção de biometano para uso veicular. Baseada na definição de política energética, a comparação entre a produção de eletricidade e de biometano a partir do biogás no Brasil é apresentada segundo os critérios: segurança no abastecimento, preço da energia, balança entre importações e exportações, infraestrutura, e aspectos ambientais. As conclusões apontam para o biometano como um uso promissor da energia do biogás no país em termos da redução de importações e em projetos de grande escala próximos à infraestrutura de gás natural, mas com barreiras a serem superadas principalmente quanto a competitividade em plantas menores e distantes dos gasodutos. A produção de energia elétrica, por outro lado, tem incentivos e mecanismos de comercialização estabelecidos e pode ser competitiva principalmente se exploradas suas características de energia firme e flexibilidade, mesmo em um contexto de concorrentes renováveis de grande potencial e em crescimento. / Biogas production systems may involve positive externalities such as waste treatment, biofertilizer production and the reduction of greenhouse gases emissions. Besides, they enable the use of its renewable energy potential, which can generate electricity or produce biomethane. Biomethane is obtained from biogas upgrading and it is similar to natural gas. This study details these strategies and compare them for the Brazilian case, with the aim of identifying if there is one optimal solution for biogas utilization within the context of the national energy sector, by analyzing the characteristics of biogas and its correlation with the status and the perspectives of the electricity and gas markets in the country. First, the advantages of selecting one alternative of biogas utilization to be the focus of policy instruments and to guide the development of the biogas sector are discussed. It is argued that the development of a local industry and successful projects, required to expand the biogas sector in Brazil, could benefit from technology-specific incentives, designed as clear and long-term mechanisms. The evolution of biogas systems in Germany and Sweden are investigated, and it is observed that the policies implemented in these countries have guided biogas utilization, respectively, to electricity generation and to biomethane use as vehicle fuel. Then, based on the definition of energy policy, five criteria are selected to evaluate and compare electricity and biomethane production from biogas in Brazil: security of supply, energy price, balance of trade, infrastructure, and environmental aspects. It can be concluded that, although biomethane can have a positive impact reducing natural gas imports especially in large-scale projects close to pipeline infrastructure, it also has many barriers to overcome, including its adaptation to small-scale units and the limitation of infrastructure. Electricity generation is a more established alternative that can be feasible if its capacity to provide baseload and flexibility are properly evaluated, even facing the competition of other renewable technologies with low-cost and large potential in the country.

O resíduo da primeira destilação do vinho, a vinhaça, destaca-se dentre os demais gerados na produção de etanol de cana-de-açúcar pelo seu grande volume e alta concentração de substâncias orgânicas. O tratamento anaeróbio desse efluente pode melhorar suas características físico-química (e.g. pH e DQO) além de produzir um combustível alternativo ao gás natural, o biogás. No entanto, apesar dos possíveis ganhos energéticos e ambientais, essa tecnologia apresenta dificuldades em se tornar viável no setor sucroenergético. Tendo em vista esse cenário, este trabalho propõe uma nova análise termodinâmica, baseada no método exergético, do potencial da vinhaça e do biogás provindo de seu tratamento. Para isso, modelou-se a digestão anaeróbia da vinhaça por meio do ADM1 (Anaerobic Digestion Model Nº1) e atualizou-se o cálculo da exergia química deste efluente. Assim, os resultados obtidos indicam que o tratamento anaeróbio pode recuperar uma significativa parcela da exergia descartada com a vinhaça (44-52% de 189-1529 kJ/l), dependendo da degradabilidade e concentração do material orgânico, bem como o regime de operação do reator anaeróbio. Nota-se também, que apesar de a digestão anaeróbia ser mais eficiente com maiores tempos de retenção hidráulica, é preferível maximizar o volume de vinhaça tratada em detrimento da qualidade de conversão. Além disso, o desempenho anual da geração de biogás também é afetado pelo seu processo de partida e pela sazonalidade da produção de etanol. Por outro lado, a planta de biogás promove maiores reduções de exergia destruída em comparação com a fertirrigação e a concentração de vinhaça. Possíveis integrações térmicas entre a planta de biogás e a unidade de concentração de vinhaça foram propostas e analisadas, atingindo melhores eficiências exergéticas e reduzidas demandas térmicas. De forma geral, esse estudo demonstra a aplicação do método exergético na valorização de resíduos orgânicos por meio da produção de biogás. / The residue of the first distillation of wine, vinasse, stands outs in the sugarcane ethanol production due to its huge volume and high concentration of organic substances. The anaerobic treatment of this effluent can enhance its physical-chemical characteristics (e. g. pH and COD) in addition to produce an alternative fuel to natural gas, the biogas. However, although there are possible gains in the energy and environmental aspects, this technology presents difficulties to become viable in Brazilian market. Therefore, this work proposes a new thermodynamic analysis, based on the exergy method, of the potential of vinasse and biogas produced in its anaerobic treatment. In order to accomplish this, the anaerobic digestion of vinasse was modeled with ADM1 (Anaerobic Digestion Model Nº1) and the chemical exergy calculation of this effluent was updated. Thus, the results obtained indicate that the anaerobic treatment can recover a significant part of vinasse exergy (44-52% of 189- 1529 kJ/l), depending on the digestible material concentration, as well as the anaerobic reactor operation. It also can be notice that, although anaerobic digestion be more efficient at higher retention times, it is desirable to maximize treated vinasse volume to the detriment of conversion quality. Furthermore, the biogas production yearly performance is also affected by the reactor start-up process and the ethanol production seasonality. On the other hand, the biogas plant promotes higher reductions of exergy destruction in comparison with fertirrigation and vinasse concentration. Possible thermal integrations between the biogas plant and the vinasse concentration plant were proposed and analyzed, reaching better exergy efficiencies and reduced thermal demand. In general, this study demonstrates the exergy method application in organic residues upgrade by biogas production.

Constata-se, principalmente em países em desenvolvimento, o uso crescente de reatores anaeróbios de manta de lodo (UASB) como primeira unidade de tratamento biológico de esgotos sanitários. Embora eficientes na remoção de fração considerável de matéria orgânica, os reatores anaeróbios produzem efluentes que requerem pós-tratamento, principalmente para a remoção de compostos nitrogenados reduzidos. No presente estudo, foi avaliado o desempenho de uma nova configuração de filtro biológico percolador (FB), constituído por dois compartimentos superpostos, um para a nitrificação e outro para a desnitrificação. Utilizou-se um novo material plástico como leito suporte para crescimento da biomassa e avaliou-se a viabilidade da utilização do biogás produzido no reator UASB como doador de elétrons para desnitrificação. Embora a nova configuração de FB tenha permitido a ocorrência dos processos de nitrificação e desnitrificação, são necessárias mudanças no projeto da interface entre os compartimentos para evitar o acúmulo de biomassa nesse local. O material suporte caracterizou-se pela durabilidade e elevado índice de vazios, além de ter oferecido condições favoráveis para a aderência e colonização de biomassa. A utilização de biogás para a desnitrificação mostrou-se viável e eficiente. Como foi constatada a presença de oxigenio dissolvido no compartimento desnitrificante, o metano foi o principal constituinte do biogás utilizado como doador de elétrons. Para a taxa de carregamento hidráulica média aplicada de 5,6 \'M POT.3\'/\'M POT.2\'.d e taxa de carregamento orgânica média aplicada de 0,26 kgDQO/\'M POT.3\'.d, a nitrificação ocorreu de forma eficiente, obtendo-se entre 60 e 74% de conversão de N-amon, sendo que o efluente final apresentou, em média, concentração abaixo de 10 mg/L. A desnitrificação ocorreu de forma bastante satisfatória mesmo na presença de OD. Obtiveram-se concentrações de nitrato menores que 10 mg/L. Contudo, acredita-se ser possível a obtenção de maiores eficiencias de remoção desde que as condições anóxicas no compartimento desnitrificante sejas mantidas. / UASB reactors have been increased used as first unit of biological domestic sewage treatment mainly in developing countries. Although efficient in the removal of considerable fraction of organic matter, effluents from anaerobic reactors, however, require being post-treated, especially for the removal of reduced nitrogen compounds. In the present study, the performance of a new configuration of trickling filter (TF) composed of a nitrification compartment at its upper part followed by a denitrification compartment was evaluated. A new plastic material was used as support media for biomass attached-growth and the biogas produced by the UASB reactor was used as electron donor for denitrification. Although the new TF configuration has allowed obtaining the nitrification and denitrification, the design in the interface among the compartments should be changed to avoid biomass accumulation. The support media was characterized by the durability and high percentage of void spaces, resides offering favorable conditions for the biomass attachment and colonization. The use of the biogas for denitrification was found to be viable and efficient. The presence of disolved oxygen (DO) was verified in the denitrification compartment, leading to the hypothesis that methane might have been the main component of the biogas used as electrons donor. Regarding the performance of TF for nitrogen removal, efficient nitrification was achieved for the applied hydraulic load around 5.6 \'M POT.3\'/\'M POT.2\'.d and applied organic load around 0.26 kgDQO/\'M POT.3\'.d. Under such conditions, about 74% of N-ammonia was removed and the final effluent presented average concentrations of N-ammonia below 10 mg/L. Despite the presence of OD, the denitrification was performed in a satisfactory way. Nitrate concentrations smaller than 10 mg/L were obtained. In addition, it is believed that maintaining anoxic conditions in the lower compartment would make it possible to obtain higher denitrification efficiencies.

A pressão do homem sobre os recursos naturais vem se intensificando no mundo, e nesse sentido, atualmente tem evidenciado um apelo mais significativo para as questões ambientais e quando possível associar o uso destes ao aspecto econômico. Nessa ótica esse trabalho tem o objetivo de avaliar de forma teórica o potencial de produção de biogás, um subproduto oriundo da digestão anaeróbia, e os aspectos de viabilidade técnica, econômica e ambiental para enquadrá-lo como possível fonte de geração de energia elétrica na ETE Norte/Palmas-TO. Através de aplicação de modelos matemáticos teóricos obteve-se um volume de biogás de 558.232,30 m³ ano-1, onde foi considerada uma concentração de 70% de metano que corresponde ao volume de 390.762,61m³ ano-1. Com esse volume convertido em potencial elétrico resultou em 75kW, equivalendo a 32,8% da demanda de energia elétrica da ETE. A análise de viabilidade econômica considerou dois cenários: receita com e sem venda de crédito de carbono. Com a venda dos créditos de carbono o VPL obtido foi de R$ 1.399.831,73, a TIR de 47,61% e Payback descontado de 2 anos e 6 meses. Já no caso da não adoção da venda dos créditos de carbono, apresentou VPL de R$ 1.014.270,87 e TIR de 46,48% e Payback de 2 anos e 7 meses. Esses valores tiveram como base cálculo a TMA de 12% e vida útil de projeto de 10 anos. Os dois casos garantem viabilidade financeira, porem no caso com a venda de créditos de carbono, vislumbrou-se indicadores financeiros mais atraentes, mesmo considerando o alto investimento na implantação de projetos de MDL. / The pressure on natural resources has been intensifying in the world, and in that sense, currently has evidenced a more significant appeal for environmental issues and when possible to associate the use of these economic aspect. In this perspective this work aims to assess the theoretical potential of biogas production, a byproduct from the anaerobic digestion, and aspects of technical, economic and environmental feasibility to frame it as a possible source of power generation in PTS North/Palmas-TO. Through application of theoretical mathematical models produced a volume of biogas from 558,232.30 m ³ year-1, where he was considered a concentration of 70% of methane that corresponds to the volume of 390,762,61 m³ year-1. With this volume converted to electric potential resulted in 75kW, equivalent to 32.8% of the electric energy demand PTS. The economic feasibility analysis considered two scenarios: recipe with and without carbon credit sale. With the sale of carbon credits the NPV obtained was R$ 1,399,831.73, the IRR of 47.61% and discounted Payback of 2 years and 6 months. In the case of non-adoption of the sale of carbon credits, presented in NPV R$ 1,014,270.87 and IRR of 46.48% and Payback of 2 years and 7 months. These values were based on calculating the TMA of 12% and lifespan of 10 years project. The two cases ensures financial viability, but in this case by selling carbon credits, envisioned financial indicators more attractive, even considering the high investment in CDM projects.

Este trabalho investigou o efeito da dosagem de cobalto sobre o desempenho de um reator anaeróbio termofílico de leito estruturado alimentado com vinhaça de cana-de-açúcar. Os experimentos foram divididos em três fases. Na Fase 1, o reator foi submetido a crescentes carga orgânica volumétrica aplicada (COVa), iniciando-se com 2 e atingindo 10 gDQO l-1 d-1. Na Fase 2, o reator foi submetido a uma COVa de 10 gDQO l-1 d-1 e a adição CoCl2, nas concentrações de Co2+ de 1, 2, 3, 4, 5 e 6 mg l-¹. Na Fase 3, a suplementação de Co2+ foi suprimida a fim de verificar dependência do sistema ao micronutriente, ou se o Co2+ retido no biofilme, durante a suplementação, ainda estaria causando efeitos positivos no tratamento da vinhaça. Ao final das Fases 1 e 3 foi realizado o perfil espacial para obter as constantes cinéticas aparente de primeira ordem (K1), para verificar se houve alteração na velocidade de reação da vinhaça. Os valores de remoção da DQO solúvel e a produção de biogás na Fase 1 aumentaram proporcionalmente ao aumento da COVa, alcançando o valor máximo de 74% e 190,6 ml h-1, respectivamente, ao final da operação da Fase 1. Na operação da Fase 2, observou-se que a suplementação de cobalto afetou positivamente o reator de leito estruturado. A conversão de DQO atingiu o valor máximo de 100% durante a suplementação de 5 mgCo2+ l-1, juntamente com a maior PVM de 124,0 mlCH4 h-1 l-1. A vazão de biogás atingiu um valor médio de 231,2 ml h-1, o que reflete um aumento médio de 17,6% em comparação a Fase 1. Na Fase 3, foi possível observar um decréscimo na remoção de DQO solúvel de 5,4% em relação a Fase de suplementação de cobalto e um aumento na produção de biogás de 8,8% àquela Fase. Este aumento, provavelmente, se deve ao acúmulo de cobalto no lodo, ocasionando no aumento da atividade metonogênica específica das arqueias, logo o sistema acumulou menos ácidos intermediários durante a degradação da vinhaça. As constantes cinéticas aparentes de primeira ordem para remoção de DQO do perfil da Fase 1 e Fase 3 apresentaram os valores de 0,0580 h-1 e 0,0955 h-1, respectivamente, o que representa um significativo aumento na velocidade de reação da Fase 3 em relação a Fase 1, ratificando a hipótese de acúmulo de cobalto no lodo após a supressão do cobalto, evidenciando o efeito positivo da suplementação de cobalto sobre a cinética do processo anaeróbio. A produção média de energia teve um aumento de 31,0% (Fase2) e 25,4% (Fase 3), em relação a última etapa da Fase 1 (COVa de 10 gDQO l-1 d-1). A suplementação de cobalto afeta positivamente o tratamento anaeróbio termofílico da vinhaça, sendo visto o maior efeito sobre a produção de biogás, porém não sobre o aumento na fração de metano do biogás gerado. Esse efeito deve-se ao aumento da COV removida promovida pela suplementação de cobalto, cujo incremento chegou a 44% quando a suplementação de 5 mgCo2+ l-1 foi aplicada. / In this study, the effect of cobalt dosage on the performance of a thermophilic anaerobic structured bed reactor fed with vinasse sugarcane was investigated. The experiments were divided into three phases. In Phase 1, the reactor was submitted to an increasing volumetric organic load (OLR), starting with 2 and reaching 10 gCOD l-1 d-1. In Phase 2, the reactor was subjected to an OLR of 10 gCOD l-1 d-1 and an addition of CoCl2, with Co2+ concentrations of of 1, 2, 3, 4, 5, and 6 mg l-¹. In Phase 3, supplemental Co2+ was suppressed in order to verify the system's dependence on the micronutrient, or if the Co2+ retained in the biofilm during supplementation would still be causing positive effects in the treatment of vinasse. At the end of Phases 1 and 3 was performed the spatial profile for the apparent first order rate constants (K1), to verify that the vinasse was no change in reaction speed. The values of soluble COD removal and biogas production in Phase 1 increased proportionally to the increase of the pit, reaching the maximum value of 74% and 190,6 ml h -1, respectively, at the end of the Phase 1 operation. In the operation of Phase 2, it was observed that the cobalt supplementation positively affected the structured bed reactor. The COD conversion reached a maximum value of 100% during the supplementation of 5 mgCo2+ l-1, along with a higher value of PVM, 124,0 mlCH4 h-1 l-1. The biogas flow rate reached an average of 231,2 ml h-1, which reflects an average increase of 17,6% compared to Phase 1. In Step 3, it was possible to observe a decrease of 5,4% in the removal of soluble COD, compared to the cobalt supplementation phase and an increase in the biogas production of 8,8% compared with the same phase. This increase is probably due to the accumulation of cobalt in the mud, causing an increase in the specific activity of the methanogenic archaeas thus, the system accumulated less acid intermediates during the degradation of vinasse. The values of apparent first order rate constants for removal of COD (K1) in the profiles of Phase 1 and Phase 3 were of 0,0580 and 0,0955 h-1, respectively, which represents a significant increase in the reaction speed in Phase 3, when compared to Phase 1, confirming the hypothesis of cobalt accumulation in the mud after the suppression of cobalt, showing the positive effect of cobalt supplementation on the kinetics of the anaerobic process. The average output power was increased by 31,0% (Phase2) and 25,4% (Phase 3), regarding the last step of Phase 1 (OLR of 10 gCOD l-1 d-1). The cobalt supplementation affects positively the thermophilic anaerobic treatment of vinasse, having the greatest effect on the biogas production, however not on the increase of the methane fraction in the generated biogas. This effect is due to an increase in the removal of OLR, promoted by the cobalt supplementation, which reached an increment of 44% when applied a supplementation of 5 mgCo2+ l-1. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

O presente trabalho apresenta o Reator Aeróbio-Anóxico de Leito Fixo (RAALF), constituído de duas câmaras sobrepostas, como uma alternativa ao pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios com vistas à remoção de matéria orgânica carbonácea e nitrogênio. Como material suporte, foram utilizados cubos de espuma de poliuretano com aresta de 5 mm. Foram realizados ensaios de caracterização hidrodinâmica no RAALF para obtenção do padrão de escoamento. Também foi verificada a viabilidade da utilização de biogás como doador de elétrons para a desnitrificação. Avaliou-se a influência da variação do tempo de detenção hidráulica e da diferente composição e concentração biogás do nos processos. O RAALF foi operado a uma temperatura de 30±2°C. Os resultados obtidos a partir dos estudos hidrodinâmicos indicaram que o escoamento do reator tende a pistonado. A nova configuração de reator permitiu a ocorrência dos processos de interesse, seja remoção de matéria orgânica carbonácea (com eficiências de até 98%), seja remoção de nitrogênio via nitrificação-desnitrificação (com eficiências acima de 90%). A utilização de biogás na desnitrificação mostrou-se viável e a taxa de desnitrificação foi maior na sub-condição 2.2 (média de 178±43 g-N/\'M POT.3\'.dia), etapa na qual o doador sulfeto de hidrogênio foi fornecido em alta concentração (50 g\'M POT.3\'). Foi possível detectar intermediário (metanol) a partir da oxidação parcial do metano, ainda que de forma inconstante. Resultados de atividade desnitrificante e número mais provável evidenciaram a coexistência da desnítrificação autotrófica e heterotrófica na câmara anóxica. O reator mostrou capacidade adicional como um sistema de tratamento de gases, atingindo eficiência de remoção de 100% para o \'H IND.2\'S\' e acima de 60% para o \'CH IND.4\'. De maneira geral, os resultados demonstram o potencial do RAALF como alternativa para pós-tratamento de esgoto sanitário de efluentes de reatores anaeróbios. / This work presents the Aerobic-Anoxic Fix Bed Reactor (AAFBR), with superimposed chambers, as an alternative concerning the post-treatment of anaerobic reactors efiluents aiming the removal of carbonaceous organic matter and nitrogen. Polyurethane foam cubic matrices (5 mm) were used packing material. Hydrodynamic essays were carried out in order to obtain the flow pattern and to verify the influence of air bubbles on the behavior of liquid flow. The hydrogen sulfide and methane (synthetic biogas) were evaluated as electron donors to denitrification. The influence ofboth hydraulic retention time (down-flow velocity) and the concentration of gases from the synthetic mixture were evaluated. The main performance parameters were evaluated by the hand of physico-chemical analysis, besides the observation of the microorganisms involved in the processes. AAFBR was operated under a temperature of 30±2°C. The innovative reactor configuration enabled the occurrence of the processes aimed, such as carbonaceous organic matter removal (efficiencies higher than 90%), or nitrogen via nitrification-denitrification (efficiencies higher than 90%). Denitrification rates (178±43 g-N/\'M POT.3\'.dia) were higher during the condition 2.2, in which high concentrations of hydrogen sulfide (50 g\'M POT.3\') were applied into the reactor. Methanol was the only intermediate detected from the partial oxidation of methane. Results obtained from the denitrifying activity and most probable number indicated the coexistence of both autotrophic and heterotrophic denitrification in the anoxic chamber. AAFBR showed additional ability as gas removal system, achieving global removal efficiencies of 100% for \'H IND.2\'S\' and above 60% for \'CH IND.4\'. Overall, the results showed that AAFBR has potential to be used as an alternative for the tertiary treatment of wastewater.

O presente trabalho avaliou a geração de biogás em um reator de duas fases, operado em bateladas sequencias, com resíduos coletados no CEAGESP de São Paulo-SP. O reator com volume efetivo de 10,7 L, era composto por um biofiltro anaeróbio em sua parte inferior, seguido por um separador de gases e posteriormente por um depósito de resíduos a digerir na parte superior. O inóculo era proveniente do fundo de uma lagoa de lixiviados do aterro de São Carlos-SP. O experimento foi conduzido em temperatura controlada em 30 ± 2 ºC nas Etapas 1, 2 e 3. A Etapa 1 consistiu na ativação e adaptação da biomassa, utilizando-se etanol e posteriormente resíduo orgânico do CEAGESP. A Etapa 2 consistiu na operação anaeróbia do sistema com resíduo do CEAGESP com lodo já adaptado. Na Etapa 3, verificou-se o efeito da aeração no compartimento de resíduos. Na Etapa 4, avaliou-se a influência da temperatura na digestão anaeróbia e com isto foi possível a obtenção do coeficiente de Arrhenius. Na Etapa 5, comparou-se o sistema de duas fases com um segundo reator anaeróbio, com configuração parecida com a convencional. Os resultados obtidos de todas as etapas na geração de biogás no reator de duas fases foram de 0,44; 0,44; 0,47 m3 /Kg SV e as eficiências de remoção de Sólidos Voláteis foram de 82,1%; 84,5% e 84,8% nas Etapa 1, 2 e 3, respetivamente, com um tempo de ração de 14 d nas três etapas. As concentrações de metano foram de 68,4; 67,1 e 66,6%, respectivamente. Na Etapa 4, os resultados da geração de biogás foram de 0,36; 0,38; 0,41; 0,41 m3 biogás/Kg SV nas temperaturas 25,6 ºC; 28,9 ºC; 34,0 ºC e 38,1 ºC, respetivamente. Denotando que a temperatura é um fator importante na geração de biogás em digestão anaeróbia. No reator convencional, a geração de biogás foi de 0,32 m3 biogás/Kg SV. / The present work evaluated the biogas generation in a two-phase reactor, operated in batch sequences, with residues collected at CEAGESP in São Paulo-SP. The reactor with an effective volume of 10.7 L was composed of an anaerobic biofilter in its lower part, followed by a gas separator and later by a deposit of waste to digest in the upper part. The inoculum was from the bottom of a leachate pond in the São Carlos-SP landfill. The experiment was conducted at a temperature of 30 ± 2 º C in Steps 1, 2 and 3. Step 1, consisted of the activation and adaptation of the biomass using ethanol and then organic waste from CEAGESP. Step 2, consisted of the anaerobic operation of the system with residue of the CEAGESP with already adapted sludge. In Step 3, the effect of aeration on the waste compartment was verified. In Step 4, the influence of temperature on the anaerobic digestion was evaluated and with this it was possible to obtain the Arrhenius coefficient. In Step 5, the two-phase system was compared with a second anaerobic reactor, with the same configuration as conventional. The results of all stages in the biogas generation in the two-phase reactor were 0.44; 0.44; 0.47 m3 / Kg SV and the removal efficiencies of Volatile Solids were 82.1%; 84.5% and 84.8% in Step 1, 2 and 3 respectively; and a feed time were of 14 d in the three steps. Consequently, the percentage of methane was 68.4; 67.1 and 66.6%. In stage 4 the results in the biogas generation were 0.36; 0.38; 0.41; 0.41 m3 biogas / Kg SV at temperatures 25.6 ° C; 28.9 ° C; 34.0 ° C and 38.1 ° C respectively. In the conventional reactor the biogas generation was 0.32 m3 biogas / Kg SV.

Este trabalho foi realizado junto ao NETeF - Núcleo de Engenharia Térmica e Fluídos da EESC/USP e ao aterro sanitário \"Fazenda Guaporé\" em São Carlos, e teve como objetivo a verificação da viabilidade energética e ambiental do tratamento do chorume através da sua incineração com o biogás produzido pelo aterro, eliminando-se desta forma também o metano, reconhecido como gás estufa. Determinou-se experimentalmente a composição do biogás e calculou-se e mediu-se a sua vazão. As propriedades físico-químicas e a vazão do chorume também foram quantificadas. A vazão de gás foi calculada com informações obtidas da literatura e medida experimentalmente com uma sonda especialmente desenvolvida neste trabalho. Para determinar a aplicabilidade do conceito fez-se um balanço energético para verificar a disponibilidade de energia e um balanço químico, para determinar o potencial de emissão de poluentes do ar. Os resultados indicaram que há mais energia presente no gás do que a energia requerida para incinerar o chorume, embora a diferença seja pequena e deva ser vista com cautela. O balanço químico mostrou em geral um potencial poluidor abaixo das emissões permitidas pela legislação, embora em alguns casos isto não tenha ocorrido. / This work was developed at the NETeF (Thermal Engineering and Fluids Group) at EESC/USP, Sao Carlos, SP, and the local landfill \"Guapore Farm\". It was aimed to the treatment of the \"chorume\" through its incineration with the biogas produced in the landfill, this way eliminating also the methane, the second most important greenhouse gas according to IPCC. The composition and flow rate of the biogas were determined by calculations and experimentaly and the same was done with the chorume. The gas flowrate was calculated using data available in the literature and measured with a probe specially developed in this work. To evaluate the feasibility of the concept it was done a balance of energy to verify if the energy of the gas was enough to the chorume thermal destruction and a chemical balance to determinate the potential of emission of air pollutants. The results have shown that there is more energy available than it is required for that purpose but they should be considered with some caution given the small diference between the required and produced energy and the uncertaints in the measurements and evaluations. The chemical balance has shown that, in general, the potential for emissions was bellow the legally stablished limits although in a few cases it was above.

A intensificação das atividades humanas nas últimas décadas tem gerado um acelerado aumento na produção de resíduos sólidos urbanos (lixo), tornando-se um grave problema para as administrações públicas e para a sociedade. O aumento desordenado da população e o crescimento sem planejamento de grandes núcleos urbanos dificultam as ações de manejo dos resíduos; além disso, o uso de lixões nos grandes centros urbanos ainda é uma prática comum, o que gera problemas de saúde e ambientais. A decomposição da matéria orgânica promove a liberação do biogás, cujos principais constituintes são o gás carbônico e o metano, que corresponde a cerca de 50% e é um gás de efeito estufa, cuja emissão acarreta no aquecimento global. Além disso, gera odores desagradáveis e oferece riscos de explosão. Os aterros sanitários são considerados atualmente uma alternativa das mais interessantes para geração do biogás, visto que podem dispor de técnicas de captação dos gases liberados através de dutos de captação e queima posterior em flares, onde o metano, principal constituinte do biogás é transformado em gás carbônico, que possui um potencial de aquecimento global cerca de 20 vezes menor que o metano. Nestes aterros também existem dutos para captação do chorume, líquido proveniente da decomposição de resíduos orgânicos que se não for devidamente coletado, acarreta poluição dos recursos hídricos. Além da oportunidade de reduzir os danos ambientais é possível utilizar o biogás como combustível, gerando energia elétrica. Portanto, neste estudo é avaliado o potencial de geração de biogás do Aterro Essencis CTR Caieiras, na cidade de Caieiras, SP, e a viabilidade técnica e econômica da implantação de um projeto de geração de energia elétrica com o biogás proveniente do mesmo, por meio de um estudo de caso. Este estudo mostrou que a metodologia utilizada para quantificar o potencial de biogás do aterro em questão aproxima-se do real captado e também que a CTR Caieiras possui um alto potencial de geração de energia elétrica. Além disto, o grupo motogerador de 230 kW instalado no aterro é viável do ponto de vista econômico, podendo apresentar melhores resultados com a instalação de grupos motogeradores de maior porte. / The intensification of human activities in the last few decades has brought about an accelerated increase in the production of urban solid wastes (garbage), becoming a serious problem for the public administrations and society. The disorderly increase in population and the unplanned growth of huge urban nuclei makes it difficult for the waste management actions; in addition, the use of dump areas in the major urban centers is still a common practice, what causes health and environmental problems. The decomposition of the organic matter releases biogas, which main constituents are the carbonic gas and methane, corresponding to approximately 50% and is a greenhouse gas, which emission causes global heating. In addition, it generates unpleasant odors and presents explosion risks. The sanitary landfills are currently regarded as one of the most interesting alternatives for biogas generation, as they can rely on techniques to capture the gases released, through a capturing ducts and subsequent burning in flares, where the methane - biogas main constituent - is transformed into carbonic gas which global heating potential is approximately 20 times lower than methane. Ducts are in place at these landfills to capture the leachate, a liquid deriving from the decomposition of organic wastes which, if not duly collected, pollutes the hydrological resources. Besides the opportunity to reduce the environmental damages, it is possible to use biogas as a fuel to generate electric power. Therefore, this study assesses the potential biogas generation of the Essencis Landfill CTR Caieiras, in the city of Caieiras (SP), as well as the technical and economic feasibility for the deployment of an electric power generation project with the biogas deriving from same, by means of a case study. This study has showed that the methodology used in order to quantify the potential biogas from the landfill at issue is close to the actually captured one, and also that the CTR Caieiras has a high potential for electric power generation. In addition, the 230 kW power generator installed at the landfill is feasible, from the economic point of view, and may present better results with the installation of greater size power generators.