Orientador: Jorge de Lucas Júnior / Banca: Marco Antonio Biaggioni / Banca: Mônica Sarolli S. Mnedonça Costa / Resumo: Objetivou-se avaliar o efeito da co-digestão de cana-de-açúcar triturada, com dejetos de bovinos de corte confinados sobre a quantidade e qualidade do biogás e da qualidade do biofertilizante, utilizando-se biodigestores contínuos. O experimento foi dividido em três etapas. A primeira e segunda etapas tiveram duração de 30 dias, avaliando-se o efeito da inclusão de 7% de cana-de-açúcar triturada de acordo com os tratamentos: 1 - biodigestores abastecidos com uma mistura de 0,250 kg de dejeto e 1,750 kg de água e 2 - biodigestores abastecidos com uma mistura de 0,250 kg de dejeto, 1,610 kg de água e 0,140 kg de cana-de-açúcar, sendo a primeira etapa dos 1-30 dias e a segunda etapa do 31-60 dias. A terceira etapa teve duração de 30 dias e foi avaliado o efeito da inclusão de 3,5% de cana-de-açúcar, sendo que no tratamento 1 os biodigestores abastecidos com uma mistura de 0,250 kg de dejeto, 1750 kg de água e no tratamento 2 os biodigestores abastecidos com 0,250kg de dejeto, 1,680 kg de água e 0,070 kg de cana-de-açúcar triturada. Para análise dos dados foi considerou-se um delineamento inteiramente casualizado, utilizando-se o programa SAS® com nível de significância de 5%. A adição de cana-de-açúcar triturada aliada a queda brusca de temperatura provocou um aumento da acidez, diminuição da alcalinidade e redução pH, interferindo na produção e composição do biogás. Os biodigestores com cana tiveram uma produção total de biogás superior, e um volume total de metano semelhante aos biodigestores sem cana. No primeiro e no terceiro período as produções totais de biogás, a produção total por quilograma de substrato adicionado e a produção total por quilograma de dejeto adicionado, foram superiores para os biodigestores com cana. No segunda período a produção total por quilograma de... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The objective of evaluating the effect of the co-digestion of triturated sugarcane with manure of cattle beef in feedlot in continuous digestors about the amount and quality of the biogas and of the biofertilizer. The work was divided in three stages. The first and the second part had duration of 30 days and evaluated the effect of the inclusion of 7% of triturated sugarcane in agreement with the treatments. Treatment 1 the digestors were supplied with a mixture of 0,250 kg of manure, 1,750 kg of water and treatment 2 the digestors were supplied with a mixture of 0,250 kg of manure, 1,610 kg of water and 0,140 kg of triturated sugarcane, where the first part was the 1-30 days and the second part was the 31-60 days. The third part had duration of 30 days and the effect of the inclusion of 3,5% of sugarcane was evaluated. Treatment 1 the digestors were supplied with a mixture of 0,250 kg of manure, 1,750 kg of water and treatment 2 the digestors were supplied with a mixture of 0,250 kg of manure, 1,680 kg of water and 0,070 kg of triturated sugarcane. For it analyzes of the data was used delineament casualised entirely accomplished... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

PÊSSOA, Sávia Gavazza dos Santos, também é conhecido(a) em citações bibliográficas por: GAVAZZA, Sávia / Submitted by Fernanda Rodrigues de Lima (fernanda.rlima@ufpe.br) on 2018-09-27T19:45:21Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Manuella Lopes Figueiras.pdf: 3598093 bytes, checksum: 7fad1ceb86626856c806cee855fee64a (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-09-27T21:11:09Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Manuella Lopes Figueiras.pdf: 3598093 bytes, checksum: 7fad1ceb86626856c806cee855fee64a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-27T21:11:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Manuella Lopes Figueiras.pdf: 3598093 bytes, checksum: 7fad1ceb86626856c806cee855fee64a (MD5) Previous issue date: 2016-03-30 / Os dispositivos trituradores de resíduos alimentares instalados nas pias de cozinha objetivam moer os alimentos e, posteriormente, conduzi-los às tubulações de esgoto. Sua utilização tem sido feita não só com o intuito de reduzir os impactos ambientais da disposição da matéria orgânica em aterros sanitários, como também de aproveitar o potencial energético desses resíduos, quando do seu tratamento por tecnologia anaeróbia. Apesar dessas vantagens, os sistemas tradicionais de tratamento de efluentes ainda não estão preparados para esse aumento de carga orgânica e, portanto, há preocupações acerca do tema para que não haja prejuízos dos sistemas de esgotamento sanitário como um todo. Diante do cenário exposto, a presente pesquisa visa avaliar a influência da introdução de resíduos alimentares triturados na digestão anaeróbia de efluente doméstico em reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), principalmente, em termos de eficiência na remoção da matéria orgânica. Para tanto, foram utilizados dois reatores anaeróbios onde o primeiro tratou esgoto doméstico sintético e, o segundo, esgoto doméstico sintético adicionado de resíduos alimentares triturados. Foram utilizadas duas concentrações de resíduos de alimentos triturados (2,0 g.L-1 (Fase I) e 3,6 g.L-1 (Fase II)) e os reatores foram operados durante 102 dias efetivos, com tempo de detenção hidráulica de 24 horas. De forma geral, para o reator que foi adicionado de resíduos alimentares, os resultados de remoção de matéria orgânica foram satisfatórios, com remoção média de DQO de 81,02%, para uma carga orgânica volumétrica (COV) aplicada de 0,96 Kg DQO/m³.d (Fase I), e 76,05%, para uma COV aplicada de 1,35 Kg DQO/m³.d (Fase II). Em termos de sólidos suspensos voláteis, a remoção média foi de 94,62%, na Fase I, e 96,36%, na Fase II. Como esperado para um reator anaeróbio, o efluente produzido ainda necessita de um pós-tratamento para alcançar os padrões do critério de lançamento. No entanto, o experimento indicou que o desempenho do reator UASB não foi prejudicado pelo aumento da carga orgânica, mostrando a possível viabilidade de seu uso em escala real, para o tratamento de resíduos com uma maior carga orgânica, com potencial produção e aproveitamento de biogás. / Garbage disposers installed in kitchen sinks aims to grind the food, and then these residues are led to sewer pipes. Their use has been made not only in order to reduce the environmental impacts of disposal of organic matter in landfills, but also in order to increase the production of biogas obtained from anaerobic digestion process, carried out in treatment plants, due to incorporation of these food waste. Despite those benefits, the traditional wastewater treatment systems are not prepared for this increase in organic load and therefore there are concerns about the subject to not cause any damage in the sewage systems. Given the above scenario, this study aims to evaluate the influence of the introduction of grinded food waste in the anaerobic digestion of wastewater in UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), especially in terms of efficiency in the removal of organic matter. Therefore, two anaerobic reactors were used where the first one treated synthetic sewage and the second one wtih synthetic sewage added grinded food waste. Were used two concentrations of grinded food waste (2.0 g.L-1 (Phase I) and 3.6 g.L-1 (Phase II)), and the reactors were operated for 102 days, with a hydraulic retention times of 24 hours. In general, the reactor to which was added Food waste, organic matter removal results were satisfactory, with an average COD removal of 81.02% for a volumetric organic load (VOL) applied to 0.96 kg COD /m³.d (Phase I), and 76.05% applied for a VOL of 1.35 kg COD / m³.d (Phase II). In terms of volatile suspended solids, the average removal was 94.62% in Phase I and 96.36% in Phase II. As expected for an anaerobic reactor, the effluent produced still requires a post-treatment to meet the normative standards of the sewage discharge criterion in surface water. However, the experiment showed that the performance of the UASB reactor was not harmful by increasing organic content, showing the possible feasibility of their use in full scale for the treatment of waste with a higher organic loading, with the potential production and use of biogas.

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:22:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Romenia Ruth de Sousa.pdf: 1321204 bytes, checksum: 4b01231ee0cf2055e77976350933a409 (MD5) Previous issue date: 2013-12-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The choice of inoculum for treatment of organic solid waste is of the most importance to allow increased efficiency of the process of biodegradation of organic matter in anaerobic digestion resulting in higher yields in the production of biogas. This study aimed to evaluate the behavior of different inocula in anaerobic digestion of organic solid waste, determine the kinetic constant of formation of ammonia nitrogen and quantify the production of biogas. The experimental system was installed and monitored on the premises of EXTRABES from the UniversidadeEstadual da Paraíba, Campina Grande.Four different inocula were used in total: leachate, leachate adapted , UASB effluent , effluent of adapted UASB. All tests were done in triplicata. The leachate inocula and efluente of adapted UASB were pre - treated under anaerobic conditions for four months before starting the experiment and one of treatments was without the addition of inoculum for comparative study of treatments, resultind of 15 reactors monitored daily . The volumetric capacity of the reactor was 620 ml. Weekly, samples were collected of the solublefractions of the each treatment of liquid sample for analyzes of pH , total alkalinity , VFA , soluble COD , ammonia nitrogen and soluble orthophosphate. After 216 days of monitoring, the stabilized materialswere discarded and made the characterization by analysis of total COD , total phosphorus , fractions of solids and total nitrogen . The quantification of the volume of biogas performed was made daily using manometry system. Among the conditions studied, the treatment used leachate obtained total COD removal of 46.49 % , and showed higher pH contributing to better stability during treatment . T3 has removed 41 % of ammonia nitrogen and T1 removed of it. The removal of total solids was higher to T3 with 69.8 % of removal , followed by 45.7, 35.7, 23.1 and 22.5 % for T1, T2 , T5 and T4 , respectively. Biogas production was close to 23 L for all studiedtreatments . The kinetic constant of formation of ammonia nitrogen was higher for T1 indicating rapid degradation of organic matter in relation to other treatments studied. / A escolha de inóculos para o tratamento de resíduos sólidos orgânicos é de extrema importância para possibilitar o aumento na eficiência do processo de biodegradabilidade da matéria orgânica na digestão anaeróbia resultando em maiores rendimentos na produção de biogás. Esse estudo teve como objetivo avaliar o comportamento de diferentes inóculos na digestão anaeróbia de resíduos sólidos orgânicos; determinar a constante cinética de formação de nitrogênio amoniacal e quantificar a produção de biogás. O sistema experimental foi instalado e monitorado nas dependências da Estação Experimental de Tratamentos Biológicos de Esgotos Sanitários da Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande. Foram utilizados 4 diferentes inóculos no total, sendo estes; Lixiviado, Lixiviado Adaptado, efluente de UASB, efluente de UASB Adaptado. Todos os testes foram feitos em triplicata.Os inóculos do lixiviado e do efluente de UASB adaptados foram prétratados em condições anaeróbias durante quatro meses antes da partida do experimento e um tratamento foi sem a adição de inóculo para efeito de estudo comparativo dos tratamentos, totalizando 15 reatores monitorados diariamente. A capacidade volumétrica dos reatores foi de 620 ml. Foram feitas coletas semanalmente das frações solúveis de cada tratamento da amostra líquida para realização das análises de pH, alcalinidade total, AGV, DQO solúvel, nitrogênio amoniacal, e ortofosfato solúvel. Após 216 dias de monitoramento foram descartados os materiais estabilizados e feita a caracterização pelas análises de DQO total, fósforo total, frações de sólidos e nitrogênio total. A quantificação do volume de biogás gerado foi realizada diariamente utilizando sistema manométrico. Dentre as condições estudadas, o tratamento que utilizou lixiviado obteve remoção de DQO total de 46,49%, e apresentou pH mais elevado contribuindo para uma melhor estabilidade durante o tratamento. O T3 removeu 41% de nitrogênio amoniacal e o T1 removeu 33%. A remoção de sólidos totais foi maior para o T3 com 69,8% de remoção, seguido de 45,7, 35,7, 23,1 e 22,5% para T1, T2, T5 e T4, respectivamente. A produção de biogás foi próximo a 23 L para todos os tratamentos estudados. A constante cinética de formação de nitrogênio amoniacal foi maior para o T1 indicando a rápida degradação da matéria orgânica em relação aos demais tratamentos estudados.

Neste trabalho a composição do biogás produzido em digestão anaeróbia foi avaliada em função da variação da carga aplicada específica (CAE) medida em termos da relação DQO/sólidos suspensos voláteis. Foram feitos ensaios de digestão anaeróbia utilizando vinhaça como fonte de carbono e lodo adaptado proveniente de reator UASB em 10 frascos reagentes contendo as seguintes variações de CAE: 0,20; 0,28; 0,34; 0,55; 0,95; 3,15; 6,58; 7,00; 9,60; 12,98 g.O2/g.SSV. Os melhores resultados obtidos com relação à produção volumétrica de biogás foram 263,79 mL de volume acumulado de metano para a CAE de 0,34 g.O2/g.SSV, e uma produção máxima acumulada de hidrogênio de 558,06 mL para a CAE de 6,58 g.O2/g.SSV. O resultado não se repetiu com relação ao rendimento de produção de biogás, atingindo um máximo rendimento de 80,68 LCH4/L vinhaça para a CAE de 0,20 g.O2/g.SSV, e 7,98 LH2/L vinhaça para a CAE 3,15 g.O2/g.SSV. A variação da CAE também teve influência direta na rota metabólica da digestão anaeróbia, alterando a concentração de metabólitos dissolvidos. / In this research, the composition of the biogas produced in anaerobic digestion was evaluated according to the variation of the applied load specific (ALS) measured in terms of the ratio COD/volatile suspended solids. Assays were done using anaerobic digestion of vinasse as a source of carbon and sludge obtained from UASB reactor adapted in 10 bottles for the following of ALSs: 0,20, 0,28, 0,34, 0,55, 0,95; 3,15, 6,58, 7,00, 9,60, 12,98 g.O2/g.VSS. The best results concerning to the volumetric biogas production were 263,79 ml cumulative volume of methane for ALS equal to 0,34 g.O2/g.VSS, and a maximum cumulative hydrogen production of 558,06 mL for ALS of 6,58 g.O2/g.VSS. The same was not observed with respect to yield biogas production, reaching a maximum yield of 80.68 LCH4/Lvinasse for ALS of 0,20 g.O2/g.VSS and 7,98 LH2/Lvinasse for ALS of 3,15 g.O2/g.VSS. The variation of ALS also has a direct influence on the metabolic pathway of anaerobic digestion, altering the concentration of dissolved metabolites.

Orientador: Roberto Alves de Oliveira / Coorientador: Luciano dos Santos Rodrigues / Banca: Israel José da Silva / Banca: Ana Cláudia Ruggieri / Resumo: A digestão anaeróbia é uma alternativa de baixo custo para o tratamento de águas residuárias de bovinocultura de leite. Neste estudo utilizou-se um sistema de tratamento, em escala piloto, composto primeiramente por um reator anaeróbio compartimentado (ABR) com duas câmaras (ABRc1 e ABRc2 com 451,9 L), seguido de um filtro aerado submerso (SAF de 160 L) e um reator de fluxo ascendente com manta de lodo anóxico (USBnox de 120 L) finalizando o tratamento de efluentes da bovinocultura leitera.O estudo foi dividido em três fases onde o sistema foi operado sob diferentes condições: TDH de 93,7 h e COV de 8,0 g DQOtotal/(L•d) no ABR na fase I. Na fase II foi incluído o pós-tratamento (SAF + USBnox), o TDH aplicado no sistema foi de 121,6 e 91,3 h com COV de 15 e 23 gDQOtotal/(L•d) na fase II e III, respectivamente. Nas três fases, o ABR demonstrou condições de estabilidade e na fase I obteve maiores remoções de DQO, N e P com TDH de 93.7 h. O sistema de tratamento (ABR-SAF-USBnox) obteve maior remoção de DQO, nitrogênio e fósforo na fase II, média de 81, 68 e 68%, respectivamente. As maiores remoções de nutrientes (Fe, Na, K, Ca, Mg, Zn, Cu, Mn) ocorreram na fase II, utilizando o pós-tratamento (SAF + USBnox). O sistema anaeróbico, aeróbio e anóxico apresentou uma estratégia eficaz para o tratamento de águas residuárias de bovinocultura de leite com alta concentração de matéria orgânica, nitrogênio, fósforo e micronutrientes, obtendo altas eficiências de remoção. / Abstract: Anaerobic digestion is a low-cost alternative for the treatment of wastewater from dairy cattle. In this study, a pilot scale treatment system was used; consisting of a two-chamber compartmentalized anaerobic reactor (ABRc1 and ABRc2 with 451.9 L), a submerged aerated filter (SAF of 160 L) and an anoxic upflow sludge blanket (USBnox of 120 L) for dairy cattle wastewater treatment. The study was divided into three phases where the anaerobic system was operated under TDH of 93.7 and OLR of 8.0 g CODtotal/(L•d) in phase I. Phase II and phase III included post-treatment (SAF + USBnox) and the HRT applied was 121.6 h and 91.3 h with OLR of 15 and 23 g CODtotal/(L•d), respectively. In the three phases, the ABR demonstrated stability conditions and in Phase I, it obtained greater removals of COD, N and P with HRT of 93.7 h. The treatment system (ABR + SAF + USBnox) obtained higher removal of COD, nitrogen and phosphorus in phase II, with a mean of 81, 68 and 68%, respectively. The highest removals of micronutrients (Fe, Na, K, Ca, Mn, Zn, Cu, Mg) occurred in phase II, using post-treatment (SAF + USBnox). The anaerobic, aerobic and anoxic system presented a versatile strategy for the treatment of dairy cattle wastewater with high concentration of organic matter, nitrogen, phosphorus and micronutrients, obtaining high removal efficiencies. / Mestre

Orientador: Cláudio Cabello / Banca: Manoel Lima de Menezes / Banca: Claudinri Paulo de Lima / Banca: Ana Paula Cerino Coutinho / Banca: Eloneida Aparecida Camili / Resumo: O crescente consumo de água somado às exigências legais para uso sustentável dos recursos hídricos é visto como preocupação universal. A produção de fécula de mandioca utiliza grandes volumes de água e consequentemente gera quantidades expressivas de efluentes líquidos que, necessitam de tratamentos adequados para seu reúso ou descarte no meio ambiente. A maioria das pesquisas para o tratamento dos efluentes de empresas processadoras de mandioca é baseada em biodigestão anaeróbia. O objetivo do presente trabalho foi propor e avaliar um processo inovador para redução de matéria orgânica do efluente líquido de fecularia, através de processos oxidativos com peróxido de hidrogênio, ozônio e radiação ultravioleta. Para o desenvolvimento dos ensaios, o substrato utilizado foi coletado diretamente em empresa processadora de mandioca e, passou por processos de decantação e filtragem antes dos ensaios. Foi utilizado um fotoreator com volume útil de 6,2 litros contendo duas lâmpadas ultravioleta com potência de 75W, um gerador de ozônio com capacidade de produção de 10g O3 h-1 e solução de peróxido de hidrogênio 50% (p/p). Os ensaios foram realizados em meios ácido e alcalino, com tempo de tratamento de 420 minutos.. Estes processos promoveram reduções de matéria orgânica superiores a 50%. A dosagem de peróxido de hidrogênio foi determinada em função da demanda química de oxigênio. O ensaio com peróxido de hidrogênio e radiação ultravioleta em meio alcalino promoveu redução de 50,1% de matéria orgânica (com pH igual a 7,0 e relação H2O2/DQO igual a 3). Entretanto, meio ácido a eficiência foi 2 de 92,1% (pH igual 2,4 e relação H2O2/DQO igual a 3). O ensaio com ozônio sem radiação ultravioleta em meio alcalino promoveu redução de 66,0% (pH igual a 11,0 e dosagem de ozônio igual a 1,49g h-1). O ensaio com ozônio e radiação ... / Abstract: The increasing consumption of water and the legal requirements for sustainable use of water resources is seen as a universal concern. The production of cassava starch uses large volumes of water and consequently generates significant amounts of wastewater that require proper treatments for their reuse or discharge to the environment. Most of the research for the treatment of effluents from cassava processing companies is done with anaerobic digestion. The aim of this paper was to evaluate an innovative process for organic load reduction of cassava wastewater, through oxidation processes with hydrogen peroxide, ozone and ultraviolet radiation. For the development of the tests, we used a photoreactor with a volume of 6.2 liters with two UV lamps with 75W, an ozone generator with capacity of 10g O3 h-1 and hydrogen peroxide solution - 50 % (w/w). Assays were performed in acidic and alkaline medium, with a treatment time of 420 minutes. The substrate used was collected in cassava processing company and went through processes of sedimentation and filtration before the testing. These processes provided reduction of organic matter higher than 50%. The dosage of hydrogen peroxide was determined by the COD. The test with hydrogen peroxide and ultraviolet radiation in alkaline medium provided reduction of 50.1% organic matter (with pH 7.0 and H2O2/COD ratio equal to 3). In an acidic medium, the efficiency was 92.1 % (pH 2.4 and H2O2/COD ratio equal to 3). The ozone test with no ultraviolet radiation in alkaline promoted reduction of 66.0 % (pH 11.0 and ozone dosage equal to 1.49 g h-1). The test with ozone and ultraviolet radiation in acid medium promoted reduction of 41.8 % (pH 6.6 to ozone dosage equal to 1.49 g h-1). The test with ozone and ultraviolet radiation in alkaline medium promoted reduction of 80.8 % (pH 10.5 and ozone dosage equal to 1.98 g h-1). The test with hydrogen peroxide, ozone and ... / Doutor

Orientador: Vanildo Luiz Del Bianchi / Banca: Gisele Ferreira Bueno / Banca: Gleyce Teixeira Correia / Banca: Márcia Cristina Bisinoti / Banca: Crispin Humberto Garcia Cruz / Resumo: A produção da farinha de mandioca gera manipueira, efluente rico em matéria orgânica, que causa sérios problemas ambientais quando descartada de forma inadequada. Para contribuir com a reversão dessa realidade, desenvolveu-se esta pesquisa com o objetivo de tratar a manipueira em sistemas integrados RAHLF concomitante à produção de tomates com fertirrigação subsuperficial. Os Sistemas de Tratamento Anaeróbio Horizontal de Fertirrigação Subsuperficial (TAHFS) foram implantados em floreiras, que possuíam uma área em seu leito, onde atuou o Reator Anaeróbio Horizontal de Leito Fixo, com pedra brita, manipueira e bactérias anaeróbias sobrepostas. Os TAHFS foram alimentados em fluxo hidráulico contínuo, diariamente, com três diferentes concentrações de entrada da manipueira, 5.000, 10.000 e 15.000 mg.L-1 e três Tempos de Detenção Hidráulica (TDH), 3,5; 7 e 10,5 dias. Desenvolveu-se atividades de caracterização do efluente, monitoramento e desempenho dos sistemas, semanalmente, durante 60 dias através de análises semanais de temperatura, pH, condutividade elétrica, ácidos voláteis, alcalinidade a bicarbonato, alcalinidade total, turbidez, sólidos sedimentáveis, sólidos totais, sólidos voláteis, sólidos fixos, DQO e cianeto. Realizou-se também análises físico-química do solo para determinar influência da fertirrigação no mesmo. O efluente tratado em todos os TAHFS apresentou, no geral, redução de mais de 90% de DQO. O TAHFS C15.000/TDH10,5 destacou-se dentre os demais por ter... / Abstract: The production of cassava flour generates manipueira, an effluent rich in organic matter, which causes serious environmental problems when improperly discarded. In order to contribute to the reversal of this reality, this manipueira treatment research developed through integrated horizontal anaerobic system fixed bed (HAFB) and sub-surface fertigation, concomitant to the production of tomatoes. The Treatment Systems Anaerobic Horizontal Fertigation Subsurface (TAHFS) were implanted in flowerpots, which had an area in his bed, where he Reactor Horizontal Anaerobic Fixed Bed with crushed stone, Manipueira - with variable organic load - and bacteria anaerobic overlapping. The TAHFS were fed in continuous hydraulic flow daily with three different concentrations input of cassava, 5,000; 10,000 and 15,000 mg L-1 and three hydraulic retention times (HRT), 3.5; 7 and 10.5 days. Effluent characterization, monitoring and performance systems activities were carried, weekly for 60 days through temperature analysis, pH, electrical conductivity, volatile acids, bicarbonate alkalinity, total alkalinity, turbidity, settleable solids, total solids, volatile solids, fixed solids, COD and cyanide. It was also made up soil physical-chemical analysis to determine the influence of fertigation on it. The treated effluent in all TAHFS presented overall reduction of more than 90% of COD. The TAHFS C15.000/TDH10,5 stood out among the other for introducing high COD removal values, turbidity, total solids, total fixed solids, total volatile solids and settleable solids. The systems showed stable behavior in relation to AV/AT, suggesting withstand higher volumetric organic loads. TAHFS provided increased P and Mg contents in addition to the maintenance of organic matter and soil pH. TAHFS has been shown to be a viable alternative for anaerobic treatment of manipueira with tomato production / Doutor

A combinação do substrato orgânico e do reator anaeróbio é determinante na produção fermentativa de hidrogênio e de ácidos orgânicos com valor agregado. A utilização do melaço da cana-de-açúcar como substrato orgânico em reatores de leito granular expandido (EGSB) ainda não foi uma alternativa explorada para produção de hidrogênio. Dessa forma, este estudo teve como objetivo analisar a produção biológica de hidrogênio e ácidos orgânicos em três reatores EGSB independentes com concentração de carboidratos de 5 g L-1 (EGSB-5), 10 g L-1 (EGSB-10) e 15 g L-1 (EGSB-15), utilizando melaço da cana-de-açúcar como substrato, sob condição mesofílica de temperatura (30 ºC) e variação do tempo de detenção hidráulica (TDH) de 24 h até 1 h. No EGSB-5, o processo fermentativo não gerou hidrogênio. No entanto, houve produção de metabólitos com valor agregado, principalmente ácido acético, butírico e propiônico. Neste reator, o ácido acético proveniente da reação de homoacetogênese (23 51%) justificou a ausência de hidrogênio. No EGSB-10 a produção de hidrogênio ocorreu na última fase de operação (TDH 1 h), com produção volumétrica de hidrogênio (PVH) máxima de 4,56 L d-1 L-1 e rendimento de hidrogênio (HY) máximo de 0,14 mol H2 mol hexose -1. No EGSB-15, houve PVH no TDH de 2 h e de 1 h , com valor máximo de 13,92 L d-1 L-1 no TDH de 1 h, e HY máximo de 0,25 mol H2 mol hexose-1, também no TDH de 1 h. No EGSB-10 e no EGSB-15, as vias metabólicas responsáveis pela produção de hidrogênio foram semelhantes, associadas à elevação da produção de ácido butírico e ácido lático. O ácido lático foi utilizado como fonte de carbono alternativa em condições de pouca disponibilidade de substrato e de pressão parcial de hidrogênio elevada, o que justifica os valores reduzidos de HY. Os resultados obtidos evidenciaram que o melaço pode ser utilizado para produção de H2 e de ácidos orgânicos em reatores EGSB por processos fermentativos. / The combination of the organic substrate and the anaerobic reactor is determinant in fermentative hydrogen and organic acids production. The use of sugarcane molasses as an organic substrate in expanded granular sludge bed (EGSB) has not yet been explored for H2 production. Thus the objective of this study was to analyze the biological H2 and organic acids production in three independent EGSB reactors with a carbohydrate concentration of 5 g L-1 (EGSB-5), 10 g L-1 (EGSB-10) and 15 g L-1 (EGSB-15), using sugarcane molasses as substrate, under mesophilic temperature (30 °C) and hydraulic retention time (HRT) variation of 24 h - 1 h. In EGSB-5, the fermentation process did not generate hydrogen. However, there was production of volatile fatty acids, mainly acetic, butyric and propionic acid. In this reactor, acetic acid from the homoacetogenesis reaction (23 - 51%) justified the absence of hydrogen. The EGSB-10 produced H2 in the last phase of operation (HTR 1 h), with maximum hydrogen production rate (HPR) of 4.56 L d-1 L-1 and maximum hydrogen yield (HY) of 0.14 mol H2 mol hexose-1. In the EGSB-15, there was HPR in the HPR of 2 h and 1 h, with a maximum value of 13.92 L d-1 L-1 in the HRT of 1 h, and HY maximum of 0.25 mol H2 mol hexose-1, also in the HRT of 1 h. In the EGSB-10 and EGSB-15, the metabolic pathways responsible for hydrogen production were similar, associated with increased production of butyric acid and lactic acid. Lactic acid was used as an alternative carbon source under conditions of low substrate availability and high hydrogen partial pressure, which justifies the reduced HY values. The results showed that molasses can be used to produce H2 and organic acids in EGSB reactors in anaerobic fermentation process.

Vinasse, a wastewater rich in organic matter, nutrient and water, is commonly used for fertigation of sugarcane plantation. However, this practice is questionable in the environmental sphere because of problems, such as contamination of groundwater and greenhouse gases emission. Researchers have sought for alternatives that use vinasse in a more sustainable way, e.g., biorefineries that recover resources. In general, the pathways considered are the concentration technologies to reclaim water and nutrient, and the anaerobic digestion (AD) to produce biogas. This thesis reports on a study of five designs of vinasse biorefineries that incorporate anaerobic bioreactors followed by a concentration technology (evaporation (EV), reverse osmosis (RO) or forward osmosis (FO)). Different forms of regeneration of the draw solution (DS) namely evaporation, reverse osmosis and membrane distillation (MD) were also analyzed. The alternatives were compared through an exergy analysis, a method that evaluates efficiency in the conversion of resources by systems. The results showed Alternative 2 (anaerobic digestion + reverse osmosis) was the most efficient (64%), since the treatment of 491.76 m3 vinasse h-1 (exergy content of 60513.8 kW) to recover 80% of water reduced 76% of external water requirement and generated 12% more electricity (2601 kW exergy) for the industry. / O desenvolvimento de biorrefinarias voltadas à recuperação de recursos é uma tendência crescente que visa promover sistemas alternativos para obtenção de energia e materiais de forma mais sustentável. Dentro deste conceito está o aproveitamento da vinhaça das indústrias de cana-de-açúcar de modo a recuperar água, nutrientes e energia como produtos de interesse. Para isso, é necessário avaliar as possíveis configurações tecnológicas voltadas a este objetivo. No presente trabalho, foram estudados cinco designs de biorrefinaria de vinhaça incorporando uma rota de produção de metano, formada pelo processo de digestão anaeróbia, e uma forma de concentração do efluente. Os métodos para obtenção de água foram evaporação, osmose reversa e osmose direta. Neste último, foram analisadas diferentes formas de regeneração da solução de separação: evaporação, osmose reversa e destilação por membranas. A comparação das alternativas de biorrefinaria foi feita pelo método da análise de exergia, que atua na avaliação da eficiência de conversão dos recursos em sistemas. Esta ferramenta possui como medida base o trabalho útil que pode ser obtido a partir das correntes envolvidas no processo. Desta forma, observou-se que tecnologias que empregam calor como energia de entrada tendem a ser menos eficientes do que as que empregam eletricidade. Neste caso, as alternativas com processo de osmose reversa apresentaram maiores eficiências exergéticas, por exemplo, ao se recuperar 70% de água, sua eficiência seria de 64%. Portanto, sugere-se que a digestão anaeróbia da vinhaça seguida da concentração por osmose reversa seria a configuração mais interessante para concepção de uma biorrefinaria de vinhaça.

O presente estudo avaliou o efeito do TDH (tempo de detenção hidráulica) (24 a 1 h) na produção de H2 em reator anaeróbio de leito granular expandido (Expanded Granular Slugde Bed) (ESGB) sob condições mesofílicas (30 ± 2 °C), com cultura mista e a partir do caldo de cana nas concentrações: 5, 10 e 15 g L-1, nos reatores EGSB5, EGSB10 e EGSB15, respectivamente. Foram atingidos valores máximos de produção volumétrica de H2 (PVH) ao decrescer o TDH para: 1 h no EGSB5 (6,96 L d-1 L-1); 1 h no EGSB10 (19,14 L d-1 L-1); e 2 h no EGSB15 (52,40 L d-1 L-1). Os resultados corroboram a afirmação de que reatores de alta taxa como o EGSB suportam aplicação de cargas mais elevadas, visto que o rendimento de H2 (Hydrogen Yield) (HY) máximo (0,73 mol H2 mol-1 hexose) foi observado no EGSB15 para a taxa de carregamento orgânico (TCO) igual a 182,9 kgcarboidrato m-3 d-1. Os HY visualizados no presente estudo foram inferiores aos observados nos estudos em que utilizaram culturas puras, isto pode ocorrer devido ao fato de que o tratamento térmico não é capaz de selecionar apenas culturas produtoras de H2. Foram identificados os possíveis consumos de H2 em consequência à homoacetogênese, com percentuais máximos de ácido acético (HAc) de 59,0 %, 50,0 % e 25,0 % em relação aos demais metabólitos produzidos nos EGSB5, EGSB10 e EGSB15, respectivamente. Devido à provável ocorrência de homoacetogênese o H2 detectado não pode ser inteiramente atribuído a presença de HAc, atribui-se então a produção de H2 à rota de produção de ácido butírico (HBu). Coincidentemente com o HY máximo, as concentrações e percentuais de HBu foram de 1,95 g L-1 e 44,0 % para o EGSB10 no TDH de 4 h, e de 4,07 g L-1 e 43,0 % para o EGSB15 no TDH de 2 h. De modo geral, a redução do TDH de 24 a 1 h melhorou a produtividade de H2. Observou-se devido à elevada PVH, que o caldo de cana pode ser uma alternativa viável para a produção de H2 em larga escala. / The present study evaluated HRT (hydrualic retention time) (24 to 1 h) effect on H2 production in anaerobic expanded granular sludge bed reactor (ESGB) under mesophilic conditions (30 ± 2°C), with mixed culture and sugarcane juice concentration of 5, 10 and 15 g L-1 in EGSB5, EGSB10 and EGSB15, respectively. Maximum hydrogen production rates (HPR) were visualized by decreasing TDH to: 1 h in EGSB5 (6.96 L d-1 L-1); 1 h at EGSB10 (19.14 L d-1 L-1); and 2 h in EGSB15 (52.40 L d-1 L-1). Results attest that high rate reactors such as EGSB support higher loads application, since maximum hydrogen yield (HY) was observed in EGSB15 for the highest organic loading rate (OLR) applied (0.73 mol H2 mol-1 hexose in OLR 182.9 kgcarboidrato m-3 d-1). HY visualized in present study were lower than those observed in studies using pure cultures, this may occur due to heat treatment is not able to select only H2 producing cultures. Possible H2 intakes were observed as a consequence of homoacetogenesis, with maximum acetic acid (HAc) 59.0%, 50.0% and 25.0% for EGSB5, EGSB10 and EGSB15, respectively. Due to probable occurrence of homoacetogenesis the H2 production can\'t be entirely attributed to HAc, then H2 production is attributed to butyric acid (HBu) route. Coincidentally with maximum HY, the HBu concentrations and percentages were 1.95 g L-1 and 44.0% for the EGSB10 in TDH 4 h, 4.07 g L-1 and 43.0% for EGSB15 in TDH 2 h. Overall, the TDH reduction from 24 to 1 h improved H2 productivity. Due to high HPR observed the sugarcane juice can be a feasible alternative for H2 production on large scale.