A fusion-fission (hybrid) reactor is a combination of a fusion device and a subcritical fission reactor, where the fusion device acts as a neutron source and the power is mainly produced in the fission core. Hybrid reactors may be suitable for transmutation of transuranic isotopes in the spent nuclear fuel, due to the safety margin on criticality imposed by the subcritical fission core. The SFLM Hybrid project is a theoretical project that aims to point out the possibilities with steady-state mirror-based hybrid reactors. The quadrupolar magnetic mirror vacuum field is based on the Straight Field Line Mirror field and the central cell is 25 m long. A fission mantle surrounds the mirror cell. The fission to fusion power ratio is about 150 with keff = 0.97, implying that almost all the produced energy comes from fission. Beyond each mirror end magnetic expanders are located, which increase the plasma receiving “divertor” area and provide tolerable heat load on wall materials. The plasma is heated with ion cyclotron radio frequency heating and the fission mantle is cooled using a liquid lead-bismuth eutectic. The device is self-sufficient in tritium, and does not seem to suffer from severe material problems. A remaining issue may be the plasma electron temperature, which need to reach about 500 eV for efficient power production.  In this doctoral thesis, theoretical work has been done with the magnetic coil system of such a device and also with the overall concept. A new coil type, the fishbone coil, suitable for single cell quadrupolar mirrors, has been invented. Two vacuum field coil sets with satisfying properties have been found, where the most recent coil set consists of fishbone coils. Finite ß effects on the magnetic field have been investigated, showing that the flux tube ellipticity increases with ß. The ellipticity of the vacuum field increases slightly with radius, but with finite ß it decreases with radius. The maximum flux surface radial extensions decrease with ß, which is an unexpected and beneficial result. A radial invariant has also been identified, and particle simulations have been made to emphasize that quadrupolar mirrors must be symmetric or confinement may be lost.

Em muitas Estações de Tratamento de Esgoto Sanitário (ETE) no Brasil, reatores anaeróbios de manta de lodo (UASB) têm sido utilizados para tratamento de esgoto doméstico, embora apresentem baixa eficiência de remoção de demanda química de oxigênio (DQO) e alta quantidade de sólidos no efluente para esse substrato. Ademais, a digestão anaeróbia do esgoto sanitário em reatores UASB tem apresentado baixa produção do biogás, em razão da baixa concentração de matéria orgânica no afluente. No entanto, a produção de biogás pode ser aumentada pelo processo de codigestão anaeróbia, com a adição de um cossubstrato para aumentar a concentração inicial de matéria orgânica. O glicerol tem se destacado como cossubstrato de elevado potencial de geração de metano devido à sua alta concentração de matéria orgânica prontamente biodegradável. Nesse trabalho foi avaliada a possibilidade de utilização do potencial de produção de metano de reatores UASB já instalados no Brasil, por meio da adição de glicerol ao esgoto afluente. A pesquisa foi realizada em duas etapas, usando reatores UASB híbrido, com volumes de 24,75 L na primeira etapa, e 1,46 L na segunda etapa. Os reatores alimentados com esgoto sanitário e efluente de reator UASB, respectivamente, mantendo-se o tempo de detenção hidráulica (TDH) constante em 8 horas e variando-se a dosagem de glicerol afluente. A melhor fase de operação considerando eficiência de remoção de DQO, produção de metano e estabilidade do sistema biológico, foi operada com COV de 2,09 ± 0,22 kgDQO.m-3.d-1 e rendimento de metano de 75 ± 68 mLCH4.gDQOremovida-1. / In many sewage treatment plants in Brazil, up-flow sludge blanket (UASB) reactors have been used to treat domestic sewage, although they have a low removal efficiency of chemical oxygen demand (COD) and high amount of solids in the effluent for this substrate. In addition, most of the installed UASB reactors has presented small biogas production due to the low influent organic matter concentration. However, biogas production can be increased by the anaerobic codigestion process, by adding a co-substrate to increase the influent organic matter concentration. Glycerol has been highlighted as a co-substrate for high methane generation potential due to its high concentration of readily biodegradable organic matter. It is intended to evaluate the possibility of using the methane production potential of UASB reactors already installed in Brazil, through the addition of glycerol to the influent sewage. The research was conducted in two stages, using UASB hybrid reactors, with volumes of 24.75 L in the first stage, and 1.46 L in the second stage. They were fed with sanitary sewage and UASB reactor effluent, respectively, maintaining the hydraulic holding time (TDH) constant at 8 hours and varying the dosage of affluent glycerol. The best phase of operation considering COD removal efficiency, methane production and biological system stability was operated with OLR of 2.09 ± 0.22 kg CODm-3.d-1 and methane yield of 75 ± 68 mLCH4.gCODremoved-1.

O presente trabalho teve como principal objetivo avaliar o desempenho de um reator anaeróbio híbrido (RAnH) em escala piloto no tratamento da fração líquida de estrume bovino, visando à remoção de matéria orgânica e à produção de biogás. O RAnH estudado apresentava volume total 6,2 m3 e foi composto por manta de lodo, na qual a biomassa encontrava-se suspensa, e leito fixo, no qual utilizou-se Biobob® como material suporte para imobilização da biomassa. Para dar suporte a partida do RAnH, a água residuária em estudo foi submetida a teste de biodegradabilidade visando avaliar a influencia da inoculação do reator no potencial de biodegradabilidade e de produção de metano. No teste, a inoculação mostrou-se adequada, apresentando biodegradabilidade de 57 ± 4% e produção de metano de 344 ± 26 mL CH4. g SV-1. A operação do RAnH foi realizada por 260 dias e foi dividida em duas etapas: etapa inicial, na qual se procedeu a adequação da operação do reator, e etapa experimental, na qual se avaliou o desempenho do reator perante o aumento progressivo da carga orgânica aplicada. Durante a operação do reator foi alcançada a aplicação de COV bruta total de 25,50 ± 2,53 kg DQO.m-3.d-1 e a COV solúvel total de 7,69 ± 0,02 kg DQO.m-3.d-1, sendo atingido o TDH de 1,27 ± 0,004 d. O RAnH apresentou eficiência de remoção média de 65 ± 4 % durante a etapa experimental. A produção média de metano foi de 0,310 ± 0,095 m3 CH4. m-3.d-1 e 0,098 ± 0,018 m3 CH4. kg SVad, com 89 ± 3% de metano na composição do biogás. O potencial de produção de energia elétrica estimada com base no reaproveitamento metano produzido no RAnH foi de 0,89 kWh.m-3. O aproveitamento desta energia em sistema com vazão de 3.500 m3.d-1 geraria energia suficiente para abastecer 615 residências e uma economia mensal de R$ 11.835,09. / The main objective of this work was to evaluate the performance of a pilot-scale anaerobic hybrid reactor (RAnH) in the treatment of the liquid fraction of dairy manure, in order to remove organic matter and produce biogas. The applied RAnH had a total volume of 6.2 m3 and was composed of sludge blanket, in which the biomass was suspended, and fixed bed, in which Biobob® was applied as a support material for biomass immobilization. In order to support RAnH startup, the wastewater under study was submitted to a biodegradability test to evaluate the influence of reactor inoculation on the biodegradability potential and methane production potential. In the test the inoculated condition presented appropriate biodegradability (57 ± 4%) and higher methane production potential (344 ± 26 mL CH4.gVS-1). The RAnH operation was performed for 260 days and was divided into two stages: initial stage, in which the reactor operation was adjusted, and the experimental stage, in which the reactor performance was evaluated with the progressive increase of the applied organic load. During the reactor operation was reachead total raw VOC application of 25.50 ± 2.53 kg COD m-3.d-1 and total soluble VOC of 7.69 ± 0.02 kg COD m-3.d-1, with the HRT of 1.27 ± 0.004 d. The RAnH presented average removal efficiency of 65 ± 4% during the experimental stage. The average methane production was 0.310 ± 0.095 m3 CH4.m-3.d-1 and 0.098 ± 0.018 m3 CH4. kg VSad, with 89 ± 3% of methane in the biogas composition. The potential of electric energy production estimated based on the reuse of the methane produced in the RAnH was 0,89 kWh.m-3. The use of this energy in a system with a flow of 3,500 m3.d-1 would generate sufficient energy to supply 615 homes and a monthly saving of R$ 11,835.09.

O presente trabalho estudou o aumento de capacidade de tratamento de um reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) por meio da adição de material suporte para adesão celular (Biobob®), avaliando-se as eficiências de remoção de matéria orgânica (expressa como DQO demanda química de oxigênio) e sólidos em suspensão (expressos como SST sólidos em suspensão totais). O reator híbrido, no qual a biomassa está presente em suspensão e imobilizada no material suporte, foi submetido a baixos tempos de detenção hidráulica (TDH) e altas velocidades ascensionais (vs). A operação do reator anaeróbio, de volume útil igual a 12,5 m³, foi conduzida em duas etapas. Na primeira o sistema foi operado como um reator de manta de lodo e escoamento ascendente (UASB), com TDH de 8,8 h e velocidade ascensional de 0,63 m.h-1. Na segunda etapa, introduziu-se 5,0 m³ de material suporte Biobob® no leito reacional do reator, transformando-o em reator anaeróbio híbrido (HAnR). Nessa condição, variou-se a vazão de alimentação, tendo o TDH variado entre 7,4 h (vs de 0,66 m.h-1) a 3,9 h (vs de 1,25 m.h-1). Para ambas as etapas o sistema foi alimentado com esgoto sanitário à temperatura ambiente, após tratamento preliminar (gradeamento e caixa de areia). Para condições de operação similares, o reator anaeróbio híbrido (HAnR) apresentou melhor desempenho na remoção de DQO e SST que o reator UASB, acrescendo em até 18% e 30% a eficiência de remoção, respectivamente. Para a velocidade ascensional de 1,25±0,02 m.h-1 e TDH de 3,9±0,1 h, o HAnR apresentou concentrações médias no efluente tratado de 205±46 mg DQOt.L-1 e 73±30 mg SST.L-1 e eficiências de remoção de 55±9% DQOt e 63±14% SST. / The increase of the treatability capacity of a UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) reactor by introducing an innovative packing material (Biobob®) in its reaction zone was evaluated. The hybrid anaerobic reactor (HAnR) containing suspended and immobilized biomass was evaluated regarding its efficiency of removing organic matter (expressed as COD chemical oxygen demand) and suspended solids (expressed as TSS total suspended solids) under lower hydraulic detention time (HDT) and higher upflow velocities (v s). The anaerobic reactor operation, with 12.5 m³ of working volume, was conducted in two phases. In the first phase, the system was operated as a conventional UASB reactor with HRT of 8.8 h and vs of 0.63 m.h -1 . In the second phase, 5.0 m³ of packing material Biobob® was introduced inside the reaction bed, changing the reactor configuration from suspended growth to hybrid growth. In this condition, the hybrid anaerobic reactor (HAnR) was subjected to decreasing flowrates with HDT ranging from 7.4 h (vs of 0.66 m.h-1) to 3.9 h (vs of 1.25 m.h-1). For both phases, the feed was domestic wastewater (after screens and grit chambers) at ambient temperature. Under similar operation conditions, the HAnR performed better than the UASB reactor increasing at 18% and 30% the COD and TSS removal efficiencies, respectively. For vs of 1.25±0.02 m.h-1 and HDT of 3.9±1.0 h, the HAnR produced a very high quality effluent, with average COD and TSS concentration of 205±46 mg DQOt.L-1 and 73±30 mg SST.L-1 and removal efficiencies of 55±9% and 63±14% for CODt and SST, respectively.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a viabilidade da aplicação de um reator anaeróbio híbrido (RAnH) em escala plena para tratamento de esgoto sanitário, contendo Biobob ® como meio suporte para imobilização celular. O reator possui volume útil igual a 2.495 m3 e foi resultado de uma adaptação de um reator UASB por meio da introdução de 1.000 m3 de material suporte Biobob® em parte do volume reacional do reator, transformando-o em um reator anaeróbio híbrido com leito fixo e manta de lodo. O reator foi monitorado por 480 dias consecutivos, sendo avaliado seu desempenho frente ao aumento gradativo da vazão média e às vazões decorrentes de horários de pico e períodos com elevada pluviosidade. O reator apresentou bom desempenho durante todo o período operacional, mantendo a qualidade do efluente tratado (DQO efluente média de 178 ± 30mg.L-1 e SST de 54 ± 25 mg.L-1) mesmo quando submetido à elevadas cargas hidráulicas proporcionadas por períodos de alta pluviosidade, mostrando-se como uma excelente alternativa para aumento da capacidade de tratamento de reatores UASB sem a necessidade de ampliações físicas no reator. Para um TDH médio de 5,8 h, que corresponde a um período em que houve vários picos de vazão, o reator manteve-se estável durante todo o período, com valores no efluente de DQO e SST de 169 ± 24 mg.L-1 e 47 ± 17 mg.L-1, respectivamente. Aproximadamente 70% do total da biomassa presente no reator encontra-se em suspensão no leito de lodo e 30% encontra-se aderida aos meios suportes, sendo ambas as frações fundamentais para o bom desempenho e estabilidade do tratamento. O rendimento da produção de biomassa observada (Yobs) foi de 0,182 g SSV.g-1 DQOremovida. Considerando-se a carga orgânica removida por meio da DQO bruta afluente e da DQO filtrada efluente, o Y\'obs foi de 0,143 g SSV. g-1 DQOremovida. A produção de lodo (considerando somente o descarte de sólidos pela via convencional ) foi de 0,073 g ST.g-1 DQO aplicada. Ambas as frações de biomassa (suspensa e aderida) apresentaram potencial metanogênico similar para condições com carga orgânica aplicada de 0,57 g DQO. g-1 SVT. A produção de energia elétrica estimada com o reaproveitamento do biogás gerado no RAnH, para a vazão média do período de 7.170 m3.d-1, foi de 31.798 kW.h.mês-1, o equivalente a 10 % do consumo energético mensal atual da ETE. O aproveitamento dessa energia acarretaria em uma economia mensal de R$ 17.170,73. / This study aimed to assess the feasibility of implementing a hybrid anaerobic reactor (HAnR) at full scale for treating wastewater containing Biobob® as a packing material for cell immobilization. The reactor volume is 2,495 m3 and was the result of an adaptation of a UASB reactor by introducing 1,000 m3 of packing material Biobob® in the reaction volume of the reactor, turning it into a hybrid anaerobic reactor with fixed bed and sludge blanket. The reactor was monitored for 480 consecutive days and evaluated their performance with the gradual increase of the average flow and the flow resulting from peak hours and periods of high rainfall. The reactor showed good performance throughout the operational period, maintaining the quality of treated efluente (COD effluent of 178 ± 30 mg. L-1 and TSS 54 ± 25 mg. L-1) even when subjected to high hydraulic loads provided by rainy periods, showing up as an excellent alternative to increase the UASB treatment capacity without the need for expansion physical the reactor. For an average HRT of 5.8 h, which corresponds to a period in which there were several peaks flow, the reactor remained stable throughout the period, with values in the effluent COD and TSS of 169 ± 24 mg.L-1 and 47 ± 17 mg.L-1, respectively. Approximately 70% of the total biomass present in the reactor was in suspension in the sludge bed and 30% adhered to the support material, and both fractions fundamental to the performance and stability of the treatment. The observed yield of biomass production (Yobs) was 0.182 g CODr.VSS.g-1. Considering the organic load removed by the total COD of influent and effluent COD filtered, the Y\'obs was 0.143 g CODr.VSS.g-1. The sludge production (considering only the disposal of solid by conventional means) was 0.073 g COD.TS.g-1 .Both biomass fractions (suspended and attached) have similar potential to methanogenic conditions with organic load of 0.57 g COD.g-1 SVT. The production of electricity estimated to reuse biogas generated in HAnR, for the average flow of the period 7,170 m3.d-1, was 31,798 kW.h.mês-1, equivalent to 10% of the current monthly energy consumption in the sewage treatment plant. The use of this energy would result in a monthly savings of R$ 17,170.73.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a viabilidade da aplicação de um reator anaeróbio híbrido (RAnH) em escala plena para tratamento de esgoto sanitário, contendo Biobob ® como meio suporte para imobilização celular. O reator possui volume útil igual a 2.495 m3 e foi resultado de uma adaptação de um reator UASB por meio da introdução de 1.000 m3 de material suporte Biobob® em parte do volume reacional do reator, transformando-o em um reator anaeróbio híbrido com leito fixo e manta de lodo. O reator foi monitorado por 480 dias consecutivos, sendo avaliado seu desempenho frente ao aumento gradativo da vazão média e às vazões decorrentes de horários de pico e períodos com elevada pluviosidade. O reator apresentou bom desempenho durante todo o período operacional, mantendo a qualidade do efluente tratado (DQO efluente média de 178 ± 30mg.L-1 e SST de 54 ± 25 mg.L-1) mesmo quando submetido à elevadas cargas hidráulicas proporcionadas por períodos de alta pluviosidade, mostrando-se como uma excelente alternativa para aumento da capacidade de tratamento de reatores UASB sem a necessidade de ampliações físicas no reator. Para um TDH médio de 5,8 h, que corresponde a um período em que houve vários picos de vazão, o reator manteve-se estável durante todo o período, com valores no efluente de DQO e SST de 169 ± 24 mg.L-1 e 47 ± 17 mg.L-1, respectivamente. Aproximadamente 70% do total da biomassa presente no reator encontra-se em suspensão no leito de lodo e 30% encontra-se aderida aos meios suportes, sendo ambas as frações fundamentais para o bom desempenho e estabilidade do tratamento. O rendimento da produção de biomassa observada (Yobs) foi de 0,182 g SSV.g-1 DQOremovida. Considerando-se a carga orgânica removida por meio da DQO bruta afluente e da DQO filtrada efluente, o Y\'obs foi de 0,143 g SSV. g-1 DQOremovida. A produção de lodo (considerando somente o descarte de sólidos pela via convencional ) foi de 0,073 g ST.g-1 DQO aplicada. Ambas as frações de biomassa (suspensa e aderida) apresentaram potencial metanogênico similar para condições com carga orgânica aplicada de 0,57 g DQO. g-1 SVT. A produção de energia elétrica estimada com o reaproveitamento do biogás gerado no RAnH, para a vazão média do período de 7.170 m3.d-1, foi de 31.798 kW.h.mês-1, o equivalente a 10 % do consumo energético mensal atual da ETE. O aproveitamento dessa energia acarretaria em uma economia mensal de R$ 17.170,73. / This study aimed to assess the feasibility of implementing a hybrid anaerobic reactor (HAnR) at full scale for treating wastewater containing Biobob® as a packing material for cell immobilization. The reactor volume is 2,495 m3 and was the result of an adaptation of a UASB reactor by introducing 1,000 m3 of packing material Biobob® in the reaction volume of the reactor, turning it into a hybrid anaerobic reactor with fixed bed and sludge blanket. The reactor was monitored for 480 consecutive days and evaluated their performance with the gradual increase of the average flow and the flow resulting from peak hours and periods of high rainfall. The reactor showed good performance throughout the operational period, maintaining the quality of treated efluente (COD effluent of 178 ± 30 mg. L-1 and TSS 54 ± 25 mg. L-1) even when subjected to high hydraulic loads provided by rainy periods, showing up as an excellent alternative to increase the UASB treatment capacity without the need for expansion physical the reactor. For an average HRT of 5.8 h, which corresponds to a period in which there were several peaks flow, the reactor remained stable throughout the period, with values in the effluent COD and TSS of 169 ± 24 mg.L-1 and 47 ± 17 mg.L-1, respectively. Approximately 70% of the total biomass present in the reactor was in suspension in the sludge bed and 30% adhered to the support material, and both fractions fundamental to the performance and stability of the treatment. The observed yield of biomass production (Yobs) was 0.182 g CODr.VSS.g-1. Considering the organic load removed by the total COD of influent and effluent COD filtered, the Y\'obs was 0.143 g CODr.VSS.g-1. The sludge production (considering only the disposal of solid by conventional means) was 0.073 g COD.TS.g-1 .Both biomass fractions (suspended and attached) have similar potential to methanogenic conditions with organic load of 0.57 g COD.g-1 SVT. The production of electricity estimated to reuse biogas generated in HAnR, for the average flow of the period 7,170 m3.d-1, was 31,798 kW.h.mês-1, equivalent to 10% of the current monthly energy consumption in the sewage treatment plant. The use of this energy would result in a monthly savings of R$ 17,170.73.

The Portland cement concrete material is the most consumed after the water worldwide due to their versatility molding, strength and durability as a structural material. The curing is the procedure that aims to keep the concrete saturated with water in their early ages and it is essential to ensure the reactions of cement hydration, promoting its consolidation as artificial rock. Curing accomplished through controlled procedures is essential to promote or measure the performance potential of concrete, both resistance and durability. The curing of concrete is therefore an important variable to be controlled in the works, in assays for quality control of the material in manufacturing processes of prefabricateds or also in research. Moreover, the normal period and ideal curing concrete that lasts 28 days is in excess in all cases cited, so it is usual the prediction of the strength by early ages or shorter periods by accelerated curing of the concrete. In this work, the main objective was to design and test a hybrid solar reactor to promote accelerated curing of concrete in warm water, a modified method of the Type A ASTM C 684:1999, seeking a future evolution to a Brazilian test method that can be used in quality control of concrete. The major design challenges were address control and distribution of the temperature inside the reactor and to test the time reduction of curing Portland cement pastes from 28 days in water at 23°C to 7 days in water at warm 35°C. The reactor was assembled in the laboratory and consists of a solar water heater attached to a sealed tank, and that alone should keep the warm water at the temperature indicated. Should make maximum use of solar energy, ie, with greater use of renewable and clean energy. Account is also supported by an electric heater and a generator to supply power on cloudy days or in a possible power outage by the local distributor or maintenance of the electrical system. The water/cement ratio of the cement pastes studied ranged between 0.25 and 0.35 kg/kg and the development of hydration was monitored both by thermogravimetric analysis and by tests of compression strength. The sample tests pastes cured in the reactor at 35°C, initially followed the curing range of ASTM Method A (0 to 24h) and they also were tested in the other three options for adapting the accelerated test (24 to 48 h, 24 h to 72h and 24 h to 168 h), because the period 0-24 h is only feasible in a laboratory situation. The sample test pastes underwent cure (23°C) were tested at 7 and 28 days. It was concluded that there were changes in hydration during the three tested accelerated periods, but even within 24 h to 168 h accelerated curing the pastes not achieved the strength of normal curing after 28 days. / O concreto de cimento Portland é o material mais consumido no mundo depois da água, devido à sua versatilidade de moldagem, resistência e durabilidade como material estrutural. A cura é o procedimento que visa manter o concreto saturado de água nas suas primeiras idades e é essencial para garantir as reações de hidratação do cimento, promovendo a sua consolidação como rocha artificial. A cura realizada através de procedimentos controlados é fundamental para se promover ou medir o desempenho potencial do concreto, tanto de resistência como de durabilidade. A cura do concreto é, portanto, uma variável importante de ser controlada nas obras, nos ensaios de controle de qualidade do material, em processos de pré-fabricação ou ainda em pesquisas. Por outro lado, o prazo normal e ideal de cura do concreto, que dura 28 dias, é excessivo em todas as situações citadas, sendo usual a predição da resistência por prazos menores ou por cura acelerada do concreto. Neste trabalho, o objetivo principal foi projetar e testar um reator solar híbrido para promover a cura acelerada do concreto em água morna, por método modificado do Tipo A ASTM C 684:1999, visando uma futura evolução para um método de ensaio brasileiro, que possa ser utilizado em controle de qualidade do concreto. Os desafios principais do projeto foram solucionar o controle e a distribuição da temperatura no interior do reator para testar a redução do tempo de cura de concreto e de pastas de cimento Portland, de 28 dias, em água a 23oC, para até 7 dias em água à temperatura morna de 35oC.O reator foi montado em laboratório e consiste de um aquecedor solar acoplado a um tanque lacrado, isolado e que deve manter a água morna na temperatura indicada. eve utilizar ao máximo a energia solar, ou seja, com maior aproveitamento das energias renováveis e limpas. Contou-se, também, com o apoio de um aquecedor elétrico e um gerador para suprir energia em dias nublados, ou em uma eventual falta de energia por parte da distribuidora local ou manutenção do sistema elétrico. A pasta de cimento estudada teve a proporção água/cimento variando entre 0,25 e 0,35, e a evolução da hidratação foi monitorada tanto por análise termogravimétrica, quanto por ensaios de resistência à compressão. Os corpos-de-prova curados no reator a 35°C, inicialmente obedeceram ao intervalo de cura do método A da ASTM (0 a 24h) e, nas mesmas pastas, foram testadas três alternativas de adaptação do ensaio acelerado (24h a 48h; 24 h a 72h e 24 h a 168 h), pois o prazo de 0 a 24 h é uma situação apenas viável em laboratório. Os corpos-de-prova submetidos à cura normal (23°C) foram ensaiados a 7 e 28 dias. Concluiu-se que houve evolução da hidratação nos três períodos de cura acelerada testados, mas, até o prazo 24 h a 168 h de cura acelerada foi insuficiente para as pastas alcançarem a resistência de cura normal, a 28 dias.

O presente trabalho estudou o aumento de capacidade de tratamento de um reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) por meio da adição de material suporte para adesão celular (Biobob®), avaliando-se as eficiências de remoção de matéria orgânica (expressa como DQO demanda química de oxigênio) e sólidos em suspensão (expressos como SST sólidos em suspensão totais). O reator híbrido, no qual a biomassa está presente em suspensão e imobilizada no material suporte, foi submetido a baixos tempos de detenção hidráulica (TDH) e altas velocidades ascensionais (vs). A operação do reator anaeróbio, de volume útil igual a 12,5 m³, foi conduzida em duas etapas. Na primeira o sistema foi operado como um reator de manta de lodo e escoamento ascendente (UASB), com TDH de 8,8 h e velocidade ascensional de 0,63 m.h-1. Na segunda etapa, introduziu-se 5,0 m³ de material suporte Biobob® no leito reacional do reator, transformando-o em reator anaeróbio híbrido (HAnR). Nessa condição, variou-se a vazão de alimentação, tendo o TDH variado entre 7,4 h (vs de 0,66 m.h-1) a 3,9 h (vs de 1,25 m.h-1). Para ambas as etapas o sistema foi alimentado com esgoto sanitário à temperatura ambiente, após tratamento preliminar (gradeamento e caixa de areia). Para condições de operação similares, o reator anaeróbio híbrido (HAnR) apresentou melhor desempenho na remoção de DQO e SST que o reator UASB, acrescendo em até 18% e 30% a eficiência de remoção, respectivamente. Para a velocidade ascensional de 1,25±0,02 m.h-1 e TDH de 3,9±0,1 h, o HAnR apresentou concentrações médias no efluente tratado de 205±46 mg DQOt.L-1 e 73±30 mg SST.L-1 e eficiências de remoção de 55±9% DQOt e 63±14% SST. / The increase of the treatability capacity of a UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) reactor by introducing an innovative packing material (Biobob®) in its reaction zone was evaluated. The hybrid anaerobic reactor (HAnR) containing suspended and immobilized biomass was evaluated regarding its efficiency of removing organic matter (expressed as COD chemical oxygen demand) and suspended solids (expressed as TSS total suspended solids) under lower hydraulic detention time (HDT) and higher upflow velocities (v s). The anaerobic reactor operation, with 12.5 m³ of working volume, was conducted in two phases. In the first phase, the system was operated as a conventional UASB reactor with HRT of 8.8 h and vs of 0.63 m.h -1 . In the second phase, 5.0 m³ of packing material Biobob® was introduced inside the reaction bed, changing the reactor configuration from suspended growth to hybrid growth. In this condition, the hybrid anaerobic reactor (HAnR) was subjected to decreasing flowrates with HDT ranging from 7.4 h (vs of 0.66 m.h-1) to 3.9 h (vs of 1.25 m.h-1). For both phases, the feed was domestic wastewater (after screens and grit chambers) at ambient temperature. Under similar operation conditions, the HAnR performed better than the UASB reactor increasing at 18% and 30% the COD and TSS removal efficiencies, respectively. For vs of 1.25±0.02 m.h-1 and HDT of 3.9±1.0 h, the HAnR produced a very high quality effluent, with average COD and TSS concentration of 205±46 mg DQOt.L-1 and 73±30 mg SST.L-1 and removal efficiencies of 55±9% and 63±14% for CODt and SST, respectively.

O presente trabalho teve como principal objetivo avaliar o desempenho de um reator anaeróbio híbrido (RAnH) em escala piloto no tratamento da fração líquida de estrume bovino, visando à remoção de matéria orgânica e à produção de biogás. O RAnH estudado apresentava volume total 6,2 m3 e foi composto por manta de lodo, na qual a biomassa encontrava-se suspensa, e leito fixo, no qual utilizou-se Biobob® como material suporte para imobilização da biomassa. Para dar suporte a partida do RAnH, a água residuária em estudo foi submetida a teste de biodegradabilidade visando avaliar a influencia da inoculação do reator no potencial de biodegradabilidade e de produção de metano. No teste, a inoculação mostrou-se adequada, apresentando biodegradabilidade de 57 ± 4% e produção de metano de 344 ± 26 mL CH4. g SV-1. A operação do RAnH foi realizada por 260 dias e foi dividida em duas etapas: etapa inicial, na qual se procedeu a adequação da operação do reator, e etapa experimental, na qual se avaliou o desempenho do reator perante o aumento progressivo da carga orgânica aplicada. Durante a operação do reator foi alcançada a aplicação de COV bruta total de 25,50 ± 2,53 kg DQO.m-3.d-1 e a COV solúvel total de 7,69 ± 0,02 kg DQO.m-3.d-1, sendo atingido o TDH de 1,27 ± 0,004 d. O RAnH apresentou eficiência de remoção média de 65 ± 4 % durante a etapa experimental. A produção média de metano foi de 0,310 ± 0,095 m3 CH4. m-3.d-1 e 0,098 ± 0,018 m3 CH4. kg SVad, com 89 ± 3% de metano na composição do biogás. O potencial de produção de energia elétrica estimada com base no reaproveitamento metano produzido no RAnH foi de 0,89 kWh.m-3. O aproveitamento desta energia em sistema com vazão de 3.500 m3.d-1 geraria energia suficiente para abastecer 615 residências e uma economia mensal de R$ 11.835,09. / The main objective of this work was to evaluate the performance of a pilot-scale anaerobic hybrid reactor (RAnH) in the treatment of the liquid fraction of dairy manure, in order to remove organic matter and produce biogas. The applied RAnH had a total volume of 6.2 m3 and was composed of sludge blanket, in which the biomass was suspended, and fixed bed, in which Biobob® was applied as a support material for biomass immobilization. In order to support RAnH startup, the wastewater under study was submitted to a biodegradability test to evaluate the influence of reactor inoculation on the biodegradability potential and methane production potential. In the test the inoculated condition presented appropriate biodegradability (57 ± 4%) and higher methane production potential (344 ± 26 mL CH4.gVS-1). The RAnH operation was performed for 260 days and was divided into two stages: initial stage, in which the reactor operation was adjusted, and the experimental stage, in which the reactor performance was evaluated with the progressive increase of the applied organic load. During the reactor operation was reachead total raw VOC application of 25.50 ± 2.53 kg COD m-3.d-1 and total soluble VOC of 7.69 ± 0.02 kg COD m-3.d-1, with the HRT of 1.27 ± 0.004 d. The RAnH presented average removal efficiency of 65 ± 4% during the experimental stage. The average methane production was 0.310 ± 0.095 m3 CH4.m-3.d-1 and 0.098 ± 0.018 m3 CH4. kg VSad, with 89 ± 3% of methane in the biogas composition. The potential of electric energy production estimated based on the reuse of the methane produced in the RAnH was 0,89 kWh.m-3. The use of this energy in a system with a flow of 3,500 m3.d-1 would generate sufficient energy to supply 615 homes and a monthly saving of R$ 11,835.09.

O objetivo desse trabalho foi o de avaliar o desempenho de um reator anaeróbio híbrido de alta taxa (AHHR), contendo biomassa imobilizada em leito ordenado, alimentado com a fração líquida de esterco bovino, na produção de biogás. No estudo, foi utilizado um reator anaeróbio de fluxo ascendente de 12,4 L de volume total (9,2 L de volume útil) com leito ordenado composto por hastes de espuma de poliuretano (PU). O leito ordenado utilizado possuía 32 hastes de espuma de 1,25 cm2 de seção com 50,0 cm de comprimento, posicionadas verticalmente no interior do reator. A alimentação do reator e a recirculação foram realizadas por meio de bombas dosadoras de diafragma. O reator operou na faixa mesofílica de temperatura (de 20 a 40 &#176C) sem a utilização de mecanismos de controle de temperatura. Foram testadas 7 condições operacionais diferentes, variando o tempo de detenção hidráulica (TDH), carga orgânica volumétrica (COV) aplicada e a utilização de recirculação interna. Para cada fase operacional, foram avaliadas a remoção de matéria orgânica e a produção de biogás. O sistema apresentou elevada remoção de matéria orgânica operando com TDH de 3 e 1d, respectivamente, com valores médios de remoção de DQO de 79 &#37 e 71 &#37. O biogás produzido pelo reator apresentou concentração de metano de 57,6 ± 0,5 &#37 e não foi detectada a presença de sulfeto. A maior produção média de metano foi de 1,676 L CH4/d, obtida com COV de 20 kg DQO/m3.d e TDH de 1d, enquanto a maior produção relativa de metano foi de 0,023 L CH4./ g SV.d, obtida com COV de 5 kg DQO/m3.d e TDH de 1d e recirculação. A relação entre alcalinidade intermediária e parcial teve valor médio de 0,32, oscilando na maior parte do tempo entre 0,27 e 0,33, indicando a estabilidade do processo de digestão anaeróbia. Os resultados obtidos indicaram o potencial satisfatório do AHHR para a remoção de matéria orgânica e produção de biogás a partir da fração líquida do esterco bovino nas condições operacionais testadas na pesquisa. / This study aimed at evaluating the biogas production for electricity generation performance of an anaerobic high-rate hybrid reactor (AHHR), containing immobilized biomass in structured-bed, fed with the liquid fraction of cattle manure. In this study, it was used an upflow 12,4 L anaerobic reactor (9,2 L working volume) with structuredbed composed by 32 PU foam stripes (1,25 cm2 cross section and 500 mm length) vertically fixed inside the reactor. The reactor feeding and internal recirculation was made by diaphragm metering pumps. The reactor operated at mesophilic temperature (20 - 40 &#176C) without temperature control system. Different operating conditions were tested (7 stages), changing hydraulic retention time (HRT), organic loading rate (OLR) and recirculation use. COD removal and biogas production were evaluated for each operational condition. The system resulted in high COD removal operating with HRT of 3 and 1d, respectively, with average COD removal of 79 &#37 and 71 &#37. Produced biogas had 57,6 ± 0,5 &#37 of methane and no sulfide. The highest average volumetric methane production was 1,676 L CH4, obtained with OLR of 20 kg COD/m3.d and 1d HRT, and the highest methane yield was 0,023 L CH4/ g VS obtained with OLR of 5 kg COD/m3.d, 1d HRT and recirculation. The intermediate and partial alkalinity relation had an average value of 0,32, varying most of the time between 0,27 and 0,33, indicating the anaerobic digestion process stability. The results indicated the decent COD removal and biogas production using the AHHR fed with the liquid fraction of cattle manure at the operation conditions used in this study.