A utilização de reatores anaeróbios de fluxo ascendente com manta de lodo no tratamento de águas residuárias tem tido grande aceitação dos projetistas e pesquisadores pelas vantagens que esse sistema apresenta sobre os demais (aeróbios e anaeróbios). Uma das principais limitações do processo relaciona-se com o período de partida, normalmente lento e de difícil controle. Esse trabalho apresenta os resultados de pesquisas em laboratório sobre a partida de dois reatores de manta de lodo, um deles inoculado com lodo anaeróbio imobilizado em matrizes de gel agar e o outro com lodo livre. A imobilização de microrganismos em gel surge como uma nova possibilidade de retenção da população microbiana no reator e consequentemente, esse trabalho objetiva também verificar a viabilidade do uso de lodo imobilizado em qel agar no estudo sobre fatores que afetam o desempenho de reatores com manta de lodo. Os dois reatores anaeróbios utilizados neste trabalho eram idênticos e possuiam volume de 10 L cada um. Utilizou-se substrato sintético para que se obtivesse alimento com características estáveis durante a maior parte do tempo necessário à partida dos reatores, preparados de maneira a se obter DQO de aproximadamente 2000 mg/L. Os reatores estiveram em operação durante 179 dias e foram submetidos a cargas orgânicas volumétricas que variaram de 0,47 a 12,83 KgDQO.m-3.d-1 e a cargas hidráulicas volumétricas que variaram de 0,23 a 6,0 m3.m-3.d-1. As principais análises realizadas foram DQO, alcalinidade, ácidos voláteis, pH, temperatura e altura do leito de lodo. A eficiência de remoção de DQO esteve em geral entre 70 e 80%. Em vista dos resultados obtidos, conclue-se que a utilização de lodo anaeróbio imobilizado em matrizes de gel agar pode ser útil no estudo de partida de reatores anaeróbios com manta de lodo. Sugere-se a continuidade dos estudos, utilizando-se as técnicas descritas no trabalho, na ampliação do conhecimento dos processos anaeróbios neste tipo de reator. / The use of Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) Reactor for wastewater treatment has been well accepted by designers and researchers due to the advantages shown over athers reactors (aerobic and anaerobic). The reactor start-up remains as one of the most important limitations of the process. It is usualy slow and is difficult to control. This thesis shows the results of a laboratory research on the start-up of two UASB reactors. One of them was seeded with anaerobic sludge immobilized in gel agar and the other with free anaerobic sludge. The immobilization of microorganisms in gel represents a new possibility of biomass retention within the reactors. Consequently this research also aims to check the viability of using immobilized sludge in gel agar in the study of factors affecting UASB reactors performance. Both the UASB reactors used in this research were exatly alike and had a volume 10 L each. Synthetic substrate was used to provide, consistent feed during the most of the start-up period. The substrate was prepared to contain about 2000 mg/L COD. The reactors were aperated for 179 days and were submitted to organic loading rates which varied from 0,47 to 12,83 KgCOD.m-3.d-1 and to hydraulic loading rates which varied from 0,23 to 6,0 m3.m-3.d-1. The main physical-chemical parameters measured were COD, alkalinity, volatite fatly acids, pH, temperature and sludge bed height. The COD removal efficiency was between 70 and 80%. This research comproved the feasibility of sludge immobilized in gel agar for UASB reactor start-up. It is suggested to continue the studies to achieve the best conditions for the use of this technique.

A utilização de reatores anaeróbios de fluxo ascendente com manta de lodo no tratamento de águas residuárias tem tido grande aceitação dos projetistas e pesquisadores pelas vantagens que esse sistema apresenta sobre os demais (aeróbios e anaeróbios). Uma das principais limitações do processo relaciona-se com o período de partida, normalmente lento e de difícil controle. Esse trabalho apresenta os resultados de pesquisas em laboratório sobre a partida de dois reatores de manta de lodo, um deles inoculado com lodo anaeróbio imobilizado em matrizes de gel agar e o outro com lodo livre. A imobilização de microrganismos em gel surge como uma nova possibilidade de retenção da população microbiana no reator e consequentemente, esse trabalho objetiva também verificar a viabilidade do uso de lodo imobilizado em qel agar no estudo sobre fatores que afetam o desempenho de reatores com manta de lodo. Os dois reatores anaeróbios utilizados neste trabalho eram idênticos e possuiam volume de 10 L cada um. Utilizou-se substrato sintético para que se obtivesse alimento com características estáveis durante a maior parte do tempo necessário à partida dos reatores, preparados de maneira a se obter DQO de aproximadamente 2000 mg/L. Os reatores estiveram em operação durante 179 dias e foram submetidos a cargas orgânicas volumétricas que variaram de 0,47 a 12,83 KgDQO.m-3.d-1 e a cargas hidráulicas volumétricas que variaram de 0,23 a 6,0 m3.m-3.d-1. As principais análises realizadas foram DQO, alcalinidade, ácidos voláteis, pH, temperatura e altura do leito de lodo. A eficiência de remoção de DQO esteve em geral entre 70 e 80%. Em vista dos resultados obtidos, conclue-se que a utilização de lodo anaeróbio imobilizado em matrizes de gel agar pode ser útil no estudo de partida de reatores anaeróbios com manta de lodo. Sugere-se a continuidade dos estudos, utilizando-se as técnicas descritas no trabalho, na ampliação do conhecimento dos processos anaeróbios neste tipo de reator. / The use of Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) Reactor for wastewater treatment has been well accepted by designers and researchers due to the advantages shown over athers reactors (aerobic and anaerobic). The reactor start-up remains as one of the most important limitations of the process. It is usualy slow and is difficult to control. This thesis shows the results of a laboratory research on the start-up of two UASB reactors. One of them was seeded with anaerobic sludge immobilized in gel agar and the other with free anaerobic sludge. The immobilization of microorganisms in gel represents a new possibility of biomass retention within the reactors. Consequently this research also aims to check the viability of using immobilized sludge in gel agar in the study of factors affecting UASB reactors performance. Both the UASB reactors used in this research were exatly alike and had a volume 10 L each. Synthetic substrate was used to provide, consistent feed during the most of the start-up period. The substrate was prepared to contain about 2000 mg/L COD. The reactors were aperated for 179 days and were submitted to organic loading rates which varied from 0,47 to 12,83 KgCOD.m-3.d-1 and to hydraulic loading rates which varied from 0,23 to 6,0 m3.m-3.d-1. The main physical-chemical parameters measured were COD, alkalinity, volatite fatly acids, pH, temperature and sludge bed height. The COD removal efficiency was between 70 and 80%. This research comproved the feasibility of sludge immobilized in gel agar for UASB reactor start-up. It is suggested to continue the studies to achieve the best conditions for the use of this technique.

Ainda são poucas as cidades brasileiras que dão destino adequado aos seus resíduos sólidos urbanos. A disposição de resíduos em aterros sanitários é hoje uma das formas mais econômicas e adequadas de disposição. A grande quantidade de matéria orgânica presente nos resíduos domiciliares, a umidade própria dos resíduos, a infiltração de águas de chuvas e as atividades microbiológicas, faz com que se gere no interior dos aterros os líquidos percolados. Esses líquidos apresentam elevada demanda química de oxigênio (DQO) e são potencialmente poluidores. Este trabalho avaliou a eficiência e a viabilidade da utilização de um reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF), no tratamento de líquidos percolados coletados nos aterros sanitários de Bauru-SP e Rio Claro-SP. O reator, em escala piloto, constituiu-se de um tubo de PVC com 3,0 m de comprimento e 14,5 cm de diâmetro interno, perfazendo uma relação comprimento por diâmetro (L/D) de aproximadamente 20 e volume de aproximadamente 50 L. O reator possuía coletor de gases e amostradores intermediários ao longo do comprimento, em posições correspondentes a L/D de 4, 8, 12 e 16. Como suporte de imobilização foi utilizada espuma de poliuretano com densidade de 20 kg.m-3 na forma de cubos de aproximadamente 10 mm de lado. Os percolados foram coletados e armazenados em uma câmara fria a 5ºC e o reator foi mantido com temperatura controlada em uma câmara a 30ºC. Ao se operar o sistema por oito semanas, com o percolado coletado em Bauru-SP, não houve adaptação da biomassa devido, provavelmente, às altas concentrações de NH3. Utilizando o percolado de Rio Claro-SP, o sistema apresentou inicialmente baixas eficiências, mesmo com tempo de detenção hidráulica de 25 dias. Mas após mudanças na estratégia de operação, utilizando-se um substrato sintético na adaptação e a substituindo-se o percolado por outro coletado no mesmo aterro, o sistema reagiu muito bem, obtendo-se eficiências de aproximadamente 80% em termos de remoção de DQO, com tempo de detenção hidráulica de 2,5 dias e com DQO afluente da ordem de 5.000 mg/L. / Even today, only few Brazilian cities give adequate destiny to urban solid wastes. The waste disposal at sanitary landfills is currently one of the most economical and adequated way of waste disposal. The high quantity of organic matter in domiciliary wastes, the waste own moisture, the rainwater infiltration and the microbiological activities lead to the leachate generation into the landfill. This liquid has a high chemical oxygen demand (COD) concentration, and is a potential pollutant. This work evaluated the viability and the efficiency of the use of a horizontal anaerobic immobilized sludge reactor (HAIS reactor) for leachate treatment collected from Bauru-SP and Rio Claro-SP landfills. The reactor, in pilot scale, was constructed using a 3,0 m of length and 14,5 cm internal diameter PVC pipe, with a length-diameter ratio (L/D) of approximately 20, and an approximately 50 L volume. The reactor had gas collectors and intermediate samplers in the direction of its length, in positions corresponding to L/D equal to 4, 8, 12 and 16. For immobilization support it was utilized polyurethane foam with 20 kg.m-3 of density in cube form, with side of approximately 10 mm. The leachate was collected and stored in a cold chamber at 5ºC and the reactor was maintained at controlled temperature in a chamber at 30ºC. Operating the system with the leachate from Bauru-SP during eight weeks, there was no biomass acclimatization due, probably, to high NH3 concentrations. When utilizing the leachate from Rio Claro-SP the system had, initially, low efficiencies, even with a hydraulic retention time of 25 days. But after changes in the operation strategy, changing the leachate by one other collected in the same place, the system reacted very well, obtaining efficiencies of approximately 80% in terms of COD removal, with a hydraulic retention time of 2,5 days and an inlet COD at the range of 5.000 mg/L.

Para minimizar os impactos ambientais causados pelo lançamento de formaldeído na natureza, é importante o desenvolvimento de tecnologias adequadas para o seu tratamento. Sistemas aeróbios têm sido utilizados, porém, as opções por tratamento anaeróbio estão tendo cada vez mais aceitação, principalmente pelo baixo consumo de energia e baixa produção de lodo. Por outro lado, substâncias tóxicas podem provocar distúrbios em reatores anaeróbios. Algumas pesquisas já foram desenvolvidas quanto ao tratamento biológico anaeróbio de formaldeído, no entanto, ainda não se chegou a um consenso sobre o seu comportamento ou qual o sistema mais eficaz. Nesse trabalho, avaliou-se a degradação e a toxicidade dessa substância em reator anaeróbio horizontal de leito fixo, a fim de trazer subsídios para essa questão. As concentrações de estudo variaram de, aproximadamente, 30 a 1500 mg/L de formaldeído, atingindo-se as eficiências de remoção de até 99,7 % de formaldeído e 92 % de DQO. A presença de ácidos graxos com até cinco carbonos durante a degradação do formaldeído pode indicar uma rota de degradação diferente da sugerida na literatura, onde os produtos intermediários seriam o metanol e o ácido fórmico. O modelo cinético de Monod foi o que melhor representou os dados experimentais, com \'R IND.max\' POT.app\' = 2,79 x \'10 POT.-3\' HCHO/mg SSV.h e \'K IND.S\' POT. app\' = 242,8 mg HCHO/L. / In order to minimize the environmental impacts caused by formaldehyde discharge in the nature, the development of appropriate technologies for its treatment is important. Aerobic systems have been used, however, anaerobic treatment options have been widely studied, mainly due to low energy consumption and sludge production. On the other hand, toxic substances can lead to disturbances in anaerobic reactors. Some formaldehyde anaerobic biological treatment researches have already been developed, although, there is no consensus about its behavior or which is the most efficient system. Degradation and toxicity of this substance were evaluated in horizontal-flow anaerobic immobilized sludge reactor, with the purpose of producing subsidies for this issue. Formaldehyde concentrations ranging from, approximately, 30 to 1500 mg/L were applied in the reactor and formaldehyde and COD removal efficiencies of 99,7% e 92% were achieved, respectively. Volatile fatty acids with up to 5 carbons, found during the formaldehyde degradation, can indicate that degradation followed different routes than those suggested in the literature, that reports the formation of intermediates such as methanol and formic acid. Monod kinetic model fitted well the experimental data, with apparent kinetic parameters estimated as \'R IND.max\' POT. app\' = 2,79 x \'10 POT.-3\' mg HCHO/mg SSV.h and \'K IND.S\' POT. app\' = 242,8 mg HCHO/L.

Ainda são poucas as cidades brasileiras que dão destino adequado aos seus resíduos sólidos urbanos. A disposição de resíduos em aterros sanitários é hoje uma das formas mais econômicas e adequadas de disposição. A grande quantidade de matéria orgânica presente nos resíduos domiciliares, a umidade própria dos resíduos, a infiltração de águas de chuvas e as atividades microbiológicas, faz com que se gere no interior dos aterros os líquidos percolados. Esses líquidos apresentam elevada demanda química de oxigênio (DQO) e são potencialmente poluidores. Este trabalho avaliou a eficiência e a viabilidade da utilização de um reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF), no tratamento de líquidos percolados coletados nos aterros sanitários de Bauru-SP e Rio Claro-SP. O reator, em escala piloto, constituiu-se de um tubo de PVC com 3,0 m de comprimento e 14,5 cm de diâmetro interno, perfazendo uma relação comprimento por diâmetro (L/D) de aproximadamente 20 e volume de aproximadamente 50 L. O reator possuía coletor de gases e amostradores intermediários ao longo do comprimento, em posições correspondentes a L/D de 4, 8, 12 e 16. Como suporte de imobilização foi utilizada espuma de poliuretano com densidade de 20 kg.m-3 na forma de cubos de aproximadamente 10 mm de lado. Os percolados foram coletados e armazenados em uma câmara fria a 5ºC e o reator foi mantido com temperatura controlada em uma câmara a 30ºC. Ao se operar o sistema por oito semanas, com o percolado coletado em Bauru-SP, não houve adaptação da biomassa devido, provavelmente, às altas concentrações de NH3. Utilizando o percolado de Rio Claro-SP, o sistema apresentou inicialmente baixas eficiências, mesmo com tempo de detenção hidráulica de 25 dias. Mas após mudanças na estratégia de operação, utilizando-se um substrato sintético na adaptação e a substituindo-se o percolado por outro coletado no mesmo aterro, o sistema reagiu muito bem, obtendo-se eficiências de aproximadamente 80% em termos de remoção de DQO, com tempo de detenção hidráulica de 2,5 dias e com DQO afluente da ordem de 5.000 mg/L. / Even today, only few Brazilian cities give adequate destiny to urban solid wastes. The waste disposal at sanitary landfills is currently one of the most economical and adequated way of waste disposal. The high quantity of organic matter in domiciliary wastes, the waste own moisture, the rainwater infiltration and the microbiological activities lead to the leachate generation into the landfill. This liquid has a high chemical oxygen demand (COD) concentration, and is a potential pollutant. This work evaluated the viability and the efficiency of the use of a horizontal anaerobic immobilized sludge reactor (HAIS reactor) for leachate treatment collected from Bauru-SP and Rio Claro-SP landfills. The reactor, in pilot scale, was constructed using a 3,0 m of length and 14,5 cm internal diameter PVC pipe, with a length-diameter ratio (L/D) of approximately 20, and an approximately 50 L volume. The reactor had gas collectors and intermediate samplers in the direction of its length, in positions corresponding to L/D equal to 4, 8, 12 and 16. For immobilization support it was utilized polyurethane foam with 20 kg.m-3 of density in cube form, with side of approximately 10 mm. The leachate was collected and stored in a cold chamber at 5ºC and the reactor was maintained at controlled temperature in a chamber at 30ºC. Operating the system with the leachate from Bauru-SP during eight weeks, there was no biomass acclimatization due, probably, to high NH3 concentrations. When utilizing the leachate from Rio Claro-SP the system had, initially, low efficiencies, even with a hydraulic retention time of 25 days. But after changes in the operation strategy, changing the leachate by one other collected in the same place, the system reacted very well, obtaining efficiencies of approximately 80% in terms of COD removal, with a hydraulic retention time of 2,5 days and an inlet COD at the range of 5.000 mg/L.

Para minimizar os impactos ambientais causados pelo lançamento de formaldeído na natureza, é importante o desenvolvimento de tecnologias adequadas para o seu tratamento. Sistemas aeróbios têm sido utilizados, porém, as opções por tratamento anaeróbio estão tendo cada vez mais aceitação, principalmente pelo baixo consumo de energia e baixa produção de lodo. Por outro lado, substâncias tóxicas podem provocar distúrbios em reatores anaeróbios. Algumas pesquisas já foram desenvolvidas quanto ao tratamento biológico anaeróbio de formaldeído, no entanto, ainda não se chegou a um consenso sobre o seu comportamento ou qual o sistema mais eficaz. Nesse trabalho, avaliou-se a degradação e a toxicidade dessa substância em reator anaeróbio horizontal de leito fixo, a fim de trazer subsídios para essa questão. As concentrações de estudo variaram de, aproximadamente, 30 a 1500 mg/L de formaldeído, atingindo-se as eficiências de remoção de até 99,7 % de formaldeído e 92 % de DQO. A presença de ácidos graxos com até cinco carbonos durante a degradação do formaldeído pode indicar uma rota de degradação diferente da sugerida na literatura, onde os produtos intermediários seriam o metanol e o ácido fórmico. O modelo cinético de Monod foi o que melhor representou os dados experimentais, com \'R IND.max\' POT.app\' = 2,79 x \'10 POT.-3\' HCHO/mg SSV.h e \'K IND.S\' POT. app\' = 242,8 mg HCHO/L. / In order to minimize the environmental impacts caused by formaldehyde discharge in the nature, the development of appropriate technologies for its treatment is important. Aerobic systems have been used, however, anaerobic treatment options have been widely studied, mainly due to low energy consumption and sludge production. On the other hand, toxic substances can lead to disturbances in anaerobic reactors. Some formaldehyde anaerobic biological treatment researches have already been developed, although, there is no consensus about its behavior or which is the most efficient system. Degradation and toxicity of this substance were evaluated in horizontal-flow anaerobic immobilized sludge reactor, with the purpose of producing subsidies for this issue. Formaldehyde concentrations ranging from, approximately, 30 to 1500 mg/L were applied in the reactor and formaldehyde and COD removal efficiencies of 99,7% e 92% were achieved, respectively. Volatile fatty acids with up to 5 carbons, found during the formaldehyde degradation, can indicate that degradation followed different routes than those suggested in the literature, that reports the formation of intermediates such as methanol and formic acid. Monod kinetic model fitted well the experimental data, with apparent kinetic parameters estimated as \'R IND.max\' POT. app\' = 2,79 x \'10 POT.-3\' mg HCHO/mg SSV.h and \'K IND.S\' POT. app\' = 242,8 mg HCHO/L.

O objetivo do presente trabalho foi realizar estudos acerca da degradação anaeróbia de proteínas no tocante à cinética de consumo de substrato e às rotas metabólicas presentes no processo. Inicialmente, realizou-se um estudo comparativo da degradação de efluentes sintéticos em reatores anaeróbios horizontais de leito fixo (RAHLFs) em escala de bancada. Nesse intuito, foi proposto um modelo cinética de primeira ordem de reações em série e paralelo, que permitiu a estimativa dos parâmetros cinéticos das várias etapas do processo estudado. As fontes de carbono nos efluentes sintéticos foram primeiramente compostas por compostos protéicos, tendo sido posteriormente adicionadas fontes de carboidratos e lipídeos à sua composição. Nesse intuito, utilizaram-se duas proteínas, caseína e soro albumina bovina (S.A.B.), e um hidrolisado protéico, peptona. Os resultados preditos pelo modelo cinético proposto apresentaram boa correlação com os dados experimentais e, com isso, foi possível o entendimento dos vários aspectos envolvidos na degradação de compostos protéicos em reatores que apresentam regime de escoamento predominantemente pistonado. A peptona foi mais rapidamente consumida, seguida pela caseína e finalmente pela S.A.B.. A presença de lipídeos nos efluentes sintéticos utilizados se constituiu no maior problema para o processo estudado. Análises de microscopia e biologia molecular mostraram que houve realocação da biomassa nos RAHLFs à medida que foram adicionadas fontes alternativas de carbono aos efluentes sintéticos à base de proteína. As morfologias encontradas foram comuns em todos os ensaios realizados, tendo predominado as semelhantes a Methanosaeta sp., bacilos fluorescentes e não fluorescentes, bacilos curvos e cocos não fluorescentes. Também foram visualizados três tipos de filamentos, espiroquetas e morfologias semelhantes a Methanosarcina sp. A segunda etapa do presente trabalho foi o estudo comparativo do processo de degradação de água residuária proveniente de abatedouro de aves em dois reatores um UASB e um RAHLF. O modelo cinético de primeira ordem se ajustou bem aos dados de decaimento de matéria orgânica em ambos os reatores. Dessa forma, foi possível concluir que no reator UASB, o mecanismo de adsorção do material colóide e solúvel nos grânulos parece ter regulado o processo, resultando em maior velocidade de remoção dessas frações de matéria orgânica. No RAHLF, o que parece ter regulado o processo foi a retenção de sólidos orgânicos, aumentando, dessa forma, a velocidade de remoção dessa fração de matéria orgânica. / This work reports on the anaerobic degradation of proteins from the standpoint of substrate consumption kinetics and metabolic routes. Initially, a comparative study of synthetic effluents in a bench scale horizontal-flow anaerobic immobilized biomass (HAIB) reactor was carried out. For this purpose, a kinetic model of irreversible first-order series-parallel reactions with two intermediate products was proposed. This allowed the estimative the kinetic parameters of several steps of the process. The carbon source in the synthetic effluents was composed primarily of casein, peptone and bovine serum albumin (B.S.A.). Then, sources of carbohydrate and lipid were added to the composition. The proposed model fitted the experimental protein degradation data well and allowed the best comprehension of the process. Thus it was possible to understand several aspects about the degradation of the protein substrates utilized in HAIB reactors. In relation to degradation rate, it was concluded that peptone was the most rapidly consumed, followed by casein, and finally BSA. Regarding substrate composition, the major problem for the studied process was the presence of lipids in the synthetics effluents. The results obtained from the microbiological analysis showed that relocation of biomass in the HAIBs reactors happened in correlation with the addition of alternative carbon sources to synthetic protein effluents. In all assays, common morphologies were found. These werepredominantly Methanosaeta sp. - like archaeas, fluorescent bacillus (three types), non-fluorescent bacillus (6 types), curved bacillus and non-fluorescent coccus. Three types of filaments, spirochetes and Methanosarcina sp. - like archaeas were also found. In a second phase, a comparative analysis of the degradation process of wastewater from a poultry slaughterhouse was carried out in two different reactors, one up flow anaerobic sludge blacked (UASB), and one HAIB. The first order kinetic model proposed fitted the experimental organic matter degradation data well in UASB and HAIB reactors treating residual water from avian abattoirs. In the UASB reactor, the adsorption mechanism of the granules for colloid and soluble material seems to regulate the process. This results in a higher rate of removal for these fractions of organic material. However, in the HAIB reactor, what seems to be controlling the process was the retention of organic solids, which increased the removal rate for this fraction of organic material.

O uso de reatores de biomassa imobilizada para tratamento de esgoto tem se difundido devido a sua capacidade de manter o tempo de retenção celular (TRC) elevado, mesmo quando operados com baixo tempo de detenção hidráulica (TDH). Neste trabalho, investigou-se o desempenho de dois reatores anaeróbios horizontais de leito fixo (RAHLF) em escala de bancada, usados no tratamento do efluente de uma indústria de refrigerantes, sendo um dos reatores preenchido com grânulos e o outro com espuma de poliuretano. A pesquisa foi dividida em três etapas, referentes aos tempos de detenção hidráulica (TDH) de, respectivamente, 20 h, 10 h e 5 h. O encerramento de cada etapa ocorria quando se verificava a estabilidade operacional do sistema através dos parâmetros: DQO, ácidos voláteis totais e pH. Ao final de cada etapa, foram obtidos os perfis de concentração de DQO ao longo dos reatores. Para TDH de 10 h, os valores obtidos para a constante cinética aparente (klapp) foram de 0,694 h-1, para o reator com grânulos, e de 0,467 h-1, para o reator preenchido com espuma de poliuretano. No decorrer da pesquisa, os reatores apresentaram alguns problemas operacionais, que aumentaram à medida em que se reduzia o TDH. Avaliou-se, também, o tempo de residência real do reator com espumas através de experimentos hidrodinâmicos (traçadores). Ao final do experimento, foram quantificados os sólidos voláteis em cada reator e buscou-se diferenciar o arranjo e a fauna microbiológica, presentes nos dois tipos de imobilização, através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). / Immobilized biomass reactors have been increasingly used for wastewater treatment due to their capacity of maintaining high cellular retention time (CRT) even when operating at low hydraulic detention time (HDT). In this work, the performances of two horizontal-flow anaerobic immobilized biomass (HAIB) bench-scale reactors treating soft drinks industry effluents were investigated and compared. One of the reactors was filled with granules and the other one with polyurethane foam matrices. The research was conducted in three stages, concerning to hydraulic detention times of, respectively, 20 h, 10 h and 5 h. A stage was considered finished when reactors operational stability was checked by means of COD, total volatile fatty acids and pH. COD profiles were obtained along the reactors at the end of each stage. In the second stage, when HDT was equal to 10 h, the apparent kinetic constant (klapp) values were 0.694 h-1, to the reactor filled with grains, and 0.467 h-1, to the other one. During the research, the reactors showed some operational problems, that increased when the HDT was reduced. The real hydraulic detention time (HDT) reactor with polyurethane foams was evaluated through the hydrodynamic experiments (tracers). Volatile solids of each reactor were quantified at the end of experiment. The arrangement and microbiological fauna inside the reactors were determined by Scanning Electron Microscopy (SEM).

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3506.pdf: 2271432 bytes, checksum: fc1d05123fb3be32395a9e84b2da5ad8 (MD5) Previous issue date: 2011-02-25 / Universidade Federal de Sao Carlos / This work investigated numerical methods in the solution of mathematical models of fixed-bed reactors. For the reactors modeling and simulation, two numerical methods were used: sequencing method (SM) and finite volume method (FVM). There were also proposed two mathematical models: the pseudo-homogeneous model and the dimensionless one, which is based on the Peclet (Pe) and Biot (Bi) numbers. A horizontal-flow anaerobic immobilized sludge (HAIS) reactor developed in bench scale and after a scale-up, reducing the COD in the wastewater treatment was simulated by sequencing method, varying the numbers of mesh; a tubular fixed-bed reactor with biomass immobilized for the startup period of lactic acid fermentation, also simulated by sequencing method and compared with experimental data; and was also evaluated the precision of sequencing and finite volume methods over the reactor s profile, varying the Peclet e Biot numbers. The models development was based on studies about hydrodynamics and biochemistry kinetics. Both methods described satisfactorily the behavior of the reactors in the performed simulations, but in high values of Peclet, the finite volume method generated inadequacies such as oscillatory responses and over the limit. This paper is an elucidation to sequencing method, which besides its huge range and simplicity, still is not so studied neither known, because it s a recent method. / Este trabalho investigou metodos numericos na solucao de modelos matematicos para reatores de leito fixo. Para a modelagem e simulacao dos reatores, foram utilizados dois metodos numericos: metodo da sequencia (SM) e metodo dos volumes finitos (FVM). Foram propostos dois modelos matematicos: o pseudo-homogeneo e o adimensional, sendo este ultimo baseado nos numeros de Peclet (Pe) e Biot (Bi). Um reator anaerobio horizontal de leito fixo (RAHLF) desenvolvido inicialmente em escala de bancada e posterior aumento de escala na reducao da DQO de aguas residuarias foi simulado pelo metodo da sequencia, variando-se o numero de malhas; um reator tubular de leito fixo com biomassa anaerobia imobilizada no periodo da partida da fermentacao de acido latico, tambem simulado pelo metodo da sequencia e comparado com dados experimentais; e avaliou-se a precisao dos metodos da sequencia e dos volumes finitos sobre o perfil da concentracao de um reator, variando-se os valores de Peclet e Biot. O desenvolvimento dos modelos foi baseado em estudos sobre caracteristicas hidrodinamicas do sistema e de cinetica bioquimica. Ambos os metodos descreveram satisfatoriamente o comportamento dos reatores nas simulacoes realizadas, porem em valores elevados de Peclet, o metodo dos volumes finitos gerou inadequacoes como respostas oscilatorias e superiores ao limite. Este trabalho foi uma elucidacao ao metodo da sequencia, que apesar da sua grande abrangencia e simplicidade, por ser um metodo recente, ainda e pouco estudado e conhecido.

O uso de reatores de biomassa imobilizada para tratamento de esgoto tem se difundido devido a sua capacidade de manter o tempo de retenção celular (TRC) elevado, mesmo quando operados com baixo tempo de detenção hidráulica (TDH). Neste trabalho, investigou-se o desempenho de dois reatores anaeróbios horizontais de leito fixo (RAHLF) em escala de bancada, usados no tratamento do efluente de uma indústria de refrigerantes, sendo um dos reatores preenchido com grânulos e o outro com espuma de poliuretano. A pesquisa foi dividida em três etapas, referentes aos tempos de detenção hidráulica (TDH) de, respectivamente, 20 h, 10 h e 5 h. O encerramento de cada etapa ocorria quando se verificava a estabilidade operacional do sistema através dos parâmetros: DQO, ácidos voláteis totais e pH. Ao final de cada etapa, foram obtidos os perfis de concentração de DQO ao longo dos reatores. Para TDH de 10 h, os valores obtidos para a constante cinética aparente (klapp) foram de 0,694 h-1, para o reator com grânulos, e de 0,467 h-1, para o reator preenchido com espuma de poliuretano. No decorrer da pesquisa, os reatores apresentaram alguns problemas operacionais, que aumentaram à medida em que se reduzia o TDH. Avaliou-se, também, o tempo de residência real do reator com espumas através de experimentos hidrodinâmicos (traçadores). Ao final do experimento, foram quantificados os sólidos voláteis em cada reator e buscou-se diferenciar o arranjo e a fauna microbiológica, presentes nos dois tipos de imobilização, através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). / Immobilized biomass reactors have been increasingly used for wastewater treatment due to their capacity of maintaining high cellular retention time (CRT) even when operating at low hydraulic detention time (HDT). In this work, the performances of two horizontal-flow anaerobic immobilized biomass (HAIB) bench-scale reactors treating soft drinks industry effluents were investigated and compared. One of the reactors was filled with granules and the other one with polyurethane foam matrices. The research was conducted in three stages, concerning to hydraulic detention times of, respectively, 20 h, 10 h and 5 h. A stage was considered finished when reactors operational stability was checked by means of COD, total volatile fatty acids and pH. COD profiles were obtained along the reactors at the end of each stage. In the second stage, when HDT was equal to 10 h, the apparent kinetic constant (klapp) values were 0.694 h-1, to the reactor filled with grains, and 0.467 h-1, to the other one. During the research, the reactors showed some operational problems, that increased when the HDT was reduced. The real hydraulic detention time (HDT) reactor with polyurethane foams was evaluated through the hydrodynamic experiments (tracers). Volatile solids of each reactor were quantified at the end of experiment. The arrangement and microbiological fauna inside the reactors were determined by Scanning Electron Microscopy (SEM).