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Um reator anaeróbio com biomassa imobilizada operado em bateladas sequenciais com recirculação da fase liquida (AnSBBR) foi aplicado à produção de biohidrogênio. Foram tratados 1.9 L de meio por ciclo, analisando a influência da variação da carga orgânica volumétrica (COAV) através da variação da concentração do afluente sintético a base de sacarose. A concentração afluente variou entre 3600 e 5400 mgDQO/L e os tempos de ciclo de 4, 3 e 2 horas obtendo, dessa maneira, as cargas orgânicas volumétricas de 9, 12, 13,5, 18 e 27 gDQO/L. O sistema foi inoculado com lodo proveniente de um UASB aplicado ao tratamento de águas residuárias de abatedouro de aves. Foram utilizados diferentes indicadores de rendimento para averiguar a estabilidade e o efeito da carga orgânica aplicada ao sistema sobre a produção de biohidrogênio. Os indicadores utilizados tiveram como base a quantidade de mols de \'H IND.2\' produzidos por dia em relação à massa de sólidos voláteis no interior do reator e às cargas orgânicas aplica e removida, tanto em termos de matéria orgânica (DQO) quanto de carboidratos (sacarose) aplicados. Os resultados mostraram estabilidade do sistema na produção de biohidrogênio e consumo de substrato. Em todas condições experimentais, em termos de cargas orgânicas aplicada e removida obteve-se comportamento análogo com uma redução deste indicador em função do aumento da carga orgânica. O melhor rendimento obtido foi de 4,16 mol-\'H IND.2\'/kg-SAC.d para a carga orgânica de 9 gDQO/L.d (concentração afluente de 3600 mgDQO/L e tempo de ciclo de 4 h), sendo a composição de \'H IND.2\' no biogás de 36% (64% de \'CO IND.2\' e 0% de \'CH IND.4\'). Os compostos metabólitos presentes de modo mais significativo foram o etanol, ácido acético e ácido butírico. A morfologia da microbiologia no interior do reator não apresentou variações significativas entre as diferentes condições experimentais, sendo composta por bacilos, endósporos e filamentos. / A reactor with immobilized biomass anaerobic sequencing batch operated with recirculation of the liquid phase (AnSBBR) was applied to the production of biohydrogen. The influence of the applied volumetric organic load was studied by varying the concentration of influent 3600 e 5400 mgDQO/L and cycle times of 4, 3 and 2 hours getting this way, the volumetric organic loads of 9, 12, 13.5, 18 and 27 gDQO/L. The system was inoculated with sludge from a UASB applied to the treatment of wastewater from poultry slaughterhouse. Different performance indicators were used to ascertain the stability and the effect of the organic load applied to the system on the production of biohydrogen. The indicators used were based on the number of moles of \'H IND.2\' produced per day on the mass of volatile solids inside the reactor and the organic loads applied and removed, both in terms of organic matter (COD) and carbohydrate (sucrose) applied. The results showed system stability in the production of bio-hydrogen and substrate consumption. In all experimental conditions in terms of organic loads applied and removed analogous behavior was obtained a reduction of the indicator as a function of the increase in organic load. The best yield was 4.16 mol-\'H IND.2\'/kg-SAC.d for the organic load of 9 gDQO/L.d (influent concentration of 3600 mgDQO/L and time cycle of 4 h), and the composition of \'H IND.2\' in the biogas 36% (64% 0% \'CO IND.2\' and \'CH IND.4\'). The compounds metabolites present more significantly were ethanol, acetic acid and butyric acid. The morphology of microbiology within the reactor showed no significant variations between different experimental conditions, consisting of bacilli, and filaments endospores.

A snacks company / that manufactures potato, corn and corn grain chips constructed an anaerobic co-digestion facility (ACF) having a total volume of 4200 m3. The process involved anaerobic co-digestion of anaerobic sludge from its wastewater treatment plant (WWTP), along with organic waste generated in the plant. The anaerobic co-digestion process had two products / 60 % methane containing biogas, and digestate with improved fertilizer characteristics compared to raw organic waste. Produced biogas was being utilized in a co-generation plant, where electricity and heat was produced. The main objective of this study was to enhance biogas production of the ACF. Two routes were followed for this purpose / first being the investigation of OLR effects in an experimental set-up / and second being the assessment of ACF&rsquo / s biogas production performance through observation of biogas production rate, and OLR. Results obtained from the experiments conducted were used to improve ACF&rsquo / s OLR regime. Experimenting with Organic Loading Rates of 3.3 / 5.3 and 6.4 kg VS/m3.d / biogas production rates of 114 L/d / 207 L/d and 246 L/d have been obtained respectively. Related biogas yield values have been found out as 0.396 / 0.431 and 0.200 L/g VS added. Based on the results of the experimental study, two conclusions were drawn: OLR of 5.3 kg VS/m3.d resulted in the highest biogas production rate, and an OLR of 6.4 kg VS/m3.d inhibited the mixed anaerobic cultures and thus biogas production capacity. Regarding the studies realized in real size ACF / adjusting the loading regime and increasing the average OLR from 1.8 kg VS / m3.d to 3 kg VS / m3.d resulted an increase of 50% in the biogas production rate / that would result in an annual greenhouse gas saving of 1,534,250 m3 .

Um reator anaeróbio com biomassa imobilizada operado em bateladas sequenciais com recirculação da fase liquida (AnSBBR) foi aplicado à produção de biohidrogênio. Foram tratados 1.9 L de meio por ciclo, analisando a influência da variação da carga orgânica volumétrica (COAV) através da variação da concentração do afluente sintético a base de sacarose. A concentração afluente variou entre 3600 e 5400 mgDQO/L e os tempos de ciclo de 4, 3 e 2 horas obtendo, dessa maneira, as cargas orgânicas volumétricas de 9, 12, 13,5, 18 e 27 gDQO/L. O sistema foi inoculado com lodo proveniente de um UASB aplicado ao tratamento de águas residuárias de abatedouro de aves. Foram utilizados diferentes indicadores de rendimento para averiguar a estabilidade e o efeito da carga orgânica aplicada ao sistema sobre a produção de biohidrogênio. Os indicadores utilizados tiveram como base a quantidade de mols de \'H IND.2\' produzidos por dia em relação à massa de sólidos voláteis no interior do reator e às cargas orgânicas aplica e removida, tanto em termos de matéria orgânica (DQO) quanto de carboidratos (sacarose) aplicados. Os resultados mostraram estabilidade do sistema na produção de biohidrogênio e consumo de substrato. Em todas condições experimentais, em termos de cargas orgânicas aplicada e removida obteve-se comportamento análogo com uma redução deste indicador em função do aumento da carga orgânica. O melhor rendimento obtido foi de 4,16 mol-\'H IND.2\'/kg-SAC.d para a carga orgânica de 9 gDQO/L.d (concentração afluente de 3600 mgDQO/L e tempo de ciclo de 4 h), sendo a composição de \'H IND.2\' no biogás de 36% (64% de \'CO IND.2\' e 0% de \'CH IND.4\'). Os compostos metabólitos presentes de modo mais significativo foram o etanol, ácido acético e ácido butírico. A morfologia da microbiologia no interior do reator não apresentou variações significativas entre as diferentes condições experimentais, sendo composta por bacilos, endósporos e filamentos. / A reactor with immobilized biomass anaerobic sequencing batch operated with recirculation of the liquid phase (AnSBBR) was applied to the production of biohydrogen. The influence of the applied volumetric organic load was studied by varying the concentration of influent 3600 e 5400 mgDQO/L and cycle times of 4, 3 and 2 hours getting this way, the volumetric organic loads of 9, 12, 13.5, 18 and 27 gDQO/L. The system was inoculated with sludge from a UASB applied to the treatment of wastewater from poultry slaughterhouse. Different performance indicators were used to ascertain the stability and the effect of the organic load applied to the system on the production of biohydrogen. The indicators used were based on the number of moles of \'H IND.2\' produced per day on the mass of volatile solids inside the reactor and the organic loads applied and removed, both in terms of organic matter (COD) and carbohydrate (sucrose) applied. The results showed system stability in the production of bio-hydrogen and substrate consumption. In all experimental conditions in terms of organic loads applied and removed analogous behavior was obtained a reduction of the indicator as a function of the increase in organic load. The best yield was 4.16 mol-\'H IND.2\'/kg-SAC.d for the organic load of 9 gDQO/L.d (influent concentration of 3600 mgDQO/L and time cycle of 4 h), and the composition of \'H IND.2\' in the biogas 36% (64% 0% \'CO IND.2\' and \'CH IND.4\'). The compounds metabolites present more significantly were ethanol, acetic acid and butyric acid. The morphology of microbiology within the reactor showed no significant variations between different experimental conditions, consisting of bacilli, and filaments endospores.

Anaerobic digestion is perhaps the simplest and most widely accepted method for solids and residuals management in the field of wastewater treatment. An emerging trend with regard to anaerobic digestion is the addition of additional organic or industrial wastes rich in degradable material (COD) that can lead to increased methane production and reduce the energy demand of the facility. The objective of this research was to evaluate the effect of adding significant quantities (>20% of feed volume) of High Strength Food Wastes (HSW) to digesters treating conventional municipal sludge by monitoring key parameters such as pH, influent and effluent solids, ammonia, Volatile Fatty Acids (VFAs) and alkalinity. Daily gas production was also closely monitored. Four digesters were set up and exposed to different food waste loading rates. A comparison was drawn between the performance of these reactors, one of which was fed only with sewage sludge and served as the control. If the bacteria in the system are able to metabolize this additional COD, it should show up as an increase in gas production with little or no increase in effluent COD. Ammonia is another crucial parameter that needs to be closely watched as it can have an inhibitory effect on methane production. As part of this study, the impact of addition of free ammonium (simulating high ammonium concentration in the feed sludge or food waste) on digester performance was assessed. The digesters were closely monitored for signs of poor performance or failure. / Master of Science

Um reator anaeróbio com biomassa imobilizada e agitação mecânica foi operado em bateladas sequenciais com efluente sintético a base de sacarose visando à produção de biohidrogênio. O sistema foi inoculado com lodo proveniente de um reator anaeróbio metanogênico. Foram avaliados a produção de biohidrogênio, os rendimentos por carga aplicada e removida, a estabilidade e eficiência do reator quando submetido a diferentes cargas orgânicas volumétricas aplicada (COAV 9,0; 12,0 ;13,5; 18,0; 18,0 e 27,0 kgDQO/\'M POT.3\'.d), as quais foram modificadas em função da concentração afluente (3600 e 5400 mgDQO/L) e do tempo de ciclo (4, 3 e 2 h). O reator apresentou uma capacidade remoção da matéria orgânica (DQO) estável e próxima a um valor de 18%, e uma boa capacidade de conversão de carboidratos (sacarose) a qual permaneceu entre 83 e 97% ao longo da operação. Verificou-se uma diminuição do desempenho de remoção do reator com o aumento da carga orgânica aplicada e, além disso, valores crescentes de concentração afluente (e tempos de ciclo iguais) e tempos de ciclo menores (e concentrações afluente iguais) resultaram em eficiências menores de conversão. Houve predominância dos ácidos acético, butírico e propiônico com o aumento da carga orgânica, e de etanol em todas as condições. A maior concentração de biohidrogênio no biogás (24-25%) foi atingida nas condições com COAV de 12,0 e 13,5 kgDQO/\'M POT.3\'.d; a maior velocidade de produção diária (0,139 mol/d) foi atingida na condição com COAV de 18,0 kgDQO/\'M POT.3\'.d; e os maiores rendimentos de produção molares por carga aplicada e removida foram 2,83 e 3,04 mol \'H IND.2\'/kgSAC, respectivamente, na condição com COAV de 13,5 kgDQO/\'M POT.3\'.d. Não se verificou uma tendência de modificação do rendimento de biohidrogênio do reator em função da concentração afluente para tempos de ciclo iguais e do tempo de ciclo para concentrações afluente iguais, concluindo-se sobre a necessidade do estudo do comportamento do processo em função da carga orgânica aplicada e também das variáveis que definem a carga orgânica aplicada. / A mechanically stirred anaerobic sequencing batch reactor containing immobilized biomass treated sucrose-based synthetic wastewater to produce biohydrogen. The system was inoculated with sludge from an anaerobic methanogenic reactor. The following have been assessed: production of biohydrogen, yield per applied and removed load, reactor stability and efficiency under different applied volumetric organic loads applied (AVOL - 9.0, 12.0, 13.5, 18.0, 18. 0 and 27.0 kgDQO/\'M POT.3\'.d), which were modified according to the influent concentration (3600 and 5400 mgDQO/L) and cycle time (4, 3 and 2 h). The reactor\'s ability to remove organic matter (COD) remained stable and close to a value of 18%, and the system shows good ability to convert carbohydrates (sucrose) which remained between 83 and 97% during the operation. There was a decrease in removal performance of the reactor with increasing applied organic load, and furthermore, increasing influent concentration (at constant cycle length) and cycle lengths (at constant influent concentrations) resulted in lower conversion efficiencies. Under all conditions, as organic load increased there was a predominance of acetic, propionic and butyric acid, as well as ethanol. The highest concentration of bio-hydrogen in the biogas (24-25%) was achieved at conditions with AVOL of 12.0 and 13.5 kgDQO/\'M POT.3.d, the highest daily production rate (0.139 mol/d ) was achieved at AVOL of 18.0 kgDQO/\'M POT.3\'.d, and the highest production yields per removed and applied load were 2.83 and 3.04 mol \'H IND.2\'/kgSAC, respectively, at AVOL of 13.5 kgDQO/\'M POT.3\'.d. Biohydrogen yield showed no tendency to change with varying influent concentration at constant cycle length neither with varying cycle length at constant influent concentrations, indicating the need to study the behavior of the process as a function of applied organic load as well as of the variables which define the applied organic load.

Esse trabalho tem como principal objetivo oferecer subsídios para a elaboração de projetos de reatores anaeróbios de manta de lodo (UASB) em escala plena para tratamento de águas residuárias geradas na produção do açúcar e otimização da operação dos mesmos, desde a fase de início de operação do reator até a operação plena nos períodos de safra e entressafra. O estudo consistiu na análise de quatro reatores UASB funcionando em paralelo com as seguintes características determinadas em projeto: volume de 998,4 m³ cada, totalizando 3.993,6 m³, tempo de detenção hidráulico de 26,6 horas e carga orgânica volumétrica de 5,7 kgDQO/m³.dia. Os reatores foram operados em uma usina de cana-de-açúcar tratando as águas residuárias geradas na produção do açúcar, cuja DQO de projeto foi 6.340 mg/L. A operação do sistema de tratamento ocorreu segundo as seguintes condições durante a safra: tempo de detenção hidráulico médio de 1,6 dias, carga orgânica volumétrica média de 2,9 kgDQO/m³.dia e DQO afluente média de 4.340 mg/L. O foco deste trabalho foi a avaliação dos períodos onde não ocorre alimentação com a mesma carga orgânica presente durante a safra, o retorno da alimentação do sistema de tratamento com a carga orgânica de projeto do reator (período de safra) e durante o período da safra. O acompanhamento da operação dos reatores UASB teve duração de 731 dias compreendendo o período de início de operação, duas entressafras e duas safras. Foi calculado o coeficiente de crescimento de lodo a partir dos resultados obtidos e verificou-se que o crescimento citado em projeto e da literatura foi superestimado. A conclusão foi que o sistema de tratamento teve desempenho satisfatório. A eficiência de remoção de DQO dos reatores UASB foi, em média, 83% na entressafra e 86% durante a safra. O impacto da sazonalidade da água residuária foi pequeno, influenciou pouco a concentração de sólidos nos reatores UASB e a dinâmica de variação dos ácidos voláteis na água residuária tratada. O período de resposta do reator ao aumento da carga orgânica afluente após 5 meses de alimentado com baixa carga orgânica, foi de cerca de 15 dias para as duas safras estudadas. / This work has as main objective to offer subsidies for projects development and optimization of operation of full-scale UASB reactors treatment wastewater generated in the production of sugar, from the startup up to full operation in the off season and harvest periods. The study consisted of an analysis of four UASB reactors operated in parallel with the following project characteristics: volume of 998.4 m³ each, totaling 3993.6 m³, hydraulic detention time of 26.6 hours and organic loading rate of 5.7 kgCOD/m³.day. The reactors were operated in a sugarcane plant treating the wastewater generated in the production of sugar, whose project COD is 6.340 mg/L. The operation of the treatment system occurred under the following conditions during the harvest: 1.6 days of average hydraulic retention time, average organic loading rate of 2.9 kgDQO/m³.day and average COD influent of 4,340 mg/L. The focus of this work was to assess the periods where the feed has not the same organic load present during the harvest, the return of treatment system feed with the organic load of reactor design (harvest period) and during the harvest period. Monitoring the UASB reactors operation lasted 731 days from the startup period, two off season and two harvest seasons. The efficiency of the UASB reactor reached on average 83% in the off season and 86% during the harvest season. The impact of wastewater seasonality was small, the concentration of solids in the UASB were slightly influenced and the dynamics volatile acids variations in the treated wastewater were slightly affected. The response period to increase the reactor influent organic load after 5 months starvation(feeding with low organic load)were about 15 days for the two harvest periods studied.

A presente pesquisa teve como proposta avaliar o reator anaeróbio, operado de forma descontínua ou descontínua alimentada, contendo biomassa imobilizada em suporte inerte e com recirculação da fase líquida (AnSBBR) aplicado à produção de biohidrogênio a partir da codigestão de glicerina (efluente da produção de biodiesel) e soro de leite (efluente da produção de laticínios). A estabilidade, os índices de desempenho (referentes à produtividade e rendimento molar do hidrogênio) e o fator de conversão (entre biogás produzido e matéria orgânica consumida) foram analisados em função da composição afluente (porcentagem de cada substrato alimentado ao sistema), da variação da carga orgânica, do tempo de enchimento e da temperatura (20, 25, 30 e 35ºC). Os ensaios foram realizados em diferentes proporções dos substratos utilizando-se variadas cargas orgânicas volumétricas (10,3; 17,1 e 24,0 gDQO.L-1.d-1), as quais foram modificadas em função: (i) da concentração afluente (3, 5 e 7 gDQO.L-1) e (ii) do tempo de ciclo (4, 3 e 2 h, ou seja, 6, 8 e 12 ciclos diários). Também foram realizados ensaios para a produção de biometano a partir da codigestão proposta nesta pesquisa (com COAV de 7,6 gDQO.L-1.d-1) em diferentes proporções de mistura. Para a produção de biometano, a condição com 75% de soro e 25% de glicerina (base DQO) obteve os melhores resultados: produtividade molar de 101,8 molCH4.m-3.d-1 e rendimento por carga aplicada de 13,3 molCH4.kgDQO-1; o que representa um aumento de produtividade de cerca de 9% e 30% quando comparado com a digestão anaeróbia de soro e glicerina puros, respectivamente. A produção de metano no melhor ensaio aconteceu predominantemente pela rota hidrogenotrófica. Para a produção de biohidrogênio, a maior produtividade e rendimento do reator foram obtidas no ensaio operado com razão de mistura de 75% soro e 25% glicerina, com 7 gDQO.L-1 de concentração afluente, tempo de ciclo de 3 h e tempo de enchimento de 1,5 h (modo batelada alimentada - COAV de 23,9 kgDQO.m-3.d-1), a 30°C: foi obtida uma produtividade molar de 129,0 molH2.m-3.d-1 e rendimento de 5,4 molH2.kgDQO-1. Esses resultados representam um aumento de produtividade de 145% em relação a mono-digestão do soro na condição inicial, o que indica o benefício significativo da adição de glicerina ao afluente, provavelmente devido à sua capacidade tamponante, e a otimização das condições operacionais. A adição de glicerina e o aumento da COAV balancearam as rotas de produção de hidrogênio, sendo produzido de forma mais equilibrada pelas vias do ácido acético, butírico e valérico. A caracterização do consórcio microbiano desse ensaio indicou que a comunidade microbiana presente no AnSBBR foi dominada por Ethanoligenens e Megasphaera. / The current research evaluated an anaerobic reactor, operated in batch or fed-batch mode, containing immobilized biomass in inert support and with recirculation of the liquid phase (AnSBBR), applied to the production of biohydrogen co-digesting glycerin (effluent from biodiesel production process) and whey (effluent from dairy industry). Stability, performance (regarding productivity and molar hydrogen yield) and conversion factor (between biogas produced and organic matter consumed) were analyzed according to the percentage of each substrate fed to the system, organic loading rate, filling time and temperature (20, 25, 30 and 35ºC). Assays were carried out using different substrates proportions and organic loading rates (10.3; 17.1 and 24.0 gCOD.L-1.d-1), which have been modified in function of: (i) influent concentration (3, 5 and 7 gCOD.L-1) and (ii) cycle length (4, 3 and 2 h, i.e. 6, 8 and 12 cycles daily). Assays were also carried out aiming for biomethane production using the proposed co-digestion (with AVOL of 7.6 gDQO.L-1.d-1) with different proportions of substrate mixture. For biomethane production, the assay conducted with 75% whey and 25% glycerin (COD basis) obtained the best results: molar productivity of 101.8 molCH4.m-3.d-1 and yield per applied load of 13.3 molCH4. kgCOD-1; which is an increase in productivity of about 9% and 30% when compared with the anaerobic mono-digestion of whey and glycerin, respectively. Methane production in this assay came mainly from the hydrogenotrophic route. For biohydrogen production, the highest productivity and yield were achieved in the assay operated with 75% whey and 25% glycerin, with 7 gCOD.L-1 of influent concentration, 3 h of cycle time and filling time of 1.5 h (fed batch mode - AVOL of 23.9 kgCOD.m-3.d-1), at 30°C: a molar productivity of 129.0 molH2.m-3.d-1 and yield of 5.4 molH2.kgCOD-1 were obtained. These results represent a productivity increase of 145% in relation to whey mono-digestion at its initial condition, which indicates the significant benefit of glycerin addition to the influent, probably due to its buffering capacity, and improvement of operational conditions. The addition of glycerin and the increase in AVOL balanced the hydrogen production routes, since hydrogen was produced similarly by the acetic, butyric and valeric acid routes. The characterization of the microbial consortium of this assay indicated that the microbial community present in the AnSBBR was dominated by Ethanoligenens and Megasphaera.

Esse trabalho tem como principal objetivo oferecer subsídios para a elaboração de projetos de reatores anaeróbios de manta de lodo (UASB) em escala plena para tratamento de águas residuárias geradas na produção do açúcar e otimização da operação dos mesmos, desde a fase de início de operação do reator até a operação plena nos períodos de safra e entressafra. O estudo consistiu na análise de quatro reatores UASB funcionando em paralelo com as seguintes características determinadas em projeto: volume de 998,4 m³ cada, totalizando 3.993,6 m³, tempo de detenção hidráulico de 26,6 horas e carga orgânica volumétrica de 5,7 kgDQO/m³.dia. Os reatores foram operados em uma usina de cana-de-açúcar tratando as águas residuárias geradas na produção do açúcar, cuja DQO de projeto foi 6.340 mg/L. A operação do sistema de tratamento ocorreu segundo as seguintes condições durante a safra: tempo de detenção hidráulico médio de 1,6 dias, carga orgânica volumétrica média de 2,9 kgDQO/m³.dia e DQO afluente média de 4.340 mg/L. O foco deste trabalho foi a avaliação dos períodos onde não ocorre alimentação com a mesma carga orgânica presente durante a safra, o retorno da alimentação do sistema de tratamento com a carga orgânica de projeto do reator (período de safra) e durante o período da safra. O acompanhamento da operação dos reatores UASB teve duração de 731 dias compreendendo o período de início de operação, duas entressafras e duas safras. Foi calculado o coeficiente de crescimento de lodo a partir dos resultados obtidos e verificou-se que o crescimento citado em projeto e da literatura foi superestimado. A conclusão foi que o sistema de tratamento teve desempenho satisfatório. A eficiência de remoção de DQO dos reatores UASB foi, em média, 83% na entressafra e 86% durante a safra. O impacto da sazonalidade da água residuária foi pequeno, influenciou pouco a concentração de sólidos nos reatores UASB e a dinâmica de variação dos ácidos voláteis na água residuária tratada. O período de resposta do reator ao aumento da carga orgânica afluente após 5 meses de alimentado com baixa carga orgânica, foi de cerca de 15 dias para as duas safras estudadas. / This work has as main objective to offer subsidies for projects development and optimization of operation of full-scale UASB reactors treatment wastewater generated in the production of sugar, from the startup up to full operation in the off season and harvest periods. The study consisted of an analysis of four UASB reactors operated in parallel with the following project characteristics: volume of 998.4 m³ each, totaling 3993.6 m³, hydraulic detention time of 26.6 hours and organic loading rate of 5.7 kgCOD/m³.day. The reactors were operated in a sugarcane plant treating the wastewater generated in the production of sugar, whose project COD is 6.340 mg/L. The operation of the treatment system occurred under the following conditions during the harvest: 1.6 days of average hydraulic retention time, average organic loading rate of 2.9 kgDQO/m³.day and average COD influent of 4,340 mg/L. The focus of this work was to assess the periods where the feed has not the same organic load present during the harvest, the return of treatment system feed with the organic load of reactor design (harvest period) and during the harvest period. Monitoring the UASB reactors operation lasted 731 days from the startup period, two off season and two harvest seasons. The efficiency of the UASB reactor reached on average 83% in the off season and 86% during the harvest season. The impact of wastewater seasonality was small, the concentration of solids in the UASB were slightly influenced and the dynamics volatile acids variations in the treated wastewater were slightly affected. The response period to increase the reactor influent organic load after 5 months starvation(feeding with low organic load)were about 15 days for the two harvest periods studied.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elisangela_texto_completo.pdf: 1937716 bytes, checksum: 8866fb537e08ee2dff81046a562d5d7e (MD5) Previous issue date: 2011-07-07 / The liquid effluent of the starch factories causes serious damage to the environment if discharged without being previously treated, due to the high organic loads and to the presence of cyanide and hydrocyanic acid, which interfere with the respiratory chain of living beings. One alternative treatment for this residue is the implementation of anaerobic reactors, which may enable increase in commercial value through the production of biogas. To provide a high retention of biomass in the system and increase the contact area of the microorganisms with the effluent, inert support means are used, which allow the application of higher loads and reduce the hydraulic detention time. Thus, this study aims to evaluate the performance of anaerobic treatment of starch wastewater, using two reactors with different support means, bamboo and PVC rings. The experiment was conducted in the Laboratory of Environmental Sanitation of the Western Paraná State University Campus Cascavel, using wastewater from the starch in the city of Toledo (PR). Two reactors used PVC with a diameter of 15 cm and 90 cm of length, resulting in a 1:6 ratio. As a conduit, 52 bamboo support rings were used, with an average of 10 cm in length, in one reactor and 325 rings of conduit with 4 cm of average length, resulting in a working volume of 6.00 and 7.98 L, respectively. All thirteen applied loads were gradually increased from 1.675 to 15.158 gL-1.d-1, until reaching the maximum load bearable by the reactors. When the system was stabilized, for each condition of applied load, the collecting of data was carried out for a period of fifteen days, through daily sampling at the entrance and at the exit of the reactors. The samples were analyzed for parameters: COD, total solids, pH, alkalinity, volatile acidity and biogas production. To determine the parameters COD and total, fixed and volatile soils, the methods described in the 2540B and 5220D Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (1998) were used; volatile acids and alkalinity was assessed according to the methodology proposed by Silva (1997). Five sampling points were installed along the length of the reactors to evaluate the process of digestion in the reactor. At these points, samples were collected in duplicate at the end of the period of data collection for each condition of applied load, as well as being analyzed according to parameters such as COD, acetic acid, propionic, and butyric acid, which were determined by high performance liquid chromatography, according to the methodology proposed by Leong & Shui (2002). Some instability in the system was observed in load 12 (12.394 gL-1.d-1), with values of AV / AT above 0.5 and a reduction in pH, but the system started showing signs of stability in the next load. The COD removal did not differ between the two reactors, reaching values of 99.72%. The reactor filled with bamboo had a higher biogas production, with a total production of up to 1.57 LL-1.d-1 and the reactor filled with PVC presented higher removal of total solids: 87.40%. Through the identification of volatile fatty acids from the samples collected along the the reactor, only acetic and propionic acid were found. / O efluente líquido das fecularias causa sérios danos ao meio ambiente quando lançado sem tratamento, devido às elevadas cargas orgânicas e à presença de cianeto e ácido cianídrico, que interferem na cadeia respiratória dos seres vivos. Uma das alternativas de tratamento para esse resíduo é a implantação de reatores anaeróbios, que podem permitir a agregação de valor através da produção de biogás. Para proporcionar uma elevação da retenção da biomassa no sistema e aumentar a área de contato dos microorganismos com o efluente, são utilizados meios suportes inertes, que permitem a aplicação de cargas mais elevadas e a redução do tempo de detenção hidráulico. Desta forma, este estudo teve por objetivo avaliar o desempenho do tratamento anaeróbio de efluente líquido de fecularia, utilizando dois reatores com meios suportes diferentes, de anéis de bambu e de PVC. O experimento foi realizado no laboratório de Saneamento Ambiental da Universidade Estadual do Oeste do Paraná Campus Cascavel, utilizando água residuária proveniente de fecularia localizada no município de Toledo (PR). Foram utilizados dois reatores de PVC com diâmetro de 15 cm e comprimento de 90 cm, resultando em uma relação entre largura e comprimento de 1:6. Como meios suportes foram utilizados 52 anéis de bambu, com média de 10 cm de comprimento, em um dos reatores e 325 anéis de PVC com 4 cm de comprimento médio, resultando em volume útil de 6,00 e 7,98 L, respectivamente. As 13 cargas orgânicas volumétricas aplicadas foram aumentadas gradativamente, de 1,675 a 15,158 g.L-1.d-1, até se atingir a carga máxima suportável pelos reatores. Observada a estabilização do sistema, para cada condição de carga aplicada foi iniciada a coleta de dados por um período de 15 dias, através de amostragens diárias na entrada e saída dos reatores. As amostras foram analisadas quantos aos parâmetros: DQO, sólidos totais, fixos e voláteis, pH, alcalinidade total, acidez volátil e produção de biogás. Para a determinação dos parâmetros DQO e sólidos totais, fixos e voláteis foram utilizados os métodos 2540B e 5220D descritos no Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (1998), ácidos voláteis e alcalinidade foram determinados de acordo com metodologia proposta por Silva (1997). Foram instalados cinco pontos de amostragem ao longo do comprimento dos reatores para avaliar o processo de digestão no perfil do reator. Nestes pontos foram coletadas amostras em duplicata, no final do período de coleta de dados de cada condição de carga aplicada, sendo os mesmos analisados quanto aos parâmetros DQO, ácido acético, propiônico e butírico, que foram determinados através da cromatografia líquida de alto desempenho, conforme metodologia proposta por Shui e Leong (2002). Foi observada uma instabilidade no sistema na carga 12 (12,394 g.L- 1.d-1), com valores de AV/AT acima de 0,5 e redução do pH; porém, o sistema voltou a mostrar sinais de estabilidade na carga seguinte. A remoção de DQO não apresentou diferença entre os dois reatores, chegando a valores de 99,72%. O reator preenchido com bambu apresentou maior produção de biogás, com produção de até 1,57 L.L-1.d-1 e no reator preenchido com PVC foi observada maior remoção de sólidos totais: 87,40%. Na identificação de ácidos graxos voláteis das amostras coletadas ao longo do perfil do reator, somente foram identificados o ácido acético e propiônico.