Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-03-06T17:29:15Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1233220 bytes, checksum: 7f43bb4187e92aec5ddfb949809b685c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-06T17:29:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1233220 bytes, checksum: 7f43bb4187e92aec5ddfb949809b685c (MD5) Previous issue date: 2004-04-15 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / A biodigestão anaeróbia tem sido aplicada para o tratamento de efluentes de agroindústrias alimentícias e de bebidas, tanto em países desenvolvidos como naqueles em desenvolvimento. Contudo, a eficiência do processo de biodigestão anaeróbia é afetada por uma série de fatores que vão desde as condições ambientais, operação do sistema, natureza da matéria prima até ao desenho do biodigestor. Dentre os fatores mais importantes está a temperatura, pois o desenvolvimento dos microrganismos e conseqüentemente a produção de biogás é função da temperatura operacional do biodigestor, ou seja, a mesma temperatura afeta diretamente a dinâmica do processo. Todos os microorganismos produtores de metano são muito sensíveis a alterações de temperatura e qualquer mudança brusca que exceda a 3 °C afeta a produção. Dessa forma é preciso assegurar uma relativa estabilidade de temperatura e ainda a distribuição da mesma no volume de substrato, o mais uniforme possível. O mais importante é evitar variações bruscas, pois, do contrário, os microrganismos não sobrevivem e, portanto, a produção do biogás é interrompida. O objetivo geral do presente trabalho foi avaliar a eficiência de um trocador de calor em manter a temperatura do substrato constante e uniforme. Tal avaliação foi feita com base em parâmetros de eficiência do próprio processo de biodigestão anaeróbia tais como a redução da concentração de sólidos, de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) e Demanda Química de Oxigênio (DQO) e, ainda, com base na produção de biogás. Para o estudo foi construído um biodigestor, modelo Indiano, com capacidade útil de 2,20 m 3 , no qual foi instalado um sistema de trocador de calor, tipo serpentina, para o aquecimento do substrato. Na operação considerou se a média aproximada de 6 dag.L -1 de sólidos totais no afluente, concentração considerada adequada a biodigestão anaeróbia de dejetos de suínos. Com base no estudo desenvolvido pôde-se concluir que o sistema de aquecimento proposto foi insuficiente para manter a temperatura do substrato na faixa de temperatura ótima de biodigestão, apesar de tê-la mantido constante em aproximadamente 25 °C. Houve redução de 12,54% na concentração de sólidos totais, de 18,10% na concentração de sólidos voláteis e, de 3,3 e 3,64% , respectivamente, para DQO e DBO. / Anaerobic biodigestion has been used for treating effluents of food and beverage agro-industries in developed as well as developing countries. However, the efficiency of the anaerobic biodigestion process is affected by a number of factors ranging from environmental conditions, system operation, and raw material origin to the biodigester design. Temperature is among the most important factors, because the development of microorganisms and consequently biogas production is a function of the biodigester operational temperature, which means, that the same temperature affects directly the dynamics of the process. All methane-producer microorganisms are very sensitive to temperature alterations and any abrupt change that exceeds 3 °C affects the production. In that way, it is necessary to assure a relative temperature stability and also its distribution in the substrate volume as uniform as it is possible. The most important thing is to avoid abrupt variations because, otherwise, microorganisms will not survive and therefore biogas production is interrupted. The general objective of the present work was to evaluate the efficiency of a heat exchanger in keeping the substrate temperature constant and uniform. Such evaluation was carried out based on efficiency parameters of the anaerobic biodigestion process itself, such as solid concentration reduction, Biochemical Oxygen Demand (BOD) and Chemical Oxygen Demand (COD) and, also biogas production. For the study, a 2,20 m3 work capacity biodigester, Indian-model, was built, having a serpentine-type heat exchange system installed in order to heat substrate. The approximate average of 6 dagL-1 total solids in the tributary was considered in the operation. This concentration is reckoned to be appropriate to swine waste anaerobic biodigestion. Based on the results obtained, it is concluded that the heating system proposed was deficient in keeping the substrate temperature within the range of optimum biodigestion, in spite of having kept it steady in approximately 25 °C. There was reduction of 12,54% in the total solids concentration, 18,10% in the volatile solids concentration, and 3,3 and 3,64% for COD and BOD respectively. / Dissertação importada do Alexandria

Submitted by EDER FONZAR GRANATO null (eder1962granato@gmail.com) on 2016-07-18T15:30:51Z No. of bitstreams: 1 TESE EDER FONZAR GRANATO 1962 com ficha.pdf: 2663771 bytes, checksum: 91f29e8fd5aa752f16fc4d9ab7721195 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-07-19T20:46:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 granato_ef_dr_bot.pdf: 2663771 bytes, checksum: 91f29e8fd5aa752f16fc4d9ab7721195 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-19T20:46:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 granato_ef_dr_bot.pdf: 2663771 bytes, checksum: 91f29e8fd5aa752f16fc4d9ab7721195 (MD5) Previous issue date: 2016-05-25 / O Brasil produz anualmente 30 bilhões de litros de etanol de cana de açúcar com previsão do Ministério de Minas e Energia de atingir 36 bilhões de litros em 2024. A vinhaça é o resíduo líquido, rico em potássio e matéria orgânica que resulta da destilação do etanol, na proporção de 10 a 15 litros de vinhaça para cada litro de etanol. Disposto indevidamente, pode trazer sérios riscos para o ambiente devido ao alto potencial poluidor. Os estados de São Paulo, Paraná e Mato Grosso do Sul, possuem normas específicas sobre disposição desse resíduo, mas não atingem por completo o objetivo de controlar e mitigar os problemas, pois a disposição final da vinhaça se resume unicamente na fertirrigação sem qualquer outro tratamento. No presente trabalho, realizado no Laboratório de Biomassa do Departamento de Engenharia Rural da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias da UNESP de Jaboticabal, analisou-se a biodigestão anaeróbia da vinhaça, caracterizando-se a produção de biogás e a redução do potencial poluidor. Para tanto, foram efetuados estudos de viabilidade técnica da biodigestão anaeróbia da vinhaça analisando os parâmetros: neutralização do pH da vinhaça, utilização do reciclo e estabilização da temperatura da vinhaça. Para os três parâmetros citados foram registrados e analisados dados referentes a: produção de biogás (m3), composição do biogás (% de CH4 e CO2) e redução do potencial poluidor da vinhaça após biodigestão anaeróbia (DQO). No que diz respeito a produção do biogás, os resultados considerados relevantes foram na correção do pH (aumento de 97,5%) e no aquecimento do afluente (aumento de 79%). Em relação a composição do biogás, obteve-se, aumento de 9% de metano redução de 3,6% de dióxido de carbono quando se aquece o afluente. Quando se utiliza reciclo a redução de DQO aumentou em 50% e o aquecimento do afluente permitiu aumentou a redução em 62%, demonstrando a viabilidade técnica do presente estudo. Para se determinar a viabilidade econômica foram efetuados estudos referentes a: Demonstração do Fluxo de Caixa, Valor Presente Liquido, Taxa Interna de Retorno e Payback Descontado. Em relação ao Valor Presente Liquido, o resultado obtido foi de R$ 2.179.331,76, maior que zero. A Taxa Interna de Retorno foi de 8%, maior que 7,5% (Taxa Atrativa Mínima). O retorno do investimento pelo cálculo do Payback Descontado será em 5,54 anos, provando assim que o projeto é viável economicamente. / The Brazil annually produces 30 billion liters of ethanol from sugar cane with the Ministry of Mines and Energy forecast to reach 36 billion liters in 2024. The stillage is the liquid waste, rich in potassium and organic matter resulting from the distillation of ethanol in the proportion of 10 to 15 liters of vinasse per liter of ethanol. Willing improperly, can pose serious risks to the environment due to the high pollution potential. The states of São Paulo, Paraná and Mato Grosso do Sul, have specific rules on disposal of this waste, but do not reach completely in order to control and mitigate the problems because the final disposal of vinasse comes down solely in fertigation without any other treatment . In this study, conducted at the Laboratory of Biomass Department of Rural Engineering of the Faculty of Agricultural and Veterinary Sciences of Jaboticabal UNESP, analyzed the anaerobic digestion of vinasse, characterizing the production of biogas and reduce the pollution potential. Therefore, technical feasibility studies of anaerobic digestion of vinasse were made by analyzing the parameters: pH neutralization of vinasse, use of recycling and stabilization of vinasse temperature. For the three mentioned parameters were recorded and analyzed data for: biogas production (m3), biogas composition (% CH4 and CO2) and reduced pollution potential of vinasse after anaerobic digestion (COD). As regards the production of biogas, the results were considered significant at pH correction (increase of 97.5%) and heating the influent (79% increase). For biogas composition was obtained, an increase of 9% methane 3.6% reduction of carbon dioxide when heated affluent. When COD reduction using recycled increased by 50% and heating affluent allowed increased the reduction by 62%, demonstrating the technical feasibility of this study. To determine the economic feasibility studies were made regarding: Cash Flow Statement, Net Present Value, Internal Rate of Return and Discounted Payback. Regarding the Net Present Value, the result was of R$ 2,179,331.76, greater than zero. The internal rate of return was 8%, higher than 7.5% (rate Attractive Minimum). The return on investment by calculating the Discounted Payback will be 5.54 years, thus proving that the project is economically viable.

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.

Submitted by Deyse Queiroz (deysequeirozz@hotmail.com) on 2018-05-28T14:27:42Z No. of bitstreams: 1 DAMIÃO JUNIOR GOMES - DISSERTAÇÃO PPGSA PROFISSIONAL 2014..pdf: 1021631 bytes, checksum: 9d3b509edbbf52efa1db00de496731a6 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-28T14:27:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DAMIÃO JUNIOR GOMES - DISSERTAÇÃO PPGSA PROFISSIONAL 2014..pdf: 1021631 bytes, checksum: 9d3b509edbbf52efa1db00de496731a6 (MD5) Previous issue date: 2014-12-19 / Este estudo analisa o comportamento físico químico e microbiológico, referente à mistura de resíduos suínos com e sem adição de meios de cultura descartados, durante o processo de biodigestão anaeróbia, em biorreator tipo batelada. Montaram-se dois biorreatores, para fim de comparação, com capacidade de 50L cada. Os biorreatores foram ativados com a mesma diluição, razão de 1:2 (mistura biomassa/água, em m/m), no entanto, em um deles foi acrescidos 10% (m/m) de meios de culturas usados oriundos de um laboratório microbiológico. O monitoramento destes procedera por 56 dias, sendo coletadas alíquotas dos substratos nos tempos 0, 7, 21, 28, 35, 42, 49 e 56 dias, e submetidos à caracterização físico-química e microbiológica, bem como, verificou-se a influência dos meios de cultura na produção de biogás. Durante o desenvolvimento não se realizou nenhuma suplementação nos biodigestores. Os dados experimentais apontaram que durante o processo da biodegradação anaeróbia dos substratos, o biorreator A (com presença de meios de cultura) desempenhou melhores resultados, em relação ao biorreator B (com ausência de meios de cultura). Como por exemplo, pH’s próximos da alcalinidade, propiciando o desenvolvimento das bactérias metanogênicas, e consequentemente, maior liberação de gases. No que concerne aos valores de concentração de coliformes totais (35 ºC), termotolerantes (45 ºC) e E. coli entre os afluentes e efluentes dos biorreatores, estes foram reduzidos, principalmente no biodigestor A, em que apresentou maior concentração de macronutrientes (NPK). Por fim, pode ser inferido que os resultados foram bastante relevantes, fazendo entender que a introdução de meios de cultura potencializa as reações de biodigestão anaeróbia, favorecendo maior produção de biogás, além de incorporar ao efluente (biofertilizante) maior concentração de nutrientes. / This study analyzes the chemical and physical behavior microbiological, regarding the mixture of swine residues with and without addition of discarded culture means, during the process of anaerobic digestion, in bioreactor boat-load type. Two bioreactors were set up, for comparison end, with capacity of 50L each. The bioreactors were activated with the same dilution, reason of 1 : 2 (it mixes biomass / water, in m/m), however , in one of them was added 10 % (m/m) of means of cultures used originating from of the microbiological laboratory . The monitoring of these it had proceeded for 56 days , being collected brackets of the substrata in the times 0, 7, 21, 28 , 35, 42, 49 and 56 days, and submitted to the physiochemical characterization and microbiological, as well as, the influence of the culture means was verified in the biogas production. During the development it did not take place any supplementation in the digesters. The trial date appeared that during the process of the anaerobic biodegradation of the substrates, the bioreactor (with presence of culture means) it carried October better results, in relation to the bioreactor B (with absence of culture means). For example, close pH 's of the alkalinity , propitiating the development of the methanogenic bacteria , and consequently , larger liberation of gases. In what it concerns to the values of concentration of the total coliforms (35 ° C), thermophilic (45 ° C) and E. coli between the tributaries and effluents of the bioreactors, these were reduced, mainly in the digester, in that It presented larger macronutrient concentration (NPK ). Finally, it can be inferred which the results were quite relevant, making that to understand the introduction of culture means potentiates the reactions of anaerobic digestion , favoring larger biogas production, fouled Incorporating to the effluent (biofertilizer) larger concentration of nutritious.

Submitted by Neusa Fagundes (neusa.fagundes@unioeste.br) on 2018-09-10T17:43:56Z No. of bitstreams: 2 Santiago_Pereira Neto2018.pdf: 1174069 bytes, checksum: 82494df7c5196d52518cc45a8c47da33 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-10T17:43:56Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Santiago_Pereira Neto2018.pdf: 1174069 bytes, checksum: 82494df7c5196d52518cc45a8c47da33 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-02-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this study, the influence of the load progression was evaluated, using poultry litter in reactors that had already been operating with swine waste, in relation to physical-chemical and operational parameters. In order to evaluate the solids content of the chicken litter, CSTR reactors were used with a useful volume of 12 L, the control reactor (R1) with only swine manure and the reactor for co-digestion swine and poultry litter (R2). It was possible to notice that the increase in methane productivity was up to 56% in the VOCs of 2.1 and 3.0 kgSV.m-3.d-1 based on the volatile solids (SV) of the chicken bed added. Average methane yield at R2 reached 0.54 LN CH4. Loor-1. d-1 for VOCs of 3.0 and 4.5 kgSV.m-3d-1. The values of AI/P and short-chain organic acids changed from 3.6-3 and 4.5 kgSV.m-3.d-1 (values close to 0.1 to 0.4), but the pH of the system remained stable due to the alkalinity of the swine manure. The total solids content (ST) at which the reactor was operated was 11.7% (m.v-1), during which time a large quantity of foam was formed in the system, which led to operational problems due to the reactor’s overload. In view of the limitation of many reactors operating with higher solids contents, CSTR is an important option for anaerobic co-digestion of a poultry litter and swine manure, two residues of relevant agroindustrial chains in Brazil and in the world. / Nesse estudo foi avaliada a influência da progressão de carga, utilizando cama de frango em reatores que já operam com dejeto suíno, em relação a parâmetros físico-químicos e operacionais. Tendo em vista o teor de sólidos da cama de frango, utilizaram-se reatores do modelo CSTR com volume útil de 12 L, o reator controle (R1) somente com dejeto suíno e o reator para codigestão dejeto suíno e cama de frango (R2). Foi possível notar que o incremento na produtividade de metano foi de até 56% nas COVs de 2,1 e 3,0 kgSV.m-3.d-1 com base nos sólidos voláteis (SV) da cama de frango adicionados. A produtividade média de metano em R2 alcançou 0,54 LN CH4.Lreator-1. d-1 para as COVs de 3,0 e 4,5 kgSV.m-3.d-1. Os valores de AI/P e ácidos orgânicos de cadeia curta sofreram alterações a partir da carga 3,6 3,0 e 4,5 kgSV.m-3.d-1 (de valores próximo a 0,1 para 0,4), mas o pH do sistema se manteve estável devido à alcalinidade do dejeto de suíno. O teor de sólidos totais (ST) limite em que o reator foi operado foi de 11,7% (m.v-1). Nesse período houve formação de grande quantidade de escuma no sistema, o que levou a problemas operacionais devido à sobrecarga do reator. Tendo em vista a limitação de muitos reatores em operar com teores de sólidos maiores, o CSTR é uma opção importante para a codigestão anaeróbia da cama de frango e dejeto de suíno, dois resíduos de cadeias agroindustriais relevantes no Brasil e no mundo.

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.

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.

Com o propósito de explorar o potencial de geração de metano a partir de vinhaça de cana-de-açúcar e propor procedimentos de controle do processo anaeróbio, foi utilizado um reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) em escala piloto, equipado de separador gás-sólido-líquido modificado e sem recirculação de efluente. A unidade foi inoculada com lodo granular e utilizou-se substrato concentrado (DQO de 20 g.L-1) para sua alimentação. O reator foi submetido a cargas orgânicas volumétricas (COV) de 0,7 a 7 KgDQO.m-3.d-1, durante 300 dias de operação. O procedimento operacional baseou-se no aumento de carga por escalonamento da vazão de alimentação em função da manutenção de variação inferior a 10% para a eficiência do sistema. Para o tamponamento da vinhaça de alimentação, no início da operação utilizou-se 1g NaHCO3.g-1DQOafluente, com redução gradativa até 0,125g NaHCO3.g-1DQOafluente. O monitoramento do desempenho do processo anaeróbio se deu pela avaliação dos parâmetros: eficiência de remoção de DQO, pH, alcalinidade, ácidos voláteis, razão alcalinidade intermediária/alcalinidade parcial, razão Prop:Ac, vazão de metano e porcentagem de metano no biogás. O reator UASB apresentou valor médio de eficiência de remoção de DQO de 92±4,4%, para cargas aplicadas entre 0,7 e 4,8 KgDQO.m-3.d-1. A maior produção média de metano observada durante o período operacional foi 5 m3CH4.m-3 de vinhaça aplicada para cargas orgânicas entre 4,1 e 5,6 KgDQO.m-3.d-1. A produção de biogás apresentou valor médio de metano de 70±7% para 1 a 5,6 Kg DQO.m-3.d-1. A operação do reator com cargas aplicadas acima de 5,6 KgDQO.m-3.d-1 gerou menor produção de biogás, redução na porcentagem de metano e aumento da carga de ácidos voláteis efluente, assim como queda na eficiência de remoção de DQO. Devido ao acréscimo de carga (0-2 para 4-6 KgDQO.m-3.d-1), a variação da concentração para cada tipo de ácido foi: acético (56±70 para 216±121 mg.L-1), propiônico (26±28 para 165±150 mg.L-1) e butírico (4±7 para 60±18 mg.L-1). Notou-se que a relação entre as concentrações de ácido propiônico e ácido acético (razão Prop:Ac) pode ser utilizada como parâmetro de monitoramento da estabilidade do reator. A elevação de COV de 3,9 a 6,4 KgDQO.m-3.d-1acarretou alteração na razão Prop:Ac de 0,8 a 1,75, corroborando descontroles do processo anaeróbio associado à queda de eficiência na geração de metano. / In order to explore the potential of methane generation from sugarcane vinasse and propose procedures for the anaerobic process control, was utilized a pilot scale UASB reactor (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), equipped with modified gas-solid-liquid separator and without recirculation of effluent. The unit was inoculated with granular sludge and concentrated substrate was used (COD 20 g.L-1) for feeding. The reactor was submitted to volumetric organic load (VOL) from 0.7 to 7 KgCOD.m-3.d-1, during 300 days of operation. The reactor operation was based on the increase of load by staggering the feed flow in function of the maintenance of variation lower than 10% for the system efficiency. For buffering the feedings vinasse was used 1g NaHCO3.g-1CODinfluent at the beginning of the operation, with gradual reduction to the value of 0.125 g NaHCO3.g-1CODinfluent. The monitoring of the anaerobic process performance was due to the evaluation of the following parameters: efficiency of COD removal pH, alkalinity, intermediate alkalinity/partial alkalinity ratio; Prop:Ac ratio, methane flow and percentage of methane in the biogas. The UASB reactor demonstrated a COD average removal efficiency of 92±4.4%, to applied loads between 0.7 and 4.8 KgCOD.m-3.d-1. The highest average methane production observed during the operational period was 5 m3CH4.m-3 of vinasse applied for organic loads between 4.1 and 5.6 KgCOD.m-3.d-1. The biogás production demonstrated a methane average of 70±7% for 1 to 5.6 KgCOD.m-3.d-1. The reactor operation with loads up to 5.6 KgCOD.m-3.d-1 caused lower production of biogas, reduction in the percentage of methane and increase for effluent volatile acids load, as well as decrease of COD removal efficiency. Due to the additional load (0-2 to 4-6 KgCOD.m-3.d-1), the change in concentration for each type of acid was: acetic acid (56±70 to 216±121 mg.L-1), propionic acid (26±28 to 165±150 mg.L-1) and butyric acid (4±7 to 60 ± 18 mg.L-1). It was noted that the relationship between the concentrations of propionic acid and acetic acid (ratio Prop:Ac) may be used as a monitoring parameter of the reactor stability. The increase in VOL of 3.9 to 6.4 KgCOD.m-3.d-1 caused change in the Prop:Ac ratio of 0.8 to 1.75, confirming the upsets on the anaerobic process associated with efficiency drop in methane generation.

O objetivo deste trabalho foi estudar a aplicação de reator anaeróbio serial (RAS) no processamento de vinhaça de cana-de-açúcar para a remoção de matéria orgânica e produção de biogás, submetido ao aumento gradativo de carregamento orgânico. Para tanto, foi utilizado um reator composto por quatro câmaras em série denominadas C1, C2, C3 e C4, com capacidade de 5 L cada, totalizando um volume de 20 L. A primeira etapa do trabalho (Etapa 1) consistiu na operação e monitoramento do reator RAS partindo-se da aplicação da carga orgânica volumétrica (COV) de 0,5 kg DQO m-3.d-1 até a obtenção da COV de 2,5 kg DQO m-3.d-1. Na segunda etapa (Etapa 2) foram operados reatores em batelada sequencial, simulando a operação contínua do reator RAS, visando estudar o efeito do aumento de taxas de carregamento orgânico aplicado. O reator RAS operou sob baixos valores de COVglobal e COALglobal aplicados na Etapa 1, obtendo-se máximas de 2,50 kg DQO m-3.d-1 e 0,167 kg STV m-3.d-1, respectivamente. Os resultados obtidos da Etapa 1 indicam satisfatória remoção global média de matéria orgânica na forma de DQO, superiores a 90 %, propiciada pela adaptação da biomassa ao longo dos reatores sequenciais. O metano apresentou-se como o gás predominante na composição do biogás produzido, com valores acima de 75 %, que confirmam o estabelecimento do sistema metanogênico pleno. Em todos os compartimentos dos reatores sequenciais verificou-se maior abundância relativa para os domínios Archaea e Bacteria os gêneros Methanosaeta, produtores de metano e, T78, responsável pela degradação de açúcares, respectivamente. Principalmente para os reatores C3 e C4, observou-se adaptação de algumas populações para ambos os domínios Bacteria e Archaea indicado pelo menor índice de diversidade e aumento da dominância. O aumento das taxas de carregamento orgânico aplicado ao lodo, estipuladas nos ensaios em batelada na Etapa 2, propiciou o aumento dos valores de carga orgânica aplicada para todos os reatores. Com o aumento do carregamento orgânico aplicado, observa-se o aumento e acúmulo de ácidos orgânicos para todas as fases dos ensaios, principalmente o acético. A produção de metano foi significativa na operação dos reatores em batelada, principalmente em C1. De forma geral, os resultados obtidos demonstraram o bom desempenho do processamento da vinhaça de cana-de açúcar em reator compartimentado tipo RAS para a remoção de matéria orgânica e produção de biogás. / The aim of this study was to investigate the application of an anaerobic serial reactor (ASR) in the sugarcane stillage processing for the removal of organic matter and biogas production, submitted to the gradual increase in organic loading rate. ASR reactor consisted of four reactors operated in series (C1, C2, C3 and C4), each with a reaction volume of 5 L (total volume of 20 L). The first step (Step 1) consisted of reactor operation and monitoring; organic loading rate was gradually increased from 0.5 kg COD m-3d-1 up to 2.5 kg COD m-3 d-1. In the second step (Step 2), sequential batch reactors were operated, simulating the continuous ASR reactor operation, aiming to study the effect of the increase of organic load applied to sludge (OLS). The ASR reactor operated under low values of COVglobal and COALglobal applied in Step 1, obtaining a maximum 2.50 kg COD m-3d-1 and 0.167 kg TVS/m-3d-1, respectively. The results obtained from Step 1 indicated satisfactory removal of the global average organic matter in the form of COD more than 90 %, caused by adaptation of the biomass along the sequential reactors. Methane appeared to be the predominant gas in biogas composition, with values above 75%, which confirmed the establishment of the full methanogenic system. In all compartments of the sequential reactors, there was a higher relative abundance for the domains Archaea and Bacteria of the genera Methanosaeta, methane producers, and T78, which is responsible for degradation of sugars, respectively. Especially for the reactors C3 and C4, the adaptation of some populations for both domains Bacteria and Archaea indicated was observed by the lower diversity index and increase in dominance. The increase of the organic loading rates applied to the sludge, as established in the batch tests, increased the organic load values applied to all reactors. With the increase of organic loading applied, an increase in the accumulation of organic acids, mainly acetic, for all stages and the batch tests. Methane production was significant in the operation of batch reactors, mainly in the C1. In general, the results obtained showed good performance of the processing of the sugarcane stillage in serial reactor (ASR) for the removal of organic matter and biogas production.

O objetivo deste trabalho foi estudar a aplicação de reator anaeróbio serial (RAS) no processamento de vinhaça de cana-de-açúcar para a remoção de matéria orgânica e produção de biogás, submetido ao aumento gradativo de carregamento orgânico. Para tanto, foi utilizado um reator composto por quatro câmaras em série denominadas C1, C2, C3 e C4, com capacidade de 5 L cada, totalizando um volume de 20 L. A primeira etapa do trabalho (Etapa 1) consistiu na operação e monitoramento do reator RAS partindo-se da aplicação da carga orgânica volumétrica (COV) de 0,5 kg DQO m-3.d-1 até a obtenção da COV de 2,5 kg DQO m-3.d-1. Na segunda etapa (Etapa 2) foram operados reatores em batelada sequencial, simulando a operação contínua do reator RAS, visando estudar o efeito do aumento de taxas de carregamento orgânico aplicado. O reator RAS operou sob baixos valores de COVglobal e COALglobal aplicados na Etapa 1, obtendo-se máximas de 2,50 kg DQO m-3.d-1 e 0,167 kg STV m-3.d-1, respectivamente. Os resultados obtidos da Etapa 1 indicam satisfatória remoção global média de matéria orgânica na forma de DQO, superiores a 90 %, propiciada pela adaptação da biomassa ao longo dos reatores sequenciais. O metano apresentou-se como o gás predominante na composição do biogás produzido, com valores acima de 75 %, que confirmam o estabelecimento do sistema metanogênico pleno. Em todos os compartimentos dos reatores sequenciais verificou-se maior abundância relativa para os domínios Archaea e Bacteria os gêneros Methanosaeta, produtores de metano e, T78, responsável pela degradação de açúcares, respectivamente. Principalmente para os reatores C3 e C4, observou-se adaptação de algumas populações para ambos os domínios Bacteria e Archaea indicado pelo menor índice de diversidade e aumento da dominância. O aumento das taxas de carregamento orgânico aplicado ao lodo, estipuladas nos ensaios em batelada na Etapa 2, propiciou o aumento dos valores de carga orgânica aplicada para todos os reatores. Com o aumento do carregamento orgânico aplicado, observa-se o aumento e acúmulo de ácidos orgânicos para todas as fases dos ensaios, principalmente o acético. A produção de metano foi significativa na operação dos reatores em batelada, principalmente em C1. De forma geral, os resultados obtidos demonstraram o bom desempenho do processamento da vinhaça de cana-de açúcar em reator compartimentado tipo RAS para a remoção de matéria orgânica e produção de biogás. / The aim of this study was to investigate the application of an anaerobic serial reactor (ASR) in the sugarcane stillage processing for the removal of organic matter and biogas production, submitted to the gradual increase in organic loading rate. ASR reactor consisted of four reactors operated in series (C1, C2, C3 and C4), each with a reaction volume of 5 L (total volume of 20 L). The first step (Step 1) consisted of reactor operation and monitoring; organic loading rate was gradually increased from 0.5 kg COD m-3d-1 up to 2.5 kg COD m-3 d-1. In the second step (Step 2), sequential batch reactors were operated, simulating the continuous ASR reactor operation, aiming to study the effect of the increase of organic load applied to sludge (OLS). The ASR reactor operated under low values of COVglobal and COALglobal applied in Step 1, obtaining a maximum 2.50 kg COD m-3d-1 and 0.167 kg TVS/m-3d-1, respectively. The results obtained from Step 1 indicated satisfactory removal of the global average organic matter in the form of COD more than 90 %, caused by adaptation of the biomass along the sequential reactors. Methane appeared to be the predominant gas in biogas composition, with values above 75%, which confirmed the establishment of the full methanogenic system. In all compartments of the sequential reactors, there was a higher relative abundance for the domains Archaea and Bacteria of the genera Methanosaeta, methane producers, and T78, which is responsible for degradation of sugars, respectively. Especially for the reactors C3 and C4, the adaptation of some populations for both domains Bacteria and Archaea indicated was observed by the lower diversity index and increase in dominance. The increase of the organic loading rates applied to the sludge, as established in the batch tests, increased the organic load values applied to all reactors. With the increase of organic loading applied, an increase in the accumulation of organic acids, mainly acetic, for all stages and the batch tests. Methane production was significant in the operation of batch reactors, mainly in the C1. In general, the results obtained showed good performance of the processing of the sugarcane stillage in serial reactor (ASR) for the removal of organic matter and biogas production.