Buscando compreender o comportamento hidrodinâmico de um reator anaeróbio de fluxo ascendente (UASB), o presente trabalho teve por objetivo desenvolver um modelo numérico utilizando ferramentas de Fluidodinâmica Computacional (CFD) para a simulação do comportamento do escoamento trifásico (líquido, gás e sólido) em um reator UASB utilizado na produção de biogás a partir da vinhaça, e validar este modelo utilizando técnicas de Velocimetria de Partículas por Imagem (PIV). Para tanto, inicialmente foi projetado o reator UASB e em seguida foram desenvolvidas a geometria e a malha. As simulações foram executadas no software Fluent, utilizando uma malha com 528.000 volumes de controle. Foram inicialmente realizadas simulações do escoamento monofásico do líquido e em seguida simulações bifásicas gás/líquido e sólido/líquido foram realizadas adotando-se uma abordagem Euleriana-Euleriana, isotérmica, transiente e tridimensional. Por fim, os modelos bifásicos já validados foram associados em um modelo trifásicos. Técnicas de PIV foram utilizadas na validação dos modelos bifásicos e do trifásico. Na etapa de validação dos modelos numéricos, foi verificada uma diferença máxima entre resultados experimentais e computacionais menor de 4% para todos os casos. Foi verificado que a força de arraste é a que exerce a maior influência no perfil do escoamento gás/líquido. Com relação ao escoamento sólido/líquido, o modelo de Gidaspow foi escolhido para o cálculo do coeficiente de arraste, após comparação com resultados experimentais. Nas simulações trifásicas, verificou-se o gás foi o principal responsável pela qualidade da mistura dentro do reator, reduzindo de 44% o percentual de zonas mortas no reator no caso sólido/líquido para 0,02% no caso trifásico e aumentando em cerca de oito vezes a magnitude da velocidade das fases sólida e líquida. O sistema de distribuição de gás exerceu forte influência no perfil do escoamento, tendo induzido recirculação interna no reator. A compreensão do escoamento permitirá otimizações no processo e no reator de forma a buscar o aumento da eficiência de tratamento bem como da geração de biogás. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2017-06-26T17:27:11Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Camila DBastiani.pdf: 3648057 bytes, checksum: 6fcb0f38708ea3a24444be3ab47dd30b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-26T17:27:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Camila DBastiani.pdf: 3648057 bytes, checksum: 6fcb0f38708ea3a24444be3ab47dd30b (MD5) Previous issue date: 2017-06-26 / PETROBRAS, Brasil. / Aiming to understand the hydrodynamics of a Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactor, this work aimed to apply multiphase modeling through computational fluid dynamics (CFD) to assess the behavior of the three phase flow (liquid, gas and solid) in a UASB reactor, which is used in the biogas production using vinasse as substrate and the to validate the results using Particle Image Velocimetry (PIV) techniques. Therefore, the UASB reactor was designed and then the geometry and mesh were developed. The simulations were performed using the software Fluent and a mesh with 528.000 control volumes. Initially, monophasic simulations of the liquid phase were carried out. Next, two phase simulations were performed considering the pairs of phases gas/liquid and solid/liquid. An Eulerian-Eulerian approach was adopted, together with isothermal, transient and tridimensional conditions. After validated, the two-phase models (solid/liquid and gas/liquid) were combined into a three-phase model. PIV was used for the experimental validation of the two and three-phase models. The numerical model validation showed maximum differences lower than 4% between experimental and computational results for the three cases (gas/liquid, solid/liquid and liquid/gas/solid). Numerical results showed that the drag force plays the major role on the gas/liquid flow profile. Regarding the solid/liquid flow, Gidaspow model was chosen to estimate the drag force coefficient after comparisons between numerical and experimental results. Three-phase simulations showed that the gas was the main responsible for the mixing quality within the reactor. Dead zones were reduced from 44% in the solid/liquid simulations to 0,02% in the three-phase simulations and the liquid and solid velocity magnitude increased in about eight times. The configuration of the gas distribution system played a major role on the overall flow profile and drove liquid recirculation along the axial position. Understanding the multiphase flow within this reactor will allow optimizations on the process as well as on the reactor, in order to seek an increase on the efficiency both in the treatment and biogas in the production.

As estações de tratamento de água de abastecimento (ETAs) têm a finalidade de fornecer água potável. Neste processo de tratamento de água são gerados resíduos, os quais historicamente têm sido lançados em cursos de água, aumentando o nível de degradação destes. O presente trabalho teve por objetivo avaliar o impacto do lançamento desses resíduos numa estação de tratamento de esgoto (ETE) com reator anaeróbio de fluxo ascendente e manto de lodo (UASB), buscando estudar uma alternativa para a disposição adequada desses resíduos. Para o estudo da influência do lançamento do lodo da ETA em um reator de fluxo ascendente e manto de lodo (UASB) foram utilizados dois reatores em escala piloto. O esgoto utilizado para alimentar o sistema de tratamento foi proveniente do Conjunto Residencial da Universidade de São Paulo, já o lodo utilizado foi obtido na ETA da cidade de Juquitiba. A presente pesquisa foi dividida em três fases: a primeira etapa (Fase 1) constituiu-se na partida dos reatores UASB 1 e UASB 2; na segunda etapa (Fase 2) estudou-se o desempenho dos sistemas sob regime estabilizado; e na terceira e última etapa (Fase 3) o reator UASB 2 recebeu adição de duas dosagens de lodo de ETA, sendo a primeira de 50 mg/L (Fase 3a) e a segunda de 75 mg/L (Fase 3b), em termos de sólidos em suspensão totais. As condições operacionais adotadas foram: vazão de 50 L/h e tempo de detenção hidráulico (TDH) de 8 horas. Os resultados apresentados no texto indicaram que, com o acréscimo de lodo da ETA, o reator UASB 2 não teve seu desempenho afetado negativamente, e a remoção de matéria orgânica em termos de DQO, DBO e fósforo foi muito próxima entre os reatores UASB 1 e UASB 2. Conclui-se que com a disposição de lodo em um reator UASB, não haverá interferência prejudicial no desempenho operacional do mesmo. / Water treatment stations have the purpose of providing potable water. In this process of water treatment, a variety of residuals are produced; these, historically have been discharged into water streams, increasing the water pollution. The objective of this work was to evaluate the impact of discharging residuals in a treatment station with an Upflow Anaerobic Sludge Blank Reactor (UASB), and try to find an alternative for the appropriate treatment of these. For the study of the influence of discharging WTA sludge into a UASB reactor, two reactors in pilot scale were used. The disposals used to feed the treatment system came from the apartment building where Sao Paulo University students live, while the sludge used was obtained in the water treatment station from Juquitiba city. This research has been divided into three stages: The first one (Stage 1) consisted of the setting of the reactors UASB1 and UASB2. In the second stage (Stage 2) it was studied the performance of the systems in the balance regime. In the third one (Stage 3), the reactor UASB2 received the supply of two portions of WTA sludge, the first one of 50 mg/L (Stage 3a) and the second one of 75 mg/L (Stage 3b). These amounts are determined in terms of the TSS. The operational conditions adopted were flow of 50 L/h and TDH of eight hours. The results obtained indicated that with the addition of WTA sludge the reactor UASB2 did not show inferior performance. At the same time the organic material removal, in terms of DQO, DBO and phosphorous content, was similar between the reactors UASB1 and UASB2, concluding that with the supply of WTP sludge in the reactor UASB, there won\'t he detrimental effects in the reactor performance.

Submitted by Haroudo Xavier Filho (haroudo.xavierfo@ufpe.br) on 2016-07-01T14:17:21Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação Versão em PDF.pdf: 1393964 bytes, checksum: 9f6914af2635718fc925ce4690531587 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-01T14:17:21Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação Versão em PDF.pdf: 1393964 bytes, checksum: 9f6914af2635718fc925ce4690531587 (MD5) Previous issue date: 2015-01-30 / CAPES / O LAS é um tensoativo usado na fabricação de produtos de limpeza, sendo sua degradação no tratamento aeróbio altamente eficaz. Todavia, em ambientes anaeróbios, sua biodegradação depende de vários fatores, como a composição e concentração de alguns compostos dos esgotos. Por isso, as eficiências de degradação do LAS neste ambiente são distintas, variando de 0 a 78%. No Brasil, devido a uma carência na área do saneamento, alternativas mais baratas para o tratamento de esgoto estão sendo amplamente utilizadas. Os reatores anaeróbios do tipo UASB são um exemplo destas alternativas, devido a sua alta eficiência de remoção de matéria orgânica. Entretanto, atualmente em uma estação de tratamento de esgoto, o objetivo não é apenas a matéria orgânica de fácil degradação, mas também compostos recalcitrantes e nutrientes. Este trabalho teve como objetivo aplicar em um reator contínuo, alimentado com esgoto real, um modelo de otimização, realizado em laboratório com regime em batelada, para verificar reprodutibilidade da influência de alguns parâmetros na dinâmica de sorção/dessorção do LAS em reatores utilizados em estações de tratamento de esgoto convencionais. Foram realizados dois experimentos. O experimentoI foi o monitoramento de um reator UASB em escala de laboratório. Este reator era alimentado com esgoto de uma estação de tratamento real, ETE Mangueira. Alterações no afluente foram realizadas para proporcionar a adsorção do LAS na biomassa. O pH foi ajustado para 6. Seguindo um planejamento fatorial 2K, o reator foi operado em 4 fases alterando a concentração de óleo, entre 0 e 5 g/L e a oxigenação ou não do LAS. O experimento II foi um teste de laboratório de adsorção e de dessorção, utilizando a mesma biomassa do reator do primeiro experimento. Foram submetidas diferentes concentrações de LAS (10, 20 e 100 mg/L), e diferentes tempos de mistura. Durante o período de operação, observou-se a ocorrência de adsorção e dessorção do LAS no lodo, bem como biodegradação, quando a adsorção foi baixa; as eficiências de degradação do LAS total nas diversas fases experimentais variaram de 0 a 33%. Os homólogos C12 e C13 foram os que sofreram maior degradação durante todo período de operação, com eficiências de 42 e 57% de sua massa inicial, respectivamente, na fase com alteração apenas do pH; o C13 foi o homólogo de maior taxa de adsorção, 97% de sua massa inicial. Isto ocorreu quando a concentração de óleo foi de 5 g/L e não foi realizado aeração do LAS. No teste de adsorção, os resultados obtidos mostraram que a adsorção na biomassa seca depende da disponibilidade de LAS no líquido. No teste de dessorção o comportamento de liberação de LAS no meio aquoso foi lento. Os testes mostraram capacidade reversível da adsorção do LAS, comprovando que a dinâmica de adsorção e dessorção do LAS no reator depende da composição do meio líquido e da forma de operação do reator, e que sua indisponibilidade no meio solúvel impede a degradação. Logo, o processo de adsorção inibe a degradação do LAS em ambientes anaeróbios e os resultados obtidos no teste de otimização em laboratório foram também observados em reatores operados com esgoto real. / LAS is a surfactant used in the manufacture of cleaning products, and its degradation in the highly efficient aerobic treatment. However, in anaerobic environments, biodegradation depends on several factors, including the composition and concentration of certain compounds of sewage. Therefore, the LAS this environmental degradation efficiencies are different, ranging from 0 to 78%. In Brazil, due to a lack in the sanitation area, cheaper alternatives for the treatment of sewage are being widely used. The anaerobic reactor of the UASB type are an example of these alternatives, due to its high removal efficiency of organic matter. However, currently a sewage treatment plant, the aim is not only the organic matter degradation easily, but also nutrients and recalcitrant compounds. This study aimed to apply in a continuous reactor, fed with real wastewater, an optimization model, conducted in laboratory batch system to check reproducibility of the influence of some parameters on dynamic sorption / desorption of LAS reactors used in stations Conventional sewage treatment. Two experiments were conducted. The first was a monitoring of a UASB reactor at laboratory scale. This reactor was fed with sewage a real treatment plant, ETE hose. Changes in the influent were performed to provide the adsorption of LAS biomass. The pH was adjusted to 6. By following a factorial design 2K, the reactor was operated at four stages by changing the concentration of oil, between 0 and 5 g / L and oxygenation or not the LAS. The second experiment was a laboratory test adsorption and desorption using the same biomass from the first reactor experiment. They underwent different concentrations of LAS, 10, 20 and 100 mg / L, and different mixing times. During the operation period, it was observed the occurrence of adsorption and desorption of LAS in the sludge as well as biodegradation when adsorption was low; The degradation efficiency of the total LAS in the different experimental phases ranging from 0 to 33%. The C12 and C13 homologues have suffered the greatest degradation during the entire operating period, efficiency 42 and 57% of their initial mass, respectively, in phase with the pH change only; the C13 was the counterpart of higher adsorption rate, 97% of its initial mass. This occurred when the oil concentration was 5 g / L and aeration was not performed LAS. In the adsorption test, the results showed that adsorption of dry biomass depends on the availability of LAS in the liquid. In desorption test the LAS release behavior in aqueous media was slow. The tests showed reversible adsorption capacity of the LAS, proving that the dynamics of adsorption and desorption of LAS in the reactor depends on the composition of the liquid medium and form of reactor operation, and that their unavailability in the middle soluble prevents degradation. Therefore, the adsorption process inhibits the degradation of LAS in anaerobic environments and the results obtained in laboratory test optimization are also observed in reactors operated with real sewage.

Submitted by Rafael Santana (rafael.silvasantana@ufpe.br) on 2017-05-08T17:47:53Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação Influencia_do_papel(Devson_Paulo).pdf: 736229 bytes, checksum: 642c14daa466934d0e1951d33b1c328c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-08T17:47:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação Influencia_do_papel(Devson_Paulo).pdf: 736229 bytes, checksum: 642c14daa466934d0e1951d33b1c328c (MD5) Previous issue date: 2016-03-30 / CAPES / Diversos estudos mostram que há uma tendência mundial de se utilizar o sistema de esgotamento sanitário como destino final de resíduos, que variam desde fármacos, materiais de uso pessoal, até fraldas, absorventes e papel higiênico. Quando se trata da influência do papel higiênico no tratamento de esgotos domésticos, poucas pesquisas foram realizadas. Entretanto, sabe-se que a introdução de novos constituintes nos esgotos sanitários pode exercer influência não somente na coleta e transporte em tubulação, como também no seu tratamento em estações convencionais. Diante desse contexto, a presente pesquisa tem como objetivo avaliar a influência do papel higiênico no tratamento anaeróbio de esgotos sanitários. Para tanto, foram instalados dois reatores tipo UASB de bancada com fluxo contínuo, sendo um deles alimentado com efluente doméstico sintético e papel higiênico em duas concentrações (1 folha dupla/L = 0,42 g/L (FI) e 2 folhas duplas/L = 0,81 g/L (FII)) e o outro apenas com esgoto doméstico sintético. O monitoramento dos reatores indicou que o reator alimentado com papel higiênico - RP apresentou menores eficiências de remoção de matéria orgânica para DQOBruta-Bruta (79% em FI e 75% em FII) quando comparado ao reator controle - RC (83,0 %). Em termos de remoção de sólidos totais, a eficiência foi de 52,54% (em FI) e 64,45% (em FII), para o RP e 19% neste período em relação RC. A partir da análise dos resultados conclui-se que a hidrólise da celulose advinda do papel higiênico, em reatores anaeróbios, justificou uma menor eficiência na remoção de matéria orgânica. Por outro lado, o RP apresentou maior produção de biogás, mostrando que, em condições apropriadas, o tratamento anaeróbio desse tipo de efluente poderá aumentar o potencial de energia a ser aproveitada, em projetos de novas estações de tratamento de efluentes. / Several studies show around worldwide trend of using the sewage system as a final destination, for example drugs, personal use materials, diapers, sanitary napkins and toilet paper. About the influence of toilet paper in wastewater treatment, few studies are being conducted. In this context, the present study aims to evaluate the influence of toilet paper in the anaerobic treatment of sewage. Therefore, they were installed two reactors UASB type bench with continuous flow, one being fed with synthetic wastewater and toilet paper in two concentrations (1 double sheet / L = 0.42 g / L P-I) and 2 double sheets / L = 0.81 g/L (P-II)) and the other only with synthetic sewage. Monitoring and evaluation of the performance of reactors were done physical and chemical analysis of influent and effluent wastewater. The results obtained this research indicated that the reactor fed with addition of toilet paper showed less removal of organic material efficiencies (79% in P-I and 75% in P-II) when compared to the control reactor (and 83.0 %) and good TS removal efficiency (52.54% in P-I and 64.45% in P-II) for reactor fed with toilet paper - RP and 19% in this period for RC. From the analysis of the results it is concluded that the hydrolysis of cellulose arising from toilet paper in anaerobic reactors, justified a less efficient in removing organic matter. On the other hand, the RP showed higher production of biogas, showing that, under appropriate conditions, the anaerobic treatment of such effluent may increase the potential energy to be utilized in projects of new wastewater treatment plants.

Buscando compreender o comportamento hidrodinâmico de um reator anaeróbio de fluxo ascendente (UASB), o presente trabalho teve por objetivo desenvolver um modelo numérico utilizando ferramentas de Fluidodinâmica Computacional (CFD) para a simulação do comportamento do escoamento trifásico (líquido, gás e sólido) em um reator UASB utilizado na produção de biogás a partir da vinhaça, e validar este modelo utilizando técnicas de Velocimetria de Partículas por Imagem (PIV). Para tanto, inicialmente foi projetado o reator UASB e em seguida foram desenvolvidas a geometria e a malha. As simulações foram executadas no software Fluent, utilizando uma malha com 528.000 volumes de controle. Foram inicialmente realizadas simulações do escoamento monofásico do líquido e em seguida simulações bifásicas gás/líquido e sólido/líquido foram realizadas adotando-se uma abordagem Euleriana-Euleriana, isotérmica, transiente e tridimensional. Por fim, os modelos bifásicos já validados foram associados em um modelo trifásicos. Técnicas de PIV foram utilizadas na validação dos modelos bifásicos e do trifásico. Na etapa de validação dos modelos numéricos, foi verificada uma diferença máxima entre resultados experimentais e computacionais menor de 4% para todos os casos. Foi verificado que a força de arraste é a que exerce a maior influência no perfil do escoamento gás/líquido. Com relação ao escoamento sólido/líquido, o modelo de Gidaspow foi escolhido para o cálculo do coeficiente de arraste, após comparação com resultados experimentais. Nas simulações trifásicas, verificou-se o gás foi o principal responsável pela qualidade da mistura dentro do reator, reduzindo de 44% o percentual de zonas mortas no reator no caso sólido/líquido para 0,02% no caso trifásico e aumentando em cerca de oito vezes a magnitude da velocidade das fases sólida e líquida. O sistema de distribuição de gás exerceu forte influência no perfil do escoamento, tendo induzido recirculação interna no reator. A compreensão do escoamento permitirá otimizações no processo e no reator de forma a buscar o aumento da eficiência de tratamento bem como da geração de biogás. / PETROBRAS, Brasil. / Aiming to understand the hydrodynamics of a Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactor, this work aimed to apply multiphase modeling through computational fluid dynamics (CFD) to assess the behavior of the three phase flow (liquid, gas and solid) in a UASB reactor, which is used in the biogas production using vinasse as substrate and the to validate the results using Particle Image Velocimetry (PIV) techniques. Therefore, the UASB reactor was designed and then the geometry and mesh were developed. The simulations were performed using the software Fluent and a mesh with 528.000 control volumes. Initially, monophasic simulations of the liquid phase were carried out. Next, two phase simulations were performed considering the pairs of phases gas/liquid and solid/liquid. An Eulerian-Eulerian approach was adopted, together with isothermal, transient and tridimensional conditions. After validated, the two-phase models (solid/liquid and gas/liquid) were combined into a three-phase model. PIV was used for the experimental validation of the two and three-phase models. The numerical model validation showed maximum differences lower than 4% between experimental and computational results for the three cases (gas/liquid, solid/liquid and liquid/gas/solid). Numerical results showed that the drag force plays the major role on the gas/liquid flow profile. Regarding the solid/liquid flow, Gidaspow model was chosen to estimate the drag force coefficient after comparisons between numerical and experimental results. Three-phase simulations showed that the gas was the main responsible for the mixing quality within the reactor. Dead zones were reduced from 44% in the solid/liquid simulations to 0,02% in the three-phase simulations and the liquid and solid velocity magnitude increased in about eight times. The configuration of the gas distribution system played a major role on the overall flow profile and drove liquid recirculation along the axial position. Understanding the multiphase flow within this reactor will allow optimizations on the process as well as on the reactor, in order to seek an increase on the efficiency both in the treatment and biogas in the production.

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:18:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KelianaDantasSantos.pdf: 895385 bytes, checksum: 3acd95bf0a090afc60f2e59780dde652 (MD5) Previous issue date: 2007-02-22 / The environmental conditions in Brazil have been contributing to the development of anaerobic systems in the treatment of wastewaters, especially UASB reactors Upflow Anaerobic Sludge Blanket. In the anaerobic digestion, the organic nitrogen is reduced, to ammonium form, which is not degraded in those conditions. The method more used for nitrogen removal is the biological treatment by nitrification and denitrification. The nitrification is an aerobic process, accomplished by autotrophic bacteria that promote the oxidation of ammonia to nitrite and nitrate. The second stage of the treatment, named denitrification, is a process in which anaerobic bacteria reduce nitrite and nitrate to molecular nitrogen. The classic biological process, for removal of nutrients, use three reactors - Bardenpho System, therefore, this work intends an alternative system, where the anaerobic digestion and the denitrification happen in the same reactor, in this system, is reduced for two, the number of reactors. This work had as objective evaluates the performance of the UASB reactor, in terms of removal efficiency, of bath COD and nitrogen. It was verified that the anaerobic digestion process was not affected, the removal efficiency of organic material expressed in COD, in all the phases, was 71%, removal already expected for a reactor of this type. It was also observed that the denitrification process happened, the removal nitrate efficiencies were, in the first phase, 90% and in the following ones, 50%. Therefore, the denitrification process in reactor UASB is viable. / As condições ambientais do Brasil, principalmente o clima por apresentar altas temperaturas, têm contribuído para o desenvolvimento de sistemas anaeróbios no tratamento de águas residuárias, especialmente reatores UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket,. No processo de digestão anaeróbia, o nitrogênio orgânico é reduzido para a forma amoniacal, a qual não é degradada nessas condições. Nos sistemas de tratamento de águas residuárias, o método mais frequentemente utilizado para remoção de nitrogênio é o tratamento biológico por nitrificação e desnitrificação. A nitrificação é um processo aeróbio, realizado por bactérias autotróficas que promovem a oxidação da amônia para nitrito e nitrato. Na segunda etapa do tratamento, desnitrificação, as bactérias facultativas anaeróbias reduzem nitrito e nitrato a nitrogênio molecular. No processo biológico clássico, para remoção de nitrogênio e fósforo, são necessários três reatores - Sistema Bardenpho. Nesta pesquisa, propõe-se um sistema alternativo, onde a metanização e a desnitrificação acontecem no mesmo reator, sendo o número de reatores, desse sistema, reduzido para dois. Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de um reator UASB, em termos de eficiência de remoção, de DQO e de compostos de nitrogênio. Verificou-se que o processo de metanização não foi prejudicado, pois, a eficiência de remoção de material carbonáceo expresso em DQO, em todas as fases, foi de 71%, remoção já esperada por um reator deste tipo. Também se observou que efetivamente ocorreu o processo de desnitrificação, visto que as eficiências de remoção de nitrato foram, na primeira fase, de 90% e nas seguintes, em média 50%. Portanto, o processo de desnitrificação em reator UASB é viável.

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:22:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Risoneide Borges da Silva.pdf: 1029799 bytes, checksum: 86ca17c7c8fc145cfe11be87528a1894 (MD5) Previous issue date: 2014-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The landfill leachate has a high level of pollution, as it has high levels of ammonia and organic compounds that cause environmental impacts if released untreated into receiving bodies. One of the alternatives that may be feasible and effective for the treatment of leachate treatment is conjugate Sanitary landfill leachate using more domestic wastewater biological treatment systems. Given the above the present research work aims to investigate the treatment process combined landfill leachate and domestic sewage in UASB reactor followed by aerobic trickling filter bed. The experimental system was designed, built and monitored the physical premises of the Experiment Station Biological Treatment of Sewage (EXTRABES), State University of Paraiba, Campina Grande - PB, Brazil, constituting a UASB reactor and an aerobic trickling filter bed. The substrate used in the treatment, to supply the reactors was prepared daily and consisted of mixing 99% of domestic sewage plus 1% of landfill leachate (volume percent). The operation of the experimental system was divided into two phases, the first lasting six months and the second four months. The results showed that the average concentration of the final effluent BOD of 90 mg / L and an average removal efficiency of the system by 63% in the first stage, the second stage the average removal efficiency was 77% with an average concentration of effluent end of 51 mg / L. The average removal efficiencies of COD Total 5 and N-NH 4 + in the system was 85% and 21% respectively in step 1 and 89% and 61% in the second stage. The nitrate concentration in the effluent of aeróbiopercolador filter in the first step with an average value was less than 7.6 mg / L in the second stage, average 36mg / L, which was higher nitrification. Based on the results obtained it follows that the conjugate treatment of landfill leachate over sewage constitutes an efficient and viable alternative for the treatment of leachate by favoring their treatment by biological process. It was further observed that for pH indicators and BOD5 mean values of the final effluent are within standard conditions established by CONAMA 430/2011, for disposal in water bodies and Ammoniacal Nitrogen averaged near the standard set by this standard, and the minimum values reached 18 mgN-NH 4 + L. / O lixiviado de aterro sanitário possui um elevado nível de poluição, pois apresenta altos teores de nitrogênio amoniacal e compostos orgânicos que causam impactos ambientais se lançados sem tratamento prévio em corpos receptores. Uma das alternativas que pode ser viável e eficiente para o tratamento do lixiviado é o tratamento conjugado de lixiviado de aterro sanitário mais esgoto doméstico utilizando sistemas de tratamento biológicos. Diante do exposto o presente trabalho de pesquisa objetiva investigar o processo de tratamento conjugado de lixiviado de aterro sanitário e esgoto doméstico em reator UASB seguido de filtro aeróbio de leito percolador. O sistema experimental foi projetado, construído e monitorado nas dependências físicas da Estação Experimental de Tratamentos Biológicos de Esgotos Sanitários (EXTRABES) da Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande PB, Brasil, constituindo-se de um reator UASB e um filtro aeróbio de leito percolador. O substrato utilizado no tratamento, para alimentação dos reatores era preparado diariamente e consistia da mistura de 99% de esgoto doméstico mais 1% de lixiviado de aterro sanitário (percentagem em volume). A operação do sistema experimental foi dividida em duas etapas, a primeira com duração de seis meses e a segunda de quatro meses. Os resultados obtidos mostraram que a concentração média de DBO do efluente final foi de 90 mg/L e eficiência média de remoção no sistema de 63% na primeira etapa, na segunda etapa a eficiência média de remoção foi de 77% com concentração média do efluente final de 51 mg/L. As eficiências médias de remoção de DQO 5 Total e N-NH 4 + no sistema foi de 85% e 21% respectivamente na etapa 1 e de 89% e 61% na segunda etapa. A concentração de nitrato no efluente do filtro aeróbio percolador , na primeira etapa foi menor com valor médio de 7,6mg/L do que na segunda etapa, média de 36mg/L, onde ocorreu maior nitrificação. Com base nos resultados obtidos tem-se que o tratamento conjugado de lixiviado de aterro sanitário mais esgoto doméstico constitui-se uma alternativa eficiente e viável para o tratamento de lixiviado por favorecer seu tratamento por processo biológico. Constatou-se ainda que para os indicadores de pH e DBO os valores médios do efluente final encontram-se dentro das condições padrões estabelecidas pelo CONAMA 430/2011, para descarte em corpos aquáticos e o Nitrogênio Amoniacal apresentou valor médio próximo ao padrão estabelecido pela norma citada, sendo que os valores mínimos chegaram a 18 mgN-NH 5 /L.

Com o aumento da produção de biodiesel para atender à legislação brasileira, está ocorrendo um aumento considerável na geração de glicerol, um resíduo líquido contendo cerca de 46 g\'CL POT.-\'/L e com elevada concentração de matéria orgânica (DQO média de 1.260 g/L). Apesar de ser bastante utilizado na indústria química, o teor de impurezas do glicerol oriundo de biodiesel limita o seu processamento industrial. Buscando agregar valor à este resíduo, utilizou-se um reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente (UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket), em escala de laboratório (14,85 L de volume útil), para produzir metano visando geração de energia, tendo o glicerol residual como única fonte de substrato. Este glicerol residual foi obtido a partir da transesterificação de uma mistura de óleos de algodão e soja (2:3, v/v) em uma usina de biodiesel pertencente à Petrobrás S.A. Durante a operação, a COV foi aumentada gradualmente de 2,0 a 10,0 kgDQO/\'M POT.3\'.d e a diluição de glicerol residual no afluente foi reduzida de 1:1.500 até 1:5. O reator UASB foi capaz de remover, em média, 97,5% de matéria orgânica, apresentando 59% de \'CH IND.4\' no biogás, e relação AGV/Alc\'H\'CO IND.3\'POT.-\' abaixo de 0,3, mesmo com 14 g\'CL POT.-\'/L no interior do sistema. No entanto, foi necessário adicionar nutrientes em concentrações adequadas para evitar que o sistema entrasse em colapso. Os ensaios de toxicidade mostraram que o glicerol residual não é tóxico ao lodo anaeróbio, mas apresenta uma limitação inicial da metanogênese. O teste de biodegradabilidade anaeróbia indicou que o glicerol residual foi 65,9% biodegradável e o potencial de produção de metano alcançou 0,220 \'M POT.3\'CH IND.4\'/kg Glicerol. / The Brazilian legislation demands the use of biodiesel mixed with diesel in an increasing rate. This raise on biodiesel production implies also on an increase on generation of glycerol, which is a liquid or semi-solid waste with high concentration of salts (approximately 46.1 g\'CL POT.-\'/L) and organic matter (1260 gCOD/L in average). Despite being widely used in chemical industry, the residual glycerol contains impurities that limit its industrial processing. In order to add value to this residue, an upflow anaerobic sludge blanket reactor (UASB) at laboratory scale (14.85 L of working volume), fed with glycerol generated on biodiesel industry, was used to produce biogas, which can be used for power generation via methane. This wasted glycerin was produced by the transesterification process of a mixture of the cottonseed oil and soybean oil (2:3, v:v) in a Petrobras S/A biodiesel plant. During operation, the organic loading rate (OLR) was gradually increased from 2.0 to 10.0 kgCOD/\'M POT.3\'.d., and the dilution of residual glycerol in the influent was reduced from 1:1500 to 1:5. The UASB reactor was able to remove 97.5% of the organic matter, producing biogas with 59% of \'CH IND.4\', and VFA/Alk\'H\'CO IND.3\'POT.-\' ratio below 0.3, even with a very high concentration of chloride in the bulk liquid (14 g\'CL POT.-\'/L). However, it was necessary to add nutrients in adequate concentrations to prevent the system from collapsing. The toxicity tests showed that the residual glycerol used in the research was not toxic to the anaerobic sludge. The anaerobic biodegradability test indicated that the residual glycerol was 65.9% biodegradable and the biochemical methane production potential was 0.220 \'M POT.3\'CH IND.4\'/kg Glycerol.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Surface Waters are generally used as support for disposal of waste generated by man. The effluents from dairy industries are characterized by high volume presents, but mainly because of its high concentration of organic load. The evolution of agro-industrial systems wastewater treatment offers the application of eficiente technologies of the environmental impact is kept to a maximum. The UASB (upflow anaerobib sludge blanket) reactor is considered one of the most representative anaerobic systems, due to its high biomass concentration and a rich microbial diversity. This study aimed to initiate and control their operation in the anaerobic digestion process to the treat wastewater from a dairy plant evaluating the removal of control parameters (temperature, pH, COD, BOD5, TKN, TS and VST) beside the design parameters (HRT, HLR and VOL). The reactor was operated with the HRT of 0,085 d-1, and VOLs ranging from 12,58 to 29,2 kg.m-3.d-1, which influenced the high HLR value. To start, the inoculum used was from a septic tank. The temperature oscillations due to the presented experimental period. As for the control parameters, the system showed a significant difference in the removal of organic matter. The removal of BOD5 by the system obtained a removal efficiency of 42,7%. For COD, removal was 58,6%. The removal efficiency was related by large sludge production, indicating the time of withdrawal of excess. The concentration of excess sludge was analyzed, which showed significant 17.538 mg.L-1, being the explicit need for disposal of the sludge during operation. / As águas superficiais geralmente são utilizadas como suporte para eliminação de resíduos produzidos pelo homem. Os efluentes das indústrias de laticínios são caracterizados por apresentarem elevados volumes, mas principalmente por sua elevada concentração de carga orgânica. A evolução dos sistemas de tratamento de efluentes agroindustriais disponibiliza a aplicação de tecnologias eficientes para que o impacto ambiental seja reduzido ao máximo. O reator UASB (upflow anaerobic sludge blanket) é considerado um dos mais representativos sistemas anaeróbios, devido a sua alta concentração de biomassa e uma rica diversidade microbiana. Este trabalho objetivou dar início ao processo bem como controlar sua operação no processo de digestão anaeróbia para o tratamento de efluentes de uma usina de laticínios avaliando a remoção dos parâmetros de controle (temperatura, pH, DQO, DBO5, NTK, ST e SVT), além dos parâmetros de projeto (TDH, TCH e COV). O reator foi operado com um TDH de 0,085 d-1, e COV variando de 12, 58 a 29,2 kg.m-3.d-1, os quais influenciaram no alto valor da TCH. Para a partida, o inóculo utilizado foi proveniente de uma fossa séptica. A temperatura apresentou oscilações devido ao tempo experimental. Quanto aos parâmetros de controle, o sistema apresentou diferença significativa na remoção da matéria orgânica. A remoção de DBO5 pelo sistema obteve-se uma eficiência de remoção de 42,7%. Para a DQO, a remoção foi de 58,6%. A eficiência de remoção foi relacionada pela grande produção de lodo, indicando o momento da retirada do excesso. A concentração do excesso de lodo foi analisada, onde apresentou expressivos 17.538 mg.L-1, ficando explícita a necessidade de descarte do lodo durante a sua operação.

O presente estudo visou investigar e monitorar a remoção de cistos de Giardia spp. e oocistos de Cryptosporidium spp. em processos combinados (anaeróbio-físico-químico) de uma estação de tratamento de esgoto (ETE), composta por tratamento preliminar, reator UASB (escala piloto) seguido de coagulação, floculação e sedimentação (equipamento jarteste em escala de bancada) ou coagulação, floculação e flotação por ar dissolvido – FAD (equipamento flotateste em escala de bancada), e verificar a ocorrência desses protozoários no lodo do reator UASB e do processo de sedimentação. Verificou-se a qualidade das amostras a partir de variáveis físicas e químicas, e pela detecção de microrganismos indicadores – E.coli e coliformes totais. Os métodos de detecção de protozoários se basearem nas etapas de concentração (tripla centrifugação ou filtração em membrana seguida de tripla centrifugação); purificação por separação imunomagnética (IMS); detecção por reação de imunofluorescência direta (RID). As recuperações de cistos e oocistos variaram de 25,9 a 41,2% e de 5,8 a 22,2%, respectivamente. Foram detectadas significativas quantidades de cistos de Giardia spp. em 100% das amostras de esgoto analisadas, com concentrações médias no esgoto bruto de 4,27x103 cistos.L-1 na etapa 1 e 3 (TDH de 12 horas) e 3,18x103 cistos.L-1 na etapa 2 (TDH de 8 horas). No esgoto tratado após processo de sedimentação as concentrações médias foram 327,4 cistos.L-1 no tratamento utilizando coagulante cloreto férrico e 3,8 cistos.L-1 utilizando tanino, ambos na etapa 1, já na etapa 2 esses mesmos tratamentos apresentaram efluente com concentrações médias de 211,6 e 29,6 cistos.L-1, respectivamente. No efluente tratado após o processo de flotação as concentrações médias de cistos de Giardia spp. foram de 8,0 cistos.L-1 com coagulante cloreto férrico e 1,5 cistos.L-1 com PAC, na etapa 3, e de 7,0 cistos.L-1 com cloreto férrico e 5,3 cistos.L-1 com PAC na etapa 2. Os oocistos de Cryptosporidium spp. foram detectados com menor frequência nas amostras de esgoto, como concentrações médias de 18,7 oocistos.L-1 no esgoto bruto nas etapas 1 e 3 e de 23,0 oocistos.L-1 na etapa 2. As eficiências de remoção de cistos de Giardia spp. dos tratamentos combinados variaram de 1,1 log a 3,4 log. O lodo do reator UASB e o lodo da etapa de sedimentação apresentaram altas quantidades de (oo)cistos, evidenciando a tendência de remoção de (oo)cistos por processos físicos como a sedimentação. O processo de flotação foi mais eficiência que o processo de sedimentação na remoção de (oo)cistos, mas devido à pequena quantidade de lodo não foi possível quantificar os (oo)cistos no lodo flotado. / The aim of study was to investigate and monitor the removal of Giardia spp. cysts and Cryptosporididum spp. oocysts through different combined treatment (anaerobic/physicalchemical) of a sewage treatment plant (STP), consisted of preliminary treatment, UASB reactor (pilot scale) followed by sedimentation (jartest equipment in bench scale) or by dissolved air flotation (flotatest equipment in bench scale). Moreover, it was investigated the occurrence of protozoa in the sludge of the UASB reactor and sedimentation process. It was analyzed the quality of the samples through physical and chemical variables and detection of indicator microorganisms – E. coli and total coliforms. The detection methods of protozoa were based on steps of concentration (triple centrifugation or membrane filtration followed by triple centrifugation); purification by immunomagnetic separation (IMS); immunofluorescence assay (IFA). The recovery of cysts and oocysts ranged from 25,9 to 41,2% and from 5,8 to 22,2%, respectively. Significant quantities of Giardia spp. cysts were detected in 100% of the analyzed wastewater samples, with mean concentration of 4,27x103 cysts.L-1 in raw watewater in step 1 and 3 (THD 12 hours) and 3,18x103 cysts.L-1 in step (THD 8 hours). In treated wastewater after the sedimentation process the mean concentration were 327,4 cysts.L-1 with ferric chloride and 3,8 cysts.L-1 with tannin, both in step 1, and in step 2 the same treatments were with mean concentration of 211,6 and 29,6 cysts.L-1, respectively. In treated wastewater after flotation process the mean concentration were 8,0 cysts.L-1 with ferric chloride and 1,5 cysts.L-1 with PAC in step 3 and 7,0 cysts.L-1 with ferric chloride and 5,3 cysts.L-1 with PAC in step 2. The oocysts of Cryptosporidium spp. were detected less often in the wastewater samples, with mean concentration of 18,7 oocysts.L-1 in raw wastewater in steps 1 and 3 and of 23,0 oocysts.L-1 in step 2. The overall removal for Giardia spp. was on average of 1,1 to 3,4 log. The sludge from UASB reactor and sedimentation process presented high quantities of (oo)cysts, implying the tendency of these systems to remove (oo)cysts by its physical processes such as sedimentation. The flotation process was more eficiente than the sedimentation process in the (oo)cysts removal, but due to the small amount of sludge was not possible to quantify the (oo)cysts in the float sludge.