O processamento anaeróbio da vinhaça se apresenta como uma alternativa para a recuperação de energia (biogás), e reaproveitamento das suas características nutricionais através da disposição no solo. Com o intuito de elevar a eficiência energética, o presente trabalho teve como objetivo estimular a produção de metano em reatores anaeróbios em batelada de lodo granular adaptado, alimentados com vinhaça de usina sucroalcooleira, por meio da adição de metais traço. Foram avaliadas as suplementações da vinhaça com Co, Zn, Mo, Ni, Mn e W. Na Fase 1 foram realizados 4 ensaios, os reatores foram analisados individualmente nas concentrações 200 μg.L-1, 350 μg.L-1, 500 μg.L-1 e 800 μg.L-1. Na Fase 2 verificou-se o comportamento dos metais em conjunto, à concentração de 350 μg.L-1 de cada micronutriente (Co, Ni, Zn, Mo, Cu e Mn). Os dados de produção acumulada de CH4 foram ajustados pelo modelo modificado de Gompertz, e foram obtidas as constantes cinéticas. Na Fase 1, verificou-se que a concentração de 200 μg.L-1 de Co foi a mais adequada aos experimentos e apresentou a maior velocidade máxima de produção de CH4, 121,30 mL.d-1 (aumento de 17% na taxa de produção de metano). Nesta mesma Fase, o W apresentou indícios de inibição à concentração de 800 μg.L-1, e os demais metais exibiram os melhores resultados nesta mesma concentração, a velocidade de produção (Rm) aumentou para o Mn (26%), Ni (25%), Cu (21%) e Mo (19%), e os rendimentos mais expressivos foram para Mo (0,267 mL CH4.mg-1 DQOrem), Zn (0,240 mL CH4.mg-1 DQOrem) e Ni (0,232 mL CH4.mg-1 DQOrem). A Fase 2 não apresentou resultados satisfatórios, as verificações não indicaram variação relevante entre os reatores do ensaio e controle. / Anaerobic processing of vinasse is presented as an alternative to energy recovery (biogas), and reuse of its nutritional characteristics through the provision on the ground. In order to increase energy efficiency, this study aimed to stimulate methane production in adapted anaerobic batch reactors with granular sludge fed with vinasse from sugarcane biorefineries, through the addition of trace metals. The supplementation vinasse were evaluated with Co, Zn, Mo, Ni, Mn and W. In phase 1 four essays were realized, and micronutrient were analyzed individually in concentrations of 200 μg.L-1, 350 μg.L-1, 500 μg.L-1 and 800 μ.L-1. In phase 2 it was observed the behavior of metal together, with micronutrients concentration of 350 μg.L-1 (Co, Ni, Zn, Mo, Cu e Mn). The data of methanes production were adjusted by Gompertz modified model and kinetics constants were obtained. In phase 1 it was verified that the concentration of 200 μg.L-1 of Co was optimal for the experiments and showed the highest maximum production velocity of CH4, 121,30 mL.d-1 (increase of 17%). In this phase W showed evidence of inhibition at a concentration of 800 μg.L-1, and other metals showed the best results in the same concentration. The velocity of production (Rm) increased to Mn (26%), Ni (25%), Cu (21%) e Mo (19%), and the most significant yields were to Mo (0,267 mL CH4.mg-1 DQOrem), Zn (0,240 mL CH4.mg-1 DQOrem) and Ni (0,232 mL CH4.mg-1 DQOrem). Phase 2 did not show satisfactory results.

O processamento anaeróbio da vinhaça se apresenta como uma alternativa para a recuperação de energia (biogás), e reaproveitamento das suas características nutricionais através da disposição no solo. Com o intuito de elevar a eficiência energética, o presente trabalho teve como objetivo estimular a produção de metano em reatores anaeróbios em batelada de lodo granular adaptado, alimentados com vinhaça de usina sucroalcooleira, por meio da adição de metais traço. Foram avaliadas as suplementações da vinhaça com Co, Zn, Mo, Ni, Mn e W. Na Fase 1 foram realizados 4 ensaios, os reatores foram analisados individualmente nas concentrações 200 μg.L-1, 350 μg.L-1, 500 μg.L-1 e 800 μg.L-1. Na Fase 2 verificou-se o comportamento dos metais em conjunto, à concentração de 350 μg.L-1 de cada micronutriente (Co, Ni, Zn, Mo, Cu e Mn). Os dados de produção acumulada de CH4 foram ajustados pelo modelo modificado de Gompertz, e foram obtidas as constantes cinéticas. Na Fase 1, verificou-se que a concentração de 200 μg.L-1 de Co foi a mais adequada aos experimentos e apresentou a maior velocidade máxima de produção de CH4, 121,30 mL.d-1 (aumento de 17% na taxa de produção de metano). Nesta mesma Fase, o W apresentou indícios de inibição à concentração de 800 μg.L-1, e os demais metais exibiram os melhores resultados nesta mesma concentração, a velocidade de produção (Rm) aumentou para o Mn (26%), Ni (25%), Cu (21%) e Mo (19%), e os rendimentos mais expressivos foram para Mo (0,267 mL CH4.mg-1 DQOrem), Zn (0,240 mL CH4.mg-1 DQOrem) e Ni (0,232 mL CH4.mg-1 DQOrem). A Fase 2 não apresentou resultados satisfatórios, as verificações não indicaram variação relevante entre os reatores do ensaio e controle. / Anaerobic processing of vinasse is presented as an alternative to energy recovery (biogas), and reuse of its nutritional characteristics through the provision on the ground. In order to increase energy efficiency, this study aimed to stimulate methane production in adapted anaerobic batch reactors with granular sludge fed with vinasse from sugarcane biorefineries, through the addition of trace metals. The supplementation vinasse were evaluated with Co, Zn, Mo, Ni, Mn and W. In phase 1 four essays were realized, and micronutrient were analyzed individually in concentrations of 200 μg.L-1, 350 μg.L-1, 500 μg.L-1 and 800 μ.L-1. In phase 2 it was observed the behavior of metal together, with micronutrients concentration of 350 μg.L-1 (Co, Ni, Zn, Mo, Cu e Mn). The data of methanes production were adjusted by Gompertz modified model and kinetics constants were obtained. In phase 1 it was verified that the concentration of 200 μg.L-1 of Co was optimal for the experiments and showed the highest maximum production velocity of CH4, 121,30 mL.d-1 (increase of 17%). In this phase W showed evidence of inhibition at a concentration of 800 μg.L-1, and other metals showed the best results in the same concentration. The velocity of production (Rm) increased to Mn (26%), Ni (25%), Cu (21%) e Mo (19%), and the most significant yields were to Mo (0,267 mL CH4.mg-1 DQOrem), Zn (0,240 mL CH4.mg-1 DQOrem) and Ni (0,232 mL CH4.mg-1 DQOrem). Phase 2 did not show satisfactory results.

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:18:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jorge Marcell Coelho Menezes.pdf: 2026265 bytes, checksum: 1b08242de0fd6c2d712d982021510d06 (MD5) Previous issue date: 2012-03-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / About 260 tons of municipal solid waste (MSW) is collected daily in Brazil and due to lack of proper management, these wastes are disposed of improperly usually impacting the environment. In the final destinations, the organic solid waste (OSW) present in MSW, undergo biodegradation, producing leachate and greenhouse gases. The vegetable solids wastes (VSW) portion of the OSW should be highlighted regarding the treatment, as they are generated in large quantities in central supply and can therefore be a major risk to the environment. An alternative that stands under the OSW treatment is anaerobic digestion, due produce CH as the final product, considering as a source of renewable energy. In this study was analyzed the behavior of the anaerobic digestion of VSW in anaerobic batch reactor (ABR), and the influence of ambient temperatures (average 21.5°C), 40 and 50°C and total solids of 36.2, 48.5 and 59.9 gST.L -1 in its biostabilization. The experimental system was installed and monitored on the premises of the Experimental Station for Biological Treatment of Sewage at the State University of Paraiba, Campina Grande - PB. The substrates used to feed the reactors were prepared from the mixture of VSW and anaerobic sewage sludge, originating from a UASB reactor. 27 ABR were monitored, 12 with 2.30 liters and 15 with 1.15 liter of volume unit, being allowed to about 15% of the volume for the head-space. The quantification of the volume of biogas was performed daily and determination of its composition, by gas chromatography, weekly. After 160 days of monitoring, the reactors were unloaded and the biostabilized substrate was characterized. Among the conditions studied, it was observed that the best treatment that favored the anaerobic digestion was for reactors with a substrate containing total solids of 36.2 gST.L-1 at room temperature, resulting in removal efficiency 28.5% of total COD, volume 23.85 liters of biogas, 9.05 liters of CH4 and CH maximum percentage of 56% in the biogas. Thus, anaerobic digestion can be considered a viable alternative for the treatment of VSW, taking advantage of its potential energy in a rational manner and reducing the volume of waste going to landfills and/or landfills. / Cerca de 260 mil toneladas de resíduos sólidos urbanos (RSU) são coletados diariamente no Brasil e devido à falta de gerenciamento adequado, o descarte desses resíduos geralmente causa impactos ambientais. Nas destinações finais, os resíduos sólidos orgânicos (RSO), presentes nos RSU, sofrem biodegradação, produzindo lixiviado e gases de efeito estufa. Os resíduos sólidos orgânicos vegetais (RSOV), parcela dos RSO, merecem destaque quanto ao tratamento, pois os mesmos são gerados em grandes quantidades nas centrais de abastecimento, portanto podem constituir grande risco ao ambiente. Uma alternativa que se destaca no âmbito do tratamento de RSO é a digestão anaeróbia, isto devido produzir CH como produto final, considerando-se como fonte de energia renovável. Neste estudo foi analisado o comportamento da digestão anaeróbia dos RSOV em reatores anaeróbios em batelada (RAB), verificando a influência das temperaturas ambiente (média 21,5ºC), 40 e 50ºC e concentração de sólidos totais de 36,2; 48,5 e 59,9 gST.L -1 em sua bioestabilização. O sistema experimental foi instalado e monitorado nas dependências da Estação Experimental de Tratamento Biológico de Esgoto Sanitário da Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande PB. Os substratos utilizados na alimentação dos reatores foram preparados a partir da mistura de RSOV e lodo anaeróbio de esgoto sanitário, oriundo de reator UASB. 27 RAB foram monitorados, sendo 12 de 2,30 litros e 15 de 1,15 litros de capacidade volumétrica unitária, sendo reservado cerca de 15% deste volume para o headspace. A quantificação do volume do biogás foi realizada diariamente e a determinação de sua composição, por cromatografia gasosa, semanalmente. Após 160 dias de monitoramento, os reatores foram descarregados e o substrato bioestabilizado foi caracterizado. Dentre as condições estudadas, observou-se que o tratamento que melhor favoreceu o processo de digestão anaeróbia foi para os reatores com substrato contendo concentração de sólidos totais de 36,2 gST.L a temperatura ambiente, obtendo-se eficiência de remoção de DQO de 28,5%, volume de 23,85 litros de biogás, 9,05 litros de CH4 total e percentual máximo de CH no biogás de 56%. Assim, a digestão anaeróbia pode ser considerada alternativa viável para o tratamento dos RSOV, aproveitando seus potenciais energéticos de forma racional e reduzindo o volume de resíduos destinados a lixões e/ou aterros.

Este trabalho avaliou a tratabilidade dos lixiviados do aterro sanitário de São Carlos-SP, utilizando-se reatores biológicos. O experimento foi conduzido à temperatura ambiente, em uma unidade piloto construída no aterro sanitário de São Carlos-SP. Inicialmente foram testados e comparados dois tipos de reatores anaeróbios, cada um com volume total de 1.200 L e ambos providos de agitação mecânica, diferenciando-se pelo tipo de imobilização da biomassa, sendo o primeiro com biomassa auto-imobilizada (ASBR) e o segundo com biomassa imobilizada em espuma de poliuretano (ASBBR). Um filtro biológico anaeróbio contínuo de fluxo ascendente de aproximadamente 120 L também foi avaliado. Além do pré-tratamento anaeróbio, foi avaliado também o pós-tratamento, que consistiu em um sistema de lodos ativados em batelada seqüencial de aproximadamente 180 L. O ASBR, inoculado com lodo granular de reator UASB, apresentou-se ineficiente, com problemas de desagregação e sedimentação da biomassa. O ASBBR, inoculado com lodo proveniente do fundo de uma lagoa de lixiviados, ao final de sua adaptação, apresentou eficiências superiores a 70%, em termos de remoção de DQO, utilizando-se lixiviado sem diluição, com DQO afluente da ordem de 11.000 mg/L, relação AVT/DQO aproximadamente igual a 0,6 e tempo de reação igual a 7 dias. Verificou-se que a biodegradabilidade anaeróbia dos lixiviados está diretamente relacionada à relação AVT/DQO, e que para relações AVT/DQO Total inferiores a 0,25, a biodegradabilidade é baixa, para relações entre 0,25 e 0,40 é média, e acima de 0,40 pode ser considerada elevada. Observou-se também que concentrações de N-amoniacal, da ordem de até 4.500 mg/L, não impedem o tratamento anaeróbio, desde que a biomassa esteja devidamente adaptada. Aos perfis temporais de concentração, realizados no ASBBR, foi ajustado um modelo de primeira ordem para consumo de substrato, na forma de DQO Total, obtendo valores de K1 variando entre 3,18 x \'10 POT.-5\' e 5,82 x \'10 POT.-5\' /(d.mgSTV/L). O pós-tratamento dos efluentes do ASBBR foi avaliado em um sistema de lodos ativados em batelada seqüencial, que obteve eficiência máxima da ordem de 30% em termos de remoção de DQO, com DQO afluente da ordem de 5.000 mg/L. Quanto ao filtro biológico anaeróbio de fluxo ascendente, obteve-se eficiências superiores a 70%, ao ser alimentado com uma mistura de lixiviado recalcitrante e etanol acidificado, com DQO afluente da ordem de 20.000 mg/L. / This work evaluated the tractability of landfill leachate from São Carlos-SP, utilizing biological reactors. The experiment was conducted at environmental temperature, in a pilot scale unity constructed into the São Carlos-SP landfill area. Initially, it was compared and tested two kinds of anaerobic reactors, each one with 1.200 L of total volume and both provided of mechanical agitation, differing by the kind of biomass immobilization, having the first (ASBR), self-immobilized biomass, and the second (ASBBR), immobilized biomass in polyurethane foam cubes. An approximately 120 L volume continuous up flow anaerobic biofilter was also evaluated. Additionally to the anaerobic treatment, it was also evaluated the post-treatment of landfill leachate in a sequence batch activated sludge system of 180 L. The ASBR, inoculated with a granular UASB sludge from a poultry wastewater treatment, was inefficient and presented sludge segregation and sedimentation problems. The ASBBR, inoculated using the sludge from the bottom of a landfill leachate reservoir, at the final of acclimation, presented efficiency over 70%, in terms of COD removal, utilizing landfill leachate without water dilution, with an inlet COD at the range of 11,000 mg/L, a TVA/COD ratio of approximately 0.6 and reaction time equal to 7 days. It was realized that the landfill leachate anaerobic biodegradability has a directly relationship to the TVA/COD ratio, and for TVA/COD Total ratio lower than 0.25, the biodegradability is low, for ratios between 0.25 and 0.40 is medium, and up to 0.40 may be considered high. It was also observed that \'NH IND.4\' POT.+\' concentrations at the range of 4,500 mg N/L has no significant interference in the anaerobic treatment, since the biomass has properly acclimated. At the temporal profiles of concentration performed in the ASBBR, it was adjusted a first order model for the substrate consumption, in terms of COD Total, obtaining K1 values ranging between 3.18 x \'10 POT.-5\' and 5.82 x \'10 POT.-5\' /(d.mgSTV/L). The post-treatment of the ASBBR effluents was evaluated in a sequence batch activated sludge system, which has obtained maximum efficiencies at the range of 30% in terms of COD removal, with an inlet COD at the range of 5,000 mg/L. As regards of the continuous up flow anaerobic biofilter, it has obtained efficiencies superiors to 70% when fed by a mixing of recovery landfill leachate and acidified ethanol, with an inlet COD at the range of 20,000 mg/L.

Este trabalho avaliou a tratabilidade dos lixiviados do aterro sanitário de São Carlos-SP, utilizando-se reatores biológicos. O experimento foi conduzido à temperatura ambiente, em uma unidade piloto construída no aterro sanitário de São Carlos-SP. Inicialmente foram testados e comparados dois tipos de reatores anaeróbios, cada um com volume total de 1.200 L e ambos providos de agitação mecânica, diferenciando-se pelo tipo de imobilização da biomassa, sendo o primeiro com biomassa auto-imobilizada (ASBR) e o segundo com biomassa imobilizada em espuma de poliuretano (ASBBR). Um filtro biológico anaeróbio contínuo de fluxo ascendente de aproximadamente 120 L também foi avaliado. Além do pré-tratamento anaeróbio, foi avaliado também o pós-tratamento, que consistiu em um sistema de lodos ativados em batelada seqüencial de aproximadamente 180 L. O ASBR, inoculado com lodo granular de reator UASB, apresentou-se ineficiente, com problemas de desagregação e sedimentação da biomassa. O ASBBR, inoculado com lodo proveniente do fundo de uma lagoa de lixiviados, ao final de sua adaptação, apresentou eficiências superiores a 70%, em termos de remoção de DQO, utilizando-se lixiviado sem diluição, com DQO afluente da ordem de 11.000 mg/L, relação AVT/DQO aproximadamente igual a 0,6 e tempo de reação igual a 7 dias. Verificou-se que a biodegradabilidade anaeróbia dos lixiviados está diretamente relacionada à relação AVT/DQO, e que para relações AVT/DQO Total inferiores a 0,25, a biodegradabilidade é baixa, para relações entre 0,25 e 0,40 é média, e acima de 0,40 pode ser considerada elevada. Observou-se também que concentrações de N-amoniacal, da ordem de até 4.500 mg/L, não impedem o tratamento anaeróbio, desde que a biomassa esteja devidamente adaptada. Aos perfis temporais de concentração, realizados no ASBBR, foi ajustado um modelo de primeira ordem para consumo de substrato, na forma de DQO Total, obtendo valores de K1 variando entre 3,18 x \'10 POT.-5\' e 5,82 x \'10 POT.-5\' /(d.mgSTV/L). O pós-tratamento dos efluentes do ASBBR foi avaliado em um sistema de lodos ativados em batelada seqüencial, que obteve eficiência máxima da ordem de 30% em termos de remoção de DQO, com DQO afluente da ordem de 5.000 mg/L. Quanto ao filtro biológico anaeróbio de fluxo ascendente, obteve-se eficiências superiores a 70%, ao ser alimentado com uma mistura de lixiviado recalcitrante e etanol acidificado, com DQO afluente da ordem de 20.000 mg/L. / This work evaluated the tractability of landfill leachate from São Carlos-SP, utilizing biological reactors. The experiment was conducted at environmental temperature, in a pilot scale unity constructed into the São Carlos-SP landfill area. Initially, it was compared and tested two kinds of anaerobic reactors, each one with 1.200 L of total volume and both provided of mechanical agitation, differing by the kind of biomass immobilization, having the first (ASBR), self-immobilized biomass, and the second (ASBBR), immobilized biomass in polyurethane foam cubes. An approximately 120 L volume continuous up flow anaerobic biofilter was also evaluated. Additionally to the anaerobic treatment, it was also evaluated the post-treatment of landfill leachate in a sequence batch activated sludge system of 180 L. The ASBR, inoculated with a granular UASB sludge from a poultry wastewater treatment, was inefficient and presented sludge segregation and sedimentation problems. The ASBBR, inoculated using the sludge from the bottom of a landfill leachate reservoir, at the final of acclimation, presented efficiency over 70%, in terms of COD removal, utilizing landfill leachate without water dilution, with an inlet COD at the range of 11,000 mg/L, a TVA/COD ratio of approximately 0.6 and reaction time equal to 7 days. It was realized that the landfill leachate anaerobic biodegradability has a directly relationship to the TVA/COD ratio, and for TVA/COD Total ratio lower than 0.25, the biodegradability is low, for ratios between 0.25 and 0.40 is medium, and up to 0.40 may be considered high. It was also observed that \'NH IND.4\' POT.+\' concentrations at the range of 4,500 mg N/L has no significant interference in the anaerobic treatment, since the biomass has properly acclimated. At the temporal profiles of concentration performed in the ASBBR, it was adjusted a first order model for the substrate consumption, in terms of COD Total, obtaining K1 values ranging between 3.18 x \'10 POT.-5\' and 5.82 x \'10 POT.-5\' /(d.mgSTV/L). The post-treatment of the ASBBR effluents was evaluated in a sequence batch activated sludge system, which has obtained maximum efficiencies at the range of 30% in terms of COD removal, with an inlet COD at the range of 5,000 mg/L. As regards of the continuous up flow anaerobic biofilter, it has obtained efficiencies superiors to 70% when fed by a mixing of recovery landfill leachate and acidified ethanol, with an inlet COD at the range of 20,000 mg/L.