Um reator anaeróbio de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB), em escala piloto, foi utilizado para tratamento anaeróbio da vinhaça, resíduo proveniente da produção de açúcar e álcool de cana-de-açúcar. O reator foi inoculado com lodo granulado, oriundo de reator UASB tratando resíduo de abatedouro de aves; e submetido ao aumento gradativo de carga orgânica volumétrica (COV) até atingir 10 kgDQO.m3.dia-1. O aumento da COV ocorreu através do ajuste da vazão e, portanto, do aumento da velocidade ascensional do sistema. O objetivo deste estudo foi avaliar e acompanhar o efeito que tais mudanças operacionais provocam na manta de lodo granular. As análises físicas, químicas e biológicas foram realizadas no inóculo e na manta de lodo, durante o incremento da COV (2,5, 5,0, 7,5 e 10 kgDQO.m-3.dia-1). Foi estudada a distribuição de dimensão, a resistência mecânica, a composição de metais e estrutura microbiana dos grânulos. Os grânulos do inóculo e do reator UASB variaram de 0,4 a 5 mm. O inóculo apresentou maior frequência de grânulos entre 2,1 e 2,5 mm. Com a introdução da COV e aumento da velocidade ascensional, verificou-se diminuição dos tamanhos dos grânulos. Nas COV de 2,5 e 5,0 kgDQO.m-3.dia-1 a maior frequência de grânulos foi de 1,6 a 2,0 mm e nas COV de 7,5 e 10 kgDQO.m-3.dia-1 foi de 0,4 a 1 mm. A análise de resistência mecânica aplicada aos grânulos causou diminuição no tamanho dos mesmos em todas as situações analisadas. O teste estatístico ANOVA revelou que as amostras foram estatisticamente diferentes, confirmando que o aumento de COV e a agitação aplicada aos grânulos no teste de resistência modificou as características do lodo granular. Os metais presentes na vinhaça não causaram impacto tóxico aos microrganismos no reator. As análises microbiológicas mostraram grande diversidade microbiana nos grânulos em todas as situações analisadas. Nas COV mais baixas (2,5 e 5,0 kgDQO.m-3.dia-1) as Methanosaetas se mantiveram no centro do grânulo, mas nas COV mais altas elas afloraram na superfície granular. Verificou-se que o aumento da COV diversificou os tipos de bactérias e selecionou a população de arqueia adaptada às novas condições. De forma geral, os resultados apontam que a tecnologia UASB é adequada ao tratamento de vinhaça de alta carga orgânica devido à boa adaptação dos grânulos às condições operacionais. / A pilot scale upflow anaerobic sludge blanket (UASB) was used for anaerobic treatment of vinasse. The reactor was inoculated with granular sludge from an UASB reactor treating poultry slaughterhouse wastewater. A gradual increase of the volumetric organic loading rate (OLR) up to 10 Kg COD.m3.day-1 was imposed. The increasing of the OLR occurred by increasing the flow rate and, thus, from increasing the upflow velocity. The aim of this study was to evaluate and monitor the effect that such operational changes cause in the granular sludge blanket. The physical, chemical and biological analyzes were performed in the inoculum and the sludge blanket, during the increase in OLR (2.5, 5.0, 7.5 and 10 Kg COD. 3.day-1). Size distribution, mechanical strength, metal composition and microbial structure of the granules were studied. The granules from the inoculum and from the UASB reactor varied from 0.4 to 5.0 mm. The inoculum presented greater frequency of granules, between 2.1 and 2.5 mm. The OLR and up flow velocity increase resulted in a decrease of granule sizes. For OLR of 2.5 and 5.0 kgCOD.m3.day-1 the highest frequency of granules was 1.6 to 2.0 mm and for OLR of 7.5 and 10 kgCOD.m3.day-1 it was 0.4 to 1.0 mm. The mechanical strength analysis applied to granules caused a reduction in the size for all analyzed situations. The ANOVA statistical test showed that the samples were statistically different; confirming that the increase in OLR and agitation applied to granules in the strength test modified the characteristics of the granular sludge. The metal content present in the vinasse caused no toxic impact on microorganisms in the reactor. Microbiological analyses showed great microbial diversity in granules in all situations. In the lower OLR (2.5 and 5.0 kgCOD.m3.day-1) the Methanosaetas remained in the center, but in the higher OLR they seemed to emerge on the surface of the granules. Through molecular biological tests, it was found that increasing the OLR diversified the types of bacteria and selected the adapted Archaea population to the new conditions. Overall, the results indicate that the UASB technology is suitable for the treatment of high organic load rate vinasse because of the good adaptation of granules to the operational conditions.

Um reator anaeróbio de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB), em escala piloto, foi utilizado para tratamento anaeróbio da vinhaça, resíduo proveniente da produção de açúcar e álcool de cana-de-açúcar. O reator foi inoculado com lodo granulado, oriundo de reator UASB tratando resíduo de abatedouro de aves; e submetido ao aumento gradativo de carga orgânica volumétrica (COV) até atingir 10 kgDQO.m3.dia-1. O aumento da COV ocorreu através do ajuste da vazão e, portanto, do aumento da velocidade ascensional do sistema. O objetivo deste estudo foi avaliar e acompanhar o efeito que tais mudanças operacionais provocam na manta de lodo granular. As análises físicas, químicas e biológicas foram realizadas no inóculo e na manta de lodo, durante o incremento da COV (2,5, 5,0, 7,5 e 10 kgDQO.m-3.dia-1). Foi estudada a distribuição de dimensão, a resistência mecânica, a composição de metais e estrutura microbiana dos grânulos. Os grânulos do inóculo e do reator UASB variaram de 0,4 a 5 mm. O inóculo apresentou maior frequência de grânulos entre 2,1 e 2,5 mm. Com a introdução da COV e aumento da velocidade ascensional, verificou-se diminuição dos tamanhos dos grânulos. Nas COV de 2,5 e 5,0 kgDQO.m-3.dia-1 a maior frequência de grânulos foi de 1,6 a 2,0 mm e nas COV de 7,5 e 10 kgDQO.m-3.dia-1 foi de 0,4 a 1 mm. A análise de resistência mecânica aplicada aos grânulos causou diminuição no tamanho dos mesmos em todas as situações analisadas. O teste estatístico ANOVA revelou que as amostras foram estatisticamente diferentes, confirmando que o aumento de COV e a agitação aplicada aos grânulos no teste de resistência modificou as características do lodo granular. Os metais presentes na vinhaça não causaram impacto tóxico aos microrganismos no reator. As análises microbiológicas mostraram grande diversidade microbiana nos grânulos em todas as situações analisadas. Nas COV mais baixas (2,5 e 5,0 kgDQO.m-3.dia-1) as Methanosaetas se mantiveram no centro do grânulo, mas nas COV mais altas elas afloraram na superfície granular. Verificou-se que o aumento da COV diversificou os tipos de bactérias e selecionou a população de arqueia adaptada às novas condições. De forma geral, os resultados apontam que a tecnologia UASB é adequada ao tratamento de vinhaça de alta carga orgânica devido à boa adaptação dos grânulos às condições operacionais. / A pilot scale upflow anaerobic sludge blanket (UASB) was used for anaerobic treatment of vinasse. The reactor was inoculated with granular sludge from an UASB reactor treating poultry slaughterhouse wastewater. A gradual increase of the volumetric organic loading rate (OLR) up to 10 Kg COD.m3.day-1 was imposed. The increasing of the OLR occurred by increasing the flow rate and, thus, from increasing the upflow velocity. The aim of this study was to evaluate and monitor the effect that such operational changes cause in the granular sludge blanket. The physical, chemical and biological analyzes were performed in the inoculum and the sludge blanket, during the increase in OLR (2.5, 5.0, 7.5 and 10 Kg COD. 3.day-1). Size distribution, mechanical strength, metal composition and microbial structure of the granules were studied. The granules from the inoculum and from the UASB reactor varied from 0.4 to 5.0 mm. The inoculum presented greater frequency of granules, between 2.1 and 2.5 mm. The OLR and up flow velocity increase resulted in a decrease of granule sizes. For OLR of 2.5 and 5.0 kgCOD.m3.day-1 the highest frequency of granules was 1.6 to 2.0 mm and for OLR of 7.5 and 10 kgCOD.m3.day-1 it was 0.4 to 1.0 mm. The mechanical strength analysis applied to granules caused a reduction in the size for all analyzed situations. The ANOVA statistical test showed that the samples were statistically different; confirming that the increase in OLR and agitation applied to granules in the strength test modified the characteristics of the granular sludge. The metal content present in the vinasse caused no toxic impact on microorganisms in the reactor. Microbiological analyses showed great microbial diversity in granules in all situations. In the lower OLR (2.5 and 5.0 kgCOD.m3.day-1) the Methanosaetas remained in the center, but in the higher OLR they seemed to emerge on the surface of the granules. Through molecular biological tests, it was found that increasing the OLR diversified the types of bacteria and selected the adapted Archaea population to the new conditions. Overall, the results indicate that the UASB technology is suitable for the treatment of high organic load rate vinasse because of the good adaptation of granules to the operational conditions.

The Wu-Luo River, located in the Ping-Tong County of southern Taiwan, has long been polluted by untreated domestic and partially treated swine wastewaters and is among the most polluted rivers in Taiwan. The main objective of this study was to find a practical and effective way to improve water qualities of seriously polluted rivers with a natural technology. The Wu-Luo River was taken as an illustration of the approach in the first subject of this study. The second subject used mixed sewage and a partially-treated swine waster as a simulated polluted river water to test if an UASB (upflow anaerobic sludge blanket) reactor followed by a constructed wetland (CW) system could be used for clarification of the water. For verification of the performance results achieved by the second subject, the third subject used a pilot UASB-CWs system to test the performances by using the water sampled from the Wu-Luo River. A full-scale constructed wetland system (CWs) has been in operation for cleaning a portion of polluted Wu-Luo River water since January 2005. The first section of study investigated the efficiency and treatment capacity of this full-scale CWs on the river shore, and the operation parameters of CWs could be improved to enhance the treatment. Due to the limited efficiency and capacity of the full-scale CWs treatment, the second section of this study use a pilot-scale system to treat wastewater mixed in laboratory to simulate the polluted water treatment of the Wu-Luo River. This system was equipped with an UASB reactor in front of the CWs, which is expected to raise the efficiency and capacity of the CWs. Since the system of UASB-CWs in the second section showed good performance, the actual Wu-Luo River water was introduced to 2 pilot-scale systems which only the experimental one had UASB reactor before CWs in the third section of study. The removal efficiency of pollutants including heavy metals between the experimental and control systems was compared. In the first section, the Wu-Luo River CWs occupied a total area of 18 hectares in which approximately 9 hectares were wetted by the introduced river water. Close to 4.7 hectares of the CWs was flooded by the river water with 1.9 hectares occupied by emergent and floating plants. A total water volume of about 9,930 m3 was estimated. During the investigation period, 10,000-20,000 m3/d (CMD) (average 10,800 CMD) of the polluted river water was introduced to the CWs with a hydraulic retention time (HRT) of 0.92 day. It was concluded that water sampled from near the midpoint of the CWs got better clarification results than those from the effluent end. Pollutant removal efficiencies were 60, 60, and 67%, respectively, for TCOD, BOD, and SS at the midpoint, and 56, 54, and 45%, respectively, for TCOD, BOD, and SS at the effluent end. Organics, N, and P released from decayed plants were responsible for the poor water qualities at the end. The CWs had only a TN removal efficacy of approximately 18% with no TP removal effect. In the second section, a pilot system with an UASB reactor combined with two CW reactors was used to evaluate the feasibility of treating wastewater samples (mixture of sewage and partially-treated swine wastewater). To observe the influence of HRT on the removal efficiency of various pollutants in the wastewater in the UASB reactor, 2 phases of experiments with HRTs of 6 and 2 hours were conducted. The UASB reactor responded well in removing most of the pollutants observed except for AN and TP. The average removal efficiency could reach the levels of 93, 91, 86, 89, and 78% for SS, SCOD, SBOD, AN, and TP with the UASB-CWs systems, which have potentials to be used to improve the water quality in river in practice. To observe the influence of HRT on the removal efficiency of various pollutants in the wastewater in the UASB reactor, 2 phases of experiments with HRTs of 6 and 2 hours were conducted. In the third section, the experimental system was composed of UASB-CW1-CW2 in seris, whereas that of control system was only CW1-CW2 in series. Water samples were taken from Wu-Luo River water. To observe the influence of HRT on the removal efficiency of various pollutants in the river water in the UASB reactor, 3 phases of experiments with HRTs of 6, 4, and 2 hours were conducted. Heavy metals were easily settled in the first section of treatment, the concentrations of them were found higher in the sediments in UASB of experimental system than those in CW1 of control system. UASB can be used for primary sedimentation to prevent the CW1 blocking especially when the river quality changes dramatically on SS. With 4 hrs of HRT in UASB and 32 hrs in CW1 and CW2 each, the removal efficiency is the highest for all pollutants observed in this study. In the effluent of both of the whole systems, more than 96% of SS, NH3, and TN were removed, while more than 70% of COD and TP, more than 60% of BOD were also removed. When HRT in CW1 and CW2 is decreased to be lower than 16 hrs, the ability of CWs to remove TN and TP is also lowered.

O tratamento biológico anaeróbio aparece como uma opção importante para remover a carga orgânica poluidora da vinhaça, e vem despertando interesse entre pesquisadores do mundo todo devido aos sucessos já alcançados, principalmente em trabalhos científicos. O interesse científico aponta para o aprimoramento do processo de degradação desse efluente em taxas elevadas, além de promover a produção de biogás, com potencial para produção de energia. A tecnologia de tratamento anaeróbio mais utilizada para o tratamento da vinhaça é o reator UASB, apresentando resultados satisfatórios inclusive em unidades em escala plena. A interrupção do funcionamento do reator em períodos de entressafra é, indubitavelmente, um problema a ser enfrentado na operação do reator UASB, cujo período de partida é lento. A repartida do sistema é agravada nos reatores de alta taxa, requerendo estratégias adequadas para reduzir o período necessário permitindo mitigar prontamente os efeitos do aporte de vinhaça ao ambiente e recuperar energia a partir dessa matriz. Diante disso, um reator anaeróbio de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB) em escala piloto foi utilizado para o estudo da repartida do sistema e do tratamento da vinhaça e do melaço, sendo o último utilizado como fonte de carbono no período relativo à entressafra. O reator UASB foi operado durante 335 dias. Na Fase I utilizou-se a vinhaça como afluente, na Fase II o melaço de cana-de-açúcar e na Fase III novamente a vinhaça. Após período de interrupção de 30 dias, o período de repartida do sistema em estudo foi de 69 dias. Logo no início da repartida do reator, a eficiência de remoção de DQO foi superior a 80%, alcançando eficiência de 89,95 % em apenas oito dias de operação. O reator UASB apresentou valor médio de eficiência de remoção de DQO para as Fases I (vinhaça), II (melaço) e III (vinhaça) de 84 ± 3,35%; 82 ± 5,12% e 80 ± 9,22%, para cargas aplicadas de 5 a 34 kgDQO.m-3.d-1, 33 kgDQO.m-3.d-1 e 5 a 19 kgDQO.m-3.d-1, respectivamente. Em relação à produção de metano, de todo o período operacional, a Fase I referente à repartida do reator utilizando vinhaça como substrato após um mês sem alimentação foi a que apresentou a maior produção média no período, 7,93 LCH4. (L.d) -1, devido aos maiores valores de carga orgânica volumétrica (COV) aplicadas (5 a 34 kgDQO.m-3.d-1). A Fase II referente ao período de entressafra utilizando o melaço, foi de 7,28 LCH4. (L.d) -1 devido ao acúmulo de ácidos voláteis totais. A Fase III com retorno da safra utilizando a vinhaça, foi de 1,23 LCH4. (L.d) -1 devido aos menores valores de carga aplicada ao reator (5 a 8,5 kgDQO.m-3.d-1). As análises microbiológicas mostraram elevada diversidade microbiana e permitiu observar que com a utilização do melaço ocorreu alteração da população de microrganismos presente no reator, que apresentaram longo período de adaptação quando submetidos novamente à vinhaça, na última fase de operação. De forma geral, os resultados apontam que a tecnologia UASB é adequada no tratamento de vinhaça e melaço de alta carga orgânica e na geração de biogás. A substituição por melaço permitiu obter produção de biogás semelhante ao uso da vinhaça, entretanto dificultou a repartida, quando substituído pela vinhaça novamente (Fase III). / Biological anaerobic treatment systems are a promising approach for the removal of organic loading content of vinasse. Previous studies have demonstrated the optimization of the vinasse degradation process at high rates, promoting the biogas production with potential for energy use. Upflow anaerobic with sludge blanket (UASB) is the most applied anaerobic technology for the treatment of vinasse. Such reactor configuration presents satisfactory results even in full-scale units. The interruption of reactor operation during the off-season is undoubtedly an operational problem to be faced, whose restarting period is slow. The system restarting is intensified in high-rate reactors, requiring adequate strategies to reduce the time needed to mitigate the environmental effects of vinasse supply and to recover energy from that matrix. Therefore, a pilot-scale UASB was used to investigate the system restart and the treatment of vinasse and molasses. Sugarcane molasses was used as the carbon source during the off-season period. The system was operated during 335 days. The operational procedure consisted of three phases, in which different streams were used as carbon source: vinasse (Phases I), sugarcane molasses (Phases II) and vinasse (Phases III). After an interruption period of 30 days, the restarting period was 69 days. At the beginning of the restarting period, the average COD removal efficiency was higher than 80%, reaching COD removal efficiencies of 89.95% in only eight days of operation. The average COD removal efficiencies for Phases I (vinasse), II (molasses) and III (vinasse) were 84 ± 3.35%; 82 ± 5,12% and 80 ± 9,22%, respectively. Those removal efficiencies were achieved with organic loading rate 5 to 34 kgCOD.m-3.d-1 , 33 kgCOD.m-3.d-1 and 5 to 19 kgCOD.m-3.d-1, respectively. Regarding methane (CH4) production, Phase I (vinasse as substrate after one month without feeding) presented the highest average CH4 production (7.93 LCH4. (L.d) -1), due to the higher values of OLR (5 to 34 kgCOD.m-3.d-1). The CH4 production during Phase II (off-season using molasses as substrate) was 7.28 LCH4. (L.d) -1, due to the accumulation of volatile fatty acids (VFA). In Phase III, in which vinasse was applied again as substrate the CH4 production was 1.23 LCH4.(L.d)-1, due to the lower values of organic loading rate to the reactor (5 to 8.5 kgCOD.m-3.d-1). Microbiological analyses showed high microbial diversity in biomass developed at UASB reactor. Moreover, it was possible to observe that with molasses used as carbon source probably promotes changes in the microorganisms population, After period with molasses feeding, such microbiota presented a long adaptation period when resubmitted to vinasse, as the main carbon source in the feeding. In general, the results indicate that the UASB configuration was adequate for the vinasse and molasses treatment at high organic loading rate, resulting in high biogas production. In which the feeding with sugarcane molasses resulted in a biogas production similar to that obtained by vinasse feeding, but it made it difficult to divide when replaced by vinasse (Phase III).

Este projeto de pesquisa visou à investigação do desempenho do reator UASB (10 L de volume) no tratamento da vinhaça quando submetido a aumento progressivo da carga orgânica em condições termofílicas. A carga orgânica afluente média foi de 2,79 gDQO/L.dia (desvio de 1,5 gDQO/L.dia) e média efluente bruto de 1,24 gDQO/L.dia (desvio de 0,93 gDQO/L.dia). A operação atingiu o limite de carregamento de 6,5 gDQO/L.dia, limitado pela produção excessiva de ácidos voláteis totais que atingiram concentrações da ordem de 1.200 mgHac/L, tóxicas para biomassa metanogênica. A adaptação do lodo mesofílico às condições termofílicas ocorreu no período de 55 dias, que pode ser considerado um período curto. A operação com ácidos orgânicos para enriquecimento do lodo não se mostrou eficaz, com acúmulo desses ácidos para a COV de 10 gDQO/L.dia. A operação com etanol mostrou-se eficaz para a recuperação do lodo, com COV de 8,0 gDQO/L.dia, obtendo-se eficiência máxima de remoção de DQO de 80%. As eficiências máximas na operação foram durante a adaptação do lodo, com COV de 1,20 gDQO/L.dia (92,0%) e durante a operação do sistema, com COV de 3,50 gDQO/L.dia (83,0%). O TDH médio desenvolvido neste trabalho foi de 1,34 dias. Este dado levantou questionamentos a respeito de um TDH ótimo utilizado para este tipo de tratamento, devido a grande variação de TDHs encontrados na literatura em trabalhos correlatos (entre 1,0 e 6,5 dias). / This research project had the objective to investigate the performance of the UASB reactor (10 L of volume) in the vinasse treatment submitted to progressive organic loadings under thermophilic conditions. The organic matter upload average was 2,79 gDQO/L.day (standard deviation of 1,5 gDQO/L.day) and the full organic matter average was 1,24 gDQO/L.dia (standard deviation of 0,93 gDQO/L.day). The operation reached the organic limit loading in 6,5 gCOD/L.day, limited by the excessive production of total volatile acids that reached concentrations beyond 1.200 mgHac/L, toxic to metanogenic biomass. Adaptation of mesophilic sludge to thermophilic conditions occurred in a period of 55 days, what can be considered a short period. The operation with organic acids for sludge enrichment did not seem to be efficient, accumulating these acids in a 10 gCOD/L.day. The operation with ethanol seemed to be efficient for sludge recuperation, of 8,0 gCOD/L.day, reaching maximum COD reduction efficiencies of 80%. The maximum operation efficiency was during sludge adaptation with 1,20 gCOD/L.day (92,0%) and during operation system, with 3,50 gCOD/L.day (83%). The HDT average developed in this research was 1,34 days. These data bring questions about the HDT optimum for this kind of anaerobic treatment, in correlation with significant variation of HDT used in another studies in the literature (between 1,0 and 6,5 days of HDT).

Este projeto de pesquisa visou à investigação do desempenho do reator UASB (10 L de volume) no tratamento da vinhaça quando submetido a aumento progressivo da carga orgânica em condições termofílicas. A carga orgânica afluente média foi de 2,79 gDQO/L.dia (desvio de 1,5 gDQO/L.dia) e média efluente bruto de 1,24 gDQO/L.dia (desvio de 0,93 gDQO/L.dia). A operação atingiu o limite de carregamento de 6,5 gDQO/L.dia, limitado pela produção excessiva de ácidos voláteis totais que atingiram concentrações da ordem de 1.200 mgHac/L, tóxicas para biomassa metanogênica. A adaptação do lodo mesofílico às condições termofílicas ocorreu no período de 55 dias, que pode ser considerado um período curto. A operação com ácidos orgânicos para enriquecimento do lodo não se mostrou eficaz, com acúmulo desses ácidos para a COV de 10 gDQO/L.dia. A operação com etanol mostrou-se eficaz para a recuperação do lodo, com COV de 8,0 gDQO/L.dia, obtendo-se eficiência máxima de remoção de DQO de 80%. As eficiências máximas na operação foram durante a adaptação do lodo, com COV de 1,20 gDQO/L.dia (92,0%) e durante a operação do sistema, com COV de 3,50 gDQO/L.dia (83,0%). O TDH médio desenvolvido neste trabalho foi de 1,34 dias. Este dado levantou questionamentos a respeito de um TDH ótimo utilizado para este tipo de tratamento, devido a grande variação de TDHs encontrados na literatura em trabalhos correlatos (entre 1,0 e 6,5 dias). / This research project had the objective to investigate the performance of the UASB reactor (10 L of volume) in the vinasse treatment submitted to progressive organic loadings under thermophilic conditions. The organic matter upload average was 2,79 gDQO/L.day (standard deviation of 1,5 gDQO/L.day) and the full organic matter average was 1,24 gDQO/L.dia (standard deviation of 0,93 gDQO/L.day). The operation reached the organic limit loading in 6,5 gCOD/L.day, limited by the excessive production of total volatile acids that reached concentrations beyond 1.200 mgHac/L, toxic to metanogenic biomass. Adaptation of mesophilic sludge to thermophilic conditions occurred in a period of 55 days, what can be considered a short period. The operation with organic acids for sludge enrichment did not seem to be efficient, accumulating these acids in a 10 gCOD/L.day. The operation with ethanol seemed to be efficient for sludge recuperation, of 8,0 gCOD/L.day, reaching maximum COD reduction efficiencies of 80%. The maximum operation efficiency was during sludge adaptation with 1,20 gCOD/L.day (92,0%) and during operation system, with 3,50 gCOD/L.day (83%). The HDT average developed in this research was 1,34 days. These data bring questions about the HDT optimum for this kind of anaerobic treatment, in correlation with significant variation of HDT used in another studies in the literature (between 1,0 and 6,5 days of HDT).

O tratamento biológico anaeróbio aparece como uma opção importante para remover a carga orgânica poluidora da vinhaça, e vem despertando interesse entre pesquisadores do mundo todo devido aos sucessos já alcançados, principalmente em trabalhos científicos. O interesse científico aponta para o aprimoramento do processo de degradação desse efluente em taxas elevadas, além de promover a produção de biogás, com potencial para produção de energia. A tecnologia de tratamento anaeróbio mais utilizada para o tratamento da vinhaça é o reator UASB, apresentando resultados satisfatórios inclusive em unidades em escala plena. A interrupção do funcionamento do reator em períodos de entressafra é, indubitavelmente, um problema a ser enfrentado na operação do reator UASB, cujo período de partida é lento. A repartida do sistema é agravada nos reatores de alta taxa, requerendo estratégias adequadas para reduzir o período necessário permitindo mitigar prontamente os efeitos do aporte de vinhaça ao ambiente e recuperar energia a partir dessa matriz. Diante disso, um reator anaeróbio de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB) em escala piloto foi utilizado para o estudo da repartida do sistema e do tratamento da vinhaça e do melaço, sendo o último utilizado como fonte de carbono no período relativo à entressafra. O reator UASB foi operado durante 335 dias. Na Fase I utilizou-se a vinhaça como afluente, na Fase II o melaço de cana-de-açúcar e na Fase III novamente a vinhaça. Após período de interrupção de 30 dias, o período de repartida do sistema em estudo foi de 69 dias. Logo no início da repartida do reator, a eficiência de remoção de DQO foi superior a 80%, alcançando eficiência de 89,95 % em apenas oito dias de operação. O reator UASB apresentou valor médio de eficiência de remoção de DQO para as Fases I (vinhaça), II (melaço) e III (vinhaça) de 84 ± 3,35%; 82 ± 5,12% e 80 ± 9,22%, para cargas aplicadas de 5 a 34 kgDQO.m-3.d-1, 33 kgDQO.m-3.d-1 e 5 a 19 kgDQO.m-3.d-1, respectivamente. Em relação à produção de metano, de todo o período operacional, a Fase I referente à repartida do reator utilizando vinhaça como substrato após um mês sem alimentação foi a que apresentou a maior produção média no período, 7,93 LCH4. (L.d) -1, devido aos maiores valores de carga orgânica volumétrica (COV) aplicadas (5 a 34 kgDQO.m-3.d-1). A Fase II referente ao período de entressafra utilizando o melaço, foi de 7,28 LCH4. (L.d) -1 devido ao acúmulo de ácidos voláteis totais. A Fase III com retorno da safra utilizando a vinhaça, foi de 1,23 LCH4. (L.d) -1 devido aos menores valores de carga aplicada ao reator (5 a 8,5 kgDQO.m-3.d-1). As análises microbiológicas mostraram elevada diversidade microbiana e permitiu observar que com a utilização do melaço ocorreu alteração da população de microrganismos presente no reator, que apresentaram longo período de adaptação quando submetidos novamente à vinhaça, na última fase de operação. De forma geral, os resultados apontam que a tecnologia UASB é adequada no tratamento de vinhaça e melaço de alta carga orgânica e na geração de biogás. A substituição por melaço permitiu obter produção de biogás semelhante ao uso da vinhaça, entretanto dificultou a repartida, quando substituído pela vinhaça novamente (Fase III). / Biological anaerobic treatment systems are a promising approach for the removal of organic loading content of vinasse. Previous studies have demonstrated the optimization of the vinasse degradation process at high rates, promoting the biogas production with potential for energy use. Upflow anaerobic with sludge blanket (UASB) is the most applied anaerobic technology for the treatment of vinasse. Such reactor configuration presents satisfactory results even in full-scale units. The interruption of reactor operation during the off-season is undoubtedly an operational problem to be faced, whose restarting period is slow. The system restarting is intensified in high-rate reactors, requiring adequate strategies to reduce the time needed to mitigate the environmental effects of vinasse supply and to recover energy from that matrix. Therefore, a pilot-scale UASB was used to investigate the system restart and the treatment of vinasse and molasses. Sugarcane molasses was used as the carbon source during the off-season period. The system was operated during 335 days. The operational procedure consisted of three phases, in which different streams were used as carbon source: vinasse (Phases I), sugarcane molasses (Phases II) and vinasse (Phases III). After an interruption period of 30 days, the restarting period was 69 days. At the beginning of the restarting period, the average COD removal efficiency was higher than 80%, reaching COD removal efficiencies of 89.95% in only eight days of operation. The average COD removal efficiencies for Phases I (vinasse), II (molasses) and III (vinasse) were 84 ± 3.35%; 82 ± 5,12% and 80 ± 9,22%, respectively. Those removal efficiencies were achieved with organic loading rate 5 to 34 kgCOD.m-3.d-1 , 33 kgCOD.m-3.d-1 and 5 to 19 kgCOD.m-3.d-1, respectively. Regarding methane (CH4) production, Phase I (vinasse as substrate after one month without feeding) presented the highest average CH4 production (7.93 LCH4. (L.d) -1), due to the higher values of OLR (5 to 34 kgCOD.m-3.d-1). The CH4 production during Phase II (off-season using molasses as substrate) was 7.28 LCH4. (L.d) -1, due to the accumulation of volatile fatty acids (VFA). In Phase III, in which vinasse was applied again as substrate the CH4 production was 1.23 LCH4.(L.d)-1, due to the lower values of organic loading rate to the reactor (5 to 8.5 kgCOD.m-3.d-1). Microbiological analyses showed high microbial diversity in biomass developed at UASB reactor. Moreover, it was possible to observe that with molasses used as carbon source probably promotes changes in the microorganisms population, After period with molasses feeding, such microbiota presented a long adaptation period when resubmitted to vinasse, as the main carbon source in the feeding. In general, the results indicate that the UASB configuration was adequate for the vinasse and molasses treatment at high organic loading rate, resulting in high biogas production. In which the feeding with sugarcane molasses resulted in a biogas production similar to that obtained by vinasse feeding, but it made it difficult to divide when replaced by vinasse (Phase III).

Anaerobic pretreatment and aerobic post-treatment of municipal wastewater is being used more frequently. Recent investigations in this field using an AFBR/aeration chamber combination demonstrated the technical feasibility of this process. The investigation presented herein describes the use of a combined UASB/aeration chamber system for the treatment of municipal wastewater and attempts to demonstrate the technical feasibility of using the UASB process as both a pretreatment unit and a waste activated sludge digestion system. The results indicate that the UASB reactor has a TSS removal efficiency of about 37%. Of the solids removed by the unit, 33% were degraded by the action of microorganisms, and 4.6% were accumulated in the reactor. The results also show that accumulation of solids in the UASB reactor took place in the upper zone of the sludge bed.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:38:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2436_1.pdf: 6807297 bytes, checksum: e34c8df69ebb51e4e60b9b67b4abef06 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / O presente trabalho apresenta a avaliação de uma série histórica de 13 anos de monitoramento realizado na estação de tratamento de esgotos da Mangueira, situada na Região Metropolitana do Recife. A ETE Mangueira foi projetada para atender uma população de baixa renda de 18000 habitantes utilizando reator UASB seguido de lagoa de polimento. O monitoramento realizado totalizou 430 coletas e 4521 dias de acompanhamento. A pesquisa foi dividida em seis fases, em função da operação do sistema. O reator UASB obteve boa eficiência média de remoção de matéria orgânica (81% em DQO total/filtrada e 56% em DQO total/total) e baixa remoção de SST (43%). As baixas eficiências na remoção de SST são atribuidas à perda de sólidos no efluente do reator UASB devido a inexistência de uma rotina de descarga do lodo de excesso e também às deficiências observadas na operação e manutenção da unidade de tratamento. A lagoa de polimento promoveu uma importante remoção adicional de matéria orgânica, porém não apresentou resultados satisfatórios na remoção de nutrientes (N e P), devido ao baixo valor de pH que impediu o processo de volatilização da amônia e a precipitação dos sais insolúveis de fosfato. A remoção de coliformes termotolerantes também foi insatisfatória, já que apenas 10% dos resultados das 430 coletas apresentaram ordem de 103 NMP/100 mL no efluente. Por outro lado, a lagoa de polimento da ETE Mangueira apresenta um grande potencial para reúso hidro‐agrícola do efluente devido às concentrações efluentes ricas em nutrientes, especialmente nitrogênio e fósforo. Porém, precauções devem ser tomadas, pois o efluente da lagoa de polimento da ETE Mangueira não atende o padrão de lançamento de coliformes termotolerantes para irrigação irrestrita. A análise de confiabilidade complementou os dados sobre a avaliação das unidades de tratamento e gerou informações que podem ser utilizadas por projetistas em futuros projetos, tomando como base dados locais e também por operadores de ETEs, no desempenho das unidades de tratamento e na flexibilidade operacional. Nas fases em que a ETE Mangueira foi bem operada, altos níveis de confiabilidade foram observados para a remoção de matéria orgânica, com valores acima de 90%. Para os parâmetros de SST, nitrogênio amoniacal, fósforo e coliformes termotolerantes, as concentrações médias obtidas foram bem superiores as concentrações de projeto/operação para os níveis de confiabilidade calculados, gerando níveis de confiabilidade baixos. Problemas construtivos e operacionais influenciaram significativamente o desempenho da ETE Mangueira. Dentre eles podemos destacar: (i) no reator UASB: alta velocidade de escoamento da caixa de areia, ocasionando o arraste de areia para o interior do reator UASB; distribuição irregular da vazão afluente; obstruções frequentes nas tubulações afluente e efluente e ausência de rotina de descarga do lodo de excesso; (ii) na lagoa de polimento: elevada carga orgânica aplicada, área superficial e TDH reduzidos, e profundidade excessiva

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:39:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6163_1.pdf: 1228967 bytes, checksum: 9e029228461437b541c5673eb8c737c8 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / A grande utilização doméstica e industrial do alquilbenzeno linear sulfonado (do inglês Linear Alkylbenzene Sulfonate - LAS) provoca modificações ambientais, como a contaminação das margens dos rios, acarretando na destruição dos importantes nichos ecológicos e ainda prejudica o tratamento dos efluentes nas estações de tratamento, devido à alta concentração deste composto em alguns corpos hídricos. Neste trabalho avaliou-se o perfil de concentração e o comportamento do LAS em sistemas anaeróbios, em estudo realizado na Estação de Tratamento de Esgotos (ETE) da Mangueira (Recife-PE), formada por um reator tipo UASB (reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente) em 8 células paralelas e uma lagoa de polimento, utilizando-se uma das células (C2) para esta pesquisa. Em um primeiro experimento, estudou-se a concentração do LAS nas unidades da ETE, cujos resultados foram: entrada na estação após a caixa de areia (P1) de 2,61 mg/L, entrada da célula estudada de 2,01 mg/L, saída do reator de 1,88 mg/L e saída da lagoa de polimento de 1,39 mg/L. Verificou-se que houve uma redução da concentração de LAS no esgoto em cada unidade de tratamento. Posteriormente, foi realizado um segundo experimento, mais extenso, por meio da determinação das variações horárias e diárias da concentração do LAS em P1, tanto na estiagem, como em período de chuvas. Num terceiro experimento, estudou-se a remoção do LAS na célula 2 do reator UASB. Foi verificada uma remoção de 18,7 % da carga inicial do LAS em P1 quando o reator célula 2 operou com um tempo de detenção hidráulica (TDH) de 7 horas. Para o TDH de 18 horas, foi observada a remoção de 36% da carga de LAS. Já para o TDH de 25 horas, foi verificada a remoção de 60% na carga de LAS na célula 2. Foram obtidas remoções de LAS acima de 90% para o efluente na saída da estação (P3), indicando a boa eficiência do conjunto reator UASB e lagoa de polimento. Para concluir sobre a ocorrência de biodegradabilidade do LAS, foi realizado o cálculo do balanço de massa na célula 2 do reator UASB, entretanto os resultados do balanço de massa não foram coerentes com o esperado, devido à dificuldade de amostragem do lodo da célula 2