Este trabalho apresenta e discute os resultados obtidos na operação de um reator anaeróbico com manta de lodo (UASB) de 10,5 L, alimentado continuamente com substrato sintético (DQO = 2000 mg/L) e submetido ao aumento progressivo da concentração de sulfato (de 25 a 10000 mg \'SO IND.4\'POT.2-\'/L). A vazão de 16 L/dia, corresponde ao tempo de detenção hidráulico (e) de 15,6 h foi mantida constante durante os 10 meses do experimento. O monitoramento da operação do reator incluiu a determinação dos principais parâmetros do processo, visando detectar a inibição da metanogênese pelas bactérias redutoras de sulfato (BRS) que competem, com as metanogênicas, pelos mesmos substratos. Constatou-se estimulação do processo até a concentração de 400 mg \'SO IND.4\'POT.2-\'/L, a partir da qual ocorreram sequencias de quedas de eficiência seguidas de recuperação do reator, mantendo sempre a eficiência média de remoção de DQO acima de 80%. Embora a atividade metanogênica tenha sido parcialmente afetada, os balanços de \'SO IND.4\'POT.2-\' mostraram que a redução do sulfato não foi o principal responsável pela inibição ocorrida. / This thesis presents and discuss the results obtained during the operation of a 10.5 L upflow sludge blanket reactor, continuously fed with synthetic substrate (COD = 2,000 mg/L), which was subjected to step-increase of sulfate concentrations ranging from 25 to 10,000 mg \'SO IND.4\'POT.2-\'/L. The flow-rate of 16 L/d corresponding to a hydraulic detention of 15.6 h, was kept constant throughout the 10 months of experimentation. Operation monitoring included the determination of the main process parameters, aiming to detected the inhibition of lhe methanogenesis by the sulfate reducing bacteria (SRB) which autocompete the methanogens in the presence of common substrates. Stimulation effects were obseved up to the sulfate concentration of the 400 mg.\'SO IND.4\'POT.2-\'/L. Further on, sequences of falls of efficiency followed by restoration of the reactor performance defined the behavior pattern of the reactor, which maintained an average COD removal efficiency higher than 80%. Although the methanogenic activity has been parcially affected, \'SO IND.4\'POT2-\' balances showed that the sulfate reduction activity was not the main process responsible for such inhibition.

O aproveitamento energético do metano corresponde a uma das opções mais interessantes de utilização deste subproduto do tratamento de esgotos domésticos que é um gás de médio poder energético e também um gás indutor de efeito estufa (GEE). Esta dissertação visa estudar as perspectivas concretas de geração de eletricidade a partir da recuperação e do uso do biogás oriundo do processo de tratamento anaeróbio de esgotos domésticos mediante atualização dos marcos regulatórios brasileiros e levantamento experimental das taxas de produção de biogás em Estações de Tratamento de Esgotos (ETEs). Nesse contexto, foram quantificadas, em tempo real, as taxas de produção de biogás e de metano de uma ETE de grande porte (3556,8 m3 tratados/hora), contendo 16 reatores UASB, alimentados com esgotos domésticos. Os resultados apontaram uma grande variação na carga orgânica recebida (37.948 ± 11.993) kg/dia e na vazão de biogás da ETE (84,30 ± 26,64) Nm3/h, que podem ser influenciadas negativamente por eventos de chuva. De modo geral, as quantidades médias de vazão de biogás estimadas em estudos foram maiores que aquelas registradas a partir de medições, dependendo do método utilizado tal quantidade pode ser até 10 vezes maior que aquela verificada a partir de medições de campo. A potência elétrica máxima calculada em 233 kW se mostrou próxima da autossuficiência da ETE e as novas diretrizes regulatórias podem permitir a compensação de energia de outras ETEs do sistema. As emissões de metano podem reduzir significativamente, cerca de 7.476,7 t CO2eq, quando do aproveitamento energético e possibilitam a venda de Certificados de Emissões Evitadas de Carbono. Conclui-se que, com o planejamento adequado, é possível haver interação entre saneamento ambiental e geração de energia com benefícios para ambos os setores. / The energy use of biogas corresponds to one of the most interesting use options of this by-product of wastewater treatment which is a mean-energy power and also a greenhouse gas. In this sense, this work aims to study the concrete prospects for electricity generation from the recovery and use of biogas derived from process of anaerobic treatment of wastewater by updating the Brazilian regulatory frameworks and experimental survey of biogas production rates in Wastewater Treatment Plants (WTP). In this context, were quantified in real time, biogas and methane production rates of a large WTP (3556.8 m3 treated / hour) containing 16 UASB reactors fed with domestic wastewater. The results showed a wide variation in the incoming organic load (37.948 ± 11.993) kg/dia and flow of biogas and methane from WTP (84,30 ± 26,64) Nm3/h, which can be negatively influenced by rainfall events. In general, the average quantities of biogas flow studies were estimated at greater than those recorded from measurements depending on the method used such amount can be up to 10 times higher than that found from field measurements. The maximum electric power estimated at 233 kW proved close to the WTP self-sufficiency and the new measures taken by the regulatory guidelines could allow power compensation in other WTPs system. Methane emissions can significantly reduce, about 7.476,7 t CO2eq, when the biogas was used for energy generation and may allow the sale of Avoided Carbon Emissions Certificates. So it is concluded that, with proper planning, it is possible to have interaction between environmental sanitation and power generation with benefits for both sectors.

Neste trabalho, avaliou-se o uso do tratamento anaeróbio termofílico (55 graus Celsius) e mesofílico (35 graus Celsius) de vinhaça de cana-de-açúcar em um reator contendo biomassa imobilizada operado em bateladas seqüenciais (ASBBR). O reator foi preenchido com matrizes de espuma de poliuretano inoculado com lodo granular de um reator UASB que era operado a 35 graus Celsius e tratava água residuária de um abatedouro de aves. A agitação era promovida por agitador mecânico a 300 rpm. O tempo de ciclo do reator termofílico foi alterado nas diferentes fases operacionais em função das diferentes concentrações de vinhaça aplicadas, enquanto que o tempo de ciclo do reator mesofílico foi mantido em 24 horas. O monitoramento do reator foi feito determinando-se os teores de demanda química de oxigênio (DQO), acidez volátil total, alcalinidade a bicarbonato e valor do pH de amostras do afluente e efluente, bem como ao longo do ciclo. Foram efetuados também exames microscópicos para avaliar o desenvolvimento e alterações na composição da biomassa. Na fase de adaptação do lodo à temperatura termofílica, o reator foi alimentado com vinhaça com 0,3 a 1,0 gDQO/L, sendo que a biomassa do reator termofílico foi considerada adaptada 50 dias após a inoculação. O enriquecimento do reator mesofílico com biomassa metanogênica ocorreu em 21 dias. Nesse período, o reator foi alimentado com substrato à base de etanol (2,5 gDQO/L) e sais minerais. As cargas orgânicas aplicadas no reator termofílico foram 0,85, 2,54, 3,64, 4,49, 4,0, 5,7 e 5,24 gDQO/L.d e as eficiências médias de remoção de DQO foram de 43 \'+ OU -\' 7,9 %, 73 \'+ OU -\' 7,0 %, 68 \'+ OU -\' 19,2 %, 78 \'+ OU -\' 9,0 %, 55 \'+ OU -\' 10,0 %, 46 \'+ OU -\' 19,0 % e 75 \'+ OU -\' 7,5 %, respectivamente. O reator mesofílico foi submetido a cargas orgânicas de 2,85, 6,4, 7,9, 10,5, 22,2 e 36,0 gDQO/L.d com eficiências médias de remoção de 75 \'+ OU -\' 8,7 %, 76 \'+ OU -\' 9,6 %, 78 \'+ OU -\' 4,1 %, 78 \'+ OU -\' 7,7 %, 85 \'+ OU -\' 4,1 % e 79 \'+ OU -\' 2,1 %, respectivamente. Portanto, considerando-se a eficiência de remoção de DQO, o desempenho do ASBBR no tratamento de vinhaça de cana-de-açúcar foi superior quando operado sob temperatura mesofílica. Os exames microbiológicos permitiram constatar o predomínio de arquéias metanogênicas do gênero Methanosarcina e bacilos fluorescentes quando o reator foi operado a temperatura termofílica, enquanto que células semelhantes à arquéias do gênero Methanosaeta predominaram durante a operação a temperatura mesofílica. / In this work, the viability of the thermophilic (55 Celsius degrees) and mesophilic (35 Celsius degrees) anaerobic treatment of sugar cane vinasse in an anaerobic sequencing batch reactor containing immobilized biomass (ASBBR) was evaluated. The reactor was filled with polyurethane foam matrices inoculated with a granular sludge taken from an UASB reactor treating poultry slaughterhouse wastewater operating at 35 Celsius degrees. The mixing was provided by means of a mechanical mixer operated at 300 rpm. During the operation at thermophilic temperatures, the cycle time of the ASBBR was changed in the different operating phases according to the influent concentration. At the mesophilic temperatures, the reactor operated at a fixed cycle time of 24 hours. Monitoring analyses included the determinations of chemical oxygen demand (COD), total volatile acids, bicarbonate alkalinity and pH of influent and effluent samples, and along the cycles. The microbial community development inside the reactor was monitored during all the experimental phases by means of microscopic observations. During the adaptation period, the biomass of the thermophilic reactor was fed with low concentration vinasse with 0.3 to 1.0 gCOD/L. The biomass was considered adapted to the thermophilic temperature after 50 days. The enrichment of the mesophilic reactor with methanogenic biomass lasted 21 days. In this period the reactor was fed with ethanol based substrate (2.5 gDQO/L) and minerals. The applied organic loads in the thermophilic reactor were 0.85, 2.16, 4.59, 3.95, 4.07, 6.0 and 5.24 gDQO/L.d reaching average removal efficiencies of 43 \'+ OU -\' 7.9%, 73 \'+ OU -\' 7.0%, 68 \'+ OU -\' 19.2%, 78 \'+ OU -\' 9.0%, 55 \'+ OU -\' 10.0%, 46 \'+ OU -\' 19.0% and 75 \'+ OU -\' 7.5%, respectively. The mesophilic reactor was able to accommodate organic loads of 2.85, 6.4, 7.9, 10.5, 22.2 and 36.0 gCOD/L.d with average removal efficiencies of 75 \'+ OU -\' 8.7%, 76 \'+ OU -\' 9.6%, 78 \'+ OU -\' 4.1%, 78 \'+ OU -\' 7.7%, 85 \'+ OU -\' 4.1% and 79 \'+ OU -\' 2.1%, respectively. Therefore, the treatment of sugar cane vinasse in the ASBBR under mesophlic temperatures performed better than at thermophilic conditions. The microbiological observations of biomass samples indicated that methanogenic Methanosarcina-like archaea and fluorescent rods predominated at thermophilic temperatures, whereas the Methanosaeta-like archaea predominated in the reactor under mesophilic temperatures.

Este trabalho de doutorado apresenta os resultados da avaliação de duas configurações diferentes de reatores com biomassa imobilizada em matrizes cúbicas de poliuretano, denominados reator misto radial de leito fixo (RMRLF), utilizado para o tratamento de esgoto sanitário peneirado e reator aeróbio-anaeróbio horizontal de leito fixo (RAAHLF) para o pós-tratamento de efluente de reator de manta de lodo tipo upflow anaerobic sludge blanket (UASB) tratando esgoto sanitário. O estudo avalia duas propostas de tratamento para remoção biológica de matéria orgânica e nitrogênio por meio do acompanhamento do desempenho dos reatores sob diferentes condições operacionais, quais sejam: variação na carga orgânica aplicada, diferentes dosagens de solução alcalina e variação na taxa de aplicação de ar comprimido para o fornecimento de oxigênio dissolvido aos reatores na etapa de nitrificação. Foram desenvolvidos ensaios para obtenção de dados sobre o comportamento hidrodinâmico no RMRLF, dados sobre transferência e consumo de oxigênio dissolvido e viabilidade da utilização de biogás como doador de elétrons para a desnitrificação autótrofa. Os principais parâmetros de desempenho foram avaliados através de análises físico-químicas das amostras e a observação dos microrganismos envolvidos no processo. O RMRLF operou durante todo o período dos experimentos com a temperatura do líquido no seu interior variando entre o valor mínimo de 14 'GRAUS' Celsius até máximo de 30 'GRAUS' Celsius. Os valores da demanda química de oxigênio (DQO) no efluente do reator mantiveram média inferior a 50 mg/L. A remoção de nitrogênio como nitrato aumentou em 75% após o início do fornecimento do 'H IND.2'S' por meio da injeção de biogás. O RAAHLF operou com a temperatura do líquido no seu interior variando entre mínimo de 14 'GRAUS' Celsius e máximo de 26 'GRAUS' Celsius. Os valores de DQO no efluente, em média, foram inferiores a 66 mg/L e a remoção de nitrato foi incrementada em 87% após o fornecimento do 'H IND.2'S' pela injeção de biogás na câmara anóxica do reator. Os resultados demonstram o potencial destes reatores como alternativa para o tratamento e pós-tratamento de esgoto sanitário com resultados promissores de remoção de matéria orgânica e nitrogênio. / This work presents results of the evaluation of two different immobilized biomass reactor configurations, referred as radial flow anaerobic/aerobic immobilized biomass reactor (RAAIB) utilized for the treatment of the sanitary screened wastewater and horizontal aerobic/anaerobic immobilized biomass reactor (HAAIB) for the post-treatment of an upflow anaerobic sludge blanket reactor (UASB) treating sanitary wastewater. This study evaluates the two proposals for the biological organic matter and nitrogen removal by the evaluation of the reactors performance under several operational conditions, such as organic matter load variation, alkalinity solution feeding, variation on the compressed air supply for the nitrification step and biogas supply for the denitrification process. Assays were developed in order to obtain data on the hydrodynamic behavior in the RAAIB reactor, oxygen transfer and consumption and the viability of use biogas as electron donor for the autotrofic denitrification. The main performance parameters were measured thru physical-chemical analysis and microscopic observations. The RAAIB reactor was operated during all the experiment period with its liquid temperature varying from 14 'DEGREES' Celsius to 30 'DEGREES' Celsius. The chemical oxygen demand (COD) values in the effluent presented a mean value below 50 mg/L. The nitrogen as nitrate removal efficiency incresead up to 75% after supplying 'H IND.2'S' thru biogas injection. The HAAIB reactor operated with temperatures varying from 14 'DEGREES' Celsius to 26 'DEGREES' Celsius. The COD values in the effluent presented a concentration value lower than 66 mg/L and the nitrate removal increased 87% after supplying 'H IND.2'S' thru the biogas injection in the anoxic reactor. The collected data proved the viability of the use of these reactors as an alternative for the treatment and post-treatment of sanitary wastewater due to the promising results obtained in the assays performed in the reactors.

Este trabalho apresenta resultados de pesquisa realizada com objetivo de avaliar a qualidade das águas residuárias do branqueamento após aplicação de filtração por nanofiltração precedida de tratamento biológico e físico-químico para depuração inicial. Os tratamentos foram aplicados aos efluentes coletados nos estágios de extração alcalina e ácida da planta de branqueamento, sem diluição posterior. Obteve-se remoção de 83% da DQO, 95% da DBO, 80% do COT, remoção total de sólidos decantáveis, turbidez e fósforo, deixando apenas 63 mg/lPt de cor residual. Com relação aos sólidos totais, que englobam os íons cloreto e sulfato, além de outros componentes, consegui-se remoção de 70%. Não houve remoção significativa de cloretos. Comparando-se a qualidade do efluente final com os parâmetros requeridos para água fresca conclui-se que a qualidade atingida está próxima daquela requerida para preparo de produtos químicos na fabricação tanto de polpa química quanto de polpa mecânica. / This dissertation presents results from a research designed to assess kraft pulp bleaching wastewater after biological and physical-chemical treatment followed by nanofiltration filtration. The treatment was applied to effluents from the alkaline and acid extraction at the bleaching plant and were treated as collected, that is, without dilution. The overall removal efficiencies were 83% for the COD, 95% for the BOD, 80% for the TOC. The treatment system provide total removal of setteable solids, turbidity and phosphorus. The residual color was only 63 mg/lPt. Total solids removal, which encompases chloride and sulfate ions the removal efficiency reached 70%, however the removal of chloride ions was not significant. Comparing the final effluent quality with the fresh water requirements it is possible to conclude that the treatment provided a water quality close to the required for the preparation of chemicals used in chemical and mechanical pulping.

As atividades mineiras apresentam grande importância econômica e social, porém acarretam diversos problemas ambientais, sendo um dos mais severos a Drenagem Ácida de Mina (DAM). A DAM provém da oxidação de minerais sulfetados, principalmente a pirita, que quando são expostos à água e oxigênio geram um efluente com elevada acidez, altos teores de sulfato e metais pesados. Os métodos químicos empregados para o tratamento da DAM apresentam elevado custo operacional, o que torna o tratamento biológico anaeróbio uma alternativa tecnicamente viável para seu tratamento. Esse processo consiste na redução de sulfato para sulfeto de hidrogênio, acarretando no aumento do pH e precipitação dos metais pesados. Para que essa redução ocorra as bactérias redutoras de sulfato (BRS), necessitam de uma fonte de carbono que pode ser substratos simples, como etanol e hidrogênio. Porém, compostos complexos podem ser hidrolisados e fermentados por outras bactérias antes de sua utilização. Um dos compostos com potencial para esse fim é o soro de leite. O soro de leite pode ser comercializado como alimento pra animais e fertilizantes, no entanto, parte desse subproduto se perde no efluente das indústrias de laticínios. No presente estudo foi utilizado um reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) para tratamento da DAM utilizando soro de leite como fonte de carbono, simulando um efluente real. Operando em um total de 300 dias, a relação DQO/SO42- e o TDH empregados foram de 1,0 e 24 horas, respectivamente. O reator operou por 139 dias com a condição inicial de operação para concentração de 500 mg.l-1 de sulfato e DQO, sendo obtida eficiência média de remoção de DQO de (84±7) % e de sulfato de (38±14) %. Na segunda fase de operação, que ocorreu ao longo de 91 dias, as concentrações foram aumentadas para 1000 mg.l-1, sendo os resultados obtidos de (74±5) % de remoção de DQO e (74±9) % de sulfato. Com um novo aumento da concentração, a eficiência do sistema diminuiu, na nova condição 1500 mg.l-1 de sulfato e DQO foram inseridos no sistema, sendo operada ao longo de 53 dias foi obtido uma eficiência de remoção de (68±4) % e (63±7) % de DQO e sulfato, respectivamente. O aumento das concentrações de DQO e SO42- proporcionou melhores taxas de remoção, de acordo com o ajuste cinético, de ambos os compostos. Com adição dos metais, 100 mg.l-1 de Fe2+; 20 mg.l-1 de Zn2+; 5 mg.l-1 de Cu2+, o reator voltou a responder positivamente, essa condição foi operada por 15 dias, e atingiu-se (79±7) % e (71±2) % de remoção de DQO e sulfato, respectivamente, com remoção de Fe, Cu e Zn de 99%. / Mining activities have great economic and social importance, but lead to many environmental problems, one of the most severe the Acid Mine Drainage (AMD). The AMD comes from the oxidation of sulphide minerals, particularly pyrite, which when exposed to water and oxygen generate an effluent with high acidity, high sulfate levels and heavy metals. The chemical methods employed for the treatment of AMD have high operational costs, which makes the anaerobic biological treatment an alternative technically feasible of treatment. This process consists of sulfate reduction to hydrogen sulphide, resulting in an increase of pH and precipitation of heavy metals. For this occurs the reduced sulfate reducing bacteria (SRB), require a carbon source which may be simple substrates, such as ethanol and hydrogen. However, complex compounds can be hydrolyzed and fermented by other bacteria before their use. One of the compounds with potential for this purpose is the cheese whey. The cheese whey can be marketed as food for animals and fertilizers, however, part of this by-product is lost in the effluent from the dairy industries. In the present study, an UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) was used for the treatment of AMD using cheese whey as carbon source, simulating a real effluent. Operating in a total of 300 days, the ratio COD/SO42- and HRT applied were 1 and 24 hours, respectively. The reactor operated by 139 days with the initial operating condition for concentration of 500 mg.l-1 sulfate and COD, being obtained average efficiency of COD removal (84±7) % and sulfate removal (38±14) %. In the second phase of operation, which occurred over 91 days, the concentrations were increased to 1000 mg.l-1, and the results were (74±5) % of COD and (9 ± 74) % of sulfate removal. A further increase in concentration, decreased system efficiency, in new condition 1500 mg l-1 sulfate and COD were entered into the system, being operated over 53 days. It was obtained a removal efficiency of (68±4) % and (63±7)% of COD and sulfate, respectively. The increase in COD and SO42- concentrations gave better removal rates, according to the kinetic adjustment, of both compounds. With addition of the metals, Fe2+ 100 mg.l-1; 20 mg.l-1 Zn2+; 5 mg.l-1 Cu2+, the reactor answered positively. This condition was run for 15 days and was reached (79±7)% and (71±2)% removal of COD and sulfate respectively, with Fe removal, Cu and Zn of about 99%.

A atividade minerária, além de influenciar de maneira positiva no desenvolvimento econômico e social do país, apresenta um dos principais passivos ambientais: as águas residuárias ricas em sulfato. Mais conhecidas como Drenagem Ácida de Minas, DAM, essas águas residuárias são oriundas na maioria das vezes, da mineração de carvão e metais pesados, onde os minerais de sulfetos são oxidados de maneira natural a sulfato tendo como principais características o baixo pH e elevadas concentrações de metais. Diversos são os tratamentos para a DAM, sendo eles físico-químicos e biológicos. Os métodos físico-químicos consistem na neutralização e precipitação dos metais pesados, apresentando elevado custo operacional. Já os métodos biológicos são uma excelente alternativa para o tratamento e remediação da DAM, pois através de reatores anaeróbios, promovem a redução do sulfato e a recuperação dos metais. Nesse estudo, foi utilizado um reator anaeróbio horizontal de leito fixo, RAHLF, para a biorremediação da DAM sintética, tendo seu interior preenchido com espuma de poliuretano para imobilização da biomassa e o etanol como fonte de carbono, relação entre a Demanda Química de Oxigênio e Sulfato, DQO/SO42- de 1 e Tempo de Detenção Hidráulica, TDH, de 24 e 36 horas. Ao longo do experimento variou-se as condições da alimentação, com relação a concentração de DQO e SO42-, TDH, bem como adição de metais. As análises de pH, SO42-, sulfeto, DQO e metais, foram muito satisfatórias em relação ao desempenho do reator para todas as fases de operação. Aumentando-se o TDH de 24 para 36 horas, observou-se que os valores na eficiência de remoção, foram significativos quando comparados com as fases anteriores. Dessa maneira, o estudo mostrou-se eficiente para o tratamento da DAM sintética em um RAHLF, alcançando elevados valores de remoção. / The mining activity, beyond positively influence the economic and social development of the country presents a major environmental liabilities: wastewater rich in sulfate. Better known as Acid Mine Drainage, AMD, these wastewaters are from most of the time, mining of coal and heavy metals where the mineral sulfides are oxidized naturally sulphate and the main features low pH and high concentrations metals. There are several treatments for AMD, being physical, chemical and biological. Physicochemical methods consist of neutralization and precipitation of heavy metals, with high operating costs. Already biological methods are an excellent alternative for the treatment and remediation of AMD, because through anaerobic reactors, promote the reduction of sulfate and the recovery of metals. In this study, a horizontal anaerobic fixed bed reactor was used, HABR, for the bioremediation of synthetic AMD, having its interior filled with polyurethane foam for immobilization of biomass and ethanol as carbon source, relationship between the chemical oxygen demand, and sulfate, COD/SO42- and hydraulic retention time, TDH, 24 and 36 hours. Throughout this experiment was varied conditions with respect to concentration of COD and SO42-, HRT and filler metals. The pH, SO42-, sulfide, COD and metals, were very satisfactory in relation to the reactor performance for all operating phases. Increasing the HRT of 24 to 36 hours, it was observed that the removal efficiency values were significant compared with the previous stages. Thus, the study demonstrated its effectiveness for treating AMD in a synthetic HABR, achieving high removal values.

O tratamento de efluentes industriais gerados em elevadas temperaturas por meio da digestão anaeróbia termofílica aparece como opção para o controle da poluição ambiental e obtenção de bioenergia. Nesse sentido, este trabalho investigou o uso do reator anaeróbio termofílico contendo biomassa imobilizada e com agitação mecânica operado em batelada e/ou batelada alimentada sequenciais no tratamento da vinhaça visando a produção de metano. Foi verificada a influência do aumento da carga orgânica volumétrica aplicada e da estratégia de alimentação no desempenho do reator. O volume do meio líquido do reator foi de 2,3 L, sendo 1,3 L de volume residual e 1,0 L o volume de efluente a ser tratado por ciclo, mantendo-se constante a temperatura (55º C – faixa termofílica), o tempo de ciclo (8 horas) e a velocidade de agitação (100 rpm). Inicialmente foi realizada a adaptação da biomassa, em seguida foi avaliada a influência da carga orgânica volumétrica aplicada (6,5-25,9 gDQO.L-1.d-1) pelo aumento da concentração de matéria orgânica afluente, e por fim foi implementada a estratégia de alimentação por batelada alimentada. Na etapa do aumento da COVA foram alcançadas maiores produtividades molar (304 molCH4.m-3.d-1) e volumétrica (6828 mL-CNPT CH4L-1.d-1) de metano na COVA de 25,9 gDQO.L-1.d-1, com rendimento de metano por matéria orgânica consumida próximo ao valor teórico (15,6 mmol de CH4.gDQO-1) e remoção da matéria orgânica na forma de DQO entre 75-80 % nas condições com COVA acima de 14gDQO.L-1.d-1. Na etapa em que se modificou a estratégia de alimentação, as produtividades molar e volumétrica de metano foram de 351,9 molCH4.m-3.d-1 e 7888 mL-CNPT CH4.L-1.d-1, respectivamente, com rendimento de metano por matéria orgânica removida próximo ao valor teórico. A produção de energia foi de 25,1 MW e 30,3 MW nas condições em batelada e batelada alimentada, respectivamente. O modelo cinético permitiu o entendimento da influência da carga orgânica e da estratégia de alimentação sobre o desempenho do reator para geração de metano, analisando-se os coeficientes das reações de consumo/produção dos compostos envolvidos na rota metabólica. / The thermophilic anaerobic digestion of wastewater that are generated at high temperatures appers as an option for the environmental pollution control and bioenergy production. Thus, this study investigate a anaerobic reactor containing immobilized biomass and mechanical stirrer operate in sequential batch or feed batch treating vinasse-based wastewater for methane production. It was analyzed the effects on reactor performance of increasing the applied volumetric organic load (AVOL) and modifying the feeding strategy. The total volume of liquid was 2,3 L, in which 1,3 L of residual volume and 1,0 L of wastewater to be treated per cycle, keeping constant the temperature (55 ºC – thermophilic range), the cycle length (8 hours) and the stirred velocity (100 rpm). At first it was realizes the biomass adaption, then it was analyzed the applied volumetric organic load (6,5-25,9 gDQO.L-1.d-1) increasing the influent concentration and after the feeding strategy was modified. In the AVOL increasing were achieved higher molar productivity of methane (304 molCH4.m-3.d-1) and volumetric productivity (6828 mL-CNTP CH4.L-1.d-1) at AVOL of 25,9 gDQO.L-1.d-1, and molar yield of methane per organic matter removed close to the theoretical value (15,6 mmolCH4.gDQO-1) and removal efficiency of organic matter in terms of DQO between 75-80% for all conditions above AVOL of 14 gDQO.L-1.d-1. In the stage of feeding strategy change, the methane molar and volumetric productivity were 351,9 molCH4.m-3.d-1 and 7888 mLCH4.L-1.d-1, receptively, and the yield methane production per removal organic matter close to the theoretical value. The energy production were 25,1 MW and 30,3 MW in the batch and fed batch conditions, respectively. The kinetic model allowed known of AVOL and feeding strategy influence under the reactor performance to methane generation, analyzing the reaction coefficient of the compounds consume/production involved in the metabolic rote.

O fenol e seus derivados são poluentes comumente presentes nos efluentes industriais. Também são considerados poluentes orgânicos perigosos e difícieis de serem eliminados, quando presentes em altas concentrações. O processo de tratamento anaeróbio é uma alternativa para a degradação de despejos que possuem compostos persistentes, como fenóis. O objetivo deste trabalho foi estudar a viabilidade do uso de reator anaeróbio de leito fluidificado (RALF) operado sob condições de aumento progressivo da carga orgânica no tratamento de água residuária sintética contendo fenol como única fonte de carbono. O reator foi construído em acrílico com altura de 190 cm e diâmetro interno de 5 cm, e volume total de 4192 \'CM POT.3\'. O meio suporte foi constituído por partículas de poliestireno (2,2 mm). O inóculo utilizado foi lodo de abatedouro de suínos, o tempo de detenção hidráulica (TDH) foi 24 h, o RALF foi operado a 30 ± 1 ºC durante 182 dias. A adaptação do inóculo ocorreu no próprio reator, onde permitiu uma partida rápida, 14 dias, além de manter as condições de anaerobiose no reator. As concentrações de fenol tratadas foram de 50 mg/L, 100 mg/L, 200 mg/L, 300 mg/L, 400 mg/L, 500 mg/L, 600 mg/L e 700 mg/L, com taxas de carregamento orgânico real aplicadas de 0,09 a 1,29 kg fenol/\'M POT.3\'dia. O pH variou entre 6,59 e 8,21 para todo o sistema. As concentrações de alcalinidade a bicarbonato (AB) afluente e efluente foram 180 mg/L e 294 mg/L, respectivamente. Foram constatadas eficiências de remoção de fenol e de DQO superiores a 90% e 88%, respectivamente. De um modo geral, os resultados mostraram a potencialidade do sistema proposto em degradar efluentes líquidos contendo fenol. / The phenol and yours derived they are pollutant commonly presents in the industrial effluents. They are also considered pollutant organic dangerous and difficult of they be eliminated, when presents in high concentrations. The process of anaerobic treatment is an alternative for the degradation of spillings that possess composed persistent, as phenols. The objective of this work was to study the viability of the use of anaerobic fluidized-bed reactor (RALF) operated under conditions of progressive increase of the organic load in the treatment of synthetic wastewater containing phenol as only source of carbon. The reactor was built in acrylic with height of 190 cm and internal diameter of 5 cm, and total volume of 4192 \'CM POT.3\'. The half supports was constituted by particles of polystyrene (2,2 mm). The used sludge was the mud of slaughterhouse of swine, the time of hydraulic detention (TDH) it was 24 h, RALF was operated 30 ± 1 ºC for 182 days. The adaptation of the sludge happened in the own reactor, where it allowed a fast departure, 14 days, besides maintaining the anaerobic conditions in the reactor. The phenol concentrations treated were of 50 mg/L, 100 mg/L, 200 mg/L, 300 mg/L, 400 mg/L, 500 mg/L, 600 mg/L and 700 mg/L, where the taxes of real organic shipment applied varied from 0,09 to 1,29 kg fenol/\'M POT.3\'dia. The pH varied between 6,59 and 8,21 for the whole system. The alkalinity concentrations to bicarbonate (AB) influent and effluent were 180 mg/L and 294 mg/L, respectively. Efficiencies of phenol removal were verified and of superior DQO to 90% and 88%, respectively. In general, the results showed the potentiality of the system proposed in degrading liquid effluent containing phenol.

Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de um reator anaeróbio de leito fluidificado na degradação da vinhaça de cana-de-açúcar, sob condições mesofílicas. Ensaios batelada foram realizados a diferentes concentrações, visando avaliar a degradação do substrato pela biomassa anaeróbia e obtenção de parâmetros cinéticos. Vinhaça diluída a valores de DQO de 1984 mg/L, 2827 mg/L, 3800 mg/L, 6354 mg/L, 7395 mg/L, 10705 mg/L e 15872 mg/L foi utilizada nos experimentos, mostrando reduções de 67% em 192 horas, 75% em 358 horas, 81% em 408 horas, 80% em 480, 72% em 504 horas, 76% em 840 horas e de 71% em 1080, para essas concentrações, respectivamente. A reação ocorrida nos reatores foi analisada como sendo de ordem zero, com valor médio da constante de reação de 10,4 mg/L.h. Testes com partículas de poliamida, poliestireno e nylon foram realizados, objetivando a escolha da melhor partícula em termos de formação e desenvolvimento de biofilme para posterior uso no reator. As três partículas mostraram-se favoráveis à adesão e colonização de microrganismos. O reator anaeróbio de leito fluidificado foi inoculado com lodo proveniente de reator UASB, que tratava água residuária de abatedouro de aves. O volume do reator era de 770 cm3, operando com tempo de detenção hidráulica de 24 h. A partícula utilizada como material suporte foi poliestireno. O tempo de operação do reator foi de 122 dias, sendo aplicada vinhaça diluída a valores de DQO que variaram de 1009 mg/L a 15874 mg/L e COVa de 1,0 Kg/m3.d a 15,9 Kg/m3.d, apresentando resultado de remoção de DQO médio de 51% a 70% e COVrv de 0,5 Kg/m3.d a 7,9 Kg/m3.d. Observações microscópicas em MEV, mostraram boa adesão microbiana nas partículas de poliestireno, em todas as fases do reator. / This work had as objective evaluates the efficiency of a anaerobic fluidized bed reactor for vinasse degradation under mesophilic conditions. Batch tests seeking to evaluate the degradation of the substratum for the anaerobic biomass and obtaining kinetic parameters were accomplished to different concentrations. Diluted vinasse to values of 1984 mg/L, 2827 mg/L, 3800 mg/L, 6354 mg/L, 7395 mg/L, 10705 mg/L and 15872 mg/L of COD was used in the experiments showing reductions of 67% in 192 hours, 75% in 358 hours, 81% in 408 hours, 80% in 480, 72% in 504 hours, 76% in 840 hours and of 71% in 1080, for those concentrations, respectively. The reaction happened in the batch reactors it was analyzed as being of order zero, with medium value of 10,4 mg/L.h for the constant of reaction. Tests with polyamide particles, polystyrene and nylon were accomplished, aiming at the choice of the best particle in formation terms and biofilme development for subsequent use in the reactor. The three particles were shown favorable to the adhesion and colonization of microorganisms. The fluidized bed reactor was inoculated with sludge from reactor UASB treating effluent frompoultry slaughterhouse. The volume of the reactor was of 770 cm3, operating with hydraulic detention time of 24 h. Polystyrene particles were used as material support. The reactor was operated for 122 days, being applied diluted vinasse to values of COD 1009 mg/L ranging to 15874 mg/L and organic loading rate (OLR) of 1,0 Kg/m3.d to 15,9 Kg/m3.d, presenting efficiency COD removal of 51% - 70% and OLR removal of 0,5 Kg/m3.d - 7,9 Kg/m3.d. Microscopic observations in MEV showed good microbial adhesion in the particles of polystyrene, in all the phases of the reactor.