A presente pesquisa abordou o estudo em escala real do tratamento de lixiviado de aterro sanitário em um sistema composto por dois filtros anaeróbios seguidos de dois banhados construídos. O trabalho foi desenvolvido na estação de tratamento de lixiviado do aterro sanitário pertencente à Central de Resíduos do Recreio, localizada em Minas do Leão/RS. Pretendeu-se verificar a eficiência do sistema na remoção de matéria orgânica e de nitrogênio amoniacal. A fase 1 da pesquisa, que avaliou o desempenho dos filtros anaeróbios quando operados em série, indicou que a quase totalidade da remoção de matéria orgânica facilmente biodegradável ocorreu no primeiro filtro, evidenciando que, para o tratamento do lixiviado em questão, não é interessante a utilização de dois filtros anaeróbios de fluxo ascendente semelhantes em série. A fase 2 avaliou o desempenho dos filtros anaeróbios operados em paralelo e dos banhados construídos. Foi possível concluir-se que: filtros anaeróbios de fluxo ascendente são excelente alternativa para o tratamento de lixiviado de aterro sanitário, pois podem viabilizar remoções de matéria orgânica superiores a 50%; banhados construídos representam uma ecotecnologia interessante para o complemento do tratamento de lixiviado, pois podem viabilizar elevadas remoções de N-amoniacal. / This study discussed the sanitary landfill leachate treatment in a full scale system composed by two upflow anaerobic filters followed by two constructed wetlands. The research was developed at the landfill leachate treatment station owned by Recreio Central Waste, located in Minas do Leão/RS. The objective of the study was to verify the efficiency of the system in the removal of organic matter and ammonia nitrogen. The phase 1 of the study, which evaluated the performance of anaerobic filters when operated in series, indicated that almost all of the removal of organic matter readily biodegradable occurred in the first filter, showing that, for the treatment of leachate concerned, it is not interesting the use of two similar upflow anaerobic filters in series. The phase 2 assessed the performance of the anaerobic filters, operated in parallel, and the constructed wetlands. It could be concluded that: upflow anaerobic filters are excellent alternative for the sanitary landfill leachate treatment, as they may facilitate removal of organic matter greater than 50%; constructed wetlands represent an interesting eco-technology to complement the leachate treatment, which can enable high removals of N-ammonia.

Lipídeos contidos em resíduos de laticínios além de representarem uma perda industrial importante, interferem negativamente nos sistemas de tratamento de efluentes inibindo a atividade microbiana do consórcio (Mendes, 2005). O objetivo do presente trabalho foi estudar a degradação anaeróbia de gorduras do leite hidrolisadas com duas enzimas: lipase comercial de Candida rugosa (éster-inespecífica), e preparado enzimático de Geotrichum candidum (lipase éster-específica). Determinaram-se condições ótimas de hidrólise de gorduras do leite no tocante a tempo e temperatura de processo. Após esta etapa, determinou-se a produção metanogênica advinda da estabilização de esterco bovino combinado com gorduras de laticínios hidrolisadas e in natura. As condições ótimas de ação de lipase comercial de C. rugosa em gorduras do leite foram obtidas com temperatura de 40ºC e pH de 6,5. As condições ótimas de ação de preparado enzimático de G. candidum foram obtidas com temperatura de 40ºC e pH de 7,5. Os tempos de processo hidrolítico para a produção máxima de ácidos graxos foram de 8 horas e 16 horas quando se utilizaram preparado enzimático de G. candidum e solução de lipase comercial de C. rugosa respectivamente. As velocidades de processo, bem como os valores de biodegradabilidade anaeróbia, produção metanogênica específica e coeficiente de conversão (Yp/s) indicaram ser muito mais eficiente a utilização lipase de C. rugosa na hidrólise das gorduras do leite, quando o objetivo do processo é a produção de biogás. Além disso, o preparado enzimático de G. candidum ocasionou inibição da atividade metanogênica acetoclástica. Quando se realizou um estudo variando-se a concentração de gordura no tratamento enzimático, obteve-se a maior produção de ácido oléico quando se utilizaram 42 gramas de gordura por grama de enzima. Por outro lado, o melhor fator de conversão entre produto e substrato foi verificado quando a relação entre a massa de gordura e a massa de enzima foi igual a 6g/g. / Lipids in dairy waste as well as representing an important industrial loss, interfere negatively in wastewater treatment systems by inhibiting microbial activity of the consortium. The aim of this work was to study the anaerobic degradation of hydrolyzed milk fats using two enzymes: lipase from Candida rugosa, which is an ester unspecific enzyme; and other specific lipase obtained from Geotrichum candidum. Optimal conditions for hydrolysis of milk fat regarding pH, time and temperature were determined. After that, the methanogenic production from the stabilization of cattle manure combined with fats (hydrolyzed and in nature) was evaluated. The optimum conditions for the action of commercial C. rugosa lipase were obtained at 40ºC and pH 6.5. The optimum conditions for the action of G. candidum preparation were obtained at 40ºC and pH 7.5. Maximum product concentrations were obtained within 8 hours and 16 hours when preparation of G. candidum and C. rugosa lipase were used, respectively. The initial methanogenic production rate, the values of anaerobic biodegradation, the specific methanogenic production and the methane yield as well, showed that the use of C. rugosa lipase in the hydrolysis of fats is more efficient when the goal of the process is the production of biogas. The use of the enzymatic preparation of G. candidum did not cause any benefits, and in addition, caused bigger inhibition of acetoclastic methanogenic activity. When the initial concentration of substrate was varied for the enzymatic treatment, it was possible to verify higher oleic acid accumulated production when 42 grams of fat where used per gram of enzyme. On the other hand, the higher conversion factor between product and substrate was obtained when the relation between the mass of fat and the mass of enzyme was 6g/g.

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.

O resíduo da primeira destilação do vinho, a vinhaça, destaca-se dentre os demais gerados na produção de etanol de cana-de-açúcar pelo seu grande volume e alta concentração de substâncias orgânicas. O tratamento anaeróbio desse efluente pode melhorar suas características físico-química (e.g. pH e DQO) além de produzir um combustível alternativo ao gás natural, o biogás. No entanto, apesar dos possíveis ganhos energéticos e ambientais, essa tecnologia apresenta dificuldades em se tornar viável no setor sucroenergético. Tendo em vista esse cenário, este trabalho propõe uma nova análise termodinâmica, baseada no método exergético, do potencial da vinhaça e do biogás provindo de seu tratamento. Para isso, modelou-se a digestão anaeróbia da vinhaça por meio do ADM1 (Anaerobic Digestion Model Nº1) e atualizou-se o cálculo da exergia química deste efluente. Assim, os resultados obtidos indicam que o tratamento anaeróbio pode recuperar uma significativa parcela da exergia descartada com a vinhaça (44-52% de 189-1529 kJ/l), dependendo da degradabilidade e concentração do material orgânico, bem como o regime de operação do reator anaeróbio. Nota-se também, que apesar de a digestão anaeróbia ser mais eficiente com maiores tempos de retenção hidráulica, é preferível maximizar o volume de vinhaça tratada em detrimento da qualidade de conversão. Além disso, o desempenho anual da geração de biogás também é afetado pelo seu processo de partida e pela sazonalidade da produção de etanol. Por outro lado, a planta de biogás promove maiores reduções de exergia destruída em comparação com a fertirrigação e a concentração de vinhaça. Possíveis integrações térmicas entre a planta de biogás e a unidade de concentração de vinhaça foram propostas e analisadas, atingindo melhores eficiências exergéticas e reduzidas demandas térmicas. De forma geral, esse estudo demonstra a aplicação do método exergético na valorização de resíduos orgânicos por meio da produção de biogás. / The residue of the first distillation of wine, vinasse, stands outs in the sugarcane ethanol production due to its huge volume and high concentration of organic substances. The anaerobic treatment of this effluent can enhance its physical-chemical characteristics (e. g. pH and COD) in addition to produce an alternative fuel to natural gas, the biogas. However, although there are possible gains in the energy and environmental aspects, this technology presents difficulties to become viable in Brazilian market. Therefore, this work proposes a new thermodynamic analysis, based on the exergy method, of the potential of vinasse and biogas produced in its anaerobic treatment. In order to accomplish this, the anaerobic digestion of vinasse was modeled with ADM1 (Anaerobic Digestion Model Nº1) and the chemical exergy calculation of this effluent was updated. Thus, the results obtained indicate that the anaerobic treatment can recover a significant part of vinasse exergy (44-52% of 189- 1529 kJ/l), depending on the digestible material concentration, as well as the anaerobic reactor operation. It also can be notice that, although anaerobic digestion be more efficient at higher retention times, it is desirable to maximize treated vinasse volume to the detriment of conversion quality. Furthermore, the biogas production yearly performance is also affected by the reactor start-up process and the ethanol production seasonality. On the other hand, the biogas plant promotes higher reductions of exergy destruction in comparison with fertirrigation and vinasse concentration. Possible thermal integrations between the biogas plant and the vinasse concentration plant were proposed and analyzed, reaching better exergy efficiencies and reduced thermal demand. In general, this study demonstrates the exergy method application in organic residues upgrade by biogas production.

O tratamento anaeróbio de esgoto doméstico em combinação com a produção de biomassa de algas é considerado uma excelente alternativa para a remoção de nutrientes. O processo de separação sólido-líquido de microalgas continua sendo um grande desafio técnico e econômico. A ozonização seguida de flotação por dissolvido é uma alternativa interessante visando a separação de microalgas e, consequentemente, a remoção de nutrientes. Os objetivos deste trabalho foram: avaliar a remoção de nitrogênio e fósforo de um efluente de reator anaeróbio através do crescimento da microalga Chlorella sorokiniana em fotobiorreator tipo flat panel e investigar o uso da ozonização associada à flotação por ar dissolvido para o processo de separação sólido-líquido da microalga Chlorella sorokiniana. O efluente anaeróbio foi obtido a partir de um reator anaeróbio com leito de fibras flexíveis que trata esgoto doméstico sintético. As microalgas foram cultivadas em fotobiorreator flat panel com tempo de cultivo de cinco dias, sob condições controladas: intensidade de luz (196 μmol m-2 s-1), fluxo de ar (0,2 vvm), temperatura (29 ± 1 °C) e fotoperíodo (12 horas com iluminação artificial e 12 horas no escuro). No final do período de cultivo, foram realizados ensaios para adequação da FAD e da ozonização, através da avaliação de parâmetros, tais como: dosagem de ozônio, dosagem de polímero, pH, tempos e gradientes de mistura rápida e floculação, velocidade de flotação e quantidade de ar necessária para flotação por ar dissolvido. O reator anaeróbio apresentou altas eficiências de remoção de demanda química de oxigênio e demanda bioquímica de oxigênio: 63 ± 6% e 53 ± 8%, respectivamente. Ao final do período de cultivo das microalgas no fotobiorreator, as remoções de nitrogênio total dissolvido e fósforo total dissolvido foram de 52,1% e 31,8%, respectivamente. Analisando os resultados referentes à etapa de separação sólido-líquido, verificou-se que o pH não influenciou significativamente na eficiência do tratamento; altas velocidades de flotação (24 cm.min-1 e 36 cm.min-1) podem ser empregadas; a etapa de floculação não contribuiu para melhora do tratamento; e a ozonização não contribuiu significativamente para a melhora da eficiência do processo de separação sólido-líquido. / Anaerobic treatment of wastewater in combination with the production of algae biomass is an excellent alternative for nutrient removal. The process of solid-liquid separation of microalgae remains a major technical and economic challenge. Ozonization followed by flotation by dissolved air is an interesting alternative for the separation of microalgae and removal of nutrients. The objectives of this work were: to evaluate the nitrogen and phosphorus removal of an anaerobic effluent through the growth of Chlorella sorokiniana microalgae in a flat panel photobioreactor and to investigate the use of ozonation associated with dissolved air flotation (DAF) for the solid-liquid separation of the microalga Chlorella sorokiniana. The anaerobic effluent was obtained from a fixed-bed anaerobic reactor with flexible fibers. The microalgae were grown in a flat panel photobioreactor for five days, under controlled conditions: light intensity (196 mol μm -2 s-1), Airflow (0.2 vvm), temperature (29 ± 1°C) and photoperiod (12 hours). At the end of the cultivation period, tests were carried out to adjust FAD and ozonization through the evaluation of parameters such as: ozone dosage, polymer dosage, pH, fast mixing and flocculation times and gradients, flotation velocity. The anaerobic reactor presented high efficiency of removal of COD and BOD, 63 ± 6% and 53 ± 8%, respectively. At the end of the microalgae culture period in the photobioreactor, the removal of total nitrogen, total phosphorus and total dissolved carbon of the effluent from the anaerobic reactor were 52.1%, 31.8% and 66.2%, respectively. Analyzing the results concerning the separation step, it was verified that the pH did not influence the removal efficiencies, high flotation rates can be employed in the separation process, the flocculation step in the treatment was not necessary and ozonation didnt contributed to an improvement the solid-liquid separation process.

A remoção do surfactante Alquilbenzeno Linear Sulfonado (LAS) de água residuária de lavanderia comercial foi estudada em EGSB (Expanded granular sludge bed). Essa água residuária foi diluída em esgoto sanitário. O volume útil do reator era de 1,8 L. Toda a operação ocorreu em condições mesofílicas, para TDH (tempo de detenção hidráulica) de 36 horas, velocidade ascensional de 4 m/h e vazão de recirculação de 8,5 L/h. A água residuária de lavanderia era diluída até que se atingisse aproximadamente 20 mg/L de LAS na alimentação do reator. O sistema foi operado em três fases. Na primeira fase de operação usou-se água de abastecimento para diluir a água residuária de lavanderia; na segunda fase utilizou-se uma mistura de água de abastecimento e esgoto sanitário para diluição da água residuária de lavanderia, sendo que 50 % da composição era esgoto sanitário; e, por fim, na última fase de operação utilizou-se apenas esgoto sanitário como diluente da água residuária. Na primeira fase foi necessária adição de bicarbonato de sódio como agente tamponante. Em todas as fases aplicou-se DQO (demanda química de oxigênio) e LAS afluente de 341 ± 216 mg/L e 18,8 ± 7,3 mg/L, respectivamente. A adição do esgoto sanitário afetou a remoção do surfactante, o que na fase inicial (Fase I) representou 77,2 ± 14,9 % e na fase final (Fase III) passou a ser 55,3 ± 18,4 % de remoção de LAS. No entanto, ao passo que a remoção de LAS diminuiu, a remoção de DQO aumentou de 57 ± 16 % para 65 ± 10 %, respectivamente, para a Fase I e Fase III. Além disso, devido a adição de esgoto sanitário verificou-se aumento do tamanho dos grânulos, de 3,67 ± 1,83 mm (Fase I) para 4,97 ± 1,99 mm (Fase II); e também da concentração de sólidos totais no reator, de 5,79 g/L (Etapa I) para 9,50 g/L (Fase III). Por meio do balanço de massa de LAS verificou-se remoção de 69 % de LAS, sendo que 67 % foram removidos por degradação e 2 % por adsorção do mesmo na biomassa. Por fim, por meio das análises por CG/EM (Cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas) observou-se 17 substâncias no afluente e apenas 4 no efluente, tais como, mercaptanas, hidrocarbonetos, aminas e amidas. A maioria delas são tóxicas aos organismos aquáticos e estão presentes em produtos de limpeza e higiene pessoal. / The removal of the surfactant Linear Alkylbenzene Sulfonate (LAS) of wastewater of a commercial laundry was studied in an EGSB (Expanded granular sludge bed). This wastewater was diluted in sewage. The useful volume of the reactor was of 1,8 L. The whole operation occurred on mesophilic conditions, to HRT (Hydraulic Retention Time) was 36 hours, the upflow speed of 4 m/h and recirculation flow of 8,5 L/h. The laundry waste water was diluted until achieve 20 mg/L of LAS on the reactor feed. The system was operated in three stages. In the first operation stage water supply was used to dilute the wastewater laundry; in the second stage used a mixture of water supply and sewage for dilution of wastewater laundry and 50 % of the composition was sewage; and finally, in the last stage of operation is only used sewage as a diluent of wastewater. In the first stage was required addition of sodium bicarbonate as buffering agent. All the stages was applied COD (Chemical oxygen demand) and LAS influent 341 ± 216 mg/L and 18,8 ± 7,3 mg/L, respectively. The addition of sewage affected the surfactant removal, which on the first stage (Stage I) represented 77,2 ± 14,9 % and on the final stage (Stage III) became 55,3 ± 18,4 % of LAS removal. However, while removing of LAS decreased the COD removal increased from 57 ± 16 % to 65 ± 10 %, respectively, to Stage I and Stage III . Furthermore, due to the addition of sewage was checked an increased on the size of the grain from 3,67 ± 1,83 mm (Stage I) to 4,97 ± 1,99 mm (Stage II); and also the concentration of total solids into the reactor, from 5,79 g/L (Stage I) to 9,50 g/L (Stage III). By mass balance LAS was found a remove of 69 % of LAS, wherein 67 % were removed by degradation and 2 % by adsorption of the surfactant in the biomass. Finally, through analysis by GC/MS (gas chromatograph/mass spectrometry) 17 substances were observed in the influent and only 4 in the effluent, such as, mercaptans, hydrocarbons, amines and amides. Most of them are toxic to aquatic organisms and are present in cleaning products and personal hygiene.

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da adição de alcalinidade, da concentração da glicose e da taxa de carregamento orgânico na produção de hidrogênio e ácidos orgânicos em reator anaeróbio de leito fluidificado (RALF), contendo argila expandida (2,8 - 3,35 mm) como material suporte para adesão microbiana. Foram utilizados oito reatores idênticos, sendo quatro deles operados sem adição de alcalinidade, e com concentração de glicose de 2000, 4000, 10000 e 25000 mg/L, respectivamente. Outros quatro reatores operados com adição de alcalinidade, e com as mesmas concentrações de glicose cada um. Os reatores foram inoculados com lodo anaeróbio pré-tratado termicamente, operado com tempo de detenção hidráulica (TDH) decrescente de 8 h a 1 h à temperatura controlada de 30°C. Foi constatada produção volumétrica de hidrogênio máxima de 1,58 L/h.L, para o reator operado com 10000 mg/L de glicose com adição de alcalinidade (R10CA) e um rendimento máximo de 2,52 mol \'H IND.2\'/mol glicose, para o reator operado com 4000 mg/L de glicose com adição de alcalinidade (R4CA). O biogás produzido foi composto de \'H IND.2\' e \'CO IND.2\'. Em ambos os reatores, o conteúdo de hidrogênio aumentou com a redução do TDH de 8 h para 1 h, alcançando valor máximo de 77%, para o reator operado com 4000 mg/L sem adição de alcalinidade (R4SA). Os reatores operados com altas concentrações de glicose produção de hidrogênio, o qual predominou o ácido acético e butírico. Neste mesmo reator, o rendimento da produção de hidrogênio foi superior aos outros reatores. As análises de clonagem e sequenciamento do consórcio bacteriano revelaram semelhanças com Clostridium, Klebsiella, Enterobacter e bactérias não cultivadas. / This study evaluated the effect alkalinity addition, glucose concentration and organic loading rate in the hydrogen production and organic acids in an anaerobic fluidized bed reactor (AFBR), containing expanded clay (2.8 - 3,35 mm) as support material for microbial adhesion. We used eight identical reactors, four of them operated without the addition of alkalinity, and concentration of glucose in 2000, 4000, 10000 and 25000 mg/L, respectively. Another four reactors operated with the addition of alkalinity, and with the same concentrations of glucose each. The reactors were operated with hydraulic retention times (HRT) ranging from 8 h at 1 h, and temperature of 30°C. It has been found for hydrogen production rate maximum 1.58 L/h.L for the reactor operated with 10000 mg/L glucose with the addition of alkalinity (R10CA) and a maximum yield of 2.52 mol \'H IND.2\'/mol glucose to the reactor operated with 4000 mg/L glucose with the addition of alkalinity (R4CA). The biogas produced was composed of \'H IND.2\' and \'CO IND.2\'. In both reactors, the hydrogen content increased with the reduction of HRT of 8 h at 1 h, reaching a maximum of 77% for the reactor operated from 4000 mg/L without added alkalinity (R4SA). The reactors operated with high glucose concentrations (10000 mg/L and 25000 mg/L) had higher proportions of solvents such as soluble metabolites. There was a linear correlation between the hydrogen production rate and organic loading rate in all reactors. The yield, the hydrogen production rate and distribution of soluble metabolites in both reactors, were influenced by the glucose concentration. The reactor operated with 4000 mg/L and addition of alkalinity, presented the most favorable distribution of soluble metabolites to hydrogen production, which was predominant acetic and butyric acid. In the same reactor, the hydrogen yield was higher than other reactors. The cloning and sequencing analysis bacterial consortium revealed the presence of Clostridium, Klebsiella, Enterobacter and uncultivated bacteria.

A expansão do setor sucroenergético favoreceu o desenvolvimento da tecnologia de etanol de segunda geração (2G). No entanto, este é um processo que leva à geração de altíssimos volumes de resíduos, bem como o processo de primeira geração (1G). O principal deles é a vinhaça, que também apresenta elevado potencial poluidor. Nesse contexto, vê-se, portanto, a necessidade de se dar uma finalidade adequada ao resíduo. A digestão anaeróbia se tornou uma tecnologia muito disseminada e valorizada em outros países. Isso se deve às vantagens em gestão de resíduos e na geração de energia proporcionadas por essa tecnologia. O potencial de aplicação da vinhaça para produção de biogás é enorme, dado que é um resíduo muito rico em matéria orgânica e de grande disponibilidade no Brasil. A digestão anaeróbia precisa também ser desenvolvida para o resíduo do processo de etanol 2G, pois espera-se que as características da vinhaça gerada sejam diferentes. É importante a investigação da influência que a composição da vinhaça 2G pode ter sobre o processo da digestão anaeróbia e produção de biogás, e este foi o principal objetivo deste trabalho. Para isso, realizou-se inicialmente a caracterização de vinhaça 1G e de vinhaça 2G obtidas para o experimento deste estudo. A composição das duas vinhaças apresentou as principais diferenças para as concentrações de DQO, ácidos orgânicos (sobretudo o ácido acético), compostos fenólicos e sulfato. Foram obtidas concentrações de DQO de 30.732,80 mg O2 L-1 e 19.038,13 mg O2 L-1 para vinhaça 1G e vinhaça 2G, respectivamente. As concentrações de ácido acético e compostos fenólicos totais foram, respectivamente, 88,14% e 84,10% maiores na vinhaça 2G do que na vinhaça 1G. A concentração de sulfato na vinhaça 2G foi 28,11% menor que a concentração obtida na vinhaça 1G. A avaliação de processo de produção de biogás foi realizada em dois reatores metanogênicos, um utilizando vinhaça 1G como substrato e outro, utilizando vinhaça 2G. Os processos foram monitorados segundo a produção de biogás por DQO removida, produção de ácidos orgânicos, alcalinidade, remoção de compostos fenólicos, remoção de ânions e retenção de sólidos. Os efluentes dos reatores metanogênicos também foram caracterizados segundo o teor de cátions. O processo com vinhaça 2G teve produção de biogás quatro vezes maior que o processo com vinhaça 1G. Foram obtidos valores médios de 0,32 Lbiogás DQOremov-1 para o processo com vinhaça 2G e 0,08 Lbiogás DQOremov-1 para o processo com vinhaça 1G. De acordo com o monitoramento dos processos por alcalinidade e concentração de ácidos orgânicos, o processo com vinhaça 2G também se mostrou mais eficiente do que o processo com vinhaça 1G no que diz respeito ao consumo de matéria orgânica. A remoção de compostos fenólicos totais teve eficiência média de 56,96% para o processo utilizando vinhaça 2G, enquanto que o processo com vinhaça 1G não foi capaz de removê-los. Infere-se que a elevada concentração de ácido acético na vinhaça 2G tenha contribuído para o processo de produção de biogás. A alta disponibilidade de acetato favorece a atividade metabólica de arqueas metanogênicas, o que é fundamental para o equilíbrio químico da conversão de matéria orgânica em biogás. / The Sucroenergetic sector expansion has favored the development of second generation ethanol technology. However, the process leads to the production of large amounts of residues, as well as the first generation process. The main residue is the vinasse, which is very pollutant. In this context it becomes clear the need of giving an appropriate application for vinasse. Anaerobic digestion has turned into a very disseminated and very well accepted technology in many countries, which is mainly due to its results as an efficient waste management and energy generation. Vinasse has a great potential for biogas production through anaerobic digestion, since it is a residue with high organic matter and in large availability in Brazil. Such technology has to be developed also for the residues obtained through second generation ethanol process. With a different process, it is expected that residues composition might also be different. It is important to look into the influence that second generation vinasse composition may bring to anaerobic digestion. The purpose of this study was to investigate the effects of second generations vinasse composition over the biogas production process. Before experiments, first and second generation vinasses were characterized. The most remarkable differences for vinasses composition were obtained for COD concentration, organic acids concentration (specially for acetic acid), phenolic compounds and sulphate. COD concentrations were 30,732.80 mg O2 L-1 and 19,038.13 mg O2 L-1 for first generation vinasse and second generation vinasse, respectively. Acetic acid and total phenolic compounds were, respectively, 88.14% and 84.10% higher for second generation vinasse than those found for first generation vinasse. Sulphate concentration for second generation vinasse was 28.11% lower than first generation vinasse\'s concentration. Biogas production process was evaluated for two different methanogenic reactors: first generation vinasse was used as substrate for one reactor and second generation vinasse was used as substrate for the second one. Processes were monitored according to biogas production by removed COD, organic acids production, alkalinity, phenolic compounds removal, anions removal and solids retention. Both reactors had their effluents characterized by cations content. In the process carried out with second generation vinasse the biogas production was four times higher than in the process carried out with first generation vinasse. The average values were 0.08 Lbiogas CODremoved-1 and 0.32 Lbiogas CODremoved-1 for first and second generation, respectively. Considering processes monitoring by alkalinity and organic acids concentrations, the process carried out with second generation vinasse was more efficient in regards to organic matter consumption. The average efficiency for total phenolic compounds removal was 56.96% for the process using second generation as substrate. On the other hand, the process with first generation vinasse was not capable of consuming them. The results obtained in this study suggest that the high acetic acid concentration in second generation vinasse have contributed to biogas production. High acetate availability promotes archaeas metabolic activity, which is fundamental for chemical balance in converting organic matter into biogas.

A possibilidade da produção de hidrogênio a partir de esgoto sanitário com a posterior geração de metano a partir do efluente do processo acidogênico foi avaliada em reatores anaeróbios em batelada e contínuos. Nos reatores em batelada com biomassa acidogênica não houve produção de hidrogênio a partir de esgoto sanitário, o que motivou a avaliação de outros substratos. Hidrogênio foi produzido a partir de água residuária de parboilização de arroz (23,9 mL \'H IND.2\'/g DQO) e vinhaça (20,8 mL \'H IND.2\'/g DQO), enquanto nos reatores com biomassa metanogênica, metano foi produzido por esgoto sanitário (46,3 mL \'CH IND.4\'/g DQO), glicerol (180,1 mL \'CH IND.4\'/g DQO), água residuária de parboilização de arroz (115,5 mL \'CH IND.4\'/g DQO) e vinhaça (255,4 mL \'CH IND.4\'/g DQO). Ainda nos reatores em batelada, definiu-se que a diluição de vinhaça no esgoto sanitário mais adequada para a produção de hidrogênio deveria resultar numa mistura com DQO de aproximadamente 4 g/L, sem que o rendimento de \'H IND.2\' decrescesse. A produção de hidrogênio a partir de esgoto sanitário nos reatores contínuos não foi possível sem a adição de fonte de carboidratos. Demonstrou-se que a concentração mínima de carboidratos, em termos de sacarose, seria de 0,9 g/L. Nos reatores de leito estruturado com suporte de cerâmica e fluxo ascendente alimentados com 50% de esgoto e 50% de vinhaça, foram alcançados o maior período de produção de \'H IND.2\' e a maior fração do mesmo no biogás, correspondendo a 56 dias e 7,1%, respectivamente. O reator UASB usando como substrato o efluente de reator acidogênico produziu metano com estabilidade até a COV de 0,91 g DQO/L d, porém se desestabilizou com a COV de 2,94 g DQO/L d. / The possibility of producing hydrogen from sewage with the subsequent generation of methane with the effluent of the acidogenic process was evaluated in batch and continuous anaerobic reactors. In batch reactors, with acidogenic biomass, there was no production of hydrogen from sewage, which led to the evaluation of other substrates. Hydrogen was produced from parboiled rice wastewater (23,9 mL \'H IND.2\'/g COD) and vinasse (20,8 mL \'H IND.2\'/g COD), while in reactors with methanogenic biomass, methane was produced by sewage (46,3 mL \'CH IND.4\'/g COD), glycerol (180,1 mL \'CH IND.4\'/g COD) parboiled rice wastewater (115,5 mL \'CH IND.4\'/g COD) and vinasse (255,4 mL \'CH IND.4\'/g COD). In addition, in batch reactors, it was determined that vinasse dilution in sewage more suitable for hydrogen production should result in a mixture with approximately 4 g COD/L without decrease on hydrogen yield. The hydrogen production from sewage in continuous reactors could not be sustained without the addition of external carbohydrates source. It was demonstrated that the minimum concentration of carbohydrates, in terms of sucrose, would be 0,9 g/L. In the upflow ceramic structured bed reactor fed with 50% sewage and 50% vinasse at the 8h HRT, it was achieved the longest H2 production period and the largest fraction of hydrogen in biogas, which corresponded to 56 days and 7,1% respectively. The UASB reactor using the effluent of the acidogenic reactor as substrate, produced methane with stability at the OLR of 0,91 g COD/L d, but it collapsed with the OLR of 2,94 g COD/L d.

O presente trabalho foi realizado em sua maior parte no Brasil. Entretanto, com o intuito de enriquecer a pesquisa, realizou-se coleta de dados por um período de seis meses na Universidade de Wageningen - Holanda. Na etapa realizada no Brasil se propôs: estudar a formação de subprodutos (aldeídos e trialometanos) da desinfecção de efluente de tratamento anaeróbio esgoto sanitário com ozônio, cloro e ozônio/cloro; verificar como os desinfetantes atuam no processo de oxidação; conhecer o grau de toxicidade bem como o efeito do residual do ozônio e cloro empregando Daphnia similis e Danio rerio como organismos-teste e, ainda, analisar a eficiência do ozônio, cloro, ozônio/cloro na inativação de microrganismos. Na etapa da pesquisa realizada na Holanda se propôs: estudar a formação de subprodutos (aldeídos) da desinfecção de efluente de tratamento anóxico com ozônio, ozônio/cloro e ozônio/peróxido de hidrogênio (peroxônio); verificar como os desinfetantes atuam no processo de oxidação; e, ainda, analisar a eficiência do ozônio, ozônio/cloro na inativação de microrganismos indicadores. Nos estudos realizados, pode-se verificar uma expressiva formação de aldeídos com predominância de formaldeído e, principalmente, acetaldeído que apresentou uma maior concentração de formação para os ensaios realizados no Brasil. A formação de aldeídos nos ensaios realizados na Holanda seguiram o mesmo comportamento dos realizados no Brasil, porém, como uma menor formação. Para os ensaios de cloração e ozonização/cloração foi observada a baixa formação de trialometanos. Os testes de toxicidade que usaram como organismo-teste - Daphnia similis - apresentaram toxicidade nos ensaios em que se aplicou 8,0 mg \'O IND.3\'/L, assim como em todas dosagens aplicadas nos ensaios de cloração e, também, para o ensaio de ozonização/cloração para dosagem aplicada de 5,0 mg \'O IND.3\'/L / 10 mg \'CL IND.2\'/L. Em relação ao organismo-teste - Danio rerio - foi detectado toxicidade aguda no ensaio em que se aplicou 5,0 mg \'O IND.3\'/L e tempo de contato 5 minutos e 8,0 mg \'O IND.3\'/L e tempo de contato 15 minutos. / The present work was mostly carried out in Brazil. However, aiming to enhance the research, a six-month data collection was performed at the Wageningen University - the Netherlands. The step carried out in Brazil proposed: to study the formation of by-products (aldehydes and trihalomethanes) from the disinfection of an anaerobic treatment wastewater effluent with ozone, chlorine and ozone/chlorine; to verify how disinfectants act in the oxidation process; to know the degree of toxicity as well as the effects of residual ozone and chlorine employing Daphnia similis and Danio rerio as test-organisms; and, yet, to analyze the efficiency of ozone, chlorine and ozone/chlorine in the inactivation of microorganisms. The step of this research that was carried out in the Netherlands proposed: to study the formation of by-products (aldehydes) from the disinfection of an anoxic treatment effluent with ozone, ozone/chlorine and ozone/hydrogen peroxide (peroxonium); to verify how disinfectants act in the oxidation process; and, to analyze the efficiency of ozone, ozone/chlorine in the inactivation of indicating microorganisms. It was possible to indentify, in the performed studies, an expressive formation of aldehydes with a formaldehyde predominance and, mainly, acetaldehyde that presented a higher formation concentration in the essays carried out in Brazil. The aldehydes formation concentration detected in the essays carried out in The Netherlands followed the same behavior of the ones carried out in Brazil, however with a smaller formation. A low formation of trihalomethanes was observed for the chloration and ozonization/chloration, essays. The toxicity tests that used Daphnia similis as test-organisms presented toxicity in the essays that 8.0 mg \'O IND.3\'/L was applied, as well as for all applied dosages in the chloration essays and, also, for the ozonation/chloration for the applied dosage of 5.0 mg \'O IND.3\'/L / 10 mg \'CL IND.2\'/L. Regarding the Danio rerio test-organism, acute toxicity was detected in the essay in which 5.0 mg \'O IND.3\'/L and contact time of 5 minutes was applied and also for 8.0 mg \'O IND.3\'/L and contact time of 15 minutes.