Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kathia Regina Kunzler.pdf: 523941 bytes, checksum: 8ed94d83614d01c75827ea2d6825948d (MD5) Previous issue date: 2010-02-01 / The liquid waste from the cassava starch has a high organic load mainly due to high concentration of carbohydrates, which provides an ideal medium for the development of fermentative bacteria. The use of anaerobic reactors with media support provides increased contact area of microorganisms in the reactor and better fixation of these, resulting in the possibility of applying higher daily organic loads and a considerable reduction of detention time required for the treatment of tributary. In this context, the objective of this paper is to conduct a study of the process of digestion in two anaerobic biofilter with bamboo in the treatment of effluent of cassava starch, by evaluating the performance of systems and determining the kinetic constants of the degradation of organic matter along the reactors. The anaerobic reactors used were made of PVC tubes showing relations diameter:length 1:3 and 1:6. Along the profile of the reactors were installed five sampling points of effluent spread halfway, through which the samples were collected for determination of rate constant of consumption of organic matter and the kinetic model which best represents the consumption of organic matter along the profile of the systems. The two reactors were filled with a support medium consisting of rings of bamboo and useful volume calculated for the reactors was 6.8 and 6.0 L for the diameter: length ratio of 1:3 and 1:6, respectively. To measure the amount of biogas produced, each reactor was connected to a gas tank partially filled with a solution of 3% H2SO4 and 25% NaCl. The organic loading applied to the system were 0.519, 1.156, 1.471, 3.049, 3.813, 4.347, 4.708 and 5.601 g.L-1d-1 and the process was evaluated daily for two weeks throughout the analysis of COD removal, TS and VS, for VA/TA and volume of biogas as a function of COD consumed. At the end of the fifteen days of evaluation system, samples were collected along the profile of the reactors and analyzed to verify the COD consumption of organic matter along the reactors. The results showed that the various diameter lengths of the reactors did not influence their efficiency with respect to removals of COD, TS and VS for organic loads applied. The systems also showed a stable behavior in relation to the ratio VA/TA for all charges assessed, suggesting withstand higher organic loads. The first order kinetic model was best represented the kinetic consumption of organic matter with respect to the reactor diameter to length is 1:6 and a rate constant k 3,4.10-2 h-1. For the reactor with diameter ratio: 1:3 length to second-order kinetic model was best represented the behavior of the system for this variable, the rate constant k obtained from 1,96.10-4 h-1. / orgânica, principalmente devido à elevada concentração de carboidratos, o que proporciona um meio ideal para o desenvolvimento de bactérias fermentativas. A utilização de reatores anaeróbios com meio suporte proporciona o aumento da área de contato dos microorganismos no reator e melhor fixação destes, resultando na possibilidade de aplicação de cargas orgânicas diárias mais elevadas e uma redução considerável do tempo de detenção necessário para o tratamento do afluente. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é realizar um estudo do processo de biodigestão em dois reatores anaeróbios com biofiltro de bambu, no tratamento de efluente de fecularia de mandioca, através da avaliação do desempenho dos sistemas e determinação das constantes cinéticas de degradação da matéria orgânica ao longo dos reatores. Os reatores anaeróbios utilizados foram fabricados com tubos de PVC apresentando relações diâmetro:comprimento 1:3 e 1:6. Ao longo do perfil dos reatores foram instalados cinco pontos de amostragem de efluente, distribuídos equidistantemente, através dos quais foram coletadas as amostras para determinação da constante cinética de consumo de matéria orgânica e do modelo cinético que melhor represente o consumo de matéria orgânica ao longo do perfil dos sistemas. Os dois reatores foram preenchidos com meio suporte constituídos de anéis de bambu e o volume útil calculado para os reatores foi de 6,8 e 6,0 L para a relação diâmetro:comprimento de 1:3 e 1:6, respectivamente. Para a mensuração da quantidade de biogás produzida, cada reator foi conectado a um gasômetro preenchido parcialmente com uma solução de 3% de H2SO4 e 25% de NaCl. As cargas orgânicas aplicadas ao sistema foram 0,519; 1,156; 1,471; 3,049; 3,813; 4,347; 4,708 e 5,601 g.L-1d-1, sendo o processo avaliado diariamente durante quinze dias após a estabilização do processo, através das análises de DQO, ST e SV, relação AV/AT e volume de biogás produzido em função da DQO consumida. Ao final dos quinze dias de avaliação dos sistemas, amostras foram coletadas ao longo do perfil dos reatores e analisadas quanto ao parâmetro DQO, para verificação do consumo de matéria orgânica ao longo dos reatores. Os resultados obtidos demonstraram que as relações diâmetro:comprimento dos reatores não influenciaram na eficiência dos mesmos quanto às remoções de DQO, ST e SV para as cargas orgânicas aplicadas. Os sistemas apresentaram também comportamento estável em relação à razão AV/AT, para todas as cargas avaliadas, sugerindo suportarem cargas orgânicas mais elevadas. O modelo cinético de primeira ordem foi o que melhor representou o comportamento cinético de consumo de matéria orgânica para o reator com relação diâmetro:comprimento 1:6, com constante cinética (k) de 3,4.10-2 h-1. Para o reator com relação diâmetro:comprimento 1:3 o modelo cinético de segunda ordem foi o que melhor representou o consumo da matéria orgânica, com constante cinética (k) de 1,96.10-4 h-1.

Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2017-08-19T00:05:12Z No. of bitstreams: 1 Guilherme C Princival 2016.pdf: 4575723 bytes, checksum: eec69ee359768c1136173448bd115fa8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-19T00:05:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guilherme C Princival 2016.pdf: 4575723 bytes, checksum: eec69ee359768c1136173448bd115fa8 (MD5) Previous issue date: 2016-09-09 / Biogas is known as an alternative source of energy, comprises essentially a mixture of methane gas (CH4) and carbon dioxide (CO2). This study aimed to haracterize the biogas through a computer system (hardware and software), taking into account the two main gas composition, allowing in situ analysis, online and continuously, without human intervention in the process. For this, an experiment was conducted using electronic prototyping platform Arduino, which is fed with data from a sensor that uses non-dispersive infrared spectroscopy technology (NDIR). The results show that the system was efficient, once it is possible to monitor the concentration of CO2 and CH4 through real-time generated graphics. Moreover, it was possible to analyze the internal temperature of the anaerobic reactor through an integrated sensor to the monitoring system, which demonstrates its scalability, a desirable feature in computer systems. It was concluded also that the system detects the first signs of instability in the biodigestion process, allowing acceptable answers to establish countermeasures for its compensation. / O biogás, entendido como uma fonte alternativa de energia, é constituído por uma mistura de gases essencialmente metano (CH4) e por dióxido de carbono (CO2). Esta pesquisa teve como objetivo caracterizar o biogás por meio de um sistema computacional (hardware e software), levando em conta os dois principais gases de sua composição, possibilitando análise in situ, de forma online e contínua, sem a intervenção humana no processo. Para tal, foi desenvolvido um experimento utilizando a plataforma de prototipagem eletrônica Arduino, alimentada com dados de um sensor que utiliza a tecnologia de espectroscopia de infravermelho não dispersivo (NDIR). Os resultados apontam que o sistema desenvolvido foi eficiente, sendo possível o monitoramento da concentração de CO2 e CH4, por meio de gráficos gerados em tempo real. Além disso, foi possível analisar a temperatura interna do reator anaeróbio através de um sensor integrado ao sistema de monitoramento, que demonstra sua escalabilidade, uma característica desejável em sistemas computacionais. Pôde-se concluir, também, que o sistema detecta os primeiros indícios de uma instabilidade no processo de biodigestão, permitindo respostas aceitáveis no estabelecimento de contramedidas para sua compensação.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:47:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Shaiane__Lucas.pdf: 2393290 bytes, checksum: 9e5c684ef130e9552f01b3191e3e8e1d (MD5) Previous issue date: 2015-02-20 / This study evaluated the hydrogen and methane production from cassava starch wastewater in reactors in series. The acidogenic and methanogenic reactors were operated in a continuous flow and trials were divided into three stages. In Stage 1, three essays for hydrogen production evaluated the effect of initial pH (6.0 and 4.5), substrate concentration (1.4, 1.1 and 2.2 g total carbohydrates.L-1) and strategies to control biomass (by disposal or change in the structure of such support material with low density polyethylene) in anaerobic reactors of fixed bed and upflow at 36 °C. The best operating condition among the evaluated ones was pH 6.0 and concentration of 1.4 g total carbohydrates.L-1, which resulted in Hydrogen Volumetric Productions (HVP) of 229 mL.L-1.d-1 and yield of 29.4 mL.g-1total carbohydrate. The best strategy to control biomass was the sort of bed with polyethylene cylinders, which provided the least changes in flow regime and excessive growth of biomass. In Stage 2, the effect of inoculum source was evaluated in two packed-bed reactors operating according to the following conditions: pH 6.0; 2 g.L-1concentration of substrate, 20 g.L-1.d-1organic loading rate (OLR) and hydraulic retention time (HRT) of 2-hour. In the inoculated reactor with autofermented effluent, the answers were: 550 mL.L-1.d-1and hydrogen yield of 38mL.g-1total carbohydrates. These values were higher than those observed for the reactor inoculated with anaerobic heat-treated sludge, which indicated that the use of simple inoculums is a viable strategy for hydrogen production under the tested conditions. In addition to these essays, the influence of ORL and HRT were also evaluated. The increase of ORL (10 to 20 g-total carbohydrates.L-1.d-1) and decrease of HRT (4 to 2 hour) resulted in a higherhydrogen production (467 mL.L-1.d-1), hydrogen percentage in the studied biogas (40%) and molar flow rate (2.16 mmol.h-1). Therefore, the average yield of 30 mL H2.g-1 total carbohydrate was the same for both conditions tested. In general, butyric acid was associated with higherhydrogen production, followed by acetic and propionic acids, besides ethanol, in the five analyzed essays. In Stage 3, methane production from the acidified effluent was evaluated in a horizontal anaerobic reactor of fixed bed and continuous flow, operated at mesophilic temperature. The operating conditions were divided into four stages, whose variations were: initial pH (5.0 and 7.0), OLR (1.54; 3.54 and 6 g-COD.L-1.d-1) and HRT (5; 1.5 and 1.1 d). The results of effluent pH greater than 7.0, volatile acidity/total alkalinity of 0.2 and 98% removal of organic matter showed that the reactor performance was not impaired by the separation of acidogenic and methanogenic stages. The highest production of methane was observed in Phase IV, with pH 5.0, 6 g.L-1.d-1 OLR and 1.1 d HRT, resulting in average values of 0.82 L.L-1.d-1 for volumetric methane production, 0.85 L.g-1CODremoved yield and 80% methane in biogas composition. The energy efficiency in the combined system was 17% higher than the one observed in the single system for the treatment of cassava starch wastewater. / Este trabalho avaliou a produção de hidrogênio e metano a partir de efluente de fecularia de mandioca em sistema combinado. Os reatores acidogênico e metanogênico foram operados em fluxo contínuo, e os ensaios divididos em três etapas. Na Etapa 1, três ensaios para produção de hidrogênio avaliaram o efeito do pH inicial (6,0 e 4,5), concentração de substrato (1,4, 1,1 e 2,2 g carboidratos totais.L-1) e estratégias de controle da biomassa (por descarte ou mudança na estruturação do material suporte de polietileno de baixa densidade) em reatores anaeróbios de leito fixo e fluxo ascendente, à temperatura de 36 C. A melhor condição operacional dentre as avaliadas foi pH 6,0 e concentração de 1,4 g carboidratos totais.L-1, que resultou em Produções Volumétricas de Hidrogênio (PVH) de 229 mL.L-1.d-1 e rendimento de 29,4 mL.g-1 carboidrato total. A melhor estratégia de controle de biomassa foi a ordenação do leito com cilindros de polietileno, a qual proporcionou menores alterações no regime de escoamento e crescimento excessivo da biomassa. Na Etapa 2, o efeito da fonte de inóculo foi avaliado em dois reatores de leito empacotado nas condições operacionais pH 6,0; concentração de substrato de 2 g.L-1, Carga Orgânica Volumétrica aplicada (COV) de 20 g.L-1.d-1 e Tempo de Detenção Hidráulica (TDH) de 2 horas. No reator inoculado com efluente autofermentado verificou-se PVH de 550 mL.L-1.d-1 e rendimento de hidrogênio de 38 mL.g-1 carboidratos totais. Esses valores foram maiores que os observados para o reator inoculado com lodo anaeróbio tratado termicamente, os quais indicaram que a utilização de inóculos simples representa uma estratégia viável para produção de hidrogênio nas condições testadas. Além desses ensaios, a influência da COV e do TDH também foi avaliada. O aumento COV (de 10 para 20 g.L-1.d-1) e a redução do TDH (de 4 para 2 h) resultaram em maior produção de hidrogênio (467 mL.L-1.d-1), percentual de hidrogênio no biogás (40%) e vazão molar (2,16 mmol.h-1). Entretanto, o rendimento médio de 30 mL H2.g-1 carboidrato total foi igual para as duas condições testadas. De modo geral, o ácido butírico foi associado à maior produção de gás hidrogênio, seguido dos ácidos acético e propiônico, além de etanol, nos cinco ensaios realizados. Na Etapa 3, a produção de metano a partir do efluente acidificado foi avaliada em reator anaeróbio horizontal de leito fixo e fluxo contínuo, operado em condição mesofílica de temperatura. As condições operacionais foram divididas em quatro fases, com variação do pH inicial (5,0 e 7,0), da COV (1,54; 3,54 e 6 g DQO.L-1.d-1) e do TDH (5; 1,5 e 1,1 d). Os resultados de pH efluente superior a 7,0, relação acidez volátil/alcalinidade total de 0,2 e remoção de 98% da matéria orgânica evidenciam que o desempenho do reator não foi prejudicado pela separação das fases acidogênica e metanogênica. A maior produção de metano foi observada na Fase IV, com pH 5,0, COV de 6 g.L-1.d-1e TDH de 1,1 d, que resultou em valores médios de produção volumétrica de metano de 0,82 L.L-1.d-1, rendimento de 0,85 L.g-1DQOremovida e 80% de metano na composição do biogás. O rendimento energético no sistema combinado foi 17% superior ao observado em sistema único no tratamento de efluente de fecularia.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:48:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kathia Regina Kunzler.pdf: 523941 bytes, checksum: 8ed94d83614d01c75827ea2d6825948d (MD5) Previous issue date: 2010-02-01 / The liquid waste from the cassava starch has a high organic load mainly due to high concentration of carbohydrates, which provides an ideal medium for the development of fermentative bacteria. The use of anaerobic reactors with media support provides increased contact area of microorganisms in the reactor and better fixation of these, resulting in the possibility of applying higher daily organic loads and a considerable reduction of detention time required for the treatment of tributary. In this context, the objective of this paper is to conduct a study of the process of digestion in two anaerobic biofilter with bamboo in the treatment of effluent of cassava starch, by evaluating the performance of systems and determining the kinetic constants of the degradation of organic matter along the reactors. The anaerobic reactors used were made of PVC tubes showing relations diameter:length 1:3 and 1:6. Along the profile of the reactors were installed five sampling points of effluent spread halfway, through which the samples were collected for determination of rate constant of consumption of organic matter and the kinetic model which best represents the consumption of organic matter along the profile of the systems. The two reactors were filled with a support medium consisting of rings of bamboo and useful volume calculated for the reactors was 6.8 and 6.0 L for the diameter: length ratio of 1:3 and 1:6, respectively. To measure the amount of biogas produced, each reactor was connected to a gas tank partially filled with a solution of 3% H2SO4 and 25% NaCl. The organic loading applied to the system were 0.519, 1.156, 1.471, 3.049, 3.813, 4.347, 4.708 and 5.601 g.L-1d-1 and the process was evaluated daily for two weeks throughout the analysis of COD removal, TS and VS, for VA/TA and volume of biogas as a function of COD consumed. At the end of the fifteen days of evaluation system, samples were collected along the profile of the reactors and analyzed to verify the COD consumption of organic matter along the reactors. The results showed that the various diameter lengths of the reactors did not influence their efficiency with respect to removals of COD, TS and VS for organic loads applied. The systems also showed a stable behavior in relation to the ratio VA/TA for all charges assessed, suggesting withstand higher organic loads. The first order kinetic model was best represented the kinetic consumption of organic matter with respect to the reactor diameter to length is 1:6 and a rate constant k 3,4.10-2 h-1. For the reactor with diameter ratio: 1:3 length to second-order kinetic model was best represented the behavior of the system for this variable, the rate constant k obtained from 1,96.10-4 h-1. / orgânica, principalmente devido à elevada concentração de carboidratos, o que proporciona um meio ideal para o desenvolvimento de bactérias fermentativas. A utilização de reatores anaeróbios com meio suporte proporciona o aumento da área de contato dos microorganismos no reator e melhor fixação destes, resultando na possibilidade de aplicação de cargas orgânicas diárias mais elevadas e uma redução considerável do tempo de detenção necessário para o tratamento do afluente. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é realizar um estudo do processo de biodigestão em dois reatores anaeróbios com biofiltro de bambu, no tratamento de efluente de fecularia de mandioca, através da avaliação do desempenho dos sistemas e determinação das constantes cinéticas de degradação da matéria orgânica ao longo dos reatores. Os reatores anaeróbios utilizados foram fabricados com tubos de PVC apresentando relações diâmetro:comprimento 1:3 e 1:6. Ao longo do perfil dos reatores foram instalados cinco pontos de amostragem de efluente, distribuídos equidistantemente, através dos quais foram coletadas as amostras para determinação da constante cinética de consumo de matéria orgânica e do modelo cinético que melhor represente o consumo de matéria orgânica ao longo do perfil dos sistemas. Os dois reatores foram preenchidos com meio suporte constituídos de anéis de bambu e o volume útil calculado para os reatores foi de 6,8 e 6,0 L para a relação diâmetro:comprimento de 1:3 e 1:6, respectivamente. Para a mensuração da quantidade de biogás produzida, cada reator foi conectado a um gasômetro preenchido parcialmente com uma solução de 3% de H2SO4 e 25% de NaCl. As cargas orgânicas aplicadas ao sistema foram 0,519; 1,156; 1,471; 3,049; 3,813; 4,347; 4,708 e 5,601 g.L-1d-1, sendo o processo avaliado diariamente durante quinze dias após a estabilização do processo, através das análises de DQO, ST e SV, relação AV/AT e volume de biogás produzido em função da DQO consumida. Ao final dos quinze dias de avaliação dos sistemas, amostras foram coletadas ao longo do perfil dos reatores e analisadas quanto ao parâmetro DQO, para verificação do consumo de matéria orgânica ao longo dos reatores. Os resultados obtidos demonstraram que as relações diâmetro:comprimento dos reatores não influenciaram na eficiência dos mesmos quanto às remoções de DQO, ST e SV para as cargas orgânicas aplicadas. Os sistemas apresentaram também comportamento estável em relação à razão AV/AT, para todas as cargas avaliadas, sugerindo suportarem cargas orgânicas mais elevadas. O modelo cinético de primeira ordem foi o que melhor representou o comportamento cinético de consumo de matéria orgânica para o reator com relação diâmetro:comprimento 1:6, com constante cinética (k) de 3,4.10-2 h-1. Para o reator com relação diâmetro:comprimento 1:3 o modelo cinético de segunda ordem foi o que melhor representou o consumo da matéria orgânica, com constante cinética (k) de 1,96.10-4 h-1.

Climate changes and global warming are topics of scientific debate. The increase of greenhouse gases has been pointed out as one of the main causes of the changes. The study aimed to evaluate the associative effect of monensin (M) with different levels of tannins (T) on feeding, digestive and rumen fermentation (ex-situ technique) parameters as well as on anaerobic biodigestion of waste. In a 2 x 4 factorial arrangement, 8 cannulated Nellore cows were distributed in 2 contemporary 4 x 4 Latin squares and received 8 experimental diets which differed in the level of inclusion of T of A. mearnsii extract (0.0, 0.75, 1.5, and 2.25% DM) and M which was daily administered to each cow (about 32 mg/kg DM) of one square. To evaluate the production of biogas, experimental batch-type anaerobic biodigesters were used in a completely randomized design. The data were analyzed by the Statistical Analysis System (SAS 9.3, Institute Inc., 2013). The results have shown little interaction between M and T. Regarding the feeding, digestive and N balance parameters, the T linearly reduced DM and water intake, the total apparent digestibility of DM, CP, TDN and OM; for the NDF and ADF the reduction was quadratic. The T linearly reduced rumen disappearance rate by linearly reduce both passage and digestion rates. T also linearly reduced urinary urea excretion, but both additives had no effect on the synthesis and efficiency of microbial protein synthesis. M reduced the proportion of N excreted in feces, but had no effect on N balance, whereas T linearly increased fecal N and linearly reduced urinary and retained N. Regarding the parameters of rumen fermentation, no significant effect of M was observed on CH4 production, but on the reduction of acetate:propionate ratio. T linearly reduced the production of CH4 and total SCFA. Regarding anaerobic biodigestion, M and T reduced the nutrient removal efficiency. M and T had independent effects on rumen metabolism, however, the use of T of A. mearnsii extract up to 2.25% DM is a safe option for cattle, with potential to mitigate rumen CH4. The combined use of M and T reduced the potential of biogas production by reducing the nutrient use efficiency. M inhibited the effect of T on the reduction of nutrient use efficiency of the waste through antagonistic interaction. / As mudanças climáticas e o aquecimento global são temas de debate científico da atualidade. O aumento de gases de efeito estufa é apontado como uma das principais causas das mudanças. O estudo teve como objetivo avaliar o efeito associativo da monensina (M) com diferentes níveis de inclusão de taninos (T) sobre os parâmetros ingestivo, digestivo e fermentação ruminal (técnica ex-situ), bem como sobre a biodigestão anaeróbia de dejetos. Em arranjo fatorial 2 x 4, 8 vacas Nelore, canuladas foram distribuídas em 2 quadrados latinos contemporâneos 4 x 4 e receberam 8 dietas experimentais que diferiram no nível de inclusão de T do extrato da A. mearnsii (0,0, 0,75, 1,5 e 2,25% da MS) e M que foi administrada diariamente a cada vaca (cerca de 32 mg/kg de MS) de um quadrado. Para avaliar a produção de biogás foram utilizados biodigestores anaeróbios do tipo batelada, em delineamento inteiramente casualizado. Os dados foram analisados pelo Statistical Analysis System (SAS 9.3, Institute Inc., 2013). Os resultados mostraram pouca interação entre M e T. Quanto aos parâmetros ingestivo, digestivo e balanço de N, os T reduziram linearmente o consumo da MS e água, a digestibilidade aparente total da MS, PB, NDT e MO e quadraticamente a da FDN e FDA. Os T reduziram linearmente a taxa de desaparecimento ruminal pela redução linear das taxas de passagem e digestão. Os T reduziram linearmente a excreção de uréia urinária, mas ambos aditivos não tiveram efeito sobre a síntese e eficiência da síntese de proteína microbiana. A M reduziu a proporção de N fecal, mas não teve efeito sobre o balanço do mesmo, enquanto que os T aumentaram linearmente o N fecal e reduziram linearmente o N urinário e retido. Em relação a fermentação ruminal, não foi observado efeito da M sobre a produção de CH4, mas sim, redução da relação acetato:propionato. Os T reduziram linearmente a produção de CH4 e AGCC. Em relação a biodigestão anaeróbia, a M e T reduziram a eficiência de remoção de nutrientes. A M e T tiveram efeitos independentes sobre o metabolismo ruminal, porém, o uso de T do extrato da A. mearnsii até 2,25% de MS é seguro para bovinos, com potencial para mitigar o CH4 entérico. O uso combinado de M e T reduziu o potencial de produção de biogás pela redução da eficiência do uso de nutrientes. A M inibiu o efeito dos T sobre a redução da eficiência biodigestiva dos dejetos através da interação antagonista.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-10-31Bitstream added on 2014-06-13T19:01:56Z : No. of bitstreams: 1 costa_mssm_dr_botfca.pdf: 543155 bytes, checksum: 629689bfdc338edeedc4d3b90e666e2f (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Com o objetivo de caracterizar quantitativa e qualitativamente os dejetos produzidos em um sistema de confinamento para criação de novilhos superprecoces e avaliar o desempenho de processos biológicos de reciclagem de nutrientes: compostagem, vermicompostagem e biodigestão anaeróbia, conduziu-se esta pesquisa. O trabalho foi dividido em quatro ensaios: caracterização dos dejetos, compostagem, vermicompostagem e biodigestão anaeróbia. O ensaio de caracterização dos dejetos teve como objetivo principal determinar o coeficiente de resíduo para o período de confinamento. Nos ensaios de compostagem e vermicompostagem objetivou-se avaliar o desempenho dos processos utilizando-se dejetos produzidos por animais que receberam três dietas (dieta 1: 65% concentrado + 35% volumoso; dieta 2: 70% concentrado + 30% volumoso e dieta 3:75% concentrado + 25% volumoso), oferecidas aos animais durante o período de engorda. No ensaio de biodigestão anaeróbia, foram avaliados os efeitos de duas dietas (dieta 1: 65% concentrado + 35% volumoso e dieta 2: 80% concentrado + 20% volumoso), uso de inóculo e três níveis de temperatura (40º C, 35º C e 25º C) sobre a produção de biogás. O coeficiente de resíduo encontrado, considerando todo o período de engorda, foi de 3,03, ou seja, para cada quilo de animal produzido, gerou-se 3,03 kg de dejeto (matéria seca). Considerando todo o período de confinamento, 154 dias, cada animal gerou 515,4 kg de dejeto (matéria seca) ou 2577 kg (fezes + urina), os quais em termos de nutrientes produzidos por animal representam 12,4 kg de N; 8,8 kg de P2O5; 6,7 kg de K2O; 397,0 kg de MO; 219,6 kg de C; 13,9 kg de Ca; 2,6 kg de Mg; 1,6 kg de S; 2,2 kg de Na; 0,05 kg de Cu; 1,0 kg de Fe; 0,06 kg de Mn; 0,11 kg de Zn. Os valores dos componentes da análise bromatológica dos dejetos foram 14% de PB; 20,7% de FB; 2,2% de EE; 51,9% de FDN; 33,3% de FDA;... / The present study aimed to quantify wastes produced in a confined system for steers breeding and to evaluate the performance of biological process such as nutrient recycling, composting, vermicomposting and anaerobic biodigestion. Four trials were performed: wastes characterization, composting, vermicomposting and anaerobic biodigestion. The waste characterization trial aimed to determine the residual coefficient while animals were confined. The composting and vermicomposting trials were conducted in order to evaluate the process performance by using wastes products from animal fed three differents diets (diet 1: 65% concentrated + 35% voluminous ; diet 2: 70% concentrated + 30% voluminous; diet 3: 75% concentrated + 25% voluminous). The effect of two different diets (diet 1: 65% concentrated + 35% voluminous and diet 2: 80% concetrated + 20% voluminous), inoculum and three temperatures rates (40º C, 35º C e 25º C) influence all over biogas production were evaluated during the biodigestion trial. The residue coefficient found during all confined period was 3.03, whereas, to produce one kilogram body weight, 3.03 kg of waste (dry matter) was produced. During all confined period (154 days), each animal produced 515.4 kg of waste (dry matter) or 2577 kg (feces + urine), wich represents in terms of nutrients produced per animal a total of: 12.4 kg of N; 8.8 kg of P2O5 ; 6.7 kg of K2O ; 397.0 kg of OM ; 219.6 kg of C; 13.9 kg of Ca; 2.6 kg of Mg; 1.6 kg of S; 2.2 kg of Na; 0.05 kg of Cu; 1.0 kg of Fe; 0.06 kg of Mn; 0.11 kg of Zn. Bromatological analysis values of waste were: 14% of PB; 20,7% of FB; 2,2% of EE; 51,9% of FDN; 33,3% of FDA; 48,2% of ENN e 63,16% of NDT. Percentage of dry matter redution during composting trial were: 44.5%; 40.5% and 43.8% for waste produced by animals that received diets 1, 2 and 3, respectively...(Complete abstract click electronic access below)

Submitted by Viviane Lima da Cunha (viviane@biblioteca.ufpb.br) on 2017-07-18T14:54:26Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2811509 bytes, checksum: d48a2ec4448b8cba5418b6ea72e08048 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-18T14:54:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2811509 bytes, checksum: d48a2ec4448b8cba5418b6ea72e08048 (MD5) Previous issue date: 2016-09-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The urban solid waste is one of the main environmental problems noticed nowadays. Through time the models of treatment and destination of residues (waste) more commonly used were incineration and landfill. Landfill, specifically, generates, from the decomposition of the organic fraction, solid urban waste gases which can be used in the production of energy. This generation of gas can also be in smaller scale using biodigesters, attending the demands of small communities, such as Universidade Federal da Paraíba Campus I. Within this context, this work aims to evaluate and compare the functioning of biodigesters to determine the most adequate solution for implantation at UFPB Campus I using organic waste from the University restaurant. Nowadays the university restaurant's waste is sent to Aterro Sanitário Metropolitano de João Pessoa, a landfill, generating a daily average of 513,77kg of organic waste. For the analysis of a more adequate model, some criteria were considered, such as the facility and cost of implantation, operation mode, efficiency in treatment, income and applied technology, being selected the following: Biodigester in batch (simplified model), Indian Biodigester, Chinese Biodigester, Ferreira’s Biodigestor (2015), Fernandes’s Biodigestor (2013) and Reis’s Biodigestor (2012), which were compared in terms of Moisture Content and the efficiency in removal of solids, Temperature, Organic Loading Rate, Potential of Hydrogen, alkalinity, production and concentration of methane. It was found that the biodigesters in batch (simplified model), Indian and Chinese, were not adequate for attending the proposed objective. After analyzing the diverse parameters, it was found that many can be used for comparison. The analysis of the moisture content and the efficiency of removal of volatile contents, such as temperature were not considered as parameters of decision for choosing the best option, since they all had similar characteristics. The organic loading rate for the biodigesters with batch supply did not present itself as a limiting factor, however, for the continuous supply, which is the case of the Ferreira (2015) model, it interfered directly in its functioning. In terms of pH, Ferreira (2015) had maintenance difficulties, Reis (2012) managed to stabilize it and Fernandes (2013), although obtained high values, understood to be within the acceptable and propitious pH levels to the production of biogas. The concentration of methane in the Ferreira (2015) model presented average values of 59%, while Reis (2012) and Fernandes (2013) obtained average methane concentration near 70%, presenting itself more efficient. Given that, the biodigester of Reis (2012) model presented itself as the more viable for reproduction at UFPB Campus I for the ends of production of biogas from the decomposition of waste generated at the university restaurant, having the necessity of implantation of 13 biodigesters as a way to a semiannual generation source. / Os resíduos sólidos urbanos são um dos principais problemas ambientais observados na atualidade. Ao longo do tempo os modelos de tratamentos e disposição de resíduos mais utilizados foram a incineração e o aterro sanitário. No caso específico do aterro, este gera, a partir da decomposição da fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos, gases que podem ser utilizados na produção de energia. Essa geração de gás pode se dar também em pequena escala,com a utilização de biodigestores, podendo atender a pequenas comunidades, como é o caso do Campus I da Universidade Federal da Paraíba. Diante desse contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar e comparar o funcionamento de biodigestores para determinação da solução mais adequada para a implantação no referido Campus utilizando resíduos orgânicos provenientes do Restaurante Universitário. Atualmente, a disposição dos resíduos sólidos gerados no RU/UFPB é o Aterro Sanitário Metropolitano de João Pessoa, sendo diariamente gerada uma média de 513,77 kg de resíduos orgânicos. Para a análise do modelo de biodigestor mais adequado foram considerados alguns critérios, tais como facilidade e custo para a implantação, modo de operação, eficiência no tratamento, rendimento e tecnologia aplicada, sendo selecionados os seguintes: Biodigestor em Batelada (modelo simplificado), Biodigestor Indiano, Biodigestor Chinês, Biodigestor de Ferreira (2015), Biodigestor de Fernandes (2013) e Biodigestor de Reis (2012), os quais foram comparados em função do Teor de Umidade e eficiência de remoção de sólidos, Temperatura, Carga Orgânica Volumétrica, Potencial Hidrogeniônico (pH), Alcalinidade, Produção e Concentração de Metano. Verificou-se que os Biodigestores em Batelada (modelo simplificado), Indiano e Chinês não seriam adequados para atendimento do objetivo proposto. Ao analisar os diversos parâmetros verificou-se que vários podem ser usados para fins de comparação. A análise do teor de umidade e da eficiência da remoção de sólidos voláteis, bem como temperatura não se apresentou como parâmetro de decisão para seleção da melhor opção, uma vez que todos possuíam características semelhantes. A carga orgânica volumétrica para os biodigestores com abastecimento em batelada não se apresentou como um fator limitante. No entanto, para o abastecimento contínuo, caso do modelo de Ferreira (2015), interferiu diretamente no seu funcionamento. No que diz respeito ao pH, Ferreira (2015) teve ainda dificuldade em sua manutenção, Reis (2012) conseguiu estabilizá-lo e Fernandes (2013), apesar de obter altos valores, entendeu que estava dentro de faixas aceitáveis e favoráveis de pH à produção do biogás. A concentração de metano no modelo de Ferreira (2015) apresentou valores médios de 59%, enquanto que os modelos de Reis (2012) e Fernandes (2013) obtiveram concentrações médias de metano próximo a 70%, mostrando-se mais eficientes. Diante disso, o modelo de biodigestor de Reis (2012) se apresentou como o mais viável para reprodução no Campus I da UFPB com a finalidade de produção de biogás a partir da decomposição dos resíduos gerados no RU, sendo necessária a implantação de 13 biodigestores de forma a atender à geração semestral.

Orientador: Jorge de Lucas Junior / Banca: Beno Wendling / Banca: João Antônio Galbiatti / Banca: Regina Maria Quintão Lana / Banca: Elias Nascentes Borges / Resumo: A necessidade de ampliação de atitudes que levam o meio rural a buscar a sustentabilidade e a implantação do uso da biodigestão anaeróbia tem sido incentivada por se tratar de um mecanismo de desenvolvimento limpo que alia a importância do tratamento dos resíduos agropecuários (dejetos), geração de energia (biogás) e biofertilizante. Desenvolveu-se um estudo em que se focou a hipótese que a implantação de sistema de tratamento de dejetos, com o uso de biodigestor anaeróbio e o aproveitamento dos seus produtos, o biofertilizante, poderia substituir a adubação mineral nitrogenada de cobertura no cultivo de forrageiras e que essa prática poderia reduzir o custo de adubação e promover ganhos adicionais com a geração de energia elétrica e ganhos ambientais, com a redução de emissão de metano e produção do biogás. Utilizou-se como ferramenta para embasar a hipótese três cultivos de forrageira, um de sorgo e dois de milho. Observou-se que a aplicação de biofertilizante e composto bovino não promoveram aumentos significativos na produtividade das culturas. Paralelamente desenvolveu-se a implantação de um biodigestor de manta de PVC flexível que serviu de parâmetros para a simulação da viabilidade econômica de um sistema de criação de bovino para 100 vacas leiteiras e um sistema de criação de suínos de ciclo completo para 500 matrizes. Conclui-se que projetos que contemplam o princípio da interdisciplinaridade podem auxiliar de maneira mais efetiva na tomada de decisão de implantação de soluções ambientalmente corretas que podem ser também economicamente viáveis. / Abstract: Because of the need for expansion of attitudes that lead to rural areas to seek sustainability. The introduction of the use of anaerobic digestion has been encouraged by the case of a clean development mechanism that combines the importance of processing of agricultural waste (manure), generation of energy (biogas) and biofertilizer. Has developed a study that focused on the hypothesis that the deployment system for the treatment of waste using anaerobic biodigest and use products, the biofertilizer, could replace mineral nitrogen fertilization in coverage the cultivation of fodder and that this practice could reduce the cost of fertilizer and promote additional gains in the generation of electric energy and environmental gains, such as reducing the emission of methane. It was used as a tool for the hypothesis based three of forage crops, one the sorghum and two maize. It was observed that the application of biofertilizer and compost cattle did not promote significant increases in productivity of crops. Developed in parallel to implement a blanket biodigest of flexible PVC that served as parameters for the simulation of the economic viability of a system for creating and veal to 100 dairy cows and a pig breeding cycle of full matrix for 500. It is concluded that projects that include the principle of interdisciplinarity can assist more effectively in decision making for the deployment of environmentally correct solutions that can be economically viable. / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-06-06Bitstream added on 2014-06-13T20:40:07Z : No. of bitstreams: 1 augusto_kz_me_jabo.pdf: 655578 bytes, checksum: 104c70aaf81ec126dfdb5aeb957bed18 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Funep / Objetivou-se a avaliação da produção e caracterização qualitativa de dejetos em sistemas de produção de ovos automatizado e convencional, bem como dos processos de compostagem e de biodigestão anaeróbia desses dejetos. Foram efetuadas quantificações diárias em conformidade com a rotina estabelecida na propriedade para os dois sistemas de produção. Para dejetos provenientes de sistemas automatizados encontrou-se uma produção de 0,10kg ave-1 dia-1 de matéria natural (MN) e 0,03kg ave-1 dia-1 de matéria seca (MS), para dejetos provenientes de sistemas convencionais armazenados sob as gaiolas de criação de galinhas por 260 dias a produção foi de 0,03kg ave-1 dia-1 (MN) e 0,025kg ave-1 dia-1 (MS) e quando avaliados com um dia de produção foi de 0,05kg ave-1 dia-1 (MN) e 0,02kg ave-1 dia-1 (MS). Após 90 dias de compostagem de dejetos de galinhas poedeiras, frescos (com e sem a adição de bagaço de cana-de-açúcar e serragem) e armazenados por 260 dias (com adição de bagaço de cana-de-açúcar e serragem), obteve-se redução de sólidos totais (ST) de 46,2%, 45,6% e 28,6%, respectivamente. Foram abastecidos biodigestores bateladas e contínuos com dejetos frescos e armazenados por 260 dias de galinhas poedeiras, ambos contendo 6% de ST e tempo de retenção hidráulica de 20 dias. Em ambas as fases, batelada e contínua, a maior produção de biogás foi para os dejetos frescos. As produções de biogás por kg de ST adicionados foram maiores para os biodigestores abastecidos com dejetos frescos, tanto em fase batelada quanto contínua (0,34m3. kg ST adicionados-1 e 0,45m3. kg ST adicionados-1, respectivamente) quando comparados com dejetos armazenados por 260 dias (0,28m3. kg ST adicionados-1 e 0,22m3. kg ST adicionados-1). / The objective was to evaluate of the production and qualitative characterization of residues in conventional egg production and the automatic production system in commercial hen farms, composting and anaerobic bio-digestion. Daily quantifications were made in conformity to the routine management of the premises for the two production systems. In the automatic system the waste, production found was 0,10kg poultry-1 day-1 of natural matter (MN) and 0,03kg poultry-1 day-1 of dry matter (MS), wastes produced from conventional production system located under the cages of hens creation by 260 days, the production was 0,03kg poultry-1 day-1 (MN) and 0,025kg poultry-1 day-1 (MS) and when evaluated the daily production the waste found was 0,05kg poultry-1 day-1 (MN) and 0,02kg poultry-1 day-1 (MS). After 90 days of composting of poultry manure fresh (with and without the addition of sugar-cane pulp and sawdust) and stored by 260 days (with addition of sugar-cane pulp and sawdust), a reduction of total solids (TS) of 46,2%, 45,6% and 28,6%, was obtained respectively. Bio-digesters in batch and in daily load were supplied with fresh manure and stored by 260 days, both containing 6% of TS and hydraulic times’ retention of 20 days. In both phases, batch and daily load, fresh manure was the largest producer of biogas. The biogas production per kg of added TS was larger for the bio-digestors supplied with fresh manure, both in batch phase and daily load (0,34m3. kg TS add-1 and 0,45m3. kg TS add-1, respectively) when compared with manure stored for 260 days (0,28m3. kg ST add-1 and 0,22m3. kg ST add-1).

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Shaiane__Lucas.pdf: 2393290 bytes, checksum: 9e5c684ef130e9552f01b3191e3e8e1d (MD5) Previous issue date: 2015-02-20 / This study evaluated the hydrogen and methane production from cassava starch wastewater in reactors in series. The acidogenic and methanogenic reactors were operated in a continuous flow and trials were divided into three stages. In Stage 1, three essays for hydrogen production evaluated the effect of initial pH (6.0 and 4.5), substrate concentration (1.4, 1.1 and 2.2 g total carbohydrates.L-1) and strategies to control biomass (by disposal or change in the structure of such support material with low density polyethylene) in anaerobic reactors of fixed bed and upflow at 36 °C. The best operating condition among the evaluated ones was pH 6.0 and concentration of 1.4 g total carbohydrates.L-1, which resulted in Hydrogen Volumetric Productions (HVP) of 229 mL.L-1.d-1 and yield of 29.4 mL.g-1total carbohydrate. The best strategy to control biomass was the sort of bed with polyethylene cylinders, which provided the least changes in flow regime and excessive growth of biomass. In Stage 2, the effect of inoculum source was evaluated in two packed-bed reactors operating according to the following conditions: pH 6.0; 2 g.L-1concentration of substrate, 20 g.L-1.d-1organic loading rate (OLR) and hydraulic retention time (HRT) of 2-hour. In the inoculated reactor with autofermented effluent, the answers were: 550 mL.L-1.d-1and hydrogen yield of 38mL.g-1total carbohydrates. These values were higher than those observed for the reactor inoculated with anaerobic heat-treated sludge, which indicated that the use of simple inoculums is a viable strategy for hydrogen production under the tested conditions. In addition to these essays, the influence of ORL and HRT were also evaluated. The increase of ORL (10 to 20 g-total carbohydrates.L-1.d-1) and decrease of HRT (4 to 2 hour) resulted in a higherhydrogen production (467 mL.L-1.d-1), hydrogen percentage in the studied biogas (40%) and molar flow rate (2.16 mmol.h-1). Therefore, the average yield of 30 mL H2.g-1 total carbohydrate was the same for both conditions tested. In general, butyric acid was associated with higherhydrogen production, followed by acetic and propionic acids, besides ethanol, in the five analyzed essays. In Stage 3, methane production from the acidified effluent was evaluated in a horizontal anaerobic reactor of fixed bed and continuous flow, operated at mesophilic temperature. The operating conditions were divided into four stages, whose variations were: initial pH (5.0 and 7.0), OLR (1.54; 3.54 and 6 g-COD.L-1.d-1) and HRT (5; 1.5 and 1.1 d). The results of effluent pH greater than 7.0, volatile acidity/total alkalinity of 0.2 and 98% removal of organic matter showed that the reactor performance was not impaired by the separation of acidogenic and methanogenic stages. The highest production of methane was observed in Phase IV, with pH 5.0, 6 g.L-1.d-1 OLR and 1.1 d HRT, resulting in average values of 0.82 L.L-1.d-1 for volumetric methane production, 0.85 L.g-1CODremoved yield and 80% methane in biogas composition. The energy efficiency in the combined system was 17% higher than the one observed in the single system for the treatment of cassava starch wastewater. / Este trabalho avaliou a produção de hidrogênio e metano a partir de efluente de fecularia de mandioca em sistema combinado. Os reatores acidogênico e metanogênico foram operados em fluxo contínuo, e os ensaios divididos em três etapas. Na Etapa 1, três ensaios para produção de hidrogênio avaliaram o efeito do pH inicial (6,0 e 4,5), concentração de substrato (1,4, 1,1 e 2,2 g carboidratos totais.L-1) e estratégias de controle da biomassa (por descarte ou mudança na estruturação do material suporte de polietileno de baixa densidade) em reatores anaeróbios de leito fixo e fluxo ascendente, à temperatura de 36 C. A melhor condição operacional dentre as avaliadas foi pH 6,0 e concentração de 1,4 g carboidratos totais.L-1, que resultou em Produções Volumétricas de Hidrogênio (PVH) de 229 mL.L-1.d-1 e rendimento de 29,4 mL.g-1 carboidrato total. A melhor estratégia de controle de biomassa foi a ordenação do leito com cilindros de polietileno, a qual proporcionou menores alterações no regime de escoamento e crescimento excessivo da biomassa. Na Etapa 2, o efeito da fonte de inóculo foi avaliado em dois reatores de leito empacotado nas condições operacionais pH 6,0; concentração de substrato de 2 g.L-1, Carga Orgânica Volumétrica aplicada (COV) de 20 g.L-1.d-1 e Tempo de Detenção Hidráulica (TDH) de 2 horas. No reator inoculado com efluente autofermentado verificou-se PVH de 550 mL.L-1.d-1 e rendimento de hidrogênio de 38 mL.g-1 carboidratos totais. Esses valores foram maiores que os observados para o reator inoculado com lodo anaeróbio tratado termicamente, os quais indicaram que a utilização de inóculos simples representa uma estratégia viável para produção de hidrogênio nas condições testadas. Além desses ensaios, a influência da COV e do TDH também foi avaliada. O aumento COV (de 10 para 20 g.L-1.d-1) e a redução do TDH (de 4 para 2 h) resultaram em maior produção de hidrogênio (467 mL.L-1.d-1), percentual de hidrogênio no biogás (40%) e vazão molar (2,16 mmol.h-1). Entretanto, o rendimento médio de 30 mL H2.g-1 carboidrato total foi igual para as duas condições testadas. De modo geral, o ácido butírico foi associado à maior produção de gás hidrogênio, seguido dos ácidos acético e propiônico, além de etanol, nos cinco ensaios realizados. Na Etapa 3, a produção de metano a partir do efluente acidificado foi avaliada em reator anaeróbio horizontal de leito fixo e fluxo contínuo, operado em condição mesofílica de temperatura. As condições operacionais foram divididas em quatro fases, com variação do pH inicial (5,0 e 7,0), da COV (1,54; 3,54 e 6 g DQO.L-1.d-1) e do TDH (5; 1,5 e 1,1 d). Os resultados de pH efluente superior a 7,0, relação acidez volátil/alcalinidade total de 0,2 e remoção de 98% da matéria orgânica evidenciam que o desempenho do reator não foi prejudicado pela separação das fases acidogênica e metanogênica. A maior produção de metano foi observada na Fase IV, com pH 5,0, COV de 6 g.L-1.d-1e TDH de 1,1 d, que resultou em valores médios de produção volumétrica de metano de 0,82 L.L-1.d-1, rendimento de 0,85 L.g-1DQOremovida e 80% de metano na composição do biogás. O rendimento energético no sistema combinado foi 17% superior ao observado em sistema único no tratamento de efluente de fecularia.