Orientador: Marcus César Avezum Alves de Castro / Resumo: No Brasil são geradas quantidades significativas de resíduos orgânicos provenientes das perdas no segmento de produção e processamento da cadeia de fornecimento de alimentos, ou desperdiçadas no varejo e no consumo final. Ainda, no país há carência de aplicações do processo de digestão anaeróbia no tratamento dos resíduos orgânicos alimentares, tornando pertinente seu estudo. Este trabalho analisou a influência de diferentes proporções de resíduos alimentares no processo de biometanização. Os substratos consistiram de resíduos orgânicos coletados em restaurante universitário, sendo divididos em dois grupos: Resíduos de Pré-Preparo dos alimentos (RPP) e Resíduos de Sobras das refeições (RS). Testes em batelada foram realizados para avaliar o Potencial Bioquímico de Metano (BMP) das diferentes proporções de resíduos, sob condições mesofílica e termofílica, tendo como fontes de inóculos dois lodos anaeróbios granulares provenientes de reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket). Para verificar a atividade dos lodos foram realizados testes de Atividade Metanogênica Específica (AME), tendo o acetato como fonte de carbono, com aplicação de diferentes relações Substrato/Inóculo (So/Xo) (0,5, 1,0 e 1,5). Os resultados dos testes de AME sob condições mesofílica e termofílica demonstraram bom desempenho dos inóculos com índices 0,1965 e 0,1559 g DQOCH4.g STV-1.d-1, respectivamente, sendo que a relação So/Xo=1,0 foi a mais indicada para aplicação na biodigestão anaeróbia dos resíduo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In Brazil, significant amounts of organic waste are generated from losses in the production and processing segment of the food supply chain, or wasted on retail and final consumption. Still, in the country there is a lack of applications of the anaerobic digestion process in the treatment of organic food residues, making its study pertinent. This work analyzed the influence of different proportions of food residues on the biomethanization process. The substrates consisted of organic residues collected in a university restaurant, being divided into two groups: Food Pre-Preparation Residues (RPP) and Residues of Leftovers from meals (RS). Batch tests were carried out to evaluate the Biochemical Potential of Methane (BMP) of the different proportions of residues, under mesophilic and thermophilic conditions, having as inoculum sources two granular anaerobic sludge from UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) reactors. In order to verify the activity of the sludges, tests of Specific Methanogenic Activity (AME) were carried out, with acetate as carbon source, applying different Substrate/Inoculum (So/Xo) ratios (0.5, 1.0 and 1.5). The results of the AME tests under mesophilic and thermophilic temperatures showed good performance of the inoculum with indexes 0.1965 and 0.1559 g DQOCH4.g STV-1.d-1, respectively, with the ratio So/Xo=1.0 was the most indicated for application in anaerobic biodigestion of food waste. BMP tests under different proportions of food residues demonstrated ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Os sistemas de esgotos urbanos são classificados em separador absoluto, separador parcial e unitário, conforme o grau de separação que existe no recolhimento dos esgotos sanitários e das águas de drenagem pluviais. Embora a diretriz das cidades brasileiras seja a adoção do sistema separador, na prática ocorre uma importante contribuição das águas de chuvas nas vazões afluentes às estações de tratamento de esgotos como produto das interconexões existentes, clandestinas ou não, entre as redes de esgotos sanitários e pluviais. Esta pesquisa investigou os impactos causados pelos choques de carga orgânica e hidráulica provocados pela contribuição das águas pluviais no desempenho de reatores UASB e seu tempo de recuperação depois de sofrer estes choques. Três reatores de acrílico de 17 litros foram construídos no Laboratório de Saneamento Ambiental do IPH. Os reatores trataram esgoto sintético simulando a concentração de DQO de esgotos domésticos a uma temperatura de 30 ± 2 °C. Um dos reatores serviu de controle enquanto os outros dois receberam choques de carga hidráulica (aumento de vazão) e diluição de matéria orgânica, simultaneamente. A operação dos reatores foi dividida em três fases: 1°) aclimatação, 2°) choques individuais de carga hidráulica e diluição de matéria orgânica 3°) simulação de uma temporada de chuva. Os choques tiveram um efeito deletério na qualidade do efluente, ocasionando quedas na eficiência de remoção de DQO total de até quase 600% e de 200% na eficiência de remoção de DQO dissolvida nos choques mais severos. Também constatou-se perda de parte da biomassa presente nos reatores devido ao aumento excessivo na velocidade ascensional do fluxo. Esta perda tornou-se menor com o tempo devido à pressão de seleção exercida pelos sucessivos choques. O pH dentro dos reatores manteve-se sempre perto da faixa neutra, porém apresentou-se um consumo de alcalinidade que se prolongou por até três vezes o tempo de detenção hidráulica após o início dos choques, devido provavelmente ao aumento na concentração de ácidos graxos voláteis no efluente. A produção de biogás também diminuiu como conseqüência da diluição da carga orgânica afluente. Os efeitos e o tempo de recuperação após os choques dependeram da sua duração e magnitude, sendo que os choques mais severos (menor concentração de matéria orgânica afluente e TDH) causaram maior deterioração na qualidade do efluente e requereram maior tempo de recuperação.Já no que diz respeito às características físico-químicas e biológicas do lodo, verificou-se que os choques causaram diminuição no tamanho médio dos grânulos do lodo e na sua velocidade de sedimentação, provavelmente devido ao aumento das forças abrasivas v provocado pelo incremento na velocidade ascensional do fluxo. De igual modo, a atividade metanogênica específica também apresentou quedas devidas, provavelmente, à diluição da carga orgânica afluente e à diminuição do tamanho das partículas do lodo. / Sewerage systems are classified as separate, partially separated, or combined, according to the degree of separation that exists in the collection of municipal wastewater and stormwater runoff. Although the official policy of brazilian cities is for adoption of the separate system, the actual scenario shows that there are significant contributions of stormwater to the flows that are transported to the wastewater treatment plants, partly because of the inappropriate interconnections that exist between the systems. This research investigated the impacts that organic and hydraulic shock loads brought by stormwater contributions have on the efficiency of UASB reactors, as well as the recovery time after the ending of the shocks. Three 17-liters acrylic reactors were built in the Environmental Technology Laboratory at IPH. The reactors were fed with synthetic wastewater prepared to resemble the organic content of wastewater. All reactors were operated at a temperature of 30 ± 2ºC. One of the reactors was used as control while the other two received hydraulic shocks with organic matter dilution, simultaneously. Reactor’s operation was divided in three phases: 1º) star-up, 2º) single organic and hydraulic shocks, and 3º) rain season simulation, with multiple shocks.Shocks have a deleterious effect on the reactor effluent quality. In the most severe cases, drops in removal efficiencies reached up to 200% and 600% for dissolved and total DQO, respectively. Reactor biomass washout occurred due to the increasing upflow velocity. This loss was dampened by the selective pressure exerted by successive shocks. pH in the reactors remained in the neutral range, although alkalinity was consumed for as long as three detention times, probably due to an increase in the concentration of volatile fatty acids in the liquid. Dilution also caused a decrease in biogas production. Recovery time depended on the duration and intensity of the shock, with more severe shocks demanding more time for recovery. The impacts of the shocks on the treatment efficiency depended on duration, organic dilution rate and flowrate increase. Longer shocks, with higher flowrates and dilution rate resulted in the worst conditions for the reactor. Shocks loads caused a decrease in the mean size of the sludge granule, as well as in their sedimentation velocities, probably because of an increase in the abrasive forces acting on the granules brought by the upflow velocity. The specific methanogenic activity also decreased with higher dilution and smaller sized sludge granules.

Os sistemas de esgotos urbanos são classificados em separador absoluto, separador parcial e unitário, conforme o grau de separação que existe no recolhimento dos esgotos sanitários e das águas de drenagem pluviais. Embora a diretriz das cidades brasileiras seja a adoção do sistema separador, na prática ocorre uma importante contribuição das águas de chuvas nas vazões afluentes às estações de tratamento de esgotos como produto das interconexões existentes, clandestinas ou não, entre as redes de esgotos sanitários e pluviais. Esta pesquisa investigou os impactos causados pelos choques de carga orgânica e hidráulica provocados pela contribuição das águas pluviais no desempenho de reatores UASB e seu tempo de recuperação depois de sofrer estes choques. Três reatores de acrílico de 17 litros foram construídos no Laboratório de Saneamento Ambiental do IPH. Os reatores trataram esgoto sintético simulando a concentração de DQO de esgotos domésticos a uma temperatura de 30 ± 2 °C. Um dos reatores serviu de controle enquanto os outros dois receberam choques de carga hidráulica (aumento de vazão) e diluição de matéria orgânica, simultaneamente. A operação dos reatores foi dividida em três fases: 1°) aclimatação, 2°) choques individuais de carga hidráulica e diluição de matéria orgânica 3°) simulação de uma temporada de chuva. Os choques tiveram um efeito deletério na qualidade do efluente, ocasionando quedas na eficiência de remoção de DQO total de até quase 600% e de 200% na eficiência de remoção de DQO dissolvida nos choques mais severos. Também constatou-se perda de parte da biomassa presente nos reatores devido ao aumento excessivo na velocidade ascensional do fluxo. Esta perda tornou-se menor com o tempo devido à pressão de seleção exercida pelos sucessivos choques. O pH dentro dos reatores manteve-se sempre perto da faixa neutra, porém apresentou-se um consumo de alcalinidade que se prolongou por até três vezes o tempo de detenção hidráulica após o início dos choques, devido provavelmente ao aumento na concentração de ácidos graxos voláteis no efluente. A produção de biogás também diminuiu como conseqüência da diluição da carga orgânica afluente. Os efeitos e o tempo de recuperação após os choques dependeram da sua duração e magnitude, sendo que os choques mais severos (menor concentração de matéria orgânica afluente e TDH) causaram maior deterioração na qualidade do efluente e requereram maior tempo de recuperação.Já no que diz respeito às características físico-químicas e biológicas do lodo, verificou-se que os choques causaram diminuição no tamanho médio dos grânulos do lodo e na sua velocidade de sedimentação, provavelmente devido ao aumento das forças abrasivas v provocado pelo incremento na velocidade ascensional do fluxo. De igual modo, a atividade metanogênica específica também apresentou quedas devidas, provavelmente, à diluição da carga orgânica afluente e à diminuição do tamanho das partículas do lodo. / Sewerage systems are classified as separate, partially separated, or combined, according to the degree of separation that exists in the collection of municipal wastewater and stormwater runoff. Although the official policy of brazilian cities is for adoption of the separate system, the actual scenario shows that there are significant contributions of stormwater to the flows that are transported to the wastewater treatment plants, partly because of the inappropriate interconnections that exist between the systems. This research investigated the impacts that organic and hydraulic shock loads brought by stormwater contributions have on the efficiency of UASB reactors, as well as the recovery time after the ending of the shocks. Three 17-liters acrylic reactors were built in the Environmental Technology Laboratory at IPH. The reactors were fed with synthetic wastewater prepared to resemble the organic content of wastewater. All reactors were operated at a temperature of 30 ± 2ºC. One of the reactors was used as control while the other two received hydraulic shocks with organic matter dilution, simultaneously. Reactor’s operation was divided in three phases: 1º) star-up, 2º) single organic and hydraulic shocks, and 3º) rain season simulation, with multiple shocks.Shocks have a deleterious effect on the reactor effluent quality. In the most severe cases, drops in removal efficiencies reached up to 200% and 600% for dissolved and total DQO, respectively. Reactor biomass washout occurred due to the increasing upflow velocity. This loss was dampened by the selective pressure exerted by successive shocks. pH in the reactors remained in the neutral range, although alkalinity was consumed for as long as three detention times, probably due to an increase in the concentration of volatile fatty acids in the liquid. Dilution also caused a decrease in biogas production. Recovery time depended on the duration and intensity of the shock, with more severe shocks demanding more time for recovery. The impacts of the shocks on the treatment efficiency depended on duration, organic dilution rate and flowrate increase. Longer shocks, with higher flowrates and dilution rate resulted in the worst conditions for the reactor. Shocks loads caused a decrease in the mean size of the sludge granule, as well as in their sedimentation velocities, probably because of an increase in the abrasive forces acting on the granules brought by the upflow velocity. The specific methanogenic activity also decreased with higher dilution and smaller sized sludge granules.

Os sistemas de esgotos urbanos são classificados em separador absoluto, separador parcial e unitário, conforme o grau de separação que existe no recolhimento dos esgotos sanitários e das águas de drenagem pluviais. Embora a diretriz das cidades brasileiras seja a adoção do sistema separador, na prática ocorre uma importante contribuição das águas de chuvas nas vazões afluentes às estações de tratamento de esgotos como produto das interconexões existentes, clandestinas ou não, entre as redes de esgotos sanitários e pluviais. Esta pesquisa investigou os impactos causados pelos choques de carga orgânica e hidráulica provocados pela contribuição das águas pluviais no desempenho de reatores UASB e seu tempo de recuperação depois de sofrer estes choques. Três reatores de acrílico de 17 litros foram construídos no Laboratório de Saneamento Ambiental do IPH. Os reatores trataram esgoto sintético simulando a concentração de DQO de esgotos domésticos a uma temperatura de 30 ± 2 °C. Um dos reatores serviu de controle enquanto os outros dois receberam choques de carga hidráulica (aumento de vazão) e diluição de matéria orgânica, simultaneamente. A operação dos reatores foi dividida em três fases: 1°) aclimatação, 2°) choques individuais de carga hidráulica e diluição de matéria orgânica 3°) simulação de uma temporada de chuva. Os choques tiveram um efeito deletério na qualidade do efluente, ocasionando quedas na eficiência de remoção de DQO total de até quase 600% e de 200% na eficiência de remoção de DQO dissolvida nos choques mais severos. Também constatou-se perda de parte da biomassa presente nos reatores devido ao aumento excessivo na velocidade ascensional do fluxo. Esta perda tornou-se menor com o tempo devido à pressão de seleção exercida pelos sucessivos choques. O pH dentro dos reatores manteve-se sempre perto da faixa neutra, porém apresentou-se um consumo de alcalinidade que se prolongou por até três vezes o tempo de detenção hidráulica após o início dos choques, devido provavelmente ao aumento na concentração de ácidos graxos voláteis no efluente. A produção de biogás também diminuiu como conseqüência da diluição da carga orgânica afluente. Os efeitos e o tempo de recuperação após os choques dependeram da sua duração e magnitude, sendo que os choques mais severos (menor concentração de matéria orgânica afluente e TDH) causaram maior deterioração na qualidade do efluente e requereram maior tempo de recuperação.Já no que diz respeito às características físico-químicas e biológicas do lodo, verificou-se que os choques causaram diminuição no tamanho médio dos grânulos do lodo e na sua velocidade de sedimentação, provavelmente devido ao aumento das forças abrasivas v provocado pelo incremento na velocidade ascensional do fluxo. De igual modo, a atividade metanogênica específica também apresentou quedas devidas, provavelmente, à diluição da carga orgânica afluente e à diminuição do tamanho das partículas do lodo. / Sewerage systems are classified as separate, partially separated, or combined, according to the degree of separation that exists in the collection of municipal wastewater and stormwater runoff. Although the official policy of brazilian cities is for adoption of the separate system, the actual scenario shows that there are significant contributions of stormwater to the flows that are transported to the wastewater treatment plants, partly because of the inappropriate interconnections that exist between the systems. This research investigated the impacts that organic and hydraulic shock loads brought by stormwater contributions have on the efficiency of UASB reactors, as well as the recovery time after the ending of the shocks. Three 17-liters acrylic reactors were built in the Environmental Technology Laboratory at IPH. The reactors were fed with synthetic wastewater prepared to resemble the organic content of wastewater. All reactors were operated at a temperature of 30 ± 2ºC. One of the reactors was used as control while the other two received hydraulic shocks with organic matter dilution, simultaneously. Reactor’s operation was divided in three phases: 1º) star-up, 2º) single organic and hydraulic shocks, and 3º) rain season simulation, with multiple shocks.Shocks have a deleterious effect on the reactor effluent quality. In the most severe cases, drops in removal efficiencies reached up to 200% and 600% for dissolved and total DQO, respectively. Reactor biomass washout occurred due to the increasing upflow velocity. This loss was dampened by the selective pressure exerted by successive shocks. pH in the reactors remained in the neutral range, although alkalinity was consumed for as long as three detention times, probably due to an increase in the concentration of volatile fatty acids in the liquid. Dilution also caused a decrease in biogas production. Recovery time depended on the duration and intensity of the shock, with more severe shocks demanding more time for recovery. The impacts of the shocks on the treatment efficiency depended on duration, organic dilution rate and flowrate increase. Longer shocks, with higher flowrates and dilution rate resulted in the worst conditions for the reactor. Shocks loads caused a decrease in the mean size of the sludge granule, as well as in their sedimentation velocities, probably because of an increase in the abrasive forces acting on the granules brought by the upflow velocity. The specific methanogenic activity also decreased with higher dilution and smaller sized sludge granules.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Para promover o reuso de resÃduos da agroindÃstria e agregar valor à cadeia produtiva do coco verde, a Embrapa agroindÃstria tropical desenvolveu uma tecnologia capaz de aproveitar cascas deste produto. Atualmente, as cascas do coco verde compÃem a maior parte dos resÃduos sÃlidos depositados nas praias. A tecnologia converte as cascas em pà e fibra que possuem grandes aplicaÃÃes comerciais e ambientais. Durante a etapa de prensagem, ocorre a geraÃÃo do LÃquido da Casca de Coco Verde (LCCV), que apresenta elevada concentraÃÃo de matÃria orgÃnica, cuja Demanda QuÃmica de OxigÃnio (DQO) varia de 60 a 80 gO2/L, incluindo compostos fenÃlicos e aÃucares. Neste trabalho, avaliou-se a performance de um reator anaerÃbio de fluxo ascendente e manta de lodo (Upflow Anaerobic Sludge Blanket â UASB) para tratamento do LCCV. O reator UASB em escala de laboratÃrio (16,8 L) foi operado por 222 dias tendo sua carga orgÃnica volumÃtrica (COV) aumentada gradativamente de 2,2 atà 10 Kg DQO/ m3 d. A performance do UASB foi avaliada atravÃs de determinaÃÃes de DQO, compostos fenÃlicos totais (taninos) do afluente e efluente; atividade metanogÃnica especÃfica (AME) e toxicidade anaerÃbia do lodo; composiÃÃo e produÃÃo de biogÃs; pH, alcalinidade e Ãcidos graxos volÃteis (AGV). Os resultados demonstraram que o UASB pode ser usado para prÃ-tratamento do LCCV, mantendo-se estÃvel durante toda a operaÃÃo do sistema com remoÃÃo de DQO superior a 80% e de taninos em torno de 48%. A razÃo AGV/alcalinidade bicarbonato ficou sempre inferior a 0,40. O biogÃs apresentou composiÃÃo de 75% de metano. Os ensaios de toxicidade demonstraram que o LCCV nÃo foi tÃxico à biomassa metanogÃnica presente no UASB. / With the aim of reusing the agroindustry waste and aggregating value to the productive chain of immature coconut, Embrapa AgroindÃstria Tropical (Brazilian Agricultural Research Corporation, Tropical Agroindustry National Centre) has developed a system for processing this raw material. During the pressing stage, the Coconut Husk Liquor (CHL) is generated. It contains high concentration of organic matter, with Chemical Oxygen Demand (COD) varying from 60 to 80 g/L, including phenolic compounds and sugars. In this work, the performance of an Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor (UASB) was evaluated for CHL treatment. The lab-scale UASB reactor (16.8 L) was operated during 222 days increasing the organic loading rate (OLR) from 2.2 kgCOD/m3.d to 10 kgCOD/m3.d. The UASB reactor performance was evaluated based on influent and effluent COD and total phenolic compounds (tannin); sludge specific methanogenic activity (SMA) and anaerobic toxicity; biogas production and composition; pH, alkalinity and volatile fatty acids (VFA). Results showed that UASB reactor can be used for pre-treatment of CHL, showing stability during the operation period, with COD removal efficiency higher than 80%, phenolics compounds removal efficiency of around 48%. The ratio AGV/alkalinity was always lower than 0,30. Biogas presented 75% of methane on its composition. Toxicity tests demonstrated that CHL was not toxic to the methanogenic consortia.

La méthanisation est un procédé biologique au cours duquel la matière organique est convertie en un gaz riche en méthane (biogaz). Parmi les technologies industrielles, les procédés de digestion par voie sèche (taux de matière sèche supérieur à 15 %) sont de plus en plus utilisés car ils présentent des avantages concurrentiels important par rapport aux procédés classiques par voie humide. Cependant, la nature très pâteuse du milieu de digestion lui confère des propriétés mal connues et non étudiées (comportement rhéologique, équilibres, transferts, cinétiques biologiques). Cette thèse comporte deux axes de recherche : i) la nature des équilibres chimiques (sorption, diffusion) intervenant dans les milieux de digestion, ii) la mise en place et l’application d’un modèle cinétique adapté à l’étude des milieux secs. Sur le premier volet, nous avons mis en évidence que le transfert diffusionnel est fortement réduit avec l’augmentation de la teneur en matière sèche des milieux en absence d’agitation. Une des conséquences est l’importance du transfert liquide-gaz pour la production de biogaz. Sur le deuxième volet, nous avons développé un modèle cinétique dédié qui nous a permis, par comparaison avec l’expérience, de mieux cerner la variabilité de la cinétique en fonction de la teneur en matière sèche des milieux. Les répercussions de ce travail se situent aussi bien à l’échelle du laboratoire, en particulier pour l’exploitation des essais d’activité méthanogène, qu’à l’échelle industrielle, avec la nécessité de contrôler le taux de matière sèche des procédés pour une efficacité optimale, et d’adapter l’agitation à ce taux pour améliorer les rendements de dégradation. Le modèle développé pourra constituer une base pour le dimensionnement et la conduite des installations. / Anaerobic digestion is a biological process that converts organic matter into a methane rich gas (biogas). Among industrial technologies, dry processes (above 15 % total solid content) are more and more used because of their advantages in comparison with conventional wet processes. However, dry anaerobic digestion processes are poorly known and studied because of the “pasty” nature of digestion media (rheological behavior, equilibria, transfers, biological kinetics). This thesis focuses on two major aspects: i) the nature of the chemical equilibria (sorption, diffusion) involved in digestion media, ii) the establishment and application of a kinetic model adapted to dry media. We first demonstrated that the diffusional mass transfer is highly reduced with increasing total solid without any agitation. One of the consequences is the importance of the liquid-gas transfer for the production of biogas. Then, we have developed a dedicated kinetic model that enables to understand the variability of the kinetic with total solid content. The impacts of this work are both at the laboratory scale, especially for the operation of Specific Methanogenic Activity tests, and at industrial scale, with the need to control total solid content for optimal efficiency, and to adapt the agitation to improve degradation yields. The developed model can be useful for the design and operation of biomethanization facilities.

Avaliou-se a influência da recirculação da fase líquida e do regime de alimentação em reator anaeróbio no tratamento de esgoto sanitário. Utilizou-se um reator anaeróbio operado em bateladas seqüenciais, contendo biomassa imobilizada (ASBBR), em escala piloto, com volume total de 1,2 \'M POT.3\' (\'fi\' 1,0 m e altura 1,53 m). O leito suporte para a imobilização da biomassa era constituído por matrizes cúbicas de espuma de poliuretano, com 5 cm de aresta, confinadas em cesto de aço inox 304, colocado no interior do reator. A influência da recirculação da fase líquida sobre o desempenho do ASBBR quanto à remoção de matéria orgânica e quanto ao arraste de sólidos foi avaliada submetendo-se o reator às velocidades ascensionais de 1,27; 3,82; 7,64 e 10,18 m/h resultantes das diferentes vazões de recirculação impostas. Contrariamente ao observado em pesquisas anteriores em reatores operados em escala de bancada e alimentados com água residuária sintética, não houve aumento significativo da eficiência do reator com o aumento da velocidade ascensional no tratamento de esgoto sanitário. A influência do regime de alimentação de esgoto sanitário no desempenho do ASBBR foi avaliada submetendo-se o reator a tempos de enchimento correspondentes a 0,25 e 0,5 do tempo total de ciclo, utilizando-se a vazão de recirculação de 6 \'M POT.3\'/h, que foi a que apresentou os melhores resultados nos ensaios anteriores. Concluiu-se que o reator pode ser operado sob batelada alimentada com duração de até 0,5 tempo de ciclo, sem que seu desempenho seja significativamente alterado. Esse resultado é importante, pois representa que o sistema de tratamento composto por reatores ASBBR pode ser projetado com número menor de reatores. A fim de esclarecer dúvidas sobre o desempenho do ASBBR observado no tratamento de água residuária de composição complexa (esgoto sanitário), o reator foi alimentado com água residuária facilmente degradável (etanol). O desempenho do reator foi aquém do esperado, mesmo quando alimentado com composto de fácil degradação. Os ensaios de atividade metanogênica específica (AME) demonstraram que houve decréscimo dos valores de AME com o aumento da velocidade ascensional. Os valores obtidos foram 0,0632; 0,0509; 0,0248 e 0,0299 g DQO-CH4/(g STV.d), respectivamente, para os valores de Va de 1,27; 3,82; 7,64 e 10,19 m/h. Concluiu-se que a baixa eficiência de remoção de matéria orgânica deveu-se ao abaixamento progressivo da atividade metanogênica do lodo, cujas causas não puderam ser completamente esclarecidas nesta pesquisa. / The influence of the liquid phase recirculation and the feeding regimen on the performance of an anaerobic sequencing batch reactor containing immobilized biomass (ASBBR) applied for the treatment of domestic sewage was evaluated. Biomass immobilization was provided by a basket containing cubic polyurethane foam matrices (5 cm side) inside the 1.2 \'M POT.3\' (1.0 m diameter and 1.53 m height) pilot-scale reactor. The influence of the liquid phase recirculation on the reactor performance in respect to organic matter and solids wash-out was verified by subjecting the reactor to a wide range of up flow velocities (1.27; 3.82; 7.64 and 10.18 m/h) resulting from different recirculation flow rates imposed. The increase of the up flow velocity did not increase the efficiency of the pilot reactor as expected. This result contradicts those obtained with bench-scale ASBBR experiments treating synthetic wastewaters. The influence of the feeding regimen was verified by subjecting the reactor to feeding times correspondent to 0.25 and 0.50 of the total cycle time, at the recirculation flow rate of 6 \'M POT.3\'/h. It could be concluded that the reactor can be operated at the feeding batch mode up to 0.5 of the cycle time. This result is important for full scale applications considering that a treatment system composed of ASBBR reactors can be designed using a lower number of units. In order to clear some aspects related to the limited performance of the ASBBR reactor treating a complex wastewater (sewage), the reactor was subjected to an easily degradable wastewater (ethanol). However, the performance was not improved even when the reactor was treating an easily degradable compound. The results from the specific methanogenic activity (SMA) demonstrated a decrease on the values of SMA with the increase of the up flow velocity. The values of SMA were 0.0632; 0.0509; 0.0248 and 0.0299 g DQO-CH4/(g STV.d) for the Va of 1.27; 3.82; 7.64 and 10.19 m/h respectively. It could be concluded that the low efficiency obtained for organic matter removal was due mainly to the progressive decrease of the sludge methanogenic activity. The causes for that behaviour could not be completely explained in this research. It could be concluded that the reactor performance was iv clearly limited by the low productivity of the methanogenic populations present in the biomass.

A Política Nacional de Resíduos Sólidos, instituída pela Lei Federal 12.305 em agosto de 2010 e regulamentada pelo Decreto 7.404, em 23 de dezembro de 2010, estabeleceu um novo paradigma na gestão e gerenciamento dos resíduos sólidos no Brasil. Entre as mudanças apresentadas, uma das mais relevantes é a que prioriza o não aterramento da fração orgânica e a recuperação energética dos resíduos. Por esse motivo, a busca por novas tecnologias para o tratamento desses resíduos tem sido intensificada nos últimos anos. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho busca avaliar o potencial de se realizar estratégias para aclimatação de lodos anaeróbios em possíveis inoculações de biometanizadores alimentados com fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos (FORSU). Foram analisados dois diferentes lodos, esses em função da decomposição e estabilização da FORSU por meio de ensaios de biodegradabilidade anaeróbia. O primeiro, lodo ETE (LE), foi coletado de um reator UASB, utilizado para tratamento de esgoto sanitário doméstico, já o segundo, lodo Aterro (LA), foi coletado de uma lagoa de acúmulo de lixiviados em um aterro sanitário desativado. Para os ensaios, utilizaram-se frascos Duran® de 250 mL, incubados a 35°C, considerando-se a co-digestão nas seguintes relações resíduo/inóculo (R0/I0): 1/16, 1/8, 1/4, 1/2 e 1/1 gSTVresíduo.gSTVinóculo-1. As estratégias de aclimatação consistiram em manter o inóculo para as próximas bateladas, bem como, dobrar as relações (R0/I0) com sucessivas alimentações realizadas em três bateladas sequenciais. Para que fossem possíveis o controle e a verificação do processo ao longo das bateladas, foram realizadas análises físico-químicas, microbiológicas, cinéticas e de atividade metanogênica específica (AME). Os inóculos adaptaram-se de imediato à FORSU, tendo sido verificada produção crescente de metano já nos primeiros dias dos testes. Os melhores resultados do potencial bioquímico de metano foram obtidos pelas menores relações (R0/I0) para ambos os inóculos. As maiores relações (R0/I0) influenciaram negativamente o desempenho do processo de biometanização para o inóculo LE, verificada pelas menores taxas máximas de rendimento de metano e maiores fase lag. Para o inóculo LA, ao final do processo de aclimatação foi verificado maior índice de diversidade para o Domínio Archaea, corroborando com os resultados obtidos pela quantidade de micro-organismos metanogênicos. Essas verificações se deram por meio de análises de microscopia óptica e pelos maiores valores obtidos nos testes de AME. Destarte, conclui-se que a estratégia de aclimatação se utilizando das menores relações (R0/I0): 1/16, 1/8 e 1/4 para o inóculo LA, possui o maior potencial, sendo esse na inoculação em maiores relações (R0/I0) na partida de biometanizadores alimentados com fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos, logo, garantindo-se efetividade no processo. / The National Policy on Solid Waste, instituted by Federal Law 12,305 in august 2010 and regulated by Decree 7404, on december 23, 2010, established a new paradigm in the management of solid waste in Brazil. Among the changes presented, one of the most relevant is the one that prioritizes the non-grounding of the organic fraction and the energy recovery of the waste. For this reason, the search for new technologies for the treatment of this waste has been intensified in recent years. In this context, the objective of this work is to evaluate the potential of strategies for acclimatization of anaerobic sludge in possible inoculations of biomethanizers fed with organic fraction of municipal solid waste (OFMSW). Two different sludges were analyzed, as a function of the decomposition and stabilization of OFMSW by anaerobic biodegradability tests. The first, ETE sludge (LE), was collected from a UASB reactor, used to treat domestic sanitary sewage, while the second, Aterro sludge (LA) was collected from a pond of leachate accumulation in a deactivated landfill. For the tests, 250 ml Duran® flasks incubated at 35°C were used, considering co-digestion in the following residue/inoculum ratios (R0/I0): 1/16, 1/8, 1/4, 1/2 and 1/1 gSTVresidue.gSTVinoculum-1. The acclimation strategies consisted in maintaining the inoculum for the next batch, as well as doubling the ratios (R0/I0) with successive feedings performed in three sequential batches. In order to control and verify the process throughout the batch, physical-chemical, microbiological, kinetic and specific methanogenic activity (SMA) analyzes were performed. The inocula immediately adapted to OFMSW, and there was a growing production of methane already in the first days of the tests. The best results of the biochemical potential of methane were obtained by the lower ratios (R0/I0) for both inoculum. The higher ratios (R0/I0) negatively influenced the performance of the biomethanization process for the LE inoculum, verified by the lower maximum methane yield rates and higher lag phase. For the inoculum LA, at the end of the acclimation process, a higher diversity index was verified for the Archaea Domain, corroborating with the results obtained by a number of methanogenic microorganisms. These tests were carried out by means of optical microscopy and the highest values obtained in the SMA tests. Therefore, it is concluded that the acclimation strategy using the lowest ratios (R0/I0): 1/16, 1/8 and 1/4 for the inoculum LA, has the highest potential, being inoculated at higher rates (R0/I0) at the start of biomethanizers fed with organic fraction of municipal solid waste, thus, ensuring effectiveness in the process.

A Política Nacional de Resíduos Sólidos, instituída pela Lei Federal 12.305 em agosto de 2010 e regulamentada pelo Decreto 7.404, em 23 de dezembro de 2010, estabeleceu um novo paradigma na gestão e gerenciamento dos resíduos sólidos no Brasil. Entre as mudanças apresentadas, uma das mais relevantes é a que prioriza o não aterramento da fração orgânica e a recuperação energética dos resíduos. Por esse motivo, a busca por novas tecnologias para o tratamento desses resíduos tem sido intensificada nos últimos anos. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho busca avaliar o potencial de se realizar estratégias para aclimatação de lodos anaeróbios em possíveis inoculações de biometanizadores alimentados com fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos (FORSU). Foram analisados dois diferentes lodos, esses em função da decomposição e estabilização da FORSU por meio de ensaios de biodegradabilidade anaeróbia. O primeiro, lodo ETE (LE), foi coletado de um reator UASB, utilizado para tratamento de esgoto sanitário doméstico, já o segundo, lodo Aterro (LA), foi coletado de uma lagoa de acúmulo de lixiviados em um aterro sanitário desativado. Para os ensaios, utilizaram-se frascos Duran® de 250 mL, incubados a 35°C, considerando-se a co-digestão nas seguintes relações resíduo/inóculo (R0/I0): 1/16, 1/8, 1/4, 1/2 e 1/1 gSTVresíduo.gSTVinóculo-1. As estratégias de aclimatação consistiram em manter o inóculo para as próximas bateladas, bem como, dobrar as relações (R0/I0) com sucessivas alimentações realizadas em três bateladas sequenciais. Para que fossem possíveis o controle e a verificação do processo ao longo das bateladas, foram realizadas análises físico-químicas, microbiológicas, cinéticas e de atividade metanogênica específica (AME). Os inóculos adaptaram-se de imediato à FORSU, tendo sido verificada produção crescente de metano já nos primeiros dias dos testes. Os melhores resultados do potencial bioquímico de metano foram obtidos pelas menores relações (R0/I0) para ambos os inóculos. As maiores relações (R0/I0) influenciaram negativamente o desempenho do processo de biometanização para o inóculo LE, verificada pelas menores taxas máximas de rendimento de metano e maiores fase lag. Para o inóculo LA, ao final do processo de aclimatação foi verificado maior índice de diversidade para o Domínio Archaea, corroborando com os resultados obtidos pela quantidade de micro-organismos metanogênicos. Essas verificações se deram por meio de análises de microscopia óptica e pelos maiores valores obtidos nos testes de AME. Destarte, conclui-se que a estratégia de aclimatação se utilizando das menores relações (R0/I0): 1/16, 1/8 e 1/4 para o inóculo LA, possui o maior potencial, sendo esse na inoculação em maiores relações (R0/I0) na partida de biometanizadores alimentados com fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos, logo, garantindo-se efetividade no processo. / The National Policy on Solid Waste, instituted by Federal Law 12,305 in august 2010 and regulated by Decree 7404, on december 23, 2010, established a new paradigm in the management of solid waste in Brazil. Among the changes presented, one of the most relevant is the one that prioritizes the non-grounding of the organic fraction and the energy recovery of the waste. For this reason, the search for new technologies for the treatment of this waste has been intensified in recent years. In this context, the objective of this work is to evaluate the potential of strategies for acclimatization of anaerobic sludge in possible inoculations of biomethanizers fed with organic fraction of municipal solid waste (OFMSW). Two different sludges were analyzed, as a function of the decomposition and stabilization of OFMSW by anaerobic biodegradability tests. The first, ETE sludge (LE), was collected from a UASB reactor, used to treat domestic sanitary sewage, while the second, Aterro sludge (LA) was collected from a pond of leachate accumulation in a deactivated landfill. For the tests, 250 ml Duran® flasks incubated at 35°C were used, considering co-digestion in the following residue/inoculum ratios (R0/I0): 1/16, 1/8, 1/4, 1/2 and 1/1 gSTVresidue.gSTVinoculum-1. The acclimation strategies consisted in maintaining the inoculum for the next batch, as well as doubling the ratios (R0/I0) with successive feedings performed in three sequential batches. In order to control and verify the process throughout the batch, physical-chemical, microbiological, kinetic and specific methanogenic activity (SMA) analyzes were performed. The inocula immediately adapted to OFMSW, and there was a growing production of methane already in the first days of the tests. The best results of the biochemical potential of methane were obtained by the lower ratios (R0/I0) for both inoculum. The higher ratios (R0/I0) negatively influenced the performance of the biomethanization process for the LE inoculum, verified by the lower maximum methane yield rates and higher lag phase. For the inoculum LA, at the end of the acclimation process, a higher diversity index was verified for the Archaea Domain, corroborating with the results obtained by a number of methanogenic microorganisms. These tests were carried out by means of optical microscopy and the highest values obtained in the SMA tests. Therefore, it is concluded that the acclimation strategy using the lowest ratios (R0/I0): 1/16, 1/8 and 1/4 for the inoculum LA, has the highest potential, being inoculated at higher rates (R0/I0) at the start of biomethanizers fed with organic fraction of municipal solid waste, thus, ensuring effectiveness in the process.

Avaliou-se a influência da recirculação da fase líquida e do regime de alimentação em reator anaeróbio no tratamento de esgoto sanitário. Utilizou-se um reator anaeróbio operado em bateladas seqüenciais, contendo biomassa imobilizada (ASBBR), em escala piloto, com volume total de 1,2 \'M POT.3\' (\'fi\' 1,0 m e altura 1,53 m). O leito suporte para a imobilização da biomassa era constituído por matrizes cúbicas de espuma de poliuretano, com 5 cm de aresta, confinadas em cesto de aço inox 304, colocado no interior do reator. A influência da recirculação da fase líquida sobre o desempenho do ASBBR quanto à remoção de matéria orgânica e quanto ao arraste de sólidos foi avaliada submetendo-se o reator às velocidades ascensionais de 1,27; 3,82; 7,64 e 10,18 m/h resultantes das diferentes vazões de recirculação impostas. Contrariamente ao observado em pesquisas anteriores em reatores operados em escala de bancada e alimentados com água residuária sintética, não houve aumento significativo da eficiência do reator com o aumento da velocidade ascensional no tratamento de esgoto sanitário. A influência do regime de alimentação de esgoto sanitário no desempenho do ASBBR foi avaliada submetendo-se o reator a tempos de enchimento correspondentes a 0,25 e 0,5 do tempo total de ciclo, utilizando-se a vazão de recirculação de 6 \'M POT.3\'/h, que foi a que apresentou os melhores resultados nos ensaios anteriores. Concluiu-se que o reator pode ser operado sob batelada alimentada com duração de até 0,5 tempo de ciclo, sem que seu desempenho seja significativamente alterado. Esse resultado é importante, pois representa que o sistema de tratamento composto por reatores ASBBR pode ser projetado com número menor de reatores. A fim de esclarecer dúvidas sobre o desempenho do ASBBR observado no tratamento de água residuária de composição complexa (esgoto sanitário), o reator foi alimentado com água residuária facilmente degradável (etanol). O desempenho do reator foi aquém do esperado, mesmo quando alimentado com composto de fácil degradação. Os ensaios de atividade metanogênica específica (AME) demonstraram que houve decréscimo dos valores de AME com o aumento da velocidade ascensional. Os valores obtidos foram 0,0632; 0,0509; 0,0248 e 0,0299 g DQO-CH4/(g STV.d), respectivamente, para os valores de Va de 1,27; 3,82; 7,64 e 10,19 m/h. Concluiu-se que a baixa eficiência de remoção de matéria orgânica deveu-se ao abaixamento progressivo da atividade metanogênica do lodo, cujas causas não puderam ser completamente esclarecidas nesta pesquisa. / The influence of the liquid phase recirculation and the feeding regimen on the performance of an anaerobic sequencing batch reactor containing immobilized biomass (ASBBR) applied for the treatment of domestic sewage was evaluated. Biomass immobilization was provided by a basket containing cubic polyurethane foam matrices (5 cm side) inside the 1.2 \'M POT.3\' (1.0 m diameter and 1.53 m height) pilot-scale reactor. The influence of the liquid phase recirculation on the reactor performance in respect to organic matter and solids wash-out was verified by subjecting the reactor to a wide range of up flow velocities (1.27; 3.82; 7.64 and 10.18 m/h) resulting from different recirculation flow rates imposed. The increase of the up flow velocity did not increase the efficiency of the pilot reactor as expected. This result contradicts those obtained with bench-scale ASBBR experiments treating synthetic wastewaters. The influence of the feeding regimen was verified by subjecting the reactor to feeding times correspondent to 0.25 and 0.50 of the total cycle time, at the recirculation flow rate of 6 \'M POT.3\'/h. It could be concluded that the reactor can be operated at the feeding batch mode up to 0.5 of the cycle time. This result is important for full scale applications considering that a treatment system composed of ASBBR reactors can be designed using a lower number of units. In order to clear some aspects related to the limited performance of the ASBBR reactor treating a complex wastewater (sewage), the reactor was subjected to an easily degradable wastewater (ethanol). However, the performance was not improved even when the reactor was treating an easily degradable compound. The results from the specific methanogenic activity (SMA) demonstrated a decrease on the values of SMA with the increase of the up flow velocity. The values of SMA were 0.0632; 0.0509; 0.0248 and 0.0299 g DQO-CH4/(g STV.d) for the Va of 1.27; 3.82; 7.64 and 10.19 m/h respectively. It could be concluded that the low efficiency obtained for organic matter removal was due mainly to the progressive decrease of the sludge methanogenic activity. The causes for that behaviour could not be completely explained in this research. It could be concluded that the reactor performance was iv clearly limited by the low productivity of the methanogenic populations present in the biomass.