Orientadora: Juliana Tofano de Campos Leite Toneli. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-graduação em Energia.

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2016-03-03T13:47:59Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) PDF - Jéssyca de Freitas Lima.pdf: 2404063 bytes, checksum: 1bc2b053016876aef2b6f46044945849 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-03T13:47:59Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) PDF - Jéssyca de Freitas Lima.pdf: 2404063 bytes, checksum: 1bc2b053016876aef2b6f46044945849 (MD5) Previous issue date: 2015-02-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The process that occurs in anaerobic reactors called sulfetogênese is a process considered undesirable due to various problems he carries with the production of sulfides, causing: harsh odors, corrosion, toxicity and decreased concentrations of methane in the biogas. The present research aimed to develop processes to reduce the concentration of sulfides present in the effluent of anaerobic reactors in wastewater treatment. The experimental investigation was divided into two phases. In the first two Upflow Anaerobic reactors were used Sludge Blanket – UASB, one with low concentration of oxygen in the sludge blanket (UASB – O 2 ) and another with a UASB features without modification to be compared (UASB – control). In the second phase we used a Hybrid anaerobic reactor (RAH): composed of two overlapping UASB reactor ballasts at the bottom and an anaerobic filter at the top. When analyzing the results of the UASBs reactors, it was possible to identify that the addition of oxygen resulted in oxidation of the sulfide produced in the UASB reactor sulphate obtaining a final concentration in the effluent of 12.09± 3.22 mg S-SO 4 2 .L -1 -2 .L -1 and 2.54±1.92 mg S-S , inhibiting the stench and various problems related to the formation of sulfide on anaerobic reactors. The UASB – control, produced an effluent with a concentration of 13.20±8.65 mg S-S -2 .L -1 and 1.57±0.68 mg S-SO 4 -2 .L -1 by following the principles of an anaerobic reactor, when comparing with the other reactor. With the results obtained from the RAH was possible to assess that at the bottom (UASB) the sulfetogênese effectively occurred, reducing the sulfate contained in wastewater in sulphide and subsequently forming the hydrogen sulfide (H 2 S). At the top (filter) the oxidation of sulfide formed the elemental sulphur and sulphate, inhibiting so the stench of anaerobic reactors. / O processo que ocorre em reatores anaeróbios denominado de sulfetogênese é um processo considerado indesejável devido aos vários problemas que ele acarreta com a produção de sulfetos, causando: odores agressivos, corrosão, toxicidade e diminuição da concentração de metano no biogás. A presente pesquisa objetivou desenvolver processos para reduzir a concentração de sulfetos presente no efluente de reatores anaeróbios, no tratamento de águas residuárias. A investigação experimental foi dividida em duas fases. Na primeira foram utilizados dois reatores Upflow Anaerobic Sludge Blanket – UASB, um com baixa concentração de oxigênio na manta de lodo (UASB – O 2 ) e outro com características de um UASB sem modificações para serem comparados (UASB - Controle). Na segunda fase foi utilizado um Reator Anaeróbio Híbrido (RAH): composto por dois reatores sobrepostos, um reator UASB na parte inferior e um filtro anaeróbio na parte superior. Ao se analisar os resultados dos reatores UASBs, foi possível identificar que a adição de oxigênio resultou na oxidação do sulfeto produzido no reator UASB a sulfato obtendo uma concentração final no efluente de 12,09±3,22 mg S-SO 4 2- .L -1 e 2,54±1,92 mg S-S 2- .L -1 , inibindo o mau cheiro e diversos problemas relacionados com a formação de sulfeto em reatores anaeróbios. O UASB – Controle, produziu um efluente com uma concentração de 13,20±8,65 mg SS 2- .L -1 e 1,57±0,68 mg S-SO 4 2- .L -1 seguindo assim os princípios de um reator anaeróbio, ao comparar com o outro reator. Com os resultados obtidos do RAH foi possível avaliar que na parte inferior (UASB) a sulfetogênese ocorreu de forma efetiva, reduzindo o sulfato contido na água residuária a sulfeto e posteriormente formando o sulfeto de hidrogênio (H 2 S). Na parte superior (Filtro) ocorreu a oxidação do sulfeto formado à enxofre elementar e a sulfato, inibindo assim o mau cheiro de reatores anaeróbio.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / During the distillation of alcohol is a residue called vinasse generated with high content of organic matter and high pollution potential. As the largest industry effluent of alcohol, stillage is an ecological problem. Faced with this problem, treatment is necessary. Within the context arises the UASB (upflow anaerobic sludge blanket) Seeking sustainability in the agricultural industry, in addition to treating vinasse, biogas is captured for energy use, and may get an economic return. This study aimed to analyze by means of physical-chemical parameters such as temperature, pH, detention time and hydraulic retention rate of climb, macro-nutrients, COD and qualitative methane generation, the behavior of two reactors, pilot scale, performing a comparative characteristics of effluents from a distillery. Thus was determined the efficiency of reduction of the organic load by analyzing the vinasse obtained from two different sources, amylaceous and saccharide. The reduction of the organic load in the effluent was greater potato reached 95.75%, while the sugar cane reached 81.56% removal of COD, satisfactory results for UASB-type reactors. / Durante o processo de destilação do álcool, é gerado um resíduo chamado vinhaça com alto teor de matéria orgânica e alto potencial poluidor. Sendo o maior efluente da indústria do álcool, a vinhaça representa um problema ecológico. Frente a este problema, o tratamento se faz necessário. Dentro do contexto surge o reator UASB (upflow anaerobic sludge blanket) Visando a sustentabilidade na agroindústria, além de tratar a vinhaça, o biogás é captado para uso energético, podendo obter um retorno econômico. Este trabalho objetivou analisar por meio de parâmetros fisico-químicos como temperatura, pH, tempo de detenção e retenção hidráulica, velocidade ascensional, macro-nutrientes, DQO e geração qualitativa de metano, o comportamento de dois reatores, em escala piloto, realizando um comparativo das características dos efluentes de uma microdestilaria. Dessa forma foi determinada a eficiência da redução da carga orgânica, analisando o vinhoto proveniente de duas diferentes fontes, amilácea e sacarídea. A redução da carga orgânica foi maior no efluente da batata atingindo 95,75%, enquanto a cana-de-açúcar atingiu 81,56% da remoção da DQO, resultados satisfatórios para reatores do tipo UASB.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-28T12:57:22Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Tayane da Silva Vasconcelos com ficha catal.pdf: 2405631 bytes, checksum: 44cb9bc5cce31ae4f91301e6472c5c81 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-28T12:57:22Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Tayane da Silva Vasconcelos com ficha catal.pdf: 2405631 bytes, checksum: 44cb9bc5cce31ae4f91301e6472c5c81 (MD5) Previous issue date: 2016-03-02 / CNPq / O alquilbenzeno linear sulfonado (LAS) é um surfactante aniônico utilizado na fabricação de produtos de limpeza. Diversas configurações de reatores anaeróbios foram desenvolvidos com objetivo de otimizar o tratamento na remoção do LAS. Existem fatores que podem influenciar na remoção do LAS, esses fatores podem influenciar separados ou ter interação entre si, melhorando ou não à eficiência de remoção. Também é importante conhecer como ocorre a adsorção e dessorção do LAS dentro de um reator UASB. O presente estudo teve como objetivo avaliar o desempenho de um reator anaeróbio, alimentado com esgoto real, operado com condições consideradas ideais pela literatura para remoção do LAS por biodegradação. Bem como, para avaliar o perfil de sorção/dessorção/degradação do LAS ao longo da altura do reator. Para isso foi desenvolvido dois estudos, no qual para o Experimento 1 (reator UASB alimentado com afluente real) foi utilizado um planejamento fatorial 22 para avaliar efeitos do pH 8 (constante), e variação da aeração e concentração de óleo (0 e 0,25 g.L-1)na biodegradação do LAS. Para o Experimento 2 (reator UASB alimentado com água residuária sintética) realizou-se perfil de adsorção/dessorção/biodegradação ao longo da altura do reator. Os resultados obtidos no Experimento 1 mostraram que as sugestões das condições ótimas realizadas em laboratório foram reproduzidas em um sistema alimentado com esgoto real. As eficiências médias, das 4 fases, de biodegradação , adsorção e dessorção do LAS total foram de 15%, 37% e15%, respectivamente. Logo, em pH 8 a dessorção e a biodegradação foi favorecida, como proposto pela literatura, só ocorrendo adsorção em uma das fases (Fase 4). Os fatores empregados para promover a biodegradação anaeróbia do LAS, influenciaram os homólogos de forma distinta na remoção do LAS. Observou-se no Experimento 2 (alimentado com água residuária sintética, pH 8 e concentração de 4±2 mg de LAS.L-1) que o LAS se adsorveu de forma desigual na biomassa, em cada altura do reator, permanecendo mais adsorvido na segunda seção, correspondendo a altura de 18 cm. A biodegradação ocorreu na terceira seção, correspondendo à altura 23 cm, altura em que também ocorreu a maior dessorção. Os homólogos de cadeia carbônica maior (C11, C12 e C13) foram rapidamente adsorvidos, no entanto o de menor cadeia carbônica, como o C10, obteve baixa adsorção. / The linear alkylbenzene sulfonate (LAS) is an anionic surfactant used in the manufacture of cleaning products. Various configurations of anaerobic reactors were developed in order to optimize treatment in the removal ofLAS. There are factors which may influence the removal of LAS, these factors can influence or have separate interact with each other or not improving removal efficiency. It is also important to know how does the adsorption and desorption of LAS on a UASB reactor.This study aimedto evaluate the performance of an anaerobic reactor, fed with real wastewater, operated with conditions considered optimal in the literature for the removal of LAS biodegradation. And also to evaluate the profile of sorption/ desorption/degradation of LAS along the reactor height.For it was developed the studies, in which for the Experiment 1 (UASB reactor fed with real affluent) we used a 2k factorial design to evaluate the pH 8 effects (constant), and variation of aeration and oil concentration (0 and 0, 25 g.L-1) in the LAS biodegradation.For Experiment 2 (UASB reactor fed with synthetic wastewater) held profile adsorption/desorption/biodegradation along the reactor height. The results obtained in Experiment 1 showed that the suggestions of the optimal conditions performed in the laboratory were reproduced in a powered system with real sewage.The average efficiencies, the 4 stages of biodegradation, absorption and desorption of the total LAS were 15%, 37% and 15%, respectively. Thus, at pH 8 to desorption and the biodegradation was favored, as proposed in the literature, occurring only in one of the adsorption stage 4 (Step 4).The factors used to promote anaerobic biodegradation of LAS, influenced counterparts differently in the removal of LAS. It was observed in Experiment 2 that LAS adsorbed unevenly in the biomass in each reactor height, remaining adsorbed over the second section, corresponding to the height of 18 cm.The biodegradation occurred in the third section, corresponding to 23 cm height, at which also had the highest desorption. The higher carbon chain homologues (C11, C12 and C13) were quickly adsorbed, however the lowest carbon chain, such as C10, obtained low adsorption.

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

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

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

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

Os reatores anaeróbios de concepção mais moderna (e.g., UASB e RALEx) possibilitam a remoção de 65 a 75% de matéria orgânica do esgoto sanitário, com custos de implantação e operação relativamente baixos, em comparação com os processos aeróbios convencionais. Entretanto, esses reatores geralmente são pouco eficientes na remoção de nutrientes e seus efluentes podem apresentar concentrações relativamente elevadas de material orgânico e de sólidos suspensos. Para melhorar a qualidade dos efluentes desses reatores, algumas configurações de pós-tratamento têm sido empregadas no Brasil, dentre as quais os sistemas de lodo ativado e a coagulação/precipitação com sais metálicos, geralmente seguida de flotação por ar dissolvido. Nesta pesquisa, foi avaliada a aplicabilidade da coagulação/precipitação com cloreto férrico, a partir de testes em unidades de coagulação em escala de bancada (jar test e flotateste), para três sistemas de pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios, a saber: coagulação/precipitação do efluente de um reator anaeróbio (RALEx); co-precipitação em um sistema de lodo ativado; e pós-precipitação do efluente do sistema de lodo ativado. Cada um desses sistemas foi testado com separação de sólidos por sedimentação ou por flotação por ar dissolvido, constituindo seis distintas configurações de pós-tratamento. O pós-tratamento do efluente do reator anaeróbio por coagulação/precipitação se mostrou uma alternativa viável técnica e economicamente, tanto para a sedimentação quanto para a flotação por ar dissolvido. Os diagramas de coagulação obtidos tanto nos ensaios de sedimentação quanto nos de flotação demonstraram que a coagulação/precipitação do efluente do RALEx ocorria de modo mais eficiente para valores de pH entre 5 e 7. A coagulação/precipitação do licor misto com cloreto férrico também se mostrou uma opção atrativa, propiciando a obtenção de efluente bastante clarificado, com possibilidades de reúso. Nessa opção, obtiveram-se eficiências adicionais (i.e., em relação ao sobrenadante do licor misto) de remoção de turbidez, DQO e fósforo de, respectivamente, 80%, 72% e 85%, com dosagem de 80 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L (48 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'/L). Para a coagulação com cloreto férrico, a flotação não apresentou bons resultados na remoção de turbidez, DQO e fósforo para separação de sólidos do licor misto. O mesmo ocorreu para o efluente final da ETE quando a etapa de separação de sólidos foi a sedimentação. Quando a separação de sólidos foi feita por flotação, obtiveram-se eficiências de remoção de turbidez, DQO e fósforo de, respectivamente, 68%, 53% e 83%, com dosagem de 80 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L / The anaerobic reactors of modern conception (e.g., UASB and RALEx) remove from 65 to 75% of sanitary wastewater organic matter with relatively low construction, operation, and maintenance costs, in comparison with conventional aerobic processes. Nevertheless, that reactors are usually little efficient in nutrient removal and their effluents may present relatively high organic matter and suspended solid concentrations. In order to improve the quality of effluents from anaerobic reactors, some post-treatment concepts have been employed in Brazil, among which activated sludge systems and coagulation/precipitation with metallic salts, generally followed by dissolved air flotation. In this research, coagulation/precipitation with ferric chloride was assessed using sedimentation and flotation lab-scale test units (jar test and flotateste, respectively) to three post-treatment systems, namely: coagulation/precipitation of effluent from anaerobic reactor; co-precipitation (in the mixed liquor from activated sludge system); and post-precipitation of effluent from activated sludge system. Each system was assessed with solids separation with sedimentation and dissolved air flotation, constituting six different post-treatment scenarios. Coagulation/precipitation of the effluent from the anaerobic reactor showed to be technical and economically attractive, not only for sedimentation but also for dissolved air flotation. Coagulation diagrams obtained in sedimentation and flotation essays showed that coagulation/precipitation of the effluent from RALEX was more efficient when pH values were between 5 and 7. The mixed liquor coagulation/flocculation with ferric chloride were also an attractive option, resulting in a low turbidity effluent suitable for reuse. In this option, additional removals (i.e., in relation to decanted mixed liquor) of turbidity, COD e phosphorus were obtained: 80%, 72% and 85%, respectively, with the dosage of 80 mg \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L (48 mg \'FE\'\'CL IND.3\'/L). Flotation did not presented good results in the removal of turbidity, COD and phosphorus in mixed liquor coagulation/precipitation with ferric chloride. The same was to the effluent from the WWTP when sedimentation was employed in the solids separation step. When solids separation was made using flotation, the removal efficiencies of turbidity, COD and phosphorus were, respectively, 68%, 53%, and 83% for the dosage of 80 mg \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L

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No. of bitstreams: 1 DissLRR.pdf: 1872815 bytes, checksum: ae95127410e9ecb90c079771a265f706 (MD5) Previous issue date: 2016-03-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The present evaluated the influence of hydraulic retention time (HRT), cheese whey substrate concentration, temperature in thermophilic range (55 a 75oC) and cofermentation of sugar cane stillage and cheese whey in continuous hydrogen production in anaerobic fluidized bed reactor (AFBR) and expanded granular sludge bed reactor (EGSB). Seven reactors were used, being three of them in EGSB configuration in mesophilic temperature (30oC) feed in different cheese whey concentrations were inoculated with mesophilic sludge from the poultry slaughterhouse wastewater (RM5, RM15 e RM25). Other four reactors in AFBR configuration, inoculated with thermophilic sludge from the treatment of sugarcane stillage, were operated in thermophilic range. In these it was evaluated the effect of temperature in thermophilic range using as substrate cheese whey (RTS) and sugar cane stillage (RTV). Also, it was evaluated the cofermentation of stillage with cheese whey (RTCV e RTCVS). In the reactors RM5, RM15, RM25, RTS and RTV, it was observed the volumetric H2 production (HPR) and H2 content increase behavior from the HRT decrease. However, there was a decrease in H2 yield (HY) in lower HRT for all reactors, reaching a maximum of 5.51 ± 0.37 mmol.g DQO-1 (RTS). The increase in cheese whey substrate concentration favored the hydrogen production in EGSB reactors, with maximum HPR of 0.312 ± 0.026L H2.h-1.L-1 in the concentration of 25,000mg lactose.L-1 (RM25). The increase in temperature from 55oC to 75oC, the hydrogen production was reduced because of the difficult adaptation of the microbial community originally from a thermophilic sludge. The cofermentation strategy enabled the increase of HY in the HRT of 8h, with a maximum of 0.82 ± 0.07 mmol.g DQO-1 (RTCVS). The main soluble metabolites related to hydrogen production were acetic and butyric acids. On the other hand, higher lactate concentrations were observed in conditions with low hydrogen production. / Este estudo avaliou as influência do tempo de detenção hidráulica (TDH), da concentração de soro de queijo no afluente, da temperatura em faixa termofílica (55 a 75oC) e da cofermentação de vinhaça e soro de queijo na produção contínua de hidrogênio em reator anaeróbio de leito fluidizado (RALF) e em reator anaeróbio de leito granular expandido, do inglês expanded granular sludge bed (EGSB). Foram utilizados sete reatores, sendo que em três reatores foi utilizada a configuração EGSB em temperatura mesofílica (30oC) alimentados em diferentes concentrações de soro de queijo inoculados com lodo mesofílico proveniente do tratamento de águas residuárias do abatedouro de aves (RM5, RM15 e RM25). Outros quatro reatores na configuração RALF foram operados na faixa termofílica foram inoculados com lodo termofílico proveniente do tratamento de vinhaça de cana de açúcar. Nestes foi avaliado o efeito da temperatura em faixa termofílica alimentado com soro de queijo (RTS) e vinhaça (RTV). Também foi avaliada cofermentação de vinhaça com soro de queijo (RTCV e RTCVS). Nos reatores RM5, RM15, RM25, RTS e RTV, foi observado o comportamento de elevação da produtividade volumétrica de H2 (PVH) e na composição de H2 no biogás partir da redução do TDH. No entanto, verificou-se redução do rendimento de H2 (HY) em todos os reatores em valores reduzidos de TDH, alcançando valor máximo de 5,51 ± 0,37 mmol.g DQO-1 (RTS). O aumento da concentração de soro de queijo no afluente favoreceu a produção de hidrogênio em reatores EGSB, com PVH máxima de 0,312 ± 0,026L H2.h-1.L-1 na concentração de 25.000mg lactose.L-1 (RM25). Com a elevação da temperatura de 55oC para 75oC, a produção de hidrogênio foi reduzida devido dificuldade de adaptação da comunidade microbiana proveniente de inóculo originalmente termofílico. A estratégia de cofermentação possibilitou o aumento do HY no TDH de 8h, com valor máximo de 0,82 ± 0,07 mmol.g DQO-1 (RTCVS). Os principais metabólitos relacionados com a elevada produção de hidrogênio foram os ácidos acético e butírico. Por outro lado, foram observadas elevadas concentrações de lactato em condições com baixa produção de hidrogênio. Palavras-chave: Água residuária agroindustrial, co-substrato, vinhaça de cana de açúcar, soro de queijo, reator anaeróbio de leito fluidizado e reator anaeróbio de leito granular expandido.