Submitted by Neusa Fagundes (neusa.fagundes@unioeste.br) on 2018-02-09T18:33:17Z No. of bitstreams: 2 Marcos_Lins2017.pdf: 1306769 bytes, checksum: e562bcb30c504f3ac5e0a7e12446e473 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-09T18:33:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Marcos_Lins2017.pdf: 1306769 bytes, checksum: e562bcb30c504f3ac5e0a7e12446e473 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-07-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The use of anaerobic reactors with energetic purposes is an effective decision-making to treat swine farming wastewater. But, the applied organic loading rate (OLR)must be correct, since itvaries according to the reactor configuration and other process conduction conditions, such as temperature. Thus, this trial aimed at showing the effect of OLR progression on biogas generation and quality of swine manure in anaerobic reactors as continuous stirred tank reactor (CSTR), covered lagoon digester (CLD) and upflow anaerobic sludge blanket (UASB).The experiment with CSTR reactor of 17-L useful volume, semicontinuously fed at 37 ± 1 °C, was divided into three phases. In the first phase, a constant OLR was applied with 1.0 g VS add L-1reactor d-1 until biogas productivity was stable. This occurred after the fortieth day of operation. In phase II, the OLR progressions had begun, starting with 2.0 g VS add. L-1reactor d-1 and after stabilizing biogas production rate, OLR was increased to 3.0 g VS add. L-1 reactor d-1. In phase III, OLR answers were 1.0, 1.9 and 0.7 g Vs add. L-1reactor d-1 and submitted in this order, according to the hydraulic retention time (HRT) in order to identify the relation among these variables. In the trial with CLD of 17-L useful volume, and semicontinuously fed, OLR answers were 0.3, 0.4 and 0.5 g VSadd. L-1reactor d-1, respectively. The experiment with theUASB reactor of 6.6-L useful volume, continuously fed at 37 ± 1 °C, was divided into two phases. In phase I, OLR answers were:1.5, 2.0, 2.5 and 3.0 g VSadd L-1reactor d-1. In phase II, OLR answers were 0.5, 0.7, 1.0, 1.4, 1.6, 2.2, 2.9 and 8.4 g VS add. L-1reactor d-1.For CSTR reactor, the best results of methane content and biogas production rate was in OLR 1.9 g VS add. L-1reactor d-1 and HRT of 15 days, with 53 ± 10% (v v-1) and 0.7 ± 0.1 LNbiogas L-1reactord-1, respectively. In the experiment with CLD reactor, the best results of methane content and biogas production rate was in OLR 0.5 g VS add L-1reactor d-1 and HRT of 34 days, with 61 ± 5% (v v-1) and 0.3 ± 0.1 LN biogas L-1reactor d-1, respectively. For the UASB reactor, the best result of methane content and biogas production rate was in OLR 2.9 g VS add. L-1reactor d-1 and HRT of 1.5 days, with 74 ± 1% (v v-1) and 1.6 ± 0,5 LN biogas L-1reactor d-1, respectively. This research aimed at understanding the effect of OLR progression on the biogas production rate up from DS, establishing a relation among other variables that affect this biofuel production, contributing with important information to choose the most available reactor configuration to be settled in a full scale. / O uso de reatores anaeróbios com finalidades energéticas é uma forma eficiente para o tratamento de efluentes da suinocultura, desde que seja aplicada a correta carga orgânica volumétrica (COV), que varia de acordo com a configuração do reator e demais condições de condução do processo, tais como a temperatura. Assim, o objetivo deste trabalho é demonstrar o efeito de progressão da COV sobre a geração e qualidade do biogás a partir de dejetos de suínos em reatores anaeróbios do tipo:Continuous stirred tank reactor (CSTR), biodigestor de lagoa coberta (BLC) e Upflow anaerobic sludge blanket (UASB). O experimento com o reator CSTR de 17 L de volume útil, alimentado de forma semicontínua a 37 ± 1°C foi dividido em três fases. Na fase I, foi submetida COV constante de 1,0 g SV adic L-1 reator d-1 até estabilização da produção de biogás, que ocorreu a partir do quadragésimo dia de operação. Na fase II, iniciaram-se as progressões de COV, começando com 2,0 g SV adic. L-1reator d-1 e após estabilização da produtividade de biogás, a COV foi elevada para 3,0 g SV adic. L-1 reator d-1. Na fase III, as COV 1,0, 1,9 e 0,7 g SV adic. L-1reator d-1, submetidas nesta ordem, foram controladas pelo tempo de retenção de hidráulica (TRH), com o objetivo de identificar a relação entre essas variáveis. No experimento com o BLC de 17 L de volume útil, alimentado de forma semicontínua, foram submetidas as COV 0,3, 0,4 e 0,5 g SV adic L-1 reator d-1, respectivamente. O experimento com o reator UASB de 6,6 L de volume útil, alimentado de forma contínua a 37 ± 1°C, foi dividido em duas fases. Na fase I,foram submetidas as COV: 1,5, 2,0, 2,5 e 3,0 g SV adic L-1 reator d-1. Na fase II, foram submetidas as COV: 0,5, 0,7, 1,0, 1,4, 1,6, 2,2, 2,9 e 8,4 g SV adic L-1 reator d-1. Para reator CSTR, os melhores resultados de teor de metano e produtividade de biogás foram na COV de 1,9 g SV adic L-1 reator d-1 e TRH de 15 dias, com 53 ± 10% (v v-1) e 0,7 ± 0,1 LN biogás L-1 reator d-1, respectivamente. No experimento com o BLC, os melhores resultados de teor de metano e produtividade de biogás foram na COV 0,5 g SV adic L-1 reator d-1 e TRH de 34 dias, com 61 ± 5% (v v-1) e 0,3 ± 0,1 LN biogás L-1reator d-1, respectivamente. Para reator UASB, os melhores resultados de teor de metano e produtividade de biogás foram na COV 2,9 g sv adic L-1 reator d-1 e TRH de 1,5 dias, com 74 ± 1% (v v-1) e 1,6 ± 0,5 LN biogásL-1reator d-1, respectivamente. Esta pesquisa possibilitou compreender o efeito da progressão de COV sobre a produção de biogás a partir de DS, estabelecer relação com outras variáveis que afetam a produção deste biocombustível e contribuir com informações importantes para a escolha da configuração de reator, mais adequada para a implantação em escala real.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Citieli Giongo.pdf: 582976 bytes, checksum: f111bc4e475aed239fba2b45a360406b (MD5) Previous issue date: 2011-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The cultivation of cassava extends throughout Brazil because of its excellent adaptation to different soils and climatic conditions. Our country occupies the second position at the worldwide ranking in cultivating this plant (15% of the world production). The industrial processing of cassava generates a liquid waste, the so called manipueira, considered as a pollutant due to the high organic load and it contains a cyanogenic glycoside, which can be hydrolyzed to cyanide. One way to minimize environmental impacts and to aggregate value to the effluent is its use in the production of volatile fatty acids (VFA) via anaerobic fermentation, which was the main goal of this study, performed using manipueira as a substrate and inoculum of swine dejection. The fermentation process during the production of VFA is characterized as a result of the activity of acidogenic bacteria, by the pH decrease and increased hydrolysis and acidification of the organic matter. Inoculum of swine and of bovine dejections were tested in synthetic medium at 30°C and initial pH of 7.0, to define the most appropriate inoculum for the production of volatile fatty acids, swine dejection presented the best results and was used in posterior fermentations. Besides the parameter of VFA production, the behavior of pH, alkalinity and acidity were as well monitored in all experiments. In the fermentation performed with manipueira as a substrate, glucose was used as the main carbon source and different concentrations were tested (1, 2, 5 and 9 g/L) and it was observed that the concentration of 2 g/L of glucose produced about 2.5 g/L of VFA, expressed as acetic acid, after 36h and at pH 5.0, this concentration of glucose was used in further experiments. The alkalinity and temperature levels were tested by experimental design, in which at 30°C with 3 g/L of sodium bicarbonate better conditions were observed, resulting in the production of 3.4 g/L of VFA in 45h. On the basis of these conditions, the model for the production of VFAs was validated by performing fermentations in triplicate and evaluating the reproducibility of the process. There were minor variations between replicates, as assessed by the low relative standard deviation (RSD) from the mean value of the results. The highest production of volatile fatty acids in this experiment was obtained at 45h with an average of VFAs production of 3.4 g/L, with RSD of 1.4% and pH 5.6. The chemical oxygen demand (COD) and the amount of cyanide in manipueira were analyzed being 8865 mg/L of O2 and 1.9 mg/L, respectively, among other physical and chemical characteristics that were determined. After the anaerobic fermentation process, a reduction of 21.6% of COD amount and 12.9% of cyanide amount were obtained, indicating that the production of VFAs not only aggregates value to the manipueira but also contributes to the reduction of important contaminants. / O cultivo da mandioca se estende por todo o Brasil, dada à fácil adaptação aos diferentes tipos de solos e condições climáticas. Nosso país ocupa o segundo lugar no cultivo dessa planta (15% da produção mundial). O processamento industrial da mandioca gera a manipueira como resíduo líquido, considerado poluente devido à alta carga orgânica e por conter um glicosídeo cianogênico que é hidrolisável a cianeto. Uma das maneiras de minimizar os impactos ambientais e agregar valor ao efluente é a sua utilização na produção de ácidos graxos voláteis (AGVs) via fermentação anaeróbia, objetivo principal deste trabalho, o qual foi realizado utilizando a manipueira como substrato e inóculo de dejeto suíno. O processo fermentativo na produção dos AGVs caracteriza-se, como resultado da atividade das bactérias acidogênicas, pela diminuição do pH e aumento da hidrólise e acidificação da matéria orgânica. Foram testados em meio sintético, à temperatura de 30 ºC e pH inicial de 7,0, inóculos de dejetos de suínos e bovinos para definir o melhor inóculo na produção dos ácidos graxos voláteis, sendo o dejeto de suíno o que apresentou os melhores resultados e por isso foi utilizado nas fermentações posteriores. Além do parâmetro de produção de AGVs também foram monitorados o comportamento do pH, acidez e alcalinidade em todos os experimentos. Em fermentações realizadas com a manipueira como substrato, testaram-se diferentes concentrações de glicose como principal fonte de carbono (1, 2, 5 e 9 g/L) e observou-se que a concentração de 2 g/L de glicose produziu cerca de 2,5 g/L de AGVs, expressos como ácido acético, em 36h e com pH 5,0, sendo esta a concentração de glicose utilizada nos experimentos posteriores. Diferentes níveis de alcalinidade e temperatura foram testados através de planejamentos experimentais em que a melhor condição observada foi em 30ºC com 3 g/L de bicarbonato de sódio, obtendo-se 3,4 g/L de AGVs em 45h. A partir dessas condições validou-se o modelo para produção de AGVs realizando fermentações em triplicata e avaliando quanto à repetibilidade do processo. Verificaram-se variações mínimas entre as réplicas, avaliadas pelo baixo desvio padrão relativo (DPR) obtido pela média dos resultados. A maior produção de ácidos graxos voláteis neste experimento foi obtida em 45h com média de 3,4 g/L de AGVs, DPR de 1,4% e pH em 5,6. A demanda química de oxigênio (DQO) e a quantidade de cianeto analisadas na manipueira eram de 8865 mg/L de O2 e 1,9 mg/L, respectivamente, entre outras características físico-químicas determinadas. Após o processo de fermentação anaeróbia obteve-se redução de 21,6% da quantidade de DQO e 12,9% da quantidade de cianeto, indicando que a produção de AGVs, além de agregar valor a manipueira, contribui na redução de contaminantes importantes.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rogerio do Nascimento.pdf: 1051379 bytes, checksum: bcb731cef89e10790f4dba801020aa9e (MD5) Previous issue date: 2009-10-29 / This work is a study on the kinetics of anaerobic degradation of effluent with a high concentration of lipids, particularly fatty acids, acetic acid and oleic acid, having as a parameter for measuring the degradation chemical oxygen demand (COD). Based on these studies, we decided to conduct an experiment of degradation of the effluent in question in anaerobic batch, and periodically conducted sampling for analysis of total fatty acid concentration, free fatty acid, oleic acid and COD. The results showed the efficient biodegradation of these substrates in the reactor, and the consequent reduction of COD load in the effluent. The experimental data were used to survey the kinetics of the process, using them to establish, through mathematical modeling, the values of kinetic parameters and obtain the optimal values of these with the use of the method of particle swarm. Both the experimental data, the mathematical modeling showed the interaction between the substrates present in the process, for example, the preference for degrading microbial consortium in the free fatty acids and oleic acid relative to acetic acid. It has also been possible to demonstrate a latency period of the process, the consumption of organic matter through the profile of COD, due to the formation of free fatty acids and oleic acid. And, the subsequent reduction of these parameters so that these substrates have begun to be degraded. From a practical standpoint, this work suggests good efficiency in applying this technology, biodegradation in the treatment of effluents containing high levels of lipids. / Este trabalho é um estudo sobre a cinética da degradação anaeróbia de um efluente com alta concentração de lipídeos, em particular ácidos graxos livres, ácido acético e ácido oléico; tendo como parâmetro de medida de degradação a demanda química de oxigênio (DQO). Com base nestes estudos, partiu-se para a realização de um experimento de degradação do efluente em questão, em reator anaeróbio descontinuo, e, periodicamente realizado amostragens para análises de concentração de ácido graxos totais, ácido graxos livres, ácido oléico e DQO. Os resultados mostraram a eficiente biodegradação destes substratos no reator, e, a conseqüente diminuição da carga de DQO no efluente. Os dados experimentais obtidos foram empregados para o levantamento da cinética do processo; utilizando-os para estabelecer, através de modelagem matemática, os valores dos parâmetros cinéticos e obtenção dos valores ótimos destes com o emprego do método de enxame de partículas. Tanto os dados experimentais, quanto a modelagem matemática, mostrou a interação entre os substratos presentes no processo; por exemplo, a preferência do consórcio microbiano em degradar os ácidos graxos livres e ácido oléico em relação ao ácido acético. Também foi possível demonstrar um período de latência do processo, no consumo de matéria orgânica, através do perfil de DQO; devido à formação de ácidos graxos livres e ácidos oléico. E, a posterior diminuição destes parâmetros assim que estes substratos começaram a serem degradados. Do ponto de vista prático, este trabalho sugere boa eficiência em se aplicar esta tecnologia, de biodegradação, no tratamento de efluentes com elevados teores de lipídeos.

O presente trabalho apresenta o biorreator anaeróbio contínuo de leito fixo ordenado como alternativa ao tratamento de efluentes contendo os íons \'CU POT.2+\' e \'CD POT.2+\', sendo que cada metal foi estudado isoladamente. O biorreator operou sempre com um tempo de detenção hidráulica de 12 à 15 horas, com uma água residuária sintética simulando o esgoto sanitário, na concentração de 500 mg \'0 IND.2\'/L (em termos de DQO), a uma temperatura de 30°C. Durante a fase na qual o biorreator operou com água residuária em condições metanogênicas o biorreator foi alimentado, em condições distintas, com concentrações crescentes de \'CU POT.2+\' e \'CD POT.2+\'. O acúmulo dos metais na matriz de imobilização levou ao bioreator apresentar instabilidade na operação, sendo determinadas as concentrações críticas para o \'CU POT.2+\' (50,8 mg \'CU POT.2+\'/L) e para o \'CD POT.2+\' (29,8 mg \'CD POT.2+\'/L). Durante a operação nas condições metanogênicas foi observado o efeito tóxico pela diminuição na eficiência de remoção de matéria orgânica, mas sem perder a estabilidade operacional até que as concentrações críticas foram atingidas. A partir dos valores das concentrações críticas, o biorreator foi operado em condições sulfetogênicas em duas relações DQO/[\'SO IND.4\'POT.2-\'] distintas (0,68 e 1,99 para o uma concentração média de 36 mg \'CU POT.2+\'/L; e 0,69 e 8,02 para uma concentração média de 27 mg \'CD POT.2+\'/L). Nas operações em condições sulfetogênicas, o biorreator operou de maneira estável, no entanto, não foi capaz de remover todo o metal alimentado. / This work presents the anaerobic continuous bioreactor with fixed-structured bed as a viable configuration of treatment of wastewater containing \'CU POT.2+\' and \'CD POT.2+\' ions. Each metallic ion were studied separately. The bioreactor was operated with 12 to 15 hours of hydraulic retention time, with a synthetic wastewater simulating domestic sewage (500 mg \'0 IND.2\'/L, in COD terms), at 30°C. In methanogenic conditions, the bioreactor was fed with crescent amount of \'CU POT.2+\' and \'CD POT.2+\'. The metal accumulation in the irnrnobilization matrix caused instability on bioreactor when achieving the critical concentrations for \'CU POT.2+\' (50,8 mg \'CU POT.2+\'/L) and for \'CD POT.2+\' (29,8 mg \'CD POT.2+\'/L). Also it was observed that this crescent metal concentration affected the efficiency of bioreactor in removing organic matter, although without operational instability until the system reach these critical metal concentrations. The bioreactor was operated in sulfidogenic conditions fed with a wastewater containing \'CU POT.2+\' and \'CD POT.2+\' at critical concentrations considering two different COD/[\'SO IND.4\'POT.2-\'] (0,68 and 1,99 for a mean influent \'CU POT.2+\' concentration of 36 mg \'CU POT.2+\'/L; and 0,69 and 8,02 para for a mean influent \'CD POT.2+\' concentration of 27 mg \'CD POT.2+\'/L). During the sulfidogenic conditions operations the bioreactor operated showing stability, however the system was not able to achieve the maximum efficiency in metal removal.