Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elisangela_texto_completo.pdf: 1937716 bytes, checksum: 8866fb537e08ee2dff81046a562d5d7e (MD5) Previous issue date: 2011-07-07 / The liquid effluent of the starch factories causes serious damage to the environment if discharged without being previously treated, due to the high organic loads and to the presence of cyanide and hydrocyanic acid, which interfere with the respiratory chain of living beings. One alternative treatment for this residue is the implementation of anaerobic reactors, which may enable increase in commercial value through the production of biogas. To provide a high retention of biomass in the system and increase the contact area of the microorganisms with the effluent, inert support means are used, which allow the application of higher loads and reduce the hydraulic detention time. Thus, this study aims to evaluate the performance of anaerobic treatment of starch wastewater, using two reactors with different support means, bamboo and PVC rings. The experiment was conducted in the Laboratory of Environmental Sanitation of the Western Paraná State University Campus Cascavel, using wastewater from the starch in the city of Toledo (PR). Two reactors used PVC with a diameter of 15 cm and 90 cm of length, resulting in a 1:6 ratio. As a conduit, 52 bamboo support rings were used, with an average of 10 cm in length, in one reactor and 325 rings of conduit with 4 cm of average length, resulting in a working volume of 6.00 and 7.98 L, respectively. All thirteen applied loads were gradually increased from 1.675 to 15.158 gL-1.d-1, until reaching the maximum load bearable by the reactors. When the system was stabilized, for each condition of applied load, the collecting of data was carried out for a period of fifteen days, through daily sampling at the entrance and at the exit of the reactors. The samples were analyzed for parameters: COD, total solids, pH, alkalinity, volatile acidity and biogas production. To determine the parameters COD and total, fixed and volatile soils, the methods described in the 2540B and 5220D Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (1998) were used; volatile acids and alkalinity was assessed according to the methodology proposed by Silva (1997). Five sampling points were installed along the length of the reactors to evaluate the process of digestion in the reactor. At these points, samples were collected in duplicate at the end of the period of data collection for each condition of applied load, as well as being analyzed according to parameters such as COD, acetic acid, propionic, and butyric acid, which were determined by high performance liquid chromatography, according to the methodology proposed by Leong & Shui (2002). Some instability in the system was observed in load 12 (12.394 gL-1.d-1), with values of AV / AT above 0.5 and a reduction in pH, but the system started showing signs of stability in the next load. The COD removal did not differ between the two reactors, reaching values of 99.72%. The reactor filled with bamboo had a higher biogas production, with a total production of up to 1.57 LL-1.d-1 and the reactor filled with PVC presented higher removal of total solids: 87.40%. Through the identification of volatile fatty acids from the samples collected along the the reactor, only acetic and propionic acid were found. / O efluente líquido das fecularias causa sérios danos ao meio ambiente quando lançado sem tratamento, devido às elevadas cargas orgânicas e à presença de cianeto e ácido cianídrico, que interferem na cadeia respiratória dos seres vivos. Uma das alternativas de tratamento para esse resíduo é a implantação de reatores anaeróbios, que podem permitir a agregação de valor através da produção de biogás. Para proporcionar uma elevação da retenção da biomassa no sistema e aumentar a área de contato dos microorganismos com o efluente, são utilizados meios suportes inertes, que permitem a aplicação de cargas mais elevadas e a redução do tempo de detenção hidráulico. Desta forma, este estudo teve por objetivo avaliar o desempenho do tratamento anaeróbio de efluente líquido de fecularia, utilizando dois reatores com meios suportes diferentes, de anéis de bambu e de PVC. O experimento foi realizado no laboratório de Saneamento Ambiental da Universidade Estadual do Oeste do Paraná Campus Cascavel, utilizando água residuária proveniente de fecularia localizada no município de Toledo (PR). Foram utilizados dois reatores de PVC com diâmetro de 15 cm e comprimento de 90 cm, resultando em uma relação entre largura e comprimento de 1:6. Como meios suportes foram utilizados 52 anéis de bambu, com média de 10 cm de comprimento, em um dos reatores e 325 anéis de PVC com 4 cm de comprimento médio, resultando em volume útil de 6,00 e 7,98 L, respectivamente. As 13 cargas orgânicas volumétricas aplicadas foram aumentadas gradativamente, de 1,675 a 15,158 g.L-1.d-1, até se atingir a carga máxima suportável pelos reatores. Observada a estabilização do sistema, para cada condição de carga aplicada foi iniciada a coleta de dados por um período de 15 dias, através de amostragens diárias na entrada e saída dos reatores. As amostras foram analisadas quantos aos parâmetros: DQO, sólidos totais, fixos e voláteis, pH, alcalinidade total, acidez volátil e produção de biogás. Para a determinação dos parâmetros DQO e sólidos totais, fixos e voláteis foram utilizados os métodos 2540B e 5220D descritos no Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (1998), ácidos voláteis e alcalinidade foram determinados de acordo com metodologia proposta por Silva (1997). Foram instalados cinco pontos de amostragem ao longo do comprimento dos reatores para avaliar o processo de digestão no perfil do reator. Nestes pontos foram coletadas amostras em duplicata, no final do período de coleta de dados de cada condição de carga aplicada, sendo os mesmos analisados quanto aos parâmetros DQO, ácido acético, propiônico e butírico, que foram determinados através da cromatografia líquida de alto desempenho, conforme metodologia proposta por Shui e Leong (2002). Foi observada uma instabilidade no sistema na carga 12 (12,394 g.L- 1.d-1), com valores de AV/AT acima de 0,5 e redução do pH; porém, o sistema voltou a mostrar sinais de estabilidade na carga seguinte. A remoção de DQO não apresentou diferença entre os dois reatores, chegando a valores de 99,72%. O reator preenchido com bambu apresentou maior produção de biogás, com produção de até 1,57 L.L-1.d-1 e no reator preenchido com PVC foi observada maior remoção de sólidos totais: 87,40%. Na identificação de ácidos graxos voláteis das amostras coletadas ao longo do perfil do reator, somente foram identificados o ácido acético e propiônico.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:46:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andre Luis Gentelini.pdf: 1181211 bytes, checksum: 52d87460c18b71f3e2128d705863b662 (MD5) Previous issue date: 2007-02-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The objective of the recent research was to evaluate the efficiency of a system of aquatic treatment being used macrophytes Eichhornia crassipes (water hyacinth) and Egeria dense (egeria) in three times of hydraulic detention, the removal of pollutants of the effluent one of organic culture of tilápias of the Nile (Oreochromis niloticus), and to get given of production of biomass of the aquatics macrophytes. The work was carried through in the Paturi farm, Terra Roxa city, state of the Paraná, during the period of 6 weeks. The system was composed for 18 experimental tanks of 2.00 x 1.00 x 0.65m length, width and depth respectively, coated with polypropylene canvas. An entirely randomized 2 macrophytes x 3 hydraulic detention times (HDT) and 3 repetitions. The used HDT had been of 04h, outflow of &#8776; 4.15 L.min-1, 08h, outflow of &#8776; 2.10 L.min-1 and 12h, outflow of &#8776; 1.40 L.min-1. The samples were collected in inlet and outlet of the system, in intervals of five days, being evaluated total nitrogen (NT), total phosphorus (PT), ammonia, nitrite, nitrate, turbidity, DQO, pH and electric conductivity. The temperature was measures daily. The biomass production was evaluated to the end of the experiment. For NT in such a way the water hyacinth and would egeria as it biggest removal (P<0.05) 39.90% and 37.38%, respectively was observed in the HDT of 12 hours, not differing from the HDT of 8 hours. The best removals of PT (P<0.05) 41.57% and 43.42% had been observed in the HDT of 12 hours for the water hyacinth and would egeria respectively. In the case of the turbidez, biggest removal 62.74% (P<0.05) was observed in the HDT of 12 hours for the water hyacinth, not differing from the HDT of 8 hours, already for it would egeria optimum resulted (P<0.05) was observed in the HDT of 12 hours with 81.81%. For the DQO, as much the water hyacinth as it would egeria it, the best ones resulted of removal (P<0.05) 63.61% and 62.64% had been observed in the HDT of 12 not differing from the HDT of 8 hours. For the biomass production the water hyacinth presented the best ones resulted, being greater 8.95 kg.m-2 for the HDT of 4 hours, followed for the HDT of 12 and 8 hours, already for would egeria optimum 0.05kg.m-2 in the HDT of 12 hours result, followed for the HDT of 8 and 4 hours. One concludes that for removal of NT, PT, turbidez and DQO the TDH of 12 hours was what it presented better resulted for both the macrophytes. The water hyacinth produced more biomass that egeria in these conditions in all the TDH. / O presente trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência de um sistema de tratamento utilizando macrófitas aquáticas Eichhornia crassipes (aguapé) e Egeria densa (egeria) em três tempos de detenção hidráulica, na remoção de poluentes do efluente de cultivo orgânico de tilápias do Nilo (Oreochromis niloticus) e obter dados sobre a produção de biomassa das macrófitas aquáticas. O trabalho foi realizado na fazenda Paturi, município de Terra Roxa, estado do Paraná, durante o período de 6 semanas. O sistema foi composto por 18 tanques experimentais de 2,00 x 1,00 x 0,65 m de comprimento, largura e profundidade, respectivamente, revestidos com lona de polipropileno. O delineamento foi inteiramente casualizado, 2 macrófitas x 3 tempos de detenção hidráulica (TDH) e 3 repetições. Os TDH utilizados foram de 4 h, vazão de &#8776; 4,15 L.min-1, 8 h, vazão de &#8776; 2,10 L.min-1 e 12 h, vazão de &#8776; 1,40 L.min-1. As amostras foram coletadas na entrada e saída do sistema, em intervalos de cinco dias, avaliando-se o nitrogênio total (NT), fósforo total (PT), amônia, nitrito, nitrato, turbidez, DQO, pH e condutividade elétrica. A temperatura foi medida diariamente. A produção de biomassa foi avaliada ao final do experimento. Para NT, tanto para o aguapé como para a egeria, a maior remoção (P<0,05) foi de 39,90% e 37,38%, respectivamente, observada no TDH de 12 horas, não diferindo do TDH de 8 horas. As melhores remoções de PT (P<0,05) 41,57% e 43,42% foram observadas no TDH de 12 horas para o aguapé e egeria, respectivamente. No caso da turbidez, a maior remoção 62,74% (P<0,05) foi observada no TDH de 12 horas para o aguapé, não diferindo do TDH de 8 horas. Para a egeria o melhor resultado (P<0,05) foi observado no TDH de 12 horas com 81,81%. Para a DQO, tanto o aguapé como a egeria, os melhores resultados de remoção (P<0,05) 63,61% e 62,64% foram observados no TDH de 12 horas, não diferindo do TDH de 8 horas. Para a produção de biomassa o aguapé apresentou os melhores resultados, sendo o maior 8,95 kg.m-2 para o TDH de 4 horas, seguido pelo TDH de 12 e 8 horas. Para a egeria o melhor resultado 0,05 kg.m-2 no TDH de 12 horas, seguido pelos TDH de 8 e 4 horas. Conclui-se que. para remoção de NT, PT, turbidez e DQO, o TDH de 12 horas foi o que apresentou melhor resultado para ambas as macrófitas. O aguapé produziu mais biomassa que a egeria nessas condições em todos os TDH.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:48:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elisangela_texto_completo.pdf: 1937716 bytes, checksum: 8866fb537e08ee2dff81046a562d5d7e (MD5) Previous issue date: 2011-07-07 / The liquid effluent of the starch factories causes serious damage to the environment if discharged without being previously treated, due to the high organic loads and to the presence of cyanide and hydrocyanic acid, which interfere with the respiratory chain of living beings. One alternative treatment for this residue is the implementation of anaerobic reactors, which may enable increase in commercial value through the production of biogas. To provide a high retention of biomass in the system and increase the contact area of the microorganisms with the effluent, inert support means are used, which allow the application of higher loads and reduce the hydraulic detention time. Thus, this study aims to evaluate the performance of anaerobic treatment of starch wastewater, using two reactors with different support means, bamboo and PVC rings. The experiment was conducted in the Laboratory of Environmental Sanitation of the Western Paraná State University Campus Cascavel, using wastewater from the starch in the city of Toledo (PR). Two reactors used PVC with a diameter of 15 cm and 90 cm of length, resulting in a 1:6 ratio. As a conduit, 52 bamboo support rings were used, with an average of 10 cm in length, in one reactor and 325 rings of conduit with 4 cm of average length, resulting in a working volume of 6.00 and 7.98 L, respectively. All thirteen applied loads were gradually increased from 1.675 to 15.158 gL-1.d-1, until reaching the maximum load bearable by the reactors. When the system was stabilized, for each condition of applied load, the collecting of data was carried out for a period of fifteen days, through daily sampling at the entrance and at the exit of the reactors. The samples were analyzed for parameters: COD, total solids, pH, alkalinity, volatile acidity and biogas production. To determine the parameters COD and total, fixed and volatile soils, the methods described in the 2540B and 5220D Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (1998) were used; volatile acids and alkalinity was assessed according to the methodology proposed by Silva (1997). Five sampling points were installed along the length of the reactors to evaluate the process of digestion in the reactor. At these points, samples were collected in duplicate at the end of the period of data collection for each condition of applied load, as well as being analyzed according to parameters such as COD, acetic acid, propionic, and butyric acid, which were determined by high performance liquid chromatography, according to the methodology proposed by Leong & Shui (2002). Some instability in the system was observed in load 12 (12.394 gL-1.d-1), with values of AV / AT above 0.5 and a reduction in pH, but the system started showing signs of stability in the next load. The COD removal did not differ between the two reactors, reaching values of 99.72%. The reactor filled with bamboo had a higher biogas production, with a total production of up to 1.57 LL-1.d-1 and the reactor filled with PVC presented higher removal of total solids: 87.40%. Through the identification of volatile fatty acids from the samples collected along the the reactor, only acetic and propionic acid were found. / O efluente líquido das fecularias causa sérios danos ao meio ambiente quando lançado sem tratamento, devido às elevadas cargas orgânicas e à presença de cianeto e ácido cianídrico, que interferem na cadeia respiratória dos seres vivos. Uma das alternativas de tratamento para esse resíduo é a implantação de reatores anaeróbios, que podem permitir a agregação de valor através da produção de biogás. Para proporcionar uma elevação da retenção da biomassa no sistema e aumentar a área de contato dos microorganismos com o efluente, são utilizados meios suportes inertes, que permitem a aplicação de cargas mais elevadas e a redução do tempo de detenção hidráulico. Desta forma, este estudo teve por objetivo avaliar o desempenho do tratamento anaeróbio de efluente líquido de fecularia, utilizando dois reatores com meios suportes diferentes, de anéis de bambu e de PVC. O experimento foi realizado no laboratório de Saneamento Ambiental da Universidade Estadual do Oeste do Paraná Campus Cascavel, utilizando água residuária proveniente de fecularia localizada no município de Toledo (PR). Foram utilizados dois reatores de PVC com diâmetro de 15 cm e comprimento de 90 cm, resultando em uma relação entre largura e comprimento de 1:6. Como meios suportes foram utilizados 52 anéis de bambu, com média de 10 cm de comprimento, em um dos reatores e 325 anéis de PVC com 4 cm de comprimento médio, resultando em volume útil de 6,00 e 7,98 L, respectivamente. As 13 cargas orgânicas volumétricas aplicadas foram aumentadas gradativamente, de 1,675 a 15,158 g.L-1.d-1, até se atingir a carga máxima suportável pelos reatores. Observada a estabilização do sistema, para cada condição de carga aplicada foi iniciada a coleta de dados por um período de 15 dias, através de amostragens diárias na entrada e saída dos reatores. As amostras foram analisadas quantos aos parâmetros: DQO, sólidos totais, fixos e voláteis, pH, alcalinidade total, acidez volátil e produção de biogás. Para a determinação dos parâmetros DQO e sólidos totais, fixos e voláteis foram utilizados os métodos 2540B e 5220D descritos no Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (1998), ácidos voláteis e alcalinidade foram determinados de acordo com metodologia proposta por Silva (1997). Foram instalados cinco pontos de amostragem ao longo do comprimento dos reatores para avaliar o processo de digestão no perfil do reator. Nestes pontos foram coletadas amostras em duplicata, no final do período de coleta de dados de cada condição de carga aplicada, sendo os mesmos analisados quanto aos parâmetros DQO, ácido acético, propiônico e butírico, que foram determinados através da cromatografia líquida de alto desempenho, conforme metodologia proposta por Shui e Leong (2002). Foi observada uma instabilidade no sistema na carga 12 (12,394 g.L- 1.d-1), com valores de AV/AT acima de 0,5 e redução do pH; porém, o sistema voltou a mostrar sinais de estabilidade na carga seguinte. A remoção de DQO não apresentou diferença entre os dois reatores, chegando a valores de 99,72%. O reator preenchido com bambu apresentou maior produção de biogás, com produção de até 1,57 L.L-1.d-1 e no reator preenchido com PVC foi observada maior remoção de sólidos totais: 87,40%. Na identificação de ácidos graxos voláteis das amostras coletadas ao longo do perfil do reator, somente foram identificados o ácido acético e propiônico.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-01T15:18:35Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação de Mestrado Versão Final Completa - Gabriela Valones Rodrigues de Araújo.pdf: 2764512 bytes, checksum: 6abd4e4eb59a8eaec35b37f1ac434ba8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-01T15:18:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação de Mestrado Versão Final Completa - Gabriela Valones Rodrigues de Araújo.pdf: 2764512 bytes, checksum: 6abd4e4eb59a8eaec35b37f1ac434ba8 (MD5) Previous issue date: 2015-08-28 / CNPq / A remoção de carbono e nitrogênio foi avaliada através de um sistema inovador de reatores anaeróbio, aeróbio e anóxico em série de fluxo contínuo. Foram testadas diferentes condições operacionais quanto ao Tempo de Detenção Hidráulica (TDH) por reator (anaeróbio, aeróbio e anóxico) na Fase 1, Fase 2, Fase 3 e Fase 4 que foi de 7h, 10h, 10h e 5h, respectivamente; e Oxigênio Dissolvido (OD) nas concentrações de 0,5-1,2 mg O2.L-1, 0,5-1,5 mg O2.L-1, 1,1-2,1 mg O2.L-1 e 1,1-2,5 mg O2.L-1 no reator aeróbio, nas respectivas fases. O reator anaeróbio promoveu uma excelente remoção de matéria orgânica (85%), bem como, atuou como pré-tratamento na redução da competição entre os micro-organismos heterotróficos e nitrificantes autotróficos no reator aeróbio. A maior eficiência da nitrificação foi obtida quando a concentração de OD foi mantida entre 1,1 e 2,5 mg L-1. No entanto, foi observada uma diminuição na eficiência da desnitrificação, que pode estar relacionada com uma diminuição da razão DQO / NTK. A eficiência alcançada pelo sistema para DQO (bruta/filtrada) e NTK foi de 88 e 52%, respectivamente. O sistema foi operado sem adição de fonte externa de carbono no reator anóxico. As análises de Biologia Molecular constataram a presença de Bactérias Oxidantes do Nitrito (Nitrospira), Bactérias Oxidantes de Amônia, Bactérias Desnitrifcantes e Anammox. / Removal of carbon and nitrogen was assessed through an innovative system of anaerobic , aerobic and anoxic reactors streaming series. Different operating conditions were tested for hydraulic retention time (HRT ) per reactor (anaerobic, aerobic and anoxic) in Phase 1 , Phase 2 , Phase 3 and Phase 4 which was 7h , 10h , 10h and 5h , respectively; and Dissolved Oxygen (DO) concentrations of 0.5-1.2 mg O2.L-1, 0.5-1.5 mg O2.L-1, 1.1-2.1 mg O2.L-1 and 1.1-2.5 mg O2.L-1, were tested. The anaerobic promoted an excellent removal of organic matter (85% ) and served as pretreatment to reduce the competition between heterotrophic and autotrophic nitrifying microorganisms in the aerobic reactor. The highest efficiency of nitrification was obtained when the concentration of DO was maintained between 1.1-2.5 mg O2.L-1. However, it was observed a decrease in the efficiency of denitrification, which can be related to a decrease in the ratio COD / TKN. The efficiency achieved by the system for COD and TKN was 88 and 52%, respectively. The system was operated without addition of external carbon source in the anoxic reactor. The molecular biology analysis found the presence of Oxidizers Nitrite Bacteria (Nitrospira), Oxidizers Ammonia Bacteria, Desnitrifcantes Bacteria and Anammox.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:23:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andre Luis Gentelini.pdf: 1181211 bytes, checksum: 52d87460c18b71f3e2128d705863b662 (MD5) Previous issue date: 2007-02-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The objective of the recent research was to evaluate the efficiency of a system of aquatic treatment being used macrophytes Eichhornia crassipes (water hyacinth) and Egeria dense (egeria) in three times of hydraulic detention, the removal of pollutants of the effluent one of organic culture of tilápias of the Nile (Oreochromis niloticus), and to get given of production of biomass of the aquatics macrophytes. The work was carried through in the Paturi farm, Terra Roxa city, state of the Paraná, during the period of 6 weeks. The system was composed for 18 experimental tanks of 2.00 x 1.00 x 0.65m length, width and depth respectively, coated with polypropylene canvas. An entirely randomized 2 macrophytes x 3 hydraulic detention times (HDT) and 3 repetitions. The used HDT had been of 04h, outflow of &#8776; 4.15 L.min-1, 08h, outflow of &#8776; 2.10 L.min-1 and 12h, outflow of &#8776; 1.40 L.min-1. The samples were collected in inlet and outlet of the system, in intervals of five days, being evaluated total nitrogen (NT), total phosphorus (PT), ammonia, nitrite, nitrate, turbidity, DQO, pH and electric conductivity. The temperature was measures daily. The biomass production was evaluated to the end of the experiment. For NT in such a way the water hyacinth and would egeria as it biggest removal (P<0.05) 39.90% and 37.38%, respectively was observed in the HDT of 12 hours, not differing from the HDT of 8 hours. The best removals of PT (P<0.05) 41.57% and 43.42% had been observed in the HDT of 12 hours for the water hyacinth and would egeria respectively. In the case of the turbidez, biggest removal 62.74% (P<0.05) was observed in the HDT of 12 hours for the water hyacinth, not differing from the HDT of 8 hours, already for it would egeria optimum resulted (P<0.05) was observed in the HDT of 12 hours with 81.81%. For the DQO, as much the water hyacinth as it would egeria it, the best ones resulted of removal (P<0.05) 63.61% and 62.64% had been observed in the HDT of 12 not differing from the HDT of 8 hours. For the biomass production the water hyacinth presented the best ones resulted, being greater 8.95 kg.m-2 for the HDT of 4 hours, followed for the HDT of 12 and 8 hours, already for would egeria optimum 0.05kg.m-2 in the HDT of 12 hours result, followed for the HDT of 8 and 4 hours. One concludes that for removal of NT, PT, turbidez and DQO the TDH of 12 hours was what it presented better resulted for both the macrophytes. The water hyacinth produced more biomass that egeria in these conditions in all the TDH. / O presente trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência de um sistema de tratamento utilizando macrófitas aquáticas Eichhornia crassipes (aguapé) e Egeria densa (egeria) em três tempos de detenção hidráulica, na remoção de poluentes do efluente de cultivo orgânico de tilápias do Nilo (Oreochromis niloticus) e obter dados sobre a produção de biomassa das macrófitas aquáticas. O trabalho foi realizado na fazenda Paturi, município de Terra Roxa, estado do Paraná, durante o período de 6 semanas. O sistema foi composto por 18 tanques experimentais de 2,00 x 1,00 x 0,65 m de comprimento, largura e profundidade, respectivamente, revestidos com lona de polipropileno. O delineamento foi inteiramente casualizado, 2 macrófitas x 3 tempos de detenção hidráulica (TDH) e 3 repetições. Os TDH utilizados foram de 4 h, vazão de &#8776; 4,15 L.min-1, 8 h, vazão de &#8776; 2,10 L.min-1 e 12 h, vazão de &#8776; 1,40 L.min-1. As amostras foram coletadas na entrada e saída do sistema, em intervalos de cinco dias, avaliando-se o nitrogênio total (NT), fósforo total (PT), amônia, nitrito, nitrato, turbidez, DQO, pH e condutividade elétrica. A temperatura foi medida diariamente. A produção de biomassa foi avaliada ao final do experimento. Para NT, tanto para o aguapé como para a egeria, a maior remoção (P<0,05) foi de 39,90% e 37,38%, respectivamente, observada no TDH de 12 horas, não diferindo do TDH de 8 horas. As melhores remoções de PT (P<0,05) 41,57% e 43,42% foram observadas no TDH de 12 horas para o aguapé e egeria, respectivamente. No caso da turbidez, a maior remoção 62,74% (P<0,05) foi observada no TDH de 12 horas para o aguapé, não diferindo do TDH de 8 horas. Para a egeria o melhor resultado (P<0,05) foi observado no TDH de 12 horas com 81,81%. Para a DQO, tanto o aguapé como a egeria, os melhores resultados de remoção (P<0,05) 63,61% e 62,64% foram observados no TDH de 12 horas, não diferindo do TDH de 8 horas. Para a produção de biomassa o aguapé apresentou os melhores resultados, sendo o maior 8,95 kg.m-2 para o TDH de 4 horas, seguido pelo TDH de 12 e 8 horas. Para a egeria o melhor resultado 0,05 kg.m-2 no TDH de 12 horas, seguido pelos TDH de 8 e 4 horas. Conclui-se que. para remoção de NT, PT, turbidez e DQO, o TDH de 12 horas foi o que apresentou melhor resultado para ambas as macrófitas. O aguapé produziu mais biomassa que a egeria nessas condições em todos os TDH.

Oriunda da etapa de destilação do caldo do caldo da cana-de-açúcar, a vinhaça é um subproduto da produção de etanol. Apesar de seu difundido uso na agricultura canavieira como fertirrigação, sua disposição no solo tem sido questionada quanto a possíveis riscos ambientais. Uma destinação alternativa à vinhaça e seu tratamento anaeróbio, considerado bastante atrativo haja vista a possibilidade de recuperação de energia na forma de biogás, sem interferir em suas qualidades como biofertilizante. Entre os sistemas de tratamento anaeróbios, os reatores de leito fixo têm sido amplamente utilizados devido à sua estabilidade operacional. A modelagem abrangente destes tipos reatores tende a ser complexa de forma que o estudo dos escoamentos em seu interior do reator é vital. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi analisar e simular numericamente a hidrodinâmica de reator de leito fixo de fluxo ascendente tipo APBR (anaerobic packed bed reactor). Em termos gerais, os resultados obtidos por simulação foram confrontados tanto com os correspondentes valores experimentais como com aqueles obtidos a partir dos modelos uniparamétricos comumente usados para representar reatores não ideais. Para tanto, foram empregados dados pré-existentes de ensaios hidrodinâmicos conduzidos no início e no final da operação, com biorreator alimentado com solução-traçador na forma de degrau a vazões de 4,6 L/dia e 2,3 L/dia. Foram considerados os modelos de dispersão de pequena e grande intensidade bem como o modelo de tanques agitados em série. Quanto às simulações numéricas, foi usado o software de CFD (fluidodinâmica computacional)COMSOL Multiphysics &reg; 4.3b.As curvas DTR obtidas via simulação e com base nos modelos para reatores não ideais foram confrontadas com as curvas obtidas experimentalmente. Para o reator operando com vazão de 2,3 L/dia, nenhum dos modelos propostos mostrou-se adequado quanto ao final da operação, em razão da incapacidade em representar o surgimento de picos de concentração que podem estar associados ao acúmulo de biomassa no interior do biorreator, mas também ao tipo de traçador utilizado para a realização do experimento. As demais curvas DTR sugerem que o reator em questão aproxima-se do tipo pistonado. O simulador CFD representou de forma bem adequada os dados experimentais em comparação com resultados obtidos a partir dos modelos para reatores não ideais. A simulação numérica de biorreatores para tratamento de efluentes mostrou-se, pois, capaz de fornecer informações mais detalhadas e precisas, geralmente úteis a engenharia do processo. Adicionalmente, foi implementado um simulador com base no método de Boltzmann em rede (lattice Boltzmann method, LBM) capaz de simular escoamento laminar bidimensional em regime permanente no interior de um canal. No escopo de uma linha de pesquisa em simulação LBM de biossistemas agroindustriais, trata-se de um esforço inicial quanto à simulação LBM da hidrodinâmica de biorreatores para tratamento de efluentes em geral. / Resulting from sugarcane juice distillation, vinasse is a by-product from ethanol industry. Despite its widespread use as fertirrigation at crops, direct deposition of vinasse into soils has raised environmental issues. Alternatively, it may undergo anaerobic treatment, which is very attractive in view of energy recovery as biogas while preserving vinasse quality as biofertilizer. Among anaerobic treatment systems, fixed-bed reactors come forward due to their operational stability. Their comprehensive modeling is prone to be complex so that the study of fluid flows prevailing inside is fundamental. Accordingly, the goal of this work was to numerically analyze and simulate the hydrodynamics within a particular upflow fixedbed reactor, namely anaerobic packed bed reactor. In general, results from simulations were compared with experimental counterparts as well as against results from well-known single-parameter models for non-ideal reactors. Existing data from hydrodynamic tests were then used, concerning operation at both start-up and shut-down and bioreactor stepwise feeding with tracer solution flow at 4,6 L/day and 2,3 L/day. Non-ideal reactor models comprised either low or high-dispersion together with continuous stirred-tank reactor model while COMSOL Multiphysics &reg; 4.3b CFD (computational fluid dynamics) software was employed for simulations. Retention time distribution (RTD) curves from simulations and from model calculations were compared to experimental ones. For operation at 2,3 L/day flow, no models proved to be suitable as far as shut-down operation is concerned, due to biomass accumulation inside the bioreactor. Remaining RTD curves suggested that reactor behavior resembles plug-flow type. Compared to non-ideal reactor models, CFD simulations proved to properly reproduce experimental data while being able to provide detailed and accurate information for process engineering towards effluent treatment. Furthermore, a numerical simulator was implemented as based on the lattice Boltzmann method (LBM) in order to deal with two-dimensional steady-state laminar flow inside a channel. As part of research work on LBM simulation of agroindustrial biosystems, aforesaid simulator contributed to LBM simulation of hydrodynamics within bioreactors for wastewater treatment in general.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6569.pdf: 7813080 bytes, checksum: 5bddbc1ed667ee4456bc01f930d2c15a (MD5) Previous issue date: 2014-11-25 / Financiadora de Estudos e Projetos / study evaluated the production of hydrogen and methane from sugarcane vinasse in anaerobic fluidized bed reactor. Two fluidized bed reactors filled with expanded clay were operated under two different concentrations: R5 (5 gCOD.L-1) and R10 (10 g.CODL-1). During the first stage, glucose was used as the primary carbon source. Along the first step vinasse was added from 0% to 100% of the organic source under HRT of 6 h. In a second step with 100% of sugarcane vinasse, HRT was reduced to 4, 2 and 1 h. In another reactor R15 (15 gCOD.L-1) it was varied the substrate (100% glucose; 50 % glucose/ 50 % vinasse; 100 % vinasse) under HRT of 8 h. All reactors were operated in room temperature and a sludge from the treatment of swine wastewater was used. It was not observed methane production in R15. Hydrogen production rate and hydrogen yield reached, respectively: 0,01 L.h-1.L-1 e 0,10 mmolH2.g-1COD added. In reactors R5 and R10, biogas was formed by H2 and CO2 when glucose was present in the feed. Methane was formed when vinasse became the main substrate. The best operating condition occurred under HRT of 1 h, vinasse 100% at a concentration of 5 gCOD. L-1 with a hydrogen production rate of 0.57 L.h.-1L-1. As regards the yield, the best condition was under HRT of 6 h when the affluent comprised vinasse and glucose (3:1) reaching an yield of 3.07 mmolH2.g-1CODadded. Methane production in acidic conditions showed that the methanogens have adapted to a slightly acidic pH of 4.5. The principal metabolites were ethanol, butyric acid, propionic acid and methanol. Microbial characterization revealed the presence of Prevotella and Megasphaera belonging to the domain Bacteria and Methanobacterium and Methanosphaera belonging to the Archaea domain. / O presente estudo avaliou a produção de hidrogênio e metano a partir de vinhaça de cana-de-açúcar em reator anaeróbio de leito fluidizado. Dois reatores de leito fluidizado preenchidos com argila expandida foram operados sob duas diferentes concentrações de substratos: R5 (5 gDQO.L-1) e R10 (10 gDQO.L-1). Durante a primeira etapa, a glicose foi utilizada como fonte de carbono principal. Em seguida, a vinhaça foi adicionada passando de 0% a 100% da fonte orgânica sob o tempo de detenção hidráulica de 6 h. Numa segunda etapa com 100 % de vinhaça, foi feita a redução do TDH para 4, 2 e 1 h. Um terceiro reator foi empregado com uma concentração maior R15 (15 gDQO.L-1) na qual foi variado o substrato (100% glicose, 50% glicose/50 % vinhaça, 100 % vinhaça) sob o tempo de detenção hidráulica de 8 h. Todos os reatores foram operados em temperatura ambiente e foi utilizado lodo proveniente do tratamento de resíduos da suinocultura. Não foi observada produção de metano no reator R15, apenas H2 e CO2. A produção volumétrica e rendimento de hidrogênio atingiu um máximo de 0,01 L.h-1.L-1 e 0,10 mmolH2.g- 1DQOadicionada na fase de alimentação com vinhaça. Nos reatores R5 e R10 o biogás foi formado por H2 e CO2 quando ainda havia glicose como substrato. Metano foi formado quando a vinhaça se tornou o substrato principal. A melhor condição de operação se deu sob o TDH de 1 h, vinhaça 100 % a uma concentração de 5 gDQO.L-1 quando foi obtida uma produção volumétrica de hidrogênio de 0,57 L.h-1.L-1. No que se refere ao rendimento, a melhor condição se deu sob o TDH de 6 h quando o afluente era constituído por vinhaça e glicose (3:1) e um rendimento de 3,07 mmolH2.g-1DQOadicionada. A produção de metano em condições ácidas mostrou que as metanogênicas consumidoras de hidrogênio se adaptaram ao pH levemente ácido de 4,5. Os principais metabólitos produzidos foram etanol, ácido butírico, ácido propiônico e metanol. A caracterização microbiana revelou a presença de Prevotella e Megasphaera pertencentes ao domínio Bacteria e Methanobacterium e Methanosphaera pertencentes ao domínio Archaea.

Oriunda da etapa de destilação do caldo do caldo da cana-de-açúcar, a vinhaça é um subproduto da produção de etanol. Apesar de seu difundido uso na agricultura canavieira como fertirrigação, sua disposição no solo tem sido questionada quanto a possíveis riscos ambientais. Uma destinação alternativa à vinhaça e seu tratamento anaeróbio, considerado bastante atrativo haja vista a possibilidade de recuperação de energia na forma de biogás, sem interferir em suas qualidades como biofertilizante. Entre os sistemas de tratamento anaeróbios, os reatores de leito fixo têm sido amplamente utilizados devido à sua estabilidade operacional. A modelagem abrangente destes tipos reatores tende a ser complexa de forma que o estudo dos escoamentos em seu interior do reator é vital. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi analisar e simular numericamente a hidrodinâmica de reator de leito fixo de fluxo ascendente tipo APBR (anaerobic packed bed reactor). Em termos gerais, os resultados obtidos por simulação foram confrontados tanto com os correspondentes valores experimentais como com aqueles obtidos a partir dos modelos uniparamétricos comumente usados para representar reatores não ideais. Para tanto, foram empregados dados pré-existentes de ensaios hidrodinâmicos conduzidos no início e no final da operação, com biorreator alimentado com solução-traçador na forma de degrau a vazões de 4,6 L/dia e 2,3 L/dia. Foram considerados os modelos de dispersão de pequena e grande intensidade bem como o modelo de tanques agitados em série. Quanto às simulações numéricas, foi usado o software de CFD (fluidodinâmica computacional)COMSOL Multiphysics &reg; 4.3b.As curvas DTR obtidas via simulação e com base nos modelos para reatores não ideais foram confrontadas com as curvas obtidas experimentalmente. Para o reator operando com vazão de 2,3 L/dia, nenhum dos modelos propostos mostrou-se adequado quanto ao final da operação, em razão da incapacidade em representar o surgimento de picos de concentração que podem estar associados ao acúmulo de biomassa no interior do biorreator, mas também ao tipo de traçador utilizado para a realização do experimento. As demais curvas DTR sugerem que o reator em questão aproxima-se do tipo pistonado. O simulador CFD representou de forma bem adequada os dados experimentais em comparação com resultados obtidos a partir dos modelos para reatores não ideais. A simulação numérica de biorreatores para tratamento de efluentes mostrou-se, pois, capaz de fornecer informações mais detalhadas e precisas, geralmente úteis a engenharia do processo. Adicionalmente, foi implementado um simulador com base no método de Boltzmann em rede (lattice Boltzmann method, LBM) capaz de simular escoamento laminar bidimensional em regime permanente no interior de um canal. No escopo de uma linha de pesquisa em simulação LBM de biossistemas agroindustriais, trata-se de um esforço inicial quanto à simulação LBM da hidrodinâmica de biorreatores para tratamento de efluentes em geral. / Resulting from sugarcane juice distillation, vinasse is a by-product from ethanol industry. Despite its widespread use as fertirrigation at crops, direct deposition of vinasse into soils has raised environmental issues. Alternatively, it may undergo anaerobic treatment, which is very attractive in view of energy recovery as biogas while preserving vinasse quality as biofertilizer. Among anaerobic treatment systems, fixed-bed reactors come forward due to their operational stability. Their comprehensive modeling is prone to be complex so that the study of fluid flows prevailing inside is fundamental. Accordingly, the goal of this work was to numerically analyze and simulate the hydrodynamics within a particular upflow fixedbed reactor, namely anaerobic packed bed reactor. In general, results from simulations were compared with experimental counterparts as well as against results from well-known single-parameter models for non-ideal reactors. Existing data from hydrodynamic tests were then used, concerning operation at both start-up and shut-down and bioreactor stepwise feeding with tracer solution flow at 4,6 L/day and 2,3 L/day. Non-ideal reactor models comprised either low or high-dispersion together with continuous stirred-tank reactor model while COMSOL Multiphysics &reg; 4.3b CFD (computational fluid dynamics) software was employed for simulations. Retention time distribution (RTD) curves from simulations and from model calculations were compared to experimental ones. For operation at 2,3 L/day flow, no models proved to be suitable as far as shut-down operation is concerned, due to biomass accumulation inside the bioreactor. Remaining RTD curves suggested that reactor behavior resembles plug-flow type. Compared to non-ideal reactor models, CFD simulations proved to properly reproduce experimental data while being able to provide detailed and accurate information for process engineering towards effluent treatment. Furthermore, a numerical simulator was implemented as based on the lattice Boltzmann method (LBM) in order to deal with two-dimensional steady-state laminar flow inside a channel. As part of research work on LBM simulation of agroindustrial biosystems, aforesaid simulator contributed to LBM simulation of hydrodynamics within bioreactors for wastewater treatment in general.

O desempenho de unidades de flotação por ar dissolvido (FAD) depende significativamente do projeto da zona de contato (ZC) dessas unidades, situada na entrada das mesmas e responsável por promover condições adequadas para que ocorram taxas satisfatórias de colisão entre as microbolhas de ar e os flocos formados na etapa antecedente de floculação da água para abastecimento. Os dois principais parâmetros de projeto da ZC são o tempo de detenção hidráulico ou tempo de contato (Tzc) e o gradiente médio de velocidade na ZC (Gzc). A presente dissertação apresenta os resultados de estudo sobre a influência do Tzc e do Gzc na ZC de uma unidade piloto de flotação por ar dissolvido (UPFAD) com escoamento contínuo aplicada ao tratamento de água para abastecimento. Foram utilizados módulos contendo tela metálica em seu interior com malha de #25 mm com diferentes dimensões, de modo a se obterem diferentes valores de Gzc e Tzc. Foram investigadas duas configurações na unidade de FAD (Configurações A e B), nas quais o comprimento (Lzc) e a altura (Hzc) da ZC foram variados, permitindo a alteração do Tzc e mantendo-se controlados os valores de Gzc (com a introdução ou não de diferentes módulos de tela metálica na ZC) e vice versa. Os demais parâmetros do processo de FAD não sofreram variações, tais como taxa de aplicação superficial (TAS) na zona de separação, tempo de floculação, entre outros. Para a configuração A, foram estudadas três alturas diferentes na ZC e para a configuração B, quatro alturas diferentes na ZC, o que acarretou, para cada valor de Gzc variação do Tzc. Para cada configuração da ZC, também foram testados três valores de vazão de recirculação de água saturada com ar de modo a se obterem três diferentes concentrações de ar (A/V) no processo de flotação. Para todos os parâmetros analisados (Turbidez, Cor, Absorbância), as maiores eficiências de remoção foram obtidas nos ensaios realizados com o uso da tela #25 mm tanto na configuração A (TASzc = 136 m/h e G = 6,1 s-1) quanto na configuração B (TASzc = 87 m/h e G = 3,2 s-1). Os resultados permitem concluir que o par de valores (Tzc, Gzc) é mais apropriado para o projeto da zona de contato de unidades FAD do que o par (Tzc, TASzc) usualmente adotado pelos projetistas, sendo que, na faixa de valores investigados a UPFAD apresentou melhor desempenho para o par: Tzc de 41 s e Gzc de 6,1 s-1. / The performance of units dissolved air flotation (DAF) depend significantly of design on the contact zone (CZ) of these units, situated at the entrance thereof and responsible for promoting appropriate conditions to occur satisfactory collision rates between air microbubbles and the flocs formed in the step of flocculation of potable water. The two main design parameters of the CZ are the hydraulic detention time or contact time (Tcz) and the velocity gradient in the CZ (Gcz). This work presents the results of study of the effects of varying the Tcz and Gcz at the contact zone of pilot unit DAF with continuous flow applied to the treatment of potable water. Were used modules containing metal grille with mesh of #25 mm, with different dimensions in order to obtain different values of Gcz and Tcz. Were investigated two configurations in the unit FAD ( configurations A and B) where the length (Lcz) and height (Hcz) of contact zone were varied, allowing the variation of Tzc and keeping the values of Gcz controlled (with the introduction or not of different modules in the metal grille in CZ) and vice versa, without changes in other process variables FAD, such as rate of surface application (TAS) in the separation zone, flocculation time, among others. For the configuration A were studied three different heights in the CZ and in configuration B, four different heights in the CZ, which resulted, for each value of Gcz (relative to the chosen value of Lcz) the variation of Tzc. For each configuration of CZ were also tested three values of recirculation flow of air saturated in order to obtain three different values of concentration in air (A/V) in the flotation process. For all parameters analyzed (turbidity, color, absorbance), the highest efficiencies were obtained in assays performed using the grille #25 mm, both in configuration A (TAScz = 136 m/h and L = 6,1 s-1) and configuration B (TAScz = 87 m/h and G = 3,2 s-1). The results indicate that the pair of values (Tcz, Gcz) is more suitable for project of the CZ of units FAD than the pair (Tcz, TAScz) usually adopted by the designers, and values in the range investigated in UPFAD showed performed better for Tcz of 41 s and Gcz of 6,1 s-1.

O desempenho de unidades de flotação por ar dissolvido (FAD) depende significativamente do projeto da zona de contato (ZC) dessas unidades, situada na entrada das mesmas e responsável por promover condições adequadas para que ocorram taxas satisfatórias de colisão entre as microbolhas de ar e os flocos formados na etapa antecedente de floculação da água para abastecimento. Os dois principais parâmetros de projeto da ZC são o tempo de detenção hidráulico ou tempo de contato (Tzc) e o gradiente médio de velocidade na ZC (Gzc). A presente dissertação apresenta os resultados de estudo sobre a influência do Tzc e do Gzc na ZC de uma unidade piloto de flotação por ar dissolvido (UPFAD) com escoamento contínuo aplicada ao tratamento de água para abastecimento. Foram utilizados módulos contendo tela metálica em seu interior com malha de #25 mm com diferentes dimensões, de modo a se obterem diferentes valores de Gzc e Tzc. Foram investigadas duas configurações na unidade de FAD (Configurações A e B), nas quais o comprimento (Lzc) e a altura (Hzc) da ZC foram variados, permitindo a alteração do Tzc e mantendo-se controlados os valores de Gzc (com a introdução ou não de diferentes módulos de tela metálica na ZC) e vice versa. Os demais parâmetros do processo de FAD não sofreram variações, tais como taxa de aplicação superficial (TAS) na zona de separação, tempo de floculação, entre outros. Para a configuração A, foram estudadas três alturas diferentes na ZC e para a configuração B, quatro alturas diferentes na ZC, o que acarretou, para cada valor de Gzc variação do Tzc. Para cada configuração da ZC, também foram testados três valores de vazão de recirculação de água saturada com ar de modo a se obterem três diferentes concentrações de ar (A/V) no processo de flotação. Para todos os parâmetros analisados (Turbidez, Cor, Absorbância), as maiores eficiências de remoção foram obtidas nos ensaios realizados com o uso da tela #25 mm tanto na configuração A (TASzc = 136 m/h e G = 6,1 s-1) quanto na configuração B (TASzc = 87 m/h e G = 3,2 s-1). Os resultados permitem concluir que o par de valores (Tzc, Gzc) é mais apropriado para o projeto da zona de contato de unidades FAD do que o par (Tzc, TASzc) usualmente adotado pelos projetistas, sendo que, na faixa de valores investigados a UPFAD apresentou melhor desempenho para o par: Tzc de 41 s e Gzc de 6,1 s-1. / The performance of units dissolved air flotation (DAF) depend significantly of design on the contact zone (CZ) of these units, situated at the entrance thereof and responsible for promoting appropriate conditions to occur satisfactory collision rates between air microbubbles and the flocs formed in the step of flocculation of potable water. The two main design parameters of the CZ are the hydraulic detention time or contact time (Tcz) and the velocity gradient in the CZ (Gcz). This work presents the results of study of the effects of varying the Tcz and Gcz at the contact zone of pilot unit DAF with continuous flow applied to the treatment of potable water. Were used modules containing metal grille with mesh of #25 mm, with different dimensions in order to obtain different values of Gcz and Tcz. Were investigated two configurations in the unit FAD ( configurations A and B) where the length (Lcz) and height (Hcz) of contact zone were varied, allowing the variation of Tzc and keeping the values of Gcz controlled (with the introduction or not of different modules in the metal grille in CZ) and vice versa, without changes in other process variables FAD, such as rate of surface application (TAS) in the separation zone, flocculation time, among others. For the configuration A were studied three different heights in the CZ and in configuration B, four different heights in the CZ, which resulted, for each value of Gcz (relative to the chosen value of Lcz) the variation of Tzc. For each configuration of CZ were also tested three values of recirculation flow of air saturated in order to obtain three different values of concentration in air (A/V) in the flotation process. For all parameters analyzed (turbidity, color, absorbance), the highest efficiencies were obtained in assays performed using the grille #25 mm, both in configuration A (TAScz = 136 m/h and L = 6,1 s-1) and configuration B (TAScz = 87 m/h and G = 3,2 s-1). The results indicate that the pair of values (Tcz, Gcz) is more suitable for project of the CZ of units FAD than the pair (Tcz, TAScz) usually adopted by the designers, and values in the range investigated in UPFAD showed performed better for Tcz of 41 s and Gcz of 6,1 s-1.