FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / With the aim of aggregating value to the productive chain of coconut and to expand its agrobusiness, Embrapa AgroindÃstria Tropical (Brazilian Agricultural Research Corporation, Tropical Agroindustry National Centre) developed a system for processing the husk of immature coconut in order to produce fibre and coir dust, which have several environmental and commercial applications. During the pressing stage, a liquid is generated, denominated Coconut Husk Liquor (CHL), which contains high concentration of organic matter (varying form 60 to 80 gDQO/L), including tannins. In this work, the performance of an Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor (UASB) and a Fungi Biological Reactor (FBR) were evaluated for the treatment of CHL. The lab-scale UASB reactor, with a working volume of 16,8L, was operated during 222 days with an increasing organic loading rate (OLR), starting from 2.2 kgCOD/m3.d and reaching up to 10 kgCOD/m3.d. The lab-scale FBR, with a working volume of 100L, was operated with OLR of 5,0 kgCOD/m3.d, during 116 days, and then with OLR of 2,5 kgCOD/m3.d during 158 days. The performance of UASB reactor evaluated based on influent and effluent COD and total tannins; sludge specific methanogenic activity (SMA) and anaerobic toxicity; gas production and composition; pH, alkalinity and volatile fatty acids; and sludge retention time. The performance of FBR was monitored on the basis of on influent and effluent COD, total tannins and suspended solids. Other analysis were also accomplished: aerobic CHL biodegradability, sludge stability, and effect of Aspergillus niger on the degradation of CHL. Results showed that UASB reactor was maintained stable during the whole operation, with COD removal efficiency higher than 80%, total tannins removal efficiency of around 48%, and the ratio AGV/alkalinity lower than 0,30. Biogas presented 75% of methane on its composition. Toxicity tests demonstrated that CHL was not toxic to the methanogenic consortia. FBR was initially inoculated with Aspergillus niger AN-400. However, this fungus was substituted by the yeast that is natural on coconut husk, which was confirmed by tests carried out on Petri plate tests. When this reactor was operated with OLR of 5.0 kgCOD/m3.d and without sludge removal, the COD removal efficiency was around 58%. The performance improved up to 91% when OLR was decreased to 2.5 kgCOD/m3.d and sludge was weekly removed from the top or reactor. During this period, total tannin removal efficiency was approximately 15%. Despite the low tannin removal efficiency, this aerobic reactors can be used as an alternative for easy-degradable organic matter, facilitating the recovering of tannins for commercial uses. Results obtained from Petri plate tests show that Aspergillus niger AN-400 was able to grow in a medium with CHL. However, results from batch tests demonstrated that this species did not affect the DQO and tannins removal rates, when it is inoculated in a solution with raw CHL. The configuration of the reactor with fungi used in this research showed operational problems related with excess biomass removal. / Buscando agregar valor à cadeia produtiva do coco e expandir o agronegÃcio envolvido, a Embrapa AgroindÃstria Tropical desenvolveu um sistema de beneficiamento da casca do coco verde para produÃÃo de pà e fibra que tem diversas aplicaÃÃes ambientais e comerciais. Durante a etapa de prensagem do beneficiamento deste resÃduo, à gerado um lÃquido denominado LÃquido da Casca do Coco Verde (LCCV), que apresenta elevada concentraÃÃo de matÃria orgÃnica, cuja DQO varia de 60 a 80 gO2/L, incluindo taninos. Nesta Tese avaliou-se a performance de um reator anaerÃbio de fluxo ascendente e manta de lodo (Upflow Anaerobic Sludge Blanket â UASB) e um Reator BiolÃgico com Fungos (RBF) para tratamento do LCCV. O UASB escala de bancada (16,8L) foi operado durante 222 dias, com carga orgÃnica volumÃtrica (COV) crescente, iniciando com 2,2 KgDQO/mÂ.d, e finalizando com 10,0 KgDQO/mÂ.d. O RBF escala de bancada (100L) foi operado com COV de 5,0 KgDQO/mÂ.d durante 116 dias, e em seguida com COV de 2,5 KgDQO/mÂ.d durante 158 dias. A performance do UASB foi avaliada atravÃs de determinaÃÃes de DQO e taninos totais do afluente e efluente; atividade metanogÃnica especÃfica (AME) do lodo e toxicidade anaerÃbia; composiÃÃo e produÃÃo de biogÃs; pH, alcalinidade e Ãcidos graxos volÃteis (AGV). A performance do RBF foi monitorada atravÃs de determinaÃÃes de DQO, taninos totais e sÃrie de sÃlidos do afluente e efluente. AlÃm disso, foram realizados alguns ensaios: Biodegradabilidade aerÃbia do LCCV, estabilidade anaerÃbia do lodo, e o efeito da espÃcie Aspergillus niger AN 400 na degradaÃÃo do LCCV. Os resultados demonstraram que o UASB manteve-se estÃvel durante a operaÃÃo, com eficiÃncia de remoÃÃo de DQO superior a 80% e de taninos em torno de 48%. A razÃo AGV/alcalinidade ficou sempre inferior a 0,30. O biogÃs apresentou composiÃÃo de 75% de metano. Os ensaios de toxicidade demonstraram que o LCCV nÃo foi tÃxico à biomassa metanogÃnica presente no UASB. O RBF foi inicialmente inoculado com Aspergillus niger AN 400. No entanto, atravÃs de anÃlises microbiolÃgicas, foi comprovado que este fungo foi substituÃdo por leveduras naturalmente presentes no LCCV. Quando este reator foi operado com COV de 5,0 KgDQO/mÂ.d, e sem descarte de biomassa, a eficiÃncia de remoÃÃo de DQO ficou em torno de 58%. Esta eficiÃncia aumentou para 91% quando a COV aplicada diminuiu para 2,5 KgDQO/mÂ.d, e foram realizados descartes semanais da biomassa localizada na parte superior do reator. Neste perÃodo, a remoÃÃo mÃdia de taninos foi de 15%. Apesar desta baixa remoÃÃo de taninos, reatores aerÃbios podem ser usados como alternativas para remoÃÃo de matÃria orgÃnica facilmente degradÃvel, viabilizando a recuperaÃÃo dos taninos para uso comercial. Os resultados obtidos em testes em placas de Petri demonstraram que a espÃcie fÃngica Aspergillus Niger AN 400 foi capaz de se desenvolver em meio contendo LCCV. Contudo, resultados dos testes em batelada demonstraram que esta espÃcie nÃo alterou as taxas de remoÃÃo de DQO e taninos, quando foi inoculado em meio contendo LCCV bruto. A configuraÃÃo do reator com fungos utilizada nesta pesquisa apresentou problemas operacionais relacionados com o descarte do excesso de biomassa.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:740 |
| Date | 26 July 2007 |
| Creators | MÃrio de Alencar Freitas Neto |
| Contributors | Sandra TÃdde Santaella, Renato Carrhà LeitÃo, Raimundo Oliveira de Souza, Jose Carlos de AraÃjo, Morsyleide de Freitas Rosa |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia Civil, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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