Reator anaeróbio compartimentado para o tratamento de águas residuárias de suinocultura

Water and soil pollution caused by the waste from the swine production causes severe environmental impacts in producing areas. An efficient alternative to reduce these impacts can be the use of high-rate anaerobic reactors. In this work, it was evaluated the effect of the swine wastewater with total suspended solids concentrations around 6.000 mg.L-1 in the anaerobic baffled reactor with three compartments. The volume of the first compartment was 210 L and of the second and third ones of 160 L. The anaerobic baffled reactor was submitted at hydraulic detention times of 56, 28 and 18 hours and to organic load rates of 5.0 to 10.1 g total COD (L.d)(-1). The highest total COD removals, of 42 to 68%, and volumetric methane productions, of 0.261 to 0.454 L CH4 (L reactor d)(-1), occurred in the second compartment.

De um subproduto industrial para um produto destinado à alimentação animal: produção de biomassa bacteriana

A grande diversidade das atividades industriais ocasiona durante o processo produtivo a geração de resíduos sólidos, líquidos e gasosos, que podem poluir e/ou contaminar o solo, a água e o ar. Embora existam regulamentos para o descarte desses resíduos, a inobservância às regras, a ineficiência dos tratamentos despoluentes e a inoperância de órgãos fiscalizadores permitem que, ainda hoje, sejam lançados ao ambiente grandes cargas de poluentes. Isso se aplica às indústrias de alimentos de origem animal. Felizmente, a visão dos empresários do setor vem mudando, na medida em que a imagem de uma empresa que conta com produtos e processos ambientalmente responsáveis representa parte das estratégias competitivas atuais. O objetivo deste trabalho foi demonstrar como um efluente industrial pode ser transformado em matéria prima para a obtenção de um produto com valor comercial, utilizando tecnologias reconhecidas pela indústria e a atividade microbiana. O efluente foi obtido em indústria de abate e processamento de tilápias, apresentado (valores médios) pH = 9,4, DQO = 1.127 mg/L, óleos e graxas = 1.166 mg/L, nitrogênio total = 813 mg/L, coliformes a 30–35o C = 1,0x105 NMP/mL, coliformes a 45o C = 0,41 NMP/mL, bolores e leveduras = 4,6x103 UFC/mL e, ocasionalmente, contendo Salmonella sp e Aeromonas sp. Os tratamentos físicos aplicados ao efluente incluíram gradeamento, filtração (50µm) e pasteurização (65o C/30 min). O cultivo de Rubrivivax gelatinosus foi realizado sob anaerobiose em reatores de vidro durante 7 dias, em temperatura ambiente (30±5o C) e 2.000±500 lux. A recuperação da biomassa foi feita por filtração tangencial (0,2 µm; 1,5 bar), centrifugação (3.400 g/30 min; 5o C) e liofilização (-40o C) e a pulverização foi realizada manualmente. A produção de massa celular atingiu 0,18 g/L, com produtividade de 0,0634 g/L.dia. O processo promoveu redução de 52% na DQO, 48% em óleos e graxas e 22% no nitrogênio total, gerando um resíduo com pH 7,9, livre de bactérias patogênicas e, portanto, apto ao descarte. O produto obtido apresentou cor vermelho escuro (L = 22,42; C = 14,22; h = 25,48), 4,55% de umidade, 57,39% de proteína, 11,08% de extrato etéreo, 4,05% de matéria mineral, 3,03 mg/g de oxicarotenóides, 20,27 NMP/g de coliformes a 30–35o C, <1,0 NMP/g de coliformes a 45o C, 1,2x103 UFC/g de bolores e leveduras e ausência de microrganismos patogênicos. Essas características apontam para um potencial pigmentante e nutricional positivo no produto, que pode encontrar aplicação na produção animal, com segurança microbiológica. Dessa forma, fecha-se um ciclo autosustentável que pode ser adotado na própria fonte geradora do resíduo industrial, permitindo a reversão de gastos com tratamento despoluente em receitas advindas da comercialização de um novo produto.

Uso de reator aeróbio de leito fluidizado com circulação como dispositivo de pós-tratamento do efluente de um reator uasb compartimentado tratando esgotos sanitários

Pós-graduação em Engenharia Civil - FEIS

Tratamento de manipueira de fecularia em biodigestor anaerobio para disposição em corpo receptor, rede pública ou uso em fertirrigação

O objetivo do presente trabalho foi avaliar a eficiência do tratamento da manipueira de extração de fécula de mandioca, em separado da água de lavagem das raízes, através de biodigestores anaeróbicos de fluxo ascendente, com separação das fases, sem controle de temperatura ou adição de produtos químicos e, avaliar sua adequabilidade, através de suas características físicas e químicas para lançamento em corpo receptor, sistema público coletor de esgotos ou, aplicação em processod e fertirrigação. Depois dos reatores estabilizados, foram realizados ensaios variando a vazão de alimentação com 8,0; 12,0 e 16,0 L/d, correspondentes a um tempo de retenção hidráulica de 8,17; 5,44 e 4,08 dias, respectivamente. Os melhores resultados para redução da carga orgânica foram obtidos com os tempos de retenção hidráulica (TRH) de 8,17 e 5,44 dias com eficiências médias de 89,8% e 80,9%, respectivamente. As características físicas e químicas dos efluentes tratados foram comparadas com os valores estabelecidos na legislação estadual, federal e, com os parâmetros utilizados pelo orgão ambiental fiscalizador. Os resultados obtidos mostraram que o efluente tratado atende parcialmente aos requisitos legais para o lançamento em corpos receptores, devido ao teor elevado de nitrogênio amoniacal. Por outro lado, foram atendidos integralmente os requisitos legais para o lançamento na rede pública coletora de esgotos. O efluente tratado não atendeu às recomendações requeridas pelo orgão ambiental fiscalizador para a sua disposição através do processo de fertirrigação devido aos teores elevados de ferro (Fe) e de fluoretos (F). Considerando os resultados obtidos, concluímos que, devido à simplicidade do sistema utilizado, com a implantação de melhorias como um pós-tratamento, poderiam ser atingidos os parâmetros que atenderiam integralmente a legislação.

Avaliação da redução de matéria orgânica do tratamento do efluente líquido deextração de fécula de mandioca por processo de biodigestão anaeróbia.

The aim of this paper was to evaluate the efficiency of the treatment of cassava wastewater, separately from the root washing water, by means of ascending flux anaerobic digesters, with separation of the phases, without temperature control or addition of chemical products and to evaluate its suitability by means of its physical and chemical characteristics for throwing in receiving body, public sewage system or application in fertilization and irrigation. After reactors had been stabilized, essays were conducted varying feeding flow with 8.0, 12.0 and 16.0 Ld-1 corresponding to a hydraulic retention time of 8.17, 5.44 and 4.08 days, respectively. The best reduction for organic load reduction were obtained with hydraulic retention times (HRT) of 8.17 and 5.44 days with mean efficiencies of 89.8 and 90.9%, respectively.

Avaliação da eficiência do reator UASB compartimentado (RUC) tratando esgoto sanitário de Ilha Solteira com diferentes carregamentos orgânicos

Pós-graduação em Engenharia Civil - FEIS

Incidência de barreiras técnicas ambientais chinesas sobre a pauta exportadora brasileira: 2001-2014

As relações entre Brasil e China vêm se estreitando ao longo dos anos, principalmente após a entrada da China na OMC em 2001, o que os tornou grandes parceiros comerciais. Esse padrão de comércio é marcado pela exportação de produtos brasileiros abundantes em recursos naturais e importação de produtos chineses de alto uso tecnológico. Sendo assim, é notável que a grande expansão da economia Chinesa reproduz grandes impactos no meio ambiente. Entretanto, o governo Chinês mostra sinais de preocupação e está buscando formas de amenizar os problemas. Como a prioridade do governo é a prevenção de mais danos ambientais, o uso de barreiras não tarifárias de caráter ambiental é cada vez mais frequente. O presente trabalho analisa o uso dessas barreiras técnicas e seus impactos na exportação de produtos brasileiros à China. Foram calculados coeficientes que mostram, junto a outros dados empíricos, que há uma forte proteção dos produtos Reatores Nucleares (HS84), Máquinas e aparelhos elétricos (HS85) e Automóveis e tratores (HS87) quanto a essas barreiras

Nanopartículas magnéticas como suporte para imobilização de lipases

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Obtenção de consórcio de bactérias fotoheterotróficas geradoras de H2 visando sua produção em reator anaeróbio em batelada

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Funções penalidade para o tratamento das variáveis discretas do problema de fluxo de potência ótimo reativo

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Avaliação comparativa entre custos dos processos MBBR/IFAS e lodo ativado para o tratamento de esgoto sanitário

O processo MBBR/IFAS, Moving Bed Biofilm Reactor/Integrated Fixed Film Activated Sludge, é uma tecnologia recente para o tratamento de esgoto que incorpora tanto biomassa em suspensão como aderida. Seus parâmetros de controle são os mesmos aplicados ao processo de lodo ativado, observadas algumas especificidades. Como objetivo principal deste trabalho, apresenta-se uma análise comparativa entre os custos de implantação de uma unidade IFAS e de lodo ativado operando sob alta taxa, na faixa convencional e com aeração prolongada, para populações de 50.000 e 500.000 habitantes. Os resultados mostraram que, sob as hipóteses assumidas para a implantação dos reatores, o custo do processo de lodo ativado foi de 36% até 100% do custo do processo IFAS, dependendo da carga orgânica aplicada, do preço do terreno ou do custo do meio suporte.

Avaliação do crescimento de Ankistrodesmus braunii em reator tubular empregando diferentes concentrações de nitrato em diferentes condições de cultivo

Microalgas são organismos unicelulares, eucariontes, fotossintetizantes e eficientes fixadores de gás carbônico que apresentam grande potencial para produção de ácidos graxos além de pigmentos, como os carotenóides e a clorofila, de interesse nas indústrias de alimentos, química, farmacêutica e de cosméticos. Dentre as microalgas, o microrganismo Ankistrodesmus braunii vem sendo citado como capaz de produzir grandes quantidades de lipídios, podendo corresponder a até 73% de sua massa seca, com produção de ácidos graxos insaturados, como o ácido linolênico. Esse microrganismo se destaca do ponto de vista industrial por poder ser conduzido em reatores e em meios de cultivo complexos. As fontes de nitrogênio, as concentrações empregadas destes nutrientes, bem como o tipo de processo de cultivo interferem na composição de biomassas fotossintetizantes. O uso de reatores tubulares tem sido estudado e tem se apresentado interessante por permitir a obtenção de altas concentrações celulares. Nesse sentido, este trabalho teve a finalidade de estudar o crescimento de Ankistrodesmus braunii em reator tubular com uso de diferentes quantidades de nitrato de sódio por processos descontínuo, descontínuo alimentado e semi-contínuo. Nos cultivos descontínuos, a máxima concentração celular (Xm) encontrada foi de 1588 ± 11 mg.L-1 com uso de 20 mM de NaNO3. O uso do processo descontínuo alimentado, o qual teve adição de 20 mM de NaNO3 feito num intervalo a cada 48 horas sendo iniciada a adição no primeiro dia, permitiu a obtenção de Xm = 2753 ± 7 mg.L-1; porém não foi possível eliminar a fase lag do cultivo, levando a uma produtividade em células (Px) de 351 ± 1 mg.L-1.dia-1. O processo semi-contínuo foi eficiente para eliminar a fase lag do cultivo, permitindo a obtenção de Xm = 2399 ± 5 mg.L-1 e um aumento de até 50% em Px, que chegou a valores de 525 ± 1 mg.L-1.dia-1 em cultivos com uso de 20 mM de NaNO3. Nesta condição os teores de proteínas e lipídios nas biomassas foram de 34,8 ± 0,2% e 38,6 ± 0,2%, respectivamente. Foi observado que, independentemente do tipo de processo empregado, há um decréscimo do valor do fator de conversão de nitrogênio em células (YX/N) com o aumento da adição de NaNO3. O maior valor de YX/N foi obtido no experimento com processo semi-contínuo e uso de 2 mM de NaNO3 no meio de cultivo, com valor médio de 29,1 ± 0,1 mg mg-1 ao final do segundo ciclo. Porém, nesta condição, o teor de proteínas da biomassa foi de 17,3 ± 0,4%. Já os maiores valores de YX/N encontrados nos processos descontínuo e descontínuo alimentado foram, respectivamente, de 22,5 ± 1,6 e 7,1 ± 0,1 mg mg-1. Os resultados obtidos neste trabalho evidenciam o potencial de Ankistrodesmus braunii como fonte de proteínas e lipídios para uso industrial.

Estratégia operacional de sistema formado por reator não compartimentado com setores com aeração/sem aeração precedido por reator anaeróbio

A opção por sistemas biológicos prevalece para o tratamento do esgoto sanitário. Nas décadas recentes, sistemas que possuem regiões e/ou zonas anaeróbia, anóxica e aeróbia têm-se mostrado como alternativas atraentes para remoção simultânea de matéria orgânica, nitrogênio e fósforo. No entanto, os aspectos operacionais ainda merecem ser objeto de estudo para alcançar desempenho otimizado. Nesse cenário, com intuito de comparar alternativas para a operação das unidades de tratamento de esgoto, o presente trabalho propôs-se a estudar estratégias operacionais associadas ao monitoramento, em tempo real, sem adição de fonte externa de carbono, para um reator aerado não compartimentado com crescimento suspenso e fluxo contínuo precedido de reator anaeróbio. O sistema experimental, em escala de bancada, era constituído de um reator anaeróbio, com volume útil de 43,54 L, e reator aerado, com volume útil de 68,07 L; sendo que este era formado por sete setores, em série, sem separação física. O estudo foi dividido em duas etapas: I - estudo da variação dos volumes da região aerada e da não aerada; II - estudo da aeração intermitente com ciclo de aeração/agitação pré-fixado e controlado em tempo real por sistema informatizado. Em todas as Etapas do estudo ocorreu elevada remoção de DBO e conversão de NTK para nitrato, contudo não se conseguiu obter desnitrificação em nível desejado. O uso de reatores com setores sequenciais sem divisão física (Etapa I) dificultou a obtenção de regiões distintas predominantemente anóxica e aeróbia, comprometendo a remoção de nitrogênio (principalmente a desnitrificação). A maior eficiência média de remoção de nitrogênio alcançada no reator aerado foi de 35,6% (Etapa II), quando o reator era operado com aeração intermitente sendo o ciclo de aeração/agitação controlado em tempo real. A estratégia de operação com aeração intermitente, estudada na Etapa II, favoreceu a remoção de nitrogênio. A aeração intermitente demonstrou ser uma opção promissora comparada à aeração contínua em setores específicos do reator. O controle automatizado e informatizado em tempo real dos ciclos de aeração/agitação pode ser aplicado no aperfeiçoamento da operação dos sistemas de tratamento de esgoto sanitário.

Produção de biohidrogênio a partir de soro de leite em AnSBBR com recirculação da fase líquida

O presente estudo investigou a aplicação de dois tipos de AnSBBR (reatores anaeróbio com biofilme e operados em batelada e batelada alimentada sequenciais: com recirculação da fase líquida e com agitação) para produção de biohidrogênio tratando água residuária sintética (a base de soro de leite e lactose, respectivamente). O AnSBBR com recirculação da fase líquida, que foi o estudo principal do presente trabalho, apresentou problemas na produção de hidrogênio utilizando soro de leite como substrato. Algumas alternativas, como adaptação da biomassa com substratos puros de degradação mais fácil, controle do pH em valores muito baixos e diferentes formas de inoculação foram testadas, entretanto, sem obtenção de sucesso. A solução do problema foi obtida ao refrigerar o meio de alimentação a 4ºC para evitar a fermentação no frasco de armazenamento, retirar a ureia e a suplementação de nutrientes, e realizar lavagens periódicas do material suporte para retirada de parte da biomassa. Dessa forma eliminaram-se indícios de produção de H2S por possível ação de bactérias redutoras de sulfato (BRS) e atingiu-se uma produção estável de hidrogênio sem, entretanto, eliminar completamento o metano, que foi produzido em baixas concentrações. Depois de atingida a estabilidade, investigou-se a influência da concentração afluente de substrato, do tempo de enchimento e da temperatura na produção de biohidrogênio no AnSBBR com recirculação da fase líquida tratando soro de leite. O estudo da concentração afluente apresentou um ponto ótimo para a concentração de 5400 mgDQO.L-1, atingindo valores de 0,80 mol H2.mol-1 lactose e de 660 mL H2.L-1.d-1. O estudo do tempo de enchimento apresentou resultados similares para as condições analisadas. Com relação à temperatura, os melhores resultados foram obtidos com a temperatura mais baixa testada de 15ºC (1,12 mol H2.mol lactose-1 e 1080 mL H2.L-1.d-1), sendo que na temperatura mais alta testada (45°C) não ocorreu produção de hidrogênio. Para o AnSBBR com agitação mecânica, que foi um estudado complementar realizado pelo fato da lactose ser o principal complemento do soro de leite, o desempenho do biorreator foi avaliado de acordo com influência conjunta do tempo de ciclo (tC – 2, 3 e 4 h), da concentração afluente (CSTA – 3600-5400 mgDQO.L-1) e da carga orgânica volumétrica aplicada (COAV – 9,3, 12,3, 13,9, 18,5 e 27,8 mgDQO.L-1.d-1). Foram obtidos excelentes resultados: consumos de carboidratos (lactose), com valores médios sempre acima de 90% e uma produção estável de biohidrogênio em todas as condições estudadas, com metano em baixas concentrações apenas na condição de maior COAV. A diminuição do tC apresentou tendência clara de melhora sobre o RMCRC,n (rendimento molar entre hidrogênio produzido e carboidrato removido) apenas para as condições com menor concentração CSTA, havendo uma relação direta entre CSTA, e RMCRC,n em todos os valores de tC, exceto para o tempo de ciclo de 3 h, exatamente onde ocorreu produção de metano. O melhor valor de RMCRC,n obtido na operação com lactose (1,65 mol H2.mol Carboidrato-1) foi superior aos obtidos em outros trabalhos utilizando a mesma configuração de reator e sacarose como substrato. As análises filogenéticas mostraram que a maioria dos clones analisados foi semelhante à Clostridium. Além destes, clones filogeneticamente semelhantes com a Família Lactobacilaceae, especificamente Lactobacillus rhamnosus foram observados em menor porcentagem no reator, assim como clones com sequências semelhantes a Acetobacter indonesiensis.

Remoção de matérias orgânica e nitrogenada de esgoto sanitário em reator de leito estruturado, em escala piloto

O processo de nitrificação e desnitrificação simultâneas (NDS) permite alcançar a remoção combinada de matérias carbonácea e nitrogenada em uma única unidade. O reator de leito estruturado, com biomassa imobilizada e recirculação interna, apresenta características positivas para que estes processos envolvidos ocorram, tais como propiciar a formação de biofilme e evitar a colmatação do leito. Esta configuração tem sido estudada com êxito em reatores em escala de bancada para tratamento de esgoto. Nesta pesquisa foi utilizado um reator de leito estruturado em escala piloto com a finalidade de avaliar sua implantação, eficiência e estabilidade tratando esgoto doméstico em condições reais para futura aplicação em pequenas comunidades, condomínios residenciais entre outros como sistema descentralizado. O reator foi construído em fibra de vidro, de formato cilíndrico, com diâmetro interno de aproximadamente 0,80 m e 2,0 m de altura. O volume total foi de aproximadamente 0,905 m3 e o volume útil de 0,642 m3. A operação foi realizada sob condições de aeração contínua e intermitente e os tempos de detenção hidráulica (TDH) testados foram de 48, 36 e 24 horas. A remoção de DQO manteve-se acima de 90% com TDH de 48 e 36 horas. A melhor eficiência de remoção de nitrogênio total foi de 72,4 ± 6,4%, sob TDH de 48 horas e a aeração intermitente, com 2 horas de aeração e 1 hora não aerada. A concentração de oxigênio dissolvido (OD) média de 2,8 ± 0,5 mg.L-1 na fase aerada e temperatura média de 24,7 ± 1,0 °C. Nesse mesmo período, a eficiência média de remoção de DQO foi de 94 ± 4 %. Apesar das dificuldades apresentadas no controle da aeração, as eficiências das remoções obtidas indicaram que o reator de leito estruturado e aeração intermitente (LEAI) se apresenta como uma alternativa promissora em escala plena, requerendo ajustes para construção e incremento da estabilidade da NDS.