Performance of UASB reactors in two stages followed by post-treatment with activated sludge in wastewater batch of wet-processed coffee

In this study it was evaluated the efficiency of the treatment of wet-processed coffee wastewater in upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors in two stages, in bench scale, followed by post-treatment with activated sludge in batch. The first UASB reactor was submitted to an hydraulic retention time (HRT) of 6.2 d and organic loading rates (OLR) of 2.3 and 4.5g CODtotal (L d)-1, and the second UASB reactor to HRT of 3.1 d with OLR of 0.4 and 1.4g CODtotal (L d)-1. The average values of the affluent CODtotal increased from 13,891 to 27,926mg L-1 and the average efficiencies of removal of the CODtotal decreased from 95 to 91%, respectively, in the UASB reactors in two stages. The volumetric methane production increased from 0.274 to 0.323L CH4 (L reactor d)-1 with increment in the OLR. The average concentrations of total phenols in the affluent were of 48 and 163mg L-1, and the removal efficiencies in the UASB reactors in two stages of 92 and 90%, respectively, and increased to 97% with post-treatment. The average values of the removal efficiencies of total nitrogen and phosphorus were of 57 to 80% and 44 to 60%, respectively, in the UASB reactors in two stages and increased to 91 and 84% with the post-treatment.

Produção e qualidade do biogás gerado com os dejetos de diferentes espécies animais

Pós-graduação em Zootecnia - FCAV

Desempenho de frangos de corte e produção de energia em biodigestores, utilizando-se três tipos de cama

Pós-graduação em Zootecnia - FCAV

Avaliação do desempenho de um reator anaeróbio compartimentado no tratamento de esgoto doméstico

Pós-graduação em Engenharia Civil - FEIS

Avaliação da auto-suficiência energética em reatores anaeróbios aplicados ao tratamento de resíduos da indústria de produção do etanol

Ethanol, the main automotive biofuel, has its production based on the fermentation of sugars found in biological materials and on the distillation of the alcoholic media formed during the fermentative process. Stillage is the main residue from ethanol production, containing a high organic loading in addition to acidic and corrosive characteristics. Considering the available technologies to treat stillage, we highlight anaerobic digestion, which allows the reduction of the impacts associated to pollutants loading of this effluent and the generation of energy from the methane gas produced in the process. Based on the high treatment efficiency usually associated to the anaerobic process, this work aimed to assess whether anaerobic systems applied to the treatment of stillage are energetically self-sufficient. First we evaluated the energy recovery capacity in an anaerobic reactor applied to the treatment of stillage resulting from corn-to-ethanol processing. The results indicated the great influence that a correct selection of electrical equipment and their respective operating periods have on the net energy balance of the anaerobic treatment. The high energy consumption of the heater would not allow the system to achieve a positive net energy balance – the maximum energy recovery would reach only 0.68% of the consumption. However, the replacement of the mixture equipment would result in energy gains ranging from 8.5 to 967.9% of the consumption. In this work we also assessed the efficiency of methane yields for a few studies and the correlation between some parameters of the anaerobic process. With respect to the methane yield, we noted that mesophilic systems tend to be more advantageous than the thermophilic ones (efficiency of 76.45 ± 22.51% vs. 69.40 ± 30.36%). Considering the study... (Complete abstract click electronic access below)

Avaliação da auto-suficiência energética de reatores anaeróbios no tratamento de esgoto sanitário e água cinza

The anaerobic treatment of sewage is widely employed in Brazil and it is an appreciated way for the treatment of effluents, helping to reduce the environmental impact in rivers. The methane gas obtained from the process can be applied to improve the energetic efficiency of the system, reducing the amount of waste and the cost of the treatment process. This work presents the net energy balance of anaerobic reactors applied to the treatment of sewage. The analysis was performed considering full-scale and laboratory-scale treatment systems. In laboratory scale, the results from three kinds of systems were compared regarding the biological treatment of greywater. Two of them (UASB7 and UASB12) were anaerobic and the other one was a combined anaerobic-aerobic system (UASB7/SBR6). Greywater methanization (compared to theoretical maximum) was calculated considering 100% removal (g BOD/day), the literature percentage removal and the anionic surfactant presence in the effluentt. For each of these three cases, the efficiencies were, respectively, 16.9%, 43.6% and 51.3% in UASB7 reactor, 25.6%, 50.3% and 59.2% in UASB12 reactor and 30.6%, 61.2% and 71.9% in UASB7/SBR6 reactor. The energetic potential was found to be 4.66x10-4, 7.77x10-4 and 5.12x10-4 kWh/L for the UASB7, UASB12 and UASB7/SBR6 reactors, respectively. The pumping system, the aeration (in the anaerobic-aerobic system) and the temperature controlled heating system were considered to calculate the energetic consumption. However, the third one was not employed since tropical regions like Brazil do not need heating systems and also because of its high energetic consumption. The calculated net energy balance in the reactors was negative in the case of greywater, respectively -0.16, -0.28 and -0.18 kWh/L for the reactors UASB7, UASB12 and UASB7/SRB6. In full scale (ETE Jardim das Flores - Rio Claro, SP), the average energy... (Complete abstract click electronic access below)

Projeto de um sistema anaeróbico para estabilização de lodo e recuperação de energia

The treatment of domestic and industrial effluents through Wastewater Treatment Plants (WTPs) generates a residue termed sewage sludge, rich in organic matter, high-volume, occasionally containing pathogens and heavy metals. The sludge generation can minimize the benefits brought by the treatment of sewage, because this residue does not always receive appropriate treatment before final disposal. The disposal is another problem related to sludge. Landfills generally does not have physical space and alternatives such as the use in agriculture requires an intense treatment that could be in many cases operational or economic unfeasible. The objective of this work is the theoretical research about the processes of stabilization of the sludge by anaerobic digestion and the methanogenic activity during the process. Through analysis of each step and contemplating each relevant factor in anaerobic digestion process in order to optimize them, we proposed a theoretical model of reactors capable of stabilize the sludge, reduce its volume and eliminate pathogens. The obtained configuration consists of two anaerobic reactors connected in series. The first one operates in the range mesophilic temperature (35 ° C) and has higher hydraulic retention time (25 days) working primarily in the stabilization of organic matter present in the sludge and producing biogas, whereas the second one operates in the thermophilic range (55 ° C) in order to eliminate pathogens, and to reduce the volume. The hydraulic retention time in the second reactor is lower (10 days). Both mesophilic and thermophilic processes were efficient in what was proposed, promoting the stabilization of organic matter present in the sludge and significant reduction of pathogens. As a final step with the sludge previously digested, it is indicated a final dehydration... (Complete abstract click electronic access below)

Avaliação da auto-suficiência energética de reatores anaeróbicos aplicados ao tratamento de resíduos de uma cervejaria em escala piloto

This project aimed to analyze the feasibility of the methane yield associated to the anaerobic digestion of brewery residues, checking whether the energetic balance of the system is favorable. The methane yield efficiency was calculated for the parameters of two papers that treated solids with a particle-size <1mm. Theses solids are not degraded in conventional treatment systems. Calculations were based in the reactions of anaerobic degradation of the macromolecules that compose brewery residues, considering the theoretical production and the effective production of methane. The results were 50.44% and 52.86%. Regarding to the energy balance of the anaerobic treatment, we noted the high influence of the selection and operating regime of electrical equipment over the potential energy. The best situation, in which the energetic self-sufficiency was reached, was observed when using the mixer under an intermittent regime (1min/h), without employing the heating recirculator, for the maximum organic loading of 4.0 gVS/L.day (days 248-258). In this case, the system would generate an amount of energy equal to 0.0356 kWh/day, able to overcome the energy required by the equipment in about 6.5 times. Moreover, we also noted the interference of the application of different solid loadings in the reactors, once the application of the higher organic load generated 5 times more energy than the application of the smaller one

Tratamento anaeróbio-aeróbio de águas residuárias do processamento de cafeeiro em reatores biológicos

Pós-graduação em Microbiologia Agropecuária - FCAV

Tratamento de águas residuárias de suinocultura em reatores anaeróbios horizontais de alta taxa seguidos de filtro biológico percolador

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Redução da quantidade de vinhaça através da evaporação

A perspectiva de aumento da produção de álcool combustível causa preocupação a respeito da vinhaça, subproduto da destilação do etanol de cana. A vinhaça é um poluente com alto teor de orgânicos e que precisa ser tratada. Atualmente, a utilização da vinhaça in natura no solo é comum, porém, há controvérsias sobre salinização do solo e contaminação de aqüíferos subterrâneos. Dentre os processos de tratamento da vinhaça, encontram-se na literatura científica, vários trabalhos a respeito da fertirrigação e digestão anaeróbia, mas não a respeito da evaporação da vinhaça, que pode ser realizada através de evaporadores tipo falling film. O objetivo deste trabalho é avaliar o potencial de redução da quantidade de vinhaça através da evaporação, o que não descarta a utilização da vinhaça concentrada como fertilizante. Para isto, elaborou-se o balanço de massa e energia de uma planta de evaporação de vinhaça localizada na cidade de Potirendaba – SP, confrontando os resultados obtidos com os dados obtidos na unidade. A unidade de evaporação tem capacidade de processar cerca de 100 m3 vinhaça, retornando cerca de 80 m3 elaborado através de um software comercial (SugarsTM). Os resultados obtidos pela simulação refletiram os dados coletados na planta. /h de água para o processo da usina. O balanço foi elaborado através de um software comercial (SugarsTM). Os resultados obtidos pela simulação refletiram os dados coletados na planta.

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

Pós-graduação em Engenharia Civil - FEIS

Avaliação do antagonismo do efeito do sódio sobre o tratamento de água residuária de Charqueada com elevada salinidade em reator anaeróbio de manta de lodo (UASB)

As águas residuárias provenientes da indústria do charque são conhecidas por apresentarem elevado teor de cloreto de sódio, aliado a grandes concentrações de matéria orgânica proveniente do sangue liberado ao longo do processo industrial. Esse tipo de água residuária apresenta potencial para degradação biológica, contudo, o cloreto de sódio, em concentração elevada, pode inibir a atividade dos microrganismos e, em alguns casos, levar sistemas biológicos à falência. No presente trabalho, foi avaliada a viabilidade de degradação anaeróbia de efluente sintético de Charqueada contendo elevado teor de cloreto de sódio, em reator anaeróbio tipo UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), em escala de laboratório. Foram utilizados 4 reatores, alimentados com água residuária sintética com características similares à água residuária de Charqueada. O reator 1 foi utilizado como controle, o reator 2 recebeu NaCl e os demais (3 e 4) foram operados na presença de NaCl acrescidos de: betaína e potássio com cálcio, respectivamente. Os compostos citados são conhecidos como antagonizantes, por possuirem capacidade de minimizar o efeito inibitório do sódio sobre o processo de digestão anaeróbia. Os reatores foram inoculados com lodo de reator UASB e submetidos à concentração de 5000 mg/L de matéria orgânica, como DQO. A carga orgânica aplicada foi de 5 Kg/m3.d e os reatores não suportaram tal carga. Reiniciou-se a operação com aumento progressivo da DQO de 500 a 2000 mg/L resultando em cargas orgânicas de 0,5 a 2,0 Kg/m3.d, respectivamente. Após estabilização dos reatores, iniciou-se a fase de introdução de cloreto de sódio (1.500 a 13.500 mg/L) e antagonizantes com aumento progressivo a cada fase. Na presença ou ausência de antagonizantes, os reatores 2, 3 e 4 não tiveram o desempenho alterado até a concentração de NaCl de 6000 mg/L. Na presença de 9000 mg/L de NaCl, a betaína se mostrou pouco efetiva como soluto compatível no reator 3 e os antagonizantes do reator 4, potássio e cálcio, apresentaram efeitos estimulatórios. As morfologias encontradas ao longo do experimento foram cocos, víbrios, bacilos, sarcinas, além de morfologias semelhantes a Methanosarcina sp. e Methanosaeta sp. O aumento da concentração de cloreto de sódio provocou a redição da população de Arqueas.

Disposição de resíduos gerados em estações de tratamento de água em estações de tratamento de esgoto

O presente trabalho foi realizado em duas fases. Na primeira, foram estimados os efeitos produzidos nos decantadores primários de uma ETE, após receber resíduo da ETA-SC, que utiliza sulfato de alumínio como coagulante. Foram realizados ensaios em colunas de sedimentação, onde os parâmetros SST, SSV, cor, turbidez, DQO, coliformes totais, Escherichia coli e parasitas, pesquisados no sobrenadante, diminuíram com o aumento da quantidade de resíduo adicionado. Com relação aos sedimentos obtidos nas colunas de sedimentação, foi encontrada maior quantidade de ST e menor resistência específica nos lodos provenientes das colunas que receberam os resíduos da ETA-SC. No teste de atividade metanogênica, a concentração molar de metano foi reduzida nos sistemas que receberam resíduo da ETA-SC, influenciando negativamente no desenvolvimento dos microrganismos metanogênicas. As espécies de microrganismos do gênero Methanothrix sp foram inibidas, sendo encontradas em maior número no frasco-reator controle e em menor quantidade a medida que se aumentou a quantidade do resíduo adicionado. Nesta etapa foi constatado que o resíduo da ETA-SC poderá apresentar interferências negativas sobre a digestão anaeróbia do lodo produzido em decantadores primários de uma ETE. Na segunda fase, na estação piloto, composta de lagoa de aeração seguida de lagoa de sedimentação, que recebeu resíduo da ETA-Fonte, que utiliza cloreto férrico como coagulante, foi verificado que tal resíduo melhorou a qualidade do efluente em termos de DQO, DBO, SST, turbidez, cor, amônio, nitrato, NTK e fosfato total. Os parâmetros ST, SDT, cloreto, nitrito, condutividade e pH não apresentaram diferenças significativas. Em relação ao exame microscópico não houve influências negativas no licor misto das lagoas de aeração. O lodo formado nas lagoas de sedimentação piloto apresentou-se em maior quantidade na lagoa que recebeu resíduo da ETA-Fonte. Neste lodo a resistência específica a filtração foi menor em comparação ao lodo da lagoa que não recebeu resíduo da ETA-Fonte. A desidratação deste lodo por centrifugação necessitou menor quantidade de polieletrólito. Baseado neste estudo não foi verificado interferências que possa impedir o lançamento do resíduo da ETA-Fonte na ETE-Araraquara.

Estudo sobre aproveitamento de resíduos sólidos dispostos em aterros sanitários visando seu aproveitamento energético

Equacionar a problemática do aumento da geração de resíduos sólidos é tarefa complexa, que envolve entre outras, questões de ordem ambiental, de saúde pública e econômica. Quando se trata de disposição final de resíduos sólidos, o aterro sanitário é a única técnica utilizada ambientalmente correta, porém ainda são poucas as cidades que a emprega. Espera-se que nos próximos anos, aumente o número de municípios com aterro sanitário e deste modo, surge um outro problema de cunho ambiental, e em nível mais global, que se refere aos gases liberados pelos aterros sanitários, durante a decomposição anaeróbia da parte orgânica dos resíduos. Estão entre estes gases, o dióxido de carbono e o metano, que contribuem para o efeito estufa. Se por um lado o metano é prejudicial, quando se trata de efeito estufa, por outro lado, pode ser utilizado para fins energéticos como fonte de energia renovável e justamente substituindo os combustíveis fósseis, que representam a maior fonte dos chamados gases de efeito estufa. O presente trabalho, tem como objetivo inicial, levantar as alternativas para o uso de gases de aterro sanitário como fonte de energia, em um segundo momento do trabalho, relacionar as fases da digestão anaeróbia com a produção de metano, através da análise de amostras coletadas em diferentes pontos e profundidades do aterro do município de Piracicaba/SP.