Avaliação da biodegradabilidade anaeróbia de resíduos da bovinocultura e da suinocultura

A biodegradabilidade de dejetos da bovinocultura e da suinocultura foi avaliada por meio de metodologia simplificada que permitiu a verificação da aplicabilidade de processos anaeróbios. Os ensaios foram realizados com reatores em batelada, com lodos granulados de três procedências: reator UASB tratando efluente de bovinocultura, reator UASB tratando efluente de suinocultura e reator UASB tratando efluente de abatedouro de aves. Os ensaios (1) - efluente de bovinocultura e lodo de abatedouro de aves não-adaptado; (2) - efluente de suinocultura e lodo de abatedouro de aves não- adaptado; (3) - efluente de bovinocultura e lodo de abatedouro de aves adaptado; (4) - efluente de suinocultura e lodo de abatedouro de aves adaptado; (5) - efluente de bovinocultura e lodo de bovinocultura, e (6) - efluente de suinocultura e lodo de suinocultura realizados em "Shaker", em temperatura de 35 °C, sob agitação a 150 rpm, por 5 minutos a cada 1 hora. Foi utilizada uma relação de substrato:biomassa igual a 0,5. Foram testados modelos cinéticos do tipo Monod, Ordem Zero, Primeira e Segunda Ordens e verificou-se que o modelo de Primeira Ordem foi o que melhor se ajustou para os seis ensaios realizados. A constante de velocidade de Primeira Ordem (k1) foi estimada para os ensaios 1; 2; 3; 4; 5 e 6, resultando 2,51 x 10-2; 2,49 x 10-2; 1,90 x 10-2; 3,09 x 10-2; 2,54 x 10-2, e 4,09 x 10-2 h-1, respectivamente.

Desempenho de reatores anaeróbios de fluxo ascendente com manta de lodo em dois estágios tratando águas residuárias de suinocultura

Avaliou-se o desempenho de dois reatores anaeróbios de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB) em escala-piloto com volumes de 908 L e 188 L, instalados em série, alimentados com águas residuárias de suinocultura com concentrações médias de sólidos suspensos totais (SST) variando de 2.216 mg L-1 a 7.131 mg L-1 e submetidos a tempos de detenção hidráulica (TDH) de 62,3 e 31,1 h, no primeiro reator, e de 12,9 e 6,5 h, no segundo reator. As eficiências médias de remoção de DQOtotal variaram de 74,0% a 89,6% no Reator 1 e de 34,3% a 45,1% no Reator 2, resultando em valores médios de 86,6% a 93,1% para o sistema de tratamento em dois estágios com carga orgânica volumétrica (COV) na faixa de 3,40 a 14,44 kg DQOtotal m-3 reator d-1 no Reator 1. As concentrações de metano no biogás foram acima de 75% para o Reator 1 e de 80% para o Reator 2. Os valores médios de pH variaram na faixa de 6,9 a 8,2 para o efluente do Reator 1 e de 7,0 a 8,3 para o efluente do Reator 2. Os ácidos voláteis totais mantiveram-se estáveis com concentrações médias abaixo de 200 mg L-1. Esses resultados indicaram que as condições de carga orgânica, em termos de DQO e SSV, impostas ao sistema de tratamento anaeróbio em dois estágios, não foram limitantes para que houvesse o desenvolvimento de lodo com microbiota adaptada e com alta atividade, propiciando altas eficiências médias de remoção de matéria orgânica (86,6 a 93,1% para DQOtotal e 85,6 a 88,2% para SSV) e taxas de produção de metano de 0,156 a 0,289 m³ CH4 kg-1 de DQO removida.

Reatores anaeróbios operados em batelada sequencial, seguidos de lagoas de polimento, para o tratamento de águas residuárias de suinocultura. Parte I: produção de metano e remoção de DQO e de sólidos suspensos

Neste trabalho, avaliou-se o desempenho de dois reatores anaeróbios operados em batelada sequencial (ASBR), instalados em série, em escala-piloto (R1 e R2 com volumes de 280 L e 140 L, respectivamente), no tratamento de águas residuárias de suinocultura com concentrações de sólidos suspensos totais (SST) em torno de 10.000 mg L-1. Para o pós-tratamento do efluente do sistema de tratamento com os reatores anaeróbios, utilizaram-se duas lagoas de polimento (L1 e L2 com volume de 1.000 L, cada) em série. As cargas orgânicas volumétricas (COV) aplicadas no primeiro ASBR variaram de 4,43 a 12,75 g DQOtotal (L d)-1. As eficiências médias de remoção da demanda química de oxigênio total (DQOtotal) e de SST variaram de 52 a 86% e de 54 a 87%, respectivamente, no sistema de tratamento anaeróbio composto pelos ASBR. As produções volumétricas médias de metano no sistema de tratamento anaeróbio variaram de 0,628 a 0,786 m³ (m³ reator d)-1. A utilização das lagoas de polimento em série permitiu manter eficiências médias de remoção no sistema de tratamento (R1 + R2 + L1 + L2) acima de 89% e 91% para a DQOtotal e SST, respectivamente.

Influência de nitrogênio amoniacal e vazão de ar no processo de nitrificação, etapa de tratamento de efluente de abatedouro de peixe

O efluente proveniente de abatedouro de peixes possui alto teor de nitrogênio, um dos principais causadores de eutrofização nos corpos d'água. Sua remoção pode ser feita em duas etapas separadas: nitrificação e desnitrificação. Este experimento teve como objetivo testar a influência da vazão de ar (valores de 1 a 3 L min-1) e a concentração de nitrogênio amoniacal (de 40 a 100 mg L-1) no processo de nitrificação. Foi utilizado um reator em batelada sequencial com biomassa imobilizada, com volume útil de 2,5 L, operado conforme delineamento composto central rotacional, em que as variáveis-resposta analisadas foram percentagem de conversão de nitrogênio amoniacal a nitrato e percentagem de acúmulo de nitrito. Os resultados mostraram, com intervalo de confiança de 95%, que o aumento dos dois fatores diminuiu significativamente a percentagem de conversão de nitrogênio amoniacal a nitrato. Já a percentagem de acúmulo de nitrito aumentou significativamente quando houve aumento da concentração de nitrogênio amoniacal, não sendo influenciada significativamente pela vazão de ar. Durante o experimento, a melhor condição de operação encontrada para o equilíbrio das reações foi com concentração de nitrogênio amoniacal de 70 mg L-1 e com vazão de ar de 2 L min-1.

Tratamento das águas do processamento dos frutos do cafeeiro em filtro anaeróbio seguido por sistema alagado construído: I - remoção de matéria orgânica

Seis sistemas de tratamento, compostos por três filtros anaeróbios com escoamento descendente, seguidos por seis Sistemas Alagados Construídos (SACs), tiveram suas condições operacionais avaliadas quando utilizados no tratamento da água residuária do processamento dos frutos do cafeeiro (ARC). Os filtros foram confeccionados em PVC (1,5 m de altura e 0,35 m de diâmetro) e preenchidos com brita nº 2. Os SACs foram constituídos por caixas de madeira (1,5 m de comprimento, 0,4 m de altura e 0,5 m de largura), sendo impermeabilizados e preenchidos com brita "zero". A ARC teve o pH corrigido com cal até valores próximos a 7,0, e a concentração de nutrientes alterada, de forma a se obter uma relação DBO/N/P de 100/5/1. Em metade dos SACs foi plantado o azevém (Lolium multiflorum Lam.), e na outra metade, aveia-preta (Avena strigosa Schreb). Como resultado, observou-se que as espécies vegetais cultivadas nos SACs não influenciaram nas eficiências globais de remoção de poluentes pelos sistemas. Os sistemas que receberam as menores cargas orgânicas apresentaram as maiores eficiências de remoção de matéria orgânica, alcançando 78% para DQO e 70% para DBO. A remoção de SST foi superior a 70% em todos os sistemas avaliados, indicando a viabilidade da aplicação de filtro anaeróbio seguido por SACs no tratamento da ARC.

Tratamento das águas do processamento dos frutos do cafeeiro em filtro anaeróbio seguido por sistema alagado construído: II - remoção de nutrientes e compostos fenólicos

Seis sistemas de tratamento foram compostos por três filtros anaeróbios com escoamento descendente, seguidos por seis sistemas alagados construídos (SACs), sendo avaliados, sob o ponto de vista operacional, no tratamento da água residuária do processamento dos frutos do cafeeiro (ARC). Os filtros foram confeccionados em PVC (1,5 m de altura e 0,35 m de diâmetro) e preenchidos com brita nº 2 e os SACs foram constituídos por caixas de madeira (1,5 m de comprimento, 0,4 m de altura e 0,5 m de largura), sendo impermeabilizados e preenchidos com brita "zero". A ARC teve o pH corrigido com cal até valores próximos a 7,0, e a concentração de nutrientes alterada, com a adição de fertilizantes, de forma a se obter uma relação DBO/N/P igual a 100/5/1. Em metade dos SACs, foi plantado o azevém (Lolium multiflorum Lam.), e na outra metade, aveia-preta (Avena strigosa Schreb). Como resultado, observou-se que as espécies vegetais cultivadas nos SACs influenciaram nas eficiências de remoção de fósforo pelos sistemas (SAC3 e SAC4; SAC5 e SAC6). Os sistemas que receberam as menores cargas de nutrientes e compostos fenólicos, via ARC, apresentaram as maiores eficiências de remoção destas variáveis, tendo sido alcançadas remoções de 40% do N T e 50% do P T. A remoção de compostos fenólicos totais foi superior a 65% na maior parte dos sistemas. Desta forma, considera-se ser viável a aplicação de filtros anaeróbios seguidos por sistemas alagados construídos no tratamento da ARC.

Produção específica de biogás a partir de manipueira em reator de fase única

O presente artigo mostra um estudo sobre a produção de biogás a partir de manipueira, considerando o volume de um reator de fluxo tubular horizontal de fase única. O objetivo do trabalho foi avaliar a produção de biogás aumentando-se as cargas orgânicas e os volumes de alimentação, o que resultou em redução do tempo de retenção hidráulica (TRH). O reator foi alimentado continuamente, com cargas orgânicas de 1,18; 1,28; 1,57 e 2,68 g DQO L-1rd-1 (gramas de demanda química de oxigênio por litro de reator por dia) em TRHs de 15; 13,0; 8,3; 6,6 dias, respectivamente. As produções de biogás foram de 0,52; 0,41; 0,65 e 0,63 L L-1rd-1, destacando-se que o primeiro TRH avaliado foi o de 13 dias, seguido de 8,3; 6,6 e 15 dias. Do estudo, concluiu-se que, com a diminuição do TRH, ocorre maior produção de biogás por volume de reator. Consequentemente, através da utilização do TRH adequado, pode-se aproveitar melhor o volume do reator, fato que resultará em economia na implantação da tecnologia em indústrias processadoras de mandioca.

Remoção de fósforo de efluentes da parboilização de arroz por absorção biológica estimulada em reator em batelada sequencial (RBS)

O efluente do arroz parboilizado contém altas concentrações de fósforo. Um reator em batelada seqüencial (RBS) alimentado com efluente de reator UASB, operou com três fases anaeróbias e aeróbias e tempo de detenção de sólidos (TDS) de 25 d, 15 d, 10 d e 5d e tempo de reação (tR) de 1 d, 2 d e 3 d com e sem a adição de ácido acético (HAc). O reator operou com o efluente do equalizador em duas fases tratando com TDS de cinco dias. A eficiência foi calculada pela relação entre a massa de fósforo suspenso descartada e a massa total alimentada. O maior potencial de remoção de 46,14 mg ocorreu operando-se com uma fase anaeróbia e uma aeróbia com adição de HAc. O tR de um dia tem a maior possibilidade de aumento da eficiência pelo incremento do descarte de biomassa. A operação com TDS menores obtém as maiores eficiências de remoção. A capacidade de remoção é melhor utilizada com TDS de cinco dias. A maior eficiência (E=17,82%) foi obtida tratando o efluente do reator UASB com TDS de cinco dias, com duas fases, sem a adição HAc.

Métodos numéricos para a integração das equações da cinética pontual de um reator nuclear

As equações da cinétiica pontual de um reator nuclear térmico são integradas numericamente, utilizando um método matricial de continuação analitica. Essas equações são essencialmente não-negativas e possuem um autovalor dominante vinculado à reatividade do sistema. Também, descrevem-se os métodos de Hansen e Porsching.

Modelagem e simulação de um reator tubular de alta pressão para produção de PEBD

Foi realizado o estudo do efeito do tipo de nylon nas blendas PP/PP-MA/Ny. Estas blendas foram caracterizadas por calorimetria diferencial de varredura, microscopia eletrônica de varredura, propriedades mecânicas e reológicas. Na análise reológica foram realizados os testes para os nylons N6, N6,9 e N6,10. Para os nylons N6,6 e N6,12 não foi possível fazer as medidas de viscosidade. Os resultados demonstraram que para os teores de 0,34 e 0,46 g% de MA no PP, o nível de dispersão final segue o fator da reatividade dos grupos terminais amino do nylons. Assim, a ordem de aumento de dispersão para as blendas com os nylons foi de N6,9, N6 e N6,10. Este comportamento foi confirmado na análise morfológica. Para o teor de 0,81 g%, a dispersão foi afetada pelo quociente das viscosidades, obedecendo a ordem esperada para os nylons 6,10, 6,9 e 6 e suas blendas.

Modelagem e simulação de um reator trickle-bed para hidrogenação de propeno

Neste trabalho foi modelado um reator catalítico heterogêneo, pressurizado, adiabático e provido de reciclo. O leito deste reator está dividido em duas partes, sendo que a primeira opera como um reator trickle-bed, enquanto a segunda opera como um reator de leito fixo, onde os regentes estão em fase líquida. Um Sistema de Hidrogenação de Propeno em operação no Pólo Petroquímico do Sul foi utilizado para fornecer os dados necessários à validação do modelo proposto. Neste sistema, a reação de hidrogenação de propeno, em fase líquida, ocorre sobre um catalisador níquel/óxido de níquel. Uma equação, que representa a taxa da reação no intervalo de temperatura de interesse para o sistema, foi desenvolvida utilizando-se dados experimentais obtidos em um reator batelada. O comportamento termodinâmico foi representado através de dados de equilíbrio do sistema binário hidrogênio-propano. Considerou-se que a fase líquida escoa em plug-flow e a fase gasosa, devido à existência de um selo líquido no interior do reator, foi considerada estagnada.

Implantação de um biorreator para estudo de resíduos sólidos urbanos : problemas, ajustes e soluções de laboratório

O presente trabalho foi desenvolvido para determinar os parâmetros de operação adequados de um biorreator, reator de aço inox com capacidade para 200 L, para tratamento de resíduos sólidos urbanos (RSU’s) por processo de digestão anaeróbia. Acelerando a degradação da matéria biodegradável presente no RSU, por meio do controle de parâmetros químic os e físicos, forneceu-se ao sistema condições para o desenvolvimento dos microrganismos necessários para a produção de gás (biogás) em um curto período de tempo. Foram realizados vários experimentos para determinação dos parâmetros mais adequados. Foram utilizadas três diferentes quantidades de resíduos de fácil biodegradabilidade (10, 20 e 30 kg) como frutas, verduras, legumes e cascas cortados em pedaços de 5 x 5 cm e acondicionados dentro do biorreator. Lodo anaeróbio granular foi utilizado como inóculo no sistema, e o restante do volume do biorreator foi preenchido com água destilada. O sistema foi tamponado com 3 g L-1 de bicarbonato de sódio (NaHCO3) e a temperatura do sistema foi mantida constante a 38ºC. O chorume gerado foi coletado no vaso coletor de chorume e recirculado para o topo do biorreator, o reciclo foi realizado diariamente a uma taxa de 2 L min-1. Para controle do sistema foram monitorados o pH , a temperatura, a demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de oxigênio com incubação de 5 dias (DBO5), ácidos orgânicos voláteis (AOV’s) e oxigênio dissolvido (OD). No experimento realizado com 30 kg de resíduo orgânico, foram obtidos os resultados mais satisfatórios. Na partida do sistema o pH apresentou valor inicial de 6,99, aumentando para 7,37 no 2º dia de operação, mantendo o valor médio de 7,46 durante os 20 dias de operação. A DQO diminuiu de 5533 mg L-1 para 633 mg L-1 ao final da operação, resultando em uma demanda química de oxigênio removida (DQOR) igual a 4900 mg L-1. Os AOV’s apresentaram um aumento inicial de 86 mg L-1 para 129 mg L-1, e posterior diminuição até atingir a concentração final de 9 mg L-1. A diminuição ocorrida na DQO e nos AOV’s revelou o consumo da matéria orgânica presente no biorreator que resultou na produção total de 1352 L de gás.

Sistema integrado por filtro anaeróbio, filtro biológico de baixa taxa e banhado construído aplicado ao tratamento de lixiviado de aterro sanitário

A disposição no solo, qualificada ou não, provavelmente por longo tempo permanecerá como alternativa adotada por países não abastados para a destinação dos seus resíduos sólidos. Dada a escassez de recursos econômicos de tais nações, há uma demanda urgente por alternativas de baixo custo para o tratamento do efluente líquido ambientalmente altamente impactante gerado em tal processo: o lixiviado. O presente trabalho, desenvolvido em uma área do Aterro Sanitário da Extrema, Porto Alegre, vem contribuir apresentando resultados da utilização de três métodos biológicos de baixo custo aplicados consecutivamente ao tratamento de lixiviado bruto proveniente de aterro sanitário de resíduos sólidos: (1) filtro biológico anaeróbio com meio suporte de pedra britada nº 5, (2) filtro biológico aeróbio de baixa taxa com meio suporte de pedra britada nº 3 e (3) banhado construído de fluxo subsuperficial com cultivo de Typha latifolia sobre areia de elevada granulometria. O filtro anaeróbio demonstrou constituir-se em excelente alternativa de reduzido custo para o tratamento de lixiviado bruto. Utilizando-se afluente com 2690-8860 mgDBO5/L e 5345-14.670 mgDQO/L, apontou-se para um tempo de detenção hidráulica próximo a 56 dias como ótimo dos pontos de vista operacional e econômico, produzindo eficiências de remoção de DBO5 de 82,43% e de DQO de 77,70%. A pesquisa conduzida com filtro aeróbio de baixa taxa, ainda que produzindo resultados de significância limitada do ponto de vista estatístico, em função do reduzido número de repetições e utilização de apenas uma unidade experimental, apontou para um desempenho satisfatório da unidade, uma vez que, aplicado lixiviado previamente tratado anaerobicamente a 0,063 m3/(m2.d), obtiveram-se remoções de 53,17% de NTK, de 46,12% de nitrogênio (todas as formas) e de 36,01% de DBO5. A pesquisa com banhado construído de fluxo subsuperficial utilizado no polimento do lixiviado previamente tratado anaeróbia e aerobicamente produziu limitado número de resultados, sobretudo pela dificuldade de aclimatação das macrófitas utilizadas. Ainda assim, elevadas remoções de DBO5, DQO, NTK, nitrogênio (todas as formas), fósforo e cromo total foram obtidas operando-se com diluições para controle da salinidade, havendo adaptado-se as plantas a lixiviado com condutividade elétrica de 6370 µmho/cm.

Adsorção em flocos de materiais adsorventes pulverizados e uso em reator de leito expandido/fluidizado

O presente trabalho descreve estudos relativos à validação e aperfeiçoamento de uma nova técnica de adsorção em flocos de materiais adsorventes pulverizados e seu uso em reator de leito expandido/fluidizado. A técnica consiste na utilização de polímeros aquo-solúveis para a floculação de suspensões aquosas de materiais adsorventes pulverizados, baseando-se no baixo custo dos mesmos e no fato de que a capacidade de adsorção dos flocos resultantes não é afetada significativamente pelo polímero floculante. O uso da técnica em reator de leito expandido/fluidizado possibilita ainda a vantagem de união dos processos de adsorção e separação sólido-líquido em uma única etapa. Os estudos foram realizados a partir da floculação de carvão ativado e zeólita natural pulverizados, separados e em mistura, para a adsorção de fenol e nitrogênio amoniacal (separados e misturados). Foi realizada uma adequada caracterização dos materiais particulados, incluindo a determinação de distribuição granulométrica, área superficial específica, potencial zeta, dentre outros. Estudos em escala de bancada foram realizados com ambos os poluentes e materiais adsorventes a fim de obter parâmetros de processo (capacidade de adsorção, cinética e concentração de floculante). Estudos em escala semipiloto com um reator de leito expandido/fluidizado de geometria cilíndrico-cônica foram realizados para estudar a adsorção dos poluentes em leito de flocos dos materiais adsorventes (separados e misturados), assim como a regeneração/reciclo do mesmo. A caracterização dos materiais apresentou propriedades semelhantes para ambos (distribuição granulométrica, potencial zeta) e outras distintas para cada um deles (massa específica, área superficial específica) A capacidade de troca catiônica da zeólita natural foi determinada em 1,02 meq NH4 +.g-1 (após homoionização com NaCl). Este material, proveniente do Chile, mostrou um significativo potencial de aplicação como adsorvente de corantes (como o azul de metileno) e, principalmente, de nitrogênio amoniacal. O floculante utilizado na geração dos flocos adsorventes, separados e misturados, foi do tipo poliacrilamida catiônica e sua concentração ótima foi de 4 e 5 mg.g-1, respectivamente. Os resultados obtidos nos estudos em escala de bancada (batelada) mostraram elevada cinética (valor médio de 0,3 min-1) e alta capacidade (valor médio de 13,4 mg NH3-N.g-1) em pH neutro (aproximadamente 6) para a adsorção de nitrogênio amoniacal em zeólita natural pulverizada e floculada. No caso da adsorção de fenol em carvão ativado pulverizado e floculado, foram obtidas uma alta cinética (valor médio de 0,8 min-1) e elevada capacidade (156 mg.g-1). Os dados cinéticos e de equilíbrio foram adequadamente descritos por um modelo cinético para reações reversíveis de primeira ordem e pelas isotermas de Langmuir e Freundlich, respectivamente. Tanto a cinética quanto a capacidade de adsorção não mostraram-se afetadas de forma significativa pelo uso do polímero floculante, sendo observada uma ausência de sinergismo na adsorção dos poluentes devido à mistura dos dois materiais adsorventes, tanto pulverizados quanto floculados. Os resultados obtidos nos estudos em escala semipiloto validaram a utilização de flocos de zeólita natural e carvão ativado pulverizados (não- misturados) em reator de leito expandido/fluidizado na adsorção de nitrogênio amoniacal (11 mg NH3-N.g-1) e fenol (132 mg.g-1), respectivamente, dentro das condições experimentais estabelecidas (taxas de aplicação de 38 e 19 m.h-1, respectivamente) A regeneração/reciclo do leito saturado de flocos mostrou-se viável para o caso da adsorção de nitrogênio amoniacal em zeólita natural, sendo insatisfatória para o leito de carvão ativado saturado em fenol. O uso de leitos mistos mostrou-se eficaz e com vantagens tais como a adsorção de múltiplos poluentes em uma única etapa e a possibilidade de aumento da taxa de aplicação no uso de materiais adsorventes menos densos (carvão ativado) misturados com materiais adsorventes de maior massa específica (zeólita natural). Uma pré-avaliação dos custos operacionais envolvidos na técnica para uso em reator de leito expandido/fluidizado foi realizada, sendo estimados entre 0,32 e 1,48 US$.m-3 (volume de solução sintética de poluente tratada até o ponto de exaustão do leito). Finalmente, são discutidas as potencialidades, vantagens/desvantagens e a viabilidade da nova técnica como processo físico-químico alternativo de adsorção em materiais adsorventes pulverizados.