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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.18.2015.tde-16122015-144734
Documento
Autor
Nome completo
Fernanda Resende Vilela
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2015
Orientador
Banca examinadora
Schalch, Valdir (Presidente)
Contrera, Ronan Cleber
Pisani Junior, Reinaldo
Título em português
Biometanização: estudo da influência do lodo e da serragem no tratamento anaeróbio da fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos (FORSU)
Palavras-chave em português
Biogás
Digestão anaeróbia
Resíduos sólidos orgânicos
Resumo em português
A grande evolução no tratamento dos resíduos sólidos orgânicos foi obtida com a Biometanização ou, simplesmente, Digestão Anaeróbia, que ao tratar a fração orgânica produz um composto que pode ser utilizado como condicionador do solo e propicia a recuperação da energia com a utilização do metano produzido no biogás. Esta pesquisa se propôs a analisar a técnica de biometanização, avaliando a influência do lodo e da serragem no tratamento anaeróbio da FORSU em biometanizadores de 50 L e 5 L, operados sob regime batelada e temperatura mesofílica por 150 e 78 dias, respectivamente. Foram analisadas amostras de chorume, do biogás e do digestato (material sólido obtido pós-tratamento, com a abertura dos biometanizadores). Na primeira etapa, quatro reatores de 50 L foram operados com alto teor de sólidos, sob condições distintas: reator 1 - controle (preenchido somente com FORSU); reator 2 (preenchido com FORSU, 5% de lodo e serragem); reator 3 (preenchido com FORSU, 10% de lodo e serragem); reator 4 (preenchido com FORSU e serragem). Com o monitoramento do processo foi possível concluir que a manutenção de um pH ácido, mesmo nos biometanizadores com adição de lodo, propiciou uma condição ácida que foi responsável por inibir a biometanização em todos os tratamentos, que apresentaram baixa remoção de matéria orgânica e ausência de produção de metano. Com isso, iniciou-se a segunda etapa da pesquisa, onde foram operados três reatores de 5 L com baixo teor de sólidos, com o intuito de testar dois tipos de lodos e elevar a porcentagem de inoculação, nas seguintes configurações: reator ETE 1 - preenchido com FORSU, lodo de esgoto e serragem (proporção 3:1:1); ETE 2 preenchido com FORSU, lodo de esgoto e serragem (proporção 2:2:1) e DACAR preenchido com FORSU, lodo do tratamento anaeróbio de efluente de avícula e serragem(proporção 2:2:1). Após 78 dias de operação, constatou-se que maiores proporções de inóculo e uma temperatura mais elevada (30 a 35ºC) favoreceram o pH, a alcalinidade, a umidade, a degradação da matéria orgânica e a produção de metano, observada no reator ETE 2. Contudo, as condições operacionais adotadas e os fatores ambientais não foram adequadas para o sucesso da biometanização. Não houve uma redução significativa de matéria orgânica e a produção de metano foi constatada somente em um dos reatores da segunda etapa.
Título em inglês
Biomethanization: study of the influence of sludge and sawdust on the anaerobic treatment of an organic fraction of municipal solid waste (OFMSW)
Palavras-chave em inglês
Anaerobic digestion
Biogas
Solid organic waste
Resumo em inglês
The major evolution in the treatment of organic solid waste has been achieved by biomethanization, or simply Anaerobic Digestion. When treating the organic fraction, biomethanization produces a compound that can be used as a soil conditioner and provides energy recovery through the use of methane in the biogas produced. This dissertation reports on an analysis of the biomethanization technique and evaluates the influence of sludge and sawdust on the anaerobic treatment of OFMSW in 50 L and 5 L reactors operating under batch regime and mesophilic temperatures for 155 and 78 days, respectively. Slurry samples of biogas and digestato (solid material obtained after treatment with the opening of reactors) were analyzed. In the first stage, four 50 L reactors were operated with high solids content and under different conditions: Reactor 1 - control (filled only with OFMSW); Reactor 2 (filled with OFMSW, 5% sludge and sawdust); Reactor 3 (filled with OFMSW, 10% sludge and sawdust); Reactor 4 (filled with OFMSW and sawdust). The monitoring of the process enabled the maintenance of an acidic pH, even in reactors filled with sludge, and led to an acidic condition responsible for the inhibition of biomethanization in all treatments, which showed low organic matter removal and no production of methane. In the second stage of the study, three 5 L reactors were operated with low solids content for the testing of two types of sludge and increase in the percentage of inoculation, according to the following configurations: ETE 1 reactor - filled with OFMSW, sewage sludge and sawdust (3: 1: 1 ratio); ETE 2 - filled with OFMSW, sewage sludge and sawdust (2: 2: 1 ratio) and DACAR - filled with OFMSW, sludge from the anaerobic treatment of poultry effluent and sawdust (2: 2: 1 ratio). After 78 days of operation, higher proportions of inoculum and a higher temperature (30 to 35ºC) favored pH, alkalinity, degradation of organic matter and production of methane, observed in reactor ETE 2. However, the operating conditions adopted and environmental factors were not suitable for the success of biomethanization. No significant reduction in the organic matter was achieved and methane was produced only in one of the reactors of the second stage.
 
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FERNANDA_R_VILELA.pdf (8.27 Mbytes)
Data de Publicação
2015-12-21
 
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