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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.18.2006.tde-19032007-171353
Documento
Autor
Nome completo
Maria Magdalena Ferreira Ribas
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2006
Orientador
Banca examinadora
Foresti, Eugenio (Presidente)
Damianovic, Márcia Helena Rissato Zamariolli
Kato, Mario Takayuki
Santos, Sávia Gavazza dos
Tommaso, Giovana
Título em português
Tratamento de vinhaça em reator anaeróbio operado em batelada seqüencial contendo biomassa imobilizada sob condições termofílicas e mesofílicas
Palavras-chave em português
Arquéia
ASBBR
Mesofílica
Processo anaeróbio
Termofílica
Vinhaça
Resumo em português
Neste trabalho, avaliou-se o uso do tratamento anaeróbio termofílico (55 graus Celsius) e mesofílico (35 graus Celsius) de vinhaça de cana-de-açúcar em um reator contendo biomassa imobilizada operado em bateladas seqüenciais (ASBBR). O reator foi preenchido com matrizes de espuma de poliuretano inoculado com lodo granular de um reator UASB que era operado a 35 graus Celsius e tratava água residuária de um abatedouro de aves. A agitação era promovida por agitador mecânico a 300 rpm. O tempo de ciclo do reator termofílico foi alterado nas diferentes fases operacionais em função das diferentes concentrações de vinhaça aplicadas, enquanto que o tempo de ciclo do reator mesofílico foi mantido em 24 horas. O monitoramento do reator foi feito determinando-se os teores de demanda química de oxigênio (DQO), acidez volátil total, alcalinidade a bicarbonato e valor do pH de amostras do afluente e efluente, bem como ao longo do ciclo. Foram efetuados também exames microscópicos para avaliar o desenvolvimento e alterações na composição da biomassa. Na fase de adaptação do lodo à temperatura termofílica, o reator foi alimentado com vinhaça com 0,3 a 1,0 gDQO/L, sendo que a biomassa do reator termofílico foi considerada adaptada 50 dias após a inoculação. O enriquecimento do reator mesofílico com biomassa metanogênica ocorreu em 21 dias. Nesse período, o reator foi alimentado com substrato à base de etanol (2,5 gDQO/L) e sais minerais. As cargas orgânicas aplicadas no reator termofílico foram 0,85, 2,54, 3,64, 4,49, 4,0, 5,7 e 5,24 gDQO/L.d e as eficiências médias de remoção de DQO foram de 43 '+ OU -' 7,9 %, 73 '+ OU -' 7,0 %, 68 '+ OU -' 19,2 %, 78 '+ OU -' 9,0 %, 55 '+ OU -' 10,0 %, 46 '+ OU -' 19,0 % e 75 '+ OU -' 7,5 %, respectivamente. O reator mesofílico foi submetido a cargas orgânicas de 2,85, 6,4, 7,9, 10,5, 22,2 e 36,0 gDQO/L.d com eficiências médias de remoção de 75 '+ OU -' 8,7 %, 76 '+ OU -' 9,6 %, 78 '+ OU -' 4,1 %, 78 '+ OU -' 7,7 %, 85 '+ OU -' 4,1 % e 79 '+ OU -' 2,1 %, respectivamente. Portanto, considerando-se a eficiência de remoção de DQO, o desempenho do ASBBR no tratamento de vinhaça de cana-de-açúcar foi superior quando operado sob temperatura mesofílica. Os exames microbiológicos permitiram constatar o predomínio de arquéias metanogênicas do gênero Methanosarcina e bacilos fluorescentes quando o reator foi operado a temperatura termofílica, enquanto que células semelhantes à arquéias do gênero Methanosaeta predominaram durante a operação a temperatura mesofílica.
Título em inglês
Vinasse treatment in anaerobic sequencing batch reactor with immobilized biomass under thermophilic and mesophilic conditions
Palavras-chave em inglês
Anaerobic process
Archeae
ASBBR
Mesophilic
Thermophilic
Vinasse
Resumo em inglês
In this work, the viability of the thermophilic (55 Celsius degrees) and mesophilic (35 Celsius degrees) anaerobic treatment of sugar cane vinasse in an anaerobic sequencing batch reactor containing immobilized biomass (ASBBR) was evaluated. The reactor was filled with polyurethane foam matrices inoculated with a granular sludge taken from an UASB reactor treating poultry slaughterhouse wastewater operating at 35 Celsius degrees. The mixing was provided by means of a mechanical mixer operated at 300 rpm. During the operation at thermophilic temperatures, the cycle time of the ASBBR was changed in the different operating phases according to the influent concentration. At the mesophilic temperatures, the reactor operated at a fixed cycle time of 24 hours. Monitoring analyses included the determinations of chemical oxygen demand (COD), total volatile acids, bicarbonate alkalinity and pH of influent and effluent samples, and along the cycles. The microbial community development inside the reactor was monitored during all the experimental phases by means of microscopic observations. During the adaptation period, the biomass of the thermophilic reactor was fed with low concentration vinasse with 0.3 to 1.0 gCOD/L. The biomass was considered adapted to the thermophilic temperature after 50 days. The enrichment of the mesophilic reactor with methanogenic biomass lasted 21 days. In this period the reactor was fed with ethanol based substrate (2.5 gDQO/L) and minerals. The applied organic loads in the thermophilic reactor were 0.85, 2.16, 4.59, 3.95, 4.07, 6.0 and 5.24 gDQO/L.d reaching average removal efficiencies of 43 '+ OU -' 7.9%, 73 '+ OU -' 7.0%, 68 '+ OU -' 19.2%, 78 '+ OU -' 9.0%, 55 '+ OU -' 10.0%, 46 '+ OU -' 19.0% and 75 '+ OU -' 7.5%, respectively. The mesophilic reactor was able to accommodate organic loads of 2.85, 6.4, 7.9, 10.5, 22.2 and 36.0 gCOD/L.d with average removal efficiencies of 75 '+ OU -' 8.7%, 76 '+ OU -' 9.6%, 78 '+ OU -' 4.1%, 78 '+ OU -' 7.7%, 85 '+ OU -' 4.1% and 79 '+ OU -' 2.1%, respectively. Therefore, the treatment of sugar cane vinasse in the ASBBR under mesophlic temperatures performed better than at thermophilic conditions. The microbiological observations of biomass samples indicated that methanogenic Methanosarcina-like archaea and fluorescent rods predominated at thermophilic temperatures, whereas the Methanosaeta-like archaea predominated in the reactor under mesophilic temperatures.
 
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Ribas_2007.pdf (4.55 Mbytes)
Data de Publicação
2007-04-16
 
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  • RIBAS, M. M. F., et al. Microbial Succession Within an Anaerobic Sequencing Batch Biofilm Reactor (ASBBR) Treating Cane Vinasse at 55oC. Brazilian Archives of Biology and Technology [online], 2009, vol. 42, p. 1027-1036. Available from: http://BRAZILIAN ARCHIVES OF BIOLOGY AND TECHNOLOGY.
  • RIBAS, M. M. F., MORAES, E. M., e FORESTI, E. Avaliação da acurácia de diversos métodos para determinação de ácidos graxos voláteis e alcalinidade a bicarbonato para monitoramento de reatores anaeróbios. Engenharia Sanitária e Ambiental, 2007, vol. 12, p. 240-246.
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