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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2021.tde-24112021-113833
Document
Author
Full name
Ananda Cristina Froes Alves
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2021
Supervisor
Committee
Contrera, Ronan Cleber (President)
Castro, Marcus Cesar Avezum Alves de
Rodrigues, José Alberto Domingues
Title in Portuguese
Investigação do comportamento da digestão anaeróbia de resíduos agroindustriais utilizando lixiviado de aterro sanitário como alcalinizante.
Keywords in Portuguese
Biogás
Chorume
Digestão anaeróbia
Metano
Resíduos sólidos
Abstract in Portuguese
O presente trabalho teve como objetivo investigar como a elevada alcalinidade inerente aos lixiviados de aterros sanitários se comporta como agente na digestão anaeróbia de resíduos agroindustriais ácidos em reatores com diferentes cargas orgânicas aplicadas. A primeira etapa do experimento consistiu na análise da atividade metanogênica do inóculo. Posteriormente, o procedimento de medição do volume de biogás produzido foi validado utilizando celulose microscristalina como substrato. Finalmente, a terceira e principal etapa do trabalho investigou diferentes relações MAT/MSTV utilizando lixiviado de aterro sanitário como fonte de alcalinidade, empregando relações MAT/MSTV entre 4,1 e 0,2. O lixiviado e o inóculo foram coletados no aterro sanitário do município de São Carlos SP. O resíduo agroindustrial foi coletado em uma indústria de processamento de alimentos no município de Fernando Prestes SP. Foi verificado que o método de medição do volume do biogás gerado foi suficientemente preciso para as condições analisadas. Foi observada inibição parcial da produção de metano decorrente da sobrecarga orgânica, que acompanhou os valores de MAT/MSTV aplicados nos experimentos. Porém, ocorreu a recuperação da produção de metano nessas condições de forma que a produção final de metano nas dezesseis condições foram muito semelhantes (entre 388 e 484 NmL CH4/gSTV). A inibição parcial foi atribuída a queda do pH decorrente do acúmulo dos subprodutos da acidogênese nos digestores visualizado nos dados de DQO solúvel. Foi observado também que a relação inóculo-substrato (I/S) analisada conjuntamente às relações MAT/MSTV podem ser utilizadas como ferramenta para operação de digestores em batelada, permitindo a aplicação de maiores cargas orgânicas quando fornecidas alcalinidade e biomassa adequadas. Foi possível observar as diferentes dinâmicas e adaptações da biomassa anaeróbia às condições de carga e alcalinidade quando observadas as relações CH4/CO2 e volume diário médio obtido no experimento. O lixiviado de aterro sanitário se mostrou no contexto do trabalho uma boa fonte de alcalinidade para o processo anaeróbio desde que seja utilizado biomassa adaptada para as condições deste.
Title in English
Investigation of the behavior of anaerobic digestion of agro industrial waste by landfill leachate buffering.
Keywords in English
Acidification
Biogas
Inhibition; buffering
Organic loading rate
Abstract in English
This research aims to investigate how the high alkaline content of landfill leachate would behave as main buffer in the anaerobic digestion of acidic agro industrial waste with different organic loading rates. The first stage of the experiment consisted in the analysis of the methanogenic activity of the inoculum. Next, the biogas volume measurement procedure was validated using microcrystalline cellulose as substrate. Finally, different MAT/MSTV ratios, from 4.1 to 0.2, were tested. Landfill leachate and inoculum were collected from the municipal landfill of São Carlos SP. The agro industrial waste as collected from a food processing industry at Fernando Prestes SP. The biogas measurement procedure was precise enough for the conditions tested. A partial methane production inhibition was noticed due to high organic loading rate,which followed the applied MAT/MSTV ratios. However, the following recovery of the methanogenesis resulted in very similar final methane yield in all condition tested (between 388 and 484 NmL CH4/gVS). The partial inhibition observed was attributed to the pH decrease due to the accumulation of acidogenic sub products in the digesters according to the soluble COD values. MAT/MSTV and IS ratios can be used in unison as an operational tool to improve OLR according to available alkalinity and inoculum. It was noticeable the anaerobic biomass adaptation dynamics when CH4/CO2 ratios and daily biogas volume production were combined in a graphic analysis. In this context, landfill leachate could be considered a good source of alkalinity to anaerobic digestion processes as long as the adequate inoculum is applied.
 
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Publishing Date
2021-11-25
 
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