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Type: TESE
Degree Level: Doutorado
Title: Avaliação da biodegradabilidade anaerobia de lodos de esgoto provenientes de reatores anaerobios sequenciais
Title Alternative: Evaluation of the anaerobic biodegradability of sewage sludge stabilized by anaerobic reactors
Author: Moraes, Luciana de Mattos
Advisor: Paula Junior, Durval Rodrigues de, 1953-
Junior, Durval Rodrigues de Paula
Abstract: Resumo: O potencial de aplicabilidade do processo anaeróbio pode ser avaliado a partir do conhecimento de poucas características dos resíduos a serem tratados. Uma avaliação preliminar dessas características pode auxiliar na escolha do sistema de tratamento mais adequado, permitindo, dessa forma, estimativas de produção de sólidos biológicos, de requisitos de nutrientes, de produção de metano, etc. A caracterização dos resíduos, por meio de testes de biodegradabilidade, é de fundamental importância, uma vez que os resíduos apresentam grande variabilidade quanto à qualidade, quantidade, Demanda Química de Oxigênio (DQO) e presença de compostos orgânicos refratários. Acrescentam-se ainda outras características importantes ao tratamento anaeróbio, notadamente pH, alcalinidade, nutrientes inorgânicos, temperatura e a eventual presença de compostos potencialmente tóxicos. Durante esse trabalho foi desenvolvida uma metodologia para avaliação da biodegradabilidade anaeróbia de lodos de esgoto estabilizados por reatores anaeróbios, utilizando testes simplificados de bancada, visando promover um maior conhecimento sobre a cinética de biodegradação dos lodos. De forma a agregar informações complementares sobre os lodos estudados realizou-se também a identificação morfológica dos diferentes grupos de microrganismos responsáveis pelo processo de digestão anaeróbia. A metodologia desenvolvida propõe a determinação da ¿biodegradabilidade anaeróbia intrínseca¿ dos lodos de esgoto por meio do monitoramento da produção e da composição do biogás (quanto às concentrações de CH4 e CO2). Os testes foram realizados em frascos de 280mL de volume preenchidos com 50% do seu volume com proporções de lodo e água de forma a garantir uma concentração de Sólidos Voláteis em torno de 10mg.L-1; os outros 50% constituíram o ¿headspace¿ que, após os frascos terem sido vedados, foi preenchido com N2. Os ensaios foram realizados em mesa agitadora (150rpm), sob temperatura controlada (35°C) e tiveram a duração de 15 dias, monitorando-se a cada 2 dias, a pressão interna do frasco e a composição do biogás. A avaliação da ¿biodegradabilidade anaeróbia intrínseca¿ das amostras de lodo foi quantificada por meio da determinação da taxa específica máxima de produção de CH4 (KCH4) e da taxa específica máxima de produção de CO2 (KCO2), as quais representam os ¿coeficientes de biodegradabilidade intrínseca¿ e foram obtidos por meio da aplicação de modelos matemáticos ajustados aos perfis de concentração molar de CH4 e CO2 em função do tempo. Os resultados obtidos nos testes de biodegradabilidade refletiram, de maneira geral, o comportamento dos reatores anaeróbios seqüenciais (Sistema B) operados em escala real com TDHs de 30, 20 e 10 dias, indicando que a metodologia desenvolvida permitiu a estimativa de ¿coeficientes de biodegradabilidade anaeróbia intrínseca¿ de lodos de esgoto por meio de testes simplificados de bancada com boa reprodutibilidade

Abstract: The potential of applicability of an anaerobic process can be evaluated from the knowledge of some characteristics of the residues to be treated. A preliminary evaluation of these characteristics can assist in the choice of a more suitable treatment system, what allows to estimate the production of biological solids, requirements for nutrients, methane production, etc. The characterization of the residues, through biodegradability tests, is of fundamental importance, once that the residues present a great variability for the quality, amount, Chemical Oxygen Demand (COD) and the presence of refractory organics. There are other important characteristics for the anaerobic treatment of sewage sludge, like pH, alkalinity, inorganic nutrients, temperature and the presence or not of very toxic compounds. During this work, a methodology for the evaluation of the anaerobic biodegradability of sewage sludge, stabilized by anaerobic reactors was developed using simplified bench tests, aiming to know more about the kinetics of biodegradation of sludge. With the intention to add complementary information about the studied sludge, it was also achieved the morphologic identification of the different groups of microorganisms that are responsible for the anaerobic digestion process. The developed methodology considers the determination of the ¿intrinsic anaerobic biodegradability¿ of sewage sludge through the monitoring of the production and of the composition of biogas (concentrations of CH4 and CO2). The tests had been carried out in bottles of 280mL filled with 50% of its volume with sludge and water ratios to guarantee a volatile solids concentration about 10mg.L-1; the other 50% constituted the ¿headspace¿ that, after the bottles had been hinted, were filled with N2. The assays had been carried through in a shaker (150rpm), under controlled temperature (35°C) and had the duration of 15 days, monitoring the pressure inside the flask and the composition of the biogas in every 2 days. The evaluation of the ¿intrinsic anaerobic biodegradability¿ of the sludge was quantified through the determination of the maximum specific tax of production of CH4 (KCH4) and of the maximum specific rate of CO2 production (KCO2), which represent the intrinsic biodegradability coefficients¿ and had been achieved through the application of mathematical models adjusted to the profiles of molar concentration of CH4 and CO2 in function of the time. The results obtained in the biodegradability tests had reflected, in a general way, the behavior of the sequential anaerobic reactors (System B) operated in real scale with HDTs (Hydraulic Detention Time) of 30, 20 and 10 days, indicating that the developed methodology allowed to estimate the ¿intrinsic biodegradability coefficients¿ of sewage sludge through simplified bench tests with good reproducibility
Subject: Digestão anaerobica
Biodegradação
Lodo de esgoto
Águas residuais - Microbiologia
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2005
Appears in Collections:FEAGRI - Tese e Dissertação

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