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Title: Eficiência de lodos ativados em escala de bancada para o pós-tratamento de efluente de reator anaeróbio alimentado com águas residuárias da indústria sucroalcooleira.
Authors: Procópio, Paula Fontoura
metadata.dc.contributor.advisor: Aquino, Sergio Francisco de
Keywords: Agroindústria - industria sucroalcooleira
Resíduos industriais - efluente anaeróbio
Pós-tratamento
Águas residuais - purificação - processo de lodo ativado
Issue Date: 2021
metadata.dc.contributor.referee: Aquino, Sergio Francisco de
Baeta, Bruno Eduardo Lobo
Luna Wandurraga, Héctor Javier
Citation: PROCÓPIO, Paula Fontoura. Eficiência de lodos ativados em escala de bancada para o pós-tratamento de efluente de reator anaeróbio alimentado com águas residuárias da indústria sucroalcooleira. 2021. 139 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2021.
Abstract: Apesar de ser considerado uma fonte de energia limpa, o etanol de cana de açúcar gera, em seu processo produtivo, efluentes líquidos de elevada carga orgânica, como a vinhaça e o hidrolisado hemicelulósico. Estes efluentes são considerados um dos grandes passivos ambientais do setor sucroalcooleiro. Diversos estudos têm mostrado que a digestão anaeróbia é uma tecnologia efetiva para tratar tais efluentes e recuperar a energia neles presentes na forma de biogás. No entanto, o efluente anaeróbio não tem qualidade condizente com o padrão de lançamento de efluentes, necessitando de uma etapa de pós-tratamento para polimento do efluente final. Por esta razão, este trabalho buscou avaliar a eficiência de um pós-tratamento em sistema de lodos ativados, para o efluente gerado em reator anaeróbio alimentado com vinhaça e hidrolisado hemicelulósico (75:25). Para isto, foram utilizados reatores em escala de bancada, tendo sido operado, na Fase I, um sistema anaeróbio de duplo estágio (acidogênico-metanogênico) e na Fase II, reator UASB único, ambos seguidos por um sistema de lodos ativados em modo contínuo. Os parâmetros operacionais do sistema de póstratamento foram variados para avaliação de suas condições ideais, tendo sido consideradas condições ótimas de operação as da Fase IId, em que o sistema foi operado em TDH de 12 horas, sem diluição e sem adição de glicose no afluente. Vale ressaltar, no entanto, que a adição de glicose se mostrou fundamental na fase de arranque do reator, podendo esta ser reduzida e/ou retirada da alimentação após o período de adaptação dos microrganismos (em torno de 60 dias). A eficiência média de remoção de DQO obtida no sistema aeróbio na Fase I foi de 67%, e de 63% na Fase II. A remoção observada de matéria orgânica e nitrogênio amoniacal foi suficiente para atender aos padrões de lançamento. No entanto, as concentrações remanescentes de fenóis encontram-se fora destes padrões. Amostras de afluentes e efluentes ao sistema de lodos ativados foram analisadas por espectroscopia de UVVis e Cromatografia Gasosa acoplada à Espectrometria de Massas (GC-MS), permitindo a avaliação da persistência de substâncias potencialmente tóxicas e recalcitrantes ao tratamento aeróbio. Estas análises demonstraram a remoção completa da maior parte das substâncias identificadas. Contudo, foi observada no efluente final a presença de Ácidos Graxos Voláteis (AGV), principalmente os ácidos propanóico e isobutírico; Ácidos Graxos de Cadeia Longa, como os ácidos palmítico, esteárico e linoleico; o esteroide estigmasterol; e outros compostos aromáticos, como ftalatos.
metadata.dc.description.abstracten: Despite sugarcane ethanol is considered as a clean energy source, the generation of liquid effluents of high organic load in its production chain, such as vinasse and hemicellulose hydrolysate, still is of high environmental concern. Anaerobic digestion has shown to be an effective technology for treating such effluents, allowing energy recovery in form of biogas. Yet, the anaerobic treated effluent doesn’t meet the Brazilian legal standards for disposal in water bodies. A post-treatment is then required to guarantee the quality of the final effluent. In this matter, this work aims to evaluate the efficiency of an activated sludge system as posttreatment for the effluent of an anaerobic reactor fed with vinasse and hemicellulose hydrolysate (75:25). To meet this objective, bench scale reactors were operated. In Phase I, the system consisted of a two-stage anaerobic reactor followed by a conventional activated sludge. In Phase II, the anaerobic digestion occurred in a single stage Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB), which was followed by the same activated sludge system. Operating parameters of the post-treatment were varied to evaluate its optimal operation condition, which were defined as a 12-hour HRT, with no dilution and no glucose added on the influent. It should be noted, however, that glucose addition is important to the start-up of the process, for stimulating the microorganism’s metabolism. After the start-up phase (about 60 days), the reduction/removal of glucose had no effect on the process efficiency. The efficiency of the aerobic system for COD removal in Phase I was of 67% and, in Phase II, of 63%. The removal of organic matter and ammonium observed in the aerobic system was enough to meet the legal standards, but the residual concentration of phenol in the effluent was above these limits. Influent and effluent of activated sludge were analyzed by UV-Vis Spectrophotometry and Gas Chromatography coupled with Mass Spectrometry (GC-MS), allowing evaluation of the persistence of potentially toxic and recalcitrant compounds to the aerobic treatment. These analyses have demonstrated complete removal of most compounds identified. However, we could observe on the final effluent the presence of volatile fatty acids (mainly propanoic and isobutyric acids); long-chain fatty acids (palmitic, stearic and linoleic acids); stigmasterol and other aromatic compounds, such as phthalates.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/14793
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 21/03/2022 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite a adaptação.
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