TRATAMENTO DE VINHAÇA EM REATOR ANAERÓBIO DE FLUXO ASCENDENTE E MANTA DE LODO (UASB)

This work was aimed at studying the anaerobic treatment of vinasse in a laboratory scale anaerobic upflow sludge blanket reactor (UASB) (1L of volume), with emphasis on COD removal during 50 days. The reactor was kept at room temperature. The characterization of raw vinasse showed concentrations of 55000 mgCOD/L of organic matter, 140 mg/L of total nitrogen and pH of 3.8. The performance of the reactor was monitored by determining COD and pH levels from samples of influent and affluent. The UASB reactor was inoculated with sludge from a FBAR reactor of a wastewater sludge treatment plant from SANEPAR, Umuarama (State of Paraná). The reactor operation was divided into three distinct phases: Phase I – 1.2 L/d of flowrate and 20 h of TDH for 20 days; Phase II – 1.2 L/d of flowrate and 20 h of TDH for 21 days; Phase III – 0.6 L/d of flowrate and 40 h of TDH for 5 days. Raw vinasse was employed in phase I while diluted vinasse were used in stages II and III with organic loads of 66.00 COD/d, 1.92 COD/d and 1.20 gCOD/d, respectively. The process was run for 48 days in the three aforementioned phases, with mean hydraulic retention time of 20 h. The purpose of using raw vinasse in the first phase was to check out for extreme for operating conditions. The efficiencies of COD removal were: phase I - 23%, being 40% the maximum value; phase II - 30%, being 42% the maximum value; phase III - 32%, being 41% the maximum value. In view of the results obtained and the operating conditions adverse to biological activity, it was seem that COD removal efficiency was satisfactory in the reactor. Key words: Sugar Cane. Vinasse. UASB. Organic Matter Removal. COD. Anaerobic Process.Neste trabalho avaliou-se o uso de tratamento anaeróbio da vinhaça por um reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB) em escala de bancada (1L de volume), especificamente na remoção de DQO durante 50 dias. O reator foi mantido em temperatura constante A caracterização da vinhaça bruta apresentou concentrações de 55000 mgDQO/L de matéria orgânica, 140 mg/L de nitrogênio total e pH de 3,8. O monitoramento do reator foi feito determinando-se a demanda química de oxigênio (DQO) e pH de amostras do afluente e do efluente. O reator UASB foi inoculado com lodo proveniente de um reator RALF, da estação de tratamento de esgoto sanitário da SANEPAR, unidade de Umuarama (PR). A operação do reator foi dividida em três fases: Fase I – vazão de 1,2 L/d e TDH de 20h durante 20 dias; Fase II – vazão de 1,2 L/d e TDH de 20h durante 21 dias; Fase III – vazão de 0,6 L/d e TDH de 40 h durante 5 dias. Optou-se em dar a partida no reator usando vinhaça “in natura” na Fase I e diluída nas Fases II e III com cargas orgânicas de 66,00 gDQO/d, 1,92 gDQO/d e 0,6 gDQO/d, respectivamente. O tempo de operação do reator foi de 48 dias, dividido nas três fases citadas, com tempo de detenção hidráulica médio de 20 h. A opção por já se iniciar a operação do reator com a vinhaça bruta, sem qualquer alteração, partiu da estratégia de implementar as condições mais adversas. As eficiências de remoção de DQO resultaram em: Fase I - 23%, sendo 40% o valor máximo obtido; Fase II - 30%, sendo 42% o valor máximo; Fase III - 32%, sendo 41% o valor máximo obtido. Diante dos resultados e das circunstâncias operacionais utilizadas, consideradas adversas à atividade biológica, foi possível observar que a eficiência de remoção de DQO foi razoável no reator. Palavras-chave: Cana-de-açúcar. Vinhaça. UASB. Remoção de Matéria Orgânica. DQO. Processos Anaeróbios

Avaliação da incorporação do lodo de Estação de Tratamento de Água em peças de concreto intertravado

O lodo gerado nas estações de tratamento de água é resultado de várias operações que visam adequação daágua aos padrões legais de potabilidade. Apesar de haver alternativas para o tratamento do lodo, as soluçõesde disposição final usualmente empregadas como descarte direto em cursos d’água, ainda representam grandesimpactos e sobrecarregam os sistemas envolvidos. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a viabilidadetécnica da incorporação de lodo de uma estação de tratamento de água na produção de peças de concretopara pavimentação intertravada. Foi avaliada a influência da umidade do lodo no comportamento doconcreto. As peças de concreto para pavimentação intertravada com teores em relação a massa de cimento de2,5%, 5,0% e 7,5% de lodo no estado natural e 5,0% de lodo seco em estufa foram avaliadas por meio deensaios de resistência à compressão axial, resistência à tração na flexão, índice de vazios, absorção de água emassa específica. Com os resultados obtidos comprovou-se que teores de até 5,0% de adição não geram alteraçõessignificativas nas propriedades do concreto. Portanto, seria viável a adição do lodo de estações de tratamentode água em peças de concreto para pavimentação intertravada, desde que limitada a teores baixos. Aincorporação de resíduos industriais em materiais de construção se mostra uma alternativa viável para minimizaro passivo ambiental resultante de processos de produção e tratamento de outros materiais.Palavras-chave: Lodo, Estação de tratamento de Água, Concreto

Análise da utilização de cerâmica vermelha como adsorvente na remoção do corante têxtil Direct Blue de uma solução aquosa

A adsorção tem sido estudada como alternativa para tratamento de efluentes têxteis contendo corantestóxicos, carcinogênicos, mutagênicos e que interferem no equilíbrio dos ecossistemas aquáticos ao seremlançados no ambiente sem adequado tratamento prévio. Este problema é agravado pois até 50% daquantidade de corante aplicado nas etapas de tingimento e de lavagem não se fixa às fibras dos tecidos. Oobjetivo deste estudo foi avaliar a remoção de cor de uma solução aquosa contendo o corante direct blue, naconcentração inicial de 5 g/L, através da adsorção em cerâmica vermelha. Para isto, foram selecionadas asfaixas de diâmetro de 1,21 mm a 2,4 mm e de 2,41 mm a 4,8 mm e as massas de 200, 250 e 300 g doadsorvente para cada faixa. Os ensaios foram conduzidos sob agitação constante de 120 rpm a temperaturaambiente, com duração total de 5 horas, para avaliar o desempenho da adsorção a partir dos valores obtidospara remoção de cor. Além disto, os resultados foram ajustados aos modelos cinéticos de pseudo-primeiraordem e pseudo-segunda ordem de Lagergren. Em todas as configurações experimentais avaliadas, oequilíbrio se deu após a primeira hora de ensaio e as remoções de cor variaram de 98,2% a 99,5%. Do pontode vista da capacidade de adsorção por massa de adsorvente, os melhores resultados foram verificados commassa de 200 g do adsorvente. Constatou-se ainda que os resultados foram moderadamente mais efetivos nafaixa de menor de diâmetro com desempenho 0,5% superior à faixa de maiores diâmetros. O modelo cinéticode pseudo-segunda ordem se ajustou melhor aos resultados experimentais quando comparado ao de pseudoprimeiraordem. Foi possível concluir através da pesquisa que a cerâmica de argila adquirida na RegiãoMetropolitana de Curitiba foi um material efetivo na remoção do corante Direct Blue de uma solução aquosa

Anaerobic treatment of effluent cointaining pentachlorophenol in a fluidized bed reactor

Remoções quase totais de clorofenóis, por processos anaeróbios, já foram atingidas mediante elevada concentração de matéria orgânica e um número considerável de fontes de carbono. Porém, é necessário que se investigue o desempenho dos reatores submetidos a condições menos idealizadas. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia para avaliar um reator anaeróbio de leito fluidificado (RALF) como etapa de pré-tratamento de substrato sintético contendo pentaclorofenol (PCP). Para isso, foram adotadas as seguintes condições experimentais: fonte única de carbono; concentração reduzida de matéria orgânica; biomassa não previamente adaptada, e menores tempos de detenção hidráulica. Para cumprir o objetivo citado, foram desenvolvidos dois reatores, com 2,2 e 16 litros, respectivamente, e foram realizadas etapas de avaliação de materiais suporte, estudo de diversas interações (partícula/fluido, partículas fluido, biopartícula/fluido e biopartículas/fluido), e análise do desempenho do RALF sem PCP e com PCP. Os materiais suporte escolhidos foram a alumina, o basalto e o carvão ativado granular, todos com diâmetros próximos a 3 mm. Eles foram avaliados em ensaios de caracterização física, de microscopia eletrônica de varredura, de fluidodinâmica e de análise de imagens. O carvão apresentou os melhores resultados e foi escolhido para a continuidade do trabalho. As interações foram analisadas através de ensaios fluidodinâmicos, isotermas de adsorção, dentre outros. Nas condições experimentais utilizadas, a biomassa aumentou a densidade da partícula, fato que foi comprovado pelos ensaios para determinação da velocidade mínima de fluidificação, de expansão e porosidade do leito, e também de velocidade terminal da partícula isolada. As isotermas de adsorção demonstraram que a presença de matéria orgânica diminuiu em 9% a adsorção do PCP. O RALF apresentou um comportamento satisfatório no período de operação sem PCP. Nos 105 dias de operação, a eficiência média de remoção de DQO ficou quase sempre superior a 90%, e os outros parâmetros de monitoramento de desempenho apresentaram valores típicos, indicando estabilidade no processo. A presença de PCP no sistema, nas concentrações utilizadas, não alterou a qualidade da biomassa presente, e nem os parâmetros de monitoramento de desempenho, como DQO, alcalinidade, pH e ácidos voláteis. Mesmo sob condições menos idealizadas, foi observado um desempenho satisfatório do reator na remoção do PCP. Em concentrações variando de 1 a 6 mg/L, foram observadas eficiências médias de remoção de 93% e 70%, respectivamente, para os 80 dias de operação nessas condições. Diante dos resultados obtidos, foi possível concluir que a remoção de PCP em um RALF pode ser atingida mediante condições operacionais mais simples.The almost total removal of chlorophenols by anaerobic processes has been achieved under high concentrations of organic matter and a considerably large number of carbon sources. However, it is necessary to investigate the performance of such reactors under less idealized conditions. The present work shows the development of a new methodology for evaluating the use of an anaerobic fluidized bed reactor (AFBR) in the pretreatment step of a synthetic substrate containing pentachlorophenol (PCP). In order to do that, the following experimental conditions were used: a single source of carbon; reduced concentrations of organic matter; non-previously adapted biomass, and smaller hydraulic retention times. To achieve the main objective, two reactors, one having a volume of 2.2 L and the other one, 16 L, were especially designed; evaluation steps of support material and the study of several interactions (particle/fluid, particles/fluid, bioparticle/fluid, bioparticles/fluid) were carried out, and the performance of the AFBR with and without PCP was analyzed. The three support materials employed were alumina, basalt and granular activated carbon, all having average diameters of 3 mm. These materials were evaluated through physical characterization methods, microscopy, hydrodynamic and image analyses. The activated coal showed the best results and was exclusively employed in the remainder of the work. The interactions were analyzed by hydrodynamics and adsorption isotherms, to name but a few. Under the experimental conditions employed, the biomass made the particle density increase, a fact that was verified in the determination of the minimum fluidization velocity, the bed porosity and expansion as well as the terminal velocity of isolated particles. The adsorption isotherms showed a decrease of 9% in PCP absorption due to the existence of organic matter. The AFBR showed satisfactory results during the operation without PCP. In the 105 days of operation, the average efficiency of COD removal remained almost always over 90%, while the other performance monitoring parameters remained at typical values, indicating the process stability. The presence of PCP under the concentrations used in the system did not seem to affect neither the quality of the biomass nor the performance monitoring parameters, like COD, alkalinity, pH and volatile acids. Even under less idealized conditions, the reactor showed good performance in removing PCP. The average efficiencies of removal attained around 93% and 70% for concentrations of 1 to 6 mg/L respectively. These concentration levels were kept during 80 days. In view of the results obtained, it is possible to conclude that reasonably good efficiency of PCP removal in AFBR can be attained under simpler operational conditions

Anaerobic treatment of effluent cointaining pentachlorophenol in a fluidized bed reactor

Remoções quase totais de clorofenóis, por processos anaeróbios, já foram atingidas mediante elevada concentração de matéria orgânica e um número considerável de fontes de carbono. Porém, é necessário que se investigue o desempenho dos reatores submetidos a condições menos idealizadas. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia para avaliar um reator anaeróbio de leito fluidificado (RALF) como etapa de pré-tratamento de substrato sintético contendo pentaclorofenol (PCP). Para isso, foram adotadas as seguintes condições experimentais: fonte única de carbono; concentração reduzida de matéria orgânica; biomassa não previamente adaptada, e menores tempos de detenção hidráulica. Para cumprir o objetivo citado, foram desenvolvidos dois reatores, com 2,2 e 16 litros, respectivamente, e foram realizadas etapas de avaliação de materiais suporte, estudo de diversas interações (partícula/fluido, partículas fluido, biopartícula/fluido e biopartículas/fluido), e análise do desempenho do RALF sem PCP e com PCP. Os materiais suporte escolhidos foram a alumina, o basalto e o carvão ativado granular, todos com diâmetros próximos a 3 mm. Eles foram avaliados em ensaios de caracterização física, de microscopia eletrônica de varredura, de fluidodinâmica e de análise de imagens. O carvão apresentou os melhores resultados e foi escolhido para a continuidade do trabalho. As interações foram analisadas através de ensaios fluidodinâmicos, isotermas de adsorção, dentre outros. Nas condições experimentais utilizadas, a biomassa aumentou a densidade da partícula, fato que foi comprovado pelos ensaios para determinação da velocidade mínima de fluidificação, de expansão e porosidade do leito, e também de velocidade terminal da partícula isolada. As isotermas de adsorção demonstraram que a presença de matéria orgânica diminuiu em 9% a adsorção do PCP. O RALF apresentou um comportamento satisfatório no período de operação sem PCP. Nos 105 dias de operação, a eficiência média de remoção de DQO ficou quase sempre superior a 90%, e os outros parâmetros de monitoramento de desempenho apresentaram valores típicos, indicando estabilidade no processo. A presença de PCP no sistema, nas concentrações utilizadas, não alterou a qualidade da biomassa presente, e nem os parâmetros de monitoramento de desempenho, como DQO, alcalinidade, pH e ácidos voláteis. Mesmo sob condições menos idealizadas, foi observado um desempenho satisfatório do reator na remoção do PCP. Em concentrações variando de 1 a 6 mg/L, foram observadas eficiências médias de remoção de 93% e 70%, respectivamente, para os 80 dias de operação nessas condições. Diante dos resultados obtidos, foi possível concluir que a remoção de PCP em um RALF pode ser atingida mediante condições operacionais mais simples.The almost total removal of chlorophenols by anaerobic processes has been achieved under high concentrations of organic matter and a considerably large number of carbon sources. However, it is necessary to investigate the performance of such reactors under less idealized conditions. The present work shows the development of a new methodology for evaluating the use of an anaerobic fluidized bed reactor (AFBR) in the pretreatment step of a synthetic substrate containing pentachlorophenol (PCP). In order to do that, the following experimental conditions were used: a single source of carbon; reduced concentrations of organic matter; non-previously adapted biomass, and smaller hydraulic retention times. To achieve the main objective, two reactors, one having a volume of 2.2 L and the other one, 16 L, were especially designed; evaluation steps of support material and the study of several interactions (particle/fluid, particles/fluid, bioparticle/fluid, bioparticles/fluid) were carried out, and the performance of the AFBR with and without PCP was analyzed. The three support materials employed were alumina, basalt and granular activated carbon, all having average diameters of 3 mm. These materials were evaluated through physical characterization methods, microscopy, hydrodynamic and image analyses. The activated coal showed the best results and was exclusively employed in the remainder of the work. The interactions were analyzed by hydrodynamics and adsorption isotherms, to name but a few. Under the experimental conditions employed, the biomass made the particle density increase, a fact that was verified in the determination of the minimum fluidization velocity, the bed porosity and expansion as well as the terminal velocity of isolated particles. The adsorption isotherms showed a decrease of 9% in PCP absorption due to the existence of organic matter. The AFBR showed satisfactory results during the operation without PCP. In the 105 days of operation, the average efficiency of COD removal remained almost always over 90%, while the other performance monitoring parameters remained at typical values, indicating the process stability. The presence of PCP under the concentrations used in the system did not seem to affect neither the quality of the biomass nor the performance monitoring parameters, like COD, alkalinity, pH and volatile acids. Even under less idealized conditions, the reactor showed good performance in removing PCP. The average efficiencies of removal attained around 93% and 70% for concentrations of 1 to 6 mg/L respectively. These concentration levels were kept during 80 days. In view of the results obtained, it is possible to conclude that reasonably good efficiency of PCP removal in AFBR can be attained under simpler operational conditions

Influência da imobilização de biomassa e do tamanho da partícula na fluidodinâmica de um reator anaeróbio de leito fluidizado - DOI: 10.4025/actascitechnol.v30i1.3216

Fluid dynamic analysis is an important branch of several chemical engineering related areas, such as drying processes and chemical reactors. However, aspects concerning fluid dynamics in wastewater treatment bioreactors still require further investigation, as they highly influence process efficiency. Therefore, it is essential to evaluate the influence of biofilm on the reactor fluid dynamic behavior, through the analysis of a few important parameters, such as minimum fluidization velocity, bed expansion and porosity, and particle terminal velocity. The main objective of the present work was to investigate the fluid dynamics of an anaerobic fluidized bed reactor, having activated carbon particles as support media for biomass immobilization. Reactor performance was tested using synthetic residual water, which was prepared using the solution employed in BOD determination. The results showed that the presence of immobilized biomass increased particle density and altered the main fluid dynamic parameters investigated.O estudo da fluidodinâmica é muito comum em diversas áreas relacionadas com a engenharia química, tais como nos processos de secagem e nos reatores químicos. Entretanto, em reatores biológicos empregados no tratamento de águas residuárias, esses aspectos ainda necessitam de investigações mais aprofundadas. Deste modo, é fundamental avaliar a influência da presença do biofilme no comportamento fluidodinâmico do reator, por meio de importantes parâmetros como, por exemplo, a velocidade de mínima fluidização, a expansão, a porosidade do leito e a velocidade terminal da partícula. O objetivo deste trabalho foi realizar uma investigação da fluidodinâmica de um reator anaeróbio de leito fluidizado, tratando uma água residuária sintética preparada a partir da solução utilizada para determinação de DBO, tendo o carvão ativado como meio suporte para a imobilização de biomassa. Especificamente, no trabalho, verificou-se que a biomassa imobilizada aumentou a densidade das partículas e alterou os principais parâmetros fluidodinâmicos avaliados

Influência da imobilização de biomassa e do tamanho da partícula na fluidodinâmica de um reator anaeróbio de leito fluidizado = The influence of immobilized biomass and particle size on the fluid dynamics of an anaerobic fluidized bed reactor

O estudo da fluidodinâmica é muito comum em diversas áreas relacionadas com a engenharia química, tais como nos processos de secagem e nos reatores químicos. Entretanto, em reatores biológicos empregados no tratamento de águas residuárias, esses aspectos ainda necessitam de investigações mais aprofundadas. Deste modo, é fundamental avaliar a influência da presença do biofilme no comportamento fluidodinâmico do reator, por meio de importantes parâmetros como, por exemplo, a velocidade de mínima fluidização, a expansão, a porosidade do leito e a velocidade terminal da partícula. O objetivo deste trabalho foi realizar uma investigação da fluidodinâmica de um reator anaeróbio de leito fluidizado, tratando uma água residuária sintética preparada a partir da solução utilizada para determinação de DBO, tendo o carvão ativado como meio suportepara a imobilização de biomassa. Especificamente, no trabalho, verificou-se que a biomassa imobilizada aumentou a densidade das partículas e alterou os principais parâmetros fluidodinâmicos avaliados.Fluid dynamic analysis is an important branch of several chemical engineering related areas, such as drying processes and chemical reactors. However, aspects concerning fluid dynamics in wastewater treatment bioreactors still require further investigation, as they highly influence process efficiency. Therefore, it is essential to evaluate the influence of biofilm on the reactor fluid dynamicbehavior, through the analysis of a few important parameters, such as minimum fluidization velocity, bed expansion and porosity, and particle terminal velocity. The main objective of the present work was to investigate the fluid dynamics of an anaerobic fluidized bed reactor, having activated carbon particles as support media for biomass immobilization. Reactor performance was tested using synthetic residual water, which was prepared using the solution employed in BOD determination. The results showed that the presence ofimmobilized biomass increased particle density and altered the main fluid dynamic parameters investigated

Tratamento anaeróbio de pentaclorofenol em reator de leito fluidificado alimentado com água residuária sintética contendo glicose como fonte única de carbono Anaerobic treatment of pentachlorophenol in a fluidized bed reactor fed with synthetic wastewater containing glucose as a single carbon source

Neste trabalho foi utilizado um reator anaeróbio de leito fluidificado (RALF), tratando água residuária sintética contendo pentaclorofenol (PCP), submetido a condições operacionais menos idealizadas. Utilizou-se um reator com volume de 16 litros, com partículas de carvão ativado granular como meio suporte. O desempenho do reator foi verificado pelas análises usuais de monitoramento (pH, alcalinidade, DQO, ácidos voláteis) e também por análises de microscopia e concentração de PCP. A presença de PCP no sistema, nas concentrações utilizadas, não alterou de maneira significativa a qualidade da biomassa presente, e nem os parâmetros de monitoramento. Em concentrações afluentes de PCP variando de 1 a 6 mg/L, foram observadas eficiências médias de remoção de 92% e 70%, respectivamente.<br>In the present work, an anaerobic fluidized bed reactor (AFBR) was used for the treatment of a synthetic wastewater containing pentachlorophenol (PCP) subjected to less idealized operating conditions. The reactor was a 16 litres tank with granular activated carbon particles as support media. Evaluation of AFBR performance was done by the analysis of usual monitoring parameters (pH, alkalinity, COD, volatile acids) together with microscopy and PCP concentration analysis. The presence of PCP under the concentrations used did not significantly alter the amount of biomass and the performance monitoring parameters. Removal average efficiencies of the order of 92% and 70% were obtained for PCP inflow concentrations in the range of 1 to 6mg/l

The influence of immobilized biomass and particle size on the fluid dynamics of an anaerobic fluidized bed reactor

Fluid dynamic analysis is an important branch of several chemical engineering related areas, such as drying processes and chemical reactors. However, aspects concerning fluid dynamics in wastewater treatment bioreactors still require further investigation, as they highly influence process efficiency. Therefore, it is essential to evaluate the influence of biofilm on the reactor fluid dynamic behavior, through the analysis of a few important parameters, such as minimum fluidization velocity, bed expansion and porosity, and particle terminal velocity. The main objective of the present work was to investigate the fluid dynamics of an anaerobic fluidized bed reactor, having activated carbon particles as support media for biomass immobilization. Reactor performance was tested using synthetic residual water, which was prepared using the solution employed in BOD determination. The results showed that the presence of immobilized biomass increased particle density and altered the main fluid dynamic parameters investigated