Avaliação do processo anaeróbio em duas fases tratando efluente de curtume

Esta pesquisa teve por objetivo avaliar a viabilidade de emprego do processo anaeróbio em duas fases, para tratar efluentes de um curtume completo (ribeira e acabamento). Os estudos experimentais foram desenvolvidos mediante o emprego de uma estação pilo to projetada para operar em duas fases: a Ia fase, acidogênica e a 2a fase, metanogênica. A fase acidogênica foi desenvolvida em um reator de mistura completa. O reator metanogênico na sua parte inferior foi projetado para ter um comportamento de manto de lodo de fluxo ascendente (UASB) e na parte superior houve um preenchimento com um meio suporte (anéis Pall) de poli¬ propileno para formar um biofilme aderido a este meio suporte e assim proporcionar uma melhor performance da fase metanogênica na eventualidade de ocorrência de sobrecargas tóxicas. No reator acidogênico foi inoculado biomassa proveniente do descarte de lodo do sistema de Iodos ativados do próprio curtume. A "partida" do reator metanogênico foi realizada com inóculo, apresentando boa atividade metanogênica, proveniente de um reator anaeróbio de manto de lodo com fluxo ascendente (UASB) tratando efluentes de uma fábrica de gelatina. Esta biomassa do reator metanogênico sofreu alteração no seu aspecto físico, que passou de granular para floculenta no decorrer do experimento. Esta alteração mostrou-se mais acentuada ao longo do reator, possivelmente pela maior sedimentabilidade da biomassa granular. No decorrer do experimento foram testados tempos de retenção hidráulico de 41h, 27,3h e 20,5h com eficiências (remoção de DQOtotaI) de 51,97%, 49,66% e 39,97%, respectivamente. Elevadas concentrações de sulfeto foram detectadas na saída do reator metanogênico, porém não foi encontrada uma boa correlação (r = 0,20) entre concentração de sulfeto e a porcentagem de remoção de DQOtotal. Foi avaliada a hidrólise e acidificação no reator acidogênico, tendo como resultado de hidrólise 44,64%, 14,24% e 22,55% para tempos de retenção hidráulico, no reator acidogênico de 14h, 9,33h e 7h, para Ia, 2a e 3a etapas, respectivamente. A redução de sulfato foi avaliada para as três etapas tendo como resultados, 78,26%, 68,32% e 59,98%. Foram monitorados parâmetros como alcalinidade (bicarbonato livre e total), ácidos graxos voláteis, sulfeto, cromo total, sódio, temperatura, pH e atividade metanogênica. A estabilidade do reator metanogênico foi afetada pelo choque de pH e cromo ocasionado por vazamento acidental do banho de cromo para curtimento. As relações entre os parâmetros Ácidos Voláteis e Alcalinidade Bicarbonato Total (AV/AT) e também entre Alcalinidade Bicarbonato Livre e Alcalinidade Bicarbonato Total (AI/AP) não voltaram aos níveis da 1a etapa, sofrendo oscilações de acordo com a composição do substrato. O processo, em duas fases, mostrou-se eficiente quanto a remoção de cromo no sistema, redução de sulfato, hidrólise e acidificação. A remoção de cromo na fase acidogênica foi de 18,84%, 47,99% e 58,09% para a Ia, 2a e 3a etapa, respectivamente. Isto demonstra que o aumento da taxa de aplicação superficial no sedimentador da fase acidogênica não afetou a remoção de cromo. O reciclo, no reator acidogênico, utilizado na 1a etapa, pode ter sido responsável pela baixa remoção de cromo pois aumentou o Tempo de Retenção Celular, propiciando um tempo maior de contato entre a biomassa e o metal, favorecendo a biossorção.The purpose of this study was to assess the feasibility of using the two-phase anaerobic process for full treatment of tannery effluents (beam house and dyeing). The experimental studies were performed using a pilot plant designed for two-phase operation: the first acidogenic and the second, methanogenic. The acidogenic phase was developed in a complete mixture reactor. The methanogenic reactor in the lower part was designed to behave as an upflow anaerobic sludge blanket (UASB), and in the upper part filling occurred by ancillary medium (Pall rings) of polypropylene to form a biofilm which adheres to this support medium, and thus, provides better performance in the methanogenesis phase when toxic overload occurs. Biomass of discarded sludge from the activated sludge of the tannery itself was inoculated in the acidogenic reactor. The methanogenic reactor was started up using an inoculum with good methanogenic activity, from an UASB reactor treating gelatin plant effluent. The physical aspect of the biomass from the methanogenic reactor changed from granular to floccular during the experiment. This change was increasingly noticeable throughout the reactor, possibly due to the greater sedimentability of the granular biomass. Hydraulic retention time of 41h, 27,33h and 20,5h were tested, during the experiment with efficiencies (COD total removal) of 51,97%, 49,66% and 39,97%, respectively. High sulphide concentration were detected at the outlet of the methanogenic reactor, but no good correlation (r = 0,20) was found between sulphide concentration and percentage removal of COD total. Hydrolisis and acidification were assessed in the acidogenic reactor; the result of hydrolisis was 44,64%, 14,24% and 22,55% for hydraulic retention times in the acidogenic reactor of 14h, 9,33h and 7h for the first, second and third stages respectively. Sulphate reduction was assessed for the 3 stages, resulting in 78,26%, 68,32% and 59,98%. Parameters such as alkalinity (free and total bicarbonate), volatile fatty acids, Sulphide, Chromium, Sodium, Temperature, pH and methanogenic activity were monitored. Stability of the methanogenic reactor was affected by the pH and Chromium shock due to accidental leakage from the chromium tanning bath. Ratios between parameters VFA/TA and AI/AP did not return to the first stage levels and fluctuated according to substrate composition. The two-phases process proved affective in chromium removal from the system, sulphate, reduction, hydrolisis and acidification. Chromium removal in the acidogenic phase was 18,84%, 47,99% and 58,09% for first, second and third stage, respectively. This shows that the increased of superficial application rate in the acidogenic phase sedimention basin did not affect chromium removal. The recycle in the acidogenic reactor used during the first stage could have been responsible for the low chromium removal, since it increase the celular retention time, allowing greater contact time between the biomass and the metal thus favoring biosorption

Water reuse as a wastewater treatment plant revitalization tool

O objetivo deste artigo foi avaliar o emprego do reúso de água como ferramenta de revitalização de uma estação de tratamento de efluentes (ETE). Para comprovação em um caso real, este estudo foi desenvolvido em uma indústria de embalagens de papelão ondulado, cuja ETE apresentava baixo desempenho. A identificação de oportunidades de reúso e a simulação matemática de seu impacto sobre a ETE, por meio do balanço de cargas, apontaram para o reúso do efluente de tratamento primário como oportunidade de revitalização. Por conseguinte, esse efluente foi reusado na produção de adesivo de amido, reduzindo em mais de 60% a carga de DBO5 afluente ao processo de lodos ativados (59,14 para 22,15 kg/dia). Assim, a eficiência da ETE foi aumentada significativamente, resultando em uma redução substancial da carga despejada no corpo hídrico, com consequente observação dos padrões de lançamento estabelecidos pelo órgão ambiental.The objective of this article was to evaluate the water reuse as a wastewater treatment plant (WWTP) revitalization tool. To verify a real case, this study was developed in a corrugated paperboard package industry whose WWTP presented a low performance. The identification of reuse opportunities and the mathematic simulation of its impact on the WWTP, by the means of load balance, pointed out the reuse of primary treatment effluent as a revitalization opportunity. Therefore, this effluent was reused in starch adhesive production, reducing the affluent BOD5 into the activated sludge over 60% (59.14 to 22.15 kg/day). Thus, the WWTP performance was significantly raised, resulting in a substantial reduction in contaminant load dumped into the water body with consequent observation of the standards of effluent release environmental regulation

IDENTIFICAÇÃO DO CONSÓRCIO MICROBIANO POR PCR- DGGE, DE AMOSTRAS DE REATOR ANAERÓBIO ALIMENTADO COM VINHAÇA

Vinasse is a by-product of ethanol production, and contains several nutrients in its composition, such as: K, Mg, Ca, P. Vinasse can cause environmental damage, if disposed of inappropriately, such as groundwater pollution, soil desertification , between others. The use of vinasse to produce biogas is a way of reusing this waste. Biogas is a gas that comes from the anaerobic digestion of microorganisms, and contains methane that can be used as vehicle fuel and energy generation. The identification of the microbiota can be done through molecular techniques such as DNA extraction, PCR and DGGE, which is necessary for subsequent optimization of the process. This study aims to identify microbial consortia that act in the fermentation of vinasse, in an initial and final sample of the best biogas production, by PCR/DGGE. In this study, sugar cane vinasse was used as substrate and granular sludge as inoculum, at 4 concentrations of substrate/biomass (So/Xo): 0.5, 1.0, 1.5, 1.7, operated in a bench with 5 L of working medium, pH between 4-7, temperature at 35ºC. The best methane production was found at the So/Xo ratio 1.7 (872.02 mL CH4/h). The initial and final microbiota of fermentation was verified through the bands of the DGGE gel, with differences between the microorganisms identified in the samples, with 4 microorganisms in the initial sample and 11 in the final sample, belonging to the phyla Firmicutes and Proteobacteria for bacteria and 2 bands for archaea for each sample, from the genus Methanotrix. being associated with anaerobic digestion., entre otros. El uso de vinaza para producir biogás es una forma de reutilizar estos residuos. El biogás es un gas que proviene de la digestión anaeróbica de microorganismos, y contiene metano que puede ser utilizado como combustible para vehículos y generación de energía. La identificación de la microbiota se puede realizar mediante técnicas moleculares como extracción de ADN, PCR y DGGE, lo cual es necesario para la posterior optimización del proceso. Este estudio tiene como objetivo identificar consorcios microbianos que actúan en la fermentación de vinaza, en una muestra inicial y final de la mejor producción de biogás, mediante PCR/DGGE. En este estudio se utilizó vinaza de caña de azúcar como sustrato y lodo granular como inóculo, en 4 concentraciones de sustrato/biomasa (So/Xo): 0,5, 1,0, 1,5, 1,7, operado en banco con 5 L de medio de trabajo, pH entre 4-7, temperatura a 35ºC. La mejor producción de metano se encontró con la relación So/Xo de 1,7 (872,02 ml CH4/h). La microbiota inicial y final de la fermentación se verificó a través de las bandas del gel DGGE, existiendo diferencias entre los microorganismos identificados en las muestras, siendo 4 microorganismos en la muestra inicial y 11 en la muestra final, pertenecientes a los filos Firmicutes y Proteobacteria para las bacterias. y 2 bandas para arqueas por cada muestra, del género Methanotrix. estando asociado con la digestión anaeróbica.A vinhaça é um subproduto da produção de etanol, e possui em sua composição diversos nutrientes, como: K, Mg, Ca, P. A vinhaça pode causar prejuízos ambientais, se descartada de forma inadequada, como poluição de lençóis freáticos, desertificação do solo, entre outros. O uso da vinhaça para produção de biogás é uma maneira de reaproveitar esse resíduo. O biogás é um gás proveniente da digestão anaeróbia de microrganismos, e contém metano que pode ser utilizado como combustível veicular e geração de energia. A identificação da microbiota pode ser feita através de técnicas moleculares como extração de DNA, PCR e DGGE, sendo necessária para posterior otimização do processo. Este estudo tem como objetivo identificar consórcios microbianos que atuam na fermentação da vinhaça, em amostra inicial e final da melhor produção de biogás, por PCR/ DGGE. Nesse estudo foram utilizados vinhaça de cana de açúcar como substrato e lodo granular como inóculo, em 4 concentrações de substrato/biomassa (So/Xo): 0,5, 1,0, 1,5, 1,7, operado em reator de bancada com 5 L de meio de trabalho, pH entre 4-7, temperatura a 35ºC. Verificou-se a melhor produção de metano na relação So/Xo 1,7 (872,02 mL CH4/h). A microbiota inicial e final da fermentação foi verificada através das bandas do gel de DGGE, havendo diferenças entre os microrganismos identificados nas amostras, sendo 4 microrganismos na amostra inicial e 11 na amostra final, pertencentes aos filos Firmicutes e Proteobacteria para bactérias e 2 bandas de arquéias para cada amostra, do gênero Methanotrix. sendo associados a digestão anaeróbia

Racionalização do Uso da Água em uma Instituição de Ensino Superior – Estudo de Caso da Universidade de Caxias do Sul

The present work was developed in the central campus of Universidade de Caxias do Sul (UCS). Its objective is to propose guidelines for water management in the laboratories of the institution, in order to reduce water waste therein. A diagnosis was carried out for global hydric consumption and the demand of each point that already present hydrometers installed for consumption control. It was also quantified the exclusively water outflow for cooling purposes in laboratorial systems. The goals were to achieve rational water usage in these laboratories and reduce consumption. Starting from the mapping of equipment and identification of each system contribution in total consumption of each unit, were proposed actions of rational water consumption and conservation, aiming consumption control, minimization of losses actions and water reuse alternatives such as a water recirculation system or direct water reuse at the laboratories.Este trabajo se desarrolló en el campus de la Universidade de Caxias do Sul (UCS) y tuvo como objetivo proponer directrices para la gestión del agua en los laboratorios de la institución para reducir los residuos. Para esto, se realizó un diagnóstico del consumo de agua y la demanda global en los puntos que ya tenían medidores de agua instalados para el control. También se cuantificó el flujo de agua para uso exclusivo en laboratorio de los sistemas de refrigeración. A partir de la asignación de dichos equipos y la determinación de la contribución de cada sistema en el consumo total de cada unidad se proponen acciones de uso racional y de conservación del agua, incluyendo el control del consumo, acciones de minimización de residuos y de reutilización del agua, como recirculación de agua y reutilización directa en los laboratorios.O presente trabalho foi desenvolvido na cidade universitária da Universidade de Caxias do Sul (UCS) e teve como objetivo principal propor diretrizes para o gerenciamento de água dos laboratórios da instituição para reduzir o desperdício. Para isso, foi realizado um diagnóstico do consumo hídrico global e da demanda nos pontos que já tinham hidrômetros instalados para controle. Também foi quantificada a vazão de água de uso exclusivo para resfriamento de sistemas laboratoriais. A partir do mapeamento desses equipamentos e da identificação da contribuição de cada sistema no consumo total de cada unidade, foram propostas ações de uso racional e de conservação de água, incluindo controle do consumo, ações de minimização de desperdício e alternativas de reúso da água como recirculação de água e reúso direto nos laboratórios

Multiphase CFD modelling and PIV validation of a UASB reactor

Upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors stand out as a feasible option for treating wastewaters while generating a valuable amount of biogas. It is known that the efficiency of UASB reactors is closely linked to its hydrodynamics. Therefore, understanding the role of each phase (solids, liquid and gas) in the mixing conditions inside the reactor and having validated numerical models for predicting the flow behavior has become fundamental for the design and optimization of UASB reactors. In this context this work aims to develop and validate a three phase Computational Fluid Dynamics (CFD) model of an UASB reactor. Eulerian-Eulerian laminar three-dimensional multiphase simulations were carried out using Fluent 16.2. The model was validated using Particle Image Velocimetry (PIV) experiments. The reactor was divided into four regions, according to its mixing conditions. Validation results showed differences between experimental and computational results for the liquid velocity to be less than 4%. Dead zones accounted for 0.02% of the total volume of the reactor. From the simulation results, a sludge wash out of 179 mg·L−1 was found. The validated model can be further used for optimization studies for this type of wastewater treatment bioreactor

Influence of sulfide on the evaluation of methane production through the degradation of sugarcane vinasse

Anaerobic digestion is a widely used effluent and organic waste treatment practice, in which it is possible to minimize and control environmental problems, associating the reduction of environmental impacts with energy recovery. Low methane production and process instability are often found in anaerobic digestion reactors, preventing this technique from being widely applied. Inhibitory substances, such as sulfides resulting from sulfate conversion by the sulfur reducing bacteria, are one of the causes of inhibition or malfunctioning of anaerobic digesters if they are present in the effluent to be treated. The objective of this work is to evaluate the effect of sulfide at two different values of pH (7.0 and 7.5) using sulfide concentrations of 0 to 1000 mg S2-L-1. All the tests were performed in batches and performed at mesophilic conditions. For the concentrations of 50 mg S2-L-1 and 1000 mg S2-L-1, the inhibitions of the methanogenic activity at pH 7.0 were in the order of 38.5% to 59.8% and at pH 7.5 in the order of 67% to 94%, respectively. Concerning the test at pH 7.0, the removal of COD in the experiment without addition of any concentration of S2- was 93.3%, and it reached a 49.14% COD removal at concentrations of 1000 mg S2-L-1. At pH 7.5 under the same conditions, the COD removals were respectively 80.7% and 9.6%. The concentrations of 50, 75 and 100 mg S2-L-1 of S2- initially tested at the two aforementioned pH values promoted the greatest increase in the reduction of SMA. When the experiments were carried out at pH 7.0 the reductions were 37.96%, 41.70%, and 46.06% respectively for the same concentrations. At pH 7.5 the reductions represented 67.01%, 82.47% and 81.81%

Tratamento anaeróbio de efluente de curtume de acabamento associado a membranas de micro e ultrafiltração

Esta pesquisa teve por objetivo avaliar aspectos fundamentais para o emprego de processo anaeróbio associado a membranas de micro e ultrafiltração no tratamento de efluentes de curtume oriundos do processo de acabamento. Para tanto, foi utilizada uma unidade piloto composta de um reator anaeróbio de mistura completa com um volume útil de 40 L, uma unidade de microfiltração para separação de biomassa e uma unidade de ultrafiltração para reter no sistema compostos macromoleculares (taninos). O material constituinte das membranas era cerâmica e o diâmetro médio de poro, especificado pelo fabricante, da microfiltração foi 0,2 mm e da ultrafiltração 0,005 mm. A biomassa no reator anaeróbio foi inoculada para que a concentração inicial fosse de 7.000 mg/L de SVT, sendo a origem desta um reator UASB tratando efluente de uma fábrica de gelatina. O trabalho foi desenvolvido em três etapas, sendo utilizadas diferentes pressões nas membranas, a saber: na primeira etapa as membranas foram operadas com um pressão de 800 kPa, na segunda com uma pressão de 600 kPa e na terceira etapa a pressão utilizada foi de 400 kPa. A remoção de cromo foi superior a 95% em todas as etapas, sendo que a maior remoção ocorreu no conjunto reator anaeróbio e microfiltração. Este comportamento deveu-se à fixação deste metal na biomassa e à conseqüente retenção desta na operação de microfiltração. A remoção média de matéria orgânica, avaliada através do parâmetro DQO, para as três etapas estudadas foi 68,13%, 58,32% e 60,17% e, em todo o sistema, de 81,93%, 76,20% e 69,15%. Ocorreu remoção total dos sólidos suspensos já que o diâmetro de poro da membrana de microfiltração era 55,55% inferior ao diâmetro de poro utilizado nas membranas para determinação de sólidos suspensos. Já para sólidos totais, onde inclui-se os dissolvidos, esta eficiência variou de 42% a 63%