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Tipo do documento: Dissertação
Title: Avaliação de duas estratégias de partida em biodigestores do tipo CSTR utilizando lodos de sistemas de tratamento de efluentes da suinocultura
Other Titles: Evaluation of two strategies of start up in biodigesters of the CSTR type using sludge of swine production effluent treatment systems
Autor: Oliveira, Gabrielle Bortolini de 
Primeiro orientador: Kunz, Airton
Primeiro membro da banca: Kunz, Airton
Segundo membro da banca: Bortoli, Marcelo
Terceiro membro da banca: Coelho, Silvia Renata Machado
Resumo: A suinocultura é uma atividade de grande importância econômica no Brasil, sendo crescente a demanda da produção de suínos por estar entre as carnes mais consumidas no mundo. Com o aumento da produção, consequentemente gera-se maior volume de resíduos com elevadas concentrações de nutrientes que possuem alto potencial poluidor no meio ambiente. O lodo gerado pela suinocultura manejado corretamente possui alto valor econômico, podendo ser utilizado na geração de biogás e a utilização do digestato como um rico biofertilizante. Sistemas de tratamentos dos dejetos suínos por meio da biodigestão anaeróbia são eficazes na remoção de carbono encontrados nestes efluentes. Os biodigestores são considerados para o tratamento de efluentes uma das tecnologias mais difundidas pois reduzem a carga orgânica. Entretanto, a partida do biodigestor é de extrema importância para o sucesso de todo o processo da digestão anaeróbia onde exigem-se controles operacionais. O objetivo deste estudo foi avaliar duas estratégias de partida de biodigestores de agitação contínua (CSTR), em condições desfavoráveis para o início do processo da digestão anaeróbia pela ausência de inóculo aclimatado, em condições de temperatura mesofílica, utilizando lodos provenientes de etapas de tratamento de efluentes da suinocultura e avaliar quanto à eficiência da produção e à qualidade de biogás gerado pelas distintas estratégias de partida dos biodigestores anaeróbios. As estratégias de partida estudadas, denominadas Partida com Substrato (PCS) e Partida sem Substrato (PSS), foram divididas em duas etapas. Na Etapa I analisou-se a parte da partida dos reatores utilizando-se apenas dois substratos (lodo de peneira rotativa e lodo de biodigestor de lagoa coberta), na Etapa II foi marcada pela adição de um terceiro substrato, o lodo de reator biológico aeróbio (RBA), no processo. Como o reator PSS demonstrou melhores condições de operação e estabilidade no processo de digestão anaeróbia, optou-se por adicionar apenas a este reator o substrato lodo RBA, a fim de avaliar o comportamento do processo de digestão anaeróbia com a adição de nitrato. As estratégias de partida aplicadas demonstraram ser eficientes para o processo anaeróbio. Na Etapa I o reator PCS apresentou maior instabilidade operacional; em contrapartida, obteve geração de biogás mais rapidamente; no segundo dia observou-se produção de biogás com 21,0 LN.d-1, e rendimento de biogás (RB) de 1,32 LN biogás g SV adic-1. A concentração de amônia apresentou-se elevada, na faixa de 233,8 ± 85,0 mg L-1 e a qualidade de metano estabeleceu-se na faixa de 56,0 ± 6% (v v-1) neste reator. No reator PSS, a maior produtividade de biogás ocorreu com 41 dias, com valores de 0,95 LN biogás Lreator-1 d-1 e RB com 0,78 LN biogás g sv adic-1 As análises de qPCR encontraram espécies de arqueas metanogênicas das ordens Methanobacteriales, Methanosarcinales e Methanomicrobiales nas duas estratégias de partida estudadas. Na Etapa II do experimento, marcada pela adição do substrato RBA no reator PSS, apresentou produção média de biogás de 6,7 LN d-1. Esse resultado demonstrou a influência da redução da COV e também da adição de nitrato em sistemas anaeróbios. Nesse contexto, o presente estudo buscou contribuir para a redução de lodos nos sistemas de tratamentos da suinocultura, minimizando custos nestes processos colaborando com a identificação dos parâmetros de instabilidades operacionais que possam ocorrer na digestão anaeróbia extraindo a produção de biogás deste resíduo.
Abstract: The swine production has great economic importance in Brazil, with a growing demand in swine production, considering swine meat is one of the most consumed in the world. As the production increases, consequently a higher volume of waste is generated with elevated concentration of nutrients with high polluting hazard for the environment. When the sludge generated by swine production is properly management, it presents great economical value, since it may be used in the generation of biogas and its digestate is a potent biofertilizer. Treatment systems of swine sludge using anaerobic digestion are effective in removing the carbon found in the swine manure. For the effluents treatment, the biodigester is one of the most used technology, because it reduces the organic load. However, the biodigester start up is extremely important for a successful outcome of the whole anaerobic digestion process where required operational controls. The study objective was to evaluate two different strategies to get the continuous stirred (CSTR) biodigester start up, under unfavorable conditions for the anaerobic digestion process initiation by the absence of the acclimatized inoculum, in mesophilic temperature conditions, using sludge from treatment steps of swine production effluents and to evaluate how much the production efficiency and quality of biogas generated from distinguished ways to start up the anaerobic biodigester. The start up strategies studied, named Start up with Substrate (PCS) and Start up without Substrate (PSS), were divided in two stages. In Step I it was analyzed the reactor starting part using only two substrates (rotary sieve sludge and lagoon covered biodigester sludge), as Step II was marked to add of a third substrate the aerobic biological reactor sludge (RBA)in the process. The PSS reactor showed better conditions of operation and stability in the process of anaerobic digestion, therefore, it was decided to only add to this reactor substrate sludge RBA, in order to evaluate the behavior of the anaerobic digestion process with the addition of nitrate, remained the PCS reactor under to operating conditions of Step I. The studied strategies have shown to be efficient for the anaerobic digestion process, in Step I the PCS reactor presented greater operational instability, in contrast obtained faster biogas generation, on the second day it was observed biogas production with 21.0 LN.d-1 and biogas yield (RB) of 1.32 LN biogas g SV adic-1. The ammonia concentration presented high values at the PCS start up, in the range of 233.8 ± 85.0 N-NH3 mg L-1 and the methane quality was established in the range of 56.0 ± 6% (v v-1) in this reactor. In the PSS reactor the highest biogas productivity occurred within 41 days, with values of 0.95 LN biogas Lreator-1 d-1 e RB with 0.78 LN biogas g sv adic-1. On the qPCR analysis has been found species, from the Methanogenic Archaea and Methanobacteriales, Methanosarcinales to Methanomicrobiales orders on the two start-ups studied. The Step II of the experiment marked by the addition of the RBA substrate in the PSS reactor, presented a biogas average production of 6,7 LN d-1, this result demonstrated the COV reduction influence and also when added nitrate on anaerobic systems. The present study aimed to contribute to the improvement of the swine activity, with the reduction of sludge in swine treatment systems, minimizing costs in these processes, cooperating with the identification of the parameters of operational instability that may occur in anaerobic digestion, extracting biogas production from this product.
Keywords: Águas residuárias
Suínos
Digestão anaeróbia
Wastewaters
Swine
Anaerobic digestion
CNPq areas: CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola
Campun: Cascavel
Citation: OLIVEIRA, Gabrielle Bortolini de. Avaliação de duas estratégias de partida em biodigestores do tipo CSTR utilizando lodos de sistemas de tratamento de efluentes da suinocultura. 2018. 76 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel, 2018.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: http://tede.unioeste.br/handle/tede/4178
Issue Date: 25-May-2018
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Agrícola (CVL)

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