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https://tede.unioeste.br/handle/tede/8181| Tipo do documento: | Dissertação |
| Title: | Codigestão anaeróbia de lixiviado de aterro sanitário com lodo flotado de agroindústria para produção de biogás |
| Other Titles: | Anaerobic co-digestion of landfill leachate with floated agroindustry sludge for biogas production |
| Autor: | Dechechi, Fernanda Gomes ![]() |
| Primeiro orientador: | Gotardo, Jackeline Tatiane |
| Primeiro membro da banca: | Gomes, Simone Damasceno |
| Segundo membro da banca: | Castro, Thiago |
| Resumo: | O lixiviado de aterro sanitário, popularmente conhecido como chorume, possui elevada diversidade e complexidade em relação aos poluentes presentes, dificultando a aplicação de uma única metodologia de tratamento. Para evitar impactos ambientais decorrentes de seu lançamento em corpos hídricos ou no solo, o lixiviado precisa passar por tratamento completo. Por outro lado, o lodo flotado centrifugado, resíduo gerado no tratamento de efluentes agroindústrias, apresenta a problemática de ser produzido em volume significativo, acarretando custos expressivos para sua disposição e transporte até local devidamente licenciado. Ambos os efluentes, com suas características, incentivaram a pesquisa de codigestão anaeróbia, visando à produção de biogás, fomentando a ideia de alternativas sustentáveis para tratamento e geração de energia limpa. O objetivo desta pesquisa foi avaliar a eficiência de remoção de matéria orgânica e a produção de biogás, do lixiviado de aterro sanitário em codigestão com lodo flotado de um complexo agroindustrial, em reatores em batelada, visando à valorização energética. A pesquisa dividiu-se em 3 fases, Fase 1: reator batelada no sistema de fermentação em lote (Ritter), Fase 2: reator batelada na BOD e Fase 3: reator batelada no Shaker. Em todas as fases, os resíduos foram coletados e tiveram suas características físico-químicas analisadas, bem como as misturas de cada reator, submetidas a análises físico-químicas antes da incubação e ao final do período determinado. Um planejamento experimental foi elaborado para a Fase 1 e outro para a Fase 2, 11 reatores foram incubados a 37ºC, por aproximadamente 60 dias ou até a produção acumulada de biogás ser inferior a 1%; o pH foi ajustado antes de incubar os reatores, conforme o delineamento composto central rotacional (DCCR) bem como a porcentagem dos resíduos em análise. Análises estatísticas foram aplicadas nos resultados dos ensaios, na Fase 2, foi possível realizar a otimização do modelo. Para validação do ponto ótimo, os parâmetros encontrados foram aplicados em reatores em batelada no Shaker (Fase 3). Pela Fase 1, foi possível identificar que o reator teste com lodo flotado centrifugado apresentou desempenho superior ao lodo flotado, para a variável resposta analisada (remoção de DQO), assim, o lodo flotado centrifugado substitui o lodo flotado como resíduo essencial para o planejamento experimental da Fase 2. Na Fase 2, dentre os reatores integrantes do planejamento experimental, o reator com maior destaque na remoção de DQO (73,73% DQO centrifugada e 84,38% DQO filtrada) foi o reator 6, com 95% de lixiviado e 7,5 pH. Para a variável resposta produção de metano, os pontos centrais do planejamento experimental tiveram maior produção aproximadamente 7,5 LCH4/L reator; os parâmetros são: 97,5% de lixiviado e 7,5 pH. O reator apenas com o resíduo lixiviado (reator 5) e os reatores testes apenas com o lodo flotado centrifugado e água destilada (reatores 19 e 20) não tiveram resultados significativos, comprovando a vantagem da codigestão em comparação com a digestão anaeróbia. Na otimização, as variáveis independentes do ponto ótimo são 96,3% de lixiviado de aterro sanitário e pH 7,7. A variável dependente prevista pelo modelo é 6,76 LCH4/L reator. Após a operação do reator da Fase 3, a produção de metano superou as expectativas com 10,01 LCH4/L reator. Conclui-se que a codigestão de lixiviado proveniente de aterro sanitário em codigestão com lodo flotado centrifugado de abatedouro de aves contribui com o progresso de estudos sobre energia limpa e renovável, difundindo a autonomia energética mediante a produção de biogás. Por fim, visando à aplicação em escala real desta pesquisa, é pertinente adquirir dados sazonais de operação por meio de um reator escala piloto, para obter um banco de dados robusto e proporcionar maior confiabilidade ao dimensionamento do sistema de tratamento. |
| Abstract: | Sanitary landfill leachate, commonly known as “leachate”, exhibits high diversity and complexity in its pollutant load, making it difficult to apply a single treatment method. To prevent environmental impacts associated with its discharge into water bodies or soil, leachate must undergo complete treatment. In turn, centrifuged floated sludge, an effluent generated in agro industrial wastewater treatment, poses the challenge of being produced in large volumes, resulting in significant costs for disposal and transport to licensed facilities. Due to these characteristics, both effluents motivated the investigation of anaerobic co-digestion for biogas production, fostering the development of sustainable alternatives for treatment and clean energy generation. The objective of this study was to assess the efficiency of organic matter removal and biogas production from sanitary landfill leachate co-digested with centrifuged floated sludge from an agro-industrial complex in batch reactors, aiming at energy recovery. The research was divided into three phases: Phase 1: batch reactor using the Ritter fermentation system; Phase 2: batch reactor in BOD bottles; and Phase 3: batch reactor in a shaker. In all phases, the residues were collected and their physicochemical characteristics analyzed, as well as the mixtures of each reactor before incubation and at the end of the predetermined period. An experimental design was developed for Phases 1 and 2. Eleven reactors were incubated at 37ºC for approximately 60 days or until accumulated biogas production fell below 1%. The pH was adjusted before incubation, according to the central composite rotational design (CCRD), along with the proportions of the studied residues. Statistical analyses were applied to the results, and in Phase 2 it was possible to optimize the model. To validate the optimal point, the parameters obtained were applied to batch reactors operated on a shaker (Phase 3). Phase 1 showed that the test reactor containing centrifuged floated sludge performed better than the reactor with non-centrifuged floated sludge for the response variable (COD removal). Thus, centrifuged floated sludge was selected as the essential co-substrate for the experimental design in Phase 2. In Phase 2, among all reactors in the experimental design, Reactor 6 achieved the highest COD removal (73.73% for centrifuged COD and 84.38% for filtered COD), operating with 95% leachate and pH 7.5. For methane production, the central points of the design showed the highest values, approximately 7.5 L CH₄/L reactor, with parameters of 97.5% leachate and pH 7.5. The reactor containing only leachate (Reactor 5) and the test reactors with only centrifuged floated sludge or distilled water (Reactors 19 and 20) did not show significant results, confirming the advantage of co digestion over mono-digestion. Model optimization indicated 96.3% landfill leachate and pH 7.7 as the optimal independent variables, predicting 6.76 L CH₄/L reactor. After operating the Phase 3 reactor, methane production exceeded expectations, reaching 10.01 L CH₄/L reactor. In conclusion, the co-digestion of sanitary landfill leachate with centrifuged floated sludge from poultry processing contributes to advances in clean and renewable energy research, supporting energy autonomy through biogas production. Finally, for real-scale application, obtaining seasonal operational data from a pilot-scale reactor is recommended to generate a robust database and increase confidence in system design |
| Keywords: | Tratamento anaeróbio Resíduo agroindustrial Metano Anaerobic treatment Agro-industrial waste Methane |
| CNPq areas: | Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental |
| 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: | Dechechi, Fernanda Gomes. Codigestão anaeróbia de lixiviado de aterro sanitário com lodo flotado de agroindústria para produção de biogás. 2025. 109 f. Dissertação( Mestrado em Engenharia Agrícola) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel. |
| Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
| Endereço da licença: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |
| URI: | https://tede.unioeste.br/handle/tede/8181 |
| Issue Date: | 25-Aug-2025 |
| Appears in Collections: | Mestrado em Engenharia Agrícola (CVL) |
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