Tratamento de água residuária de fecularia em reator anaeróbio com leito de pedras de calcário dolomítico

• Main Author: Palma, Denise
• Other Authors: Gomes, Simone Damasceno
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Estadual do Oeste do Parana 2017
• Subjects: manipueira; alcalinidade; carga orgânica; biogás; cassava wastewater; alkalinity; organic load; biogas; CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA
• Online Access: http://tede.unioeste.br:8080/tede/handle/tede/418

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:48:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Denise.pdf: 2063586 bytes, checksum: a2d861cc1b3132a42bea2b253e274250 (MD5) Previous issue date: 2012-02-14 === The cassava processing for starch or flour production generates some wastewater (manipueira) with high organic load and toxic compounds, which cause environmental degradation. In the western Paraná region, there are several starch factories, so its waste generation is a concern for the correct treatment and disposal. Thus, anaerobic reactors are a cost-effective option to treat manipueira since its waste has an easy biological degradation. However, anaerobic digestion requires the monitoring of management conditions as the steady ratio of volatile acidity/total alkalinity. Usually, when this ratio becomes high enough and makes impossible the conversion process of chemical compounds in biogas, substances that provide alkalinity to the medium are used. The utilization of lime stone in manipueira anaerobic treatment was the aim of this trial, whose specific goals were to evaluate the limestone efficiency as alkalizing agent, the efficiency system on organic matter removal, solids removal and biogas production and the potential use of the reactor effluent as a biofertilizer. An anaerobic horizontal reactor was used with the following measures: length:width ratio 1:6; 15.9 L total volume and 7.95 L net volume. The studied reactor had five sampling points, distributed along its form, whose main point was used as an output for the produced biogas. Biogas was stored in two gasometers of floating dome type. These ones, in turn, had coupled thermometers, pressure gauges and valves to release the daily biogas. The reactor was kept under water bath at nearly 27 oC. The inoculum was sludge that came from a similar reactor used for manipueira treatment. The limestone contained 27.33% CaO and 22.97% MgO that were standardized according to the size, so the used limestone ranged from 24.5 to 38.1 mm. The mass of stones / manipueira volume ratio was 50%. The reactor supplying occurred under sequence and manipueira volume was distributed throughout the day by a peristaltic pump connected to a timer. The organic loads were estimated based on organic load concentration of gross manipueira, according to the Chemical Oxygen Demand value. The applied organic loads were: 1.23, 1.54, 1.84, 2.45, 3.40, 4.96, 6.01, 8.11, 10.14, 12.39, 14.79 and 16,43 g COD Lr -1 d-1, with their respective hydraulic retention times: 10, 7.99, 6.65, 5.0, 4.42, 1.69, 1.39, 2.21, 1, 77, 1.45, 0.88 and 0.80 days. The Ca2+ ion concentrations in the reactor effluent increased while Mg2+ ion concentrations decreased. TA, pH, VA and VA/TA averages were 6.69, 882.54 mg CaCO3 L-1, 221.55 mg CH3COOH L-1 and 0.22, respectively. VFA was detected in the reactor effluent. TS, FTS, VTS and COD removals were 84.01, 35.98, 93.43 and 86.88%, respectively, and the average of specific biogas production was 0.12 L biogas g CODremoved -1. The reactor effluent showed higher overall averages of N, P and K concentrations as 162.24, 14.82 and 520.29 mg L-1. At last, it can be concluded that the system operated under optimal conditions for methanogenic bacteria activity, however, the specific biogas production was lower than expected. The solids and organic matter removals were satisfactory according to an anaerobic treatment and the effluent can be used as biofertilizer === O processamento da mandioca para produção de fécula ou farinha gera água residuária (manipueira) caracterizada pela elevada carga orgânica e presença de compostos tóxicos, causadores de degradação ambiental. No Oeste do Paraná, a concentração de fecularias e a geração do resíduo são motivo de preocupação quanto ao tratamento e descarte apropriados. Os reatores anaeróbios são uma alternativa eficaz e econômica de tratamento para a manipueira, que é um resíduo de fácil degradação biológica. Contudo, a digestão anaeróbia exige monitoramento das condições operacionais, dentre as quais, a estabilidade da relação acidez volátil/alcalinidade total. Geralmente, quando essa relação torna-se elevada a ponto de inviabilizar o processo de conversão dos compostos químicos em biogás, são utilizadas substâncias capazes de fornecer alcalinidade ao meio. A utilização de pedras de calcário dolomítico em reator anaeróbio para tratamento da manipueira foi o objetivo geral deste trabalho, cujos objetivos específicos foram avaliar a eficiência do calcário como agente alcalinizante, a eficiência do sistema quanto à remoção de matéria orgânica, a remoção de sólidos e produção de biogás e a potencialidade do uso do efluente do reator como biofertilizante. Foi utilizado reator anaeróbio horizontal com relação largura: comprimento de 1:6, volume total de 15,9 L e volume útil de 7,95 L. O reator continha cinco pontos de coleta de amostras, distribuídos ao longo do perfil, cujo ponto central servia como saída do biogás produzido. O biogás era armazenado em dois gasômetros do tipo cúpula flutuante. Esses, por sua vez, possuíam termômetros acoplados bem como manômetros e válvulas para liberação diária do biogás. O reator foi mantido em banho-maria à temperatura de aproximadamente 27 oC. O inóculo utilizado era o lodo proveniente de um reator semelhante utilizado para tratamento de manipueira. As pedras de calcário continham 27,33% de CaO e 22,97% de MgO e foram padronizadas quanto à granulometria, portanto, foram utilizadas pedras de tamanho entre 24,5 e 38,1 mm. A relação massa de pedras/volume de manipueira foi de 50%. O abastecimento do reator deu-se de forma sequencial, com o volume de manipueira distribuído ao longo do dia por bomba peristáltica ligada a um temporizador. As cargas orgânicas utilizadas foram estimadas com base na concentração de carga orgânica da manipueira bruta, por meio da Demanda Química de Oxigênio. Foram aplicadas as cargas de 1,23, 1,54, 1,84, 2,45, 3,40, 4,96, 6,01, 8,11, 10,14, 12,39, 14,79 e 16,43 g DQO Lr -1 d-1, com os respectivos tempos de detenção hidráulica: 10, 7,99, 6,65, 5,0, 4,42, 1,69, 1,39, 2,21, 1,77, 1,45, 0,88 e 0,80 dias. As concentrações do íon Ca2+ aumentaram no efluente do reator, enquanto as concentrações do íon Mg2+ diminuíram. As médias de pH, AT, AV e AV/AT foram 6,69, 882,54 mg CaCO3 L-1, 221,55 mg CH3COOH L-1 e 0,22, respectivamente. Foi detectada presença de AGV no efluente do reator. As remoções de ST, STF, STV e DQO foram de 84,01, 35,98, 93,43 e 86,88%, respectivamente, e a média de produção específica de biogás foi 0,12 L biogás g DQOremovida -1. O efluente do reator apresentou médias gerais de concentrações de N, P e K iguais a 162,24, 14,82 e 520,29 mg L-1. Conclui-se que o sistema operou dentro das condições ótimas para a atividade das bactérias metanogênicas, porém, a produção específica de biogás ficou abaixo da esperada. As remoções de sólidos e matéria orgânica foram satisfatórias tratando-se de tratamento anaeróbio e o efluente pode servir como biofertilizante