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Title: Avaliação da capacidade de produção de metano em sistemas UASB tratando vinhoto sob diferentes condições operacionais.
Other Titles: Evaluation of methane production capacity in UASB systems treating vinhoto under different operating conditions.
???metadata.dc.creator???: SANTOS, Vagner Sales dos.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: HAANDEL, Adrianus Cornelius Van.
???metadata.dc.contributor.referee1???: PAIVA, Francisco Vieira.
???metadata.dc.contributor.referee2???: SOUSA, José Tavares de.
Keywords: Águas Residuárias;Tratamento Vinhoto;Produção de Metano;Reatores Mesofílicos;Reatores Termofílicos;Produção de Energia Elétrica;Wastewater;Vinhoto Treatment;Methane Production;Mesophilic Reactors;Thermophilic Reactors;Electric Power Production
Issue Date: 20-Feb-2013
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: SANTOS, Vagner Sales dos. Avaliação da capacidade de produção de metano em sistemas UASB tratando vinhoto sob diferentes condições operacionais. 2013. 94f. (Dissertação) Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental, Curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal da Paraíba – Campus II - Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2013. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/8119
???metadata.dc.description.resumo???: Vinhoto é a água residuária das destilarias de etanol, que tem uma concentração elevada de material orgânico solúvel em água. Se esta água residuária é submetida a um tratamento anaeróbico, o objectivo principal será de gerar metano a uma taxa elevada, que pode então ser utilizado para a produção de energia eléctrica. A taxa de produção de metano depende da viabilidade de manter uma grande massa de lodo com uma elevada atividade metanogénica no reator. Na presente dissertação se descreve uma investigação experimental para avaliar se a taxa de produção de metano pode ser aumentada através da otimização de dois parâmetros operacionais: (1) temperatura e (2) a carga específica de material orgânico (DQO). Para avaliar o efeito da temperatura dois reatores idênticos foram operados a temperaturas ótimas da faixa mesofílica e termofílica: 37 e 54 oC, respectivamente. Sobrecarga orgânica sistemática dos reatores foi aplicada para estimular a acumulação de Methanosarcina e, eventualmente, substituir Methanosaeta. Esperava-se que a manutenção de uma alta concentração de material orgânico resultasse no desenvolvimento de uma lodo mais ativo, porque tal condição favorece o crescimento das Methanosarcia e estas têm uma capacidade de produção específica de metano muito maior que as Metanosaeta que normalmente predominam em sistemas de tratamento de água residuária. Uma investigação experimental de 180 dias, em escala piloto mostrou que as Methanosarcina não foram capazes de estabelecer-se como a população dominante sob as condições de sobrecarga num sistema de reator de fluxo ascendente. Isto é, provavelmente devido à sua propensão reduzida para se incorporar nos grânulos de lodo. Observou-se também que, nos reactores termofílicas um fenómeno de coagulação térmica de proteínas restringiu o transporte de material orgânico para os microrganismo, prejudicando severamente a produção de metano. No entanto, foi realmente possível digerir vinhaça a uma taxa muito elevada em reatores UASB mesófilos: taxas de conversão na faixa de 40 a 50 kgCOD/m3/d foram obtidos. Esta taxa muito elevada de digestão e consequentemente de produção de metano abre a possibilidade de alcançar uma produção de energia eléctrica de mais de 2 kW/m3 de reactor, com excelentes perspectivas econômicas.
Abstract: Vinasse is the waste water from ethanol distilleries with a high concentration of soluble organic material. If this waste water is submitted to anaerobic treatment, the main objective will be to generate methane at a high rate, which then can be used for electrical energy production. The methane production rate depends on the feasibility to maintain a large sludge mass with a high methanogenic activity in the reactor. In this paper an experimental investigation was carried out to evaluate if the methane production rate can be increased by optimizing two operational parameters: (1) temperature and (2) the COD loading rate. To evaluate the effect of temperature identical reactors were operated at the optimal mesophilic and thermophilic temperatures: 37 and 54 oC respectively. Systematic overloading of reactors was applied to stimulate the accumulation of Methanosarcina and eventually substitute Methanosaeta. It was expected that by maintaining a high concentration due to overloading a more active sludge would develop, because Methanosarcia have a much higher specific methane generation capacity. An experimental investigation of 180 days at pilot scale showed that Methanosarcina were unable to establish themselves as the dominant population under the conditions of an upflow reactor system. This is probably due to their reduced propensity to incorporate into sludge granules. It was also observed that in the thermophilic reactors a phenomenon of thermal coagulation of proteins restricted the mass transfer. Yet, overall it was indeed possible to digest vinasse at very high rate in UASB mesophilic reactors: conversion rates in the range of 40 to 50 kgCOD/m3.d were achieved. This very digestion rate and cponsequential high methane production rate opens the possibility of achieving an electrical energy production of more than 2 kW/m3 of reactor, with excellente economic perspectives.
Keywords: Águas Residuárias
Tratamento Vinhoto
Produção de Metano
Reatores Mesofílicos
Reatores Termofílicos
Produção de Energia Elétrica
Wastewater
Vinhoto Treatment
Methane Production
Mesophilic Reactors
Thermophilic Reactors
Electric Power Production
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Civil e Ambiental
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/8119
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental.

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