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http://hdl.handle.net/1843/43244| Tipo: | Tese |
| Título: | Digestão anaeróbia de resíduos sólidos : avaliação de diferentes configurações de sistemas simplificados e estratégias operacionais no desempenho do processo |
| Título(s) alternativo(s): | Anaerobic digestion of solid food waste : evaluation of different configurations of simplified systems and operational strategies on process performance |
| Autor(es): | Tiago Borges Ferreira |
| Primeiro Orientador: | Cláudio Leite de Souza |
| Primeiro Coorientador: | Fabiana Lopes Del Rei Passos |
| Primeiro membro da banca : | Valderi Duarte Leite |
| Segundo membro da banca: | Bruno Eduardo Lobo Baeta |
| Terceiro membro da banca: | Roberto Alves de Oliveira |
| Quarto membro da banca: | Eduardo Coutinho de Paula |
| Resumo: | O tratamento desses resíduos via digestão anaeróbia é uma alternativa sustentável, porém, a necessidade de controles operacionais, como o aquecimento dos reatores, pode inviabilizar sua aplicação descentralizada devido ao aumento de custos. Partindo desses preceitos, o objetivo do presente trabalho foi avaliar diferentes estratégias operacionais aplicadas ao tratamento de resíduos alimentares em temperatura ambiente para garantir melhores estabilidade e desempenho. Para o seu desenvolvimento foram utilizados um digestor anaeróbio e um reator de manta de lodo e fluxo ascendente (UASB), em escala demonstração, após mais de seis anos de operação, e um digestor em escala piloto. O período experimental ocorreu ao longo de 698 dias, com avaliação de sistema de tratamento anaeróbio em um único estágio, dois estágios metanogênicos, sistema anaeróbio de contato e único estágio com desvinculação do tempo de detenção hidráulica (TDH) e tempo de retenção de sólidos (TRS). Foram realizados monitoramentos da estabilidade do processo, remoção da matéria orgânica e produção de metano. Analisando os resultados, a carga orgânica volumétrica (COV) máxima suportada pelo digestor em escala demonstração foi de 0,51 kg SV m3 d-1, apresentando sobrecarga orgânica por fatores hidrodinâmicos. Em tais condições, a máxima remoção de sólidos voláteis (SV) e o máximo rendimento de metano foram 81% e 0,43 m3 CH4 kg SV-1, respectivamente. O acoplamento do reator UASB, em configuração sequencial, proporcionou um incremento da remoção de SV, chegando a 87%, além de rendimento de metano entre 4 e 11% mais elevados. Em relação à operação do digestor em escala piloto com a desvinculação do TDH e TRS, observou-se operação estável, com remoção de SV de 82% e produção volumétrica de metano (PVM) de 0,645 m3 CH4 m-3 d-1, para COV de 1,5 kg SV m-3 d-1 e TDH de 36 dias. Tais condições são tipicamente encontrados na literatura para reatores operados com temperatura mesofílica controlada (faixa de 35 a 37 °C). Finalmente, pôde-se afirmar que o tratamento de resíduos alimentares em condições simplificadas, sem controle de temperatura ou pH, pode ser aplicado, nas condições climáticas avaliadas, obtendo desempenho semelhante a sistemas com maior nível tecnológico. |
| Abstract: | The food waste treatment via anaerobic digestion is a sustainable alternative. However, the need for operational control, as reactor heating, can make its decentralized application unfeasible due to the high costs. Based on these precepts, this study aimed to evaluate different operational strategies applied to the treatment of food waste at ambient temperature to improve its stability and performance. For its development, an anaerobic digester and a upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor, on a demonstration-scale, operated for more than six years before the present evaluation, and a digester on a pilot-scale were used. The experiment period took place over 698 days, with an evaluation of the anaerobic treatment in a single-stage, two-stage methanogenic, contact anaerobic process, and single-stage with uncoupling of hydraulic retention time (HRT) and solids retention time (SRT). Monitoring of the reactor stability, removal of organic matter, and methane production were carried out. According to the results, the maximum organic loading rate (OLR) supported by the digester on a demo-scale was 0.51 kg VS m-3 d-1, presenting organic overload due to hydrodynamic conditions. Under such conditions, the maximum removal of volatile solids (VS) and maximum methane yield were 81% and 0.43 m3 CH4 kg VS-1, respectively. The sequential coupling of the UASB reactor provided an increase in SV removal, reaching 87%, in addition to a higher methane yield between 4 and 11%. Regarding the pilot-scale digester with the HRT and SRT uncoupled, a stable operation was observed, with VS removal of 82% and methane production rate of 0.645 m3 CH4 m-3 d-1, at OLR of 1.5 kg VS m-3 d-1 and HRT of 36 day. These conditions are typically reported by the literature for reactors operated with controlled mesophilic temperature (35 – 37 °C). Finally, it could be stated that the treatment of food waste in simplified conditions, as anaerobic reactors without temperature or pH control, can be applied, in the evaluated climate conditions, obtaining a performance similar to systems with higher technological level. |
| Assunto: | Engenharia sanitária Saneamento Digestão anaeróbia Resíduos orgânicos Metano |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Sigla da Instituição: | UFMG |
| Departamento: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL |
| Curso: | Programa de Pós-Graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos |
| Tipo de Acesso: | Acesso Restrito |
| metadata.dc.rights.uri: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/ |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/43244 |
| Data do documento: | 25-Fev-2021 |
| Término do Embargo: | 25-Fev-2023 |
| Aparece nas coleções: | Teses de Doutorado |
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