Digestão anaeróbia de resíduos orgânicos em reator de escala real e aplicação do lodo efluente na compostagem de resíduos vegetais

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dc.contributor.advisorFernandes, Fernando
dc.contributor.authorBortoloti, Maurício Aparecido
dc.contributor.bancaFerreira, Bernardo Ornelas
dc.contributor.bancaBosco, Tatiane Cristina Dal
dc.coverage.extent206 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2024-10-04T17:28:32Z
dc.date.available2024-10-04T17:28:32Z
dc.date.issued2021-03-25
dc.description.abstractA maior parcela dos resíduos sólidos urbanos (RSU) geradas no Brasil é representada pela fração orgânica (51%). Tal percentual apresenta características de biodegradabilidade que permitem a sua recuperação por tratamentos biológicos, aeróbio e anaeróbio, de forma individual ou integrada. O objetivo do presente estudo foi avaliar as condições de instalação de uma planta de biogás para digestão anaeróbia de resíduos orgânicos, julgar a qualidade do processo e avaliar a aplicação do lodo efluente na compostagem com resíduos vegetais. A unidade em implantação necessitou de adequações quanto à estrutura física e métodos operacionais. O sistema anaeróbio foi operado em um reator de mistura completa (CSTR - 58 m3) com alimentação semi-contínua, três vezes por semana; com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 40 dias; temperatura mesofílica (36°C); agitação intermitente; carga orgânica volumétrica (COV) variável; monitoramento de parâmetros físico-químicos e avaliação quali-quantitativa do biogás. A COV média global utilizada foi de 0,5 kgSTV.m-3.d-1. Três substratos, resíduos alimentares do restaurante universitário (RU), resíduos alimentares do restaurante do hospital universitário (HU) e dejetos suínos (DS), foram utilizados de acordo com a disponibilidade. A produção média global de biogás foi de 9,98 m3, sendo as maiores gerações verificadas nos períodos alimentados com RU. O biogás teve percentual médio de CH4 variando entre 54,65%, na partida do sistema, e 66,60% no TDH 4. A taxa de conversão global de STV foi de 67,42% e da DQO de 63,74%. Já no processo de compostagem, em leiras de volume aproximado de 1,5 m3, uniu-se os resíduos vegetais em proporção 2,5:1 (kg:kg) para resíduo de poda (RP) e resíduo de grama (RG), constituindo o tratamento 1 (T1). Os tratamentos 2 (T2) e 3 (T3) que receberam adição de lodo anaeróbio sedimentado (LAS), confeccionados nas proporções em massa (kg:kg:kg) de 1,8:0,7:1 e 0,9:0,6:1 (RP:RG:LAS), respectivamente. O experimento foi conduzido por 90 dias (outono/inverno). As temperaturas dos tratamentos se elevaram pouco (<51°C), devido às dimensões reduzidas das leiras, as baixas temperaturas verificadas no período (5°C) e a granulometria inadequada dos substratos vegetais. A maior temperatura foi verificada no T2 (50°C). A estabilização dos compostos foi verificada aos 75 dias para T2 e T3, e aos 90 dias para o T1. Ao fim dos 90 dias, a caracterização final apontou os tratamentos com relação C/N inferiores a 12 e percentuais de STF de superiores a 20%. A análise agronômica verificou incremento de N ao composto no T3. Estatisticamente os tratamentos não apresentaram diferenças significativas na análise fatorial da variação dos tratamentos com relação ao tempo de processamento, para taxa de germinação das sementes (TGS) e índice de germinação (IG). Conclui-se, portanto, que após as adequações, a planta de DA forneceu condições favoráveis ao processo; o qual verificou-se pequenos distúrbios referentes as variações de substrato, COV e recirculação do lodo clarificado, porém sem comprometer o sistema. Por fim, a utilização de LAS na compostagem auxiliou na melhoria dos parâmetros do processo e na qualidade do composto final
dc.description.abstractother1The largest portion of solid urban waste (SUW) generated in Brazil is represented by the organic fraction (51%). This percentage presents characteristics of biodegradability that allow its recovery by biological, aerobic and anaerobic treatments, individually or integrated. The objective of the present study was to evaluate the conditions of installation of a biogas plant for anaerobic digestion of organic waste, to judge the quality of the process and to evaluate the application of the sludge in composting with vegetable pruning. The unit under implementation required adjustments in terms of its structures and operational methods. The anaerobic system was operated in a completed mix reactor (CSTR – 58 m3) with semi-continuous feeding, three times a week; with 40 days of hydraulic detention time (HDT); mesophilic temperature (36 °C); intermittent shaking; variable volumetric organic load (VOL); monitoring of the physical-chemical parameters and qualitative and quantitative assessment of biogas. The global average VOL used was 0,5 kgTVS.m-3.d-1. Three substrates, food waste from the university restaurant (UR), food waste from the university hospital restaurant (UH) and pig manure (PM), were used according to their availability. The average global biogas production was 9,98 m3, and the highest generation was verified in periods of feeding with UR. Biogas had an average proportion of CH4 varying between 54,65% at the start of the system and 66,60% at HDT 4. The overall conversion rate for TVS was 67,42% and the COD 63,74%. In the composting process, in windrows with an approximate volume of 1,5 m3, vegetable waste was combined in a 2,5:1 ratio for pruning waste (PW) and grass waste (GW), composse the treatment 1 (T1). Treatments 2 (T2) and 3 (T3) that received the addition of sedimented anaerobic sludge (SAS), made in the mass proportions of 1,8:0,7:1 and 0,9:0,6:1 (PW:GW:SAS), respectively. The experiment was conducted for 90 days (autumn/winter). The treatment temperatures increased slightly (<51°C), due to the reduced windrow dimensions, the low temperatures observed in the period (5°C) and the inadequate granulometry of the vegetable substrates. The highest temperature was seen in T2 (50°C). The stabilization of the compounds was verified at day 75 for T2 and T3, and at day 90 for T1. At the end of 90 days, the final characterization indicated treatments with a C/N ratio lower than 12 and percentages of FTS greater than 20%. The agronomic analysis checked an increase of N to the compound in T3. Statistically, the treatments did not show significant differences in the factor analysis of the variation of treatments with processing time,for seed germination ratio (SGR) and germination index (GI). It is concluded, therefore, that after the adjustments, the DA plant provided favorable conditions for the process; which showed minor disturbances regarding substrate variations, VOL and recirculation of the clarified sludge, but without compromising the system. Finally, the use of SAS in composting helped to improve the process parameters and the quality of the final compost
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/17910
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCTU - Departamento de Construção Civil
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.subjectResíduos alimentares
dc.subjectDejeto suíno
dc.subjectRecirculação
dc.subjectLodo clarificado
dc.subjectAgitação da mistura
dc.subjectEngenharia civil
dc.subjectDigestão anaeróbia
dc.subjectResíduos orgânicos
dc.subject.capesEngenharias - Engenharia Civil
dc.subject.cnpqEngenharias - Engenharia Civil
dc.subject.keywordsFood waste
dc.subject.keywordsSwine manure
dc.subject.keywordsRecirculation
dc.subject.keywordsClarified sludge
dc.subject.keywordsStirring the mixture
dc.subject.keywordsCivil engineering
dc.subject.keywordsAnaerobic digestion
dc.subject.keywordsOrganic wastes
dc.titleDigestão anaeróbia de resíduos orgânicos em reator de escala real e aplicação do lodo efluente na compostagem de resíduos vegetais
dc.title.alternativeAnaerobic digestion of organic waste in a full-scale reactor and application of effluent sludge in the composting of vegetable waste
dc.typeDissertação
dcterms.educationLevelMestrado Acadêmico
dcterms.provenanceCentro de Tecnologia e Urbanismo

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