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Tipo: TCC
Título: Avaliação do efeito da carga orgânica volumétrica na digestão de resíduo de frutas e verduras em reator de agitação contínua em um e dois estágios
Autor(es): Pinheiro, Nicolas Freitas
Orientador: Viana, Michael Barbosa
Coorientador: Menezes, Camila Aparecida
Palavras-chave em português: Digestão anaeróbia;Metano;Sistema em dois estágios;CSTR;Taxa de carregamento orgânico
Palavras-chave em inglês: Anaerobic digestion;Methane;Two stage system;CSTR;Organic loading rate
Data do documento: 2023
Citação: PINHEIRO, Nicolas Freitas. Avaliação do efeito da carga orgânica volumétrica na digestão de resíduo de frutas e verduras em reator de agitação contínua em um e dois estágios. 2023. 55 f. Monografia (Graduação em Ciências Ambientais) - Instituto de Ciências do Mar, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
Resumo: O resíduo de frutas e verduras (RFV) apresenta uma composição rica em carboidratos e elevada concentração de sólidos totais. Essa característica favorece uma acidificação excessiva no reator afetando o processo de digestão anaeróbia e prejudicando a estabilidade e a produção de metano. Uma das alternativas utilizadas para atenuar esse problema é a adoção de um processo em dois estágios. Dessa forma, o trabalho em questão tem como objetivo avaliar a digestão anaeróbia de RFV em estágio único e em dois estágios, utilizando reator de mistura completa (CSTR) e realizar a comparação do desempenho do processo em dois estágios com o processo em estágio único. Nesse sentido, foi avaliado o desempenho do processo em estágio único utilizando um CSTR metanogênico (CSTR-U) com as taxas de carregamento orgânico (TCO) 1,0, 1,5 e 2,0 kgDQO.m-3.d-1 em conjunto com a redução do tempo de detenção hidráulico (TDH) de 34 para 22 e 16 dias, respectivamente. No processo em dois estágios, foram utilizados dois CSTR, um acidogênico de primeiro estágio (CSTR-1) e um metanogênico de segundo estágio (CSTR-2). O CSTR-1 foi operado em uma TCO de 15 kgDQO.m-3.d-1. O efluente produzido pelo CSTR-1 alimentou o CSTR-2 que foi operado em TCOs de 1,5 e 2,5 kgDQO.m-3.d-1 com a redução do TDH de 20 para 12 dias, respectivamente. O melhor desempenho foi observado no processo em dois estágios, no qual o CSTR-2 obteve uma eficiência de remoção de matéria orgânica de 84% e apresentou rendimento de metano (RM) de 428 mL CH4.gSV-1 e produção volumétrica de metano de 0.459 L CH4.Lreator-1.d-1. Comparando o desempenho do processo em dois estágios com o processo em estágio único, o de dois estágios proporcionou uma redução de 35% do volume total do reator, na medida em que o melhor desempenho do CSTR-U foi registrado na TCO de 1,0 kgDQO.m-3.d-1 com TDH de 34 dias, um RM de 312 mL CH4.gSV-1 e PVM de 0,339 L CH4.Lreator-1.d-1. Portanto, o processo em dois estágios apresentou melhor desempenho operacional e com maior estabilidade em relação ao processo em estágio único, havendo ainda, o ganho de 50% na TCO aplicado ao reator.
Abstract: Fruit and vegetable waste (FVW) has a composition rich in carbohydrates and a high concentration of total solids. These characteristic favors excessive acidification in the reactor, affecting the anaerobic digestion process and harming stability and methane production. One of the alternatives used to mitigate this problem is the adoption of a two-stage process. Therefore, the work in question aims to evaluate the anaerobic digestion of FVW in a single stage and in two stages, using a complete mixing reactor (CSTR) and to compare the performance of the two-stage process with the single-stage process. In this sense, the performance of the single-stage process was evaluated using a methanogenic CSTR (CSTR U) with organic loading rates (OLR) 1.0, 1.5 and 2.0 kgCOD.m-3.d-1 in conjunction with the reduction of hydraulic detention time (HRT) from 34 to 22 and 16 days, respectively. In the two-stage process, two CSTRs were used, a first-stage acidogenic (CSTR-1) and a second stage methanogenic (CSTR-2). CSTR-1 was inoculated with a OLR of 15 kgCOD.m-3.d-1. The effluent produced by CSTR-1 fed CSTR-2, which was operated with a OLR of 1.5 and 2.5 kgCOD.m-3.d-1 with a reduction in HRT from 20 to 12 days, respectively. The best performance was observed in the two-stage process, in which CSTR-2 achieved an organic matter removal efficiency of 84% and presented a methane yield (MY) of 428 mL CH4.gSV 1 and volumetric methane production (VMP) of 0.459 L CH4.Lreactor-1.d-1. Comparing the performance of the two-stage process with the single-stage process, the two-stage process provided a 35% reduction in the total reactor volume, as the best performance of the CSTR-U was recorded at a OLR of 1.0 kgCOD.m-3.d-1 with HRT of 34 days, an MY of 312 mL CH4.gVS-1 and VMP of 0.339 L CH4.Lreactor-1.d-1. Therefore, the two-stage process presented better operational performance and greater stability compared to the single-stage process, with a 50% gain in OLR applied to the reactor.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/81915
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0009-0008-4095-7698
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/1890378054082498
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0001-8583-0684
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/0653219789872234
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
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