Estudo da redução de sulfato em reatores contínuos utilizando gilcerol.

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Autor(es): dc.contributorLeão, Versiane Albis-
Autor(es): dc.creatorBertolino, Sueli Moura-
Data de aceite: dc.date.accessioned2019-11-06T13:28:43Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2019-11-06T13:28:43Z-
Data de envio: dc.date.issued2013-07-04-
Data de envio: dc.date.issued2013-07-04-
Data de envio: dc.date.issued2012-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://hdl.handle.net/123456789/3041-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/556126-
Descrição: dc.descriptionA hidrodinâmica do reator desempenha um papel chave durante a redução do sulfato porque bactérias redutoras de sulfato (SRB) não formam lodo granular facilmente. Além disso, entre os maiores desafios para a implementação da bioredução do sulfato estão o custo da fonte de elétrons e sua disponibilidade.Nesta tese, o desempenho de um reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB) foi comparado com o de um reator de leito fluidizado (RLF), tratando efluente sintético contendo lactato como fonte de carbono e de elétrons.A carga orgânica, a redução do sulfato e as condições de mistura foram os principais parâmetros monitorados. O perfil dos ácidos graxos voláteis (AGV) e técnicas moleculares permitiram propor as vias metabólicas envolvidas durante a degradação do lactato. Para altas cargas orgânicas observou-se que: (i) olactato foi oxidado a acetato e dióxido de carbono por bactérias que oxidam incompletamente o substrato (Desulfomonas, Desulfovibrio, Desulfolobus, Desulfobulbus e Desulfotomaculum spp.); (ii) o lactato foi convertido a acetato por bactérias fermentativas (BF), tais como Clostridium sp. Sem recirculação, o reactor UASB apresentou uma taxa de redução volumétrica máxima de sulfato de 1,3g/(L.d)) (66% de remoção), enquanto, concentrações elevadas de propionato, no efluente, estavam associadas abaixas eficiências de redução de sulfato, um resultado da competição entre as BF e BRS pelo substrato. A recirculação da biomassa melhorou consideravelmente a eficiênica de redução do sulfato para 89% (taxa específica de 0,089±0.014g/(gSSV.d)), para uma razão DQO/sulfato de 2,5±0,2.No entanto, valores duas vezes mais elevados (0,191 ± 0.016g / (gSSV.d)) foram obtidos no RLF, tratando o mesmo substrato.Nas melhores condições operacionais, o RLF apresentou uma eficiência de redução de sulfato de 97% (64mg/L de sulfato residual) e a atividade fermentativa foi desprezível durante a degradação do lactato. O RLF foi então selecionado para avaliar o glicerol como uma fonte de carbono alternativa e o desempenho da redução do sulfato foi comparado com o obtido durante a degradação do lactato. A redução do sulfato na presença de glicerol produziu uma DQO residual (1700mg/L) menor do que a produzida com lactato (2500mg/L) para a mesma razão DQO/sulfato (2.5).Estimou-se que 50% da degradação do glicerol foi devida a redução de sulfato e 50% àfermentação, o que foi confirmadopela presença de butirato no efluente do RLF.O reator UASB foi incapaz de produzir uma concentração de sulfatoabaixo de 250mg/L, devido às condições inadequadas de mistura. Por outro lado, o RLF efetivamente produziu um efluente com concentrações de sulfato abaixo do valor referência. O glicerol pode ser uma alternativa de baixo custo eficaz para a redução do sulfato e esta biotecnologia mais uma aplicação para o tratamento dos resíduos gerados na indústria de biodiesel. __________________________________________________________________________________________-
Descrição: dc.descriptionABSTRACT: Reactor hydrodynamics plays a key role during sulfate reduction because sulfate reducing bacteria (SRB) do not granulate easily. In addition, one of the greatest challenges for the full implementation of biological sulfate reduction is the cost of the electron source along with its availability. In this thesis, the performance of an Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactor was compared to that of a fluidized bed reactor (FBR), treating lactate as carbon and electron source. Organic loading, sulfate reduction and mixing conditions were the main parameters monitored. Volatile fatty acids (VFA) profile and molecular biology techniques enabled the assessment of the metabolic pathways accounting for lactate degradation. At high organic loadings, it was observed that: (i) lactate was oxidized to acetate and carbon dioxide by incomplete-oxidizing SRB (Desulfomonas, Desulfovibrio, Desulfolobus, Desulfobulbus and Desulfotomaculum spp.); (ii) lactate was converted to acetate by fermenting bacteria (FB) such as Clostridium sp. Without recirculation, the UASB reactor showed a maximum volumetric sulfate reduction rate of 1.3g/(L.d)) (66% removal), while high propionate concentrations were associated to low sulfate reduction efficiencies, a result of the competition between FB and SRB for the substrate. Biomass recirculation considerably improved sulfate reduction yields to 0.089±0.014g/(gSSV.d), (89% reduction), for an COD/sulfate mass ratio value of 2.5±0.2. Nevertheless, values twice as higher (0.191±0.016g/(gSSV.d)) were achieved in the FBR, treating the same substrate. In the best operational conditions, the FBR depicted a sulfate reduction efficiency of 97% (64mg/L residual sulfate) and negligible fermentative activity during lactate oxidation. It was then selected for experiments utilizing glycerol as an alternative carbon source and the sulfate reduction performance was compared to that observed with lactate. Sulfate reduction in the presence of glycerol produced residual COD (1700mg/L) smaller than that produced with lactate (2500mg/L C2H3O2) at the same COD/sulfate mass ratio (2.5). It was estimated that 50% of glycerol degradation was due to sulfate reduction and 50% to fermentation, which was supported by an increased butyrate concentration in the FBR effluent. The UASB reactor was unable to produce final sulfate concentrations below 250mg/L due to poor mixing conditions. Conversely, the FBR consistently ensured residual sulfate concentrations below the target value. Glycerol can be a cost-effective alternative for sulfate reduction and a viable solution and this biotechnology a new application for residues generated in the biodiesel industry.-
Idioma: dc.languagept_BR-
Publicador: dc.publisherPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.-
Palavras-chave: dc.subjectBactérias redutoras de sulfato-
Palavras-chave: dc.subjectReatores anaeróbios-
Palavras-chave: dc.subjectGlicerol-
Palavras-chave: dc.subjectBiotecnologia-
Palavras-chave: dc.subjectFluidização-
Palavras-chave: dc.subjectBactérias-
Palavras-chave: dc.subjectReator UASB-
Título: dc.titleEstudo da redução de sulfato em reatores contínuos utilizando gilcerol.-
Tipo de arquivo: dc.typelivro digital-
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