tese
Biodegradação anaeróbia de efluente de laticínios hidrolisado por enzima Kluyveromyces lactis
Carregando...
Notas
Data
Orientadores
Editores
Coorientadores
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal de Lavras
Faculdade, Instituto ou Escola
Departamento
Departamento de Engenharia
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
A indústria de laticínios tem grande impacto devido ao consumo excessivo de
água e à alta produção de resíduos, principalmente líquidos, por unidade de produção. Os
efluentes de laticínios precisam de tratamento entes da disposição no ambiente. Devido à
elevada carga orgânica do efluente, o tratamento é demorado o que implica em maiores
unidades de tratamento. Assim, no intuito de reduzir o tempo de tratamento, o objetivo
do presente trabalho foi avaliar a degradação de efluentes de laticínios em reatores
anaeróbios com e sem a aplicação de lactase produzida por Kluyveromyces lactis. Para
avaliação, foram montados em escala de bancada dois reatores de manta de lodo e
escoamento ascendente (UASB) com 16 L de volume útil cada, com a aplicação de
efluente sintético de laticínios com e sem a presença de lactase. O efluente sintético
(ARL) foi preparado com a diluição de leite de forma a aplicar aos reatores cargas
orgânicas de aproximadamente 0,5, 1,0, 2,0 e 3,0 kg m-3 d-1 de DQO, compreendendo 4
fases com duração de 45, 95, 95 e 45 dias, respectivamente. O preparo do efluente
sintético foi realizado no tanque de acidificação e equalização (TAE), o qual teve a
concentração de nutrientes corrigida, com a adição de sulfato de amônio e fosfato de
potássio, de forma a obter uma relação DQO:N:P de 500:5:1. A alcalinidade foi
suplementada com bicarbonato de sódio, mantendo valor inicial de pH igual a 7,0. O TDH
foi mantido em 1 dia para todas as fases. O sistema foi alimentado por meio de bombas
dosadoras, a partir de dois TAEs. Em um dos TAEs foi adicionado a lactase.em batelada.
Determinou-se o coeficiente de degradação de primeira ordem da matéria orgânica (k) da
ARL com e sem lactase. Nesse ensaio, coletou-se ao longo de 10 h amostras de efluente
submetido a mistura constante em meio inoculado com lodo de esgoto para quantificação
da DQO para avaliar a biodegradabilidade da ARL e determinar o valor de k em meio
anaeróbio. O UASB1 que recebeu a ARL com lactase não apresentou diferença de
eficiência de remoção de DQO em relação ao UASB2 que recebeu a ARL sem a lactase.
As eficiências médias de cada fase quanto à remoção de DQO foram de 69, 77, 70 e 56%
para o UASB1 e de 68, 72, 69 e 57% para o UASB2. A redução de eficiência na última
fase foi devido ao aumento da carga orgânica aplicada ao sistema, e aumento dos ácidos
orgânicos voláteis nos reatores. A partir da cinética de Monod, foram obtidos os valores
de coeficiente de crescimento (mg mg-1 d-1); Kd - coeficiente de decaimento endógeno (d-
1); μmáx - taxa máxima de crescimento microbiano (d-1); KS - concentração do substrato
limitante (mg L-1), iguais a 1,16 e 1,20; 0,05 e 0,04; 0,18 e 0,13; e 248 e 109,
respectivamente para os UASB1 e UASB2. Após o ensaio de biodegradabilidade em
batelada foram obtidos os valores de k iguais 2,50 d-1 para a ARL com a lactase, e de 1,93
d-1 para a ARL. Pode-se concluir que a análise da degradação anaeróbia da ARL no reator
UASB mostrou-se adequada com obtenção de eficiências de remoção de DQO
consideradas satisfatórias (70-76%). Entretanto, o aumento da carga orgânica volumétrica
para valores entre 2 e 3 kg m-3 d-1 de DQO, levaram à redução da alcalinidade, acúmulo
de ácidos voláteis no reator, e apesar da manutenção do pH (valores em torno de 7,0),
proporcionaram a redução da eficiência de remoção de DQO (57%). A aplicação da
lactase como pré-tratamento não se mostrou efetiva, da forma como foi avaliada, no
aumento da biodegradabilidade da água residuária sintética de laticínios.
Abstract
The dairy industry has a great impact due to the excessive consumption of water
and the high production of residues, mainly liquids, per production unit. Dairy effluents
need treatment before disposal in the environment. Due to the high organic load of the
effluent, the treatment takes time, which implies larger treatment units. Thus, in order to
reduce treatment time, the objective of the present study was to evaluate the degradation
of dairy effluents in anaerobic reactors with and without the application of lactase
produced by Kluyveromyces lactis. For evaluation, two sludge blanket and upward flow
reactors (UASB) with 16 L of useful volume each were mounted on a bench scale, with
the application of synthetic dairy effluent with and without the presence of lactase. The
synthetic effluent (ARL) was prepared with the dilution of milk in order to apply organic
loads of approximately 0.5, 1.0, 2.0 and 3.0 kg m-3 d-1 of COD to the reactors, comprising
4 phases lasting 45, 95, 95 and 45 days, respectively. The preparation of the synthetic
effluent was carried out in the acidification and equalization tank (TAE), which had the
concentration of nutrients corrected, with the addition of ammonium sulfate and
potassium phosphate, in order to obtain a COD: N: P ratio of 500: 5: 1. The alkalinity was
supplemented with sodium bicarbonate, maintaining an initial pH value of 7.0. The HRT
was maintained at 1 day for all phases. The system was fed by means of metering pumps,
from two TAEs. In one of the TAEs, lactase was added in batch. The first order
degradation coefficient of organic matter (k) of the ARL with and without lactase was
determined. In this assay, effluent samples were collected over 10 h submitted to constant
mixing in a medium inoculated with sewage sludge to quantify the COD to assess the
biodegradability of ARL and determine the k value in anaerobic medium. UASB1 that
received ARL with lactase showed no difference in efficiency of COD removal compared
to UASB2 that received ARL without lactase. The average efficiencies of each phase in
terms of COD removal were 69, 77, 70 and 56% for UASB1 and 68, 72, 69 and 57% for
UASB2. The reduction in efficiency in the last phase was due to an increase in the organic
load applied to the system, and an increase in volatile organic acids in the reactors. From
the Monod kinetics, the growth coefficient values (mg mg-1 d-1) were obtained; Kd -
endogenous decay coefficient (d-1); μmax - maximum rate of microbial growth (d-1); KS
- concentration of the limiting substrate (mg L-1), equal to 1.16 and 1.20; 0.05 and 0.04;
0.18 and 0.13; and 248 and 109, respectively for UASB1 and UASB2. After the batch
biodegradability test, the values of k equal 2.50 d-1 for the ARL with the lactase, and 1.93
d-1 for the ARL were obtained. It can be concluded that the analysis of the anaerobic
degradation of ARL in the UASB reactor proved to be adequate with the achievement of
COD removal efficiencies considered satisfactory (70-76%). However, the increase in the
organic volumetric load to values between 2 and 3 kg m-3 d-1 of COD, led to a reduction
in alkalinity, accumulation of volatile acids in the reactor, and despite maintaining the pH
(values around 7, 0), reduced COD removal efficiency (57%). The application of lactase
as a pretreatment was not effective, it was evaluated, in increasing the biodegradability
of synthetic wastewater from dairy products.
Descrição
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
ISBN
DOI
Citação
OLIVEIRA, F. de A. D. Biodegradação anaeróbia de efluente de laticínios hidrolisado por enzima Kluyveromyces lactis. 2020. 60 p. Tese (Doutorado em Recursos Hídricos) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2019.