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metadata.dc.type: Tese
Title: Remoção de DQO e nitrogênio de efluente de microcervejaria em biorreator de leito empacotado com aeração intermitente
metadata.dc.creator: Teles, Jéssica Cristine
metadata.dc.contributor.advisor1: Barana, Ana Cláudia
metadata.dc.contributor.referee1: Bianchi, Vanildo Luiz Del
metadata.dc.contributor.referee2: Lopes, Deize Dias
metadata.dc.contributor.referee3: Tommaso, Giovana
metadata.dc.contributor.referee4: Lacerda, Luiz Gustavo
metadata.dc.description.resumo: A indústria cervejeira, seja de grande ou pequeno porte, gera grandes quantidades de efluente com elevadas concentrações de matéria orgânica, no qual parâmetros como Demanda Química de Oxigênio, pH, Nitrogênio Total e Sólidos Totais podem variar de acordo com a natureza e matérias-primas utilizadas, o tipo de cerveja produzida, processo realizado e a quantidade de água utilizada nas etapas de higienização. Este efluente gerado deve ser tratado adequadamente antes de disposto no meio ambiente. As microcervejarias muitas vezes não possuem espaço ou recursos para ter uma Estação de Tratamento de Efluentes e, devido ao crescimento do número de microcervejarias no país, é importante definir como este efluente irá ser disposto de forma adequada no meio ambiente. Estudos demonstram que é possível a utilização de um único reator para remoção de DQO e NT em esgoto sanitário, e essa configuração para tratar o efluente de microcervejaria, que normalmente opera em batelada e muitas vezes não possui condições para instalar uma ETE em seu espaço, pode ser promissora. Para abordar os diversos assuntos relacionados aos efluentes de cervejaria, esta tese se divide em 3 capítulos. O Capítulo I versa sobre a história da cerveja, o mercado, o processo produtivo e geração de efluentes na produção de cerveja. Em uma microcervejaria na cidade de Ponta Grossa-PR foi realizado o acompanhamento do processo produtivo de cervejas do tipo American Pale Ale e Bernstein Amber Ale. Observou-se que foram necessários cerca de 4,3L de água para produzir 1L de cerveja tipo American Pale Ale e 4,7L para produzir 1L de cerveja tipo Bernstein Amber Ale. Do total da água consumida, em torno de 70% torna-se um efluente poluente, com valores de DQO que podem variar entre 2.000 a 4000 mg L-1 e de NTK entre 25-80 mg L-1. No Capítulo II são relatados os resultados da avaliação de um reator de leito empacotado com aeração intermitente e recirculação para tratar efluente de microcervejaria, que apresentava DQO média de 2680 mgL-1 e concentração de NTK de 60 mg L-1. O reator foi operado com aeração intermitente, temperatura constante de 30°C e em regime de batelada. Como meio suporte para crescimento e aderência dos microrganismos foram usados miniBioBobs®, que permitiu a formação de zonas aeróbias e anóxicas no reator. O reator foi operado com diferentes tempos de aeração total (h), variando entre 3h e 15h, TDH de 12h, 16h e 20h, erelação DQO/NTK de40 e 100. Foi possível obter valores de 74,6% a 98,1% para remoção de DQO e de 76,6% a 95,3% para NT. As melhores respostas foram obtidas na condição com TDH de 12h, relação DQO/NTK 40 e tempo de aeração total de 9h, com efluente apresentando 45 ± 9 mg DQO L-1, 6,7 ± 0,7 mg NTK L-1, 0,75 ±0,15 mg N-NH4+ L-1 e 0,10 ±0,01 mg N-NO2 L-1. O Capítulo 3 nos mostra os resultados da avaliação do potencial citotóxico, genotóxico e mutagênico do efluente de microcervejaria tratado em reator em batelada de leito empacotado com aeração intermitente, através de testes com bulbos de Allium cepa. Constatou-se que o tratamento em reator de leito estruturado com aeração intermitente, em batelada e recirculação reduziu a toxicidade do efluente de cervejaria.
Abstract: The brewing industry, whether large or small, generates large amounts of effluent with high organic concentration, in which parameters such as Chemical Oxygen Demand, pH, Total Kjeldahl Nitrogen and Total Solids can vary according to the nature and raw materials used, the type of beer produced, the process carried out and the amount of water used in the cleaning steps. Thus, the effluent must be properly treated before being disposed of in the environment. Microbreweries often do not have the space or resources to have an Effluent Treatment Plant, and due to the growth in the number of microbreweries in the sector, it is important to think about how this effluent will be properly disposed of. Studies show that it is possible to use a single reactor to remove COD and NT in sanitary sewage, and this configuration to treat microbrewery effluent, which normally operates in batch and often does not have the conditions to install an ETE in its space, can be promising. To address the various issues related to brewery effluents, this thesis is divided into 3 chapters. Chapter I deals with the history of beer, the market, the production process and generation of effluents in beer production. In a microbrewery in the city of Ponta Grossa- PR, the production process of American Pale Ale and Bernstein Amber Ale beers was monitored. It was observed that it took about 4.3L of water to produce 1L of American Pale Ale beer and 4.7L to produce 1L of Bernstein Amber Ale beer. Of the total water consumed, around 70% becomes a polluting effluent, with COD values abovethat can vary between 2000 and 4000 mg L-1 and NTK between 25-80 mg L-1. Chapter II reports the results of the evaluation of a packed-bed reactor with intermittent aeration and recirculation to treat microbrewery effluent, which had an average COD of 2680 mgL-1 and NTK concentration of 60 mg L-1. The reactor was operated with intermittent aeration, constant temperature of 30°C and in a batch regime. Mini BioBobs® were used as a support medium for the growth and adherence of microorganisms, which allowed the formation of aerobic and anoxic zones in the reactor. The reactor was operated with different total aeration times (h), ranging from 3h to 15h, TDH of 12h, 16h and 20h, with a COD/TKN ratio varying between 40 and 100. It was possible to obtain values from 74.6% to 98.1% for COD removal and from 76.6% to 95.3% for NT. The best responses were obtained in the condition with 12h TDH, 40 COD/TKN ratio and 9h total aeration time, with effluent showing 45 ± 9 mg COD L-1, 6.7 ± 0.7 mg NTK L-1, 0 .75 ±0.15 mg N-NH4+ L-1 and 0.10 ±0.01 mg N-NO2L-1. Chapter 3 shows the results of the evaluation of the cytotoxic, genotoxic and mutagenic potential of microbrewery effluent treated in a packed-bed batch reactor with intermittent aeration, through tests with Allium cepa bulbs. It was found that the treatment in a structured bed reactor with intermittent aeration, in batch and recirculation reduced the toxicity of the brewery effluent.
Keywords: aeração intermitente
efluente cervejeiro
reator em batelada
nitrificação e desnitrificação simultânea
genotoxicidade
citotoxicidade
intermittent aeration
brewing effluent
batch reactor
simultaneous nitrification and denitrification
genotoxicity
cytotoxicity
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Estadual de Ponta Grossa
metadata.dc.publisher.initials: UEPG
metadata.dc.publisher.department: Departamento de Engenharia de Alimentos
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos
Citation: TELES, Jéssica Cristine. Remoção de DQO e nitrogênio de efluente de microcervejaria em biorreator de leito empacotado com aeração intermitente. 2021. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia de Alimentos) - Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, 2021.
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/3464
Issue Date: 2-Sep-2021
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