Swine effluent treatment using anaerobic digestion at different loading rates

Abstract

ABSTRACT:The industrial swine production is characterized by generation of significant effluent amounts that require treatment. The most adopted practices by Brazilian swine farmers have been wastewater storage in lagoons and its subsequent use as a biofertilizer. Nutrient accumulation in soil and water creates the need for an effective management of these residues. The anaerobic digestion process is an important alternative and low-cost treatment for organic matter reduction. However, its efficiency is limited by the digester capacity of solid degradation, especially at low hydraulic retention times. Thus, the present study aimed to verify the behavior of an upflow anaerobic digester by increasing the organic loading rate. This was accomplished in three stages using, as a parameter, volatile solids at 0.5; 1.0 and 1.5 kgVS m -3 d -1, respectively. This digester model proved to be quite robust and effective in swine manure treatment, achieving high efficiency of volatile solid removal at all stages of the study (stage 1: 61.38%; stage 2: 55.18%; and stage 3: 43.18%). Biogas production was directly related to the increasing organic load, reaching 0.14, 0.85, and 0.86add. , respectively, with no significant difference (p<0.05) of biogas methane concentration among the studied stages (73.7, 75.0, and 77.9%).KEYWORDS: hydraulic retention time, biogas production, animal wastewater. TRATAMENTO DE EFLUENTE DA SUINOCULTURA UTILIZANDO PROGRESSÃO DE CARGA ORGÂNICA EM BIODIGESTOR ANAERÓBIO DE FLUXO ASCENDENTE RESUMO:A suinocultura industrial tem como característica a geração de significativas quantidades de efluente que necessitam de tratamento. O processo de biodigestão anaeróbia surge como uma alternativa importante, de baixo custo para o tratamento e eficiente na redução da matéria orgânica das águas residuárias da suinocultura. Porém os processos anaeróbios têm sua eficiência limitada, entre muitos aspectos, pela concentração de sólidos voláteis no biodigestor e sua capacidade de mineralização da matéria orgânica em função do tempo de retenção hidráulica. Diante disso, o presente estudo teve por objetivo verificar o comportamento de um biodigestor anaeróbio de fluxo ascendente, alimentado com dejetos de suínos, mediante progressão de carga de sólidos voláteis. O estudo foi realizado em três etapas, utilizando-se como parâmetro de sólidos voláteis a 0,5; 1,0 e 1,5 kgSV m -3 d -1 , respectivamente. Este modelo de biodigestor mostrou ser bastante eficaz e robusto no tratamento de efluentes da suinocultura, atingindo boa eficiência na remoção de sólidos voláteis em todas as etapas do trabalho (etapa 1: 61,38%, etapa 2: 55,18% e etapa 3: 43,18%). A produção de biogás teve relação direta com o aumento da carga orgânica, atingindo 0,14; 0,85 e 0,86 Nm 3 kgSV adic. , respectivamente, não havendo diferença significativa (p<0,05) na porcentagem de metano no biogás entre elas (73,7; 75,0 e 77,9%).

Tratamento Do Dejeto De Suíno Por Biodigestão Anaeróbia

“…A utilização do biogás como fonte energética é apontada como uma solução econômica (FERNANDES et al, 2014). Pois permite um retorno financeiro para a propriedade que adotará tal tecnologia, devido à possibilidade de gerar energia elétrica e de venda de créditos de carbono que leva à obtenção de Certificados de Emissões Reduzidas (AMARAL et al, 2014). Com o Protocolo de Kyoto em vigor, o interesse em adotar os biodigestores se tornou ainda maior devido aos retornos monetários e por possibilitar a inserção da propriedade dentro do Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), uma vez que reduz as emissões de GEE (BARICHELLO et al, 2015).…”

Treatments and utilization of swine waste in Brazil

“…When it is intended to preserve natural resources and recycling of organic materials reuse of swine manure is of great benefit for environmental sustainability (Andrade et al, 2012). Treatment of waste through anaerobic digestion emerges as an important alternative without high cost and it is efficient in reducing organic matter (Amaral et al, 2014).…”

Start-up of a UASB reactor for the treatment of wastewater from the intensive breeding of pigs

“…La implementación de tecnologías de punta en la crianza de cerdos y el impulso que recibe el sector porcino peruano desde el Ministerio de Agricultura (MINAGRI, 2011) hacen prever su crecimiento continuo. La crianza porcina intensiva reúne un elevado número de animales por área (Córdova et al, 2017), e implica la generación de grandes cantidades de residuos sólidos y líquidos, que deben ser manejados de manera apropiada (Serafine et al 2015;Córdova et al, 2017;Xu et al, 2016;Bosco et al, 2016;Amaral et al, 2014), porque de lo contrario pueden originar problemas ambientales (Cho et al, 2013;Antezana et al, 2016) asociados con su alto contenido en materia orgánica y nutrientes (Cho et al, 2013), tales como, malos olores (Xu et al, 2016;Ortiz et al, 2014), emisión de gas metano (Xu et al, 2016;Antezana et al, 2016) y contaminación del agua superficial y subterránea (Xu et al, 2016). En este contexto, investigaciones previas (Ramires y Oliveira et al, 2014;Pinto et al, 2014;Urbinati, et al, 2013;Duda et al, 2011;Santana et al, 2005;Foresti et al, 1995;Urbinati et al, 2014) presentan al reactor UASB como una tecnología eficaz en la remoción de materia orgánica de las aguas residuales derivadas de la porcicultura intensiva, con eficiencias de eliminación de DQO mayores al 55%, operando a temperaturas en el rango mesofílico y a velocidades de carga orgánica (VCO) entre 1,2 y 40 kg DQO.m -3 .d -1 .…”