Start-up adjustment of a plug-flow digester for cassava wastewater (manipueira) treatment

Abstract

Manipueira, wastewater of cassava (Manihot esculenta) processing, can be treated by anaerobic biodigestion. To study the start-up process of a plug-flow digester for manipueira treatment, this work consisted of two stages: gradual decrease of the hydraulic retention time (HRT) to the preset time of 4 days or maintaining a fixed HRT of 4 days with gradual increase of the substrate concentration. A digester of 1980 mL capacity was opperated, at constant temperature (32 ± 1 o C), with substrate pH corrected between 5.5 and 6.0. The first stage had durations of 16.6; 13.6; 11.6; and 9.6 days and the organic loads were 3.1; 2.0; 2.3; and 2.9 COD L -1 d -1 , (chemical oxigen demand) respectively. The second stage was characterized by a fixed HRT (4 days) and organic loads of 0.48; 0.86; 1.65; and 2.46 g COD L -1 d -1 . Total solids (TS), volatile solids (VS), COD, alkalinity and volatile acidity were determined in the substrate and in the effluent. During the first stage, the HRT of 9.6 days and organic load of 2.9 g COD L -1 d -1 resulted in the best performence; reductions in COD, total and volatile solids were 60, 44 and 60%, respectively. During the second stage, with a 4-day HRT, the best results were achieved with the 0.86 g COD L -1 d -1 organic load, which provided reductions in COD, total and volatile solids of 71, 58 and 79%, respectively. The start-up of the plug-flow digester for manipueira treatment can be made by gradually by decreasing the HRT, or fixing HRT and increasing substrate concentration. Key words: cassava, anaerobic, effluent, biodigestion PROCESSO DE PARTIDA DE UM BIODIGESTOR DO TIPOPLUG-FLOW PARA TRATAMENTO DA MANIPUEIRA RESUMO: Um dos resíduos gerados no processamento da mandioca (Manihot esculenta) é a manipueira, passível de tratamento por biodigestão anaeróbia. Este trabalho objetivou estudar o processo de partida de um biodigestor tipo plug-flow, tratando manipueira de duas maneiras: diminuindo-se gradativamente o tempo de retenção hidráulica (TRH) até se chegar ao tempo pré-estabelecido, quatro dias; ou mantendo-se o TRH fixo em quatro dias e aumentando-se gradativamente a concentração do afluente. O biodigestor, com capacidade 1980 mL, foi mantido a temperatura de 32 o C ± 1. Empregou-se como substrato manipueira e ajustou-se o pH entre 5,5 e 6,0. A primeira etapa foi caracterizada empregando-se TRH de 16,6; 13,6; 11,6 e 9,6 dias e 3,1; 2,0; 2,3 e 2,9 g DQO L -1 d -1 de carga orgânica, respectivamente. Na segunda etapa mantevese TRH fixo, 4 dias, porém cargas orgânicas de 0,48, 0,86, 1,65 e 2,46 g DQO L -1 d -1 . Determinaram-se no afluente e efluente, sólidos totais (ST) e sólidos voláteis (SV), demanda química de oxigênio (DQO), alcalinidade e acidez volátil. Na primeira etapa, melhores resultados foram observados trabalhando com TRH 9,6 dias e carga orgânica 2,9 g DQO L -1 d -1 , quando houve redução de DQO, ST e SV de 60%, 44% e 60%, respectivamente. Na segunda etapa o TRH de 4 dias apresentou melhores resultados empregando-se carga orgânica de 0,86 g DQO L -1 d -1, hou...

Effect of Diurnally Cyclic Temperature on the Performance of a Continuous Mix Anaerobic Digester

“…Generally, the shorter the HRT the lower the TVS reduction. De la Rubia et al (2002) reported an increase in the TVS reduction (from 53-73%) as the HRT increased from 27-75 d. Ribas and Barana (2003) reported an increase in the TVS from 1.6-4.3% in a wastewater treatment system as the HRT was decreased from 16.6-9.7 d. Umana et al (2008) reported an increase in the TVS reduction (from 26.3-78.8%) during the treatment of dairy manure as the HRT was increased from 1-5.5 d. Rico et al (2011b) noted that the concentration of TVS increased from 23.7-27.8 g L −1 during anaerobic treatment of dairy manure as the HRT decreased from 20-10 d. The reduction in the TVS obtained in this study (25.2-39.7%) were within the range reported in the literature. The diurnal cycling temperature also affected the TVS reductions, the higher the temperature the higher the TVS reduction.…”

“…Generally, the shorter the HRT, the lower the solids reductions. Ribas and Barana (2003) reported that a decrease in the HRT from 16.6-9.7 d increased the TS of anaerobically treated wastewater from 2.3-4.8%. Umana et al (2008) reported an increase in the TS removal efficiency from 14.6-68.8% when the HRT was increased from 1-5.5 d during the treatment of dairy manure.…”

Produção de biogás por dejetos de ruminantes e monogástricos co-digeridos com manipueira

“…Large portion of this production is destined to industry, which is responsible to generate derivatives such as cassava flour. According to Souza and Otsubo (2002) the generation of cassava flour have produced considered amounts of cassava wastewater (manipueira), yellow liquid residue from crushing and washing of cassava, considered harmful for the environment due to its high content of organic compounds (Ribas and Barana, 2003).…”

Avaliação físico-química de efluente gerado em biodigestor anaeróbio para fins de avaliação de eficiência e aplicação como fertilizante agrícola

“…Existe uma terceira vertente importante relacionada ao uso do efluente para melhorar a fertilidade de solo e, com isso, aumentar a sustentabilidade do sistema produtivo. 5 Sistemas biodigestores, ainda no país, são apresentados na literatura visando o tratamento de resíduos de processamento de mandioca, 6 estercos bovino e suíno, 7,8 com excelentes resultados do ponto de vista sanitário e ambiental.…”

“…Existe uma terceira vertente importante relacionada ao uso do efluente para melhorar a fertilidade de solo e, com isso, aumentar a sustentabilidade do sistema produtivo. 5 Sistemas biodigestores, ainda no país, são apresentados na literatura visando o tratamento de resíduos de processamento de mandioca, 6 estercos bovino e suíno, 7,8 com excelentes resultados do ponto de vista sanitário e ambiental.O uso de um sistema biodigestor no tratamento de esgoto residencial rural foi desenvolvido na Embrapa Instrumentação, apresentando excelentes resultados tanto do ponto de vista sanitário, quanto do uso do efluente na agricultura. 9,10 Segundo a FAO-ONU (Food Agricultural Organization -Organização das Nações Unidas), a agricultura de base familiar reúne 14 milhões de pessoas, mais de 60% do total de agricultores, e detém 75% dos estabelecimentos agrícolas no Brasil.…”