Determination of kinetic parameters of an upflow anaerobic sludge blanket reactor (uasb), treating swine wastewater

Abstract

This research aimed to estimate the kinetic parameters of a UASB reactor treating swine wastewater from farming. The system consisted of: a degritter with a triangular-notch weir in order to measure the flow; a static sieve; an acidification/equalization tank (AET); ABR and UASB reactors; a settling tank; two infiltration ponds and a greenhouse for fertirrigation. The hydraulic retention times (HRT) adopted for the UASB reactor, were: 8.0; 9.6; 8.4; 6.0 and 4.8 hours. The operational temperature was 23.4º C±1.5º C. The analyzed physical-chemical parameters were temperature COD (total and filtered), BOD (total and filtered), total volatile solids (affluent, effluent and of the reactor's profile sludge), flow rate and nutrients (N and P). The kinetic coefficients estimated were: growth coefficient Y=0.091 mg tCOD mg TVS -1 .d -1 , decay coefficient K d =0.01 d -1 ; concentration of limiting substrate K s =282.5 tCOD mg L -1 and maximum growth rate µ max = 0.051 d -1 . For data validation, simple linear regression models were applied and their interaction verified with a "t" test. The results matched with the those found in other references for the same type of kinetic studies.Index terms: Swine wastewater, kinetic, UASB reactor. RESUMOForam estimados e analisados os parâmetros cinéticos em um reator UASB construído com a finalidade de reduzir a carga orgânica de efluentes líquidos originados de uma granja suinícola. O sistema foi composto de caixa de areia equipada com vertedor Thompson para a medição da vazão, uma peneira estática para a separação de sólidos, tanque de acidificação e equalização (TAE), um RAC e um UASB, tanque de decantação, duas lagoas de infiltração e uma casa de vegetação destinada a fertirrigação. Os tempos de detenção hidráulica (TDH) adotados no reator UASB foram de 8.0; 9.6; 8.4; 6.0 e 4.8 horas. A temperatura média operacional foi de 23,4º C±1,5º C. Foram analisados os seguintes parâmetros físico-químicos: temperatura, vazão, sólidos totais (SFT e SVT) afluente, efluente, perfil de sólidos, (total e filtrado) DQO, (total e filtrado) DBO e nutrientes (N e P). Os parâmetros cinéticos calculados foram: coeficiente de crescimento Y=0,091 mg DQO mg SVT -1 d -1 , coeficiente de decaimento K d = 0,01d -1 , taxa máxima de crescimento max = 0,051 d -1 e concentração de substrato limitante K s =282,5 mg DQO L -1 . Para a validação dos modelos de regressão lineares obtidos a partir dos dados coletados foi aplicado o teste "t"e os resultados estão de acordo com os encontrados na bibliografia.Termos para indexação: Águas residuárias de suínos, cinética, reator UASB.

Dynamical modeling of substrate and biomass effluents in up-flow anaerobic sludge blanket (UASB) biogas reactor

“…By utilizing kinetic models, the important information of bacteria can be obtained, such as bacterial specific growth rate, saturation coefficient, bacterial decay coefficient, and yield coefficient. To obtain the kinetic model parameters of the UASB reactor, a simple linear regression method can be applied as also implemented by Matangue et al [9] and Bhunia and Ghangrekar [10].…”