Celebrating 40 years anaerobic sludge bed reactors for industrial wastewater treatment

Abstract

In the last 40 years, anaerobic sludge bed reactor technology evolved from localized lab-scale trials to worldwide successful implementations at a variety of industries. High-rate sludge bed reactors are characterized by a very small foot print and high applicable volumetric loading rates. Best performances are obtained when the sludge bed consists of highly active and well settleable granular sludge. Sludge granulation provides a rich microbial diversity, high biomass concentration, high solids retention time, good settling characteristics, reduction in both the operation costs and reactor volume, and high tolerance to inhibitors and temperature changes. However, sludge granulation cannot be guaranteed on every type of industrial wastewater. Especially in the last two decades, various types of high-rate anaerobic reactor configurations have been developed that are less dependent on the presence of granular sludge, and many of them are currently successfully applied for the treatment of various kinds of industrial wastewaters worldwide. This study discusses the evolution of anaerobic sludge bed technology for the treatment of industrial wastewaters in the last four decades, focusing on granular sludge bed systems.

Biodigestão anaeróbia termofílica de vinhaça em sistemas combinados do tipo acidogênico-metanogênico para potencialização da recuperação de bioenergia em biorrefinarias de cana-de-açúcar de primeira geração

“…O interesse pelo processo de tratamento anaeróbio se deve, basicamente, ao potencial de aplicação do CH 4 gerado no processo associado à adequação ambiental dos efluentes tratados (Kennedy e Droste, 1986;Borzacconi et al, 1995;Rajeshwari et al, 2000;Khanal, 2008;van Lier et al, 2015 É importante ressaltar que a reação de conversão de acetato em H 2 e CO 2 não é termodinamicamente favorável em equilíbrio, uma vez que seu G°' apresenta valor positivo (+104 kJ mol -1 , Thauer et al, 1977;Amend e Shock, 2001). Desta forma, a presença das arqueias metanogênicas hidrogênotróficas é fundamental para ocorrência das reações, uma vez que estes micro-organismos mantêm a pressão parcial de hidrogênio em níveis extremamente baixos, o que favorece o deslocamento do sentido da reação para a produção de H 2 e CO 2 .…”

“…A aplicação da digestão anaeróbia no tratamento de vinhaça, assim como de outras águas residuárias com alta carga orgânica, está intimamente relacionada ao aperfeiçoamento deste processo nas últimas décadas, considerando o desenvolvimento de tecnologias que permitiram o aumento do tempo de retenção de sólidos (biomassa) nos reatores (Bories et al, 1988;Khanal, 2008;van Lier et al, 2015). Considerando que as populações microbianas atuantes no processo anaeróbio apresentam diferentes taxas de crescimento, em especial ao se considerar as fases acidogênica e metanogênica, o aumento da idade da biomassa nos reatores confere uma maior estabilidade ao processo, levando a melhoras na eficiência de tratamento, associadas a uma maior atividade metanogênica.…”

“…O desenvolvimento dos processos de alta taxa, especialmente a partir da década de 1970(van Lier et al, 2015, permitiu desvincular o tempo de detenção hidráulica (TDH) do tempo de retenção celular (TRC) nos reatores, por meio de mecanismos de imobilização da biomassa, tais como (Rajeshwari et al, 2000;Khanal, 2008;van Lier et al, 2015): Russo et al (1985) Caldo ( (Moletta, 2005;van Lier et al, 2015). O impulso na aplicação da biodigestão no tratamento de efluentes de alta carga esteve diretamente vinculado ao desenvolvimento do reator UASB, considerando vantagens como sua simplicidade construtiva e operacional e reduzida perda de biocatalalisadores (biomassa), mesmo com a ausência de meio suporte para forçar a retenção destes (Jhung e Choi, 1995;Seghezzo et al, 1998;Rajeshwari et al, 2000).…”

Anaerobic treatment of municipal wastewater in a UASB-Digester system : temperature effect on system performance, hydrolysis and methanogenesis

“…The fluidized bed anaerobic reactors can achieve a high OLR of 20-30 kg COD/(m 3 d) using soluble wastes and COD removal efficiencies of 70-90% (GarciaCalderon et al, 1998; Şen & Demirer, 2003). However, van Lier et al (2015) reported that the fluidized bed anaerobic reactors turned out not to be successful in practice as the biofilm loosened from the support material.…”

“…One is set in the middle of the reactor, the second set similar to a UASB reactor. Van Lier et al (2015) report the successful full-scale operation of modern EGSB installations, such as the Biobed EGSB and Biopaq IC reactors, applying various wastewaters at loading rates between 25-35 kg COD/(m 3 d).…”