Treatment of dairy wastewater in a down-flow anaerobic filter with immobilized biomass operated in fed-batch
Main Article Content
Abstract
This paper aim was to analyze the down-flow anaerobic filter performance operated in fed-batch with immobilized biomass in pilot scale in the treatment of dairy effluent. The filter was built using PVC with useful volume of 90 L. The reactor was filled with three layers: stone gravel, mixing of blast-furnace slag and limestone and rolled pebble. The filter was operated during 147 days with increasing organic volumetric loading rate (OLR) from 1.4 to 9.6g COD L-1 d-1. The removal efficiency of chemical oxygen demand (COD) maximum was 60% after 65 days of operation with COD of 4.4g CODL-1 d-1 and 59% after 110 days with COD of 7.1 g COD L-1 d-1. The pH remained between 6.5 and 7.3 and the electrical conductivity between 6.6 and 9.5 mS cm-1. There was generation of bicarbonate alkalinity from 1647 mgHCO3- L-1 and total volatile acidity at the bottom had an average value of 626.3 mgHAc L-1. The Total Solids, Total Fixed Solids and Total Volatile Solids had an average efficiency removal from 79%, 20% and 89%, respectively. The maximum biogas production was 55.95 L d-1 at STP.
Article Details
Citas en Dimensions Service
References
Abreu Dias, C., Abreu Dias, C., Bitencourt, M. I. P., Beux, S. (2006) Estimativa do desempenho das lagoas de estabilização em um laticínio. Synergismus scyentifica UTFPR, 1(1), 278-284.
Abreu Neto, M. S. (2007) Tratamento de águas residuárias de suinocultura em reator anaeróbio compartimentado seguido de reator UASB (Dissertação, Mestrado em Microbiologia Agropecuária) Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinária, Universidade Estadual Paulista, Jaboticabal.
APHA, American Public Health Association, A. W. W. A. (2012) Standard methods for the examination of water and wastewater (22 ed., Vol. 6) Washington: APHA.
Atasoy, M., Eyice, O., Cetecioglu, Z. (2020) A comprehensive study of volatile fatty acids production from batch reactor to anaerobic sequencing batch reactor by using cheese processing wastewater. Bioresource Technology, 311, 123529. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.123529
Barana, A. C. (2000) Avaliação de tratamento de manipueira em biodigestores fase acidogênica e metanogênica Tese (Doutorado em Energia na Agricultura) Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista, Botucatu.
Bicalho, J. R. S. (2007) Modelagem computacional de um reator anaeróbio fabricado em polietileno de alta densidade rotomoldado (Dissertação, Mestrado em Modulagem Computacional) Programa de Pós-Graduação do Instituto Politécnico, Universidade do Estado do Rio Janeiro, Nova Friburgo.
Brião, V. B. (2000) Estudo de prevenção à poluição de resíduos líquidos em uma indústria de laticínios (Dissertação, Mestrado em Engenharia Química) Programa de Pós-Graduação, Universidade Estadual de Maringá, Maringá.
Campos, C. M. M., Carmo, F. R. D., Botelho, C. G., Costa, C. C. D. (2006) Desenvolvimento e operação de reator anaeróbio de manta de lodo (UASB) no tratamento dos efluentes da suinocultura em escala laboratorial. Ciência e Agrotecnologia, 30(1), 140-147. https://doi.org/10.1590/S1413-70542006000100020
Campos, C. M. M., Damasceno, L. H. S., Mochizuki, E. T., Botelho, C. G. (2005) Avaliação do desempenho do reator anaeróbio de manta de lodo (uasb) em escala laboratorial na remoção da carga orgânica de águas residuárias da suinocultura. Ciência e Agrotecnologia, 29(2), 390-399.
Campos, C. M. M., Luiz, F. A. R. D., Botelho, C. G., Damasceno, L. H. S. (2004) Avaliação da eficiência do reator UASB tratando efluente de laticínio sob diferentes cargas orgânicas. Ciência e Agrotecnologia, 28(6), 1376-1384. https://doi.org/10.1590/S1413-70542004000600021
Campos, L. E. de F., Petter, C. O., Kautzmann, R. M. (2008) Filtro anaeróbio: Uso de resíduos de construção como material suporte. Revista de Ciências Ambientais, 2(1), 5-13.
Carter, J., Howe, J. (2006) The Water Framework Directive and the Strategic Environmental Assessment Directive: Exploring the linkages. Environmental Impact Assessment Review, 26(3), 287-300. https://doi.org/10.1016/j.eiar.2005.05.001
Castro Villela, I. A., Silveira, J. L. (2005) Aspectos técnicos da produção de biogás em um laticínio. Janus, 2(2)
Charalambous, P., Shin, J., Shin, S. G., Vyrides, I. (2020) Anaerobic digestion of industrial dairy wastewater and cheese whey: Performance of internal circulation bioreactor and laboratory batch test at pH 5-6. Renewable Energy, 147, 1-10. https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.08.091
Chernicharo, C. de L. (1997) Reatores anaeróbios: Princípios do tratamento biológico de águas residuárias (2 ed., Vol. 5) Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental (DESA) da Universidade Federal de Minas Gerais.
Daniel, D. D. (2008) Avaliação de processos biológicos utilizados no tratamento de efluentes de laticínios (Dissertação, Mestrado em Tecnologia Ambiental) Programa de Pós-graduação, Universidade de Ribeirão Preto, Ribeirão Preto.
DiLallo, R., Albertson, O. E. (1961) Volatile acids by direct titration. Journal (Water Pollution Control Federation), 356-365.
Hellal, M. S., Abou-Taleb, E. M., Rashad, A. M., Hassan, G. K. (2022) Boosting biohydrogen production from dairy wastewater via sludge immobilized beads incorporated with polyaniline nanoparticles. Biomass and Bioenergy, 162, 106499. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2022.106499
Imhoff, K., Imhoff, K. R. (1996) Manual de tratamento de águas residuárias (26 ed.) São Paulo: Edgard Blücher Ltda.
INMET (2009) Instituto Nacional de Meteorologia. Recuperado 12 de agosto de 2009, de http://www.inmet.gov.br/sonabra/maps/automaticas.php
Kolev Slavov, A. (2017) General Characteristics and Treatment Possibilities of Dairy Wastewater – A Review. Food Technology and Biotechnology, 55(1), 14-28. https://doi.org/10.17113/ftb.55.01.17.4520
Kreusch, D. (2005) Estudo da eficiência de filtros de areia intermitentes seguidos de desinfecção com radiação ultravioleta na remoção de coliformes termotolerantes. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre.
Madrona, G. S. (2007) Estudo do efeito da adição de soro de leite in natura e em pó na qualidade do doce de leite pastoso Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) Universidade Estadual de Maringá, Maringá.
Matos, R. Q., Ferreira, O. M. (2007) Recuperação de chumbo de baterias automotivas, análise de risco dos resíduos resultantes. 1-17.
Mendes, A. A., Pereira, E. B., Castro, H. F. de. (2006) Biodegradação de Águas Residuárias do Laticínios Provenientemente Tratadas por Lipases. Brazilian journal of food technology, 9(2), 143-149.
Muliterno, A., Mosele, P. C., Costa, J. A. V., Hemkemeier, M., Bertolin, T. E., Colla, L. M. (2005) Cultivo mixotrófico da microalga Spirulina platensis em batelada alimentada. Ciência e Agrotecnologia, 29(6), 1132-1138. https://doi.org/10.1590/S1413-70542005000600005
Prado, R. D. M., Coutinho, E. L. M., Roque, C. G., Perez Villar, M. L. (2002) Avaliação da escória de siderurgia e de calcários como corretivos da acidez do solo no cultivo da alface. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 37(4), 539-546. https://doi.org/10.1590/S0100-204X2002000400016
Ripley, L. E., Boyle, W. C., Converse, J. C. (1986) Improved Alkalimetric Monitoring for Anaerobic Digestion of High-Strength Wastes. Journal (Water Pollution Control Federation), 58(5), 406-411.
Santos, J. P. V., Ferreira, C. (2001) Alternativas para o aproveitamento de soro de queijo nos pequenos e médios laticínios. Revista do Instituto de Laticínios Cândido Tostes, 56(321), 44-50.
Saraiva C.B., Mendonça R.C.S., Santos A.L., Pereira D.A. (2009). Consumo de água e geração de efluentes em uma indústria de laticínios, Revista do Instituto de Laticínios Cândido Tostes, 64(367/368), 10–18. Acesso em 31 de julho de 2025, disponível em: https://www.revistadoilct.com.br/rilct/article/view/75
Sasidharan, R., Kumar, A., Paramasivan, B., Sahoo, A. (2023) Photocatalytic pretreatment of dairy wastewater and benefits of the photocatalyst as an enhancer of anaerobic digestion. Journal of Water Process Engineering, 52, 103511. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2023.103511
Silva, J. F., Silva, J. R., Santos, A. D., Vicente, C., Dries, J., Castro, L. M. (2023) Continuous-Flow Aerobic Granular Sludge Treatment of Dairy Wastewater. Water, 15(6), 1066. https://doi.org/10.3390/w15061066
Souza, A. J. Q. (2008) Tratamento anaeróbio de vinhaça em RAHLF acidogênico e metanogênico Monografia (Trabalho de conclusão de curso em Engenharia Agrícola) Universidade Estadual de Maringá, Cidade Gaúcha.
Souza, L. B. (2007) Adaptação de um reator de fluxo pistonado preenchido com pedras de calcário para o tratamento anaeróbio de vinhaça de destilaria de álcool de cana-de-açúcar Monografia (Trabalho de conclusão de curso em Engenharia Agrícola) Universidade Estadual de Maringá, Cidade Gaúcha.
Stasinakis, A. S., Charalambous, P., Vyrides, I. (2022) Dairy wastewater management in EU: Produced amounts, existing legislation, applied treatment processes and future challenges. Journal of Environmental Management, 303, 114152. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.114152
Struk-Sokołowska J., Kaczyńska A.J., Puszkarewicz, M. (2018). Variability of dairy wastewater characteristics in Piatnica – one of the largest and most advanced milk processing plants in Poland, E3S Web of Conferences, 44, 00169. Acesso em 31 de julho de 2025, disponível em: https://doi.org/10.1051/e3sconf/20184400169
Tan, L. C., Peschard, R., Deng, Z., Ferreira, A. L. M., Lens, P. N. L., Pacheco-Ruiz, S. (2021) Anaerobic digestion of dairy wastewater by side-stream membrane reactors: Comparison of feeding regime and its impact on sludge filterability. Environmental Technology & Innovation, 22, 101482. https://doi.org/10.1016/j.eti.2021.101482
Wang, S., Ma, F., Ma, W., Wang, P., Zhao, G., Lu, X. (2019) Influence of Temperature on Biogas Production Efficiency and Microbial Community in a Two-Phase Anaerobic Digestion System. Water, 11(1), 133. https://doi.org/10.3390/w11010133
Ye, M., Li, Q., Li, Y.-Y. (2023) Avaliação de biorreator de membrana anaeróbia tratando águas residuárias do processamento de laticínios: Fluxo elementar, produção de bioenergia e redução de emissão de CO 2. Bioresource Technology, 385, 129342. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2023.129342
Ye, M., Zhu, A., Sun, B., Qin, Y., Li, Y.-Y. (2022) Methanogenic treatment of dairy product wastewater by thermophilic anaerobic membrane bioreactor: Ammonia inhibition and microbial community. Bioresource Technology, 357, 127349. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2022.127349
Zhang, Q., Wang, M., Ma, X., Gao, Q., Wang, T., Shi, X., Yang, Y. (2019) High variations of methanogenic microorganisms drive full-scale anaerobic digestion process. Environment International, 126, 543-551. https://doi.org/10.1016/j.envint.2019.03.005

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.