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Tratamento da água residuária de suinocultura utilizando processos biológicos anaeróbios e microaerobios em reatores de alta taxa

Publicado em 27/05/2021 às 09:13:31

Resumo

A alta demanda de alimentos transformou a atividade de suinocultura, nas últimas décadas, em uma indústria intensiva, resultando em grandes quantidades de produção de água residuária suinocultura (ARS). Um efluente que possui elevados teores de matéria orgânica, sólidos suspensos, nutrientes e considerável carga microbiana, além de resíduos de antibióticos e hormônios. Os reatores anaeróbios de manta de lodo de fluxo ascendente (UASB), dentre tecnologias que utilizam a digestão anaeróbia, representam um processo amplamente utilizado no tratamento de águas residuais de suinocultura. Durante o tratamento da ARS em reatores UASB, o aprimoramento da hidrólise é fundamental para solubilizar esses substratos complexos em substratos orgânicos simples para posterior conversão da mesma em metano. Assim, neste estudo, avaliou-se o desempenho de um reator UASB e um reator microaeróbio de manta de lodo de fluxo ascendente (UMSB) operando sob as mesmas condições de alimentação (DQO = 5 gO2 L -1 ), cargas orgânicas volumétricas (COV = 10,4 ± 0,9 kgDQO m3 d -1 ) e TDH (12 h) no tratamento da água residuária de suinocultura. Com foco principal na hidrólise e produção volumétrica de metano. Para tal, foram avaliadas as remoções de parâmetros relacionados a matéria orgânica particulada (DQOP, DBO5 20°C P, SSV, DQOT, DBO5 20°C T); o volume e composição do biogás produzido pelos reatores, produção e evolução da biomassa e comunidade microbiológica dos lodos. Além da realização de testes de AME, com o intuito de analisar o desempenho dos lodos na degradação de amido, glicose e solução de AGVs, com intuito de avaliar as atividades hidrolítica, acidogênica e acetogênica/metanogênica, respectivamente. O estudo foi dividido em duas partes. Na primeira parte foi avaliada o efeito da microaeração na taxa de hidrólise dos reatores. Onde se comparou o desempenho de um reator UASB (denominado R1) e um reator UMSB (denominado R2) com microaeração 11,3 mlArmin-1 (0,5 LO2 Lalimentação-1 d -1 ) no tratamento de ARS. Nessa primeira parte, o reator UMSB tratando água residuária da suinocultura obteve melhor desempenho. No estado estacionário, o reator removeu em média 74,5 ± 3,2 % da DQOT. O principal advento do reator foi sua remoção de matéria orgânica particulada em decorrência da alta remoção de SSV (79,4 ± 4,6 %). Nos testes de AME o lodo microaerobio (R2) apresentou atividade hidrolíticas e acetogênicas/metanogênicas superiores ao lodo inóculo e lodo anaeróbio. A avaliação microbiológica de R2 revelou a presença de grupos, como o Clostridium sensu stricto 1 e o Brachymonas, importantes constituintes da microbiota responsável pela digestão anaeróbia de substratos complexos. Na segunda parte do experimento, utilizando os mesmos parâmetros operacionais (DQO afluente, COV, TDH), foram analisados os efeitos de diferentes doses de microaeração no reator UMSB: 2,0; 3,8; 5,6 mlAr min-1 (0,09; 0,17; 0,25 LO2 Lalimentação-1 d -1 , respectivamente). Nessa segunda fase, o processo microaeróbio mostrou os melhores resultados ao ser operado com dose de microaeração de 3,8 mLAR min-1 , remoção de matéria orgânica em termos de SSV, DQOT, DQOP, DBOT e DBOP de 85,0 ± 3,5 %, 83,2 ± 2,7 %, 86,9 ± 3,7 %, 85,3 ± 1,9 %, 87,8 ± 1,9 %, respectivamente. A Dose de microaeração de 5,6 mLAr min-1 propiciou uma produção volumétrica do metano atingindo valores médios de 5 LCH4 d -1 . Os resultados indicaram que com a dose de microaeração correta é possível obter em um reator microaeróbio maiores taxas de hidrólise da matéria orgânica particulada, maior eficiência de remoção da matéria orgânica presente (DQO, DBO e SSV) e produção volumétrica de metano, quando comparado ao processo anaeróbio estrito.

Autor: MAURÍCIO GUIMARÃES DE OLIVEIRA.

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