Autor(es):
Pereira, Otília Rodrigues 
Data: 2010
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10773/3775
Origem: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Assunto(s): Qualidade da água; Tratamento de efluentes; Efluentes industriais; Indústria de lacticínios; Biodegradação; Reactores biológicos; Digestão anaeróbica
Descrição
O principal objectivo deste trabalho experimental foi avaliar o comportamento de
reactores anaeróbios descontínuos sequenciais (SBR) no tratamento de efluentes
complexos produzidos na indústria de lacticínios.
O trabalho baseou-se no estudo do efeito de vários parâmetros: tipo de inóculo
(adaptado e não adaptado ao substrato complexo em causa); temperatura de
operação (37ºC e 55ºC); e tempo de retenção hidráulico (TRH de 25d e 10d).
Estes efeitos foram analisados em reactores operados em condições
intermitentes de alimentação, na perspectiva de se evitar a acumulação de
gordura e de outros materiais complexos no manto de lama, e de se melhorar a
transformação do CQO removido em metano (CH4). Os reactores SBR foram
operados com um ciclo total de 24 horas, em que o tempo de sedimentação foi de
2 horas. Foram operados cinco reactores SBR anaeróbios, com controlo de pH:
dois na gama mesofílica e com TRH=25d, sendo um inoculado com biomassa
adaptada e outro com não adaptada; dois na gama termofílica e também com
TRH=25d, sendo um inoculado com biomassa adaptada e outro não adaptada; e
um quinto reactor mesofílico inoculado com biomassa adaptada, mas com um
TRH=10d.
Durante a operação dos SBR verificou-se que a temperatura influencia muito o
comportamento dos reactores, principalmente no que diz respeito à qualidade do
efluente tratado. Quer para o inóculo adaptado quer para o não adaptado,
verifica-se uma deterioração muito grande da qualidade do efluente tratado
quando se opera na gama termofílica, independentemente da carga orgânica
aplicada. O aumento de temperatura de 37ºC para 55ºC provoca também uma
menor conversão do CQO removido a CH4. Em condições estacionárias, todos os
reactores mesofílicos apresentaram remoções de CQO superiores a 97%,
enquanto nos reactores termofílicos esta percentagem baixou até 93% para a
biomassa adaptada e 79% para a biomassa não adaptada.
Na gama mesofílica, a operação de reactores inoculados com biomassa adaptada
produz um efluente tratado de melhor qualidade (CQOf inferior), embora com
conversões a CH4 apenas ligeiramente superiores. Estas diferenças tornam-se
bastante significativas nas cargas mais elevadas. Na gama termofílica, para as
cargas mais baixas, o reactor inoculado com biomassa adaptada apresenta
claramente um melhor desempenho na remoção de CQO. No entanto, para as
cargas mais elevadas os desempenhos são muito similares, apesar do reactor
inoculado com biomassa adaptada apresentar uma maior conversão de CQO a
CH4.Nos reactores mesofílicos, o teor de CH4 no biogás estabiliza à volta dos 60%
para todas as cargas aplicadas, enquanto nos reactores termofílicos se verificam
oscilações entre os 37% e os 71%, consoante a carga aplicada, a que
correspondem períodos de acumulação de ácidos orgânicos voláteis (AOV). Na
operação termofílica, a biomassa apresenta um maior decaimento, tanto a que
proveio de um inóculo adaptado como a de um inóculo não adaptado.
Os ensaios realizados indicaram ainda que a diminuição do TRH de 25 para 10
dias não provocou alterações significativas na percentagem de remoção de CQO,
mas levou a uma menor produção de biogás e a uma menor conversão do CQO
removido a CH4.
Globalmente pode-se assim concluir que os reactores SBR anaeróbios a
trabalhar na gama mesofílica e com inóculo adaptado apresentaram um efluente
com uma melhor qualidade e uma conversão superior de CQO a metano. The main objective of this work was to evaluate the performance of anaerobic
sequencing batch reactors (SBR) treating complex wastewaters, such as dairy
effluents.
This work was based on the study of the effects of several parameters: type of
inoculum (adapted and not adapted to the complex substrates under study);
process temperature (37ºC and 55ºC); and hydraulic retention time (HRT of 25d
and 10d). These effects were studied using reactors operated in an intermittent
feeding mode, in order to avoid the accumulation of fat and others complex
materials in the sludge blanket, and improve the transformation of COD removed
into methane (CH4). The SBR reactors were operated with a total cycle of 24
hours, with two hours for sedimentation. Five anaerobic SBR reactors were
operated, with pH control: two under mesophilic conditions and an HRT=25d, one
inoculated with adapted and another with not adapted biomass; two under
thermophilic conditions and an HRT=25d, one inoculated with adapted and
another with not adapted biomass; and a fifth mesophilic reactor inoculated with
adapted biomass, but with an HRT=10d.
During the operation of the SBR reactors, it was found that the temperature
greatly influences reactor behavior, especially with regard to the quality of treated
effluent. Either with adapted or not adapted biomass, there has been a great
damage to effluent quality when the reactors are operated at thermophilic
conditions, independently of the applied organic load. The increase in temperature
from 37 ºC to 55 °C also causes a lower conversion of COD removed to CH4. In
stationary conditions, all mesophilic reactors showed COD removals higher than
97%, whereas in the thermophilic reactors that percentage dropped to 93% for
adapted biomass and to 79% for non-adapted biomass.
At mesophilic range, the operation of reactors inoculated with adapted biomass
produces a better quality of treated effluent (lower CQOf), though obtaining a CH4
conversion only slightly higher. These differences become quite significant at
higher loads. In the thermophilic range, and for the lower loads, the reactor
inoculated with adapted biomass clearly presents a better performance in COD
removal. However, for higher loads the performances are very similar, although
the reactor inoculated with adapted biomass presents a greater conversion of
COD to CH4.In the mesophilic reactors, the concentration of CH4 in the biogas stabilizes at
around 60% for all applied loads, whereas in the thermophilic reactors oscillations
occur between 37% and 71%, depending on the applied load, corresponding to
periods of high volatile fatty acids (VFA) accumulation. In thermophilic operation,
biomass has a higher decay rate, either for adapted or non-adapted inoculum.
The experimental tests indicated that the decrease in HRT from 25 to 10 days led
to a lower biogas production and a lower conversion of COD removed to CH4, but
not significant changes in the percentage of COD removal.
In general, we can then conclude that anaerobic SBR reactors working at
mesophilic range and using adapted inoculum showed an effluent with a better
quality and a higher COD conversion to methane. Mestrado em Qualidade e Tratamento de Águas e Efluentes
