Efeito das taxas de recirculação e das cargas orgânicas nos grânulos da manta de lodo de reatores UASB utilizados no processamento da vinhaça de cana-de-açúcar visando à produção de metano

• Autor(a) principal: Alves, Inaê
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-11062021-114417/
• topic: dimensão granular; estrutura granular; granular dimension; granular resistance; granular structure; granule; grânulos; manta de lodo; metano; methane; resistência granular; sludge blanket; UASB; UASB; vinasse; vinhaça

Quatro reatores anaeróbios de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB) em escala piloto, foram utilizados neste estudo para processamento anaeróbio da vinhaça, proveniente da produção de álcool de cana-de-açúcar. Os reatores, R1, R2, R3 e R4, foram inoculados com lodo anaeróbio granulado; submetidos a diferentes taxas de recirculação - 50, 100, 200 e 400% respectivamente - e ao aumento gradativo da carga orgânica volumétrica (COV) de 0,3 a 20 gDQOL-1d-1. O objetivo do estudo foi o acompanhamento do efeito que essas mudanças operacionais provocam na manta de lodo granular e associar as características dos grânulos à eficiência global do sistema. Para tanto, realizaram-se análises físicas, químicas e biológicas na manta de lodo, durante o incremento da COV. Estudaram-se a distribuição de dimensão, a resistência, a composição de metais e a estrutura microbiana dos grânulos em diferentes condições operacionais. O tamanho dos grânulos analisados variou de 0,4 a 5,0 mm em todas as amostras, no inóculo e nos quatro reatores. Os reatores submetidos às maiores porcentagens de recirculação, R3 e R4, apresentaram na COV mais baixa analisada (5 gDQOL-1d-1) maior frequência de grânulos na faixa entre 1,6 e 2,0 mm de diâmetro, com 39,4 e 37% de frequência, respectivamente. O contínuo aumento de carga orgânica e velocidade ascensional provocou redução do diâmetro granular para a menor faixa estabelecida (0,4 a 1,0 mm). Na maior COV analisada (20 gDQOL-1d-1) R3 e R4 apresentaram 63,6 e 79,1% de grânulos com diâmetro médio na faixa 0,4 a 1,0 mm, respectivamente. Os reatores submetidos a menores porcentagens de recirculação, R1 e R2, em todas as COV analisadas, apresentaram diâmetro médio de grânulos na menor faixa estabelecida (0,4 a 1,0 mm). O incremento gradativo de carga orgânica e velocidade ascensional provocou aumento da frequência de grânulos na menor faixa de diâmetro: R1 passou de 47,8 para 87,9% e R2 de 39,4 para 52,1% A agitação de 770 s-1 aplicada aos grânulos reforçou que a agitação hidráulica dentro do reator causou redução no diâmetro granular. Em todos os reatores foram visualizados organismos metanogênicos do gênero Methanosarcina e Methanosaeta. Na quantidade fornecida e devido à lenta exposição dos microrganismos à água residuária, os metais presentes na vinhaça não foram prejudiciais a atividade microbiana. Zinco, ferro, magnésio, cálcio, sódio e potássio apareceram de forma expressiva dentre as substâncias encontradas na água residuária. As análises de PCR e DGGE mostraram que a população metanogênica foi mais estável que a de bactérias para os reatores. Foi possível concluir que a recirculação do efluente auxiliou a operação dos reatores e que o reator R2 mostrou ser mais estável, em relação aos demais reatores, quando avaliado todos os parâmetros conjuntamente.