High-rate anaerobic reactors treating coffee processing wastewater at different OLR and post-treatments: effects on methane production, effluent quality and microbial populations. - Botello Suárez, Wilmar Alirio (2018)
Com o intuito de otimizar a geração de metano e reduzir a concentração de poluentes das águas residuárias do processamento de café (ARC), o presente estudo teve como objetivos gerais: (i) Avaliar o desempenho de reatores anaeróbios de alta taxa e analisar a microbiota associada a este processo sob diferentes condições operacionais, e (ii) Comparar a eficiência de sistemas de pós-tratamento na remoção de nitrogênio (N), fósforo (P), sólidos e compostos fenólicos presentes nas ARC biodigeridas. Para o desenvolvimento do primeiro objetivo, foi empregado um sistema UASB em dois estágios, e uma série de três reatores anaeróbios horizontais de leito fixo (RAHLF). Os sistemas foram submetidos a diferentes cargas orgânicas volumétricas (COV), de até 18,2 g DQO (L d)-1 (UASB) e 9,5 g DQO (L d)-1 (RAHLF), e operados de forma continua com recirculação parcial do efluente obtido. Os maiores valores médios de produção volumétrica de metano foram de 2,0 e 1,9 L CH4 (L d)-1 para os reatores UASB e RAHLF, respectivamente. Em condições de alta COV, a análise metagenômica da microbiota associada ao reator UASB de melhor desempenho evidenciou prevalência dos gêneros bacterianos sintróficos Syntrophus e Candidatus Cloacimonas assim como de arqueias hidrogenotrôficas e acetotrôficas dos géneros Methanosaeta, Methanosarcina, Methanoculleus, Methanobacterium e Methanomassiliicoccus. Em relação ao sistema RAHLF, análises de reação em cadeia da polimerase quantitativa (qPCR) dos principais grupos methanogênicos associados ao lodo dos reatores indicaram predominância de arqueias acetotróficas correspondentes à ordem Methanosarcinales. Os dois sistemas proporcionaram condições favoráveis para a remoção da matéria orgânica com simultânea produção de energia. Para a execução do segundo objetivo, o pós-tratamento biológico foi realizado em um reator em batelada sequencial (RBS) utilizando um ciclo de 24 h dividido em 4 fases: alimentação, reação (anaeróbia/aeróbia/anóxica), sedimentação e descarte. Operado sob curtos períodos de enchimento, este sistema permitiu atingir altos níveis de remoção de N (80%) e P (71%), apresentando altas concentrações de bactérias nitrificantes e desnitrificantes. O pós-tratamento químico foi baseado na reação de Fenton, e apresentou maiores níveis de remoção de sólidos totais (83%) e compostos fenólicos (99%) quando comparado com o RBS. A recirculação parcial do efluente do processo Fenton melhorou o desempenho de reatores anaeróbios tratando ARC, constituindo uma alternativa de reuso promissora. O sistema integrado (RBS seguido do processo Fenton), demostrou ser a melhor alternativa para atingir padrões de lançamento e disposição final.