Reator anaeróbio alimentado com vinhaça de cana-de-açúcar: avaliação dos efeitos causados pela interrupção na alimentação e estratégias para mitigação

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Barbosa, Moara Yuri Utino
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Entressafra; Off-season; Repartida; Restart-up; UASB
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-26092017-163317/

O tratamento biológico anaeróbio aparece como uma opção importante para remover a carga orgânica poluidora da vinhaça, e vem despertando interesse entre pesquisadores do mundo todo devido aos sucessos já alcançados, principalmente em trabalhos científicos. O interesse científico aponta para o aprimoramento do processo de degradação desse efluente em taxas elevadas, além de promover a produção de biogás, com potencial para produção de energia. A tecnologia de tratamento anaeróbio mais utilizada para o tratamento da vinhaça é o reator UASB, apresentando resultados satisfatórios inclusive em unidades em escala plena. A interrupção do funcionamento do reator em períodos de entressafra é, indubitavelmente, um problema a ser enfrentado na operação do reator UASB, cujo período de partida é lento. A repartida do sistema é agravada nos reatores de alta taxa, requerendo estratégias adequadas para reduzir o período necessário permitindo mitigar prontamente os efeitos do aporte de vinhaça ao ambiente e recuperar energia a partir dessa matriz. Diante disso, um reator anaeróbio de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB) em escala piloto foi utilizado para o estudo da repartida do sistema e do tratamento da vinhaça e do melaço, sendo o último utilizado como fonte de carbono no período relativo à entressafra. O reator UASB foi operado durante 335 dias. Na Fase I utilizou-se a vinhaça como afluente, na Fase II o melaço de cana-de-açúcar e na Fase III novamente a vinhaça. Após período de interrupção de 30 dias, o período de repartida do sistema em estudo foi de 69 dias. Logo no início da repartida do reator, a eficiência de remoção de DQO foi superior a 80%, alcançando eficiência de 89,95 % em apenas oito dias de operação. O reator UASB apresentou valor médio de eficiência de remoção de DQO para as Fases I (vinhaça), II (melaço) e III (vinhaça) de 84 ± 3,35%; 82 ± 5,12% e 80 ± 9,22%, para cargas aplicadas de 5 a 34 kgDQO.m-3.d-1, 33 kgDQO.m-3.d-1 e 5 a 19 kgDQO.m-3.d-1, respectivamente. Em relação à produção de metano, de todo o período operacional, a Fase I referente à repartida do reator utilizando vinhaça como substrato após um mês sem alimentação foi a que apresentou a maior produção média no período, 7,93 LCH4. (L.d) -1, devido aos maiores valores de carga orgânica volumétrica (COV) aplicadas (5 a 34 kgDQO.m-3.d-1). A Fase II referente ao período de entressafra utilizando o melaço, foi de 7,28 LCH4. (L.d) -1 devido ao acúmulo de ácidos voláteis totais. A Fase III com retorno da safra utilizando a vinhaça, foi de 1,23 LCH4. (L.d) -1 devido aos menores valores de carga aplicada ao reator (5 a 8,5 kgDQO.m-3.d-1). As análises microbiológicas mostraram elevada diversidade microbiana e permitiu observar que com a utilização do melaço ocorreu alteração da população de microrganismos presente no reator, que apresentaram longo período de adaptação quando submetidos novamente à vinhaça, na última fase de operação. De forma geral, os resultados apontam que a tecnologia UASB é adequada no tratamento de vinhaça e melaço de alta carga orgânica e na geração de biogás. A substituição por melaço permitiu obter produção de biogás semelhante ao uso da vinhaça, entretanto dificultou a repartida, quando substituído pela vinhaça novamente (Fase III).