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

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Alves, Inaê
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: dimensão granular; estrutura granular; granular dimension; granular resistance; granular structure; granule; grânulos; manta de lodo; metano; methane; resistência granular; sludge blanket; UASB; vinasse; vinhaça
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-11062021-114417/

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.