Desempenho de reator anaeróbio híbrido no tratamento de águas residuárias de suinocultura

Abstract

No presente estudo, teve-se o objetivo de avaliar o desempenho de um reator anaeróbio híbrido (RAH), que combina as tecnologias de um reator anaeróbio de manta de lodo (UASB) e de um filtro anaeróbio (FA), no tratamento de águas residuárias da suinocultura (ARS). O reator foi confeccionado, utilizando um tanque de polietileno de alta densidade (PEAD), com o formato cilíndrico de 2,38 m de diâmetro e altura de 2,43 m, com capacidade total de 10 m³. Dentro do tanque a parte superior acomodou o material suporte, que consistia em cubos de espumas de poliuretano com porosidade próxima a 0,93 m3 m-3 ocupando um volume total de aproximadamente 3 m³. O sistema operou sob três condições de carga orgânica volumétrica média útil (CVu), 0,88; 1,35 e 2,62 kg m-3 d-1, medida como DQO. A operação do RAH durou 250 dias e a eficiência de remoção média de DQO total para as três CVu aplicadas foram de 42, 72 e 73%, de DQO filtrada, de 67, 81 e 82% e de DBO paras duas ultimas CVu aplicadas de 75 e 78% respectivamente. A remoção de ST foi de 31, 60 e 58%, de SVT foi de 20, 62 e 61% e SSV foi de 17, 55 e 62% respectivamente. Ao final das duas últimas fases avaliou-se o perfil de remoção de DQO ao longo do reator para a obtenção dos coeficientes cinéticos aparentes de degradação da matéria orgânica, onde, o modelo cinético.de primeira ordem foi o que melhor se ajustou aos dados obtidos. O valor do coeficiente de cinética (k) para o modelo cinético de primeira ordem foram estimados em 0,041 e 0,077 h-1 para os respectivos valores de CVu. Ao final das fases II e III do experimento foram retiradas amostras do material suporte, para caracterização da biomassa aderida, por meio de exames microscópicos, distinguindo-se as principais morfologias celulares presentes no biofilme. Mesmo submetido ocasionalmente a oscilações de temperaturas do liquido e de carga hidráulica e orgânica, o reator anaeróbio híbrido utilizado neste trabalho manteve-se estável apresentado-se equilibrado na eficiência de remoção de DQO e manutenção de pH efluente acima de 6,5. O aumento na CVu e vazão aplicada não afetou a capacidade do reator na remoção do material orgânico presente, não havendo diferença significativa entre as duas ultimas fases de funcionamento do sistema, podendo ser considerado como satisfatório na remoção da carga orgânica.

The present study aimed to evaluate the performance of a hybrid anaerobic reactor (HAR), which combines the technologies of an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) and an anaerobic filter (AF) in the treatment of swine wastewater. The reactor was fabricated using as structure a tank of high density polyethylene (HDPE) with the cylindrical shape of 2.38 m-diameter and 2.43 m-height, with a total capacity of 10 m³. Inside the tank, structural adjustments were made to accommodate the upper support material, consisting of cubes of polyurethane foam with porosity close to 0.93 m3 m-3 occupying a total volume of 3 m³. The system operated under three conditions of utile average organic loading rate (uOLR), 0.88, 1.35 and 2.62 kg m-3d -1, measured as COD. The operation of the HAR lasted 250 days and the average removal efficiency of total COD applied to the three uOLR were 42, 72 and 73%, for filtered COD, 67, 81 and 82%, and of BOD for the last uORL parts applied 75 and 78% respectively. Removal of total solids (TS) was 31, 60 and 58%, total volatile solids (TVS) was 20, 62 and 61% and volatile suspend solid (VSS) was 17, 55 and 62% respectively. At the end of the last two phases evaluated the COD removal profile along the reactor to obtain kinetic coefficients of apparent degradation of organic matter, where the kinetic model of first order was the best fit to the data obtained. The coefficients of deccay (k) for the first order kinetic model were estimated as 0.041 and 0.077 h-1 for respective values of uOLR. At the end of phase II and III of the experiment were sampled material support to characterize the biomass attached through microscopic examinations, distinguishing the main cellular morphologies present in the biofilm. Even occasionally subjected to fluctuations in temperature of the liquid and hydraulic and organic loading, the hybrid anaerobic reactor used in this study remained stable made up balanced on the efficiency of COD removal and maintenance of effluent pH above 6.5, confirming its stability. The increase in uOLR and applied flow did not affect the ability of the reactor in the removal of organic material present, with no significant difference between the last two stages of the operating system and can be considered as satisfactory in removing organic load.