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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA
WALNEY PEREIRA CRUZ
REMOÇÃO DE MATÉRIA ORGÂNICA DE ÁGUA RESIDUÁRIA DE
MATADOURO UTILIZANDO REATOR ANERÓBIO HÍBRIDO
Lorena 2013
WALNEY PEREIRA CRUZ
REMOÇÃO DE MATÉRIA ORGÂNICA DE ÁGUA RESIDUÁRIA DE
MATADOURO UTILIZANDO REATOR ANERÓBIO HÍBRIDO
Trabalho de Graduação apresentado à Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de São Paulo, como requisito parcial para a conclusão de Graduação do curso de Engenharia Industrial Química. Área de Concentração: Engenharia Ambiental.
Orientadora : Prof. Dra. Teresa Cristina Brazil de Paiva
Lorena 2013
AGRADECIMENTOS
Primeiramente a Deus de onde tirei força nos momentos difíceis e a meus pais,
Aparecida das Graças Pereira Cruz e Aguerdo Rodrigues Cruz por acreditar e
lutar junto comigo em busca desse objetivo.
Aos meus familiares de São José dos Campos por sempre me acolherem nos
momentos de estresse e cansaço, quando a saudade de casa apertava. Muito
obrigado por sempre se preocuparem comigo. Amo muito vocês.
Aos meus amigos de universidade que me ajudaram muito ao longo dessa
caminhada. Muito obrigado pelos momentos de desabafo, puxões de orelha,
caronas e ajuda muito bem vinda nas horas de estudo. Em especial: Ângela
Chag, Bárbara Pereira, Jorge Telles, Getúlio Coutinho, Yasmim Zajac, Michele
Gonçalves.
Aos meus compadres Leandro Marinho e Vivian Baptista, que através de vocês
pude conhecer pessoas e amigos incríveis tanto em Lorena, Cachoeira Paulista
e Resende. Pessoas que são para mim como uma segunda família. Me sinto
muito honrado em ser o padrinho dessa menina tão especial, Mariah Laura,
que Deus te abençoe.
Aos funcionários e colegas de trabalho do Laboratório de Ciências Ambientais
do Departamento de Biotecnologia da EEL, que tanto contribuíram para a
realização desse trabalho, em especial a Profª Drª Teresa Paiva pela
orientação desse trabalho.
RESUMO
CRUZ, W. P. Remoção de Matéria Orgânica de Água Residuária de Matadouro Utilizando Reator Anaeróbio Híbrido. Trabalho de Graduação (Trabalho de Graduação em Engenharia Industrial Química) – Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena, 2013. Matadouros utilizam grande quantidade de água durante o processamento da carne, resultado das sucessivas lavagens da mesma, evisceração do animal, limpeza das carcaças, higienização das bancadas, pisos e utensílios. Toda essa água utilizada se torna um resíduo líquido conhecido como água residuária de matadouro (ARM), com altas concentrações de matéria orgânica, nutrientes e outros contaminantes. A ARM possui relativa biodegradabilidade, sendo o tratamento biológico anaeróbio indicado para o tratamento deste resíduo. Duas tecnologias de tratamento anaeróbio que se destacam por serem amplamente utilizadas são o reator de filtro anaeróbio e o reator anaeróbio de manta de lodo. O reator anaeróbio híbrido (RAH) procura a combinação destes dois reatores em um mesmo reator. O presente trabalho apresenta a utilização do reator anaeróbio híbrido como tecnologia para remoção de matéria orgânica da ARM. O RAH se mostrou uma tecnologia indicada para este tratamento, onde obteve-se remoção de 60% de matéria orgânica tanto em termos de DQO quanto de DBO, além de remoção de 40% de sólidos totais e 60% para sólidos suspensos. Palavras-chave: Água Residuária de Matadouro, Reator Anaeróbio Híbrido.
ABSTRACT
CRUZ, W. P. Removal of Organic Matter Constituent in Slaughterh ouse Waste Water Using Hybrid Anaerobic Reactor. Trabalho de Graduação (Trabalho de Graduação em Engenharia Industrial Química) – Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena, 2013.
Slaughterhouses use large quantities of water during meat processing, result of successive washings of the same, evisceration of the animals, cleaning of carcasses, sanitizing of countertops, floors and fixtures. all that water used becomes a liquid residue known as slaughterhouse waste water (ARM), with high concentrations of organic matter, nutrients and other contaminants. The ARM has relative biodegradability, also the anaerobic biological treatment is indicated for this residue treatment. Two anaerobic treatment technology that stand out for being widely used are anaerobic filter reactor and the upflow anaerobic sludge blanket. The anaerobic hybrid reactor (RAH) searching the combination these two reactors in an one reactor. This paper discloses the use of anaerobic hybrid reactor as a technology for removal of organic matter of ARM. The RAH proved to be a suitable technology for this treatment, which was obtained removing of 60% of organic matter both in terms of COD as COB, removal addition of 40% of total solids and 60% of suspended solids. Keywords: Slaughterhouse Waste Water, Anaerobic Hybrid Reactor.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Esquema do reator anaeróbio híbrido (traduzido), utilizado por
Ramakrishnan e Gupta. ...................................................................................................18
Figura 2 – Gráfico variação da concentração de substrato ao longo do período
experimental em termos de mgDQO.L-1. ..........................................................................27
Figura 3 – Gráfico variação da COV ao longo do período experimental. .........................27
Figura 4 – Gráfico variação da COB ao longo do período experimental. ..........................28
Figura 5 – Gráfico variação da concentração de DQO na entrada e saída do reator. ......29
Figura 6 – Gráfico variação da concentração de DBO na entrada e saída do reator. .......30
Figura 7 – Gráfico variação da concentração de sólidos totais na entrada e saída do
reator. ..............................................................................................................................32
Figura 8 – Gráfico variação da concentração de sólidos totais fixos na entrada e saída
do reator. .........................................................................................................................33
Figura 9 – Gráfico variação da concentração de sólidos totais voláteis na entrada e
saída do reator. ................................................................................................................33
Figura 10 – Gráfico variação da concentração de sólidos dissolvidos totais na entrada
e saída do reator. .............................................................................................................34
Figura 11 – Gráfico variação da concentração de sólidos dissolvidos fixos na entrada e
saída do reator. ................................................................................................................35
Figura 12 – Gráfico variação da concentração de sólidos dissolvidos voláteis na
entrada e saída do reator. ................................................................................................35
Figura 13 – Gráfico variação da concentração de sólidos suspensos totais na entrada
e saída do reator. .............................................................................................................36
Figura 14 – Gráfico variação da concentração de sólidos suspensos fixos na entrada e
saída do reator. ................................................................................................................37
Figura 15 – Gráfico variação da concentração de sólidos suspensos voláteis na
entrada e saída do reator. ................................................................................................37
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Características físicas, químicas e biológicas da ARM apresentadas por
alguns autores. ................................................................................................................13
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ................................................................................................... 9
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................. 11
2.1 Produção de Carne no Brasil ......................................................................... 11
2.2 Água Residuária de Matadouro ...................................................................... 12
2.3 Tratamento Anaeróbio .................................................................................... 13
2.4 Reator Anaeróbio Híbrido ............................................................................... 14
3. MATERIAIS E MÉTODOS................................................................................ 21
3.1 O Efluente ...................................................................................................... 21
3.2 O Reator Anaeróbio Híbrido ........................................................................... 21
3.3 Parâmetros Operacionais do Reator .............................................................. 22
3.4 Remoção de Matéria Orgânica ....................................................................... 23
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ...................................................................... 26
4.1 Parâmetros Operacionais ............................................................................... 26
4.2 Remoção de DQO .......................................................................................... 29
4.3 Remoção de DBO .......................................................................................... 30
4.4 Remoção de Sólidos Totais ............................................................................ 31
4.5 Remoção de Sólidos Dissolvidos ................................................................... 34
4.6 Remoção de Sólidos Suspensos .................................................................... 36
5 CONCLUSÃO .................................................................................................... 38
REFERÊNCIAS .................................................................................................... 39
9
1 INTRODUÇÃO
Os matadouros bovinos utilizam no processo de abate, grande quantidade
de água, durante a lavagem da carne e das instalações gerando um efluente
altamente concentrado contendo sangue, gordura, excrementos, tecidos, entre
outros, caracterizando-o como um efluente altamente poluidor.
A água residuária de matadouros possui altas concentrações de demanda
bioquímica de oxigênio (DBO520ºC) e demanda química de oxigênio (DQO),
podendo variar de acordo com a concentração dos constituintes, em especial o
sangue, que pode ou não ser separado no processo. As altas concentrações de
matéria orgânica consomem o oxigênio de corpos receptores, contaminando solos
e águas tanto subterrâneas quanto superficiais, além de ocasionar poluição
atmosférica, devido ao seu mau cheiro.
O tratamento anaeróbio é indicado para este tipo de efluente, devido a sua
relativa biodegradabilidade. Os processos anaeróbios degradam a matéria
orgânica em metano, o qual pode ser reaproveitado como energia. Isso
caracteriza este tipo de tratamento como uma tecnologia menos dependente de
fontes de energia.
Dentre os diversos tipos de reatores anaeróbios estudados, o reator
anaeróbio de manta de lodo (RAMAL/UASB) vem sendo pesquisados para fins
industriais. Outro método muito eficiente de tratamento é o filtro anaeróbio, que
apresenta uma grande superfície de contato entre o afluente e o lodo aderido. A
fim de conciliar as qualidades dessas tecnologias e ao mesmo tempo diminuir
suas deficiências, uma tecnologia híbrida vem sendo utilizada combinando esses
dois reatores, o reator anaeróbio híbrido, onde está presente tanto a manta de
lodo quanto um filtro anaeróbio. Isso torna o RAH capaz de trabalhar com altas
cargas de efluente, podendo diminuir o volume e o tempo necessário para o
tratamento.
Objetivo geral: o presente trabalho tem por objetivo estudar o desempenho
de reator anaeróbio híbrido na remoção de matéria orgânica (DBO520°C, DQO e
sólidos) de água residuária de matadouro.
10
Objetivos específicos:
• Avaliar as eficiências de remoções de DBO520°C, DQO e sólidos durante o
processo de tratamento.
• Determinar os parâmetros operacionais do reator: Tempo de Detenção
Hidráulica (TDH), Cargas orgânicas volumétrica (COV), carga orgânica
biológica (COB) e carga hidráulica (CH).
11
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Produção de Carne no Brasil
O Brasil tem quase 210 milhões de cabeças de gado, distribuídas em mais
de 200 milhões de hectares de pasto. O País possui o segundo maior rebanho
comercial do mundo, atrás apenas dos Estados Unidos, mas consolidou-se como
o maior exportador mundial de carne bovina. [1].
No Brasil, a carne bovina ocupa a segunda posição na preferência do
consumidor, perdendo para a de frango, que responde por 44% do consumo
doméstico de carnes. Mesmo não sendo o principal tipo de carne consumida no
Brasil, o mercado interno é responsável por cerca de 90% da produção nacional
de carne bovina.
A produção nacional de carne bovina mais que triplicou nos últimos dez
anos, passando de 3 milhões para 10,3 milhões de toneladas em 2011. Esse
avanço na produção possibilitou ao País exportar, naquele ano, 1,23 milhão de
toneladas para mais de 140 países, liderando as exportações mundiais de carne
bovina, com participação de 20% nesse mercado.
Em 2007 houve uma redução de exportação para a Europa, principal
importador de carne bovina brasileira. Essa perda de mercado foi compensada
pelo aumento das exportações para mercados emergentes, como Egito, Irã e
China. Embora não tenham o nível de exigência do consumidor europeu e não
demandem cortes tão nobres e a preços mais vantajosos, esses países devem
aumentar o consumo de carne brasileira.
Para 2013 há uma previsão de crescimento de 3% em relação ao ano
passado. Essa expectativa está baseada na continuidade do aumento da oferta
de boi gordo disponível para o abate. Embora a oferta aumente, o preço se
manterá estável devido a demanda mundial de carne bovina brasileira, frente à
estagnação da produção de carne bovina de outros países e à diminuição da
produção de carne de aves e suínos devido ao aumento dos preços dos grãos.
[2].
12
2.2 Água Residuária de Matadouro
A Água é utilizada durante todo o processo de abate e processamento da
carne bovina gerando um resíduo líquido conhecido como água residuária de
matadouro (ARM). São gerados no processo de abate bovino, aproximadamente
2500 L de ARM por cabeça de gado. Os maiores volumes são obtidos na lavagem
da carne, higienização das bancadas e pisos, evisceração do animal e limpeza
das carcaças. [3,4]
De acordo com Scarassati et al., os resíduos gerados pelos abatedouros
são classificados de acordo com o local de geração: dentro ou fora do processo
de abate. Os resíduos gerados dentro do processo de abate são estercos de
curais, vômitos dos animais, conteúdo intestinal, gorduras. E os resíduos fora do
processo de abate são os resíduos sanitários comuns, porém em virtude do
pequeno volume gerado em relação ao processo de abate, esses resíduos
geralmente são tratados em forma conjunta com os resíduos do processo. [3,4]
O efluente dos matadouros possui uma grande carga de sólidos em
suspensão, nitrogênio orgânico, vírus, bactérias patogênicas e não patogênicas,
ovos de parasitas, altas concentrações de demanda bioquímica de oxigênio
(DBO520°C), de demanda química de oxigênio (DQO), podendo variar em função
dos cuidados na operação e com o reaproveitamento dos resíduos do processo
de produção. [5,6]
O sangue deve ter uma atenção especial devido à alta DBO520ºC que
apresenta, devendo ser coletado para seu reaproveitamento. A DBO520ºC do
efluente, quando o sangue é reaproveitado, é de cerca de 1500 mg.L-¹ e quando
não há reaproveitamento esse valor fica em torno de 10.000 mg.L-¹. Outro resíduo
que deve ser avaliado com cuidado são as gorduras e graxas, que apresentam
uma concentração variando entre 5.000 e 46.200 mg.L-¹, adotando-se uma média
de 24.500 mg.L-¹. Os resíduos da pança devem ser coletados separadamente e
conduzidos a esterqueira para futuro reaproveitamento como fertilizante. A
quantidade varia de 5 a 20 kg por animal. A temperatura do despejo apresenta
uma pequena variação em torno de 28oC. Essa temperatura, associada a
composição química e biológica do efluente, favorece a atividade bactericida dos
sistemas de tratamento naturais. [4]
13
Na Tabela 1 é apresentado as características de águas residuais de
matadouro descrita por alguns pesquisadores.
Tabela 1. Características físicas, químicas e biológicas da ARM apresentadas por alguns autores.
Autores Parâmetros Físicos, Químicos e Biológicos analisados
pH AT DBO 520°C DQO total DQO dissolvida ST STV Ref
Beux et al. 6,2-8,4 283,3-1433,3 nd 1200-4388,9 Nd 1200-3900 400-1500 [7]
Torkian et al. 6,8-7,8 1208-1713 914-1917 3265-14285 2258-4956 Nd nd [8]
Borja et al. 6,40 620 6600 10410 Nd 7120 5150 [9]
Saddoud e Sayadi
7,53-7,7 Nd 3501-8030 7148-20400 5440-15500 Nd nd [10]
Caixeta et al. 6,3-6,6 Nd nd 2000-6200 Nd 850-6300 660-5250 [11]
Louvet et al. 6,6-7,7 Nd nd 5592-11750 Nd Nd nd [12]
Kreutz 6,2-8,5 119-1340 nd 837-1524 242-1432 1384-4273 nd [13]
Legenda: nd- não determinado; pH – potencial hidrogeniônico; AT- Alcalinidade total (mgCaCO3.L-
1); DBO520°C- Demanda Bioquímica de Oxigênio (mgO2.L
-1); DQO – Demanda Química de Oxigênio (mgO2.L
-1) (total: utilizou-se a amostra integra, dissolvida: utilizou-se para a análise amostra filtrada em membrana de porosidade 0,45 µm); ST – Sólidos Tótais (mg.L-1); STV - Sólidos Totais Voláteis (mg.L-1); Ref – Referências bibliográficas.
Estas características fazem das águas residuais de matadouro um resíduo
muito poluído. Por isso, o efluente de matadouro deve ser tratado antes de sua
descarga em águas receptoras para eliminar os seus efeitos críticos sobre o
ambiente e a saúde humana. Dessa forma, o tratamento de efluentes deve
atender aos padrões de qualidade ambiental estabelecidos em normas
específicas. [5]
2.3 Tratamento Anaeróbio
Os sistemas existentes hoje para tratamento de efluentes líquidos são
constituídos de etapas ou operações unitárias, que objetivam a remoção de
matéria orgânica e micro-organismos patogênicos. Para a remoção dos sólidos
grosseiros são utilizadas grades, peneiras, sedimentadores e flotadores (são
tanques onde a gordura se separa da água devido à diferença de peso específico,
onde a gordura flutua e posteriormente é retirada). Os sólidos coloidais que são
os que grudam, quando dissolvidos são removidos utilizando-se os tratamentos
14
físico-químicos. Embora os processos químicos e físicos têm sido usados para
tratar efluentes de matadouros, o processo biológico é adequado para seu
tratamento devido às suas características relativamente biodegradáveis
(DBO/DQO > 0,4). [5,6]
As bactérias anaeróbias degradam os despejos orgânicos em gases
(principalmente metano e gás carbônico) com a produção de ácidos
intermediários. Porém a estabilização em condições anaeróbias é lenta, dado que
as bactérias anaeróbias se reproduzem lentamente. [5]
2.4 Reator Anaeróbio Híbrido
A tecnologia anaeróbia é hoje, aprovada e amplamente utilizada no que se
refere a tratamentos de efluentes. Um dos principais fatores que levaram ao
sucesso do tratamento anaeróbico foi o surgimento de reatores com alta taxa de
fluxo em que a retenção de biomassa e retenção de líquido são desacopladas.
Essas novas configurações possibilitaram manter a biomassa no reator e ao
mesmo tempo, uma alta taxa de fluxo com alta capacidade de tratamento e um
baixo requisito de área. Diversos processos foram desenvolvidos para operar os
reatores de digestão anaeróbia, cada um deles com várias vantagens. Uma das
mais comuns é o processo UASB que tem sido utilizado com sucesso no
tratamento de uma variedade de águas residuais. [14]
O reator UASB apresenta características positivas, como possibilidade em
operar com alta carga orgânica volumétrica (COV), baixo tempo de detenção
hidráulica (TDH) e ainda há a possibilidade de aproveitar o biogás formado para
produção de energia. Este reator tem sido amplamente adotado para o tratamento
de efluentes industriais de média a alta recalcitrância.
O reator UASB pode converter eficientemente os compostos orgânicos de
águas residuais em metano em pequenos reatores de “alta taxa”, que são
denominados de grânulos. Esses grânulos são produzidos a partir da agregação
microbiana em uma estrutura de várias camadas simbióticas. O sucesso dos
reatores UASB depende do estabelecimento desses grânulos, que propiciam a
15
formação de um leito de lama densa no fundo do reator, onde todos os processos
biológicos ocorrem. Esta cama de lodo é basicamente formada pelo acúmulo de
entrada de sólidos suspensos e crescimento bacteriano. Estes agregados densos
não são suscetíveis de serem lavados do sistema sob condições normais do
reator. A retenção de lodo ativo, tanto granular quanto floculado, no reator UASB
permite um bom desempenho no tratamento de altas cargas orgânicas. [14]
Com o conhecimento do processo melhorado e detalhes operacionais
sobre a formação de grânulos estáveis fizeram a possibilidade de elevadas
cargas orgânicas, resultando numa operação mais sustentável. Os altos tempos
de retenção hidráulica são desfavoráveis para a granulação de lodo em reatores
UASB, por outro lado, se os tempos de detenção hidráulicas forem curtos, podem
resultar na lavagem da biomassa. Ambas as condições são desfavoráveis para o
bom desempenho do reator UASB, apesar da granulação ser necessária para o
tratamento de águas residuais. [14]
Aproximadamente 60% das milhares de instalações de tratamento
anaeróbias de grande escala em todo o mundo são baseadas no conceito de
design UASB. No entanto, os efluentes de reatores UASB geralmente precisam
de tratamento adicional, a fim de remover a matéria orgânica remanescente,
nutrientes e patógenos. Este pós-tratamento pode ser realizado em sistemas
aeróbios convencionais como lagoas de estabilização, plantas de lodos ativados,
e outros. As vantagens e desvantagens de reatores anaeróbios de manta de lodo
são mostradas a seguir. [14]
Vantagens:
1. Pode ser conseguida uma boa eficiência de remoção no sistema, mesmo
em altas taxas de carregamento e baixas temperaturas;
2. A construção e funcionamento destes reatores são relativamente simples e
de baixa demanda de recursos devido à possibilidade de construção
usando vários materiais simples e de baixa manutenção;
3. Tratamento anaeróbico pode ser facilmente aplicado a qualquer escala,
grande ou pequena;
4. Quando altas taxas de carregamento são estabilizadas, a área necessária
para o reator é pequena, reduzindo assim o custo;
5. Na medida em que não o aquecimento do afluente não é necessário para
alcançar a temperatura de trabalho e todas as operações podem ser feitas
16
por ação da gravidade, o consumo de energia do reator é baixo. Além
disso, a energia é produzida durante o processo de sob a forma de
metano;
6. Muito menos resíduos bio-sólidos são gerados em comparação com o
processo aeróbio, pois grande parte da energia nas águas residuais são
convertidos para uma forma gasosa e resultando em muito pouca energia
para crescimento de biomassa;
7. A produção de lodo é baixa, quando comparada com métodos aeróbios,
devido às baixas taxas de crescimento de bactérias anaeróbias. O lodo é
estável para disposição final e tem boas características de desidratação.
Ele pode ser preservado por longos períodos de tempo, sem uma redução
significativa da atividade, permitindo a sua utilização como inóculo para o
arranque de novos reatores;
8. Pode lidar com choque de cargas orgânicas de forma eficaz;
9. Baixa exigência de nutrientes especialmente no caso de esgoto;
10. Um valor de pH adequado e estável pode ser mantido sem a adição de
produtos químicos.
Desvantagens:
1. Patógenos são removidos parcialmente, exceto ovos helmintos, que são
efetivamente capturados no leito de lodo. A remoção de nutrientes não é
completa, sendo necessário um pós-tratamento;
2. Devido à baixa taxa de crescimento de organismos metanogênicos, mais
tempo é necessário para iniciar o sistema antes da operação de estado
estacionário, se a quantidade de lodo não estiver suficientemente
disponível;
3. Sulfeto de hidrogênio é produzido durante o processo anaeróbio,
especialmente quando existem elevadas concentrações de sulfato no
afluente. Um tratamento adequado do biogás é necessário para evitar
corrosão e mau cheiro;
4. É necessário um controle de temperatura adequado (15-35°C) para regiões
com climas mais frios.
Como já mencionado, os microorganismos se agregam uns aos outros
formando os grânulos que ficam no fundo do reator formando uma cama de lodo.
Porém os microorganismos podem também ficar retidos em um meio de suporte
17
inerte, que pode ser constituído de vários materiais, formando um biofilme com
espessuras variadas, o biofilme impede que os flocos sejam lavados do sistema
pelo efluente, possibilitando altas taxas de fluxo. Porém a quantidade de sólidos
presentes do efluente deve ser levada em conta, por exemplo, efluentes com alto
teor de sólidos podem entupir o biofilme, levando a uma parada do reator. Em um
reator sem biofilme, esse problema não existiria, porém pode ocorrer a perda de
biomassa. Assim foi desenvolvido o reator anaeróbio híbrido (RAH), que tem por
finalidade combinar tanto as vantagens do reator anaeróbio de manta de lodo
(UASB), quanto as vantagens do filtro anaeróbio, a fim de minimizar as
desvantagens desses dois reatores quanto utilizados separadamente. [14]
O reator anaeróbio híbrido é uma tecnologia alternativa interessante para o
tratamento de vários tipos de águas residuais, sendo amplamente utilizado para
retenção de sólidos, separação de gás-sólido-líquido (GLS), fixação da biomassa
e aumento do crescimento de bactérias metanogênicas.
A parte inferior do reator anaeróbio híbrido consiste numa porção UASB,
onde se encontra lodo ativado granulado disperso, ao passo que a parte superior
do reator anaeróbio híbrido encontra-se um biofilme operando como um reator de
filme fixo. A Fig. 1 ilustra o reator anaeróbio híbrido utilizado por Ramakrishnan e
Gupta. [18]
Embaixo, na entrada do efluente, encontra-se o leito de lodo. Acima do leito
de lodo, encontra-se a manta de lodo, com lodo disperso, que com o tempo de
trabalho do reator, formará os grânulos metanogênicos dispersos. Acima da
manta de lodo, encontra-se o filtro anaeróbio (biofilme). Há ainda, acima do
biofilme um separador gás-líquido que retém o biogás formado, que pode ser
armazenado para futuro aproveitamento. O efluente passa pelas laterais do
separador e sai do reator pela saída superior lateral.
18
Figura 1 – Esquema do reator anaeróbio híbrido (traduzido), utilizado por Ramakrishnan e
Gupta.
A procura de uma configuração híbrida, visa a redução de custos, com
unidades de tratamento de menor volume, melhoria das condições operacionais e
menor quantidade de enchimento com biofilme. [16]
Existem diversas configurações de reatores anaeróbios híbridos, tratando
tipos diferentes de águas residuais. Rajakumar et al., utilizaram um HUASB de 5,4
L, para tratar água residual de matadouro de aves em condições mesofílicas (29-
35ºC). O reator foi feito utilizando uma coluna de PVC e anéis plissados de PVC
19
como meio suporte para o biofilme. Foi utilizado 1,5 L de biofilme, com porosidade
de 98,8% e uma área de biofilme de 297 m2.m-3. Foi utilizado 2,5 L de lodo
anaeróbio não-granulado. Eles trabalharam com uma carga orgânica volumétrica
(COV) de 19 KgDQO.m-3 e um TDH de 10h, obtendo uma taxa de remoção de
DQO total e DQO dissolvido de 70% e 72%, respectivamente. [15]
Lopes et al., utilizaram um reator anaeróbio híbrido para tratar esgoto
doméstico. Eles obtiveram uma remoção de matéria orgânica de cerca de 76% à
90%, tanto para DBO520ºC quanto para DQO. O reator é constituído de uma
carcaça de fibra de vidro e tubos internos de PVC. Pedaços de conduíte foram
utilizados como meio suporte do biofilme. O reator operava com um volume total
de 2,95 m3, sendo 1,95 m3 destinado a manta de lodo no fundo e 1 m3 de biofilme.
Eles trabalharam com uma carga orgânica volumétrica variando de 903 a 5575
mgO2.L-1 e um TDH de 3,78 dias. [16]
Araújo et al., utilizaram um reator anaeróbio híbrido para tratar água
residual de indústria de produtos domésticos e pessoais. O reator utilizado era um
reator UASB, com cascas de coco no topo trabalhando como meio de suporte
para o biofilme. O reator tinha um volume útil de 16,3 L. A água residual foi
caracterizada contendo uma DQO de 1000-5000 mg.L-1 e DBO520ºC de 700-1500
mg.L-1. O reator foi operado em temperatura aclimatizada (26 ºC). A eficiência de
remoção de DQO foi de 77%, 72% e 80% e de DBO520ºC em cerca de 90%, para
TDH de 50, 40 e 60h respectivamente. [17]
Ramakrishnan e Gupta estudaram a formação de grânulos em 3 reatores
HUASB. Eles utilizaram água residual de carvão sintética como efluente. Os
reatores HUASB foram construídos de plástico acrílico transparente e anéis de
PVC foram utilizados como meio se suporte do biofilme. Foram utilizados 215
anéis de PVC formando uma área total de meio de suporte de 1350,2 cm2. Os
reatores HUASB foram trabalhados em temperatura mesofílica (27º C), com um
volume de 15,5 L, sendo o volume útil de 13,5 L. O efluente sintético tinha uma
DQO de 2240 mg.L-1. A granulação foi observada 45 dias depois do início da
operação dos reatores. Após a granulação, houve uma remoção de DQO de 88%,
com uma carga orgânica volumétrica de 2,24 gDQO.L-1 e um TDH de 24h. [18]
Oktem et al. estudaram a eficiência de um reator anaeróbio híbrido no
tratamento de água residual farmacêutica baseada em síntese química. O reator
utilizado foi construído em PVC, tendo um volume total de 14L, com recirculação
20
do efluente. Foram utilizados Anéis Pall de polipropileno como biofilme localizado
na metade superior do reator, com uma área superficial de 206 m2.m-3 e lodo
disperso ocupando 40% do volume do reator, localizado na parte inferior do
reator. Nesse estudo eles encontraram a eficiência máxima do reator numa carga
orgânica volumétrica de 8 KgDQO.m-3, alcançando uma eficiência de remoção de
DQO remoção de 72%. [19]
Kumar, Gupta e Sigh estudaram a degradação anaeróbia de água de
lavagem de destilaria em reator anaeróbio híbrido retangular de 15 L. Eles
obtiveram uma remoção de DQO de 79%, operando o reator num tempo de
detenção hidráulica de 5 dias e uma carga orgânica volumétrica de 8,7 KgDQO.m-
3.d-1. [20]
21
3 MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 O Efluente
O Efluente utilizado neste trabalho, denominado Água Residuária de
Matadouro é proveniente da linha verde de um matadouro, gerado no processo de
beneficiamento de carne bovina. O mesmo foi cedido por um frigorífico e
matadouro situado no Vale do Paraíba, Estado de São Paulo. Após coletada, a
ARM foi peneirada utilizando peneira manual com malha quadrada de 2x2 mm,
feita em tela de nylon tipo mosqueteira para simular um tratamento preliminar e
posteriormente foi convenientemente armazenada em recipientes plásticos e
estocados a –10ºC.
3.2 O Reator Anaeróbio Híbrido
O reator RAH utilizado neste trabalho é do tipo UASB-Filtro anaeróbio,
possuindo na sua parte superior um separador trifásico fixado a 3 defletores de
sólido. O reator tem um volume útil de 3,610 L, sendo seu material de construção,
cano de PVC branco, de diâmetro 7,5 cm (3’), fechado nas extremidades com
tampões de mesmo diâmetro. Ao longo do reator foram colocados registros de
PVC de diâmetro ¾’ para servir como amostradores de lodo. Posteriormente
foram inseridos de forma ascensional na parte superior do reator, 3 minifiltros
construídos de plástico com 8,6 cm de altura e 7,3cm de diâmetro, perfurados
equidistantemente de forma latitudinal e longitudinal para prover um fluxo
uniforme. Antes os minifiltros foram preenchidos com pedaços de poliuretano em
formato paralelepípedo secados em estufa 105°C. Estes minifiltros servirão como
fixadores de biomassa para formar os filtros anaeróbios.
22
3.3 Parâmetros Operacionais do Reator
Foram determinados parâmetros operacionais aplicados aos reatores
como: Tempo de Detenção Hidráulica (TDH), Carga Hidráulica Volumétrica
(CHV), Velocidade Ascensional (VA), Carga Orgânica Volumétrica (COV), Carga
Orgânica Biológica (COB).
• Tempo de Detenção Hidráulica - TDH
O TDH representa o tempo médio de permanência das moléculas de água
em uma unidade de tratamento, alimentada continuamente. Se a vazão Q
(afluente e efluente) e o volume (V) são constantes, o TDH pode ser calculado
utilizando a Equação 1.
TDH = VQ Equação(1)
Sendo:
V – Volume útil do reator (L);
Q – vazão afluente do reator (L.h-¹);
• Carga Hidráulica Volumétrica – CHV
A CHV representa a quantidade de esgotos aplicada diariamente ao reator
por unidade de volume. O TDH é o inverso da CHV. Sendo assim, a CHV pode
ser determinada através da Equação 2.
CHV = QV Equação(2)
• Velocidade Ascensional – V A
A VA representa a relação entre a vazão afluente e a seção transversal do
reator, podendo ser calculada através da Equação 3.
V� =QA Equação(3)
23
Sendo:
A – Área transversal do reator (cm²);
• Carga Orgânica Volumétrica - COV
A COV representa a quantidade (massa) de matéria orgânica aplicada
diariamente no reator por unidade de volume. A COV pode ser determinada
através da Equação 4.
COV = CXQV Equação(4)
Sendo:
C – Concentração de substrato do afluente tratado no reator (ARM) em
termos de DQO ou DBO520°C (mg.L-¹);
• Carga Orgânica Biológica - COB
A COB ou carga de lodo representa a quantidade (massa) de matéria
orgânica aplicada diariamente no reator por unidade de biomassa presente no
reator. A COB pode ser determinada através da Equação 5.
COB = CXQM Equação(5)
Sendo:
M – Massa de microorganismos presentes no reator (kgSTV);
3.4 Remoção de Matéria Orgânica
Para estudar a eficiência de remoção de matéria orgânica do reator, foram
realizadas coletas de amostras na entrada e saída do reator e realizadas análises
físico-químicas a fim de monitorar o sistema. As amostras foram coletadas com
frequência semanal durante os meses de Outubro de 2012 à Abril de 2013.
24
Neste trabalho foram realizadas análises de DBO520°C, DQO e Sólidos
Totais (ST), Sólidos Dissolvidos (SD) e Sólidos Suspensos (SS) nas frações
totais, fixos e voláteis. As análises foram realizadas segundo a metodologia
descrita em APHA et. al. [21]
Para se calcular a Eficiência de Remoção de Matéria Orgânica - E(%),
comparou-se a concentração do afluente e do efluente a fim de determinar o
quanto a concentração do afluente foi diminuída, através da Equação 6.
E(%) = �(Ca − Ce)Ca ! x100Equação(6)
Sendo:
Ca – concentração afluente do composto (DQO total, DBO520°C total) em
mg.L-¹;
Ce – concentração efluente do composto (DQO total, DBO520°C total) em
mg.L-¹.
• DQO – Demanda Química de Oxigênio
A Demanda Química de Oxigênio é um parâmetro que analisa a
quantidade de matéria orgânica carbonácea presente no meio líquido, sendo
muito empregada no monitoramento de sistemas de tratamentos anaeróbios de
esgotos sanitários, águas residuárias e efluentes industriais. O método utilizado
foi o método colorimétrico. Essa técnica consiste no consumo do O2 presente na
amostra através da oxidação da matéria por dicromato de potássio à
temperaturas elevadas e em meio ácido contendo catalisador. A demanda
química de oxigênio oxida tanto os compostos orgânicos quanto os inorgânicos.
• DBO520°C – Demanda Bioquímica de Oxigênio
A Demanda Bioquímica de Oxigênio também é um parâmetro que analisa a
quantidade de matéria orgânica carbonácea presente no meio liquido, porém,
diferente da DQO, analisa apenas a parcela de matéria orgânica que pode ser
degradada por microorganismos. A técnica empregada foi o método químico de
Winkler modificado pela azida sódica onde é analisada a quantidade de O2
25
consumido através de decomposição microbiana aeróbia durante 5 dias em uma
incubadora de DQO à uma temperatura de 20ºC.
• Sólidos Totais
Os sólidos totais correspondem a todo a material sólido que permanece
como resíduo após a evaporação, secagem ou calcinação da amostra em uma
temperatura estipulada durante um tempo determinado. A fração total
corresponde a quantidade de sólidos presentes apenas após a secagem da
amostra na estufa a 103º. A fração de sólidos fixos representa a quantidade de
sólidos presentes após a calcinação da amostra à 550ºC e a fração volátil a
parcela de sólidos que se perde após o período de calcinação. O método utilizado
para a determinação de sólidos foi o gravimétrico utilizando balança analítica.
• Sólidos Dissolvidos
Os sólidos dissolvidos correspondem à quantidade de material sólido
presente na amostra após a filtragem utilizando filtro de fibra de vidro 1,2 µm, ou
seja, os sólidos que passam pelo filtro. Também foram determinadas suas
respectivas frações totais, fixos e voláteis. O método utilizado para a
determinação foi o gravimétrico.
• Sólidos Suspensos
Os sólidos suspensos correspondem à quantidade de material sólido que
fica retido no filtro de fibra de vidro 1,2 µm. Também foram determinadas as
frações totais, fixos e voláteis O método utilizado para a determinação foi o
gravimétrico.
26
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1 Parâmetros Operacionais
Os parâmetros operacionais foram determinados através das equações do
item 3.3. O volume útil do reator utilizado (V) foi de 3,610 L, a vazão de trabalho
foi de 4,32 L.d-1 e a área transversal do reator era de 41,25 cm².
Utilizando estes dados (V, Q e A) foi possível calcular o tempo de detenção
hidráulica (TDH), a carga hidráulica volumétrica (CHV) e a velocidade ascensional
(VA). O tempo de detenção hidráulica foi de 20,06 h, a carga hidráulica
volumétrica de 1,20 d-1 e a velocidade ascensional de 102,23 cm.d-1.
O TDH determina a velocidade com que os sistemas trabalham. Um TDH
curto reduzirá o tempo de contato entre o substrato e a biomassa, diminuindo a
eficiência do reator, porém baixos TDH significam sistemas de tratamento mais
rápidos. O TDH utilizado neste trabalho foi cerca de um terço do que foi utilizado
em outros trabalhos pesquisados. Lopes et. al. utilizaram um TDH de 90 h. Araújo
et. al. trabalharam com três diferentes TDH (40, 50 e 60 h).
Para a operação do reator não se utilizou efluente in natura e sim uma
prévia diluição com água, a fim de se alcançar valores de concentração de
substrato menores, para não sobrecarregar a biomassa do reator. Essa diluição
foi realizada em um reservatório plástico (bombona), onde o efluente era
transportado para o reator através de uma bomba hidráulica. A concentração de
substrato (C) utilizada na operação do reator, em termos de mgDQO.L-1, foi
monitorada ao longo do período de trabalho. Os valores dessa concentração
variou durante o período de trabalho entre 5000 e 9574 mgDQO.L-1, atingindo
uma concentração média em torno de 6631 mgDQO.L-1. A Figura 2 mostra o
gráfico da variação da concentração de substrato durante o período de trabalho
em termos de mgDQO.L-1.
27
Figura 2 – Gráfico da variação da concentração de substrato ao longo do período
experimental em termos de mgDQO.L-1
Como a concentração de substrato não foi constante ao longo do período
de trabalho, a carga orgânica volumétrica (COV) também não foi constante,
variando entre 5983 e 11457 em termos de mgDQO.L-1.d-1. A COV média foi
determinada em torno de 7930 mgDQO.L-1.d-1. A Figura 3 mostra a variação de
COV ao longo do período experimental.
Figura 3 – Gráfico da variação da COV ao longo do período experimental.
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
1 7 13 16 21 27 33 39 45 51 57 63 69 75 81 87 93 96 99 102
mg
DQ
O.L
-1
Dias de monitoramento
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
1 7 13 16 21 27 33 39 45 51 57 63 69 75 81 87 93 96 99 102
mg
DQ
O.L
-1.d
-1
Dias de monitoramento
28
Como a carga orgânica biológica (COB) também depende da concentração
de substrato e a mesma não foi constante ao longo do período de trabalho, a
COB também não foi constante, variando ao longo do período experimental. A
massa de Sólidos Voláteis Totais da biomassa utilizada no reator foi de 27471
mgSVT, o que resulta em uma COB média, em termos de DQO de 1,0428
mgDQO.mgSVT-1.d-1. A Figura 4 apresenta o gráfico da variação da COB ao
longo do período experimental.
Figura 4 – Gráfico da variação da COB ao longo do período experimental.
A carga orgânica é um parâmetro importante que afeta significativamente a
ecologia microbiana e desempenho do reator. Maiores cargas orgânicas reduzem
a eficiência de remoção de DQO, no entanto, a produção de gás aumenta. Além
disso, a carga orgânica também se relacionada com a concentração de substrato
e o TDH, assim um bom equilíbrio entre estes dois parâmetros deve ser obtido
para uma boa operação do digestor. A carga orgânica volumétrica utilizada neste
trabalho (cerca de 9000 mg.L-1), maior em comparação com outros trabalhos
pesquisados. Lopes et. al. e Araújo et. al. trabalharam com COV máximas em
torno de 5000 mg.L-1.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1 7 13 16 21 27 33 39 45 51 57 63 69 75 81 87 93 96 99 102
mg
DQ
O.m
gS
VT
-1.d
-1
Dias de monitoramento
29
4.2 Remoção de DQO
A concentração de Demanda Química de Oxigênio na entrada do reator
esteve em torno de 5000 mgDQO.L-1 a 8000 mgDQO.L-1 com picos de mais de
8000 mgDQO.L-1, a concentração média de DQO esteve em torno de 6600
mgDQO.L-1. Após a saída do reator a concentração de DQO caiu para valores
bem inferiores, em torno de 1500 mgDQO.L-1 com picos acima de 3000. A Figura
5 apresenta o gráfico da variação de DQO na entrada e saída do reator.
Figura 5 – Gráfico da variação da concentração de DQO na entrada e saída do reator.
As eficiências de remoção de DQO no início do período foram baixas, em
torno de 30 % e após um período, a eficiência atingiu valores de 60 % com picos
de eficiências máximas em 90 %. Esse aumento da eficiência de remoção após
um período de trabalho já era esperado e também é apontado na literatura. Após
esse período, o sistema de estabiliza e aumenta a eficiência do tratamento, pois
ocorre a estabilização da biomassa, crescimento dos microorganismos e uma
melhora na taxa de granulação.
A taxa de remoção de remoção de DQO foi menor em relação aos
trabalhos pesquisados. Lopes et. al. obtiveram uma remoção de DQO de 76% à
0,00
2000,00
4000,00
6000,00
8000,00
10000,00
12000,00
1 7 13 16 21 27 33 39 45 51 57 63 69 75 81 87 93 96 99 102
mg
DQ
O/L
Dias de monitoramento
Demanda Química de Oxigênio
entrada
saída
30
90%. Araújo et. al. atingiram valores de remoção acima de 72%. Porém uma taxa
de remoção menor é esperada em comparação com os trabalhos analisados, pois
foram utilizados maiores taxas de carga orgânica e menores tempos de detenção
hidráulica, demonstrando que o trabalho se mostrou favorável mesmo com uma
menor eficiência de remoção de DQO.
4.3 Remoção de DBO
A concentração de Demanda Bioquímica de Oxigênio na entrada do reator
esteve em torno de 3500 mgDBO.L-1 a 6000 mgDBO.L-1 com uma concentração
média de DBO em torno de 4800 mgDBO.L-1. Após a saída do reator a
concentração de DBO caiu para valores levemente inferiores, em torno de 1000 a
3000 mgDBO.L-1, com picos acima de 4000. A Figura 6 apresenta o gráfico da
variação de DBO na entrada e saída do reator. As eficiências de remoção de DBO
mantiveram-se estáveis durante o período de operação com valores de 60%, com
picos de eficiências máximas em 85%.
Figura 6 – Gráfico da variação da concentração de DBO na entrada e saída do reator.
0,00
1000,00
2000,00
3000,00
4000,00
5000,00
6000,00
7000,00
1 7 13 16 21 27 33 39 45 51 57 63 69 75 81 87 93 96 99 102
mg
DB
O.L
-1
Dias de monitoramento
Demanda Bioquímica de Oxigênio
entrada
saída
31
A eficiência de remoção de DBO foi menor do que o observado em outros
trabalhos. Araújo et al obtiveram eficiência de remoção de DBO de 90%. Porém,
acompanhando a taxa de remoção de DQO, também era esperada uma menor
taxa de eficiência de DBO.
4.4 Remoção de Sólidos Totais
A concentração de sólidos na entrada do reator variou bastante, isso é
explicado pelo fato de que a bombona na qual o efluente era armazenado e
bombeado para o reator era desprovida de método de mistura e com o tempo os
sólidos de sedimentavam no fundo e quando o volume estava baixo a
concentração de sólidos na coleta era maior, pois quando o recipiente estava
cheio, não se conseguia uma boa mistura do efluente. Mas, com exceção dos
altos valores de sólidos em algumas tomadas de amostras (devido ao baixo nível
de efluente), o efluente na entrada apresentou valores de sólidos totais em torno
de 2800 mg.L-1. Contudo, as alterações de concentração de sólidos na entrada do
reator não influenciaram nas concentrações de sólidos após a saída do reator,
mantendo-se uma considerável remoção de sólidos totais. Os valores de
concentração de sólidos totais após a saída do reator foram em torno de 1500
mg.L-1. A eficiência de remoção de sólidos totais foi de cerca de 40%, com picos
de remoção em torno de 80%. A Figura 7 apresenta o gráfico da variação da
concentração de sólidos totais na entrada e saída do reator.
32
Figura 7 – Gráfico da variação da concentração de sólidos totais na entrada e saída do
reator.
A concentração de sólidos totais fixos na entrada do reator, variou em torno
de 700 mg.L-1, com picos acima de 1000 mg.L-1. Após a saída do reator, os
valores caíram para valores em torno de 400 mg.L-1. A eficiência de remoção de
sólidos totais fixos variou bastante, com um valor médio de 30%, principalmente
no período final de monitoramento quando os valores se mantiveram mais
estáveis. A Figura 8 apresenta o gráfico dos valores da concentração de sólidos
totais fixos na entrada e saída do reator.
A concentração de sólidos totais voláteis foi mais elevada em relação a
concentração de sólidos totais fixos, com valores em torno de 2000 mg.L-1 na
entrada do reator. Após a saída, os valores caíram para cerca de 1040 mg.L-1. A
remoção de sólidos totais voláteis foi mais estável em relação aos sólidos fixos,
porém com eficiências de remoção médias também torno de 45%. A Figura 9
apresenta o gráfico dos valores da concentração de sólidos totais voláteis na
entrada e saída do reator.
0,00
1000,00
2000,00
3000,00
4000,00
5000,00
6000,00
7000,00
8000,00
9000,00
10000,00
1 7 13 16 21 27 33 39 45 51 57 63 69 75 81 87 93 96 99 102
mg
.L-1
Dias de monitoramento
Sólidos Totais
Entrada
Saída
33
Figura 8 – Gráfico da variação da concentração de sólidos totais fixos na entrada e saída
do reator.
Figura 9 – Gráfico da variação da concentração de sólidos totais voláteis na entrada e
saída do reator.
0,00
500,00
1000,00
1500,00
2000,00
2500,00
1 7 13 16 21 27 33 39 45 51 57 63 69 75 81 87 93 96 99 102
mg
.L-1
Dias de monitoramento
Sólidos Totais Fixos
Entrada
Saída
0,00
1000,00
2000,00
3000,00
4000,00
5000,00
6000,00
7000,00
8000,00
1 7 13 16 21 27 33 39 45 51 57 63 69 75 81 87 93 96 99 102
mg
.L-1
Dias de monitoramento
Sólidos Totais Voláteis
Entrada
Saída
34
4.5 Remoção de Sólidos Dissolvidos
A concentração de sólidos dissolvidos na entrada do reator apresentou
uma pequena variação em relação aos sólidos totais, com valores entre 600 e
1100 mg.L-1, com picos acima dos 1600 mg.L-1. Os valores após a saída do reator
foram levemente inferiores com eficiência de remoção em torno de 15 %, porém
com maior estabilidade ao longo do período experimental. A Figura 10 apresenta
o gráfico dos valores da concentração de sólidos dissolvidos totais na entrada e
saída do reator.
Figura 10 – Gráfico da variação da concentração de sólidos dissolvidos totais na entrada
e saída do reator.
A concentração de sólidos dissolvidos fixos na entrada do reator
apresentou valores bem menores em relação aos dissolvidos totais, com valores
em média de 270 mg.L-1, com picos acima dos 400 mg.L-1. A eficiência de
remoção foi bem pequena com remoção em média de 5%. A Figura 11 apresenta
o gráfico dos valores da concentração de sólidos dissolvidos fixos na entrada e
saída do reator.
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00
1200,00
1400,00
1600,00
1800,00
2000,00
1 7 13 16 21 27 33 39 45 51 57 63 69 75 81 87 93 96 99 102
mg
.L-1
Dias de monitoramento
Sólidos Dissolvidos Totais
Entrada
Saída
35
Figura 11 – Gráfico da variação da concentração de sólidos dissolvidos fixos na entrada e
saída do reator.
A concentração de sólidos dissolvidos voláteis na entrada do reator foram
maiores em relação aos dissolvidos fixos, com um concentração média de 690
mg.L-1. A concentração média após a saída do reator ficou em torno de 500 mg.L-
1, com uma eficiência de remoção em torno de 30%, principalmente ao final do
período onde se observa uma remoção mais estável. A Figura 12 apresenta o
gráfico dos valores da concentração de sólidos dissolvidos voláteis na entrada e
saída do reator.
Figura 12 – Gráfico da variação da concentração de sólidos dissolvidos voláteis na
entrada e saída do reator.
0,00
100,00
200,00
300,00
400,00
500,00
600,00
700,00
1 7 13 16 21 27 33 39 45 51 57 63 69 75 81 87 93 96 99 102
mg
.L-1
Dias de monitoramento
Sólidos Dissolvidos Fixos
Entrada
Saída
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00
1200,00
1400,00
1 7 13 16 21 27 33 39 45 51 57 63 69 75 81 87 93 96 99 102
mg
.L-1
Dias de monitoramento
Sólidos Dissolvidos Voláteis
Entrada
Saída
36
4.6 Remoção de Sólidos Suspensos
A concentração de sólidos suspensos totais na entrada do reator ficou bem
acima dos valores dos sólidos dissolvidos totais, ou seja, a maior parte da
concentração dos sólidos totais da água residuária de matadouro, se encontrara
na forma suspensa. Os valores da concentração de sólidos suspensos totais
ficaram em torno de 1800 mg.L-1 com picos acima dos 4000 mg.L-1. Após a saída
do reator a concentração de sólidos suspensos totais caiu para valores em torno
de 580 mg.L-1 com uma eficiência de remoção em cerca de 60%. A eficiência de
remoção variou bastante ao longo do experimento muito semelhante ao
observado nos sólidos totais. O perfil da variação da concentração na entrada
também foi semelhante aos sólidos totais. A Figura 13 apresenta o gráfico dos
valores da concentração de sólidos suspensos totais na entrada e saída do reator.
Figura 13 – Gráfico da variação da concentração de sólidos suspensos totais na entrada
e saída do reator.
A concentração de sólidos suspensos fixos na entrada do reator ficou em
torno de 400 mg.L-1, principalmente ao final do experimento quando observa-se
uma maior estabilidade do experimento. Nas primeiras tomadas de amostras
observa-se valores acima dos 800 mg.L-1. Após a saída do reator a concentração
caiu para valores em torno dos 100 mg.L-1, com uma remoção média de 75%. A
0,00
1000,00
2000,00
3000,00
4000,00
5000,00
6000,00
7000,00
8000,00
9000,00
1 7 13 16 21 27 33 39 45 51 57 63 69 75 81 87 93 96 99 102
mg
.L-1
Dias de monitoramento
Sólidos Suspensos Totais
Entrada
Saída
37
Figura 14 apresenta o gráfico dos valores da concentração de sólidos suspensos
fixos na entrada e saída do reator.
Figura 14 – Gráfico da variação da concentração de sólidos suspensos fixos na entrada e
saída do reator.
A concentração de sólidos suspensos voláteis na entrada do reator
apresentou valores mais próximos dos sólidos suspensos totais, em torno dos
1400 mg.L-1. Os valores da concentração após a saída do reator caiu para cerca
de 460 mg.L-1, com remoção de 67%. A Figura 15 apresenta o gráfico dos valores
da concentração de sólidos suspensos voláteis na entrada e saída do reator.
Figura 15 – Gráfico da variação da concentração de sólidos suspensos voláteis na
entrada e saída do reator.
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00
1200,00
1400,00
1600,00
1800,00
1 7 13 16 21 27 33 39 45 51 57 63 69 75 81 87 93 96 99 102
mg
.L-1
Dias de monitoramento
Sólidos Suspensos Fixos
Entrada
Saída
0,00
1000,00
2000,00
3000,00
4000,00
5000,00
6000,00
7000,00
1 7 13 16 21 27 33 39 45 51 57 63 69 75 81 87 93 96 99 102
mg
.L-1
Dias de monitoramento
Sólidos Suspensos Voláteis
Entrada
Saída
38
5 CONCLUSÃO
Através do trabalho realizado foi possível analisar a viabilidade do reator
anaeróbio híbrido como uma tecnologia de remoção de matéria orgânica de água
residuária de matadouro.
O processo de tratamento utilizando o reator anaeróbio híbrido se mostrou
viável para tratar efluentes de matadouro, com 60% de remoção tanto de DQO
quanto de DBO. A remoção de sólidos também foi considerável com remoção de
40% de sólidos totais e 60% para sólidos suspensos.
O experimento se mostrou instável ao longo do período experimental, isso
se deve as paradas do sistema ao longo do período por diversos fatores, como
queda de energia elétrica e entupimento do sistema. Por isso, o sistema de
tratamento deve ser trabalhado com maior controle dos parâmetros operacionais,
para que não ocorra variações na estabilidade do sistema.
O tratamento se bem monitorado e controlado pode alcançar eficiências de
remoção de mais de 80%, contudo, como já mencionado na literatura, outras
formas de tratamento adicionais podem ser utilizadas, como reator aeróbio e
reator anóxico, pois o reator anaeróbio híbrido embora seja indicado para
remoção de matéria orgânica, não remove com eficiência, nutrientes como
nitrogênio e fósforo. Outro fator que também já foi mencionado na literatura e
observado neste trabalho foi uma melhora do sistema após um período de
adaptação, quando sistema se torna mais estável.
39
REFERÊNCIAS
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