Desempenho de processo anaeróbio em dois estágios (reator compartimentado seguido de reator UASB) para tratamento de águas residuárias de suinocultura

Abstract

Avaliou-se o efeito das águas residuárias de suinocultura com concentrações de sólidos suspensos totais em torno de 6.000 mg L-1 (DQOtotal variando de 7.557 a 11.640 mg L-1) no desempenho de processo anaeróbio em dois estágios compostos por reator compartimentado (ABR) e reator de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB), instalados em série, em escala-piloto (volumes de 530 e 120 L, respectivamente), submetidos a tempos de detenção hidráulica (TDH) de 56 a 18 h no primeiro reator e de 13 a 4 h no segundo reator. As eficiências médias de remoção de DQOtotal variaram de 71,1 a 87,5% no reator ABR e de 41,5 a 50,1% no reator UASB, resultando em valores médios de 86,8 a 94,9% para o sistema de tratamento anaeróbio em dois estágios com carga orgânica volumétrica (COV), na faixa de 5,05 a 10,12 kg DQOtotal (m³ d)-1, no reator ABR, e de 2,83 a 9,63 kg DQOtotal (m³ d)-1, no reator UASB. As eficiências de remoção de SST e SSV foram da ordem de 95,6%. O teor de metano no biogás manteve-se acima de 70% para os dois reatores. A produção volumétrica de metano máxima de 0,755 m³ CH4 (m³ d)-1 ocorreu no reator 1, com COV de 10,12 kg DQOtotal (m³ d)-1 e TDH de 18 h. Os valores médios de pH variaram na faixa de 7,2 a 8,0 para os efluentes dos reatores 1 e 2. Os ácidos voláteis totais mantiveram-se estáveis com concentrações abaixo de 200 mg L-1. Com variações abruptas e acentuadas de concentrações de SST e DQOtotal do afluente, os reatores mantiveram as eficiências de remoção de DQO e sólidos suspensos, em torno de 70%, e a qualidade do biogás, com 80% de CH4.

In this work it was evaluated the effect of swine wastewater with total suspended solid (TSS) concentration around 6000 mg L-1 (CODtotal from 7557 to 11640 mg L-1) on the performance of two stage anaerobic process constituted of anaerobic baffled reactors (ABR) and an upflow sludge blanket reactor (UASB) installed in series, in pilot scale testing (volumes of 530 L and 120 L, respectively) and with hydraulic detention times (HDT) of 56 to 18 h in the first reactor and 13 to 4 h in the second reactor. The mean CODtotal removal efficiency varied from 71.1 to 87.5% in ABR and from 41.5 to 50.1% in UASB reactor, resulting in average values ranging from 86.8 to 94.9% for the two stage anaerobic treatment system under organic volumetric load (OVL) of 5.05 to 10.12 kg CODtotal (m³ d)-1 in ABR and 2.83 to 9.63 kg CODtotal (m³ d)-1 in UASB reactor. The mean TSS and VSS removal efficiencies reached 95.6%. The methane concentration was over 70% for both reactors. The maximum volumetric methane production in the first reactor was obtained with OVL of 10.12 kg CODtotal (m³ d)-1 and HDT of 18 hours of 0.755 m³ CH4 (m³ d)-1. The average pH values in the effluents ranged from 7.2 to 8.0 in the first and second reactors. The total volatile acid concentration was kept below 200 mg L-1. The reactors tolerated shock organic loads maintaining COD and SS removal efficiencies around 70% and biogas quality with 80% of CH4.