Este documento avalia a influência da recirculação de efluente na degradação de efluentes lácteos em reactores UASB. Os resultados mostraram que a recirculação aumentou significativamente a taxa de remoção de CQO em comparação com testes sem recirculação. No entanto, a remoção inicial de CQO não foi totalmente convertida em metano no primeiro dia, sugerindo adsorção rápida de matéria orgânica.

1. Degradação de efluentes lácteos em reactores
UASB com recirculação
Departamento de Ambiente e Ordenamento
18/12/2008
Artur Manuel Xavier Pereira da Silva

2. Objectivo do trabalho
Avaliação da influência da recirculação de efluente na cinética da degradação de
efluentes de lacticínios na fase batch da operação intermitente de reactores
UASB.
Condições hidrodinâmicas do reactor podem ser determinantes para a cinética do
processo de remoção de CQO e subsequente degradação biológica.
A literatura apresenta alguns resultados de degradação de efluentes de lacticínios
em reactores descontínuos.

3. Efluentes de lacticínios = Efluentes complexos
Esta composição faz com que os efluentes das indústrias de lacticínios tenham
níveis elevados de CQO, CBO, óleos e gorduras e azoto, o que leva a que sejam
classificados como efluentes complexos.
A gordura do leite, por ser uma mistura de triglicerídeos (96%) e diglicerídeos, é
considerada a mais complexa de todas as gorduras comuns (Hui, 1992).
Os efluentes da indústria de lacticínios são constituídos fundamentalmente por
leite (material cru e produtos lácteos), e consistem em 85 a 89% de água e 11 a
15% de sólidos totais, os quais compreendem sólidos gordos e não-gordos (Kirk
– Othmer, 1995).

4. Tratamento de efluentes
tratamento anaeróbio
de efluentes de
lacticínios
Biomassa Suspensa
ASBR
Complexa
operacionalidade
Pouca aplicação
industrial
Contacto
Formação de
espumas
Baixa resistência a
choques de cargas
Filme fixo
FBR
Custo bombagem
Não adequado a
lacticínios
Filtro anaeróbio
Entupimento e
formação de
caminhos
preferenciais
Acumulação de
sólidos
Leito de lamas
UASB
Desgranulação e
washout da
biomassa
Cargas e eficiências
de remoção elevadas

5. Inovação no trabalho
Alimentação
efectuada tipo
teste batch
Alimentação
bombeada
para o reactor
O sistema é
posto em
recirculação
Reactor UASB
descontínuo
com
recirculação

6. No laboratório…
Bomba
alimentação
recirculação
Banho
termoestatizado
Borbulhador
Medidor
de
biogás

7. Testes feitos e Cargas utilizadas
Teste Carga (g/l)
Biomassa (g
SSV/l)
1 0,333 4,763
2 0,666 4,763
3 4,460 4,456
4 8,510 5,127
5 17,270 4,317

8. Alguns resultados obtidos (teste 3 – 4,46 g/l)
CH4cum(l)
CQOcoloidal+solúvel(g/l)
Tempo(d)
CQO pf (g/l)
CH4cum (l)
Percentagem(%)
Tempo (d)
%remCQO
%met

9. Percentagem de remoção CQOcol+sol dia 1 e dia 2
Percentagemderemoção(%)
Carga (g CQO/l)
%rem(1d)
%rem(2d)

10. Percentagem de metanização da CQOremovida dia 1 e dia 2
Percentagemderemoção(%)
Carga (g CQO/l)
%met(1d)
%met(2d)

11. CH4 cumulativo dia 1 e dia 2 em função da carga aplicada
y = 2.4736x - 0.0995
R² = 0.9892
y = 3.7715x + 0.2918
R² = 0.9948
CH4(L)
Carga (gCQO/l)
CH4cum1d (L)
CH4cum2d (L)

12. CQOcoloidal+solúvel e CQOsolúvel teste 4 (8,51 g/l)
CQO(g/l)
Tempo (d)
CQO sol (g/l)
CQO col+sol (g/l)

13. CQOcoloidal + solúvel e CQOsolúvel teste 5 (17,27 g/l)
CQO(g/l)
Tempo (d)
CQO sol (g/l)
CQO col+sol (g/l)

14. Velocidade específica de remoção
CQO(g/l)
Tempo (d)
0 1
2 3
qCQOrem
SSVt
CQO



15. qCQOsolúvel e qCQOcoloidal+solúvel (testes 4 e 5)
qCQOcol+soleqCQOsol(gCQO/gSV.d)
Carga (g CQO/l)
sol(gCQO/gSSV.d)
col+sol(gCQO/gSSV.d)

16. Relação entre qCH4 e qCQOcoloidal+solúvel
y = 0.4518x + 0.0053
R² = 0.9899
qCH4(gCQO/gSSV.d)
qCQOcol+sol (gCQO/g SSV.d)

17. qCQOcol+sol (com ajuste Modelo Monod)
qCQO(gCQO/gSSV/d)
Carga (g/l)
qCQO
qCQOcalcMonod
r2=0,9941

18. qCH4 (com ajuste Modelo Monod)
q(gCQO/gSSV/d)
Carga (g /l)
qCH4
qCH4calc
Monod
r2=0,9866

19. Comparação entre qCQOcol+sol (qCQOtrabalho) com qCQOrembatch (qbatch12, qbatch8 e qbatch5), (Nadais,
2002)
q(gCQO/gSSV.d
Carga (gCQO/l)
qCQOtrabalho
qbatch12
qbatch8
qbatch5

20. Tabela parâmetros ajustes
Parâmetros qCQOcol+sol qCH4
qCQOrembatch (Nadais,
2002)
qmax 3,044 1,1750 2,0 – 2,4
ks 9,9323 6,7140 9,6 -18
r2 0,9941 0,9866 0,9949 – 0,9974

21. Análise da Biomassa
sobrenadante
flocos
@1000x
Coloração com
safranina
secagemAmostras de
biomassa

22. Fotografias dos flocos

23. Fotografias dos flocos

24. Fotografias dos flocos
Os bastonetes compridos, parecem predominar nos flocos. Por
vezes aparecem referenciados como tipo - Methanosaeta porque
são parecidos com as Methanosaeta metanogénicas.

25. Fotografias do sobrenadante

26. Fotografias do sobrenadante

27. Fotografias do sobrenadante
Os cocus (forma esférica) parecem maiores nas fotos do
sobrenadante.

28. Conclusões
Há uma remoção
muito rápida de
CQO, evidenciada
pela diminuição
abrupta no primeiro
dia
Não é seguida por
degradação
biológica de matéria
orgânica removida,
suportada pela
produção de CH4.
qCH4 é cerca de 45
% de qCQOcol+sol
Discrepância entre
a remoção inicial
CQO e produção de
CH4 quase só se
verifica no 1º dia de
ensaio.

29. Conclusão
A qCQOcol+sol, para cargas superiores a 8
g/l é cerca de 30% superior , em relação a
testes batch.
A recirculação da fase liquida (efluente)
aumentou significativamente a velocidade
específica de remoção de CQOcol+sol, em
relação ao observado em ensaios
descontínuos sem recirculação,
confirmando o que se pode ver na
literatura.

30. Conclusão
Avaliação do comportamento
dos reactores de alta carga
com base na monitorização
da CQO da fase líquida pode
ser enganadora, conforme se
pode ver na literatura.
Matéria orgânica fica adsorvida à
superfície das lamas anaeróbias,
já que a adsorção é muito mais
rápida que a degradação
biológica.
Período de estabilização de
2 dias para os reactores
intermitentes utilizados no
tratamento de efluentes de
lacticínios.

31. Conclusão
Não se observaram diferenças
morfológicas, entre o sobrenadante e os
flocos, tão significativas como as
reportadas na literatura.
Provavelmente a duração deste trabalho
não permitiu a diferenciação entre os tipos
de células (adaptação às condições de
operação).