Análises físico-químicas e exames microbiológicos

O monitoramento do reator foi feito medindo-se, em amostras do afluente e do efluente, as concentrações de matéria orgânica nas formas não filtrada (CST e CCT) e

filtrada (CSF e CCF) (como demanda química de oxigênio – método de DQO e carboidratos

– método de Dubois (1995), respectivamente), alcalinidade parcial (AP), alcalinidade intermediária (AI), alcalinidade total (AT), alcalinidade a bicarbonato (AB), ácidos voláteis totais (AVT), sólidos totais (ST), sólidos totais voláteis (STV), sólidos suspensos totais (SST) e sólidos suspensos voláteis (SSV), além da medida do pH e do volume de meio alimentado/descarregado. Tais análises foram realizadas de acordo com o Standard

Methods for the Examination of Water and Wastewater (1995), considerando também o

53 (1986) na determinação da alcalinidade. Esses parâmetros foram monitorados com uma freqüência de duas a quatro vezes por semana, dependendo do parâmetro.

A frequência do monitoramento da composição do biogás formado pelo metabolismo anaeróbio (hidrogênio, metano e dióxido de carbono) foi de quatro vezes na semana. A análise foi feita por meio de cromatografia em fase gasosa utilizando-se um cromatógrafo Agilent® modelo 7890 equipado com detector de condutividade térmica e coluna GS-Carbonplot com 30 m × 0,53 mm × 3,0 m de espessura do filme. O gás de arraste utilizado foi o argônio com vazão de 3,67 mL.min-1, a temperatura do injetor foi de 18 °C, a az o de split de e o olu e de i jeç o de L. A temperatura do forno foi programada em 40°C isotérmico em 5 min. A temperatura do detector foi de

°C, o az o de make up de a g io de , mL.min-1

. A produção volumétrica do biogás formado foi analisada por medidor de gás Rittter modelo MilligasCounter.

A medição dos compostos intermediários do metabolismo anaeróbio (acetona, metanol, etanol, n-butanol, ácidos acético, propiônico, butírico, iso-butírico, valérico, iso- valérico e capróico) foi realizada apenas no final de cada condição experimental. A análise se deu por cromatografia em fase gasosa com padrão externo (iso-butanol e ácido crotônico) utilizando-se um cromatógrafo Hewlett Packard® modelo 7890 equipado com detector de ionização de chama e coluna HP-Innowax com 30 m × 0,25 mm × 0,25 m de espessura do filme. O gás de arraste utilizado foi o hidrogênio com vazão de 1,56 mL/min (velocidade linear constante de 41,8 cm/s), a temperatura do injetor foi de 250ºC, a razão de split de head-space e o olu e de i jeç o de L, utilizando-se injetor automático. A temperatura do forno foi programada da seguinte forma: de 35°C a 38°C em 2°C/min, de 38°C a 75°C em 10°C/min, de 75°C a 120°C em 35°C/min, em 120°C por 1 min, de 120°C a °C e °C/ i e e °C po i head-space . á te pe atu a do dete to foi de °C head-space , o fluxo de hid og io o ustí el de mL.min-1, de ar sintético (comburente) de 300 mL.min-1 e az o de make up de nitrogênio de 30 mL.min-1. Foi utilizado essa a lise o todo po head-space .

A produção total do biogás durante o ciclo (VG) foi analisada por medidor de gás Ritter modelo MilligasCounter, sendo que tais medições foram realizadas na forma de perfis ao longo do ciclo em medida acumulada de volume. A medição foi feita a cada 30 min até 2,0h de ciclo e, após esse tempo, a cada 1,0h.

54 No período em que o sistema foi operado em batelada alimentada, a medição do volume de biogás não foi direta, como em batelada simples, pois a alimentação do reator produzia deslocamento de ar no headspace durante 4,0h do ciclo, o que interferia na medida do volume de gás produzido. Desta forma, o medidor de gás quantificava tanto o volume referente à produção do biogás quanto o volume de afluente alimentado ao reator durante o ciclo. Para que fosse obtido apenas o volume da produção do biogás, após o termino do ciclo, foi feita medição do volume alimentado durante o mesmo ciclo para que esta medida pudesse ser subtraída do valor obtido pelo medidor de gás.

Ao fim de cada condição experimental foi realizada também a quantificação da biomassa no interior do reator. Primeiro, foi feita a drenagem do sistema para a medição do volume residual de meio líquido no reator (VRES). Em seguida, foi pesado o conjunto

suporte inerte-biomassa, contido no interior do cesto de aço inox (MSI+B). Em seguida, foi

coletada aleatoriamente desse conjunto uma amostra de suporte inerte com biomassa para ser pesada (mSI+B).

Após isso, a amostra foi lavada com água destilada, passando a ter, então, duas fases, a saber, a fase sólida, apenas com as espumas de poliuretano lavadas, e a fase líquida contendo a biomassa do reator. Na fase sólida foi realizada a análise de ST e na fase líquida as análises de ST e SVT. A partir da quantidade de ST correspondente à fase sólida, isto é, ao meio suporte (mSI), e da quantidade de SVT na fase líquida (mSVT), foi

possível estimar a quantidade de biomassa do reator, sendo tal informação apresentada por três diferentes formas, que estão descritas a seguir.

Primeiramente, pode-se calcular a quantidade total de biomassa no interior do reator (MSVT), utilizando-se a Equação 11. Pela quantidade total de biomassa do reator

(MSVT) mede-se a capacidade do reator na retenção da biomassa, sendo essa variável

importante pela utilização nos indicadores utilizados para análise do reator, que são a carga orgânica específica aplicada (COEA), a carga orgânica específica removida (COER) e a produtividade molar específica (PrME).

SVT SI B SVT SI B m M M m     (11)

55 Pode-se determinar também a proporção entre a massa de microrganismos e o volume útil do reator (CX) e entre essa biomassa e a massa de suporte inerte (Cx´) pelas

equações (12) e (13), respectivamente. Por meio de CX representa-se, de forma indireta, a

concentração de microrganismos no meio reacional, muito embora eles não estejam dispersos, ou livres, no meio liquido. Por sua vez, Cx´ representa a o e t aç o desses

organismos no suporte inerte ou, em outras palavras, a quantidade de biomassa por massa do suporte. SVT X R M C V  (12) ' SVT X SI m C m  (13)

Ao final da Condição 09 foi retirada do reator uma amostra de biomassa para exame microbiológico. A amostra foi examinada em lâmina de vidro coberta com filme de Ágar a 2 %, por microscopia óptica comum e de contraste de fase por fluorescência, utilizando microscópio Olympus® modelo BX41, com sistema de câmera digital Optronics e aquisição de imagens feita pelo software Image Pro-Plus® versão 4.5.0.