Duração dos ciclos de operação

Ao longo do período experimental dos reactores SBR, foram testados ciclos com duas durações distintas (12 h e 24 h). Independentemente da sua duração, um ciclo operacional nos reactores SBR englobou uma sequência de operações de alimentação, reacção com arejamento, decantação e descarga de líquido sobrenadante e/ou licor de mistura. A diferença entre os ciclos de 12 h e 24 h reflectiu-se apenas na duração da reacção arejada. A cronologia de ambos os ciclos encontra-se ilustrada na Tabela 3-10 e na Tabela 3-11.

A descarga de líquido sobrenadante realizou-se após a decantação, enquanto a descarga de licor de mistura foi efectuada na presença de arejamento, de forma a manter biomassa em suspensão e assim se poder efectuar a purga de lamas, impondo- se um valor de TRS = 10 d. No caso da operação em ciclos de 12 h, este passo foi apenas realizado uma vez por dia, de forma a manter o mesmo valor de TRS.

Tabela 3-10: Fases de um ciclo de 24 h da operação dos reactores SBR

Evento Estado Cronograma de ciclo (h:min)

00:00 00:20 23:10 23:40 23:50

Alimentação a_{B1 ON}

Reacção arejada a_{E3 ON}

Decantação a_{E3 OFF}

Descarga de sobrenadante a_{B2 ON}

Descarga de licor de mistura a_{E3 ON}

a_{A localização dos elementos encontra-se na Figura 3-7}

Tabela 3-11: Fases de um ciclo de 12 h da operação dos reactores SBR

Evento Estado Cronograma de ciclo (h:min)

00:00 00:20 11:10 11:40 11:50 Alimentação a_{B1 ON} Reacção arejada a_{E3 ON} Decantação a_{E3 OFF} Descarga de sobrenadante a_{B2 ON}

b_{Descarga de licor de mistura} a_{E3 ON}

3.1.4.5 Condições de operação

Ao longo do trabalho experimental do Capítulo 7 foram consideradas diferentes composições na alimentação dos reactores SBR. Três dos reactores foram alimentados com substratos sintéticos, constituídos por ácido acético e ácido propiónico, enquanto outros dois reactores foram operados com substratos reais constituídos por soro de queijo acidificado no reactor MBBR operado como processo acidogénico.

Em termos gerais, ao longo da operação dos reactores SBR foram testadas diferentes cargas orgânicas aplicadas (variando entre 1,43 e 8 gCQO L-1_d-1_{) e dois}

valores de TRH (2,5 d e 5 d). Em todos os reactores o tempo de retenção de sólidos (TRS) foi fixado em 10 dias através da descarga de licor de mistura (contendo biomassa em suspensão) no final de cada ciclo. A alimentação foi preparada a cada dois ou três dias num recipiente agitado contendo o substrato orgânico (AOV puros ou soro fermentado), soluções de NH4Cl (fonte de N) e KH2PO4 (fonte de P) em volumes

predefinidos para fornecer uma razão molar C:N:P = 100:7:1, 20 mL de solução de meio mineral (solução 3 no Anexo 10.4) por cada litro de alimentação, 2 mL de solução de micronutrientes (solução 4 no Anexo 10.4) por cada litro de alimentação, e ainda água destilada a perfazer o volume programado. Em todos os casos, o pH da alimentação foi ajustado ao valor 6,00±0,05 por adição de soluções concentradas de HCl e de NaOH. Ao longo da operação dos diversos reactores foram ainda utilizadas pequenas quantidades de agente anti-foaming (silicone líquido Merck®_{) para controlo}

da formação de espumas.

Os reactores designados por SBR-A e SBR-B foram operados em paralelo, durante 120 dias, com substratos sintéticos, com o objectivo de comparar o desempenho operacional com diferentes composições de AOV na alimentação e o efeito do aumento de carga orgânica. O reactor A foi alimentado com uma proporção HAc:HPr = 1:1 e o reactor B com uma proporção HAc:HPr = 2:1. Ambos os reactores foram operados a três valores de carga orgânica (2, 4 e 8 gCQO L-1_d-1_{) e valores de}

TRH e tempos de ciclo de 2,5 d e 12 h respectivamente.

Os reactores SBR-C e SBR-D foram também operados em paralelo, durante 137 dias, com o objectivo de comparar os desempenhos operacionais entre uma alimentação constituída por substrato sintético e uma alimentação constituída por substrato real (soro fermentado). O reactor C foi alimentado com substrato puro

constituído por ácido acético e ácido propiónico na proporção 2:1, enquanto a alimentação do reactor D foi composta de soro de queijo acidificado obtido pelo reactor MBBR operado no âmbito do Capítulo 6. Estes reactores foram operados com uma concentração de substrato inicial constante, mas com ciclos de duas durações (24 h e 12 h), correspondendo a dois valores de carga orgânica (2 e 4 gCQO L-1_d-1_{) e a dois}

valores de TRH (5 d e 2,5 d).

As diferentes condições observadas ao longo da operação do reactor MBBR acidogénico no Capítulo 6 resultaram na obtenção de fermentados com composições distintas em AOV. Para utilizar o soro fermentado como substrato do reactor SBR-D, este foi recolhido em lotes de 15 a 30 L e a sua composição analisada em termos de CQO e AOV, de forma a planificar a preparação da alimentação em função da sua caracterização. Os diferentes lotes de soro fermentado foram usados como substrato em diferentes momentos operacionais, conforme se encontra ilustrado na Figura 7-9 do Capítulo 7. O ensaio com o SBR-E decorreu durante 304 dias procurando estudar o desempenho a longo prazo do sistema biológico. À semelhança do reactor SBR-D, este reactor também foi alimentado com diferentes lotes de soro fermentado cuja composição relativa se encontra ilustrada adiante na Figura 7-13 (Capítulo 7). Além da variação da composição de AOV, as condições operatórias neste reactor incluíram valores de carga orgânica entre 1,43 e 4,70 gCQO L-1_d-1_{, TRH = 5 d e tc = 24 h. A}

Tabela 3-12 resume as condições de operação de cada um dos reactores descritos.

Tabela 3-12: Resumo das condições operacionais testadas nos reactores SBR

Reactor Condição/substrato Lv (gCQO L-1d-1) tC (h) TRH (d)

SBR-A Substrato puro (HAc:HPr = 1:1) 2; 4; 8 12 2,5 SBR-B Substrato puro (HAc:HPr = 2:1) 2; 4; 8 12 2,5 SBR-C Substrato puro (HAc:HPr = 2:1) 2; 4 24; 12 5; 2,5 SBR-D Soro fermentado de composição _{variável (RIP*: 0,10 – 0,67)} 2; 4 24; 12 5; 2,5 SBR-E Soro fermentado de composição _{variável (RIP*: 0,23 – 10,22)} 1,43 – 4,70 24 5

*RIP - rácio ímpar par das cadeias carboxílicas = (HPr + n-HVa) / (HAc + i-HBu + n-HBu + i-HVa + n-HCa)

O comportamento dos reactores foi avaliado através da monitorização de diversos parâmetros, cuja metodologia analítica se encontra descrita adiante (Secção 3.2). A CQOS do volume de efluente descartado no final do ciclo foi o parâmetro

principal para avaliação da eficiência de remoção de matéria orgânica, isto é, da eficiência do tratamento biológico propriamente dito. Foi também realizada a análise de CQO da alimentação aquando da sua preparação. A análise de sólidos suspensos no interior dos reactores foi realizada pelo menos uma vez por semana. Pontualmente foram retiradas amostras de biomassa para quantificação do teor de PHA acumulado.

Pontualmente foram efectuadas monitorizações de ciclos operacionais nos SBR. Este acompanhamento permitiu obter evoluções, ao longo de um ciclo, de parâmetros como a CQOS, os AOV, ou os PHA, a par da evolução do pH e da percentagem de

oxigénio dissolvido que foram registadas de forma automática.

3.2 Métodos analíticos