Operação do sistema

Todo o sistema funcionou à temperatura ambiente e com aferição diária por meio de termômetro ambiental analógico colocado na cabine dos reatores.

4.4.1. Operação da coluna de sedimentação

A coluna de sedimentação utilizada no módulo 1 deste trabalho operava da seguinte forma: O resíduo bruto era colocado em R1, que por gravidade alimentava a coluna onde havia a separação das águas residuárias de suínos na relação LAC a LBC de 4:6. As águas residuárias eram sujeitas a 3 h de sedimentação, conforme estudo de Yang et al. (2016). O sobrenadante acima da linha divisória (LBC) e o sedimento abaixo da linha divisória (LAC) eram descartados em dois reservatórios distintos, R2 e R3, respectivamente, para análise e submissão ao tratamento anaeróbio-aeróbio.

A entrada do substrato e descarte do LAC e LBC era executada por meio de acionamento manual dos registros de entrada e saída da unidade.

4.4.2. Operação do reator UASB

O Reator UASB foi operado de forma contínua, sendo alimentado no módulo 1 com o LAC contido no R4, com uma recirculação, e no módulo 2 com o dejeto bruto contido no R1. A vazão de alimentação foi de 0,30 L/h, correspondendo assim a um tempo de detenção hidráulica (TDH) de 15,5 horas e carregamento hidráulico volumétrico (CHV) de 1,55 m³/m³.d. A finalidade deste reator foi de remover a maior fração de matéria orgânica e promover a amonificação. Foi programado o descarte do excesso de lodo sempre que o mesmo atingia o dobro de seu volume, ou seja, que tinha sido atingido 2/3 do volume do reator.

4.4.3. Operação do RBS

O reator em batelada sequencial (RBS) utilizado, que operou sob condições alternadas aeróbia/anóxica, foi alimentado no módulo 1 com a mistura do efluente do UASB e o LBC, através do R5, a uma razão de 4:6. Já no módulo 2, o reator foi alimentado através do R3 com o efluente do UASB. O RBS tinha a finalidade de remover a matéria orgânica remanescente, realizar a nitrificação, remoção biológica de fósforo e desnitrificação.

Após o enchimento era acionado o aerador, que possuía suas duas saídas conectadas através de mangueiras de borracha a quatro pedras porosas no fundo do reator, para promover a mistura da massa líquida com a biomassa (fase aeróbia). Em seguida o aerador era desligado, e após 30 minutos de sedimentação do lodo era acionada a bomba peristáltica para promover a

recirculação do efluente (fase anóxica), com vazão de recirculação de 0,1 L/min, correspondente a 3 vezes o volume a ser tratado no reator. Posteriormente à fase anóxica, o aerador era novamente acionado e só desligado ao fim do período estabelecido para essa segunda fase aeróbia, que coincidia com o fim da etapa de reação. Logo após, ocorria a sedimentação, onde havia separação da fração líquida da sólida em suspensão. Por fim, ocorria o descarte do sobrenadante e período de inatividade do reator até o início de um novo ciclo operacional.

A entrada do substrato e descarte de efluente era executada por meio de acionamento manual dos registros de entrada e saída da unidade. O controle do sistema, no que se refere liga/desliga da bomba de recirculação e liga/desliga do aerador, foi executado por meio de dois temporizadores analógicos previamente programados de acordo com o período de cada fase do ciclo operacional. A Figura 15 a seguir ilustra o funcionamento do RBS, conforme descrito.

Figura 15 – Ciclo operacional do RBS

Fonte: Adaptado de Callado (2001)

 Módulo 1

O sistema operacional funcionou em duas etapas, com ciclos de 24 horas cada (1 ciclo/dia), sendo diferenciadas pela duração do período de reação:

o Etapa 1, com período de repouso:

Nesta etapa o sistema operou durante 93 dias com ciclos de 24 horas, considerando, além dos períodos de enchimento, reação, sedimentação e descarte, um período de repouso entre o fim de um ciclo e o início de outro. Esta etapa contou com uma única fase, conforme apresentado na Tabela 2:

Tabela 2 – Tempo de duração dos períodos do ciclo de 24 horas da etapa 1 Período do ciclo Fase única

Enchimento 0,25 h Reação (12h) Aeróbia 6 h Sedimentação 0,5 h Anóxica 3 h

Fonte ext. de carbono -

Aeróbia 2,5 h

Sedimentação 3,5 h

Descarte 0,25 h

Descanso 8 h

Nº de ciclos 93

Fonte: Próprio Autor (2018)

Não foi adicionada nesta etapa fonte externa de carbono no início do período anóxico para desnitrificação e remoção de fósforo.

o Etapa 2, sem período de repouso:

Nesta etapa o sistema operou durante 54 dias, com ciclos de 24 horas, sem período de repouso. Esta etapa foi dividida em 2 fases operacionais, sendo diferenciadas em função da adição de fonte de carbono (metanol) na fase anóxica para remoção biológica de fósforo e desnitrificação. Além do exposto, era adicionado bicarbonato de sódio ao afluente (2.000,00 mg/L) para aumento da alcalinidade. As duas fases são detalhadas na Tabela 3:

Tabela 3 – Tempo de duração das fases do ciclo de 24 horas da etapa 2. Período do ciclo 1ª Fase (32 dias) 2ª Fase (22 dias)

Enchimento 0,25 h 0,25 h Reação (20h) Aeróbia 14 h 14 h Sedimentação 0,5 h 0,5 h Anóxica 3 h 3 h

Fonte ext. de carbono - 1.448,3

mg.Metanol/L Aeróbia 2,5 h 2,5 h Sedimentação 3,5 h 3,5 h Descarte 0,25 h 0,25 h Descanso - - Nº de ciclos 32 22

Fonte: Próprio Autor (2018)

 Módulo 2

Neste módulo o sistema operacional funcionou em uma única etapa, com ciclos de 24 horas, durante 41 dias. Foi adicionado metanol na fase anóxica, como fonte externa de carbono, para desnitrificação e remoção biológica de fósforo. Além do exposto, era adicionado bicarbonato de sódio ao afluente (2.000,00 mg/L) para aumento da alcalinidade. Os períodos do ciclo desse módulo estão detalhados na Tabela 4 a seguir:

Tabela 4 – Tempo de duração dos períodos do ciclo de 24 horas do módulo 2. Período do ciclo Fase única

Enchimento 0,25 h Reação (12h) Aeróbia 14 h Sedimentação 0,5 h Anóxica 3 h

Fonte ext. de carbono 1.448,3 mg.Metanol/L Aeróbia 2,5 h Sedimentação 3,5 h Descarte 0,25 h Descanso - Nº de ciclos 41

A quantidade da fonte externa de carbono adicionada (11 mL de metanol) foi calculada em função da concentração média de nitrato potencialmente disponível para desnitrificar da fase anterior, que dava uma relação teórica de C/N de 1,1 (CALLADO, 2001).

A duração de cada etapa e fase dependia da resposta do RBS, as quais eram modificadas sempre que o mesmo apresentava comportamento estável, ou seja, repetição dos dados operacionais de controle (DQO e ciclo do nitrogênio).

4.5.Monitoramento