Perfis ao Longo de um Ciclo de Operação do ASBBR na Condição III

A Figura 5.21 apresenta o resultado do perfil de concentração de matéria orgânica (C_S) para amostras filtradas, realizado em duplicata, ao longo do 77º e 89º ciclos de operação do reator na Condição III. A concentração de matéria orgânica no início do ciclo foi de 738,3 mgDQO/L e a concentração residual foi de 194,4 mgDQO/L, em valores médios. Os resultados deste e de outros perfis encontram-se no Anexo V.

FIGURA 5.21 – Perfil de concentração de matéria orgânica na Condição III

0 20 0 40 0 60 0 80 0 100 0

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Te mp o (h)

Cs (mgDQO/L)

Ciclo 77º Ciclo 89º

A Figura 5.22 apresenta o perfil de concentração de ácidos voláteis intermediários, obtidos pelo método cromatográfico, ao longo do 77º ciclo. Observa-se, que o ácido acético foi o mais abundante em relação aos demais (propiônico, isobutírico e butírico). A concentração de ácidos voláteis totais, neste caso, é a soma dos ácidos intermediários já citados. A Figura 5.23 apresenta os perfis de concentração de ácidos voláteis totais, obtidos pelo método titulométrico, ao longo do 92º e 95º ciclos, para amostras não filtradas.

Comparando os resultados dos perfis apresentados nas Figuras 5.22 e 5.23, observa-se que os valores médios de concentração máxima de ácidos voláteis totais foram relativamente próximos, ou seja, cerca de 162 mg/L, pelo método cromatográfico e 142 mgHAc/L, pelo método titulométrico. Além disso, a concentração média residual de ácidos voláteis obtida pelo método titulométrico foi de 29,4 mgHAc/L. A diferença entre os valores de concentração residual obtidos pelos dois métodos utilizados pode ser justificada pela não detecção de algum ácido volátil pelo método cromatográfico, ou pela titulação de alguma outra substância como um sal de caráter ácido, por exemplo, no método titulométrico.

FIGURA 5.22 – Perfil de concentração de ácidos voláteis intermediários na Condição III

0 4 0 8 0 12 0 16 0 20 0

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Te m po (h)

AV (mg/L)

A c étic o P ropiônico Is obutírico B utíric o Totais

FIGURA 5.23 – Perfil de concentração de ácidos voláteis totais na Condição III

A Figura 5.24 apresenta o resultado do perfil de alcalinidade a bicarbonato, realizado em duplicata, ao longo dos 92º e 95º ciclos de operação. Observa-se, que o sistema gerou alcalinidade, passando de 864 mgCaCO₃/L para 1011 mgCaCO₃/L, em valores médios.

FIGURA 5.24 – Perfil de alcalinidade a bicarbonato na Condição III

A Figura 5.25 mostra os valores de pH do sistema, obtidos em duplicata, ao longo dos 92º e 95º ciclos de operação do reator.

0 50 100 150

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Tempo (h)

AVT (mgHAc/L)

Cic lo 92º Cic lo 95º

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Tempo (h)

AB (mgCaCO3/L)

Cic lo 92º Cic lo 95º

FIGURA 5.25 – Perfil de pH na Condição III

As Figuras 5.26 e 5.27 apresentam os resultados dos perfis de concentração e de fração molar de metano e gás carbônico, realizados em duplicata, ao longo do 74º e 83º ciclos de operação. Observa-se que, ao final do ciclo, a composição do biogás gerado foi de 61% de metano e 39% de gás carbônico, em média. A produção de metano pelo sistema indica que as condições impostas foram favoráveis à conversão da matéria orgânica por vias anaeróbias.

FIGURA 5.26 – Perfil de concentração de metano e gás carbônico na Condição III

0 2 4 6

0 2 4 6 8

Tempo (h) CH4 CO2

74º ciclo 83º ciclo 7,0

7,5 8,0

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Tempo (h)

pH

Ciclo 92º Ciclo 95º Ciclo 92º Ciclo 95º

FIGURA 5.27 – Perfil de fração molar de metano e gás carbônico na Condição III

A partir dos resultados dos perfis, pode-se observar que o sistema comportou-se de maneira satisfatória, ocorrendo geração de alcalinidade, consumo de ácidos voláteis, produção de metano e gás carbônico e boa eficiência de remoção de matéria orgânica.

0 20 40 60 80

0 2 4 6 8

Tempo (h)

CH4 CO2 74º ciclo 83º ciclo

5.5. Operação do ASBBR na Condição IV

Na Condição IV, o reator foi operado por 35 dias (105 ciclos), tratando Água Residuária para Operação do Reator na Condição IV, isenta de sacarose, extrato de carneou uréia e solução salina, e suplementada apenas com bicarbonato de sódio, vide Tabela 4.6. A diferença em termos de operação em relação à Condição III refere-se à estratégia de alimentação do substrato, na qual metade do volume foi alimentada em batelada, durante 10 minutos a partir do início do ciclo, e a outra metade foi alimentada em batelada alimentada, ou seja, durante 4 horas do ciclo.

A composição do afluente e os parâmetros de operação são apresentados nas Tabelas 4.6 e 4.8, respectivamente. Além disso, os resultados do monitoramento das variáveis de interesse do afluente e do efluente são apresentados na Tabela 5.8 e nas Figuras 5.28 e 5.29. A relação completa dos resultados de monitoramento do afluente e do efluente encontra-se nos Anexos III e IV.

TABELA 5.8 – Valores médios das variáveis monitoradas na Condição IV

Variável Afluente Efluente

CST (mgDQO/L) 858 ± 278 ⁽¹⁵⁾ 221 ± 59 ⁽¹⁵⁾

εT (%) - 74 ± 4 ⁽¹⁵⁾

C_SS (mgDQO/L) - 196 ± 53 ⁽¹⁵⁾

εS (%) - 77 ± 3 ⁽¹⁵⁾

AVT (mgHAc/L) 116 ± 33 ⁽¹²⁾ 20 ± 4 ⁽¹³⁾ AB (mgCaCO₃/L) 566 ± 42 ⁽¹²⁾ 708 ± 106 ⁽¹³⁾

AI/AP 0,41 ± 0,09 ⁽¹²⁾ 0,29 ± 0,05 ⁽¹³⁾ pH 7,8 ± 0,1 ⁽¹²⁾ 7,42 ± 0,08 ⁽¹³⁾ ST (mg/L) 1809 ± 107 ⁽³⁾ 1609 ± 187 ⁽³⁾ SVT (mg/L) 722 ± 33 ⁽³⁾ 641 ± 36 ⁽³⁾ SST (mg/L) 76 ± 12 ⁽³⁾ 63 ± 6 ⁽³⁾ SSV (mg/L) 37 ± 8 ⁽³⁾ 53 ± 14 ⁽³⁾

Volume (L) 2,0 2,18 ± 0,05 ⁽¹⁴⁾

* Os valores entre parênteses referem-se ao número de amostras analisadas

FIGURA 5.28 – Concentração de matéria orgânica na Condição IV

FIGURA 5.29 – Eficiência de remoção de matéria orgânica na Condição IV

Observa-se pela Tabela 5.8 e pela Figura 5.29 que foi obtida uma eficiência média de remoção de matéria orgânica para amostras filtradas de 77 ± 3%. Além disso, os valores médios de concentração de matéria orgânica para amostras filtradas e não filtradas do efluente são próximos, indicando que houve a retenção de sólidos no sistema foi relativamente eficiente.

0 20 0 40 0 60 0 80 0

0 6 1 2 18 2 4 3 0 36

Te m po (d)

Cs (mgDQO/L)

Efluente não filtrado Efluente filtrado

0 2 0 4 0 6 0 8 0 10 0

0 6 12 1 8 2 4 3 0 3 6

Te m po (d)

ε(%)

E fluente não filtrado E fluente filtrado

A Tabela 5.8 revela, ainda, que houve geração de alcalinidade no sistema, o que se verifica comparando os valores médios de alcalinidade a bicarbonato do afluente e do efluente. Nota-se que o valor obtido para o efluente é aproximadamente 1,3 vezes maior que o valor obtido para o afluente. Em contrapartida, a concentração média de ácidos voláteis totais diminuiu, apresentando um valor 5,8 vezes menor em relação ao afluente. Obviamente, os valores de alcalinidade e concentração de ácidos voláteis variaram muito durante o período de operação do reator, por dependerem diretamente das condições em que se encontravam os lotes de Água Residuária “in natura”, conforme discutido no item 5.1.

Comparando os resultados desta condição com a Condição III, observa-se que os resultados foram bastante semelhantes. Desta forma, foi possível operar o ASBBR, tratando Água Residuária para Operação do Reator em batelada ou em batelada seguida de batelada alimentada, o que demonstra a flexibilidade do sistema em termos de operação.

Depois de atingida a estabilidade operacional do sistema, confirmada através da obtenção de valores aproximadamente constantes para as variáveis monitoradas, avaliou-se o comportamento do reator durante um ciclo de operação, conforme mostrado a seguir.