Tratamento de efluentes de indústrias de lacticínios em reactores UASB com funcionamento intermitente

Abstract

A presente dissertação teve como objectivo principal o melhoramento da operação de reactores anaeróbios de leito de lamas (reactores UASB) quando utilizados no tratamento de efluentes de indústrias de lacticínios (EIL). Especificamente, este trabalho focou-se num modo de operação intermitente, e no uso de lamas floculentas, em lugar das lamas granulares classicamente associadas aos reactores UASB. Os efluentes de lacticínios são efluentes complexos com elevado teor de gorduras e sólidos, o que dá origem à inibição de alguns grupos de bactérias anaeróbias, por ácidos gordos de cadeia longa (AGCL), e à perda de biomassa, conduzindo estes dois fenómenos, frequentemente, à falha do processo, em operação a longo prazo. A perda de biomassa é nítida, para concentrações de AGCL abaixo das concentrações tóxicas para as bactérias anaeróbias e é, actualmente, um dos problemas mais difíceis com que se depara o tratamento anaeróbio de efluentes complexos, contendo gorduras. Devido à natureza complexa dos substratos, a maior dificuldade na degradação anaeróbia de EIL, situa-se nas fases iniciais, isto é, na hidrólise e na transformação de substratos complexos em substratos mais simples, susceptíveis de serem assimilados pelas bactérias e metanizados. Este facto sugere que a biomassa floculenta será mais adequada, devido à sua natureza predominantemente acidogénica, em comparação com a biomassa granular, a qual, sendo principalmente metanogénica, é mais eficaz para a degradação de compostos simples, facilmente biodegradáveis. O modo de operação intermitente justifica-se pela complexidade dos mecanismos de remoção envolvidos no tratamento anaeróbio de EIL. Resultados experimentais obtidos neste trabalho confirmaram que a adsorção é um mecanismo predominante no processo, e indicaram que a biomassa floculenta tem maior capacidade de adsorção do que a biomassa granular. Na biomassa floculenta verificou-se que a capacidade de adsorção era dependente da sua adaptação prévia ao substrato.[...]

The main objective of this thesis was to broaden the knowledge on the operation of UASB reactors treating dairy waste water (DWW). Specifically, this work focused on an intermittent mode of operation and on using flocculent sludge instead of granular sludge, classical to UASB reactors. DWW are complex effluents with high fat and solids content, giving rise to inhibition of some anaerobic consortia by long chain fatty acids (LCFA) and to sludge wash-out, both phenomena often leading to reactor failure on long term operation. The onset of the wash-out is clear, for LCFA concentrations lower than the toxic limits for the anaerobic bacteria, and is nowadays one of the most difficult problems affecting the anaerobic treatment of complex fat containing effluents. Due to the complex nature of the substrates, the main difficulty in the anaerobic degradation of DWW is in the initial phases, that is, hydrolysis and transformation of complex to more simple substrates, which can easily be assimilated by bacteria and methanised. This fact suggests flocculent sludge to be more adequate, due to its predominant acidogenic nature, in comparison to granular sludge, which being mainly methanogenic is more effective for degradation of easily degradable compounds. The intermittent operation mode is justified by the complexity of the removal mechanisms involved in anaerobic treatment of DWW. Experimental results obtained in this work confirmed that adsorption is a predominant mechanism in the process, and also indicated that flocculent sludge has higher adsorption capacity than granular sludge. For flocculent sludge it was found that the adsorption capacity showed some dependence on its previous adaptation to the substrate.[...]