Acidificação anaeróbia como pré-tratamento de um efluente da indústria alimentar

Abstract

Com este trabalho pretendeu-se avaliar a aplicabilidade da acidificação anaeróbia, no pré-tratamento do efluente gerado na prensagem de compostos insolúveis de cereais e café de uma fábrica nacional de produtos alimentares. Este pré-tratamento teve como objectivo viabilizar o posterior tratamento biológico do efluente, em condições aeróbias. Nesse sentido foi montada uma instalação experimental constituída por dois reactores contínuos acidogénicos, sem controlo de pH e operados a duas temperaturas: mesofílica (36ºC) e termofílica (55ºC). Os reactores foram submetidos a uma matriz experimental de cargas orgânicas crescentes (2,5 gCQO L-1 d-1 a 10 gCQO L-1 d-1), o que permitiu estudar a influência do tempo de retenção hidráulico (TRH) e da carga orgânica na acidificação anaeróbia do efluente em estudo. O efluente acidificado obtido para cada estado estacionário dos reactores foi posteriormente avaliado em termos da sua biodegradabilidade aeróbia, através da realização de testes descontínuos. Para as condições testadas, os resultados experimentais obtidos indicam que os parâmetros operacionais tempo de retenção hidráulico e carga orgânica pouca influência apresentam no grau de acidificação atingido à temperatura mesofílica. Mas à temperatura termofílica, essa influência já se torna relevante para o parâmetro carga orgânica. Para o tempo de retenção hidráulico mais baixo (0,5 dia), o aumento carga orgânica imposta ao reactor termofílico diminui o grau de acidificação obtido em 36%, enquanto que para TRH de 1 dia, o grau de acidificação é favorecido em 14%. A temperatura é uma condição operatória que se reflecte na composição dos ácidos orgânicos voláteis (AOVs) presentes no efluente acidificado. O aumento da temperatura de 36ºC para 55ºC favorece a presença de n-butírico como o segundo AOV presente em maior quantidade, em detrimento do ácido propiónico. Para as duas temperaturas testadas, o ácido acético é o ácido orgânico volátil predominante. A diminuição do TRH favorece a produção de ácido acético e a diminuição da percentagem de ácido propiónico. O aumento da carga orgânica tem o mesmo efeito que a diminuição do TRH, embora a 55ºC isso apenas aconteça quando o TRH é mantido em 0,5 dia. Os testes de biodegradabilidade aeróbia dos efluentes acidificados indicam que o processo de acidificação anaeróbia permite melhorar a biodegradabilidade aeróbia do efluente em estudo, obtendo-se para alguns casos melhorias do grau de biodegradabilidade na ordem dos 80%. Estes resultados são indicadores de que a utilização deste processo como pré- tratamento do efluente, antes deste ser submetido a um tratamento aeróbio apresenta potencialidades que devem ser exploradas mais aprofundadamente.

ABSTRACT: The aim of this dissertation project was to evaluate the applicability of anaerobic acidification as a pre-treatment process of industrial wastewater produced by a national food industry, in order to enhance its posterior biological treatment in aerobic conditions. For such an evaluation, two lab-scale continuous reactors, without pH control and operated at two different temperatures, mesophilic (36ºC) and termophilic (55ºC), were assembled and tested. The reactors were submitted to an experimental design characterized by increasing organic loading rates between 2,5 gCQO L-1 d-1 and 10 gCQO L-1 d-1. The influence of hydraulic retention time (HRT) and organic loading rate in anaerobic acidogenesis was assessed. The acidified effluent obtained for steady state conditions was evaluated in terms of its aerobic biodegradability, through the accomplishment of batch tests. For the tested conditions, experimental results indicate that the influence of hydraulic retention time and organic loading rate is not relevant to the acidogenic process, at mesophilic temperature. But at 55ºC, the role of organic loading rate can not be neglected. An increase in organic loading rate lowers the acidification degree in 36%, when the lowest hydraulic retention time is tested (0,5 day) and raises the degree achieved in 14% when HRT is 1 day. Temperature is an operational condition in anaerobic acidogenesis that influences the volatile fatty acids (VFA) distribution in the acidified effluent. The shift from 36ºC to 55ºC enhances the presence of n-butyric acid as the second VFA present in higher quantity and suppresses the presence of propionic acid. At both temperatures, acetic acid is the VFA predominant. A decrease in HRT stimulates the production of acetic acid and inhibits the presence of propionic acid. The same behavior is observed when the organic loading rate is increased, except when the temperature is 55ºC and the HRT is maintained at 1 day. Aerobic biodegradability batch tests results point out that anaerobic acidogenesis of the industrial wastewater improves its degradability by an aerobic biological culture. Improvements of 80% in the aerobic biodegradability degree were quantified and demonstrated that the potential of using anaerobic acidogenesis as a pre-treatment to enhance biological treatment in aerobic conditions must be explored in the future.