Produção de metano em reator anaeróbio híbrido tratando esgoto sanitário submetido a diferentes temperaturas

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Ramos, Jose Gustavo Venancio da Silva
• Orientador(a): Passig, Fernando Hermes
• Banca de defesa: Kreutz, Cristiane , Passig, Fernando Hermes , Ribeiro, Rogers
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Digestão anaeróbia; Biogás; Metano; Águas residuais - Purificação; Saneamento doméstico; Anaerobic digestion; Biogas; Methane; Sewage - Purification; Sanitation, Household
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO BASICO::RESIDUOS SOLIDOS, DOMESTICOS E INDUSTRIAIS
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24688

O processo de digestão anaeróbia é influenciado por diversos fatores. Dentre eles está a temperatura, que, quando reduzida, pode diminuir a velocidade do metabolismo microbiano – alterando a eficiência do sistema -, além de favorecer o escape de gases dissolvidos no líquido. Para mitigar estes problemas, pesquisadores vêm testando diferentes configurações de reatores anaeróbios ao longo do tempo. Neste estudo, um Reator Anaeróbio Híbrido, em inglês Uplfow Anaerobic Hybrid Reactor (UAHB), em escala de bancada, que combinou uma manta de lodo na parte inferior e meio filtrante na parte superior, com um separador trifásico acima de cada uma destas, foi utilizado para o tratamento de esgoto doméstico sintético. O reator foi operado por 218 dias, com carga orgânica volumétrica média de 1,24 (0,4) kg DQO m-3 d-1 e TDH de 8 h. A temperatura foi variada, sendo 18 (fase 1), 23 (fase 2) e 28 °C (fase 3) para avaliação da produção de metano nos coletores de gás e dissolvido no efluente. O pH do reator se manteve próximo à neutralidade em todas as etapas, além disso, observou-se geração de alcalinidade e consumo de ácidos voláteis. A remoção média de matéria orgânica em termos de DQO e a de SST permaneceram constantes e em torno de 90 e 95%, respectivamente, para todas as fases, atribuídas à degradação da matéria orgânica e à retenção de sólidos/biomassa proporcionada pelo meio filtrante. A manta de lodo produziu a maior parte da vazão de metano e biogás e estes volumes aumentaram com o aumento da temperatura. A produção média de metano no leito inferior foi de 1,74 (0,88), 2,21 (0,57) e 2,59 (0,79) L d-1 para as etapas 1, 2 e 3, respectivamente. A parte superior do reator não apresentou correlação estatisticamente significativa entre a produção de metano e biogás e a temperatura, indicando remoção efetiva da matéria orgânica mesmo em temperaturas mais baixas, com incremento de cerca de 20% na produção de biogás recuperada. As perdas de metano dissolvido no efluente foram tão maiores quanto menor a temperatura, sendo 38, 30 e 23% quando a 18, 23 e 28 °C, respectivamente, indicando perda de potencial energético. A concentração de metano dissolvido foi estatisticamente igual no efluente acima do separador trifásico inferior e superior, indicando que o meio suporte não influenciou na concentração deste gás no líquido, a 28 °C. A relação entre a concentração de metano dissolvido encontrada experimentalmente e a teórica (grau de saturação) foi de 1,08 a 18 °C, 0,95 a 23 °C e 0,90 a 28 °C, indicando supersaturação do gás apenas na temperatura mais baixa. As produções totais de metano foram 3,56 (0,42), 3,81 (0,60) e 4,09 (0,88) L d-1 para as etapas 1, 2 e 3, respectivamente. Considerando a produção de metano dissolvido no efluente, o reator apresentou produção semelhante de CH4 em todas as fases, indicando bom desempenho mesmo a 18 °C.