Rotas de conversão de matéria orgânica em Biodigestores Lagoa Coberta (BLC) no tratamento de águas residuárias de suinocultura

Abstract

O Biodigestor modelo Lagoa Coberta (BLC) é uma tecnologia amplamente adotada no Brasil para o tratamento de águas residuárias de suinocultura (ARS). Entretanto, pouco se sabe sobre as rotas de conversão de matéria orgânica nesses reatores e as perdas de metano existentes. Portanto, o objetivo da pesquisa foi investigar as rotas de conversão de matéria orgânica por meio de balanço de massa de DQO, sob diferentes condições operacionais, em BLCSs tratando ARS. O Artigo I focou no balanço em um BLC escala plena (V = 250 mº), localizado na UEPE em Suinocultura (Viçosa/MG). O monitoramento foi realizado em dois períodos (abril a julho e agosto a dezembro de 2022). As parcelas consideradas no balanço foram: (1) DQO convertida em CH4 no biogás; (11) DQO convertida em lodo e retida no reator; DQO convertida em lodo e perdida no efluente; (v) DQO convertida em CH4 e dissolvida no efluente e (vi) DQO não convertida e perdida no efluente. De acordo com os resultados, o BLC apresentou um período de estabilidade e outro de distúrbio devido à ressuspensão de sólidos da base. Apesar disso, o BLC manteve seu pH, alcalinidade total e razão AI/AP estáveis. O balanço apontou uma maior parcela de lodo retido no reator (50,0%), associada a um elevado aporte de material particulado, elevado TRH e reduzida interação entre substrato e biomassa. A DQO convertida em CH4 no biogás e dissolvido foram de 36,2% e 0,8%, respectivamente. Portanto, o acúmulo de lodo é visto como um desafio a ser superado e que as perdas de metano no efluente foram desprezíveis. O Artigo II comparou o desempenho e a produção de CH, de biodigestores de fluxo horizontal (HF) no tratamento de ARS a partir da introdução de agitação mecânica intermitente. O aparato experimental consistiu em 2 biodigestores em escala de bancada: HF w (com agitação) e HF wi (sem agitação). O período de experimento foi dividido em Fase I (dias 0-50) e Fase II (dias 51- 100). O balanço de massa considerou as mesmas parcelas do Artigo I. De acordo com os resultados, a Fase I foi definida pela saída de biomassa próxima às pás giratórias de HFw, ao contrário de HF w/o, que manteve os sólidos por meio da sedimentação. As taxas de hidrólise e metanogênese diferiram significativamente entre os reatores durante esta etapa, com menores taxas para HF y. Na Fase II, HF, começou a apresentar um efluente similar ao HF wo (p < 0.05). Isso mostra que o sistema se habituou à agitação, possuindo áreas definidas com biomassa (entre as pás giratórias) e sem biomassa (local das pás). As produções de CH4 também se equipararam o que traz novas perspectivas para evitar o acúmulo excessivo de lodo em biodigestores horizontais. O balanço mostrou que uma maior retenção de biomassa gera uma maior conversão de CH4 no biogás, com iínfimas parcelas de metano dissolvido em ambos os reatores. Conclui-se que HFyw apresenta desempenho semelhante a HF wo, com a vantagem de abrigar compartimentos específicos para a biomassa, sem a retenção excessiva de lodo. Palavras-chave: Digestão anaeróbia. Água residuária de suinocultura. Biodigestor lagoa coberta. Balanço de massa de DQO. Agitação intermitente.