Avaliação da atividade metanogênica específica (AME) do reator UASB da estação de tratamento de efluentes da Lagoa da Conceição em Florianópolis/SC

Abstract

A digestão anaeróbia em um reator depende de condições ambientais específicas, que devem ser controladas no processo de tratamento de efluentes, garantindo sua efetividade. Em sistemas anaeróbios eficientes, cerca de 70 a 90% da matéria orgânica biodegradável é convertida em biogás, especialmente em dióxido de carbono e metano. A remoção de substratos orgânicos no efluente está altamente relacionada com a produção de metano. Em Florianópolis, a Estação de Tratamento de Efluentes da Lagoa da Conceição utiliza da tecnologia do reator UASB para tratamento dos efluentes. A ETE foi sujeita à algumas alterações com o passar dos anos, como aumento da demanda por conta de ampliações na rede coletora do bairro da Lagoa da Conceição, além da incorporação de tratamento terciário para remoção de fósforo através da adição de Policloreto de Alumínio (PAC). O objetivo do estudo foi analisar a Atividade Metanogênica Específica do lodo coletado do reator UASB da ETE da Lagoa da Conceição, quantificando e caracterizando qualitativamente o biogás gerado durante o teste. Ainda, avaliou-se o potencial de inibição do PAC na atividade metanogênica. O trabalho determinou AME por método volumétrico com tubos eudiômetros, seguido da caracterização do biogás com um analisador de gases portátil. Os frascos reatores foram submetidos a condições experimentais controladas, com temperatura de 30°C, utilização de solução de nutrientes e adição de diferentes substratos (mistura de AGV, glicose e acetato de sódio). Os testes preliminares demonstraram baixa geração de biogás e instabilidade dos sistemas com substrato de AGV. A aplicação de glicose resultou em uma AME de 0,011gDQOCH4/gSSV.d e um volume acumulado de metano de 4,15mL em 46 horas. Nesse caso, a diminuição de pH das amostras demonstrou acúmulo de AGV no sistema. Já a aplicação de acetato se mostrou mais lenta, porém mais efetiva, com um volume de metano acumulado de 9,15mL e taxa de AME de 0,004gDQOCH4/gSSV.d. A composição do biogás demonstrou valores de porcentagem de metano abaixo do esperado para todos os substratos, entre 3,3 e 4,0% nos reatores com glicose e entre 11,5 e 15,2% para acetato. Assim, a biomassa avaliada não se mostrou eficiente para suportar a carga orgânica aplicada na ETE. O PAC, por sua vez, não gerou inibição da atividade metanogênica nas concentrações 108mg/L e 650mg/L. Já a concentração 26000mg/L de PAC, evidenciou a inibição da atividade das metanogênicas devido ao acúmulo excessivo de PAC no sistema, sendo uma preocupação futura para a ETE da Lagoa da Conceição.

Anaerobic digestion in a reactor depends on specific environmental conditions, which must be controlled in the effluent treatment process, ensuring its effectiveness. In efficient anaerobic systems, around 70 to 90% of biodegradable organic matter is converted into biogas, especially carbon dioxide and methane. The removal of organic substrates in the effluent is highly related to the production of methane. In Florianópolis, the Lagoa da Conceição Effluent Treatment Plant uses UASB reactor technology to treat effluents. The ETP was subject to some changes over the years, such as increased demand due to expansions in the sewage collection system in the Lagoa da Conceição neighborhood, in addition to the incorporation of tertiary treatment to remove phosphorus through the addition of Aluminum Polychloride (PAC). The objective of the study was to analyze the Specific Methanogenic Activity of the sludge collected from the UASB reactor of the Lagoa da Conceição ETP, quantifying and qualitatively characterizing the biogas generated during the test. Furthermore, the inhibition potential of PAC on methanogenic activity was evaluated. The work determined SMA using a volumetric method with eudiometer tubes, followed by biogas characterization with a portable gas analyzer. The reactor flasks were subjected to controlled experimental conditions, with a temperature of 30°C, use of nutrient solution and addition of different substrates (mixture of VFA, glucose and sodium acetate). Preliminary tests demonstrated low biogas generation and instability of systems with VFA substrate. The application of glucose resulted in an SMA of 0.011gDQOCH4/gSSV.d and an accumulated methane volume of 4.15mL in 46 hours. In this case, the decrease in pH of the samples demonstrated the accumulation of VFA in the system. The application of acetate proved to be slower, but more effective, with an accumulated methane volume of 9.15mL and an SMA rate of 0.004gDQOCH4/gSSV.d. The biogas composition demonstrated methane percentage values below expectations for all substrates, between 3.3 and 4.0% in reactors with glucose and between 11.5 and 15.2% for acetate. Therefore, the biomass evaluated was not efficient to support the organic load applied at the ETP. PAC, in turn, did not generate inhibition of methanogenic activity at concentrations 108mg/L and 650mg/L. The concentration of 26000mg/L of PAC, on the other hand, showed the inhibition of methanogenic activity due to the excessive accumulation of PAC in the system, being a future concern for the Lagoa da Conceição ETP.