Avaliação do processo anaeróbio em duas fases tratando efluente de curtume

Abstract

Esta pesquisa teve por objetivo avaliar a viabilidade de emprego do processo anaeróbio em duas fases, para tratar efluentes de um curtume completo (ribeira e acabamento). Os estudos experimentais foram desenvolvidos mediante o emprego de uma estação pilo to projetada para operar em duas fases: a Ia fase, acidogênica e a 2a fase, metanogênica. A fase acidogênica foi desenvolvida em um reator de mistura completa. O reator metanogênico na sua parte inferior foi projetado para ter um comportamento de manto de lodo de fluxo ascendente (UASB) e na parte superior houve um preenchimento com um meio suporte (anéis Pall) de poli¬ propileno para formar um biofilme aderido a este meio suporte e assim proporcionar uma melhor performance da fase metanogênica na eventualidade de ocorrência de sobrecargas tóxicas. No reator acidogênico foi inoculado biomassa proveniente do descarte de lodo do sistema de Iodos ativados do próprio curtume. A "partida" do reator metanogênico foi realizada com inóculo, apresentando boa atividade metanogênica, proveniente de um reator anaeróbio de manto de lodo com fluxo ascendente (UASB) tratando efluentes de uma fábrica de gelatina. Esta biomassa do reator metanogênico sofreu alteração no seu aspecto físico, que passou de granular para floculenta no decorrer do experimento. Esta alteração mostrou-se mais acentuada ao longo do reator, possivelmente pela maior sedimentabilidade da biomassa granular. No decorrer do experimento foram testados tempos de retenção hidráulico de 41h, 27,3h e 20,5h com eficiências (remoção de DQOtotaI) de 51,97%, 49,66% e 39,97%, respectivamente. Elevadas concentrações de sulfeto foram detectadas na saída do reator metanogênico, porém não foi encontrada uma boa correlação (r = 0,20) entre concentração de sulfeto e a porcentagem de remoção de DQOtotal. Foi avaliada a hidrólise e acidificação no reator acidogênico, tendo como resultado de hidrólise 44,64%, 14,24% e 22,55% para tempos de retenção hidráulico, no reator acidogênico de 14h, 9,33h e 7h, para Ia, 2a e 3a etapas, respectivamente. A redução de sulfato foi avaliada para as três etapas tendo como resultados, 78,26%, 68,32% e 59,98%. Foram monitorados parâmetros como alcalinidade (bicarbonato livre e total), ácidos graxos voláteis, sulfeto, cromo total, sódio, temperatura, pH e atividade metanogênica. A estabilidade do reator metanogênico foi afetada pelo choque de pH e cromo ocasionado por vazamento acidental do banho de cromo para curtimento. As relações entre os parâmetros Ácidos Voláteis e Alcalinidade Bicarbonato Total (AV/AT) e também entre Alcalinidade Bicarbonato Livre e Alcalinidade Bicarbonato Total (AI/AP) não voltaram aos níveis da 1a etapa, sofrendo oscilações de acordo com a composição do substrato. O processo, em duas fases, mostrou-se eficiente quanto a remoção de cromo no sistema, redução de sulfato, hidrólise e acidificação. A remoção de cromo na fase acidogênica foi de 18,84%, 47,99% e 58,09% para a Ia, 2a e 3a etapa, respectivamente. Isto demonstra que o aumento da taxa de aplicação superficial no sedimentador da fase acidogênica não afetou a remoção de cromo. O reciclo, no reator acidogênico, utilizado na 1a etapa, pode ter sido responsável pela baixa remoção de cromo pois aumentou o Tempo de Retenção Celular, propiciando um tempo maior de contato entre a biomassa e o metal, favorecendo a biossorção.

The purpose of this study was to assess the feasibility of using the two-phase anaerobic process for full treatment of tannery effluents (beam house and dyeing). The experimental studies were performed using a pilot plant designed for two-phase operation: the first acidogenic and the second, methanogenic. The acidogenic phase was developed in a complete mixture reactor. The methanogenic reactor in the lower part was designed to behave as an upflow anaerobic sludge blanket (UASB), and in the upper part filling occurred by ancillary medium (Pall rings) of polypropylene to form a biofilm which adheres to this support medium, and thus, provides better performance in the methanogenesis phase when toxic overload occurs. Biomass of discarded sludge from the activated sludge of the tannery itself was inoculated in the acidogenic reactor. The methanogenic reactor was started up using an inoculum with good methanogenic activity, from an UASB reactor treating gelatin plant effluent. The physical aspect of the biomass from the methanogenic reactor changed from granular to floccular during the experiment. This change was increasingly noticeable throughout the reactor, possibly due to the greater sedimentability of the granular biomass. Hydraulic retention time of 41h, 27,33h and 20,5h were tested, during the experiment with efficiencies (COD total removal) of 51,97%, 49,66% and 39,97%, respectively. High sulphide concentration were detected at the outlet of the methanogenic reactor, but no good correlation (r = 0,20) was found between sulphide concentration and percentage removal of COD total. Hydrolisis and acidification were assessed in the acidogenic reactor; the result of hydrolisis was 44,64%, 14,24% and 22,55% for hydraulic retention times in the acidogenic reactor of 14h, 9,33h and 7h for the first, second and third stages respectively. Sulphate reduction was assessed for the 3 stages, resulting in 78,26%, 68,32% and 59,98%. Parameters such as alkalinity (free and total bicarbonate), volatile fatty acids, Sulphide, Chromium, Sodium, Temperature, pH and methanogenic activity were monitored. Stability of the methanogenic reactor was affected by the pH and Chromium shock due to accidental leakage from the chromium tanning bath. Ratios between parameters VFA/TA and AI/AP did not return to the first stage levels and fluctuated according to substrate composition. The two-phases process proved affective in chromium removal from the system, sulphate, reduction, hydrolisis and acidification. Chromium removal in the acidogenic phase was 18,84%, 47,99% and 58,09% for first, second and third stage, respectively. This shows that the increased of superficial application rate in the acidogenic phase sedimention basin did not affect chromium removal. The recycle in the acidogenic reactor used during the first stage could have been responsible for the low chromium removal, since it increase the celular retention time, allowing greater contact time between the biomass and the metal thus favoring biosorption.