Avaliação do desempenho de reator anaeróbio utilizando resíduos alimentares como substrato

Abstract

Os resíduos sólidos são umas das grandes preocupações nos dias atuais, e o descarte indevido destes resíduos, com foco nos resíduos alimentares, tem aumentado significativamente nos últimos anos. Esse grande impacto no meio ambiente faz com que seja necessário desenvolver métodos de tratamentos desses resíduos, utilizando, por exemplo, biorreatores. Estes reatores biológicos, utilizam da digestão anaeróbia por bactérias, para degradação da matéria orgânica. Tendo isso em vista, o objetivo do presente trabalho foi analisar o desempenho de um reator anaeróbio operado em bateladas sequenciais alimentado com substrato sintético e resíduo alimentar. No início do trabalho, foi realizada a adaptação da biomassa anaeróbia ao substrato sintético e posteriormente, houve substituição deste substrato sintético pelo resíduo alimentar. Em ambos os casos, foram realizadas análises para estudo da avaliação do desempenho do reator anaeróbio para as diferentes condições, usando como parâmetros o pH, geração de alcalinidade e quantificação de ácidos voláteis do efluente e afluente. Ademais, também foram realizadas análises para quantificar a degradação de matéria orgânica nos reatores biológicos por meio de digestão anaeróbia em diferentes condições operacionais. A remoção de DQO teve média de 94,04% para alimentação com substrato sintético e 23,63% para alimentação contendo resíduo alimentar. Para análise de carboidratos, o resultado obtido nos ciclos com resíduos alimentares foi equivalente a 58,40%. Além disso, foram obtidos intervalos de valores de pH do afluente para substrato sintético e resíduo alimentar respectivamente 7,22 a 7,73 e 6,58 a 7,39, e para efluente, 6,57 a 7,1 e 5,05 a 5,84, comprovando o aumento de acidez com a alimentação contendo resíduo alimentar. Isso também foi observado nas análises de ácidos e alcalinidade, comprovando o aumento da geração de ácidos orgânicos e consequentemente aumento da geração de alcalinidade com a alimentação contendo resíduo alimentar.

Solid waste is one of the major concerns nowadays, and the improper disposal of this waste, with a focus on food waste, has increased significantly in recent years. This great impact on the environment makes it necessary to develop methods to treat these wastes, using, for example, bioreactors. These biological reactors use anaerobic digestion of bacteria for the degradation of organic matter. With this in mind, the objective of the present work was to analyze the performance of an anaerobic reactor operated in sequential batches fed with synthetic substrate and food waste. At the beginning of the work, the anaerobic biomass was adapted to the synthetic substrate and, later, this synthetic substrate was replaced by food waste. In both cases, analyzes were performed to evaluate the performance of the anaerobic reactor for the different conditions, using as parameters the pH, alkalinity generation and quantification of volatile acids in the effluent and affluent. Furthermore, analyzes were also performed to quantify the consumption of organic matter in biological reactors with anaerobic digestion under the different conditions studied. The COD removal averaged 94.04% for feed with synthetic substrate and 23.63% for feed containing food waste. For carbohydrate analysis, the result obtained in cycles with food waste was equivalent to 58.40%. Furthermore, pH value ranges of the effluent were obtained for synthetic substrate and food waste, respectively 7.22 to 7.73 and 6.58 to 7.39, and for effluent, 6.57 to 7.1 and 5.05 to 5.84, proving the increase of acidity with the feeding containing food waste. This was also observed in the acid and alkalinity analyses, proving the increased generation of organic acids and consequently increased generation of alkalinity with the feed containing food waste.