Tratamento Anaeróbio de Vinhaça de Cana-de-Açúcar Pré-Tratada com Biopolímero à Base de Cálcio
DOI:
https://doi.org/10.5902/2179460X68825Palavras-chave:
Digestão anaeróbia, Cálcio, MetanoResumo
Neste trabalho investigou-se a influência da coagulação de vinhaça de cana-de-açúcar, utilizando um biopolímero à base de cálcio, no tratamento anaeróbio em reator de bancada. Operou-se durante 155 dias dois reatores anaeróbios (R1 e R2), sendo o denominado R1 alimentado apenas com vinhaça bruta. Dividiu-se a operação em três etapas, E1 (inoculação e adaptação), E2 e E3, sendo a diferença entre estas duas últimas o fato de o reator alimentado com vinhaça pré-tratada ter apresentado falha no tratamento. Monitorou-se o pH, alcalinidade e DQO na entrada e na saída dos reatores, e a produção de metano durante as etapas 2 e 3. Durante a fase de adaptação (E1), aplicou-se cargas orgânicas volumétricas de aproximadamente (COV) 2,0 kgDQO/m³.d e o lodo dos reatores 1 e 2 apresentaram boa adaptação ao efluente. Após esta etapa, aumentou-se progressivamente a COV até atingir valores próximos a 7,0 kgDQO/m³.d. A eficiência de remoção de DQO do R1 foi de 82,9 ± 4,4%, e do R2 de 72,2 ± 18,1%. O reator 2, operando com vinhaça pré-tratada, apresentou queda na remoção de DQO e na produção de metano, indicando possível influência do biolpolímero no tratamento. Após recuperação do reator, iniciou-se a terceira etapa. A eficiência de remoção de DQO para R1 e R2 nesta etapa foi de 77,5 ± 9,4% e 79,2 ± 9,7%, respectivamente. Após 155 dias de operação, o reator 2 apresentou, novamente, queda na eficiencia de remoção de DQO e na produção de metano, indicando nova falha. Analisou-se por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de espectrometria de energia dispersiva de Raios-X (EDS) a qualidade dos grânulos de lodo do inóculo (início da operação), R1 e R2 (após 155 dias de operação). As imagens indicaram um aumento da rugosidade dos grânulos de R1 e R2, possivelmente devido à deposição de compostos sedimentáveis presentes na vinhaça, tanto bruta quanto pré-tratada. As análises de EDS indicaram elevada presença de cálcio nos grânulos no reator 2, indicando que este composto atuou na diminuição da transferência de massa entre a matéria orgânica da vinhaça e os microrganismos presentes nos grânulos.
Downloads
Referências
AQUINO, S. F. et al. Metodologias para Determinação da Atividade Metanogênica (AME) Específica em Lodos Anaeróbios. 2007. Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 12, n. 2, p. 192-201
APHA. 2012. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 1° ed. Washington DC: American Public Health Association, American Water Works Association, Water Environmental Federation.
BICHARA, J. M. Contribuição ao estudo físico-químico da vinhaça: coagulação, floculação e sedimentação. Dissertação de Mestrado. 1988. USP. EESC.
CASTRO, A. P.; YAMASHITA, F.; SILVA, S. M. C. P. Adição de polieletrólito ao processo de floculação no pós-tratamento de lixiviado por coagulação-floculação-sedimentação. 2012. Eng Sanit Ambient | v.17 n.1. 285 – 32.
CAVALCANTI, J. E. W. A. Manual de tratamento de efluentes industriais. Engenho Editora Técnica LTDA. São Paulo, 2009.
CENTURIÓN, R. E. B.; MORAES, V. A.; PERCEBON, C. M.; RUIZ, R. T. Destinação final da vinhaça produzida por destilarias autônomas e anexas, enquadradas no programa nacional do álcool. In: Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária, Fortaleza, novembro 1989. 07.
CHERNICHARO, C. A. L. Princípios do tratamento biológico de águas residuárias: reatores anaeróbios. 2.ed. Belo Horizonte: DESA-UFMG, 2007. v.5, 379p.
COSTA F, ROCHA BBM, VIANA C, TOLEDO A. Utilization of vinasse effluents from an anaerobic reactor. Water Sci Technol 1986; 18:135–41
COVARUBIAS, G. I.; LUNA, F. P. Reduction of solids and organic load concentration in tequila vinasses using a polycrylamide (PAM) polymer flocculant. 2007. Revista Internacional de Contaminación Ambiental. 23(1). 17-24.
DIAS, M.O.S., MACIEL FILHO, R., MANTELATTO, P.E., CAVALETT, O., ROSSELL, C.E.V., BONOMI, A., LEAL, M.R.L.V., 2015. Sugarcane processing for ethanol and sugar in Brazil. Environ. Dev. 15, 35–51.
FERNANDEZ N, FDZ-POLANCO F, MONTALVO S, TOLEDANO D. Use of activated carbon and natural zeolite as support materials, in an anaerobic fluidised bed reactor, for vinasse treatment. Water Sci Technol 2001; 44:1–6.
FUESS, L.T., GARCIA, M.L. Implications of stillage land disposal: a critical review on the impacts of fertigation. Journal of Environmental Management. 145, 210–229, 2014.
GIRARDI, G. Tratamento da vinhaça utilizando coagulante natural. Dissertação de Mestrado. 2009. UEM. 116p.
GODOI, L. A. G; CAMILOTI, P. R.; BERNARDES, A. N.; SANCHEZ, B. L. S.; TORRES, A. P. R.; GOMES; A. C.; BOTTA, L. S. 2019. Seasonal variation of the organic and inorganic composition of sugarcane vinasse: main implications for its environmental uses. Environmental Science and Pollution Research. 26. 29267-29282.
GONÇALVES, C.A.S.; SILVA, E.L. Tratamento físico-químico da vinhaça. In. XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária de Ambiental. 2000. Porto Alegre. Ref. I-021. 8p.
GUIMARÃES, N. R. Impacto da Coagulação Química na Remoção de Compostos Orgânicos em Efluente Tratado por Processo de Lodos Ativados. Tese de Doutorado. 2017. USP. EP. 97p.
HEREDIA, J.B.; DOMINGUEZ, J.R.; PARTIDO, E. Physico-chemical treatment for the depuration of winedestillery wastewaters (vinasses). 2005. Water Science and Technilogy. 51(1) 159-166.
LEME, R. M.; SEABRA, J. E. A. Technical-economic assessment of different biogas upgrading routes from vinasse anaerobic digestion in the Brazilian bioethanol industry. 2017. Energy. 119. 754-766.
LOPEZ I, BORZACCONI L. Modelling of an EGSB treating sugarcane vinasse using f irst-order variable kinetics. Water Sci Technol 2011; 64:2080–8.
MESA-PÉREZ, A.; BRIONES-MÉNDEZ, R.; ILANGOVAN, K. Floculación-coagulación como postratamiento del efluente de un reactor anaerobio que trata vinazas tequileras. 1996. In: Proceedings of the XXV Congreso Interamericano de Ingeniería Sanitaria y Ambiental. Ciudad de México, México. 7p.
METCALF & EDDY INC., TCHOBANOGLOUS, G., BURTON, F. L., TSUCHIHASHI, R., & STENSEL, H. D. (2013). Wastewater engineering: Treatment and resource recovery (5th ed.). McGraw-Hill Professional.
MORAES, B. S.; JUNQUEIRA, T. L.; PAVANELLO, L. G.; CAVALETT, O.; MATELATTO, O. E.; BONOMI, A.; ZAIAT, M. Anaerobic digestion of vinasse from sugarcane biorefineries in Brazil from energy, environmental, and economic perspectives: Profit or expense? 2014. Applied Energy. 113. 825-835.
MORAES, B. S, ZAIAT, M., BONOMI, A., Anaerobic digestion of vinasse from sugarcane ethanol production in Brazil: Challenges and perspectives, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 44, 2015, P. 888-903, ISSN 1364-0321, https://doi.org/10.1016/j.rser. 2015. 01. 023.
MOTA, V. T.; ARAÚJO, T. A.; AMARAL, M. C. S. Comparison of Aerobic and Anaerobic Biodegradation of Sugarcane Vinasse. 2015. Appl Biochem Biotechnol 176:1402–1412.
NAKASHIMA, R. N.; OLIVEIRA JUNIOR, S. Comparative exergy assessment of vinasse disposal alternatives: Concentration, anaerobic digestion and fertirrigation. Renewable Energy. 147. 1969-1978.
PAZ-PINO, O.L.; BARBA-HO, L. E.; MARRIAGA-CABRALES, N. Vinasse treatment by coupling of electro-dissolution, heterocoagulation and anaerobic digestion. 2014. DYNA. Medellín. 81(187) 102-107.
ROCHA, V. C. Processamento anaeróbio de vinhaça pré-tratado com biopolímero à base de cálcio. 2012. Dissertação de Mestrado. USP. EESC. 104p.
SACCHI, G. D.; LEITE, L. S.; REALI, M. A. P.; BICHARA, A.; SELEGHIM, M. H. R. Coagulation and Microfiltration Application for Sugarcane Vinasse Clarification. 2020. Water Air Soil Pollut 231: 571.
SANTOS, S. C.; ROSA, P. R. F.; SAKAMOTO, I. K.; VARESCHE, M. B. A.; SILVA, E. L. 2014. Hydrogen production from diluted and raw sugarcane vinasse under thermophilic anaerobic conditions. International Jounal of Hydrogen Energy. 39. 9599-9610.
SAPLA, R. B. Tratamento físico químico da vinhaça de destilaria de etanol com biopolímero à base de cálcio. Dissertação de mestrado. 2012. USP. EESC. 92p.
SICA, P.; CARVALHO, R.; BERTRAME, H.; BAPTISTA, A. S. Assessment of ohe Effects of Sugarcane Straw Addition to the Flocculation/Coagulation Process on Vinasse Concentration.2020. Acta Technologica Agriculturae. 3. 132-136.
SYAICHURROZI, I.; SARTO, S.; SEDIAWAN, W. B.; HIDAYAT M.; Effect of Current and Initial pH on Electrocoagulation in Treating the Distillery Spent Wash with Very High Pollutant Content. 2021. Water. 13. 1-20.
SOUZA, R. P. Redução da toxicidade da vinhaça: tratamento combinado coagulação/floculação/fotocatálise. 2010. Dissertação de Mestrado. UEM. 168p.
VAN LANGERAK, E. P. A. et al. Effects Of High Calcium Concentrations On The Development Of Methanogenic Sludge In Upflow Anaerobic Sludge Bed (UASB) Reactors. Wat. Res., Great Britain, v. 32 no. 4, p. 1255-1263, 1998.
WANG W, XIE L, CHEN J, LUO G, ZHOU Q. Biohydrogen and methane production by co-digestion of cassava stillage and excess sludge under thermophilic condition. Bioresour Technol 2011; 102:3833–9.
Downloads
Publicado
Versões
- 2022-04-18 (2)
- 2022-04-04 (1)
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2022 Ciência e Natura
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
Para acessar a DECLARAÇÃO DE ORIGINALIDADE E EXCLUSIVIDADE E CESSÃO DE DIREITOS AUTORAIS clique aqui.
Diretrizes Éticas para Publicação de Revistas
A revista Ciência e Natura está empenhada em garantir a ética na publicação e na qualidade dos artigos.
A conformidade com padrões de comportamento ético é, portanto, esperada de todas as partes envolvidas: Autores, Editores e Revisores.
Em particular,
Autores: Os Autores devem apresentar uma discussão objetiva sobre a importância do trabalho de pesquisa, bem como detalhes e referências suficientes para permitir que outros reproduzam as experiências. Declarações fraudulentas ou intencionalmente incorretas constituem comportamento antiético e são inaceitáveis. Artigos de Revisão também devem ser objetivos, abrangentes e relatos precisos do estado da arte. Os Autores devem assegurar que seu trabalho é uma obra totalmente original, e se o trabalho e / ou palavras de outros têm sido utilizadas, isso tem sido devidamente reconhecido. O plágio em todas as suas formas constitui um comportamento publicitário não ético e é inaceitável. Submeter o mesmo manuscrito a mais de um jornal simultaneamente constitui um comportamento publicitário não ético e é inaceitável. Os Autores não devem submeter artigos que descrevam essencialmente a mesma pesquisa a mais de uma revista. O Autor correspondente deve garantir que haja um consenso total de todos os Co-autores na aprovação da versão final do artigo e sua submissão para publicação.
Editores: Os Editores devem avaliar manuscritos exclusivamente com base no seu mérito acadêmico. Um Editor não deve usar informações não publicadas na própria pesquisa do Editor sem o consentimento expresso por escrito do Autor. Os Editores devem tomar medidas de resposta razoável quando tiverem sido apresentadas queixas éticas relativas a um manuscrito submetido ou publicado.
Revisores: Todos os manuscritos recebidos para revisão devem ser tratados como documentos confidenciais. As informações ou ideias privilegiadas obtidas através da análise por pares devem ser mantidas confidenciais e não utilizadas para vantagens pessoais. As revisões devem ser conduzidas objetivamente e as observações devem ser formuladas claramente com argumentos de apoio, de modo que os Autores possam usá-los para melhorar o artigo. Qualquer Revisor selecionado que se sinta desqualificado para rever a pesquisa relatada em um manuscrito ou sabe que sua rápida revisão será impossível deve notificar o Editor e desculpar-se do processo de revisão. Os Revisores não devem considerar manuscritos nos quais tenham conflitos de interesse resultantes de relacionamentos ou conexões competitivas, colaborativas ou outras conexões com qualquer dos autores, empresas ou instituições conectadas aos documentos.
