Aplicabilidade do reactor MBBR no tratamento de efluentes vínicos - Pinho, Margarida Louro da Fonseca (2011)
O presente trabalho pretendeu analisar a aplicabilidade do reactor do tipo Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) no tratamento de efluentes vínicos. A natureza dos efluentes provenientes das adegas depende da região e do tipo de vinho processado e, para além disso, a sua quantidade e a qualidade variam significativamente ao longo do ano. Os principais objectivos deste trabalho foram analisar a aplicabilidade do reactor MBBR no tratamento de efluentes vínicos a operar com um tempo de retenção hidráulico de 24 horas, comparar o desempenho de reactores quando são utilizados meios de enchimento com características diferentes, comparar o desempenho de reactores com e sem recirculação de lamas e analisar o comportamento hidráulico deste tipo de reactores com e sem a presença de biomassa. Foram realizados ensaios em cinco reactores à escala laboratorial, em que quatro deles tinham enchimento, dos quais dois operaram com recirculação de lamas e os outros dois sem recirculação. O quinto reactor simulou um reactor de lamas activadas convencional com recirculação de lamas. Utilizaram-se dois tipos de enchimento, o Bioflow 9 e o Bioflow 40. Os modelos de escoamento hidráulico dos diferentes reactores foram determinados recorrendo a ensaios de tracer com e sem a presença de biomassa. Os ensaios efectuados demonstraram que os reactores que possuem enchimento têm comportamentos hidráulicos idênticos, sendo ambos caracterizados por modelos de mistura perfeita com zonas mortas e a percentagem de zonas mortas diminui nos ensaios realizados com biomassa (35-36% de zonas mortas para 10-12% de zonas mortas), concluindo-se que o grau de mistura melhora com a existência de biomassa. O reactor de lamas activadas foi caracterizado, em ambos os ensaios, pelo modelo de mistura perfeita com zonas mortas e curto-circuito, havendo uma ligeira alteração dos parâmetros quando o reactor opera com biomassa (28% de zonas mortas, 9% de curto-circuito para 26% de zonas mortas e 10% de curto-circuito). No presente estudo verificou-se que as condições limite de operação dos reactores foram alcançadas para um TRH de 24 h, 50% da altura do reactor com enchimento Bioflow 9 e o CQOalimentação = 8000 mg.L-1 (8,0. kgCQO.m-3.d- 1). Nestas condições o efluente tratado apresentou um CQOsolúvel = 1500 mg.L-1 correspondente a uma percentagem de remoção de CQO de 81%. Verificou-se também que para todos os reactores e em todas as condições operatórias testadas até à carga orgânica 6,5 kgCQO.m-3.d-1, a percentagem de remoção de CQO foi superior a 90%. Os resultados mais elevados registaram-se na carga 6,0 kgCQO.m-3.d-1, com valores próximos de 98%. Os valores de CQOsolúvel do efluente tratado nos diferentes reactores não ultrapassaram os 150 mg.L-1 até à carga 6,0 kgCQO.m-3.d-1, verificando-se um aumento significativo em cargas superiores. Concluiu-se que a recirculação de biomassa suspensa não exerce efeitos positivos na eficiência dos reactores, no entanto durante o período de arranque diminui significativamente o tempo de estabilização dos mesmos. ABSTRACT: The present study intended to evaluate the applicability of a MBBR reactor for the treatment of winery wastewaters. The wastewater originated in wine cellars strongly depends on the region and the type of wine processed and also its quantity and quality changes substantially during the year. The aims of this experimental study were to analyse the applicability of a MBBR reactor for the winery wastewater treatment operating with a hydraulic retention time of 24 hours, to compare the performance of reactors when different packing bed materials were used, to compare the performance of reactors with and without sludge recycling, and finally to examine the hydraulic behaviour of each reactor with and without biomass. Experiments were conducted with five lab-scale reactors where four had packing material, two operating with sludge recycling, two without it and a fifth reactor simulated a conventional activated sludge system. Two types of carrier elements were used, the Bioflow 9 and the Bioflow 40. The hydraulic flow models for the five reactors were determined recoursing to experimental studies with tracer elements in the presence and in the absence of biomass. Tracer studies demonstrated that the reactors filled with carrier elements had identical flow models and behaved as complete mixing reactors with dead spaces. The fraction of dead spaces decreases in experiments with biomass (35-36% of dead spaces to 10-12% of dead spaces), concluding that the degree of mixture improves in the presence of biomass. The activated sludge flow model was characterized, in both cases, as complete mixing reactor with dead spaces and short-circuiting with a slightly difference on the parameters in the presence of biomass (28% of dead spaces, 9% of short-circuiting to 26% of dead spaces and 10% of short-circuiting). In the present study it was verified that the limit operation conditions of the reactors were reached for a HRT of 24 h, 50% of the reactor volume packed with Bioflow 9 and a CODfeed= 8000 mg.L-1 (8,0 kgCOD.m-3.d-1). At this operational conditions the treated wastewater had a CODsoluble = 1500 mg.L-1 corresponding to a COD removal rate of 81%. It was also verified that for all the reactors and in all the operation conditions up to the organic load applied of 6,5 kgCOD.m-3.d-1, the COD removal rate was higher than 90%. The highest results were obtained at an organic load of 6,0 kgCOD.m-3.d-1 with values near 98%. The COD soluble values of the treated winery wastewater in the different reactors didn’t exceed 150 mg.L-1 up to an organic load of 6,0 kgCOD.m-3.d-1, and for higher loads a significant increase was verified. The sludge recycling doesn’t affect in a positive way the efficiency of the reactors, although during the start-up phase the reduction of the stabilization time was significant.