Efeito de sobrecargas de ácido oleico na actividade de consórcios microbianos anaeróbios desenvolvidos em processos de leito fixo

Abstract

Com este trabalho procurou-se estudar o efeito de sobrecargas de ácido oleico no desenvolvimento da biomassa num filtro anaeróbio, avaliando paralelamente o seu desempenho. O digestor foi alimentado com um efluente lácteo sintético contendo oleato, aumentando-se cinco vezes a carga orgânica aplicada, quer através do aumento da concentração (choque orgânico), quer através da diminuição do tempo de retenção hidráulico (choque hidráulico). O desempenho do digestor foi avaliado durante 286 dias em termos de eficiência de remoção de CQO (Carência Química de Oxigénio) solúvel e teores em AGV (Ácidos Gordos Voláteis) e SV (Sólidos Voláteis) presentes na corrente de saída. Ambas as perturbações do estado (pseudo)estacionário de funcionamento do digestor provocaram uma nítida deterioração do seu desempenho, verificando-se uma diminuição da eficiência de remoção de CQO solúvel (de um valor médio de 94.3 % para 30.2 %, no choque orgânico, e 73.2 %, no choque hidráulico) e um aumento dos AGV e SV à saída. Estes efeitos foram mais acentuados no caso do choque orgânico, verificando-se ainda uma recuperação mais lenta após esta situação. Utilizando uma metodologia previamente desenvolvida para permitir a recolha de amostras de biomassa durante a operação do digestor, estudou-se o seu desenvolvimento nas duas situações de instabilidade. O choque hidráulico induziu uma diminuição da quantidade de biomassa aderida, observando-se um efeito contrário no caso do choque orgânico. A actividade metanogénica específica de alguns grupos tróficos fundamentais envolvidos no processo exibiu uma tendência decrescente até à finalização das perturbações introduzidas, recuperando posteriormente. Os efeitos observados foram mais acentuados na situação de sobrecarga orgânica, verificando-se também uma recuperação mais lenta. As actividades metanogénicas em propionato e butirato foram profundamente inibidas, enquanto que a actividade em etanol foi estimulada, nas condições de choque hidráulico. O forte efeito inibitório do oleato de sódio sobre as bactérias acidogénicas traduziu-se na ausência de actividade por parte deste grupo trófico durante 8 horas ou mais. A resistência das bactérias metanogénicas acetoclásticas à toxicidade do oleato de sódio foi superior no caso do choque hidráulico, tendo-se observado um aumento do valor do índice de toxicidade, representativo de um efeito de adaptação.

The aim of this work was the study of the biomass development in an anaerobic fixed-film reactor under toxic shock loading conditions, as well as the performance of the digester. The reactor was fed with a synthetic dairy waste containing oleate. The applied organic loading rate was increased 5 times, by increasing the concentration (organic shock) or by lowering the hydraulic retention time (hydraulic shock). The performance of the digester was followed by soluble COD (Chemical Oxygen Demand) removal efficiency and effluent VFA (Volatile Fatty Acids) and VS (Volatile Solids) levels. Under organic and hydraulic shock conditions the soluble COD removal efficiency was reduced (from 94.3 % to 30.2 % and 73.2 %, respectively), and the VFA and VS accumulated in the effluent. These effects were more accentuated in the organic shock conditions, and the recovery was slower in this situation. An anaerobic fixed-bed reactor configuration previously developed, that allowed the regular withdrawal of some accumulated biomass, was used to study the biomass characteristics during the shocks. The hydraulic shock reduced the concentration of adhered biomass. A decrease in the specific methanogenic activity was observed in both shock situations, being this effect again more accentuated in the organic shock. Also, in this situation the recovery was slower. The propionic and butiric methanogenic activities were strongly inhibited, while the methanogenic activity in etanol was stimulated, under hydraulic shock conditions. The lack of acidogenic activity during the first 8 hours or more, in both shocks, suggests a strong inhibitory effect of oleic acid on this trophic group. The tolerance of acetoclastic bacteria to sodium oleate was higher under hydraulic shock conditions, and it was observed that the toxicity index IC50 increased during this situation.