Instituto Superior de Engenharia de Coimbra - Caracterização ...Susana Margarida Ferreira Leonardo...

Departamento

de Engenharia Química e Biológica

Caracterização do Digestor Anaeróbio de Lamas

Biológicas da ETAR do Choupal, em Coimbra Dissertação apresentada para a obtenção do grau de Mestre em Processos

Químicos e Biológicos

Autor

Susana Margarida Ferreira Leonardo

Orientadores

Doutor António Luís Pereira Amaral

Doutor Luís Miguel Moura Neves de Castro

Doutora Maria Miguel Sousa

Instituto Superior de Engenharia de Coimbra

Coimbra, Dezembro, 2012

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Agradecimentos

A realização desta dissertação marca o fim de uma etapa muito importante da minha vida. Gostaria de agradecer a todos aqueles que contribuíram de forma decisiva para a sua concretização e que me acompanharam no decurso deste trabalho, com especial atenção:

Aos orientadores, Professor Doutor Luís Miguel Moura Neves de Castro e Professor Doutor António Luís Pereira do Amaral, pela competência científica e acompanhamento do trabalho, pela disponibilidade revelada ao longo deste tempo de trabalho, assim como pelas críticas, correções e sugestões relevantes feitas durante a orientação.

À doutora Maria Miguel Sousa, pela disponibilidade e auxílio prestado na ETAR do Choupal, em Coimbra.

Agradeço às seguintes Instituições pelas excelentes condições de trabalho que me proporcionaram e colaboração prestada, sem o qual não seria possível a concretização deste estudo: Instituto Superior de Engenharia de Coimbra (ISEC) e à empresa Luságua-Serviços Ambientais, S.A. que gentilmente forneceu as amostras do digestor da ETAR do Choupal para a realização das análises.

Ao meu namorado, Sérgio Gonçalo, que me estimula a crescer científica e pessoalmente, pelo precioso apoio que preencheu as diversas falhas que fui tendo por força das circunstâncias, e pela paciência e compreensão reveladas ao longo deste tempo.

Aos meus amigos e colegas, Diva Correia, Andreia Quinteiro e José Banaco, que me deram força e ânimo para continuar, que me acompanharam dias e noites sem fim no laboratório, sempre prontos para ajudar, juntos nas angústias e comemorações, companheiros em todos os momentos tornando tudo mais simples.

Aos meus amigos, Carla Raimundo e Carlos Gonçalo, que tantas vezes me ouviram lamentar, e me deram força para continuar.

Por último, tendo consciência que sem eles não teria sido de todo possível, dirijo um agradecimento especial aos meus pais (José Leonardo e Mª Alcinda Rolim) e às minhas irmãs (Carla e Daniela), por serem modelos de coragem, pelo seu apoio, amizade e paciência demonstrados. A eles dedico esta dissertação.

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Resumo

Caracterização do digestor anaeróbio de lamas biológicas da ETAR do Choupal em Coimbra

O processo de tratamento de águas residuais na ETAR do Choupal de Coimbra implica a formação de subprodutos, nomeadamente as lamas primárias e secundárias, posteriormente estabilizados num digestor anaeróbio. A estabilização das lamas com recurso à digestão anaeróbia promove a conversão da matéria orgânica em nova matéria orgânica e numa mistura de gases composta, essencialmente, por metano e dióxido de carbono, denominada de biogás.

O objetivo deste estudo foi acompanhar o arranque do digestor anaeróbio da ETAR do Choupal e avaliar o seu funcionamento, através do estudo de diversos parâmetros químicos, físicos e microbiológicos, com vista a perceber melhor a influência desse conjunto de variáveis no rendimento do processo anaeróbio. Com este intuito, foram recolhidas amostras das correntes de entrada e de saída, e ainda do interior do digestor, que foram caracterizadas em termos físico-químicos e de características morfológicas da biomassa, estas últimas por técnicas de processamento e análise de imagem. Finalmente, toda a informação recolhida foi alvo de análise estatística multivariável com vista a determinar a relação entre as características morfológicas das lamas e os parâmetros físico-químicos e de operação do digestor anaeróbio. Foi ainda estudada a possibilidade de estimar a remoção de carbono e azoto, assim como a produção de biogás, a partir dos parâmetros morfológicos, físico-químicos e de operação.

Verificou-se que o digestor opera em alta carga e na gama mesófila alta (41ºC), após o seu período de arranque. A eficiência média de remoção dos sólidos voláteis totais (SVT) no período estudado foi de 34,3±24,1%, do carbono total no sobrenadante foi de 44,3±64,5% e da carência química de oxigénio (CQO) de 40,4±44,6%. A produção de biogás no digestor foi estimada em 0,898±0,801 Nm3

biogás.kg-1SVTremovido e 0,516±0,369 Nm3

biogás.kg-1CQO degradada.

Em relação aos parâmetros morfológicos, verificou-se uma baixa quantidade de macroflocos nas amostras dos três pontos de recolha. Os mesoflocos aumentaram de solidez e de convexidade da entrada para a saída e diminuíram de excentricidade, configurando melhores propriedades mecânicas. No período de arranque do digestor verificou-se uma maior percentagem de mesoflocos em relação aos microflocos na corrente de saída, invertendo-se esta tendência num período posterior ao arranque do digestor. Verificou-se ainda que a corrente de saída continha flocos com maior densidade aparente e menor conteúdo em filamentos do que a corrente de entrada.

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Na Análise de Componentes Principais conseguiu-se distinguir, até um certo nível, os dados da entrada, interior e saída do digestor. Destes, os do interior foram os que apresentaram uma maior distinção devido, essencialmente, aos parâmetros físico-químicos. Na análise dos Mínimos Quadrados Parciais obteve-se uma previsão razoável quer da remoção de carbono total no sobrenadante, quer da produção de biogás e obteve-se uma relativamente boa previsão quer da remoção de azoto total no filtrado quer da remoção de CQO total nas lamas.

Com o estudo efetuado, pôde-se analisar o funcionamento global do digestor tendo-se constatado a ocorrência de estratificação no interior do digestor.

Palavras-chave: Estabilização anaeróbia, caracterização físico-química e morfológica, agregados microbianos, estatística multivariável, análise de imagem.

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Abstract

Characterization of the Choupal WWTP anaerobic digester in Coimbra

The process of wastewater treatment in Choupal WWTP in Coimbra leads to the formation of byproducts, including primary and secondary sludge, stabilized in an anaerobic digester. The sludge stabilization using anaerobic digestion promotes the conversion of organic matter into new organic matter and a gas mixture composed essentially of methane and carbon dioxide, known as biogas.

The objective of the current work was to survey the start up of the Choupal WWTP anaerobic digester and assess its operation, through the study of different chemical, physical and microbiological parameters, in order to better understand the influence of this set of variables in the anaerobic process yield. For that purpose, samples were taken from the digester input, interior and output. Chemical and physical analyses were performed to the collected samples alongside the biomass morphological characterization by image processing and analysis techniques. The collected data was subjected to multivariate statistical analysis to determine the relationships between the morphological characteristics of the sludge and the physicochemical and operating parameters. It was also studied the possibility of estimating the removal of carbon and nitrogen, as well as the production of biogas from the morphological, physicochemical and operating parameters.

It was found that the digester operates in high load and high mesophilic range (41ºC), after its start-up period. The average efficiency removal of total volatile solids (TVS) in the studied period was 34,3±24,1%, of supernatant total carbon removal was 44,3±64,5% and of chemical oxygen demand (COD) sludge removal was 40.4± 44.6 %. The production of biogas in the digester was estimated at 0.898±0.801 Nm3

biogas.kg-1removed TVS and 0,516 ±0.369 Nm3

biogas.kg-

1degraded COD.

Concerning the morphological parameters, low macroflocs contents were found in the samples from the three sampling points. Mesoflocs increased in solidity and convexity from the input to the output whilst decreased in eccentricity, configuring better mechanical properties. In the start up period of the digester there was a higher percentage of mesoflocs in relation to the microflocs in the digester output, reversing this trend in the period subsequent to the start of the digester. It was also found that the digester output contained flocs with higher apparent density and lower filaments content than the input current.

Principal Component Analysis allowed to distinguish, up to a certain level, the input, interior and output samples. Interior samples presented a greater distinction due, essentially, to physicochemical parameters. Partial Least Squares (PLS) analysis allowed for a reasonable

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prediction with respect to both supernatant TC removal and biogas production and for a relatively good estimate of the filtrate TN removal and the sludge total COD removal.

A global performance assessment was intended with the performed study, having observed the occurrence of possible stratification inside the digester.

Keywords: anaerobic stabilization, physicochemical and morphological characterization, microbial aggregates, multivariable statistics, image analysis

ÍNDICE

Índice

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CAPÍTULO 1 ............................................................................................................................. 1

1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 2

1.1. Tratamento Convencional das Águas Residuais ......................................................... 2

1.1.1. Tratamento da Fase Líquida ..................................................................................... 3

1.1.2. Tratamento da Fase Sólida ....................................................................................... 4

1.2. Lamas residuais ........................................................................................................... 4

1.2.1. Lamas residuais formadas nas etapas de tratamento da fase líquida ....................... 5

1.2.2. Composição das lamas residuais .............................................................................. 5

1.2.3. Destino final das lamas ............................................................................................ 6

1.3. Estabilização Anaeróbia .............................................................................................. 7

1.3.1. Caracterização do processo ...................................................................................... 8

1.3.2. Microbiologia e bioquímica da digestão anaeróbia ............................................... 11

1.3.3. Influências no processo de estabilização anaeróbia ............................................... 13

1.3.4. Tipos de digestores anaeróbios .............................................................................. 18

1.3.5. Critérios de conceção e dimensionamento dos digestores anaeróbios ................... 22

1.3.6. Componentes do sistema ........................................................................................ 23

1.3.7. Vantagens e desvantagens da digestão anaeróbia .................................................. 27

1.4. Biogás............................................................................................................................ 28

CAPÍTULO 2 ........................................................................................................................... 31

2. ETAR DO CHOUPAL – COIMBRA .............................................................................. 32

2.1. Enquadramento ............................................................................................................. 32

2.2. Funcionamento da ETAR.............................................................................................. 34

2.2.1. Linha de Água ........................................................................................................ 34

2.2.2. Linha de Lamas ...................................................................................................... 36

2.2.3. Linha de Gás .......................................................................................................... 38

CAPÍTULO 3 ........................................................................................................................... 39

3. MATERIAL E MÉTODOS ............................................................................................. 40

3.1. Recolha das amostras .................................................................................................... 40

3.2. Reagentes e equipamentos ............................................................................................ 41

Índice

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3.3. Análises Físicas ............................................................................................................. 42

3.4. Análises Químicas ......................................................................................................... 44

3.5. Análises Morfológicas ................................................................................................... 45

3.6. Estatística multivariável ................................................................................................ 47

CAPÍTULO 4 ........................................................................................................................... 49

4. RESULTADOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÃO ..................................................... 50

4.1. Resultados obtidos nas análises físicas .......................................................................... 51

4.2. Resultados obtidos nas análises químicas ..................................................................... 57

4.2.1. Matéria Orgânica .................................................................................................... 57

4.2.2. Azoto Total ............................................................................................................. 64

4.3. Resultados obtidos nas análises morfológicas ............................................................... 66

4.4. Resultados de controlo realizado pela entidade gestora da ETAR ................................ 73

4.5. Caracterização do digestor............................................................................................. 77

4.6. Resultados obtidos pela aplicação de estatística multivariável ..................................... 79

4.6.1. Análise de Componentes Principais ....................................................................... 79

4.6.2. Mínimos Quadrados Parciais ................................................................................. 85

CAPÍTULO 5 ........................................................................................................................... 91

5. CONCLUSÕES GERAIS E SUGESTÕES ..................................................................... 92

5.1. Conclusões gerais .......................................................................................................... 92

5.2. Sugestões para trabalhos futuros ................................................................................... 96

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................... 97

ANEXOS ................................................................................................................................ 101

A. CURVA DE CALIBRAÇÃO COM O PADRÃO KHP ................................................ 102

B. CÁLCULO DAS INCERTEZAS ÀS CURVAS DE REGRESSÃO LINEAR ............. 104

C. CORRELAÇÃO DE RESULTADOS OBTIDOS NO LABORATÓRIO E OBTIDOS PELA LUSÁGUA .................................................................................................................. 105

D. ENSAIO DA VARIAÇÃO DE TC E TN COM O TEMPO .......................................... 107

E. PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS .......................................................................... 108

E.1. Entrada do digestor ..................................................................................................... 108

Índice

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E.2. Interior do digestor ..................................................................................................... 109

E.3. Saída do digestor ........................................................................................................ 110

F. PARÂMETROS MORFOLÓGICOS ............................................................................ 111

F.1. Entrada do digestor ..................................................................................................... 111

F.2. Interior do digestor...................................................................................................... 115

F.3. Saída do digestor ......................................................................................................... 119

G. OUTROS PARÂMETROS CONTROLADOS ............................................................. 123

H. ANÁLISE DE COMPONENTES PRINCIPAIS .............................................................. 124

H.1. Parâmetros físico-químicos ........................................................................................ 124

H.2. Parâmetros morfológicos ........................................................................................... 126

H.3. Conjunto de parâmetros físico-químicos e morfológicos .......................................... 128

I. MINIMOS QUADRADOS PARCIAIS ............................................................................ 130

I.1. Remoção de TC ........................................................................................................... 130

I.2. Remoção de TN ........................................................................................................... 133

I.3. Remoção de CQO ........................................................................................................ 136

I.4. produção de biogás ...................................................................................................... 139

Índice de figuras

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Figura 1.1 - Diagrama de uma linha de tratamento de águas residuais. ..................................... 3

Figura 1.2 - Esquema do processo de digestão anaeróbia e bactérias envolvidas: fermentativas (a), sintróficas (b), homoacetanogénicas (c), metanogénicas hidrogenofílicas e metanogénicas acetoclásticas (e). (Adaptado de Henze et al., 2008) .................................................................. 9

Figura 1.3 - Representação gráfica da produção específica de biogás vs tempo de retenção de sólidos. Adaptado de (Appels et al., 2008)............................................................................... 14

Figura 1.4 - Efeito da temperatura na produção de gás. (Adaptado de Gray, 2005). ............... 15

Figura 1.5 - Influência do pH na produção de biogás e na concentração de ácidos voláteis. (Adaptado de Gray, 2004) ........................................................................................................ 17

Figura 1.6 - Diagrama esquemático de um digestor de baixa carga. (Adaptado de Turovskiy e Mathai, 2006). .......................................................................................................................... 19

Figura 1.7 - Diagrama esquemático de um digestor de alta carga. (Adaptado de Turovskiy e Mathai, 2006). .......................................................................................................................... 20

Figura 1.8 - Diagrama esquemático de um digestor com sedimentação. (Adaptado de Turovskiy e Mathai, 2006). ...................................................................................................... 21

Figura 1.9 - Diagrama esquemático de um processo de digestão anaeróbio de alta carga em duas fases. (Adaptado de Turovskiy e Mathai, 2006). ............................................................. 21

Figura 1.10 - Formato dos digestores anaeróbios mais comuns: (a) formato cilíndrico e (b) formato oval. (Adaptado de Tchobanoglous, et al.., 2003). ..................................................... 24

Figura 1.11 - Representação esquemática de sistemas de mistura de digestores anaeróbios, (a) recirculação externa de lamas, (b) agitação mecânica, (c) e (d) recirculação externa de gás. (Adaptado de Appels et al., 2008). ........................................................................................... 26

Figura 2.1 - Vista aérea da ETAR do Choupal. (Fonte: Luságua, S. A.) ................................. 32

Figura 2.2 - Esquema geral das linhas de tratamento da ETAR (Adaptado de: Luságua, S. A.). .................................................................................................................................................. 34

Figura 2.3 - Obra de entrada da ETAR do Choupal. (Fonte: Águas do Mondego) .................. 35

Figura 2.4 - Decantadores primários da ETAR do Choupal. (Fonte: Águas do Mondego) ..... 35

Figura 2.5 - Leitos percoladores da ETAR do Choupal. (Fonte: Águas do Mondego) ............ 36

Figura 2.6 - Digestores anaeróbios de lamas da ETAR do Choupal. ....................................... 37

Figura 2.7 - Centrífuga da ETAR do Choupal.......................................................................... 37

Figura 3.1 - Representação esquemática dos locais de amostragem. ....................................... 41

Figura 3.2 - Sistema de filtração das amostras. ........................................................................ 43

Índice de figuras

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Figura 3.3 - Tubos com as amostras digeridas, na fila de cima amostras de lamas (da entrada, do interior e da saída) e na fila de baixo amostras de filtrado (da entrada, do interior e da saída). ....................................................................................................................................... 44

Figura 3.4 - Representação esquemática do processo de análise de imagem. ......................... 46

Figura 3.5 - Equipamento utilizado para a aquisição, processamento e análise de imagens. .. 47

Figura 4.1 - Cadinhos com as amostras de lamas: (a) entrada, (b) interior e (c) saída. Em cima os cadinhos após saírem da estufa e em baixo após saírem da mufla. ..................................... 51

Figura 4.2 - Representação gráfica dos resultados obtidos na determinação dos ST, SVT, SST e SSV para as amostras da entrada, do interior e da saída do digestor. ................................... 52

Figura 4.3 - Provetas com lamas após 30 minutos de repouso, da entrada, interior e saída respetivamente. ........................................................................................................................ 55

Figura 4.4 - Representação gráfica dos sólidos totais versus sólidos voláteis totais, para as amostras de entrada, interior e saída. ....................................................................................... 56

Figura 4.5 - Representação gráfica dos resultados obtidos, na determinação do TC (amostra filtrada e amostra do sobrenadante) e CQO (amostra filtrada e amostra de lamas) para a entrada, interior e saída. ........................................................................................................... 58

Figura 4.6 - Representação gráfica da concentração de TC versus a concentração de CQO nas amostras filtradas da entrada, do interior e da saída do digestor. ............................................ 60

Figura 4.7 - Representação gráfica da concentração de SVT versus a concentração de CQO total nas amostras da entrada, do interior e da saída do digestor. ............................................ 61

Figura 4.8 - Representação gráfica da produção de biogás (kg de CQO) e da matéria orgânica (kg de CQO) da corrente de entrada e de saída do digestor. .................................................... 62

Figura 4.9 - Representação gráfica da produção de biogás em função da matéria orgânica (kg CQO) degradada nas lamas. ..................................................................................................... 63

Figura 4.10 - Representação gráfica dos resultados obtidos na determinação do TN (amostras filtradas e amostras de sobrenadante), para a entrada, o interior e a saída do digestor. .......... 64

Figura 4.11 - Representação gráfica da evolução da solidez, excentricidade e convexidade dos mesoflocos ao longo do tempo de análise para a corrente de entrada, do interior e da saída do digestor. .................................................................................................................................... 67

Figura 4.12 - Representação gráfica da percentagem de área de microflocos, mesoflocos e macroflocos nas amostras da entrada, do interior e da saída do digestor, ao longo do tempo de análise....................................................................................................................................... 69

Índice de figuras

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Figura 4.13 - Representação gráfica da densidade aparente dos flocos e do comprimento de filamentos por volume para as amostras da corrente de entrada, do interior e da saída do digestor, ao longo do tempo de análise..................................................................................... 71

Figura 4.14 - Representação gráfica dos valores fornecidos pela Luságua: (a) Temperatura das lamas (oC), (b) Alcalinidade total (mg de CaCO3/L), (c) Produção de biogás (m3), (d) ácidos gordos voláteis (C3COOH/L) e (e) pH das lamas de entrada no digestor e das lamas em digestão, ao longo do tempo. .................................................................................................... 74

Figura 4.15 - Representação gráfica da produção de biogás (m3) em função da temperatura (oC). .......................................................................................................................................... 76

Figura 4.16 - Representação gráfica da razão PB/SSV em função da temperatura a que ocorre o processo de digestão. ............................................................................................................. 76

Figura 4.17 - PCA com o primeiro e segundo componente principal, dos parâmetros físico-químicos, para a entrada, interior e saída. ................................................................................ 80

Figura 4.18 - ACP com o primeiro e terceiro componente principal, dos parâmetros físico-químicos, para a entrada e saída. .............................................................................................. 80

Figura 4.19 - Variáveis com maior importância para o PC1, PC2 e PC3 referentes aos parâmetros físico-químicos. ..................................................................................................... 81

Figura 4.20 - ACP com o primeiro e segundo componente principal, dos parâmetros morfológicos, para a entrada, interior e saída. .......................................................................... 82

Figura 4.21 - ACP com o primeiro e terceiro componente principal, dos parâmetros morfológicos, para a entrada, interior e saída. .......................................................................... 82

Figura 4.22 - Variáveis com maior importância para o PC1, PC2 e PC3 referentes aos parâmetros morfológicos. ......................................................................................................... 83

Figura 4.23 - ACP com o primeiro e segundo componente principal, com o conjunto dos parâmetros morfológicos e físico-químicos, para a entrada, interior e saída. .......................... 84

Figura 4.24 - ACP com o primeiro e terceiro componente principal, com o conjunto dos parâmetros morfológicos e físico-químicos, para a entrada, interior e saída. .......................... 84

Figura 4.25 - Variáveis com maior importância para o PC1, PC2 e PC3 referentes ao conjunto dos parâmetros morfológicos e físico-químicos ....................................................................... 85

Figura 4.26 - Regressão entre os dados observados de remoção de TC no sobrenadante e os valores preditos por MQP com 10 componentes principais, com parâmetros físico-químicos da entrada e morfológicos......................................................................................................... 87

Figura 4.27 - Regressão entre os dados observados de remoção de TN no filtrado e os valores preditos por MQP com 10 componentes principais, com parâmetros físico-químicos da entrada mais interior. ................................................................................................................ 88

Índice de figuras

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Figura 4.28 - Regressão entre os dados observados de remoção de CQO total nas lamas e os valores preditos por MQP com 10 componentes principais, com parâmetros físico-químicos da entrada mais interior. ........................................................................................................... 88

Figura 4.29 - Regressão entre os dados observados de produção de biogás e os valores preditos por MQP com 10 componentes principais, com parâmetros físico-químicos de entrada mais interior e morfológicos. ...................................................................................... 89

Figura A.1 - Curva de calibração do KHP a um λmáx de 600 nm. ....................................... 102

Figura C.1 - Representação gráfica da matéria seca determinada na Luságua versus matéria seca determinada no laboratório. ........................................................................................... 105

Figura C.2 - Representação gráfica da % de matéria volátil determinada na Luságua versus % de matéria volátil determinada no laboratório. ...................................................................... 106

Figura D.1 - Representação gráfica dos valores de carbono e azoto total para a primeira análise e passado 14 horas. .................................................................................................... 107

Índice de tabelas

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Tabela 1.1 - pH ótimo de crescimento de algumas bactérias metanogénicas (Gerardi, 2003). 17

Tabela 1.2 - Vantagens e desvantagens associadas ao processo de estabilização anaeróbio. (Adaptado de Turovskiy e Mathai, 2006). ................................................................................ 27

Tabela 1.3 - Características gerais do biogás. (Adaptado de Deublein e Steinhauser, 2008). . 29

Tabela 1.4 - Principais processos de remoção de impurezas do biogás. Adaptado de (Monte 2010). ........................................................................................................................................ 30

Tabela 2.1 - Dados de base para o qual está dimensionada a ETAR do Choupal. (Fonte: Luságua, S. A.) ......................................................................................................................... 33

Tabela 2.2 - Características principais da instalação (Fonte: Luságua, S. A.) ......................... 33

Tabela 3.1 - Reagentes utilizados na preparação das soluções necessárias ao projeto. ........... 41

Tabela 3.2 - Equipamentos utilizados nas análises físico-químicas e morfológicas. ............... 42

Tabela 4.1 - Valores da média e do desvio padrão para a entrada, interior e saída, da concentração de ST, SVT, SST, SSV em mg/L e do IVL em mL/g, para os diferentes períodos. ................................................................................................................................... 53

Tabela 4.2 - Valores da média e do desvio padrão para as amostras da entrada, do interior e da saída, da concentração de carbono total (mg/L) no filtrado e sobrenadante e da CQO (mg O2/L) no filtrado e na amostra total de lamas, para os diferentes períodos de colheita. .......... 59

Tabela 4.3 - Valores da média e do desvio para a entrada, interior e saída, da concentração de azoto total (mg/L) no filtrado e sobrenadante, para os diferentes períodos. ............................ 65

Tabela 4.4 - Valor dos parâmetros solidez, excentricidade e convexidade nos diferentes períodos, para os três pontos de recolha. .................................................................................. 68

Tabela 4.5 - Valores da percentagem de área de microflocos, mesoflocos e macroflocos nas amostras da entrada, do interior e da saída do digestor, para os diferentes períodos. .............. 70

Tabela 4.6 - Valores médios e desvios padrão da densidade aparente (mg/µm2) e do comprimento total de filamentos por volume (µm/µL), para os diferentes períodos. .............. 72

Tabela 4.7 - Valores médios e desvios padrão da temperatura, da produção de biogás, dos ácidos gordos voláteis, da alcalinidade e do pH das lamas de entrada e das lamas em digestão, para os diferentes períodos. ...................................................................................................... 75

Tabela 4.8 - Parâmetros físico-químicos e morfológicos utilizados na Análise de Componentes

Principais. ................................................................................................................................ 79

Tabela 4.9 - Resultados das regressões entre os dados observados (x) e os dados preditos (y), por MQP com 10 componentes principais, para parâmetros físico-químicos de entrada, morfológicos e para o conjunto destes parâmetros. .................................................................. 86

Índice de tabelas

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Tabela 4.10 - Resultados das regressões entre os dados observados (x) e os dados preditos (y), por MQP com 10 componentes principais, para parâmetros físico-químicos de entrada e interior, morfológicos e para o conjunto destes parâmetros. ................................................... 86

Tabela A.1 - Concentração de KHP para as diferentes diluições e respetivas absorvâncias para um λmáx de 600 nm. .............................................................................................................. 102

Tabela D.1 - Valores dos erros cometidos nas leituras de TC e TN, passado 14 horas da primeira leitura. ...................................................................................................................... 107

Tabela E.1 - Dados dos parâmetros físicos para as amostras de entrada do digestor. ........... 108

Tabela E.2 - Dados dos parâmetros químicos para as amostras de entrada do digestor. ....... 108

Tabela E.3 - Dados dos parâmetros físicos para as amostras do interior do digestor. ........... 109

Tabela E.4 - Dados dos parâmetros químicos para as amostras do interior do digestor. ....... 109

Tabela E.5 - Dados dos parâmetros físicos para as amostras de saída do digestor. ............... 110

Tabela E.6 - Dados dos parâmetros químicos para as amostras de saída do digestor. .......... 110

Tabela F.1 - Dados dos parâmetros morfológicos dos microflocos para as amostras de entrada. ................................................................................................................................................ 111

Tabela F.2 - Dados dos parâmetros morfológicos dos mesoflocos para as amostras de entrada. ................................................................................................................................................ 112

Tabela F.3 - Dados dos parâmetros morfológicos dos macroflocos para as amostras de entrada. ................................................................................................................................... 113

Tabela F.4 - Dados dos parâmetros morfológicos dos flocos e filamentos para a corrente de entrada do digestor. ................................................................................................................ 114

Tabela F.5 - Dados dos parâmetros morfológicos dos microflocos para as amostras do interior. ................................................................................................................................................ 115

Tabela F.6 - Dados dos parâmetros morfológicos dos mesoflocos para as amostras do interior. ................................................................................................................................................ 116

Tabela F.7 - Dados dos parâmetros morfológicos dos macroflocos para as amostras do interior. ................................................................................................................................... 117

Tabela F.8 - Dados dos parâmetros morfológicos dos flocos e filamentos para a corrente do interior do digestor. ................................................................................................................ 118

Tabela F.9 - Dados dos parâmetros morfológicos dos microflocos para as amostras de saída. ................................................................................................................................................ 119

Tabela F.10 - Dados dos parâmetros morfológicos dos mesoflocos para as amostras da saída. ................................................................................................................................................ 120

Índice de tabelas

Susana Margarida Ferreira Leonardo xix

Tabela F.11 - Dados dos parâmetros morfológicos dos macroflocos para as amostras de saída. ................................................................................................................................................ 121

Tabela F.12 - Dados dos parâmetros morfológicos dos flocos e filamentos para a corrente de saída do digestor. .................................................................................................................... 122

Tabela G.1 - Parâmetros monitorizados e resultados cedidos pela Luságua. ......................... 123

Tabela H.1 - Resultados dos scores para os três componentes principais, para as amostras de entrada, interior e saída, utilizando somente os parâmetros físico-químicos. ........................ 124

Tabela H.2 - Variáveis de maior importância para PC1, PC2 e PC3, referentes à ACP com os parâmetros físico-químicos. ................................................................................................... 125

Tabela H.3 - Resultados dos scores para os três componentes principais, para as amostras de entrada, interior e saída, utilizando somente os parâmetros morfológicos. ............................ 126

Tabela H.4 - Variáveis de maior importância para PC1, PC2 e PC3, referentes à ACP com os parâmetros morfológicos. ....................................................................................................... 127

Tabela H.5 - Resultados dos scores para os três componentes principais, para as amostras de entrada, interior e saída, utilizando o conjunto dos parâmetros físico-químicos e morfológicos. ................................................................................................................................................ 128

Tabela H.6 - Variáveis de maior importância para PC1, PC2 e PC3, referentes à ACP com o conjunto de parâmetros físico-químicos e morfológicos. ....................................................... 129

Tabela I.1 - Valores observados e preditos de remoção de TC na análise de MQP, para parâmetros físico-químicos de entrada. .................................................................................. 130

Tabela I.2 - Valores observados e preditos de remoção de TC na análise de MQP, para parâmetros morfológicos. ....................................................................................................... 131

Tabela I.3 - Valores observados e preditos de remoção de TC na análise de MQP, para o conjunto dos parâmetros físico-químicos de entrada e morfológicos. ................................... 131

Tabela I.4 - Valores observados e preditos de remoção de TC na análise de MQP, para os parâmetros físico-químicos de entrada mais interior. ............................................................. 132

Tabela I.5 - Valores observados e preditos de remoção de TC na análise de MQP, para o conjunto dos parâmetros morfológicos com os físico-químicos de entrada mais interior. .... 132

Tabela I.6 - Valores observados e preditos de remoção de TN na análise de MQP, para parâmetros físico-químicos de entrada. .................................................................................. 133

Tabela I.7 - Valores observados e preditos de remoção de TN na análise de MQP, para parâmetros morfológicos. ....................................................................................................... 134

Tabela I.8 - Valores observados e preditos de remoção de TN na análise de MQP, para o conjunto dos parâmetros morfológicos com os físico-químicos de entrada. .......................... 134

Índice de tabelas

xx Susana Margarida Ferreira Leonardo

Tabela I.9 - Valores observados e preditos de remoção de TN na análise de MQP, para parâmetros físico-químicos de entrada mais interior. ............................................................ 135

Tabela I.10 - Valores observados e preditos de remoção de TN na análise de MQP, para o conjunto dos parâmetros morfológicos com físico-químicos de entrada mais interior. ........ 135

Tabela I.11 - Valores observados e preditos de remoção de CQO na análise de MQP, para parâmetros físico-químicos de entrada. ................................................................................. 136

Tabela I.12 - Valores observados e preditos de remoção de CQO na análise de MQP, para parâmetros morfológicos........................................................................................................ 137

Tabela I.13 - Valores observados e preditos de remoção de CQO na análise de MQP, para o conjunto dos parâmetros morfológicos com físico-químicos de entrada. .............................. 137

Tabela I.14 - Valores observados e preditos de remoção de CQO na análise de MQP, para parâmetros físico-químicos de entrada mais interior. ............................................................ 138

Tabela I.15 - Valores observados e preditos de remoção de CQO na análise de MQP, para o conjunto dos parâmetros morfológicos com físico-químicos de entrada mais interior. ........ 138

Tabela I.16 - Valores observados e preditos de produção de biogás na análise de MQP, para parâmetros físico-químicos de entrada. ................................................................................. 139

Tabela I.17 - Valores observados e preditos de produção de biogás na análise de MQP, para parâmetros morfológicos........................................................................................................ 140

Tabela I.18 - Valores observados e preditos de produção de biogás na análise de MQP, para o conjunto dos parâmetros morfológicos com físico-químicos de entrada mais interior. ........ 140

Tabela I.19 - Valores observados e preditos de produção de biogás na análise de MQP, para parâmetros físico-químicos de entrada mais interior. ............................................................ 141

Tabela I.20 - Valores observados e preditos de produção de biogás na análise de MQP, para o conjunto dos parâmetros morfológicos com os físico-químicos de entrada mais interior. .... 141

Acrónimos

Susana Margarida Ferreira Leonardo xxi

Acrónimos

ACP Análise de Componentes Principais AdM Águas do Mondego AGV Ácidos Gordos Voláteis AT Área Total de agregados por volume CBO5 Carência Bioquímica de Oxigénio CE Comissão Europeia Comp. Compacidade Compr. Comprimento Conc. Maior Concavidade Conv. Convexidade CQO Carência Química de Oxigénio CT Comprimento Total de filamentos por volume CT/AT Comprimento Total de filamentos por Área Total de agregados CT/SST Comprimento Total de filamentos por Sólidos Suspensos Totais Dens. ap. Densidade aparente Diam. Diâmetro equivalente Esf. Esfericidade ETAR Estação de Tratamento de Águas Residuais Ext. Extensão Exc. Excentricidade FF Fator de Forma Q Caudal Hab. Habitantes DL Decreto-Lei ISEC Instituto Superior de Engenharia de Coimbra IVL Índice Volumétrico de Lamas Larg. Largura MQP Mínimos Quadrados Parciais MS Matéria Seca MV Matéria Volátil Nb Número de agregados Núm. Número P Potência PB Produção de biogás Per. Perímetro RA Rácio de áreas Rob. Robustez SDNV Sólidos Dissolvidos Não Voláteis

Acrónimos

xxii Susana Margarida Ferreira Leonardo

SDT Sólidos Dissolvidos Totais SDV Sólidos Dissolvidos Voláteis SNVT Sólidos Não Voláteis Totais Sol. Solidez SST Sólidos Suspensos Totais SSV Sólidos Suspensos Voláteis ST Sólidos Totais SVT Sólidos Voláteis Totais TC Carbono Total TN Azoto Total TOC Carbono Orgânico Total TRH Tempo de Retenção Hidráulico TRS Tempo de Retenção de Sólidos V Volume

Subscritos, simbologia, unidades e prefixos

Susana Margarida Ferreira Leonardo xxiii

Subscritos

a Altura d Dia D Diâmetro f Filtrado l Lamas sobr. Sobrenadante t Total

Simbologia

λ Comprimento de onda

Unidades bar bar cal Caloria g Grama h Hora L Litro m Metro mol mol V Volt oC Grau Celsius s Segundo VA Voltampere W Watt

Prefixos

Prefixo Símbolo Fator Quilo k 103 Mili m 10-3 Micro µ 10-6 Nano n 10-9

Subscritos, simbologia, unidades e prefixos

xxiv Susana Margarida Ferreira Leonardo

CAPÍTULO 2

ETAR DO CHOUPAL

CAPÍTULO 3

MATERIAIS E MÉTODOS

CAPÍTULO 4

RESULTADOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÃO

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

CAPÍTULO 5

CONCLUSÕES GERAIS E SUGESTÕES

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ANEXOS

CAPÍTULO 1

2 Susana Margarida Ferreira Leonardo

1. INTRODUÇÃO

Como consequência do aumento populacional que se tem vindo a registar, bem como a alteração dos hábitos de vida societários, observa-se um incremento significativo dos resíduos e dos efluentes produzidos pelo homem, tornando necessário o desenvolvimento de estações de tratamento de águas residuais (ETAR) para obviar o impacte ambiental dos efluentes gerados.

As águas residuais resultam de diversas atividades antropogénicas e são uma mistura de efluentes domésticos e industriais a que se podem adicionar águas pluviais, subterrâneas e, ainda, superficiais (Tchobanoglous, et al., 2003).

Estas águas residuais, se não forem tratadas, podem originar a formação de gases de odor desagradável e o desenvolvimento de diversos microrganismos patogénicos. Por outro lado, devido à elevada concentração de nutrientes e compostos químicos que estes efluentes podem apresentar, a sua descarga no meio hídrico sem tratamento está associado a problemas de eutrofização e contaminação química (Tchobanoglous, et al., 2003).

1.1. Tratamento Convencional das Águas Residuais

No tratamento das águas residuais estão envolvidos diferentes processos físicos, químicos e biológicos que constituem diferentes etapas de tratamento do efluente. O tratamento de águas residuais divide-se em quatro fases: o pré-tratamento e os tratamentos primário, secundário e terciário. Ao longo dos vários níveis de tratamento que o efluente residual sofre na ETAR, vão-se formando subprodutos indesejáveis, nomeadamente as lamas primárias e biológicas, que carecem de tratamento de modo a reduzir o seu volume e a serem estabilizadas (Tchobanoglous, et al., 2003).

Na Figura 1.1 apresenta-se o diagrama esquemático de uma linha de tratamento convencional de águas residuais urbanas destacando-se as etapas onde são produzidas lamas. Este diagrama apresenta ainda a sequência das etapas de tratamento da fase sólida.

Introdução

Susana Margarida Ferreira Leonardo 3

Figura 1.1 - Diagrama de uma linha de tratamento de águas residuais.

1.1.1. Tratamento da Fase Líquida

A linha de tratamento da fase líquida pode ser composta por quatro fases, que são, o tratamento preliminar ou pré-tratamento e os tratamentos primário, secundário e terciário.

A primeira fase consiste na remoção de materiais grosseiros, sólidos em suspensão e/ou flutuantes. Esta remoção é realizada por meio de processos unitários como sejam a gradagem, a tamisação, a desarenação e o desengorduramento (Tchobanoglous, et al., 2003).

No tratamento primário os sólidos sedimentáveis são removidos devido a uma série de processos que ocorrem simultaneamente dentro do tanque de sedimentação, como floculação, adsorção e sedimentação. Esta etapa tem eficiência de remoção máxima de 70% para sólidos em suspensão e 40% para a carência bioquímica de oxigénio (CBO5) (Gray, 2004 e Tchobanoglous, et al., 2003).

O tratamento secundário tem como objetivo a remoção da maioria da matéria orgânica por processos biológicos seguidos de processos físico-químicos. Os processos biológicos aeróbios consistem na oxidação, por ação dos microrganismos, dos constituintes biodegradáveis particulados e dissolvidos, na captura e incorporação dos sólidos coloidais não sedimentáveis e suspensos para o interior dos flocos biológicos ou biofilmes, e na transformação ou remoção de nutrientes, como é o caso do carbono, fósforo e azoto (Dezot, 2008). Algumas das alternativas processuais utilizadas nesta fase são os sistemas de lamas ativadas, os leitos percoladores, os discos biológicos, as lagoas aeróbias, os reatores descontínuos sequenciais e os sistemas de biomassa aeróbia granular (Gray, 2004 e Tchobanoglous, et al., 2003).

O tratamento terciário permite aumentar a eficiência da estação de tratamento, isto é, vai remover os sólidos em suspensão, o carbono, o azoto, o fósforo e determinados poluentes que

TRATAMENTO DA FASE LÍQUIDA

Afluente Tratamento preliminar

Tratamento primário

Tratamento secundário

Tratamento terciário

Efluente

Espessamento

Lamas primárias

Lamas biológicas

TRATAMENTO DA FASE SÓLIDA

Estabilização DesidrataçãoLamas

CAPÍTULO 1


se mantêm no efluente após ter passado pelos tratamentos anteriores (Gray, 2004 e Tchobanoglous, et al., 2003).

1.1.2. Tratamento da Fase Sólida

As lamas recolhidas ao longo do tratamento da fase líquida são encaminhadas para o tratamento da fase sólida.

O tratamento da fase sólida inicia-se normalmente com o espessamento das lamas, que visa aumentar o teor em sólidos. Tipicamente, permite passar de um teor de sólidos de 0,8% para 4%, o que equivale a reduzir o volume de lamas a cerca de 1/5 do valor inicial (Tchobanoglous, et al., 2003). Este processo é muito importante, pois permite diminuir o volume de lamas a serem encaminhadas para os processos seguintes, tornando-os mais eficientes e reduzindo os custos de operação e de transporte. Os processos físicos de espessamento de lamas são normalmente o espessamento gravítico e a flutuação por ar dissolvido, as mesas de espessamento e o tambor rotativo (Tchobanoglous, et al., 2003 e CE, 2001)

Para que as lamas sejam encaminhadas para o seu destino final, sem provocar efeitos nocivos, têm de ser estabilizadas de forma a reduzir o teor de organismos patogénicos e de matéria orgânica, bem como a libertação de odores. Os principais métodos utilizados na estabilização de lamas são a estabilização alcalina e a compostagem, ambas para lamas já desidratadas, e a digestão anaeróbia e a digestão aeróbia para as lamas espessadas (Tchobanoglous, et al., 2003).

Após o processo de espessamento e de estabilização, as lamas ainda mantêm um elevado teor de humidade, o que impõe a necessidade de se proceder à sua desidratação. Esta última etapa de tratamento da fase sólida pode reduzir o volume final das lamas em 90%. A desidratação pode ser realizada utilizando processos naturais ou mecânicos. Nos processos naturais são exemplo a evaporação e a percolação, nos mecânicos recorre-se normalmente a equipamentos mecânicos como as centrifugas, os filtros prensa, os filtros banda, entre outros (Tchobanoglous, et al., 2003).

1.2. Lamas residuais

Segundo o Decreto-Lei 276/2009, de 2 de Outubro, lamas de depuração ou lamas residuais, são as lamas provenientes de estações de tratamento de águas residuais domésticas, urbanas e de outras estações de tratamento de águas residuais de composição similar às águas residuais domésticas e urbanas.

Introdução


De uma forma geral, numa ETAR os subprodutos do processo de tratamento da fase líquida, nomeadamente as lamas, resultam das operações de decantação primária e da oxidação biológica da matéria orgânica, podendo, ainda, serem formadas lamas químicas, quando na ETAR são utilizados reagentes químicos no processo de tratamento.

1.2.1. Lamas residuais formadas nas etapas de tratamento da fase líquida

Como referido anteriormente, são geradas lamas nas diferentes etapas de tratamento, que podem ser primárias ou secundárias e, em alguns casos, lamas químicas.

As lamas primárias são constituídas principalmente por sólidos sedimentáveis com um elevado teor de matéria orgânica, apresentando uma cor cinzenta e um odor extremamente forte. São normalmente separadas da água residual através de um processo físico de sedimentação. Estas lamas primárias contêm entre 4 a 8% de matéria seca e 60 a 70% de SSV e são facilmente degradadas por processos anaeróbios (Qasim, 1999).

As lamas secundárias ou biológicas são resultantes de processos biológicos, isto é, decorrem da transformação da matéria orgânica solúvel em biomassa, por ação microbiana. Estas lamas secundárias têm um aspeto acastanhado, tornando-se rapidamente escuras e com um odor a putrefação. Tipicamente, se estas lamas tiverem origem num tratamento por lamas ativadas contêm entre 70 a 80% de sólidos suspensos voláteis (SSV), se forem o resultado de um tratamento por leitos percoladores apresentam 2 a 4% de matéria seca e entre 60 a 75% de SSV (Qasim, 1999 e Tchobanoglous, et al., 2003)

As lamas químicas têm uma aparência que varia com o tipo de químico utilizado. Estas lamas podem ser escuras no caso da precipitação química por sais metálicos, e cor cinzenta no caso de ser usada cal. A decomposição das lamas químicas ocorre a um ritmo muito mais lento de que as primárias e podem ainda libertar gases quando ficam muito tempo retidas (Tchobanoglous, et al., 2003).

1.2.2. Composição das lamas residuais

As lamas residuais são constituídas por substâncias tóxicas, bactérias (incluindo patogénicas), vírus e protozoários que podem provocar riscos graves para a saúde do Homem, animais e plantas. A quantidade destas substâncias nas lamas é substancialmente reduzida com o tratamento adequado, para poderem ser encaminhadas para o destino final, reduzindo assim os riscos para o meio. Em sinal contrário, as lamas constituem uma reserva de matéria orgânica e nutrientes que lhes permite ser valorizadas, nomeadamente o carbono, azoto, fósforo,

CAPÍTULO 1


potássio, e em quantidades mais reduzidas, cálcio, enxofre e magnésio. As lamas podem ter na sua composição os seguintes componentes:

Matéria Orgânica: A matéria orgânica nas lamas representa cerca de 50% da matéria seca, é geralmente constituída por hidratos de carbono, aminoácidos e pequenas quantidades de proteínas e lípidos. Pode ainda existir um pequeno teor de lenhina e celulose na sus composição. A matéria orgânica contém grande parte do carbono presente nas lamas (Tchobanoglous, et al., 2003 e CE, 2001).

Fósforo e Azoto: Dos muitos nutrientes constituintes das lamas, o fósforo e o azoto são os que normalmente aparecem em maior quantidade. As quantidades de nutrientes presentes nas lamas são influenciadas pelo tipo de tratamento utilizado. Estes compostos permitem dotar as lamas de potencial de valorização para deposição em solos agrícolas (Tchobanoglous, et al., 2003 e CE, 2001).

Metais pesados: São muitos os metais pesados presentes nas lamas. Estes têm a capacidade de se acumular no meio ambiente, assim como afetar as propriedades dos solos, saúde e crescimento das plantas, animais e microrganismos, o que constitui frequentemente uma limitação à utilização de lamas na valorização agrícola de solos (CE, 2001).

Microrganismos patogénicos: Nas lamas destacam-se os vírus, bactérias, protozoários, fungos e helmintes, sendo a sua concentração superior quando as lamas resultam do tratamento biológico. As lamas residuais com estes microrganismos, quando aplicadas na agricultura, podem levar à contaminação dos cursos de água, pondo em causa a saúde pública (Tchobanoglous, et al., 2003 e CE, 2001).

1.2.3. Destino final das lamas

Após tratamento, é necessário dar um destino final às lamas, no entanto as exigências da qualidade das lamas vão sendo cada vez mais restritivas. Alguns dos destinos finais que as lamas podem seguir são:

Valorização na agricultura: Uma vez que as lamas produzidas contêm componentes de interesse agrícola podem ser usadas como substitutas dos fertilizantes. No entanto, este processo acarreta que alguns dos poluentes presentes nas lamas passem para o solo. A aplicação agrícola de lamas está condicionada por diversos fatores, nomeadamente as características dos solos, características das lamas, tipo de solo, profundidade do nível freático, topografia, proximidade a áreas críticas e acessibilidade. Para que as lamas possam ser utilizadas para valorização agrícola, é fundamental que o tratamento efetuado permita cumprir todos os requisitos legais associados a esta prática. O Decreto-Lei nº 276/2009 estabelece o regime de utilização de lamas de depuração em

Introdução


solos agrícolas, promovendo a sua correta utilização, e transpõe para a ordem jurídica interna a Diretiva n.º 86/278/CEE, de 12 de Junho. Este Decreto-Lei veio impor requisitos de qualidade para as lamas e para os solos, verificáveis através da conformidade das análises requeridas com os valores limite estabelecidos. O diploma, define, ainda, um conjunto de restrições à utilização das lamas, bem como deveres de registo de informação por parte dos operadores de gestão de lamas. A intenção deste regime jurídico reside na necessidade de regular a utilização agrícola de lamas de depuração, congregando dois objetivos ambientais primordiais: a credibilização da operação de valorização de resíduos e a proteção do ambiente (DL-276/2009, 2009).

Valorização energética: O principal objetivo deste processo é a queima dos componentes orgânicos combustíveis das lamas, de forma a que os produtos resultantes sejam relativamente inertes. Este sistema possui capacidade de destruição de organismos patogénicos e substâncias perigosas, transformando a lama em cinzas. Estas cinzas poderão ser parte integrante de alguns produtos úteis, nomeadamente materiais de construção (CE, 2001).

Aterro: A deposição em aterro das lamas deverá ser feita apenas quando não é possível proceder à valorização, isto é, quando estão presentes metais pesados ou substâncias tóxicas. Os riscos de contaminação das águas subterrâneas, por lixiviação e a produção de odores desagradáveis, pela geração de condições anaeróbias e sépticas exigem uma correta monitorização de todo o processo (CE, 2001).

1.3. Estabilização Anaeróbia

A digestão anaeróbia é um dos processos mais antigos e amplamente utilizados para a estabilização de lamas de águas residuais (Turovskiy e Mathai, 2006). O processo consiste na degradação da matéria orgânica e inorgânica, que se encontra nas lamas, na ausência de oxigénio que, assim, é transformada em produtos gasosos, como o metano, dióxido de carbono e substâncias inócuas (Turovskiy e Mathai, 2006). O biogás produzido pode ser recolhido e utilizado como fonte de energia, contribuindo para a redução das emissões de gases de efeito de estufa e aumentando a produção de energia a partir de fontes renováveis. Este processo possibilita a injeção de energia elétrica na rede ou o uso desta energia no próprio sistema de tratamento do efluente e, ainda, a valorização dos resíduos orgânicos residuais, através da sua venda como biofertilizante.

CAPÍTULO 1


1.3.1. Caracterização do processo

A digestão anaeróbia envolve várias fases sucessivas de reações químicas e bioquímicas envolvendo enzimas e uma cultura mista de microrganismos. Devido a uma maior variedade de caminhos metabólicos disponíveis, o processo de degradação anaeróbio é muito mais complexo do que o processo aeróbio. O processo de digestão anaeróbia contém diferentes grupos de bactérias degradando a matéria orgânica sequencialmente, em que os produtos de um grupo servem como substrato de outro grupo. Assim, os grupos encontram-se encadeados na degradação da matéria orgânica nos produtos finais CH4, CO2, H2S e H2, entre outros.

Na bibliografia consultada, não existe unanimidade no número de fases que compreende o processo de digestão anaeróbia. Segundo vários autores, o processo de estabilização anaeróbia divide-se em quatro fases distintas: hidrólise, acidogénese/fermentação, acetogénese e metanogénese (Deublein e Steinhauser, 2008, Appels et al., 2008 e Gray, 2005). Mas por outro lado, para outros autores o processo divide-se em três fases gerais: hidrólise, fermentação e metanogénese, considerando que a acidogénese e a acetogénese constituem uma única fase, denominada de fermentação (Tchobanoglous, et al., 2003 , Turovskiy e Mathai, 2006 e Gerardi, 2003).

As quatro fases principais de degradação (hidrólise, acidogénese, acetogénese e metanogénese) representadas na Figura 1.2 podem ser decompostas em 7 etapas mais detalhadas, que se descrevem seguidamente e podem ser observadas também na Figura 1.2.

I. Hidrólise da matéria orgânica complexa (proteínas, hidratos de carbono e lípidos) nos seus monómeros (aminoácidos, açúcares e ácidos gordos de cadeia longa);

II. Fermentação de aminoácidos e açúcares; III. Oxidação anaeróbia dos ácidos gordos de cadeia longa; IV. Oxidação anaeróbia dos produtos intermediários a acetato e hidrogénio; V. Homoacetogénese;

VI. Conversão de acetato a metano pelas bactérias acetoclásticas; VII. Conversão do dióxido de carbono a metano pelas bactérias hidrogenotróficas.

Introdução


Figura 1.2 - Esquema do processo de digestão anaeróbia e bactérias envolvidas: fermentativas (a), sintróficas (b), homoacetanogénicas (c), metanogénicas hidrogenofílicas e metanogénicas acetoclásticas (e).

(Adaptado de Henze et al., 2008)

Como a estabilização anaeróbia envolve uma grande diversidade de microrganismos e uma elevada complexidade bioquímica, apenas serão feitas breves considerações em cada um dos passos principais da degradação.

1.3.1.1. Hidrólise

É do conhecimento geral que alguns dos principais microrganismos envolvidos nos passos metabólicos conducentes à digestão anaeróbia não têm a capacidade de utilizar diretamente os substratos complexos, sendo necessário que estes sejam cindidos a substratos mais simples. É neste primeiro passo que os compostos insolúveis e de elevado peso molecular, como proteínas, lípidos, hidratos de carbono e ácidos nucleicos são degradados em substâncias orgânicas solúveis como aminoácidos, açúcares simples e ácidos gordos de cadeia longa (Grady, et al., 1999). A degradação destes compostos é efetuada a partir da libertação de enzimas extracelulares (celulases, amílases, proteases, lípases) por bactérias anaeróbias que decompõem as macromoléculas complexas em moléculas mais simples (Henze et al., 2008). A hidrólise dos hidratos de carbono ocorre no espaço de poucas horas, enquanto que no caso

Proteínas Hidratos de Carbono Lípidos

MATÉRIA ORGÂNICA COMPLEXA

Aminoácido, açúcares Ácidos gordos, Álcoois

Produtos intermediáriosPropionato, butirato, etanol…

Acetato Hidrogénio, CO2

METANOCO2

HIDRÓLISE

ACIDOGÉNESE

ACETOGÉNESE

METANOGÉNESE

(homoacetogénese)

a)

a)a) b)

e)

I)a)I)

a)I)

a)II)

a)III)

c)V)

IV)

VI)(Metanogénese acetoclástica)

(Metanogénese hidrogenotrófica)

VII)d)

CAPÍTULO 1


das proteínas e lípidos a hidrólise é mais lenta, demorando dias (Deublein e Steinhauser, 2008). Assim, este processo de degradação é um processo lento, que pode, em caso de substratos muito complexos, ser o passo limitante de todo o processo de degradação anaeróbia. A velocidade da hidrólise é afetada por um grande número de fatores, como é o caso da disponibilidade e da superfície específica do substrato. Se o efluente for pobre em substratos complexos e facilmente hidrolisado, todo o processo é controlado pela fase mais lenta, a metanogénese. Se o efluente a tratar for rico em substratos complexos, a hidrólise é a etapa mais lenta e controla todo o processo de degradação (Henze et al., 2008).

1.3.1.2. Acidogénese/Fermentação

Os monómeros formados na etapa anterior, podem agora ser transportados para o interior e penetrar nas células das bactérias anaeróbias, onde são transformados numa variedade de produtos entre os quais ácidos orgânicos (ácido butírico, ácido propiónico, acetato), álcoois, aldeídos, amónia, hidrogénio e dióxido de carbono. Como o tempo de duplicação das bactérias fermentativas é muito curto, a fermentação/acidogénese nunca é o passo limitante no processo global de degradação anaeróbia (Deublein e Steinhauser, 2008).

1.3.1.3. Acetogénese

Esta etapa consiste na transformação dos produtos resultantes da acidogénese/fermentação em produtos como o acetato, dióxido de carbono e hidrogénio por ação das chamadas bactérias sintróficas ou produtoras obrigatórias de hidrogénio, bem como na transformação do próprio dióxido de carbono e hidrogénio em acetato – homoacetogénese (Henze et al., 2008).

1.3.1.4. Metanogénese

A fase final da digestão anaeróbia, a metanogénese, consiste na transformação dos produtos obtidos anteriormente (essencialmente acetato, hidrogénio e dióxido de carbono) em metano e dióxido de carbono pelas bactérias metanogénicas anaeróbias. Aproximadamente 70% do metano é produzido através do acetato, com a reação vulgarmente chamada de metanogénese acetoclástica (Henze et al., 2008).

Equação 1.1

O restante metano é produzido através do hidrogénio e dióxido de carbono, vulgarmente conhecida como metanogénese hidrogenotrófica (Henze et al., 2008).

Introdução


Equação 1.2

As equações 1.1 e 1.2 representam as reações metanogénicas mais importantes. Para uma produção eficiente de metano, é necessário que haja um equilíbrio entre as taxas de reação dos diferentes passos envolvidos na degradação anaeróbia.

1.3.2. Microbiologia e bioquímica da digestão anaeróbia

A degradação anaeróbica da matéria orgânica é desenvolvida pela atividade de vários grupos de bactérias anaeróbias obrigatórias ou facultativas, sendo de destacar três grandes grupos de bactérias, as fermentativas, as acetogénicas e as metanogénicas. As bactérias sulfato-redutoras também têm um papel importante no processo, na medida em que competem com as metanogénicas pelo hidrogénio e pelo acetato.

1.3.2.1. Bactérias fermentativas

As bactérias fermentativas compreendem as bactérias hidrolíticas e acidogénicas, sendo responsáveis pelas fases de hidrólise e de acidogénese. As bactérias hidrolíticas mais comuns compreendem Thermoanaerobium brockii, Bacteroides, Bifidobacterium, Clostridium e Lactobacillus, entre outras. A fase acidogénica é da responsabilidade de bactérias como Clostridium, Bacteroides, Peptostreptococcus, Peptococcus e Lactobacillus). Sabe-se que as bactérias acidogénicas têm um tempo de duplicação muito curto. A título de exemplo as Bacteroides têm um tempo de duplicação inferior a 24 horas e o Clostridium entre 24 e 36 horas (Deublein e Steinhauser, 2008). De acordo com Tchobanoglous, et al. (2003) as bactérias fermentativas podem ser organismos anaeróbios estritos ou facultativos. As bactérias anaeróbias facultativas permitem manter o potencial redox do meio em níveis reduzidos, consumindo o oxigénio que possa entrar no digestor.

1.3.2.2. Bactérias acetogénicas

As bactérias acetogénicas são responsáveis pela fase da acetogénese. Neste processo atuam dois tipos de bactérias:

Bactérias acetogénicas produtoras obrigatórias de hidrogénio, também designadas por bactérias sintróficas, que promovem a oxidação anaeróbia dos ácidos gordos voláteis em acetato. As reações envolvidas não são termodinamicamente favoráveis, ocorrendo apenas quando a pressão parcial de hidrogénio é mantida a níveis reduzidos. Um desequilíbrio entre as fases de acidogénese e de metanogénese pode levar à

CAPÍTULO 1


acumulação de hidrogénio no digestor, o que pode conduzir à inibição da oxidação dos ácidos gordos voláteis, sendo o ácido propiónico o primeiro a ser afetado (Henze et

al., 2008); Bactérias acetogénicas utilizadoras de hidrogénio, também designadas por

homoacetogénicas. Estas bactérias encontram-se em baixa quantidade nos reatores de estabilização anaeróbia, produzindo acetato a partir de hidrogénio e dióxido de carbono, contribuindo assim para manter uma baixa pressão parcial de hidrogénio no sistema (Henze et al., 2008).

Segundo Gerardi (2003) as bactérias acetogénicas reproduzem-se muito lentamente, geralmente o tempo de geração para estes microrganismos é de 80 a 90 horas (Deublein e Steinhauser, 2008).

1.3.2.3. Bactérias metanogénicas

As bactérias metanogénicas são responsáveis pela última fase do processo, isto é, pela metanogénese. Estas bactérias pertencem ao domínio das Arqueobactérias, sendo agrupadas em três ordens, 7 famílias e 21 géneros. Tratam-se de bactérias anaeróbias estritas, requerendo para o seu desenvolvimento um potencial redox inferior a -250 mV (Deublein e Steinhauser, 2008). A sua velocidade de crescimento é cerca de 5 vezes inferior à velocidade das bactérias acetogénicas, pelo que podem sofrer washout se o seu tempo de retenção hidráulico for baixo. O tempo de duplicação das bactérias metanogénicas pode variar entre 5 a 16 dias (Deublein e Steinhauser, 2008). Neste processo atuam dois tipos de bactérias:

Bactérias metanogénicas hidrogenofílicas – Este grupo de bactérias é utilizador de hidrogénio e é apenas responsável pela produção de cerca de 30% do metano gerado. Isto deve-se ao fato de as concentrações de hidrogénio serem baixas. Estas bactérias pertencem aos géneros Methanobacterium, Methanospirillum, Methanogenium e Methanobrevibacter. O tempo de duplicação destas bactérias é inferior ao das bactérias acetoclásticas (Grady, et al., 1999).

Bactérias metanogénicas acetoclásticas – São utilizadoras do acetato e pertencem a dois géneros: Methanosarcina e Methanosaeta (Henze, et al. 2008). Estas bactérias são responsáveis pela produção de cerca de 70% do metano produzido. Estas bactérias participam ainda no controlo de pH (Deublein e Steinhauser, 2008).

As bactérias metanogénicas são muito sensíveis a variações de carga orgânica, temperatura e pH. No caso de haver variações bruscas de temperatura ou de carga orgânica, a produção de metano baixa mas o hidrogénio e ácidos voláteis continuam a ser produzidos normalmente, isto é, o ácido e o hidrogénio não são convertidos em metano tão rapidamente quanto se formam. Por este motivo, o equilíbrio dinâmico é perturbado e começa a haver acumulação de

Introdução


ácidos e hidrogénio e o pH diminui (Turovskiy e Mathai, 2006 e Deublein e Steinhauser, 2008).

1.3.2.4. Bactérias sulfato-redutoras

Estas bactérias são microrganismos anaeróbios estritos, que competem com as bactérias metanogénicas pelo hidrogénio e pelo acetato, que utilizam para reduzir os sulfatos do meio. Em resultado da sua atividade, vai ser produzido ácido sulfídrico (H2S) que, em concentrações elevadas, pode ser tóxico para as bactérias metanogénicas (Deublein e Steinhauser, 2008).

1.3.3. Influências no processo de estabilização anaeróbia

No ambiente anaeróbio, são vários os parâmetros que influenciam as taxas das diferentes etapas do processo de digestão anaeróbia. O equilíbrio desejado durante o processo anaeróbio é influenciado na sua maioria pelos fatores que se seguem:

Tempo de retenção de sólidos (TRS) e tempo de retenção hidráulico (TRH)

Um dos fatores mais importantes no dimensionamento de um digestor é proporcionar às bactérias tempo suficiente para se reproduzir e metabolizar sólidos voláteis. TRS é o tempo médio em que os sólidos são mantidos no digestor, TRH é o tempo médio do líquido no digestor. Uma diminuição no TRS reduz a extensão das reações. É essencial garantir um TRS mínimo para garantir que as bactérias são produzidas na mesma taxa em que são retiradas diariamente (Appels et al., 2008 e Turovskiy e Mathai, 2006). O TRS típico para os digestores anaeróbios é superior a 12 dias. Em tempos de retenção inferiores a 10 dias pode ocorrer o washout significativo das bactérias metanogénicas (Gerardi, 2003). Na Figura 1.3 encontra-se representada a produção específica de biogás em relação ao tempo de retenção de sólidos no digestor.

CAPÍTULO 1


Figura 1.3 - Representação gráfica da produção específica de biogás vs tempo de retenção de sólidos. Adaptado de (Appels et al., 2008)

Temperatura

A temperatura tem um efeito importante sobre as propriedades físico-químicas dos componentes da digestão do substrato (Appels et al., 2008). Este fator condiciona o tipo de bactérias anaeróbias presentes no digestor, a sua velocidade de crescimento, o grau de utilização do substrato, a produção de biogás, a duração do arranque do digestor, entre outras interferências no sistema.

Um dos problemas recorrentes associados aos digestores anaeróbios são a perda de calor e a dificuldade de manutenção da temperatura ótima do digestor, que deve ser mantida uniforme ao longo do digestor anaeróbio para evitar uma atividade bacteriana indesejada e bolsas térmicas localizadas. Este fenómeno pode ser resolvido com uma mistura adequada do conteúdo do digestor (Gerardi, 2003). A temperatura deve ser mantida constante uma vez que variações na temperatura podem provocar insucesso do processo de estabilização, sendo de evitar variações superiores a 0,5 oC/dia (Tchobanoglous, et al., 2003).

A maioria das bactérias metanogénicas são ativas em duas faixas de temperatura. Estes intervalos são a gama mesófila de 30-42 °C e a gama termófila de 48-55 °C (Deublein e Steinhauser, 2008). Embora a produção de metano possa ocorrer ao longo de uma vasta gama de temperaturas (Figura 1.4), a digestão anaeróbica de lamas e a produção de metano em estações de tratamento de águas residuais municipais é realizada na gama mesófila, com uma temperatura ótima entre 35 °C e 40 ºC.

Estado estacionário

Produção máxima de biogás

Bacth

Prod

ução

esp

ecífi

ca d

e bi

ogás

(m3 /k

g SV

T)

Tempo de retenção de sólidos (dias)

Introdução


Figura 1.4 - Efeito da temperatura na produção de gás. (Adaptado de Gray, 2005).

Um digestor a operar na gama mesófila, diminui o seu desempenho para uma temperatura próxima dos 42 °C, uma vez que representa a transição da taxa crescimento dos microrganismos mesófilos para organismos termófilos (Gerardi, 2003).

Quando a temperatura do digestor desce abaixo dos 32 °C, deve ser dada especial atenção ao rácio entre os ácidos voláteis e alcalinidade, uma vez que para temperaturas baixas os ácidos gordos voláteis continuam a ser formados e a produção de biogás é quase inexistente (Gerardi, 2003). Para temperaturas inferiores a 25 °C existe dificuldades no arranque e no funcionamento dos digestores uma vez que a velocidade de crescimento das bactérias é reduzida e o processo está geralmente limitado pela etapa hidrolítica (Gray, 2005).

A taxa de digestão anaeróbia de lamas e de produção de metano é consideravelmente mais rápida nos digestores termófilos do que nos mesófilos (Gerardi, 2003). Um aumento da temperatura tem várias vantagens, incluindo um aumento de solubilidade dos compostos orgânicos, acrescidas taxas de reação biológica e química e uma maior taxa de mortalidade de microrganismos patogénicos que se encontram nas lamas em digestão. No entanto, a aplicação de temperaturas termófilas pode levar a um aumento da fração de amónia livre, que desempenha um papel inibidor para os microrganismos bem como a um aumento da concentração de ácidos gordos voláteis, que tem efeitos de toxicidade no meio, a um aumento da emissão de odores e degradação da qualidade do sobrenadante. Outra grande desvantagem associada à utilização de temperaturas na gama termófila está associada aos custos energéticos para manter o digestor nessas temperaturas (Appels et al., 2008).

CAPÍTULO 1


pH e alcalinidade

Cada grupo de microrganismos apresenta uma gama ideal para o seu crescimento no meio. Uma vez que o pH afeta a taxa de crescimento dos microrganismos, as variações de pH podem causar importantes alterações no metabolismo, sobretudo na utilização de fontes de carbono e energia, nas reações de síntese e na produção de metabolitos extracelulares. Além disso também surgem problemas de coesão e floculação uma vez que a morfologia e a estrutura dos agregados microbianos também são afetadas (Gerardi, 2003). Cada grupo de microrganismos tem um intervalo de pH ótimo diferente. Como os microrganismos são muito sensíveis a variações de pH, é necessário escolher uma gama adequada para maximizar o processo. As bactérias metanogénicas (Tabela 1.1) são muito sensíveis a variações de pH, estando o pH ideal compreendido na faixa de 6,8 a 7,2 (Tchobanoglous, et al., 2003 e Gerardi, 2003). A atividade das bactérias produtoras de ácido tende a reduzir o pH das lamas abaixo do pH ótimo das bactérias metanogénicas. Quando o pH desce para valores inferiores a 6,5, a atividade metanogénica decresce ficando completamente inibida para valores inferiores a 5,5 (Gerardi, 2003). Sob condições normais de funcionamento, o equilíbrio é mantido pela ação de tamponamento do bicarbonato de sódio, não sendo necessário um controlo externo do pH (Gray, 2004). Segundo Turovskiy e Mathai (2006) a alcalinidade deve encontrar-se entre 1000 e 5000 mg de CaCO3/L com valor médio de 3000 mg de CaCO3/L. Para Gerardi (2003) a alcalinidade deve encontrar-se entre 1000 a 3000 mg de CaCO3/L e para Tchobanoglous, et

al. (2003) entre 2000 a 3000 mg de CaCO3/L.

Os microrganismos fermentativos são um pouco menos sensíveis e podem estar num meio com uma ampla gama de pH, entre 4,0 e 8,5. A um pH baixo os principais produtos produzidos são ácido acético e butírico, enquanto a um pH de 8,0 são o ácido acético e o propiónico. Contudo, o pH ótimo para a hidrólise e para a acidogénese situa-se entre 5,5 e 6,5 (Appels et al., 2008).

Embora a eficiência do digestor anaeróbico seja satisfatória no intervalo de pH de 6,8 a 7,2, é superior quando o pH se situa na gama de 7,0 a 7,2. Valores de pH inferiores a 6 ou superiores a 8 são prejudiciais para as bactérias metanogénicas resultando num súbito declínio na produção de biogás (Figura 1.5).

Introdução


Macro e micronutrientes

De modo a assegurar a estabilidade do processo de digestão anaeróbio é necessário satisfazer as necessidades nutricionais dos microrganismos nomeadamente em termos de macro e micronutrientes.

Os três macronutrientes com maior importância no processo de degradação anaeróbia são o carbono, o azoto e o fósforo. O carbono, o nutriente necessário em maior quantidade, provém da matéria orgânica. Apesar da fonte de azoto preferida pelas bactérias metanogénicas ser o ião amónio, as bactérias metanogénicas podem recorrer a outras fontes tais como, ureia e glutamina (Gerardi, 2003). Se o azoto estiver presente em quantidades elevadas, corre-se o risco de toxicidade por formação de azoto amoniacal. O fósforo pode ser obtido a partir de um sal de fosfato ou sob a forma de ácido fosfórico. Este nutriente pode ter de ser fornecido na fase de arranque pois é um elemento essencial para o crescimento de biomassa. Muitas das vezes é necessário proceder à adição de nutrientes a certos efluentes, para obter uma eficiente remoção da matéria orgânica. O cálculo das necessidades nutricionais pode ser obtido pela composição e pela taxa de crescimento da população bacteriana (Grady, et al., 1999)

Para além dos macronutrientes, o processo de estabilização anaeróbia também necessita da presença de micronutrientes. Estes micronutrientes geralmente são o ferro, cobalto, níquel, magnésio e manganês, entre outros. A sua presença no digestor é essencial para assegurar a degradação do substrato e aumentar a eficiência do processo (Gerardi, 2003). No entanto, os micronutrientes podem ter um efeito inibidor sobre a atividade microbiana quando presentes em quantidade elevada.

Género pH Methanosphaera 6,8 Methanothermus 6,5 Methanogenium 7,0 Methanolacinia 6,6-7,2

Methanomicrobium 6,1-6,9 Methanospirillium 7,0-7,5 Methanococcoides 7,0-7,5 Methanohalobium 6,5-7,5

Methanolobus 6,5-6,8 Methanothrix 7,1-7,8

Figura 1.5 - Influência do pH na produção de biogás e na concentração de ácidos voláteis. (Adaptado de Gray, 2004)

Tabela 1.1 - pH ótimo de crescimento de algumas bactérias metanogénicas (Gerardi, 2003).

CAPÍTULO 1


Potencial Redox

O potencial Redox mede a capacidade de redução do meio, isto é, a capacidade de uma espécie química adquirir eletrões e assim ser reduzida, sendo afetado por alterações de equilíbrio iónico (pH). Uma vez que as bactérias metanogénicas são anaeróbias estritas, torna-se assim necessário manter o potencial redox do meio com valores na gama de -200 a -400 mV (Gray, 2005).

Substâncias inibidoras ou tóxicas

Algumas substâncias presentes na matéria a estabilizar ou geradas durante o processo de estabilização anaeróbia podem atuar como inibidoras ou provocar toxicidade.

As substâncias inibidoras podem ser: amoníaco, ácidos gordos voláteis, ácidos gordos de cadeia longa, sulfuretos, sódio, potássio, hidrogénio, metais pesados, detergentes e desinfetantes, solventes, cianido, formaldeído, benzeno, álcool isopropílico, entre outras (Tchobanoglous, et al., 2003). A toxicidade vai depender na sua maioria da facilidade de adaptação do inóculo a essas substâncias, assim como, dos níveis e padrão de evolução da sua concentração no meio e das condições ambientais.

1.3.4. Tipos de digestores anaeróbios

A estabilização anaeróbia de lamas realiza-se em reatores onde a biomassa é colocada em contacto com a matéria orgânica. De um modo geral, os reatores podem trabalhar em modo contínuo ou descontínuo. Em modo contínuo, o processo encontra-se em estado estacionário pelo que o caudal inicial de matéria orgânica que entra é equivalente à soma do biogás formado e à matéria orgânica que sai na corrente de lamas digeridas. No modo descontínuo, a adição de matéria orgânica ao digestor é feita em instantes diferentes da descarga do resíduo digerido. Turovskiy e Mathai (2006) classificam os digestores anaeróbios em digestores de baixa e de alta carga.

1) Digestor anaeróbio de baixa carga

Tanque cilíndrico com fundo inclinado e uma cobertura plana ou abobadada. Normalmente não é fornecida uma fonte de calor externa. Não tem sistema de mistura o que resulta numa estabilização estratificada dentro do digestor (Turovskiy e Mathai, 2006). Na Figura 1.6 pode ver-se as diferentes camadas formadas: pequena camada superficial de espumas, sobrenadante que volta à linha de tratamento da fase líquida, lamas em digestão e lamas digeridas (Appels et al., 2008). Sendo um digestor de baixa carga é caracterizado por um longo tempo de

Introdução


retenção de sólidos de 30 a 60 dias. Esta configuração encontra-se atualmente em desuso (Turovskiy e Mathai, 2006).

Figura 1.6 - Diagrama esquemático de um digestor de baixa carga. (Adaptado de Turovskiy e Mathai, 2006).

2) Digestor anaeróbio de alta carga

Nos digestores de alta carga, representados na Figura 1.7, os elementos essenciais para proporcionar um ambiente uniforme são: aquecimento (faixa mesófila ou termófila), sistema de mistura auxiliar e alimentação uniforme. O aquecimento é essencial para uma elevada taxa de crescimento dos microrganismos e para a produção de biogás. O aquecimento por permutadores de calor externos é o método mais comum de aquecimento por causa da sua flexibilidade e facilidade de manutenção. A mistura é importante para reduzir a estratificação térmica, melhorar o contacto das lamas brutas com a biomassa, reduzir a formação de espuma e permitir que os produtos de reação se separem mais facilmente, entre outros benefícios (Turovskiy e Mathai, 2006). As lamas devem ser alimentadas continuamente ou em intervalos regulares, para ajudar a manter as condições de estado estacionário no digestor e reduzir os picos de carga (Appels et al., 2008). Se existir uma boa combinação deste fatores, o volume do tanque é reduzido e a eficiência do processo é melhorada relativamente à digestão de baixa carga. Os digestores anaeróbios de alta carga são tipicamente dimensionados para um tempo de retenção de sólidos de 10 a 20 dias. Segundo Schwartz e Chairman (1977) o tempo de retenção de lamas mais comum é de 15 a 25 dias e 25 a 30 dias segundo Gray (2005), uma vez que torna o processo mais estável. Na secção 1.3.5. Critérios de conceção e

dimensionamento dos digestores anaeróbios serão estudados os digestores anaeróbios de alta carga mais detalhadamente, uma vez que caracterizam o digestor em estudo.

CAPÍTULO 1


A maioria dos processos de digestão de alta carga opera na gama mesófila mas também pode operar numa gama termófila (Turovskiy e Mathai, 2006).

Figura 1.7 - Diagrama esquemático de um digestor de alta carga. (Adaptado de Turovskiy e Mathai, 2006).

3) Digestor anaeróbio de alta carga com sedimentação

A digestão anaeróbia em duas etapas é realizada juntando um reator de digestão de alta carga (digestor primário) com um segundo reator (digestor secundário) como mostra a Figura 1.8. O segundo digestor, ao contrário do primeiro, não é aquecido nem agitado e a produção de gás é residual. A principal função deste segundo digestor é a separação sólido-líquido permitindo assim a saída do sobrenadante e a extração das lamas digeridas. O sobrenadante retirado do segundo tanque pode conter concentrações elevadas de sólidos em suspensão, o que normalmente está associado a uma digestão incompleta no digestor primário. Os custos de investimento e manutenção dos sistemas de duas etapas são superiores aos custos de um único reator e, embora este tipo de digestão dupla fosse muito vulgar no passado, é raramente usado em unidades mais recentes (Tchobanoglous, et al., 2003 e Turovskiy e Mathai, 2006).

Introdução


Figura 1.8 - Diagrama esquemático de um digestor com sedimentação. (Adaptado de Turovskiy e Mathai, 2006).

4) Digestor anaeróbio de alta carga em duas fases

No digestor anaeróbio de alta carga em duas fases a digestão de lamas é efetuada em duas etapas, contrariamente aos digestores referidos anteriormente, onde ambas as fases ocorrem num único reator. Como se pode ver na Figura 1.9, este processo ocorre num conjunto de dois reatores acoplados em série, em que no primeiro se dá a hidrólise e a fermentação e no segundo a metanogénese. O primeiro reator é projetado para um tempo de retenção de 1 a 2 dias, pH na faixa de 5,5 a 6,5, gamas mesófilas ou termófilas sendo a produção de biogás insignificante. O segundo reator é conhecido por biogasificador, onde ocorre a produção de metano e é projetado para temperaturas mesófilas e para tempos de retenção de cerca de 10 dias (Turovskiy e Mathai, 2006).

Figura 1.9 - Diagrama esquemático de um processo de digestão anaeróbio de alta carga em duas fases. (Adaptado de Turovskiy e Mathai, 2006).

CAPÍTULO 1


Estudos piloto e à escala real mostram que há uma melhor digestão das lamas com a otimização das duas fases separadamente, apresentando este sistema as seguintes vantagens comparativamente ao processo em que a digestão ocorre numa única fase (Turovskiy e Mathai, 2006):

Maior redução de sólidos voláteis, pois este processo permite um ambiente ideal para as bactérias fermentadoras;

Aumento da produção de gás; Maior percentagem de metano no gás final; Maior redução de organismos patogénicos; Menor formação de espuma; Melhor estabilidade do processo de digestão.

1.3.5. Critérios de conceção e dimensionamento dos digestores anaeróbios

Existe uma grande variedade de parâmetros para projetar um sistema de estabilização anaeróbia. Os parâmetros referidos em seguida são referentes a uma unidade de alta carga uma vez que é a configuração mais comum, e a que caracteriza o digestor em estudo.

Base populacional

O mais simples dos critérios de determinação do volume do digestor baseia-se na população abrangida pela estação de tratamento. Este critério deve ser usado apenas como dimensionamento prévio do digestor, uma vez que pressupõe valores constantes para diferentes parâmetros (a carga de resíduos, a digestibilidade das lamas, entre outros) que variam consoante a comunidade (Appels et al., 2008 e Turovskiy e Mathai, 2006).

Sólidos suspensos voláteis alimentados

Um dos métodos mais comuns para a definição do volume do digestor é o caudal de sólidos suspensos voláteis (SSV). Os critérios de conceção são baseados em condições de carga contínua, tipicamente com base no pico mensal de produção de sólidos. Em digestores de alta carga é comum dimensionar o digestor para 1,6 a 4,8 kg SSV/m3d. Cargas baixas de sólidos diminuem a eficiência do digestor (Appels et al., 2008 e Turovskiy e Mathai, 2006).

Introdução


Tempo de retenção de sólidos

O volume do digestor também pode ser definido com base no tempo de retenção de sólidos já que o processo de digestão é função do tempo necessário para que os microrganismos se reproduzam e digiram a matéria orgânica. Os valores de TRS recomendados para o projeto são entre 10 a 20 dias. Nos digestores sem nenhum sistema de retenção de sólidos nem recirculação de lamas, o TRS é igual ao TRH (Appels et al., 2008 e Turovskiy e Mathai, 2006).

Redução de sólidos voláteis

Durante o processo de digestão, os sólidos voláteis são degradados e convertidos em biogás. O grau de estabilização é muitas vezes expresso como a percentagem de redução de sólidos voláteis (Appels et al., 2008). No dimensionamento, deve-se ter em conta a redução de sólidos voláteis. Em digestores anaeróbios de alta carga geralmente varia entre 50 a 65%. Numa digestão de 30 dias a percentagem de destruição de sólidos voláteis é de cerca de 65%, já para um tempo de digestão de 20 dias é de cerca de 60% (Tchobanoglous, et al., 2003). Esta redução depende tanto das características das lamas como dos parâmetros de funcionamento do digestor.

Produção de biogás

A produção de biogás no digestor está intimamente ligada com a degradação de sólidos voláteis. Segundo Gerardi (2003) a produção específica de biogás para lamas provenientes do tratamento de águas residuais normalmente varia entre 0,75 a 1,00 m3

biogás.kg-1SVdestruídos.

Segundo Tchobanoglous, et al. (2003) e Qasim (1999) varia entre 0,75 a 1,12 m3biogás.kg-1

SV

destruídos e segundo Turovskyi e Mathai (2006) varia entre 0,80 a 1,10 m3biogás.kg-1

SVdestruídos. Gerardi (2003) e Gray (2005) sugerem uma produção de biogás entre 0,4 a 0,6 m3

biogás.kg-1

CQOdegradado. Um processo de digestão de alta carga que ocorre em boas condições produz um biogás com cerca de 65 a 75% de metano, 30 a 35% de dióxido de carbono e baixos níveis de hidrogénio, azoto e sulfureto de hidrogénio (Turovskiy e Mathai, 2006).

1.3.6. Componentes do sistema

Os digestores de alta carga são providos de um sistema de mistura e de um sistema auxiliar de aquecimento, pelo que se mostra necessário efetuar a escolha do tipo de agitação e da forma de aquecimento, bem como da forma do digestor e as caraterísticas da sua tampa.

CAPÍTULO 1


Projeto do reator

Os reatores podem ter vários formatos, desde retangulares, cilíndricos ou em forma oval. Os tanques retangulares caíram em desuso uma vez que era difícil promover a mistura uniforme no tanque, pelo que os dois tipos de reatores mais comuns são os cilíndricos e os ovais. Na Figura 1.10 encontra-se representado o formato característico de cada um dos digestores. O reator cilíndrico, permite armazenar um volume significativo de gás, pode ser equipado com uma cobertura para maior armazenamento de gás e a sua construção é simples, traduzindo-se em baixos custos. Contudo, estes digestores potenciam a acumulação de lamas e a formação de espumas. Os digestores com formato oval, por ser mais fácil promover a mistura, não favorecem a acumulação de lamas e formação de espuma, o que permite uma biomassa mais homogénea. Porém o volume de gás armazenado é muito pequeno, o que obriga à instalação de um gasómetro no exterior do digestor. O custo de construção e manutenção destes digestores são muito superiores aos dos digestores cilíndricos (Turovskiy e Mathai, 2006). O digestor em estudo tem o formato cilíndrico.

Figura 1.10 - Formato dos digestores anaeróbios mais comuns: (a) formato cilíndrico e (b) formato oval. (Adaptado de Tchobanoglous, et al.., 2003).

Tampa do digestor

As tampas dos digestores podem ser classificadas como flutuantes ou fixas. As tampas dos digestores possibilitam ou ajudam a conter os odores, manter a temperatura de funcionamento constante, garantir as condições anaeróbicas e a recolher o biogás (Turovskiy e Mathai, 2006).

Sistema de mistura

O sistema de mistura é fundamental para criar uniformidade em todo o digestor, impedindo a formação de espuma na superfície e a deposição de material em suspensão no fundo do tanque. Apesar de haver uma mistura natural decorrente da formação das bolhas de gás e das correntes de convecção térmicas das lamas que se vão adicionando, esta não é suficiente,

Introdução


sendo necessário recorrer a sistemas de mistura auxiliar para otimizar o processo. Os sistemas de mistura mais utilizados encontram-se ilustrados na Figura 1.11 e seguidamente descritos.

Recirculação externa de lamas

Sistema de bombas montado no exterior do digestor que retira parte da biomassa em digestão do interior e volta a introduzi-las na base e/ou no topo do digestor promovendo assim a agitação. As bombas proporcionam um melhor controlo da mistura mas estão sujeitas a entupimentos.

Recirculação de biogás

Nos sistemas com recirculação de biogás, uma parte do biogás formado é recolhido, comprimido e injetado novamente para o interior do digestor. Nos injetores do gás, as bolhas de gás sobem pelos tubos e vão empurrar as lamas para a superfície. Este método tem um baixo consumo de energia e é eficaz contra a formação de espuma. Nos sistemas de tubos de sucção, o tubo age como uma bomba de elevação a gás e faz com que as lamas entrem no fundo do tubo para sair no topo. Este método induz correntes de fundo e impede ou reduz a acumulação de material sedimentado. Tubos de injeção de gás estão localizados em todo o tanque e descarregam continuamente ou sequencialmente biogás. É um sistema eficaz contra formação de espumas, mas como a agitação é menor pode ocorrer sedimentação de sólidos. Num sistema difusor, o gás é descarregado continuamente através de difusores montados no piso do digestor.

A mistura do reator é um processo fulcral para o bom funcionamento do digestor e tem de ser efetuada com muito cuidado uma vez que (Deublein e Steinhauser, 2008):

Os nutrientes têm de estar acessíveis aos microrganismos, e os produtos do metabolismo têm de ser retirados de forma uniforme, o que pode ser conseguido por meio de uma agitação suave. Por outro lado, estas duas necessidades podem ser perturbadas pela formação de uma camada de hidrogénio na superfície dos microrganismos, que tem de ser destruída pela agitação;

O biogás deve ser removido de forma eficaz do digestor, a agitação é um meio de o fazer;

A simbiose dos microrganismos acetanogénicos e metanogénicos não deve ser perturbada;

A espuma produzida por uma gasificação intensiva pode ser destruída por uma agitação adequada;

CAPÍTULO 1


Os microrganismos são afetados por elevadas tensões de corte e podem entrar em stress, alterando o seu metabolismo;

Os agregados microbianos são mecanicamente frágeis e podem ser destruídos por uma agitação forte;

Gradientes de temperatura dentro do digestor levam a uma menor eficiência, a agitação adequada evita gradientes de temperatura no interior do digestor;

A agitação evita a sedimentação e flutuação das lamas.

Figura 1.11 - Representação esquemática de sistemas de mistura de digestores anaeróbios, (a) recirculação externa de lamas, (b) agitação mecânica, (c) e (d) recirculação externa de gás. (Adaptado de Appels et al.,

2008).

Sistemas de aquecimento

Os sistemas de aquecimento mais comuns são os permutadores de calor. Estes permutadores de calor promovem uma transferência de calor para a biomassa em digestão, podendo ser internos ou externos ao digestor. Nos permutadores externos, as lamas são recirculadas através de um permutador de calor localizado no exterior do reator, em que vai passar em contracorrente com um fluido quente. No caso do permutador interno, o equipamento (serpentina, tubos entre outros) é colocado no interior do digestor e o fluido quente que circula no interior do equipamento transfere o calor para as lamas (Turovskiy e Mathai, 2006).

Recirculação externa

Compressor

Compressor Gerador de bolhas Agitador de eixo

vertical

a

b

c

d

Introdução


1.3.7. Vantagens e desvantagens da digestão anaeróbia

Segundo Turovskiy e Mathai (2006) a digestão anaeróbia oferece diversas vantagens assim como desvantagens ou limitações em relação a outros métodos. Estas vantagens e desvantagens são evidenciadas na Tabela 1.2.

Tabela 1.2 - Vantagens e desvantagens associadas ao processo de estabilização anaeróbio. (Adaptado de Turovskiy e Mathai, 2006).

Vantagens Desvantagens ou limitações

A produção de metano é uma fonte de energia utilizável. Na maioria dos casos a energia produzida excede a energia necessária para manter a temperatura do digestor;

Redução da massa de lamas através da conversão de matéria orgânica em metano, dióxido de carbono e água. Como cerca de 30 a 65% dos sólidos das lamas iniciais são digeridos, o custo de deposição final das lamas digeridas vai ser menor;

Os sólidos digeridos não contêm normalmente odores desagradáveis;

As lamas finais contêm nutrientes essenciais para melhorar a fertilidade e textura dos solos;

É possível conseguir uma elevada taxa de destruição de microrganismos patogénicos.

Elevados custos de capital porque os digestores são de grandes dimensões, fechados, com sistemas de alimentação, aquecimento e mistura de lamas;

É fundamental um elevado tempo de retenção de lamas, mais de 10 dias para uma estabilização das lamas eficaz. Esta digestão lenta limita a velocidade de adaptação a mudanças das condições ambientais;

É necessário o acompanhamento e o controle do processo para evitar perturbações no sistema, visto que os microrganismos envolvidos são sensíveis;

Presença de humidade e de contaminantes no biogás.

CAPÍTULO 1


1.4. Biogás

O biogás sendo um gás produzido pela decomposição biológica de matéria orgânica, na ausência de oxigénio, é um biocombustível constituído principalmente por metano e dióxido de carbono. A fonte orgânica do biogás pode ser lamas de ETAR, águas residuais, resíduos urbanos, resíduos verdes, plantas e culturas energéticas, entre outros.

A composição exata do biogás é variada: de acordo com Tchobanoglous, et al. (2003) o biogás é constituído principalmente por metano (65-70%), dióxido de carbono (25-30%), pequenas quantidades de azoto, hidrogénio, sulfureto de hidrogénio, vapor de água e outros gases, de acordo com Turovskiy e Mathai (2006) e Deublein e Steinhauser (2008) o biogás é constituído principalmente por metano (55-70%) e dióxido de carbono (30-45%) e ainda várias impurezas.

A formação de metano a partir de biomassa segue a seguinte equação (Deublein e Steinhauser, 2008).

( ) Equação 1.3

Os valores de e de são calculados segundo a Equação 1.4 e Equação 1.5:

( ) Equação 1.4

( ) Equação 1.5

Os produtos metabólicos obtidos a partir de hidratos de carbono, gorduras e proteínas podem incluir compostos típicos com as seguintes equações gerais:

Hidratos de carbono: Gorduras:

Proteínas:

A produção e composição do biogás varia com o processo. A produção depende de muitos fatores, como: a composição do substrato, as proporções do substrato atribuído, a

dws

Introdução


degradabilidade da biomassa microbiana, a relação entre os diversos nutrientes, o número de estágios, a temperatura, o tempo de permanência do substrato no reator, o tipo e frequência de mistura e a quantidade e frequência de adição de substrato (Deublein e Steinhauser, 2008).

Na Tabela 1.3 encontram-se as características gerais do biogás segundo Deublein e Steinhauser (2008).

Tabela 1.3 - Características gerais do biogás. (Adaptado de Deublein e Steinhauser, 2008).

Composição (55-70%) Metano (30-45%) Dióxido de Carbono Outros gases

Conteúdo de Energia 6,0-6,5 kWh Nm-3

Combustível equivalente 0,60-0,65 L petróleo/m3biogás

Limites de explosão 6-12% biogás no ar

Temperatura de ignição 650-750oC

Pressão crítica 75-89 bar

Temperatura crítica -82,5 oC

Densidade normal 1,2kg m-3

Massa molar 24,4-28,6 kg kmol-1

As propriedades energéticas do biogás são resultantes do principal componente da sua composição, o metano. Apesar dos restantes componentes se encontrarem em quantidades reduzidas, podem afetar o transporte, a depuração e a combustão do biogás. A maioria das utilizações do biogás requer a sua depuração, de modo a que a sua qualidade seja compatível com as exigências dos motores de combustão. Na Tabela 1.4 identificam-se as principais impurezas do biogás e os correspondentes processos de remoção.

CAPÍTULO 1


Tabela 1.4 - Principais processos de remoção de impurezas do biogás. Adaptado de (Monte 2010).

Componente Remoção

CO2

Absorção física Absorção química Absorção biológica Adsorção por variação de pressão com carvão ativado ou

crivos moleculares Utilização de solventes orgânicos Separação criogénica Separação por membranas

H2S

Passagem do biogás por granulado de óxido de ferro Adição de cloreto férrico às lamas em digestão Biofiltro Adsorção em carvão ativado Oxidação biológica com adição de ar ou oxigénio ao biogás Lavagem com água ou com hidróxido de sódio

Vapor de água

Absorção do vapor de água em sílica gel ou em óxido de alumínio

Instalação de condensadores e purgas nos pontos mais baixos do circuito de transporte

Absorção em sais higroscópicos

Siloxanos

Refrigeração a baixa temperatura (cerca de -30 oC) seguida de adsorção em carvão ativado

Absorção em solventes Biofiltração

$

CAPÍTULO 2

ETAR DO CHOUPAL

CAPÍTULO 3


CAPÍTULO 4


CAPÍTULO 5



ANEXOS

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

CAPÍTULO 2


2. ETAR DO CHOUPAL – COIMBRA

2.1. Enquadramento

A estação de tratamento de águas residuais do Choupal recebe os esgotos da zona norte e uma parte da zona sul do concelho de Coimbra e encontra-se em funcionamento desde 1992, numa zona verde da cidade de Coimbra. Na Figura 2.1 encontra-se a vista aérea e a localização da ETAR.

Figura 2.1 - Vista aérea da ETAR do Choupal. (Fonte: Luságua, S. A.)

Com um projeto datado dos anos 70 do século passado, a ETAR do Choupal, em Coimbra é considerada uma obra bem conseguida na sua dimensão e estrutura. Em funcionamento desde 1992, tem vindo a adaptar-se às exigências legais, cada vez maiores, no domínio do ambiente. A Luságua, empresa com sede em Lisboa, é a entidade responsável pela gestão e manutenção do espaço, ao abrigo de um protocolo com as Águas do Mondego (AdM).

A ETAR está dimensionada para os dados de base que se encontram na Tabela 2.1.

ETAR do Choupal- Coimbra


Tabela 2.1 - Dados de base para o qual está dimensionada a ETAR do Choupal. (Fonte: Luságua, S. A.)

População equivalente Capacidade de Tratamento Carga Contaminante

213.350 Hab. 36.000 m3/d 12.800 kg CBO5/d 19.200 kg SST/d

A Tabela 2.2 resume as principais características da instalação da ETAR.

Tabela 2.2 - Características principais da instalação (Fonte: Luságua, S. A.)

CARATERÍSTICAS PRINCIPAIS

Pré-Tratamento 3 Grelhas de limpeza mecânica 2 Desengorduradores/desarenadores com a=24 m

Tratamento Primário 2 Decantadores primários D=37 m

Estação Elevatória 2 Grupos Q=250 L/s, P=45 kW 2 Grupos Q=500 L/s, P=90 kW

Tratamento Biológico 4 Leitos percoladores D=36 m 2 Decantadores secundários D=37 m

Tratamento de Lamas 1 Espessador gravítico D=18 m 2 Digestores anaeróbios D=20 m, V=3.000 m3

Gasómetro 2 Gasómetros D=14,5 m, V=1.000m3

Aquecimento de Lamas 2 Caldeiras com potência calorífica de 640.000 kcal/h

Desidratação de Lamas Centrifuga

Potência Instalada 1.000 kVA

Destino final do Efluente Rio Mondego

CAPÍTULO 2


2.2. Funcionamento da ETAR

Na Figura 2.2 está representado o esquema de tratamento da ETAR. No processo de tratamento existente na ETAR podem destacar-se as três linhas de tratamento, a linha de água, a de lamas e a de gás.

Figura 2.2 - Esquema geral das linhas de tratamento da ETAR (Adaptado de: Luságua, S. A.).

2.2.1. Linha de Água

A ETAR recebe as águas provenientes da cidade localizada na margem direita e parte da margem esquerda do rio Mondego. A ETAR do Choupal recebeu em 2006 um caudal médio diário de 31600 m3 e em 2008 cerca de 30864 m3 (Águas do Mondego). Estas águas entram no processo de tratamento segundo a ordem apresentada na Figura 2.2.

Tratamento Preliminar – Obra de entrada

A obra de entrada apresentada na Figura 2.3 representa o início do tratamento e é constituída por três grelhas metálicas semi-rotativas de limpeza mecânica. Os resíduos são encaminhados por uma tela transportadora, para contentores onde são armazenados e posteriormente depositados em aterro como resíduos sólidos urbanos. Seguidamente o efluente é encaminhado por dois canais desarenadores e desengorduradores arejados, com o objetivo de separar as areias e as gorduras. As gorduras são separadas pela introdução de ar e as areias são extraídas, após sedimentação, por bombagem.



Figura 2.3 - Obra de entrada da ETAR do Choupal. (Fonte: Águas do Mondego)

Decantação Primária

O efluente proveniente da obra de entrada entra num compartimento de divisão de caudais seguindo para a decantação primária. A decantação primária é constituída por dois decantadores (Figura 2.4) a funcionar em paralelo, de planta circular, providos de ponte raspadora e sistema de remoção de sobrenadantes. A matéria sedimentada é denominada lama primária e acumula-se no fundo cónico à medida que a ponte a arrasta, sendo de seguida encaminhada graviticamente para a fossa de lamas primária.

Figura 2.4 - Decantadores primários da ETAR do Choupal. (Fonte: Águas do Mondego)

Tratamento Biológico

Dos decantadores primários, o efluente passa para os leitos percoladores nos quais ocorre o tratamento biológico (Figura 2.5). Os quatro leitos percoladores são dotados de distribuidores rotativos e canais de ventilação. O efluente a tratar é elevado a partir de uma fossa com quatro grupos de bombagem. À medida que o efluente escorre pelas pedras, forma-se o filme biológico, que serve de suporte aos microrganismos, que em contacto com o ar removem a matéria orgânica dissolvida nas águas residuais.

CAPÍTULO 2


Figura 2.5 - Leitos percoladores da ETAR do Choupal. (Fonte: Águas do Mondego)

Decantação Secundária

A decantação secundária tem como principal função a clarificação do efluente. É constituída por dois decantadores a funcionar em paralelo, de planta circular, providos de ponte raspadora e sistema de remoção de sobrenadantes. A matéria sedimentada, a lama secundária, acumula-se no fundo cónico à medida que a ponte a arrasta, sendo de seguida encaminhada graviticamente para a fossa de lamas secundárias. O efluente depurado, é recolhido por transbordo sobre o descarregador periférico e é conduzido até ao rio Mondego através de uma conduta.

2.2.2. Linha de Lamas

As lamas primárias e secundárias resultantes do tratamento da fase líquida são misturadas num fosso de lamas, formando as lamas mistas.

No projeto inicial, as lamas antes de seguirem para os digestores anaeróbios passavam por um espessador, mas verificou-se que o espessador se encontrava sobredimensionado relativamente ao volume de lamas a tratar, o que obrigava a permanência exagerada das lamas no espessador, ocorrendo a pré-fermentação das lamas. Assim, por questões de otimização do processo e de caráter ambiental, este equipamento tem estado desativado. As lamas são bombeadas diretamente da fossa de lamas para o tanque de alimentação do digestor.

Digestão de Lamas

As lamas mistas entram no digestor anaeróbio onde são aquecidas, misturadas e permanecem no seu interior cerca de 25 dias. No digestor anaeróbio ocorre a estabilização das lamas e o teor de matéria orgânica presente nas lamas é diminuído, com a consequente formação de biogás.



As lamas são alimentadas pelo topo do digestor e retiradas pela base. A alimentação é feita de modo descontínuo. A manutenção da temperatura do digestor é feita fazendo passar as lamas frescas ou uma parte das lamas em digestão em contra corrente com água aquecida, num permutador. A temperatura de funcionamento é na gama mesófila alta, cerca de 41 ºC. A homogeneização das lamas é conseguida sobretudo com a recirculação do biogás produzido, recolhido no topo do digestor e injetado na sua base ao longo de todo o seu perímetro e pela recirculação de lamas. Os digestores anaeróbios (Figura 2.6) foram restaurados em 2011. O objetivo deste trabalho foi acompanhar o arranque do digestor depois do restauro.

Figura 2.6 - Digestores anaeróbios de lamas da ETAR do Choupal.

Desidratação de Lamas

As lamas digeridas, provenientes dos digestores anaeróbios, são desidratadas recorrendo a uma centrífuga decantadora Alfalaval ALDEC (Figura 2.7), sendo posteriormente enviadas para valorização em terrenos agrícolas.

Figura 2.7 - Centrífuga da ETAR do Choupal.

CAPÍTULO 2


2.2.3. Linha de Gás

Parte do biogás produzido no digestor é comprimido e introduzido em diversos pontos do fundo do digestor para promover a agitação das lamas, sendo o gás em excesso recolhido e armazenado. O circuito do biogás está à pressão de 20 mbar. O biogás extraído do digestor passa por um filtro de brita e por um filtro de finos (de material cerâmico) para remoção de poeiras e condensados e depois por um filtro de limalha de ferro para remoção do gás sulfídrico. Seguidamente é armazenado em dois gasómetros de campânula móvel de aço que têm a função de compensar variações do caudal de produção e de consumo do biogás, permitindo uma significativa margem de manobra na gestão do biogás produzido.

O biogás é utilizado na alimentação da caldeira que aquece a água do permutador e alimenta os motores de cogeração que produzem energia elétrica. Quando não existe a capacidade de armazenar mais biogás nos gasómetros e em situações de emergência, utiliza-se um queimador de gás.

CAPÍTULO 2

ETAR DO CHOUPAL

CAPÍTULO 3


CAPÍTULO 4


CAPÍTULO 5



ANEXOS

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

CAPÍTULO 3


3. MATERIAL E MÉTODOS

Este capítulo encontra-se reservado à enumeração dos principais reagentes, equipamentos e métodos utilizados na análise das amostras recolhidas do digestor anaeróbio. São, ainda, descritos os ensaios realizados para a determinação dos parâmetros físicos, químicos e biológicos.

3.1. Recolha das amostras

Para a realização dos ensaios físico-químicos e biológicos foi necessário recolher as amostras do digestor da ETAR do Choupal. A recolha das amostras foi efetuada à segunda-feira e as análises foram realizadas nos dias seguintes. As amostras foram retiradas da entrada, do interior e da saída do digestor e guardadas no frigorífico para a sua conservação. O momento de recolha era coincidente com as purgas feitas ao sistema pelo operador da ETAR. Para uma melhor compreensão do processo, a Figura 3.1 apresenta o esquema de recolha de amostras.

No ponto 1, localiza-se a fossa onde as lamas mistas estão acumuladas sem agitação, local onde à superfície são recolhidas as amostras da entrada. A representatividade da amostra recolhida neste local é limitada, uma vez que a sua composição depende da profundidade a que é mergulhado o recipiente de recolha, e, consequentemente, da prática do operador que efetua a recolha. Quando a fossa está cheia, as lamas são bombeadas para o digestor, sendo em média, introduzidas 3 a 4 fossas diárias. A amostra do interior do digestor é recolhida no ponto 2, numa tubagem que sai do centro do digestor. Se o operador abrir a válvula e esperar sempre o mesmo tempo até efetuar a recolha e o digestor estiver bem agitado, esta amostra pode ser razoavelmente representativa daquele ponto de recolha. Por outro lado, se existir estratificação no digestor deixa de ser representativa de todo o reator. A amostra da saída é recolhida no ponto 3, no final da tubagem que sai na base do digestor e prossegue até à centrífuga, podendo ser influenciada pelas lamas que se acumulam nesta tubagem que é bastante comprida.

Material e métodos


Figura 3.1 - Representação esquemática dos locais de amostragem.

A recolha foi repetida semanalmente desde o dia 31 de outubro de 2011 até ao dia 5 de março de 2012 e, posteriormente, de 9 a 30 de julho de 2012. Pretendia-se desta forma, acompanhar o período de arranque do digestor anaeróbio após a intervenção de manutenção referida anteriormente e, posteriormente, comparar com um período em que o processo já estivesse estabilizado.

No laboratório da ETAR, foram realizadas as análises de rotina de controlo de processo pela Luságua, que posteriormente disponibilizou os resultados. Para complementar o estudo, foram realizadas análises químicas, físicas e biológicas nos laboratórios do Instituto Superior de Engenharia de Coimbra (ISEC).

3.2. Reagentes e equipamentos

Para a realização das análises pretendidas foi necessária a utilização de diferentes reagentes e preparação de soluções padrão, para análise de carbono total, azoto total e CQO. Os reagentes utilizados encontram-se descritos na Tabela 3.1.

Tabela 3.1 - Reagentes utilizados na preparação das soluções necessárias ao projeto.

Reagente Grau de pureza Peso Molecular Fabricante

Ag2SO4 99,5% 311,83 Panreac H2SO4 95,0-97,0% 98,08 Fluka

K2Cr2O7 99,9% 294,19 Merck HgSO4 99,0% 296,65 Fluka KHP 99,9-100,1% 204,22 Merkc KNO3 99,0% 101,11 Merck

CAPÍTULO 3


Na Tabela 3.2 encontram-se os equipamentos, de maior relevo, utilizados no presente projeto para a realização das análises pretendidas.

Tabela 3.2 - Equipamentos utilizados nas análises físico-químicas e morfológicas.

Equipamento Marca Modelo Precisão

Balança Mettler Toledo AG204 ± 0,1 mg

Bomba de vácuo de diafragma KnF Neuberger 022 AN.18 (0,08kW)

Estufa J. P. Selecta

Mufla W. C. Heraeus GMBH

Espectrofotómetro de feixe simples Shimadzu UV-120-01

TOC-V Shimadzu ASI-V

TOC-VCPN TNM-1

Micropipeta 10-100 µL VWR Ergonomic High-

Performance ± 0,5µL

Micropipeta 0,45-5,5 mL

Easy 40+

Microscópio ótico Leica DM 2000

Câmara de aquisição de imagens

Leica DF C310 FX

3.3. Análises Físicas

Os sólidos podem encontrar-se dissolvidos ou em suspensão, e dentro de cada classe anterior podem, ainda, ser divididos em voláteis e não voláteis. As análises aos sólidos são fundamentais para o controlo e caraterização das lamas.

a) Sólidos Totais

Os sólidos totais (ST) são sólidos presentes numa amostra quando seca na estufa a 105oC. O estudo físico das amostras de lamas retiradas do digestor anaeróbio foi realizado de acordo com o método 2540 B do SMWW (APHA-a 1999).

A análise dos sólidos voláteis e não voláteis foi realizada de acordo com o método 2540 E do SMWW (APHA-a 1999).

Este estudo foi realizado em duplicado para cada uma das três amostras de lamas.

Material e métodos


b) Sólidos Dissolvidos

Também foram determinados os sólidos dissolvidos totais (SDT) em duplicado para as três amostras. A amostra de lamas foi colocada numa proveta de (500±5) mL com água destilada, com uma diluição 1:10. A amostra foi filtrada (Figura 3.2) recorrendo a uma bomba de vácuo de diafragma A22 NA.18 (KnF Neuberguer, Freiburg, Germany) com filtros de fibra de vidro Whatman

TM GF/C. Os SDT foram determinados de acordo com o método 2540 B do SMWW

(APHA-a 1999). Os sólidos SDV e os SDNV foram determinados de acordo com o método 2540 E do SMWW (APHA-a 1999).

Figura 3.2 - Sistema de filtração das amostras.

c) Sólidos Suspensos

Em ensaios iniciais, o processo de filtração foi feito, com o objetivo de guardar o filtro com o material suspenso para a determinação dos SST. Como as amostras a filtrar eram tão carregadas, a camada de bolo formada na superfície do filtro era tão elevada que tornava o processo de filtração muito demorado e o filtro não ficava em condições de fazer a análise. Então, uma vez que este método era inviável procedeu-se à determinação dos SST pela diferença entre os ST e os SDT.

d) Índice Volumétrico de Lamas

O IVL foi determinado segundo o método 2710.D do SMWW (APHA-b 1999). Colocou-se (100±1) mL de amostra bem homogeneizada numa proveta e deixou-se sedimentar durante 30 minutos, tendo-se registado o volume de lamas sedimentadas, que foi posteriormente dividido pela concentração de lamas em sólidos suspensos totais.

CAPÍTULO 3


3.4. Análises Químicas

a) Carência Química de Oxigénio

A carência química de oxigénio (CQO) foi determinada de acordo com o método 5220 D do SMWW (APHA-c 1999). Para determinar a CQO foi preciso preparar previamente duas soluções, uma solução digestiva e uma ácida. As soluções foram preparadas de acordo com SMWW (APHA-c 1999). Para se proceder à conversão das absorvâncias e assim determinar a CQO presente nas amostras, foi necessário fazer uma curva de calibração com um padrão de KHP (Anexos A).

A determinação da CQO foi feita para as amostras filtradas (com uma diluição de 1:10) e para as lamas (com uma diluição de 1:100) nos três pontos de recolha, entrada, interior e saída. As análises foram realizadas em triplicado. As leituras das absorvâncias das amostras digeridas foram feitas no espectrofotómetro de feixe simples UV-120-01 (Shimadzu, Kyoto, Japan). Na Figura 3.3 encontra-se uma fotografia dos tubos com as amostras digeridas. Na fila superior encontram-se os tubos das amostras de lamas (3 tubos da entrada, 3 do interior e 3 da saída) e na fila inferior encontram-se os tubos das amostras filtradas (3 da entrada, 3 do interior e 3 da saída).

Figura 3.3 - Tubos com as amostras digeridas, na fila de cima amostras de lamas (da entrada, do interior e da saída) e na fila de baixo amostras de filtrado (da entrada, do interior e da saída).

b) Carbono Total e Azoto Total

Para a determinação de carbono total (TC) e azoto total (TN) foi utilizado o analisador TOC-V

CPH/CPN (Shimadzu, Kyoto, Japan). A esta análise foram submetidas todas as amostras de lamas recolhidas do digestor anaeróbio (entrada, interior e saída) e as respetivas amostras filtradas. Para as amostras de lamas efetuou-se uma diluição de 1:100, tendo-se deixado sedimentar e analisado o sobrenadante.

Material e métodos


3.5. Análises Morfológicas

A monitorização morfológica dos agregados microbianos de processos de tratamento de águas residuais, com o intuito de monitorização do funcionamento do digestor, é cada vez mais utilizada. Dos variados métodos de monitorização existentes, para este fim, é de destacar o processamento e análise de imagens.

Uma das maiores vantagens da análise de imagem está na capacidade de eliminar a subjetividade da análise humana e extrair dados quantitativos que seria difícil ou impossível extrair de outra forma. Nos últimos anos tem-se verificado um aumento na utilização desta técnica na monitorização de unidades de tratamento de efluentes, principalmente na determinação do conteúdo em bactérias filamentosas, conteúdo e caracterização de agregados microbianos (flocos, pellets e grânulos) (Amaral, 2003). A caracterização destes agregados microbianos e a determinação dos parâmetros relacionados com o conteúdo em biomassa filamentosa são informações bastante valiosas que a análise de imagem pode oferecer à monitorização de sistemas biológicos de tratamento de efluentes.

No presente caso, o processamento e análise de imagem, efetuou-se com base em imagens obtidas de amostras recolhidas da entrada, interior e saída do digestor anaeróbio, ao longo do período de monitorização. A aquisição das imagens foi feita pelo software Leica aplication

Suite V.3.3.0, recorrendo a uma câmara digital Leica DF C310 FX (Leica Microsystems

GmbH, Wetzlar, Germany) associada a um microscópio LEICA DM 2000 (Leica

Microsystems GmbH, Wetzlar, Germany), em escala de cinzentos a 8 bits, a que correspondem 256 níveis de cinzento, e um tamanho de imagem de (1392 x 1040) em pixéis.

Depois de adquiridas, as imagens foram processadas, por um programa previamente desenvolvido em ambiente Matlab (The MathWorks, Inc., Natick, USA) por Amaral (2003) e transformadas em imagens binárias, nas quais os objetos (agregados e filamentos) assumem o valor 1 e o fundo o valor 0. A partir das imagens binárias foi possível determinar os seguintes parâmetros morfológicos dos agregados: fator de forma (FF), convexidade (Conv.), robustez (Rob.), maior concavidade (Conc.), rácio de área (RA), esfericidade (Esf.), excentricidade (Exc.), compacidade (Comp.), diâmetro equivalente (Diâm.), perímetro (Per.), comprimento (Compr.) e largura (Larg.). Foi ainda possível quantificar a área total de agregados por volume (AT), número de agregados por volume (Nb), o comprimento total de filamentos por volume (CT), o comprimento total de filamentos por sólidos suspensos totais (CT/SST), o comprimento total de filamentos por área total de agregados (CT/AT) e a densidade aparente (razão SST/AT). A Figura 3.4 apresenta de forma simplificada o processamento e análise de imagem pelo programa utilizado.

CAPÍTULO 3


Figura 3.4 - Representação esquemática do processo de análise de imagem.

Para fazer a aquisição das imagens foi necessário preparar as amostras. Para o efeito, as amostras retiradas da entrada, interior e saída do digestor anaeróbio foram previamente diluídas (diluição de 20 vezes), para poderem ser analisadas ao microscópio ótico. As amostras para observação e aquisição das imagens foram preparadas depositando cuidadosamente um volume de 25 μL da amostra recolhida numa lâmina e coberta com lamela. Após esse procedimento aguardou-se cerca de 15 minutos para eliminar o excesso de líquido. A lâmina com a amostra foi então observada ao microscópio e iniciou-se o processo de aquisição de imagens (cerca de 25 imagens por cada lâmina) com uma ampliação total de 100x. As imagens foram adquiridas a partir de 3 lâminas diferentes para cada amostra, para efeitos de representatividade. Para o tratamento das imagens foi utilizado um programa de processamento e análise de imagens, previamente desenvolvido por Amaral (2003).

Na Figura 3.5 encontram-se representados os equipamentos utilizados no procedimento descrito.

Material e métodos


Figura 3.5 - Equipamento utilizado para a aquisição, processamento e análise de imagens.

3.6. Estatística multivariável

Para o tratamento estatístico dos dados obtidos recorreu-se a software especializado, SIMCA 7.0 (Umetrics, Umeå, Sweden). Foram utilizadas técnicas de estatística multivariável para o estudo das correlações entre as diversas variáveis e a sua importância na previsão de variáveis operatórias. Para este efeito foram utilizadas duas técnicas, Análise de Componentes

Principais (ACP) e regressão dos Mínimos Quadrados Parciais (MPQ).

a) Análise de Componentes principais (ACP)

No processo de caracterização do digestor anaeróbio foram analisadas diversas variáveis físico-químicas (operacionais) e morfológicas. A ACP é um método estatístico multivariado que permite transformar um conjunto de variáveis iniciais correlacionadas entre si, num conjunto de variáveis não correlacionadas (ortogonais), designadas de componentes principais (PC’s), que resultam de combinações lineares do conjunto inicial (Reis, 1997). Esta técnica permite reduzir o número de variáveis para um conjunto mais restrito sem perda relevante da informação contida no conjunto original de variáveis. Assim, o estudo pode ser feito a partir de um número mais pequeno de variáveis (componentes principais), o que aumenta a robustez do processo sem que haja perda relevante de informação.

Os componentes principais são calculados por ordem decrescente de importância, isto é, o primeiro explica o máximo possível da variância dos dados originais, o segundo o máximo possível da variância ainda não explicada e assim sucessivamente até serem obtidos tantos componentes principais quantas as variáveis originais (Reis, 1997).

CAPÍTULO 3


Os parâmetros obtidos através do processamento e análise das imagens (morfológicos), assim como alguns dos parâmetros físico-químicos mais relevantes, foram tratados com recurso à técnica de Análise de Componentes Principais.

b) Mínimos Quadrados Parciais (MQP)

A regressão dos Mínimos Quadrados Parciais (MQP) é uma técnica muito útil quando se pretende prever uma ou mais variáveis de resposta (Y), em função de um conjunto de variáveis explicativas correlacionadas entre si (X), reduzindo-as e transformando-as num novo conjunto de variáveis não correlacionadas, designadas por fatores latentes que explicam a máxima covariância entre os pares X e Y (Umetri AB, 1998).

O objetivo geral do MQP consiste em estimar os fatores que preveem as respostas, indiretamente através da extração de fatores latentes T de X, designados por scores de X, e U de Y, designados por scores de Y. Os scores de X são usados para prever os scores de Y, que por sua vez, se usam para prever Y, de modo a que a relação entre os sucessivos pares de scores seja mais forte (Pestana e Gageiro, 2009).

O método dos MQP combina as características da análise fatorial dos componentes principais, na escolha de fatores latentes e de regressão múltipla, na previsão de Y em função dos X.

Este processo traz grandes vantagens no tratamento dos parâmetros deste trabalho, uma vez que a análise das relações entre os parâmetros físico-químicos e morfológicos faz parte dos objetivos deste estudo.

CAPÍTULO 2

ETAR DO CHOUPAL

CAPÍTULO 3


CAPÍTULO 4


CAPÍTULO 5



ANEXOS

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

CAPÍTULO 4


4. RESULTADOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÃO

Conforme se referiu anteriormente, a caracterização do digestor anaeróbio da ETAR do Choupal de Coimbra foi efetuada recolhendo e analisando amostras de lamas à entrada, no interior e na saída do digestor. O período de amostragem dividiu-se em duas fases distintas. A primeira fase teve início a 31 de outubro de 2011 e terminou a 5 de março de 2012 e coincidiu com a fase de arranque do digestor. A segunda fase de recolha de amostras teve início a 9 de julho de 2012 e terminou a 30 de julho de 2012 e foi realizada com o intuito de verificar se as condições de funcionamento do digestor se encontravam estáveis.

Os resultados obtidos para as diferentes análises são referentes a um total de 23 semanas, o que corresponde a 23 amostras para a entrada, interior e saída do digestor.

Os resultados obtidos vão ser apresentados separadamente. Primeiro serão apresentados os resultados dos ensaios físicos, químicos e morfológicos obtidos através de metodologias de análise descritas anteriormente. Seguidamente serão analisados os resultados do controlo diário realizado pela entidade gestora da ETAR, Luságua, bem como será efetuada a análise do desempenho do digestor anaeróbio da ETAR do Choupal, confrontando-o com dados característicos de sistemas análogos existentes na bibliografia. Por último são expostos os resultados da aplicação de metodologias de estatística multivariável aos resultados analíticos.

Os resultados obtidos encontram-se separados em quatro períodos distintos. O primeiro período tem uma duração de 6 semanas iniciando-se a 31 de outubro de 2011 e terminando no dia 5 de dezembro de 2011. Este período corresponde à fase de arranque do digestor em que a temperatura aumentou desde a temperatura ambiente até atingir os 33 °C. O segundo período tem uma duração de 7 semanas, começando no dia 5 de dezembro de 2011 e terminando no dia 23 de janeiro de 2012 e coincidiu com o período inicial de estabilização da temperatura do digestor. O terceiro período teve início no dia 23 de janeiro de 2012 e terminou a 5 de março de 2012 e correspondeu ao período de temperatura constante da primeira fase de recolha de amostras. O quarto período, já na segunda fase de recolha de amostras, teve início no dia 7 de julho de 2012 e terminou a 30 de julho de 2012 e pretendeu-se caracterizar um período de temperatura constante após um tempo considerável desde a primeira campanha de amostragem, já durante o verão.

Resultados experimentais e discussão


4.1. Resultados obtidos nas análises físicas

Nas análises físicas foram determinados os ST, SVT e SST pelos métodos descritos anteriormente na secção 3.3. Análises Físicas. Os valores dos parâmetros físicos encontram-se no Anexo E. Na Figura 4.1 encontram-se as imagens de cadinhos com exemplos de amostras de lamas entrada, do interior e da saída do digestor, após serem levadas à estufa (J. P. Selecta,

Barcelona, Espanha) e, posteriormente, à mufla (W. C. Heraeus GMBH, Hanau, Germany).

Figura 4.1 - Cadinhos com as amostras de lamas: (a) entrada, (b) interior e (c) saída. Em cima os cadinhos após saírem da estufa e em baixo após saírem da mufla.

A Figura 4.1 permite visualmente verificar que as lamas possuem um aspeto claramente distinto. As amostras do interior e da saída, que deveriam ser semelhantes caso o reator estivesse perfeitamente agitado, apresentam um aspeto bastante distinto.

Na Figura 4.2 encontra-se a representação gráfica dos resultados obtidos nas análises físicas, para os ST, SVT, SST e SSV.

CAPÍTULO 4


Figura 4.2 - Representação gráfica dos resultados obtidos na determinação dos ST, SVT, SST e SSV para as amostras da entrada, do interior e da saída do digestor.

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

ST (m

g/L

)

Tempo (semanas)Entrada Interior Saída

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

SVT

(mg/

L)


0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

SST

(mg/

L)


0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 37 38 39 40

SSV

(mg/

L)




Na Tabela 4.1 encontram-se os valores médios e os respetivos desvios padrão para os quatro períodos e para o conjunto das amostras, calculados para os sólidos totais, sólidos voláteis totais, sólidos suspensos totais, sólidos suspensos voláteis e índice volumétrico de lamas, nos três pontos de recolha.

Tabela 4.1 - Valores da média e do desvio padrão para a entrada, interior e saída, da concentração de ST, SVT, SST, SSV em mg/L e do IVL em mL/g, para os diferentes períodos.

1º Período 2º Período 3º Período 4º Período Global

Média Desvio Padrão Média Desvio

Padrão Média Desvio Padrão Média Desvio

Padrão Média Desvio Padrão

ST (mg/L)

Ent. 55421 17854 57535 10360 48325 13110 51110 18100 55421 17854 Int. 4879 3814 7874 9000 21321 13101 7378 2049 4879 3814 Saí. 44333 14562 58446 20603 37798 21805 35602 9008 44333 14562

SVT (mg/L)

Ent. 39436 11074 41883 6672 38549 9917 38981 13797 39436 11074 Int. 3350 2798 5076 5569 13443 7563 5266 1544 3350 2798 Saí. 25779 7298 29844 6834 24015 8633 23735 5062 25779 7298

SST (mg/L)

Ent. 54125 17922 55292 10179 43632 12959 49685 18261 54125 17922 Int. 3656 3567 6470 8885 16875 11398 6323 2223 3656 3567 Saí. 43038 14206 56428 20783 33698 22309 34277 8540 43038 14206

SSV (mg/L)

Ent. 38839 11289 40235 6539 34669 9783 38400 13798 38839 11289 Int. 2797 2763 3900 5471 10810 6863 4916 1747 2797 2763 Saí. 25149 6922 28179 7030 21582 8449 23165 4682 25149 6922

IVL (mL/g)

Ent. 20,8 9,0 18,6 3,2 24,5 6,8 22,8 10,0 21,5 7,1 Int. 36,2 24,3 57,0 35,0 58,5 23,9 37,3 7,8 47,6 26,9 Saí. 24,3 6,0 19,6 8,3 33,7 16,2 30,6 9,1 26,4 11,5

É característico de um digestor bem agitado, as concentrações das amostras no interior e na saída serem muito semelhantes, o que não se verifica (Figura 4.2). No final da primeira fase de análise (3º período), observa-se uma tendência de aproximação dos valores do interior e de saída, mas na segunda fase (4º período) de recolha verifica-se, contudo, que esta tendência não se manteve. As baixas concentrações de sólidos nas amostras do interior, comparativamente com as concentrações das amostras da saída, indicam que o sistema de agitação pode não estar a funcionar convenientemente, podendo estar a ocorrer a sedimentação dos sólidos.

As amostras de entrada, na sua grande maioria, tinham mais sólidos totais do que as amostras dos outros pontos de recolha. Na Figura 4.2 verifica-se uma grande oscilação na concentração de sólidos, nas amostras da entrada, sendo ainda constatável também na Tabela 4.1 um elevado desvio padrão associado às concentrações médias, o que indica a existência de uma grande variabilidade das amostras que entram no digestor. Este facto poderá ser explicado pela variação da concentração das lamas primárias que são dependentes das características do

CAPÍTULO 4


efluente que chega à ETAR. Possuindo o digestor um tempo de retenção hidráulico de aproximadamente 25 dias, não se esperaria observar uma grande variabilidade na concentração das amostras do interior e saída, o que deverá resultar das deficientes condições de agitação do interior do digestor. Este facto é particularmente relevante nas amostras do interior do digestor, cujo desvio padrão relativo nos resultados globais em qualquer uma das categorias de sólidos analisadas é superior a 78%. Estes resultados parecem indiciar que ocorre a sedimentação das lamas no interior do digestor, e que o nível destas lamas estaria acima do ponto de recolha das amostras do interior do digestor no terceiro período de amostragem, levando a que as concentrações de saída e do interior fossem mais próximas. Nos restantes três períodos as amostras do interior apresentam níveis muito inferiores de sólidos, o que seria explicado por estarem a ser recolhidas acima da interface que separa as lamas do sobrenadante.

Os sólidos voláteis totais são a parte dos sólidos totais que volatilizam a 550 oC. Tipicamente, esta fração corresponde à biomassa, substâncias extracelulares e matéria orgânica presente nas amostras, enquanto que a fração não volátil está associada à presença de material inorgânico.

Pode verificar-se que os sólidos totais são na sua grande maioria SVT e encontram-se em suspensão, isto é, o valor médio da percentagem da matéria volátil presente nas amostras da corrente de entrada é de 75,2±4,8 % e cerca de 95 % dessa matéria volátil encontra-se em suspensão (SSV). A corrente de entrada apresenta uma percentagem média de sólidos suspensos voláteis de 71,9±5,50%, valor que se encontra de acordo com a bibliografia, que refere conteúdos das lamas primárias entre 60 a 70 % de SSV e entre 60 a 75% de SSV para lamas secundárias com origem em tratamento por leitos percoladores (Qasim, 1999).

Não seria de esperar que as lamas digeridas saíssem do digestor com uma quantidade de matéria volátil tão elevada. A percentagem de remoção de matéria volátil é aproximadamente 34,3±24,1 %. Esta redução de SVT é, em parte, devida à conversão desta fração dos sólidos em biogás. No digestor são produzidos em média 0,898±0,801 Nm3

biogás.kg-1SVTremovidos,

calculado como o quociente da produção diária de biogás e massa de sólidos voláteis removidos diariamente. Turovskyi e Mathai (2006) sugerem uma produção especifica de biogás de 0,8 a 1,1 m3

biogás.kg-1SVremovidos e Tchobanoglous, et al. (2003) sugerem 0,75-1,12

m3biogás.kg-1

SVremovidos. O biogás produzido encontra-se na gama de referência, no limite inferior e com um elevado desvio padrão, o que pode indicar que o processo de produção de biogás não está a ser rentabilizado, provavelmente em resultado da deficiente agitação que se constatou existir. Outro indicio de que o processo de digestão pode não estar a ser rentabilizado é a baixa percentagem de remoção de matéria volátil, uma vez que a bibliografia sugere uma percentagem de redução de sólidos voláteis de cerca de 62,5% para um digestor anaeróbio de alta carga na gama mesófila com mistura completa (Turovskiy e Mathai 2006).



Alguma da variabilidade observada também poderá refletir o problema da falta de representatividade das amostras discutido na secção 3.1. Efetivamente, constatou-se que na colheita de amostras que é efetuada no controlo da eficiência da ETAR por parte da entidade gestora, poderia ocorrer um problema de falta de representatividade da amostra colhida, particularmente nas amostras de entrada, uma vez que a forma como o operador mergulha o recipiente de colheita no tanque das lamas pode influenciar as características das lamas recolhidas.

De referir que eventuais erros na determinação analítica destes parâmetros não explicam a variabilidade observada, uma vez que os resultados obtidos de matéria seca e volátil foram analisados para as mesmas amostras em paralelo pelo laboratório da Luságua, tendo-se verificado que são extremamente consistentes. De facto, foram obtidos coeficientes de correlação maioritariamente superiores a 0,9, conforme se pode verificar no Anexo C.

Os valores de IVL são baixos (inferiores a 150 mL/g SST), o que indica uma boa sedimentação das lamas. As amostras da entrada são as que têm um IVL médio mais baixo seguidas da saída e por último do interior que apresenta o valor médio mais alto. Na Figura

4.3 pode-se verificar que as amostras do interior tinham muito menor volume de lamas sedimentadas, e as amostras da entrada eram normalmente muito espessas, tornando difícil a realização do ensaio.

Figura 4.3 - Provetas com lamas após 30 minutos de repouso, da entrada, interior e saída respetivamente.

Na Figura 4.4 seguinte encontra-se a relação entre os ST (mg/L) e os SVT (mg/L). O declive da reta dá a razão entre os sólidos voláteis totais e os sólidos totais e indicia o conteúdo em matéria orgânica presente na corrente de entrada, interior e saída.

CAPÍTULO 4


Figura 4.4 - Representação gráfica dos sólidos totais versus sólidos voláteis totais, para as amostras de entrada, interior e saída.

Pela observação do gráfico constata-se que a fração de matéria orgânica é claramente inferior nas amostras da saída do digestor relativamente às da entrada, o que se deve à conversão parcial da matéria orgânica pelos microrganismos anaeróbios. É curioso verificar que nas amostras do interior, se constata, conforme já foi referido anteriormente, que a concentração de sólidos é significativamente inferior e que a redução da fração volátil apenas ocorre nas amostras do terceiro período em que os níveis de sólidos se encontram semelhantes aos observados nas amostras da saída. Tal facto vem suportar a suspeita anteriormente avançada, que apenas no terceiro período de amostragem a colheita foi efetuada abaixo da interface de separação lamas sobrenadante e que a agitação do digestor é deficiente. Desta forma, apenas quando as amostras são essencialmente recolhidas da fração de lamas se observa o resultado da digestão anaeróbia das mesmas e a consequente redução da fração volátil dos sólidos.

A determinação da fração de matéria volátil média das diferentes amostras, como a média dos quocientes da concentração de SVT e ST para cada amostra, permitiu verificar que para as amostras da entrada do digestor a percentagem de matéria orgânica foi de 75,24±4,79%, nas amostras do interior de 68,70±4,46% e nas da saída de 61,11±10,43%, resultados que podem ser observados nos Anexos C e G.

y = (0,650 0,017)x + (5116,279 929,090)R² = 0,936

y =(0,673 0,001)x + (174,935 16,472)R² = 0,991

y =(0,429 0,015)x + (7792,305 685,922)R² = 0,907

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

0 20000 40000 60000 80000 100000

SVT

(mg/

L)

ST (mg/L)

Entrada Interior Saída



4.2. Resultados obtidos nas análises químicas

Nesta secção encontram-se os principais resultados obtidos nas análises químicas, que foram determinados segundo os métodos descritos na secção 3.4. Análises Químicas. Os valores dos parâmetros químicos encontram-se no Anexo E.

4.2.1. Matéria Orgânica

O controlo da matéria orgânica é essencial para avaliar o processo de estabilização das lamas. Neste estudo foi determinado o carbono total (nas amostras filtradas e no sobrenadante após sedimentação) e a carência química de oxigénio (nas amostras filtradas e nas amostras totais das lamas, determinada após agitação da amostra), para os três pontos de recolha, entrada, interior e saída do digestor.

Na determinação do TC, como o número de análises a efetuar no equipamento era muito significativo, o tempo que uma amostra podia estar a aguardar no amostrador automático podia ser elevado, alterando o valor medido. Para avaliar a variação de concentração de carbono e azoto ao longo do tempo foi realizado um estudo às amostras do dia 6 a 20 de Fevereiro de 2012. Fez-se uma primeira análise às amostras e passadas 14 horas voltaram a ser analisadas (note-se que se fez a experiência simulando um tempo de espera de amostras claramente superior ao que normalmente foi depois utilizado). Este estudo, que se apresenta no Anexo D, permitiu verificar que, passadas 14 horas as amostras analisadas apresentam apenas um pequeno desvio em relação à primeira análise. A redução média de concentração para o TC foi de 7,41±1,54 % e para o TN de 5,32±3,52 %. Estes resultados indicam que, o tempo de espera em que as amostras se encontram dentro do equipamento até serem analisadas, não tem um impacto significativo nos valores registados, face aos níveis de concentração em estudo.

Na determinação do CQO, após a preparação das amostras, como descrito detalhadamente na secção 3.4, foram feitas as leituras das absorvâncias das amostras digeridas e convertidas em CQO através da Equação A.1, apresentada no Anexo A, relativa à curva de calibração do KHP.

Seguidamente são apresentados os resultados de TC e de CQO para as diferentes amostras ao longo do tempo de monitorização.

CAPÍTULO 4


Figura 4.5 - Representação gráfica dos resultados obtidos, na determinação do TC (amostra filtrada e amostra do sobrenadante) e CQO (amostra filtrada e amostra de lamas) para a entrada, interior e saída.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

TC fi

ltrad

o (m

g/L)


0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

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9000

10000

TC so

bren

adan

te (m

g/L)


0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

CQO

filtr

ado (

mgO

2/L)

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 37 38 39 40

CQO

tota

l (m

g O

2/L)




Na Tabela 4.2 encontram-se os valores médios e o respetivo desvio padrão para os quatro períodos e ainda a média e o desvio padrão do conjunto de todas as amostras (global), calculados para o carbono total das amostras filtradas e do sobrenadante e ainda para a carência química de oxigénio do filtrado e das lamas, para os três pontos de recolha.

Tabela 4.2 - Valores da média e do desvio padrão para as amostras da entrada, do interior e da saída, da concentração de carbono total (mg/L) no filtrado e sobrenadante e da CQO (mg O2/L) no filtrado e na amostra total de lamas, para os diferentes períodos de colheita.

1º Período 2º Período 3º Período 4º Período Global

Média Desvio Padrão Média Desvio

Padrão Média Desvio Padrão Média Desvio

Padrão Média Desvio Padrão

TC filtrado (mg/L)

Ent. 482 180 1473 887 1675 396 661 225 1155 736 Int. 415 70 707 188 1237 444 548 65 756 402 Saí. 469 145 1203 346 1427 379 653 152 997 481

TC sobr.

(mg/L)

Ent. 4350 2124 4378 1633 4356 1794 6669 1963 4764 1952 Int. 1737 810 1567 499 2314 508 1986 244 1879 611 Saí. 2420 410 2251 255 2618 475 3759 786 2653 693

CQO filtrado

(mgO2/L)

Ent. 689 249 2821 1653 5763 1501 1283 314 2765 2305 Int. 269 131 1278 683 3421 1802 582 208 1453 1569 Saí. 506 460 2361 937 3872 1011 567 385 1959 1587

CQO total

(mgO2/L)

Ent. 41729 10439 46401 19170 60890 20688 62930 14193 51836 18214 Int. 8306 9652 10758 8343 18776 6564 6228 2905 11423 8576 Saí. 33334 3873 33829 16983 27545 5442 27272 4732 30920 10083

Numa primeira análise à Figura 4.5 pode verificar-se que a concentração de carbono é muito superior no sobrenadante do que no filtrado, o que está de acordo com o esperado, uma vez que nas amostras filtradas apenas é contabilizada a matéria orgânica dissolvida. As amostras de sobrenadante dão uma ideia dos valores de concentração que se poderia obter caso a ETAR de Choupal optasse por utilizar o espessador de lamas após a saída do digestor, previamente à utilização da centrífuga. Face aos resultados, pode constatar-se que o sobrenadante deveria ser recirculado ao tratamento biológico, uma vez que está claramente acima do valor limite de descarga em meio hídrico previsto na legislação, que é de 125 mgO2/L de CQO (Decreto-Lei n.º 152/97 de 19 de Junho, alterado pelos Decretos-Lei nº 348/98 de 9 de Novembro, 149/2004 de 22 de Junho e 198/2008 de 8 de Outubro).

A percentagem de remoção média de carbono nas amostras filtradas foi de 13,7±34,6%. Esta diminuição de carbono ao longo do digestor deve-se ao facto dos microrganismos anaeróbios transformarem a matéria orgânica solúvel em biogás e biomassa anaeróbia. Nas amostras de sobrenadante a percentagem de remoção média de carbono foi de 44,3±64,5%, indiciando que a fração da matéria orgânica não sedimentável e não dissolvida sofre uma maior degradação no reator que a fração solúvel.

CAPÍTULO 4


A carência química de oxigénio mede a quantidade de oxidante necessária para oxidar a matéria presente nas amostras, posteriormente convertida em termos de oxigénio equivalente.

Como seria de esperar, os valores são mais elevados para as amostras de lamas, que contabilizam a matéria orgânica dissolvida e suspensa.

Observa-se uma diminuição de CQO no processo de digestão anaeróbia, uma vez que a concentração de CQO nas lamas é claramente superior nas amostras da entrada relativamente às amostras de saída do digestor, observando-se uma percentagem de remoção global de 40,4±44,6%. Relativamente à matéria orgânica dissolvida (CQO filtrada) a percentagem de remoção foi 29,1±31,2%.

Nas análises da CQO total, na Tabela 4.2, verifica-se claramente um incremento da remoção de CQO à medida que o digestor vai estabilizando, partindo de uma eficiência de remoção de 20,1% no primeiro período, subindo para 27,1% e 54,8% nos períodos seguintes da primeira campanha, atestando o melhor desempenho do digestor na estabilização das lamas da ETAR à medida que a sua temperatura ia aumentando. Já no quarto período a percentagem de remoção é semelhante ao do terceiro, situando-se em 56,7%. Curiosamente, no caso da matéria orgânica dissolvida, a percentagem de remoção foi de 26,6%, 16,3%, 32,8% e 55,8%, respetivamente para os 4 períodos, parecendo indicar que a eficiência de remoção da fase solúvel é menos dependente da temperatura de operação do digestor.

Na análise da concentração de matéria orgânica verifica-se, uma vez mais, que as concentrações de CQO nas amostras do interior e da saída do digestor tomam valores muito diferentes, o que, conforme já foi referido, se deverá à deficiente agitação do digestor.

Na Figura 4.6 observa-se a correlação entre a concentração de TC e CQO nas amostras filtradas.

Figura 4.6 - Representação gráfica da concentração de TC versus a concentração de CQO nas amostras filtradas da entrada, do interior e da saída do digestor.

y = (2,511±0,049)x - (426,643±54,190) R² = 0,735

0100020003000400050006000700080009000

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

CQ

O fi

ltrad

o (m

g O

2/L

)

TC filtrado (mg/L)




Por análise da figura anterior, pode verificar-se uma razoável correlação entre a concentração de carbono total e de CQO, atestando que a TC pode constituir um método expedito, mais rápido e económico de aferir, grosseiramente, a matéria orgânica solúvel para cada tipo de amostra. Verificou-se também uma razoável correlação entre os SVT e a CQO, conforme observável na Figura 4.7.

Figura 4.7 - Representação gráfica da concentração de SVT versus a concentração de CQO total nas amostras da entrada, do interior e da saída do digestor.

Constata-se na figura anterior, que há uma razoável correlação entre a concentração em sólidos voláteis totais e em CQO total, indiciando que ambos os parâmetros medem razoavelmente bem a matéria orgânica total presente na amostra. As amostras que revelam um maior afastamento, que não foram consideradas na correlação (assinaladas com o círculo vermelho na figura) são amostras da entrada do reator. Este desvio poderá ser explicado pela presença de poluentes orgânicos presentes nas lamas primárias, cuja relação SVT/CQO seja consideravelmente diferente das lamas biológicas.

As concentrações de carbono total e os valores de CQO nas amostras de entrada oscilam muito mais do que nas amostras do interior e da saída, devido à oscilação da composição das lamas aeróbias que chegam ao digestor. Já a variação observada nas amostras no interior e à saída do digestor, ao longo do tempo, estão relacionadas não só com a composição das lamas que chegam ao digestor, mas também com o tempo de digestão e condições de operação do digestor. Outro aspeto a ter em atenção é o facto de alguns componentes serem mais resistentes à oxidação, e ainda os compostos orgânicos voláteis, devido à sua natureza, só serem oxidados enquanto permanecerem em contacto com o agente oxidante.

y = (0,915 0,015)x + (6363,532 415,243)R² = 0,802

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

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100000

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

CQ

O to

tal

(mg

O2/

L)

SVT (mg/L)


CAPÍTULO 4


Como já foi referido anteriormente, o interior e a saída deviam ter valores de concentração muito semelhantes, o que mais uma vez não se verificou.

Considerando o volume de lamas entradas no digestor no dia da colheita das amostras e assumindo que o volume no interior do reator se mantinha constante, pôde calcular-se a quantidade de matéria orgânica entrada e saída diariamente do digestor. A quantidade de biogás produzida pode ser expressa como “CQO equivalente”, utilizando a seguinte equação:

Equação 4.1

Sendo, a massa molar do metano, a percentagem de metano do biogás produzido no digestor, é a pressão do gás, é a temperatura do gás, é a contante dos gases perfeitos e a massa molar do oxigénio.

Na Figura 4.8 encontra-se representada a produção de biogás expressa em “CQO equivalente” e a quantidade de matéria orgânica entrada e saída no digestor, ao longo do tempo.

Figura 4.8 - Representação gráfica da produção de biogás (kg de CQO) e da matéria orgânica (kg de CQO) da corrente de entrada e de saída do digestor.

Pode verificar-se que a variabilidade na quantidade de matéria orgânica alimentada ao digestor é muito superior à variabilidade observada na corrente da saída e na produção do biogás. Este facto decorre do tempo de residência do reator ser elevado e o volume de mistura

0

1000

2000

3000

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5000

6000

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10000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 37 38 39 40

Mat

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g C

QO

)

Tempo (semanas)Entrada Saída produção de biogás



muito grande, o que leva a que, apesar da deficiente agitação interior, ocorra a atenuação das variações observadas na alimentação do digestor.

Verificou-se, também, que a produção de biogás aumentou com o aumento da diferença de matéria orgânica entre a corrente de entrada e a saída na generalidade dos dias considerados. Este comportamento era expectável uma vez que no digestor ocorre a transformação da matéria orgânica em biogás. Verificam-se, contudo, alguns dias em que a quantidade de matéria orgânica saída é muito elevada quando comparada com a quantidade entrada. Há mesmo dias (semana 6, 9 e 12) em que o valor saído é superior ao entrado, o que implicaria uma percentagem de remoção negativa. Esta situação deve-se ao facto de o tempo de retenção do reator ser muito elevado levando a que a variabilidade ocorrida na entrada não se reflita imediatamente na saída. Assim, por exemplo caso haja um período em que a concentração de lamas fornecida ao reator seja superior ao habitual, no dia em que a alimentação reduza para valores normais, a concentração de saída do digestor ainda irá refletir a alimentação maior dos dias anteriores, podendo ocorrer situações em que a saída é maior que a entrada.

Esta mesma conclusão parece observar-se pela análise da Figura 4.9, em que se apresenta a produção de biogás em função da matéria orgânica degradada (medida pela redução da CQO total). Os pontos correspondentes a períodos de grande variação na concentração de entrada que se traduzem num maior afastamento ou os em valores de CQO degradada negativa, não foram consideradas na correlação (assinaladas com o círculo vermelho na figura).

Figura 4.9 - Representação gráfica da produção de biogás em função da matéria orgânica (kg CQO) degradada nas lamas.

Apesar do baixo valor de coeficiente de correlação observado e do número significativo de pontos não considerados, parece haver uma ligeira correlação entre a matéria orgânica degradada (medida pela redução da CQO total) e a produção de biogás.

y = (0,119 0,016)x + (574,236 59,650)R² = 0,598

0

500

1000

1500

2000

2500

-3000 -2000 -1000 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

Prod

ução

de

biog

ás (m

3 )

CQO convertido (kg CQO)

CAPÍTULO 4


Através da CQO média que é convertida por dia, do volume de lamas colocado no digestor por dia e ainda da produção média de biogás por dia foi determinada uma eficiência de produção de biogás no digestor de 0,516±0,369 Nm3

biogás.kg-1 CQOremovida, valor que se encontra

na gama 0,4 a 0,6 m3biogás.kg-1

CQOremovida, sugerida por Gerardi (2003) e Gray (2005), mas com um desvio padrão elevado.

4.2.2. Azoto Total

Seguidamente encontram-se os resultados obtidos para a determinação da concentração de azoto total dissolvido (TN filtrado) e no sobrenadante das amostras sedimentadas (TN sobrenadante).

Figura 4.10 - Representação gráfica dos resultados obtidos na determinação do TN (amostras filtradas e amostras de sobrenadante), para a entrada, o interior e a saída do digestor.

Na Tabela 4.3 encontram-se os valores da média e do desvio para a concentração de azoto total no filtrado e no sobrenadante, nos quatro períodos e na totalidade das amostras (global), para os três pontos de recolha.

0

100

200

300

400

500

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L)


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1600

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 37 38 39 40

TN

sobr

enad

ante

(mg/

L)




Tabela 4.3 - Valores da média e do desvio para a entrada, interior e saída, da concentração de azoto total (mg/L) no filtrado e sobrenadante, para os diferentes períodos.

1º Período 2º Período 3º Período 4º Período Global Média Desvio Média Desvio Média Desvio Média Desvio Média Desvio

TN filtrado (mg/L)

Ent. 221 175 397 178 374 150 146 24 305 164 Int. 379 237 541 105 561 229 327 57 471 164 Saí. 382 222 689 178 611 203 384 65 542 208

TN sobrenad.

(mg/L)

Ent. 697 245 834 418 868 210 536 211 749 298 Int. 332 254 501 144 1172 218 435 166 617 375 Saí. 615 259 834 208 1142 297 662 110 830 286

Na Figura 4.10 e na Tabela 4.3 pode-se verificar que ao longo da primeira fase de recolha (1º, 2º e 3º período) houve um aumento da concentração de azoto nas amostras. Na segunda fase de recolha (4º período) os valores de azoto total diminuíram, relativamente à primeira fase de recolha. No caso do TN das amostras de filtrado, os valores obtidos nas últimas semanas da 1ª fase de recolha já se encontram em linha com os valores obtidos na 2ª fase.

É de salientar-se que, a concentração de azoto é maior na corrente de saída do que na corrente de entrada do digestor, sobretudo nas amostras de filtrado, uma vez que nas amostras de sobrenadante o incremento médio de azoto é de 10,8±4,0% e nas amostras de filtrado é de 77,8±27,3%. Em estado estacionário, não deviam existir grandes variações no balanço ao azoto no digestor, isto é, o TN na corrente de entrada devia ser muito próximo do da saída, uma vez que toda a matéria azotada que entra deverá abandonar o reator na corrente de saída ou na corrente de biogás formado. Como o biogás na sua constituição tem uma quantidade insignificante de compostos azotados, o diferencial de azoto total nas correntes de entrada e saída devia ser muito reduzido.

O aumento do TN, nas amostras de filtrado da corrente de saída, poderá ser explicado pelo facto do azoto passar da fase sólida para a fase líquida. Na primeira etapa do processo de digestão, as proteínas são degradadas e o azoto é libertado e transferido para a fase líquida, aumentando assim as concentrações de TN na saída em relação à entrada. Estudos revelam que a forma azotada mais comum detetada na fase líquida é a amónia (Kim, Nam e Shin, 2011, Cheng e Liu, 2002 e Bolzonella, et al. 2012). Este processo pode ocorrer em dois passos: redução assimilatória do nitrato, que é convertido a compostos orgânicos azotados e incorporados na biomassa e redução dissimilatória de compostos orgânicos de azoto (mineralização), com libertação de amónia (amonificação). Neste segundo processo, os compostos orgânicos azotados são, primeiramente, metabolizados e convertidos a aminoácidos e bases orgânicas azotadas que, subsequentemente, são reduzidos e libertados para o meio envolvente sob a forma de amónia.

Uma outra explicação para o incremento de azoto nas amostras filtradas, é a possível libertação de compostos azotados quando ocorre a lise das membranas celulares dos

CAPÍTULO 4


microrganismos aeróbios que são degradados no reator (Yang, Wang e Wang, 2010). As lamas provenientes do tratamento primário e secundário contêm microrganismos aeróbios, que durante o processo de digestão anaeróbio, são mortos e sofrem lise resultando na consequente libertação de compostos azotados para a fase líquida.

Uma terceira explicação poderia decorrer de uma limitação do método analítico. Segundo o manual do analisador TOC-V CPH/CPN Shimadzu (2001), existem componentes orgânicos azotados com uma baixa taxa de deteção pelo equipamento. Assim, a amostra da entrada, poderia conter na sua constituição compostos de baixa deteção que seriam degradados no digestor, pelo que na saída já existiriam essencialmente compostos com maior eficiência de deteção, formados ao longo do processo de digestão. No entanto, os componentes referidos pelo manual, são característicos de efluentes de indústrias têxteis e dificilmente encontrados nas lamas estabilizadas no digestor, pelo que este erro dificilmente poderá constituir uma possível explicação para o aumento do TN dissolvido observado.

4.3. Resultados obtidos nas análises morfológicas

Nesta secção são apresentados os resultados morfológicos dos agregados microbianos obtidos para as diferentes amostras de entrada, interior e saída do digestor. Para cada amostra obtiveram-se resultados em triplicado para os flocos e para os filamentos, uma vez que foram analisadas três lâminas para cada amostra de entrada, interior e saída.

Os parâmetros morfológicos dos flocos foram separados segundo o diâmetro dos flocos. Os flocos foram assim divididos, de acordo com o seu tamanho, em microflocos (inferior a 25 μm de diâmetro equivalente), mesoflocos (entre 25 e 250 μm de diâmetro equivalente) e macroflocos (superior a 250 μm de diâmetro equivalente). Depois de os parâmetros morfológicos terem sido separados por diâmetro para as três lâminas, determinou-se a média dos parâmetros de cada lâmina e posteriormente a média, e o desvio padrão, das três lâminas. Os resultados completos das características morfológicas para cada tamanho de floco encontram-se nos Anexos F.

Seguidamente são representados os parâmetros médios de solidez, excentricidade e convexidade para os mesoflocos e os respetivos desvios padrão.



Figura 4.11 - Representação gráfica da evolução da solidez, excentricidade e convexidade dos mesoflocos ao longo do tempo de análise para a corrente de entrada, do interior e da saída do digestor.

Na Tabela 4.4 encontram-se os valores médios e o respetivo desvio para os quatro períodos e ainda uma média e um desvio global. Os valores médios e o desvio associado foram calculados para a solidez, excentricidade e convexidade dos mesoflocos para os três pontos de recolha.

0,0

0,1

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Tempo (semanas)


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Tempo (semanas)


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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 37 38 39 40

Conv

exid

ade (

mes

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Tempo (semanas)


CAPÍTULO 4


Tabela 4.4 - Valor dos parâmetros solidez, excentricidade e convexidade nos diferentes períodos, para os três pontos de recolha.


Sol. Ent. 0,7533 0,0372 0,7527 0,0244 0,7467 0,0250 0,7137 0,0158 0,7445 0,0294 Int. 0,8319 0,0406 0,8489 0,0192 0,8259 0,0389 0,8306 0,0170 0,8353 0,0308 Saí. 0,7899 0,0219 0,7966 0,0197 0,7804 0,0075 0,7651 0,0166 0,7851 0,0198

Exc. Ent. 0,7734 0,0133 0,7751 0,0079 0,7788 0,0064 0,7849 0,0037 0,7773 0,0092 Int. 0,7305 0,0242 0,7315 0,0134 0,7363 0,0332 0,7423 0,0135 0,7344 0,0218 Saí. 0,7618 0,0084 0,7593 0,0078 0,7684 0,0027 0,7684 0,0075 0,7639 0,0077

Conv. Ent. 0,7876 0,0330 0,7866 0,0224 0,7801 0,0228 0,7490 0,0149 0,7786 0,0271 Int. 0,8574 0,0377 0,8721 0,0190 0,8521 0,0290 0,8609 0,0110 0,8611 0,0263 Saí. 0,8196 0,0164 0,8236 0,0179 0,8123 0,0107 0,7993 0,0140 0,8154 0,0166

Apenas se encontram representados os resultados morfológicos para os mesoflocos. Não estão representados os dados morfológicos para os microflocos, uma vez que devido ao seu pequeno tamanho pode haver uma má representação dos flocos em pixéis. Os macroflocos apareceram em muito baixa quantidade, implicando problemas de representatividade das características morfológicas obtidas que podem, deste modo, não corresponder inteiramente à realidade. No tocante aos mesoflocos pôde-se constatar, pela análise das figuras anteriores, que as amostras apresentaram bons desvios padrão, isto é, os erros associados foram relativamente baixos, o que indica uma boa correlação entre os triplicados das amostras recolhidas.

Os mesoflocos aumentaram de solidez da entrada para a saída, isto é, ficaram mais compactos, aumentaram de convexidade, adquirindo uma estrutura menos degradada nas fronteiras e diminuíram de excentricidade, ficando menos alongados. Em termos médios, os parâmetros morfológicos das amostras mantiveram-se praticamente inalterados ao longo do período de monitorização, com exceção do 4º período em que a menor solidez e convexidade dos agregados de entrada levou a uma ligeira diminuição das mesmas também nos agregados à saída do digestor. Apesar deste facto, pode-se considerar que os agregados da segunda fase de recolha (4º período) não diferiram muito dos da primeira fase de recolha. Uma análise cuidada da Figura 4.11 torna percetível uma tendência ligeiramente decrescente da solidez e convexidade, e crescente para a excentricidade, nos três primeiros períodos de operação para as amostras da entrada e do interior. No caso dos agregados da saída do digestor, após o aumento da solidez e convexidade e diminuição da excentricidade verificada no 1º período de operação, durante os dois períodos seguintes verificou-se uma inversão desta tendência.

Pode-se verificar mais uma vez que as amostras do interior e saída foram relativamente diferentes, o que vem reforçar a hipótese de estratificação das lamas no digestor ou de problemas associados à metodologia de amostragem. De facto, de entre os três pontos de amostragem, as amostras do interior do reator foram as que possuíram uma maior solidez e



convexidade e menor excentricidade, o que poderá configurar melhores propriedades mecânicas.

Após a distinção de cada agregado na respetiva classe de tamanhos, determinou-se ainda a área total de flocos e a área total de cada classe de flocos (micro, meso e macroflocos) para posteriormente se determinar as respetivas percentagens em área. Na Figura 4.12 encontra-se representada a percentagem de área para cada classe de agregados. No Anexo F encontram-se os valores das percentagens de área representadas, para cada classe de agregados e ainda a área total de agregados, para a entrada, interior e saída do digestor.

Figura 4.12 - Representação gráfica da percentagem de área de microflocos, mesoflocos e macroflocos nas amostras da entrada, do interior e da saída do digestor, ao longo do tempo de análise.

0%

10%

20%

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90%

100%

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floc

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10%

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100%

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0%

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 37 38 39 40

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floc

os


CAPÍTULO 4


Tabela 4.5 - Valores da percentagem de área de microflocos, mesoflocos e macroflocos nas amostras da entrada, do interior e da saída do digestor, para os diferentes períodos.


Área Micro (%)

Ent. 33,22 2,49 37,01 2,36 35,94 2,79 32,75 3,52 35,00 3,12 Int. 49,34 13,93 47,92 12,84 44,34 11,40 62,97 4,58 49,98 12,74 Saí. 30,15 3,82 32,21 3,10 37,39 4,88 39,68 2,67 34,32 5,12

Área Meso (%)

Ent. 64,43 1,41 61,04 1,50 62,25 2,19 64,01 3,38 62,76 2,40 Int. 49,35 13,25 51,30 11,98 55,31 10,97 37,03 4,58 49,35 12,16 Saí. 68,26 3,67 66,81 2,28 61,61 4,06 59,84 2,62 64,62 4,58

Área Macro

(%)

Ent. 2,35 1,77 1,95 1,38 1,81 1,04 3,24 0,77 2,24 1,35 Int. 1,31 2,33 0,78 1,11 0,35 0,86 0,00 - 0,67 1,40 Saí. 1,59 1,35 0,97 0,92 1,00 1,14 0,48 0,69 1,06 1,07

Analisando os resultados observa-se que a composição das amostras em macroflocos, ao longo do período de monitorização, para a entrada, interior e saída, foi praticamente negligenciável. Deste modo a análise ao tamanho dos flocos pode praticamente resumir-se à análise das percentagens (em termos de área) em micro e mesoflocos. Em termos globais predominaram os mesoflocos na entrada e saída do digestor com percentagens entre os 59.84% e os 68.26%, enquanto que no interior houve uma equivalência entre micro e mesoflocos. Verificou-se ainda que, enquanto o valor médio das percentagens de micro e mesoflocos foram relativamente estáveis ao longo do tempo, para a entrada e para a saída do digestor, enquanto as amostras do interior apresentaram uma maior oscilação. Tal como para os parâmetros morfológicos apresentados anteriormente, foi também notória uma diferença entre o interior com maior percentagem de microflocos, e a saída do reator com maior percentagem de mesoflocos.

Pôde-se ainda verificar, pela análise dos três gráficos anteriores, a existência de duas zonas distintas. Nos dois primeiros períodos, as amostras que saíam do digestor apresentavam uma maior percentagem de área de mesoflocos do que as amostras de entrada, ainda que muito ligeiramente. Este facto pode indiciar a possibilidade de durante a primeira fase de monitorização os flocos aumentarem ligeiramente de tamanho da entrada para a saída do digestor. Contudo, no final do terceiro período já se começa a notar uma inversão nesta tendência, vindo-se a comprovar, no quarto período (segunda fase de recolha), uma ligeira diminuição do tamanho dos flocos (da entrada para a saída). Ao nível das amostras do interior do reator foi verificada uma maior diferença entre a 1ª fase de monitorização e a 2ª fase (4º período), com uma percentagem muito superior de microflocos nesta última, o que poderá indiciar alguma desagregação dos flocos no reator. Foi ainda de verificada um ligeiro aumento da percentagem de mesoflocos no 3º período, em relação aos anteriores, que poderá ser explicada pelo aumento dos sólidos totais no digestor e a recolha de amostras acima da interface que separa as lamas do sobrenadante neste período



Para cada amostra de entrada, interior e saída foi ainda determinado um parâmetro de densidade aparente (Dens. ap.) dos flocos com recurso aos SST e à AT. Foi ainda realizado um estudo da biomassa filamentosa que incidiu na determinação da média e desvio padrão do comprimento total de filamentos por volume (CT), para cada amostra.

Figura 4.13 - Representação gráfica da densidade aparente dos flocos e do comprimento de filamentos por volume para as amostras da corrente de entrada, do interior e da saída do digestor, ao longo do tempo de

análise.

Na Tabela 4.6 encontram-se os valores médios e os desvios padrão para a densidade aparente e para o comprimento total de filamentos por volume, para os quatro períodos representados na Figura 4.13 e ainda uma média e um desvio global.

0,0000

0,0005

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900000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 37 38 39 40

CT

(m

m/m

L)


CAPÍTULO 4


Tabela 4.6 - Valores médios e desvios padrão da densidade aparente (mg/µm2) e do comprimento total de filamentos por volume (µm/µL), para os diferentes períodos.


Dens. ap (mg/µm2)

Ent. 0,0012 0,0002 0,0014 0,0005 0,0008 0,0001 0,0008 0,0002 0,0011 0,0004 Int. 0,0006 0,0003 0,0004 0,0004 0,0017 0,0010 0,0008 0,0002 0,0009 0,0008 Saí. 0,0015 0,0008 0,0019 0,0009 0,0010 0,0005 0,0011 0,0004 0,0014 0,0008

CT (mm/mL)

Ent. 364645 274590 164420 75227 281250 238479 377383 191099 284167 210941 Int. 27025 22887 43943 38815 140856 143884 40904 30064 64283 86989 Saí. 194694 78962 187430 67237 253143 58688 160038 58652 201704 70834

Os flocos das amostras de saída foram na sua maioria os que apresentaram maiores valores de

densidade aparente, ao longo do período de monitorização, apresentando-se em média um

pouco mais densos que os da entrada e do interior. Sabendo-se que as lamas da saída foram

recolhidas na base do digestor e uma vez que os flocos mais densos, havendo estratificação no

interior do digestor, se encontrariam na base do mesmo, é natural que a amostra de saída

contenha flocos aparentemente mais densos. De igual modo a aparente menor densidade dos

flocos na amostra do interior do digestor poderá ser devida à altura a que se encontrava o local

de amostragem no digestor, com a recolha de amostras acima da interface que separa as lamas

do sobrenadante. Como já foi referido anteriormente, no 3º período o nível das lamas estaria

acima do ponto de recolha das amostras do interior do digestor, e assim, os flocos do interior

apresentaram uma maior (245%) densidade aparente (Anexo F). Este aumento deveu-se

principalmente ao aumento dos SST (Anexo E) no interior do digestor neste período (233% de

aumento relativamente aos dois períodos anteriores), enquanto o aumento ao nível da área

total dos flocos (Anexo F) foi menos elevado (21%). Este facto pode ainda estar relacionado

com o facto de a produção de biogás (Anexo G) apenas ter aumentado 71% neste período,

logo o biogás preso no interior dos flocos poderá ter aumentado menos que a componente

sólida, o que deverá ter levado a um aumento da densidade dos flocos. Apesar de bastante

oscilante pode ser observada uma ligeira tendência decrescente da densidade aparente dos

agregados da saída, em linha com a tendência apresentada pelos agregados na entrada. No 4º

período não foi tão notória a diferença de densidade aparente, entre o interior e a saída do

digestor, com estes últimos a apresentarem, mais uma vez, maior densidade aparente.

Os valores de comprimento total de filamentos encontram-se em linha com o estudo de (Pucini 2010), que estudou o digestor anaeróbio da ETAR do Choupal antes do seu restauro. Os valores obtidos por este autor para a entrada do digestor foram, contudo, um pouco inferiores (100000 a 250000 µm/µL) e para o interior algo superiores (100000 a 300000 µm/µL) aos obtidos no presente estudo.



As amostras de entrada foram as que, na maior parte das amostras, contiveram um maior conteúdo em filamentos, diminuindo o mesmo para as amostras da saída do digestor. Foi ainda verificado que as amostras do interior apresentaram o menor conteúdo em filamentos. Verificou-se que os valores obtidos para a entrada oscilaram muito, sendo que se encontram muito dependentes da biomassa à saída dos leitos percoladores. Verificou-se que o comportamento de CT nas amostras da saída seguiu, em certa medida, o comportamento deste parâmetro nas amostras de entrada, embora com uma variação muito menor. Em relação às amostras do interior do reator verificou-se um aumento do comprimento total de bactérias filamentosas no 3º período, voltando a apresentar valores baixos na segunda fase de monitorização (4º período). Este comportamento revelou-se coincidente com o aumento dos SSV e matéria orgânica verificado neste período, tal como seria de esperar. Verificou-se contudo que a percentagem de aumento de CT (289%) (Anexo F) foi ligeiramente superior ao dos SSV (219%) (Anexo E) o que pode indiciar a formação de agregados com um ligeiro maior teor (estimado em 32%) em bactérias filamentosas. Este aumento vem de encontro ao ligeiro aumento (23%) verificado para o IVL (Anexo E) no interior do reator para este período.

4.4. Resultados de controlo realizado pela entidade gestora da ETAR

A Luságua realiza diariamente na ETAR uma variedade de análises às amostras recolhidas do digestor. Deste modo são determinados o pH nas amostras de entrada e do interior do digestor, e os ácidos gordos voláteis e alcalinidade total presentes na amostra recolhida do interior. Monitoriza ainda o volume de lamas adicionado, a temperatura a que está a funcionar o digestor e o biogás produzido. Os resultados cedidos pela Luságua encontram-se no Anexo G.

Para uma melhor análise foram representados em gráficos os valores de temperatura das lamas no digestor, pH das lamas de entrada e das lamas em digestão, alcalinidade total e ácidos gordos voláteis das lamas em digestão, e ainda o biogás produzido. Todos estes valores correspondem às análises realizadas à segunda-feira.

CAPÍTULO 4


Figura 4.14 - Representação gráfica dos valores fornecidos pela Luságua: (a) Temperatura das lamas (oC), (b) Alcalinidade total (mg de CaCO3/L), (c) Produção de biogás (m3), (d) ácidos gordos voláteis

(C3COOH/L) e (e) pH das lamas de entrada no digestor e das lamas em digestão, ao longo do tempo.

Na Figura 4.14 encontram-se representados alguns dos parâmetros monitorizados. Cada parâmetro encontra-se subdividido no tempo em 4 períodos, e para cada um desses períodos foi determinada a média e o desvio padrão. Na Tabela 4.7 encontram-se os valores médios e os desvios padrão para esses parâmetros nos diferentes períodos considerados.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 37 38 39 40

Tem

pera

tura

das

lam

as (o C

)

Tempo (semanas)

0

500

1000

1500

2000

2500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 37 38 39 40

Prod

ução

de

biog

ás (m

3 )

Tempo (semanas)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 37 38 39 40

Alc

alin

idad

e tot

al (m

g C

aCO

3/L

)

Tempo (semanas)

5,80

6,00

6,20

6,40

6,60

6,80

7,00

7,20

7,40

7,60

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 37 38 39 40

pH d

as la

mas

Tempo (semanas)pH lamas em digestão pH lamas de entrada

0

500

1000

1500

2000

2500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 37 38 39 40

Áci

dos g

ordo

s vol

átei

s (m

gCH

3CO

OH

/L)

Tempo (semanas)

a b)

c d)

e



Tabela 4.7 - Valores médios e desvios padrão da temperatura, da produção de biogás, dos ácidos gordos voláteis, da alcalinidade e do pH das lamas de entrada e das lamas em digestão, para os diferentes períodos.


Temperatura (oC) 28,00 3,58 37,14 0,69 41,17 1,17 40,50 0,58 36,39 5,66

Biogás (m3) 724,00 213,09 995,00 280,29 1491,50 416,11 1307,50 165,44 1108,17 407,99

AGV (mgCH3COOH/L) 433,83 797,35 138,17 128,96 1401,17 835,73 199,00 102,49 555,36 766,03

Alcalinidade (mg CaCO3/L) 1527,17 280,02 1953,71 254,87 2594,83 273,09 1751,25 742,95 1974,48 544,50

pH entrada 6,28 0,19 6,29 0,25 6,17 0,15 6,08 0,05 6,22 0,19

pH digestão 7,07 0,10 7,13 0,34 7,27 0,16 7,38 0,05 7,19 0,23

Ao analisar os resultados fornecidos pela Luságua pode-se verificar que, como o digestor se encontrava em fase de arranque, a temperatura aumentou com o avançar dos dias até atingir uma temperatura constante, à volta dos 41 ºC. Como já foi referido anteriormente, o 1º período é caraterizado por um grande aumento da temperatura, o 2º pela estabilização da temperatura (ao redor dos 37ºC), o 3º período por uma segunda estabilização da temperatura (ao redor dos 41ºC), tendo-se mantido esta temperatura estável também durante o 4º período (segunda fase de recolha de amostras). Para se alcançar o primeiro patamar de temperatura estável foi necessário cerca de 15 semanas. No arranque do reator, como a produção de biogás era reduzida o calor produzido na sua queima era insuficiente para possibilitar a operação do digestor à temperatura da gama mesófila pretendida. Com a temperatura no interior do reator baixa, o processo de digestão é lento e a velocidade de crescimento das bactérias é reduzida, limitando geralmente a etapa da hidrólise. Segundo a bibliografia, na gama mesófila as bactérias metanogénicas são ativas num intervalo de temperatura de 30 a 42 ºC e o rendimento do processo de estabilização começa a diminuir para temperaturas superiores a 35ºC, sendo inibido para temperaturas superiores a 42ºC, uma vez que representa a transição entre crescimento das bactérias mesófilas e termófilas.

Através da Figura 4.15 pode verificar-se que a produção de biogás na fase de arranque (1º período), isto é, para temperaturas mais baixas, verifica-se uma dependência linear da temperatura, indiciando que este parâmetro é relevante nesta fase. Contudo, para temperaturas mais elevadas, a produção de biogás deixou de ser tão influenciada pela temperatura, passando outros parâmetros de funcionamento do reator a assumir maior relevância.

CAPÍTULO 4


Figura 4.15 - Representação gráfica da produção de biogás (m3) em função da temperatura (oC).

Conforme se referiu anteriormente a produção de biogás (PB) não depende apenas da temperatura a que ocorre o processo de digestão mas também do conteúdo em biomassa, entre outros parâmetros. Na Figura 4.16 encontra-se representado o quociente entre a produção de biogás e um parâmetro relacionado com a biomassa (SSV). Nesta figura verificar-se que a temperatura ótima de produção de biogás se situa à volta dos 37ºC e que para temperaturas superiores a 40ºC a produção de biogás por SSV diminui drasticamente. O digestor em estudo tem uma temperatura constante um pouco elevada quando comparada quer com as temperaturas aconselhadas na bibliografia, quer com a temperatura ótima observada pelos resultados deste estudo, e próxima da temperatura de declínio das bactérias mesófilas.

Figura 4.16 - Representação gráfica da razão PB/SSV em função da temperatura a que ocorre o processo de digestão.

O pH é um fator que afeta a taxa de crescimento dos microrganismos. Segundo Tchobanoglous, et al. (2003) o pH deve situar-se entre 6,8 a 7,2 e idealmente entre 7,0 a 7,2. É ainda de referir que a metanogénese diminui para valores de pH inferiores a 6,5, uma vez que as bactérias metanogénicas são muito sensíveis a variações de pH. Na Figura 4.14 pode-se verificar que o pH no interior do digestor se manteve maioritariamente entre 7 e 7,4 e que

y = (50,045 5,133)x - (713,017 188,936R² = 0,482

0,00

500,00

1000,00

1500,00

2000,00

2500,00

20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00

Prod

ução

de b

iogá

s (m

3 )

Temperatura (oC)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

PB

/SSV

Temperatura (oC)



as variações de pH não foram muito bruscas apesar de haver algumas oscilações. No início do 2º período o pH das lamas diminuiu pontualmente para 6,4, o que certamente contribuiu para a diminuição da atividade das bactérias metanogénicas e consequentemente da produção de biogás observada. Verificou-se ainda que o pH aumentou da entrada para a saída, uma vez que, previsivelmente, haverá uma diminuição dos ácidos orgânicos pela ação das bactérias acetogénicas. Estas bactérias promovem a oxidação anaeróbia dos ácidos orgânicos (dos quais ácido butírico e ácido propiónico) em acetato, hidrogénio e dióxido de carbono, que posteriormente são convertidos essencialmente em metano e dióxido de carbono, pelas bactérias metanogénicas.

A alcalinidade e os ácidos gordos voláteis são também parâmetros fundamentais para o controlo do processo de digestão. Os ácidos gordos voláteis produzidos pelas bactérias fermentativas na etapa da acidogénese tendem a diminuir o pH, e é através da capacidade tampão do digestor que esta diminuição é combatida. Segundo Turovskiy e Mathai (2006) a os ácidos gordos voláteis devem variar entre 100 e 2500 mgCH3COOH/L. Verificou-se, contudo, que da 4ª à 11ª semana, os ácidos gordos voláteis se encontraram abaixo do limite mínimo aconselhável. Foi também visível um aumento significativo no 3º período de monitorização, ao passo que no 4º período as concentrações observadas foram já significativamente mais baixas. Segundo Turovskiy e Mathai (2006) a alcalinidade deve encontrar-se entre 1000 e 5000 mgCaCO3/L com valor médio de 3000 mgCaCO3/L, enquanto que para Gerardi (2003) a alcalinidade deve encontrar-se entre 1000 a 3000 mgCaCO3/L e para Tchobanoglous, et al. (2003) entre 2000 a 3000 mgCaCO3/L. Deste modo, a alcalinidade medida encontrou-se dentro dos limites sugeridos para o funcionamento normal de um digestor anaeróbio. Verificou-se ainda que a alcalinidade aumentou ao longo do tempo de monitorização na 1ª fase, contudo no 4º período verificou-se uma elevada diminuição dos valores deste parâmetro.

4.5. Caracterização do digestor

As lamas mistas entraram no topo do digestor com uma percentagem de matéria seca entre 2,8 a 8,3% (Anexo G). O processo de digestão anaeróbia de alta carga pode decorrer a temperaturas na faixa mesófila ou termófila. Como já foi referido anteriormente, o digestor anaeróbio em estudo encontra-se na faixa mesófila, portanto o processo de digestão é mesófilo de alta carga.

O digestor tem um formato cilíndrico, com um volume útil de 3000 m3, e está equipado com um sistema de agitação de injeção de biogás na base do tanque e um sistema de recirculação externa de lamas. Com os resultados obtidos pode presumir-se que o sistema de agitação de lamas não se encontra em boas condições, o que provoca uma possível estratificação no interior do digestor.

CAPÍTULO 4


O tempo de retenção de lamas do digestor no período em estudo foi de 24,9±6,0 dias, sendo igual ao tempo de retenção de sólidos, caso se pudesse considerar o reator perfeitamente agitado. Este tempo de retenção de lamas encontra-se na gama referida na bibliografia, 15 a 25 dias por Schwartz e Chairman (1977) e 25 a 30 dias por Gray (2005).

O grau de estabilização é muitas das vezes expresso em termos da percentagem de redução de sólidos voláteis e, segundo Tchobanoglous, et al. (2003), a redução de sólidos voláteis nos digestores anaeróbios de alta carga geralmente varia entre 50,0 e 60,0%. O digestor em estudo tem uma baixa percentagem de redução de sólidos voláteis, cerca de 34,3±24,1 %.

No digestor são produzidos em média 0,275±0,126 Nm3biogás.kg-1

SVT introduzidos no digestor. Este valor encontra-se na gama reportada na literatura para as lamas mistas, entre 0.14 a 0.91 m3

biogás.kg-1SVT adicionados (Speece, 1988). Outra forma de avaliar a eficiência do digestor é

através da estimativa da produção de biogás por matéria orgânica consumida (SVT ou CQO). Como já foi referido anteriormente, a produção de biogás é de 0,898±0,801 Nm3

biogás.kg-1SVT

removidos e 0,516±0,369 Nm3biogás.kg-1

CQOdegradado. Tchobanoglous, et al. (2003) e Qasim (1999) sugerem uma produção especifica de biogás de 0,75 a 1,12 m3

biogás.kg-1SVdestruídos, Gerardi

(2003) e Gray (2005) sugerem uma produção de biogás entre 0,4 a 0,6 m3biogás.kg-1

CQOdegradado. Pode-se concluir que os valores de eficiência de produção de biogás determinados se encontram nas gamas referidas na bibliografia mas apresentam um desvio padrão elevado devido à variabilidade das amostras.

O biogás produzido no digestor tem uma composição média de 71,3±6,4% de CH4, este valor encontra-se na gama de 65-75% sugerida por Turovsky e Mathai (2006) para um processo de digestão de alta carga. A produção de metano está diretamente relacionada com a diminuição da CQO ao longo da passagem pelo digestor. Assim, o rendimento do metano pode ser avaliado a partir do balanço ao CQO no sistema, com base na CQO removida. Em condições normais, para uma temperatura de 35oC, a produção de metano teórico é de cerca de 0,35 m3

CH4.kg-1CQOdegradado (Gosset e Belser 1982). No digestor em estudo, a eficiência de produção

de metano foi de 0,366±0,261 Nm3CH4.kg-1

CQOdegradado, o que está de acordo com o valor sugerido, apesar do mau funcionamento detetado associado à deficiente agitação do reator e à elevada temperatura de operação.

A corrente de saída das lamas contem ainda um elevado teor de matéria seca (4,63±1,93%) e de matéria volátil (67,30±4,37 %). A corrente recolhida do interior do digestor deveria ser muito semelhante à corrente de saída, se o digestor estivesse bem agitado. A amostra recolhida do interior tem uma percentagem média de matéria seca de 1,16±1,00 % e volátil de 68,70±4,46 %. A grande diferença de matéria seca nas duas correntes pode ser devido à sedimentação dos sólidos no digestor, fazendo assim com que a concentração à saída, retirada na base do digestor, seja bastante elevada.



4.6. Resultados obtidos pela aplicação de estatística multivariável

Os métodos de estatística multivariável são muito importantes na monitorização de sistemas de tratamentos de efluentes. No tratamento dos parâmetros recolhidos do digestor anaeróbio de lamas, ao longo do tempo, foram utilizados dois métodos, Análise de Componentes

principais (ACP) e Mínimos Quadrados Parciais (MQP). A análise de estatística multivariável foi realizada no programa Matlab.

4.6.1. Análise de Componentes Principais

Os parâmetros utilizados para as análises de estatística multivariável encontram-se descritos seguidamente:

Tabela 4.8 - Parâmetros físico-químicos e morfológicos utilizados na Análise de Componentes Principais.

Físico-químicos Morfológicos ST AT

SVT % Área (micro, meso e macroflocos) SNVT Nb SDT CT

SDNV CT/SST SDV CT/AT

SDV/SDT Dens. ap. SST FF (micro, meso e macroflocos) IVL Conv. (micro, meso e macroflocos) MS Comp. (micro, meso e macroflocos) MV Esf. (micro, meso e macroflocos) TCf Exc. (micro, meso e macroflocos)

TCsobr. Rob. (micro, meso e macroflocos) TNf Conc. (micro, meso e macroflocos)

TNsobr. RA (micro, meso e macroflocos) CQOf Diâm. (micro, meso e macroflocos) CQOt Per. (micro, meso e macroflocos)

Compr. (micro, meso e macroflocos) Larg. (micro, meso e macroflocos)

A análise de componentes principais foi realizada, num primeiro estudo para os parâmetros físico-químicos, seguidamente para os parâmetros morfológicos e por fim para o conjunto dos dados físico-químicos e morfológicos. No ponto H dos anexos, encontram-se os resultados obtidos pelo tratamento estatístico de ACP.

Na Figura 4.17 e Figura 4.18 encontram-se as representações gráficas referentes à ACP dos parâmetros físico-químicos. Na Figura 4.19 encontram-se as 10 variáveis com maior importância para os três primeiros componentes principais.

CAPÍTULO 4


Figura 4.17 - PCA com o primeiro e segundo componente principal, dos parâmetros físico-químicos, para a entrada, interior e saída.

Figura 4.18 - ACP com o primeiro e terceiro componente principal, dos parâmetros físico-químicos, para a entrada e saída.

Pode-se verificar que, para os parâmetros físico-químicos, é possível uma boa separação do interior em relação à entrada e saída com o PC1, para todos os período à exceção do 3º período. Foi assim visível que o cluster do 3º período de monitorização, no tocante aos

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

-6 -4 -2 0 2 4 6PC2

(25,

0%)

PC1 (40,6%)

Entrada 1º período Entrada 2º período Entrada 3º período Entrada 4º período

Interior 1º período Interior 2º período Interior 3º período Interior 4º período

Saída 1º período Saída 2º período Saída 3º período Saída 4º período

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

PC1

(40,

6%)

PC3 (11,6%)





parâmetros físico-químicos do interior do digestor se aproximou bastante do cluster referente ao mesmo período para a saída do reator. Este facto encontra-se de acordo com a recolha de amostras acima da interface que separa as lamas do sobrenadante no interior do digestor, para este período. A separação obtida entre o interior do digestor e a entrada e saída foi predominantemente devido ao PC1 (SVT, ST e SST), embora PC2 também tenha uma contribuição relevante (SDV, SDVS, CQOf e SDT), se se considerar o cluster do 3º período. Já a separação entre a entrada e saída não é tão evidente, sendo esta separação melhor para o PC3 (SDNV e MV) até um certo nível.

O PC1 explica 40,6%, o PC2 25,0% e o PC3 11,6% da variância dos dados, o que significa que 77,2% da variância dos dados é explicada. Para a ACP através dos parâmetros físico-químicos, as variáveis com maior importância são sem dúvida os sólidos para os 3 PC’s.

Figura 4.19 - Variáveis com maior importância para o PC1, PC2 e PC3 referentes aos parâmetros físico-químicos.

Nas figuras 4.20 e 4.21 encontram-se as representações gráficas referentes à análise ACP dos parâmetros morfológicos. Na Figura 4.22 encontram-se as 10 variáveis com maior importância para os três primeiros componentes principais.

,000,05000

,1000,15000

,2000,25000

,3000,35000

,4000

SVT

SST

CQ

Ot

TCf

SDV

PC1

,000,05000

,1000,15000

,2000,25000

,3000,35000

,4000

SDV

CQ

Of

TNf

IVL

TNso

br.

PC2

,000,05000

,1000,15000

,2000,25000

,3000,35000

,4000,45000

,5000

SDN

V

SNV

T

TCso

br.

SDT

SST

PC3

CAPÍTULO 4


Figura 4.20 - ACP com o primeiro e segundo componente principal, dos parâmetros morfológicos, para a entrada, interior e saída.

Figura 4.21 - ACP com o primeiro e terceiro componente principal, dos parâmetros morfológicos, para a entrada, interior e saída.

Pode-se verificar que para os parâmetros morfológicos, foi possível obter uma separação razoável do interior em relação à entrada e saída quer com PC1 e PC2, quer com PC1 e PC3, embora não tão elevada quanto para os parâmetros físico-químicos. Para estes parâmetros já

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

-10 -5 0 5 10 15PC2

(11,

6%)

PC1 (47,2%)




-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

-10 -5 0 5 10 15

PC3

(8,4

%)

PC1 (47,2%)






não se verificou uma tão elevada aproximação entre os dados referentes ao 3º período de monitorização, entre o interior e a saída do digestor. Tal está de acordo com a análise aos parâmetros morfológicos previamente efetuada, indiciando que não existiu uma elevada alteração morfológica dos flocos no digestor neste período, mas apenas um aumento da quantidade dos mesmos e da sua densidade aparente. A separação obtida foi predominantemente devido ao PC1 (morfologia dos mesoflocos), embora exista também um ligeiro contributo de PC2 (morfologia dos macroflocos) ou de PC3 (dimensões dos microflocos e morfologia de macroflocos). Verificou-se ainda uma razoável a separação entre a entrada e saída, devido fundamentalmente a PC1, sendo que quer PC2, quer PC3 não parecem trazer qualquer valência na separação destas duas amostras. O PC1 explica 47,2%, o PC2 11,6% e o PC3 8,4% da variância dos dados, o que significa que 67,3% da variância dos dados é explicada.

Figura 4.22 - Variáveis com maior importância para o PC1, PC2 e PC3 referentes aos parâmetros morfológicos.

Os componentes de maior importância para o PC1 são características morfológicas dos mesoflocos, como é o caso da convexidade, solidez, e esfericidade. Para o PC2 já são as características dos macroflocos, como esfericidade, compacidade e solidez. No PC3 é o rácio de áreas dos macroflocos e depois características morfológicas dos macro e dimensionais dos microflocos.

Nas Figuras 4.23 e 4.24 encontram-se as representações gráficas referentes ao conjunto dos parâmetros morfológicos e físico-químicos. Na Figura 4.25 encontram-se as 10 variáveis com maior importância para os três primeiros componentes principais.

,18000,18500,19000,19500

,2000,20500,21000,21500

CO

NV

mes

o

ESFm

eso

CO

MPm

eso

FFm

eso

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ic

PC1

,000,05000

,1000,15000

,2000,25000

,3000,35000

ESFm

ac

SOLm

ac

CO

MPR

mac

LAR

Gm

eso

FFm

ac

PC2

,000

,1000

,2000

,3000

,4000

,5000

RA

mac

DIA

Mm

icLA

RG

mic

CO

NV

mac

PER

mic

PER

mac

FFm

acC

OM

PRm

icC

ON

Cm

acEX

Cm

ic

PC3

CAPÍTULO 4


Figura 4.23 - ACP com o primeiro e segundo componente principal, com o conjunto dos parâmetros morfológicos e físico-químicos, para a entrada, interior e saída.

Figura 4.24 - ACP com o primeiro e terceiro componente principal, com o conjunto dos parâmetros morfológicos e físico-químicos, para a entrada, interior e saída.

Pode-se verificar que para o conjunto dos parâmetros físico-químicos e morfológicos, é possível uma separação razoável do interior, entrada e saída com o PC1, sendo que quer PC2, quer PC3 não parecem trazer uma valência significativa na separação das três amostras. Esta

-15

-10

-5

0

5

10

-15 -10 -5 0 5 10 15

PC2

(11,

2%)

PC1 (41,7%)




-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

-15 -10 -5 0 5 10 15PC3

(9,6

%)

PC1 (41,7%)






separação é assim predominantemente devido ao PC1 (solidez e esfericidade dos macroflocos, diâmetro dos microflocos, SNVT, CQOf e MV). Foi verificado contudo que a separação das amostras do interior não foi tão boa como para a utilização dos parâmetros físico-químicos. O PC1 explica 41,7%, o PC2 11,2% e o PC3 9,6% da variância dos dados, o que significa que 62,5% da variância dos dados é explicada.

Figura 4.25 - Variáveis com maior importância para o PC1, PC2 e PC3 referentes ao conjunto dos parâmetros morfológicos e físico-químicos

As variáveis de maior importância para o PC1 dividem-se entre morfológicas e físico-químicas, como a solidez e esfericidade dos macroflocos, diâmetro dos microflocos, SNVT, CQOf e MV. Para o PC2 são essencialmente parâmetros morfológicos dos macroflocos, e para o PC3 voltam a dividir-se entre morfológicas e físico-químicas.

4.6.2. Mínimos Quadrados Parciais

Os parâmetros utilizados para as análises de MQP foram os mesmos da ACP e encontram-se na Tabela 4.8. No Anexo I, estão os resultados obtidos para o tratamento estatístico de MQP

A técnica de MQP permitiu estimar os valores de remoção do carbono total, de azoto total e da carência química de oxigénio. Estes valores foram estimados para o filtrado (TC, TN, CQO), sobrenadante (TC e TN) e lamas (CQO). Foi ainda estimada a produção de biogás.

Primeiro os valores foram estimados apenas com os parâmetros físico-químicos, depois só com parâmetros morfológicos e por último com o conjunto de todos os parâmetros. Numa primeira fase foram apenas utilizados os parâmetros físico-químicos das amostras de entrada. Posteriormente foram introduzidos os parâmetros físico-químicos do interior.

,16000,16500,17000,17500,18000,18500,19000,19500

,2000

SOLm

acM

VSN

VT

CQ

Of

ESFm

acD

IAM

mic

RAm

icSD

NV

EXC

mic ST

PC1

,000

,05000

,1000

,15000

,2000

,25000

,3000

RAm

acSD

V/S

DT

CON

Vm

acES

Fmac

COM

Pmac

ROB

mac

SOLm

acSD

VFF

mac

PER

mac

PC2

,19000,2000

,21000,22000,23000,24000,25000,26000

COM

PRm

acCQ

Of

CON

Cmac

DIA

Mm

icSD

VLA

RGm

icSD

TPE

Rm

icES

Fmac

SOLm

ac

PC3

CAPÍTULO 4


O número de componentes principais nunca deve ser superior a metade do número de dados de Y existentes. Para todos os casos foram utilizados 10 componentes principais e 23 amostras.

Nas Tabelas 4.9 e 4.10 encontram-se os resultados obtidos na análise dos MQP, sendo os resultados com preenchimento a cinza escuro os que apresentam uma melhor previsão.

Tabela 4.9 - Resultados das regressões entre os dados observados (x) e os dados preditos (y), por MQP com 10 componentes principais, para parâmetros físico-químicos de entrada, morfológicos e para o conjunto destes parâmetros.

Tabela 4.10 - Resultados das regressões entre os dados observados (x) e os dados preditos (y), por MQP com 10 componentes principais, para parâmetros físico-químicos de entrada e interior, morfológicos e para o conjunto destes parâmetros.

Parâmetros

Físico-químicos de entrada

Morfológicos Físico-químicos de entrada e morfológicos

Remoção TCsobr. y=0,844x R²=0,588 y=0,966x R²=0,691 y=0,963x R² = 0,775

Remoção TNsobr. y=0,828x R²=0,780 y=0,788x R²=0,632 y=0,857x R² = 0,742

Remoção CQOtamas y=0,8567x R²=0,771 y=0,761x R²=0,681 y=0,828x R² = 0,832

Remoção TCfiltrado y=0,745x R²=0,756 y=0,795x R²=0,569 y=0,916x R² = 0,730

Remoção TNfiltrado y=0,937x R²=0,802 y=0,925x R²=0,636 y=0,928x R² = 0,686

Remoção CQOfiltrado y=0,648x R²=0,653 y=0,865x R²=0,744 y=0,900x R² = 0,745

Produção de biogás y=0,952x R²=0,323 y=0,947x R²=0,664 y=0,956x R² = 0,784

Parâmetros

Físico-químicos de entrada+interior

Morfológicos Físico-químicos de entrada+interior e

morfológicos

Remoção TCsobr. y=0,891x R²=0,576 y=0,966x R²=0,691 y=0,958x R²=0,746

Remoção TNsobr. y=0,862x R²=0,827 y=0,788x R²=0,632 y=0,890x R²=0,756

Remoção CQOtamas y=0,931x R²=0,877 y=0,761x R²=0,681 y=0,846x R²=0,805

Remoção TCfiltrado y=0,847x R²=0,841 y=0,795x R²=0,569 y=0,926x R²=0,736

Remoção TNfiltrado y=0,974x R²=0,901 y=0,925x R²=0,636 y=0,961x R²=0,773

Remoção CQOfiltrado y=0,775x R²=0,791 y=0,865x R²=0,744 y=0,888x R²=0,743

Produção de biogás y=0,970x R²=0,685 y=0,947x R²=0,664 y=0,960x R²=0,794



As representações gráficas que se seguem são relativas aos casos em que se obteve uma melhor previsão. Na Figura 4.26 encontra-se representado a regressão entre os dados observados de remoção de TC no sobrenadante e os valores preditos.

Figura 4.26 - Regressão entre os dados observados de remoção de TC no sobrenadante e os valores preditos por MQP com 10 componentes principais, com parâmetros físico-químicos da entrada e

morfológicos.

Obteve-se uma previsão apenas razoável na remoção de TC no sobrenadante, a partir do conjunto dos parâmetros morfológicos e físico-químicos de entrada. Em ambos os casos se verificou que esta previsão se devia mais aos parâmetros morfológicos, uma vez que o coeficiente de determinação e o declive obtidos (Tabela 4.9) para os dados morfológicos individualmente, são melhores do que para os físico-químicos de entrada.

Na

Figura 4.27 encontra-se representado a regressão entre os dados observados de remoção de TN no filtrado e os valores preditos.

y = 0,963xR² = 0,775

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

-3 -2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5

TC

rem

ovid

o pr

edito

(mg/

L)

TC removido observado (mg/L)

TC sobrenadante

y = 0,974xR² = 0,901

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

-0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8

TN

rem

ovid

o p

redi

to (m

g/L

)

TN removido observado (mg/L)

TN filtrado

CAPÍTULO 4


Figura 4.27 - Regressão entre os dados observados de remoção de TN no filtrado e os valores preditos por MQP com 10 componentes principais, com parâmetros físico-químicos da entrada mais interior.

Na Figura 4.28 encontra-se representado a regressão entre os dados observados de remoção da CQO total nas lamas e os valores preditos.

Figura 4.28 - Regressão entre os dados observados de remoção de CQO total nas lamas e os valores preditos por MQP com 10 componentes principais, com parâmetros físico-químicos da entrada mais

interior.

Através das Figuras 4.27 e 4.28 pode verificar-se que se obteve uma relativamente boa previsão quer na remoção de TN no filtrado quer na remoção de CQO total nas lamas, a partir dos dados físico-químicos de entrada e interior. Pode ainda observar-se que, houve uma melhoria considerável na introdução dos parâmetros físico-químicos do interior em relação à previsão só para a entrada.

Na Figura 4.29 encontra-se representado a regressão entre os dados observados de produção de biogás e os valores preditos.

y = 0,931xR² = 0,877

-1,2-1

-0,8-0,6-0,4-0,2

00,20,40,60,8

1

-1 -0,5 0 0,5 1

CQO

rem

ovid

o pre

dito

(mgO

2/L)

CQO removido observado (mgO2/L)

CQO lamas



Figura 4.29 - Regressão entre os dados observados de produção de biogás e os valores preditos por MQP com 10 componentes principais, com parâmetros físico-químicos de entrada mais interior e morfológicos.

Obteve-se uma previsão apenas razoável para a produção de biogás, a partir do conjunto dos dados físico-químicos de entrada e interior e morfológicos. Pode ainda observar-se que, houve uma ligeira melhoria na introdução dos parâmetros físico-químicos do interior em relação à previsão só para a entrada. Os dados morfológicos não se revelaram muito importantes para esta previsão, uma vez na Tabela 4.10 pode verificar-se que o coeficiente de determinação e o declive são menores para os dados morfológicos individualmente do que para os físico-químicos da entrada mais interior.

y = 0,960xR² = 0,794

0200400600800

100012001400160018002000

0 500 1000 1500 2000 2500

Prod

ução

de b

iogá

s pre

dito

(m3)

Produção de biogás observada (m3)

CAPÍTULO 4


CAPÍTULO 2

INSTALAÇÃO DA ETAR

CAPÍTULO 3


CAPÍTULO 4


CAPÍTULO 5



ANEXOS

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

CAPÍTULO 5


5. CONCLUSÕES GERAIS E SUGESTÕES

5.1. Conclusões gerais

Neste trabalho foi estudado o funcionamento do digestor anaeróbio de lamas da ETAR do Choupal, em Coimbra. Este digestor encontrava-se em fase de arranque e a temperatura foi aumentando com o avançar do período de monitorização, até atingir uma temperatura constante de 41ºC (gama mesófila alta). Com o estudo efetuado pode-se concluir que a temperatura ótima de produção de biogás se situa entre os 36 e 38ºC e que para temperaturas superiores a 40ºC a produção de biogás por unidade de SSV no reator diminui. O digestor em estudo tem uma temperatura constante um pouco elevada quando comparada quer com as temperaturas normalmente sugeridas na bibliografia, quer com a temperatura ótima observada pelos resultados do estudo.

Verificou-se que o pH no interior do digestor aumentou ligeiramente ao longo do período de monitorização, mas na maioria das amostras situou-se na gama referida na bibliografia (Tchobanoglous, et al., 2003). Foi possível ainda observar que o pH aumentou da entrada para a saída, uma vez que, previsivelmente, haverá uma diminuição dos ácidos orgânicos no processo de digestão. A alcalinidade, à exceção da última amostra, permaneceu dentro da gama aconselhada enquanto que os ácidos gordos voláteis encontraram-se abaixo da gama aconselhada pela bibliografia (Turovskiy e Mathai, 2006) entre a 4ª e a 11ª semana.

O tempo médio de retenção hidráulico no digestor foi de 24,9dias, sendo igual ao tempo de retenção de sólidos, caso se pudesse considerar o reator perfeitamente agitado, e encontra-se na gama referida na bibliografia. As lamas mistas entraram no topo do digestor com uma percentagem de matéria seca entre 2,8- a 8,3, podendo-se apurar que o processo de digestão em estudo se enquadra na digestão anaeróbia mesófila de alta carga.

Ao longo do tempo foram recolhidos dados acerca do funcionamento e evolução do digestor. As amostras recolhidas permitiram a análise e a avaliação das lamas da entrada, do interior e da saída do digestor, através de um conjunto de variáveis operacionais, físico-químicas e morfológicas da biomassa. No âmbito do estudo realizado constatou-se que a representatividade das amostras recolhidas se mostra um aspeto de particular relevância: As amostras de lamas da entrada foram recolhidas na superfície do tanque num local em que o efluente se encontra estagnado, ocorrendo, certamente, a estratificação com a sedimentação da parte mais densa das lamas, levando a que as lamas no tanque não sejam homogéneas e dificultando a colheita pontual de amostras representativas. As amostras do interior podem deixar de ser representativas do interior do digestor se, o operador não proceder sempre da mesma forma na recolha ou se ocorrer a estratificação das lamas no interior do digestor. Os resultados obtidos parecem revelar que ocorre estratificação no interior do digestor, revelando

Conclusões gerais e sugestões


uma deficiente agitação do mesmo. Esta conclusão decorre da grande oscilação observada na concentração de sólidos e CQO total nas amostras do interior, parecendo indicar que algumas das amostras são retiradas com a interface lamas/sobrenadante acima do local de colheita (ficando com elevado teor de lamas) e outras em que a interface estava abaixo do ponto de colheita (ficando praticamente sem sólidos)

Analisando os sólidos totais verificou-se que são, na sua grande maioria, SVT, encontrando-se em suspensão: o valor médio da percentagem da matéria volátil presente nas amostras da corrente de entrada foi de 75,2±4,8%, encontrando-se cerca de 95% desta em suspensão (SSV). A percentagem de remoção de matéria volátil foi aproximadamente 34,3±24,1%.

A análise aos dados de TC permitiu concluir, como esperado, que a concentração de TC foi muito superior no sobrenadante do que no filtrado, tendo a percentagem de remoção média de carbono nas amostras filtradas sido de 13,7±34,6% e nas amostras de sobrenadante de 44,3±64,5%. Em relação à CQO foi visível a sua diminuição pelo processo de digestão anaeróbia, uma vez que a concentração de CQO nas lamas foi claramente superior nas amostras da entrada relativamente às amostras de saída do digestor, com uma percentagem de remoção global de 40,4±44,6%. Relativamente à matéria orgânica dissolvida (CQO filtrada) a percentagem de remoção foi 29,1±31,2%.

A produção de biogás pelo digestor aumentou ao longo dos dois primeiros períodos de monitorização, tendo sofrido um ligeiro decréscimo no terceiro período, devido, provavelmente, a uma temperatura excessivamente elevada. O biogás produzido no digestor caracterizou-se por uma composição média de 71,3±6,4% de CH4, encontrando-se dentro da gama de 65 a 75% sugerida por Turovsky e Mathai (2006) para um processo de digestão de alta carga.

A eficiência do digestor, determinada através da produção de biogás relativamente à CQO consumida, obteve um valor de 0,516±0,369 Nm3

biogás.kg-1 CQOremovida, encontrando-se dentro

dos valores de referência (Gerardi, 2003 e Gray, 2005). Transpondo para metano, verificou-se que o metano produzido no digestor rondou os 0,366±0,261 m3CH4.kg-1 de CQO degradado, muito semelhante ao reportado na bibliografia (Gosset e Belser, 1982). A eficiência do digestor também pode ser avaliada pela produção de biogás relativamente à matéria volátil introduzida no digestor ou à consumida, tendo-se obtido valores de produção de biogás de 0,315±0,188 Nm3

biogás.kg-1SVT introduzidos no digestor e 0,898±0,801 Nm3

biogás.kg-1SVT

removidos no digestor. Estes valores encontram-se na gama sugerida pela bibliografia (Speece, 1988 e Turovskiy e Mathai, 2006).

Pode concluir-se que a concentração de azoto aumentou ao longo do processo de digestão, tendo sido o incremento de 10,8±4,0% nas amostras de sobrenadante e de 77,8±27,3% nas amostras de filtrado. O aumento do TN ao longo do processo de digestão pode,

CAPÍTULO 5


eventualmente, ser explicado pelo facto do azoto passar da fase sólida para a fase líquida por redução dissimilatória de compostos orgânicos de azoto (mineralização). Uma outra explicação para o aumento de azoto, é a possível libertação de compostos azotados quando ocorre a lise das membranas celulares dos microrganismos anaeróbios.

Em relação aos parâmetros morfológicos, verificou-se que os mesoflocos aumentaram de solidez da entrada para a saída, isto é, ficaram mais compactos, aumentaram de convexidade, adquirindo uma estrutura menos degradada nas fronteiras e diminuíram de excentricidade, ficando menos alongados. Pode-se ainda apurar que, de entre os três pontos de amostragem, as amostras do interior do reator foram as que possuíram uma maior solidez e convexidade e menor excentricidade, o que poderá configurar melhores propriedades mecânicas. O facto de as amostras do interior e saída terem sido relativamente diferentes, vem reforçar a hipótese de estratificação das lamas no digestor ou de problemas associados à metodologia de amostragem. Comparando os resultados da primeira com a segunda fase de recolha (4º período), pode-se concluir que os agregados, em termos médios, não diferiram muito entre si.

Foi notória a baixa quantidade de macroflocos no digestor, com valores em termos de percentagem em área sempre abaixo dos 5%. Deste modo a composição dos agregados reportou-se praticamente a micro e mesoflocos, com predomínio destes últimos na entrada e saída do digestor. Verificou-se ainda que o valor médio das percentagens de micro e mesoflocos se manteve relativamente estável ao longo do tempo, para a entrada e para a saída, Contudo, as amostras do interior apresentaram uma maior oscilação, devido fundamentalmente à estratificação dos agregados no digestor e localização do local de amostragem. Na primeira fase da recolha, as amostras da saída do digestor apresentaram uma ligeiramente superior percentagem de área de mesoflocos, em relação aos microflocos, do que as amostras da entrada do digestor. Este facto indicia a possibilidade de durante a primeira fase de monitorização os agregados terem aumentado de tamanho durante o processo de digestão. Contudo, no final da primeira fase já se começou a notar uma tendência oposta, que se veio a comprovar na segunda fase de recolha.

Os flocos das amostras de saída foram na sua maioria os que apresentaram maiores valores de

densidade aparente, ao longo do período de monitorização. Como as lamas da saída foram

recolhidas na base do digestor e uma vez que os flocos mais densos, havendo estratificação no

interior do digestor, se encontrariam na base do mesmo, é natural que a amostra de saída

contivesse flocos mais densos. A menor densidade aparente dos flocos na amostra do interior

do digestor poderá ser devida à altura a que se encontrava o local de amostragem no digestor,

como já foi referido anteriormente. Mais uma vez se verificou uma clara distinção do 3º

período referente ao interior do digestor, em relação aos restantes, apresentando um valor bem

mais elevado de densidade aparente, pelas razões previamente apontadas.

Conclusões gerais e sugestões


O conteúdo em filamentos revelou ser relativamente baixo no decurso do período de monitorização e para todos os locais de amostragem. Pode concluir-se que as amostras de entrada foram as que, na maior parte das amostras, contiveram um maior conteúdo em filamentos, diminuindo o mesmo para as amostras da saída do digestor. Foi ainda verificado que as amostras do interior apresentaram o menor conteúdo em filamentos. Os valores obtidos para a entrada oscilaram muito, sendo que se encontram muito dependentes da biomassa à saída dos leitos percoladores. Nas amostras do interior do reator novamente se verificou uma tendência discrepante no 3º período, em relação aos restantes períodos, com o aumento do comprimento total dos filamentos.

Na ACP conseguiu-se distinguir, até um certo nível, os dados da entrada, interior e saída. Destes, os do interior são os que se conseguem distinguir melhor. Para os parâmetros físico-químicos, foi possível uma boa separação do interior em relação à entrada e saída com o PC1, para todos os período à exceção do 3º período. A separação obtida entre o interior do digestor e a entrada e saída foi predominantemente devido ao PC1 (SVT, ST e SST), embora PC2 também tenha uma contribuição relevante (SDV, SDVS, CQOf e SDT), se se considerar o cluster do 3º período. Já a separação entre a entrada e saída não foi tão evidente, sendo esta separação melhor para o PC3 (SDNV e MV) até um certo nível. Com os parâmetros morfológicos, foi possível obter uma separação razoável do interior em relação à entrada e saída. A separação obtida foi predominantemente devido ao PC1 (morfologia dos mesoflocos), embora exista também um ligeiro contributo de PC2 (morfologia dos macroflocos) ou de PC3 (dimensões dos microflocos e morfologia de macroflocos). Verificou-se ainda uma razoável separação entre a entrada e saída, devido fundamentalmente a PC1, sendo que quer PC2, quer PC3 não parecem trazer qualquer valência na separação destas duas amostras. Para o conjunto dos parâmetros físico-químicos e morfológicos, foi possível uma separação razoável do interior, entrada e saída com o PC1, sendo que quer PC2, quer PC3 não parecem trazer uma valência significativa na separação das três amostras. Esta separação é assim predominantemente devido ao PC1 (solidez e esfericidade dos macroflocos, diâmetro dos microflocos, SNVT, CQOf e MV). Foi verificado contudo que a separação do interior em relação à entrada e saída, para os parâmetros morfológicos e para o conjunto dos parâmetros, não foi tão boa como para os parâmetros físico-químicos.

Na análise de MQP obteve-se uma previsão não mais que razoável na remoção de TC no sobrenadante, a partir dos dados morfológicos e dos parâmetros físico-químicos de entrada, devido fundamentalmente aos parâmetros morfológicos. Obteve-se uma relativamente boa previsão quer da remoção de TN no filtrado quer da remoção de CQO total nas lamas, a partir dos dados físico-químicos de entrada e interior. Obteve-se ainda uma previsão apenas razoável para a produção de biogás, a partir do conjunto dos dados físico-químicos de entrada, interior e morfológicos. Nestes três últimos casos verificou-se uma melhoria considerável pela

CAPÍTULO 5


introdução dos dados do interior (em relação aos dados da entrada apenas), sendo que os dados morfológicos não se revelaram muito importantes para estas previsões.

Com os resultados obtidos pode-se concluir que as amostras do interior e saída são muito diferentes, o que vem reforçar a hipótese de estratificação das lamas no digestor ou de problemas associados à metodologia de amostragem. Foi ainda notório que o 3º período referente ao interior do digestor foi consideravelmente diferente dos demais, por via do aumento da quantidade de sólidos presente e implicações ao nível de outros parâmetros daí decorrentes.

5.2. Sugestões para trabalhos futuros

Em trabalhos futuros, seria interessante o estudo do funcionamento do sistema de agitação do digestor, uma vez que os resultados obtidos no presente estudo indiciam que o digestor se encontra em deficientes condições de agitação.

Associado a este estudo seria interessante verificar qual a produção de biogás caso o digestor se encontrasse em perfeitas condições de funcionamento e, assim, perceber a quantidade de biogás que a ETAR não está a aproveitar.

Como o processo de recolha de amostras não é totalmente fiável, sugere-se o estudo de um novo método de recolha das amostras, para melhor controlo do processo de digestão.

Seria também interessante fazer uma recolha diária de amostras do digestor, para poder fazer balanços ao sistema.

CAPÍTULO 2


CAPÍTULO 3


CAPÍTULO 4


CAPÍTULO 5



ANEXOS

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

Referências bibliográficas


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Yang, X., Wang, X., Wang, L. “Transferring of components and energy output in industrial sewage sludge disposal by thermal pretreatment and two-phase anaerobic process.” Bioresource Technology 101 (2010): 2580-2584.

CAPÍTULO 2


CAPÍTULO 3


CAPÍTULO 4


CAPÍTULO 5

CONCLUSÕES GERAIS ESUGESTÕES


ANEXOS

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

Anexos


A. CURVA DE CALIBRAÇÃO COM O PADRÃO KHP

As soluções padrão de concentração conhecida em KHP foram digeridas e posteriormente feitas as leituras no espectrofotómetro. Na Tabela A.1 são apresentadas as concentrações e diluições das diferentes soluções utilizadas para fazer a curva de calibração assim como as respetivas absorvâncias para um comprimento de onda de 600 nm.

Tabela A.1 - Concentração de KHP para as diferentes diluições e respetivas absorvâncias para um λmáx de 600 nm.

Diluição Concentração KHP mgKHP/L Absorvância

01:10 42,54 0,0143 01:05 85,08 0,0347 01:04 106,35 0,0405 01:02 212,70 0,0802

- 425,40 0,1524 No Figura A.1 encontra-se a curva de calibração obtida.

Figura A.1 - Curva de calibração do KHP a um λmáx de 600 nm.

A curva de calibração obtida para o KHP, apresenta um comportamento linear na gama de concentrações usadas e pode ser traduzida em CQO:

y = 2808,6260x - 6,4990 R² = 0,9983

000

050

100

150

200

250

300

350

400

450

00.000 00.000 00.000 00.000 00.000

Con

cent

raçã

o K

HP

(mg/

L)

Absorvância

Anexos


( ) ( ) Equação A.1

Na Equação A.1, representa a absorvância e representa a carência química de oxigénio correspondente em mgO2/L. Na equação são também, apresentados os erros inerentes à determinação da curva de calibração, isto é, os erros associados à determinação do declive e da ordenada na origem. O método de cálculo das incertezas encontra-se descrito no ponto B dos anexos.

Anexos


B. CÁLCULO DAS INCERTEZAS ÀS CURVAS DE REGRESSÃO LINEAR

Sendo a curva de calibração obtida, descrita de forma adequada pelo método dos mínimos quadrados (polinómio de 1º grau, de acordo com a ISO 8466/1), o desvio padrão residual é determinado segundo a expressão representada pela Equação B.1.

√∑ ( ( ))

Equação B.1

Em que:

é o devio padrão residual da curva de calibração:

é a ordenada na origem da reta de calibração;

é o declive da curva de calibração;

é o número de leituras de padrões utilizados no traçado da curva de calibração;

é a absorvância de cada padrão de calibração;

é a concentração de cada padrão de calibração.

Anexos


C. CORRELAÇÃO DE RESULTADOS OBTIDOS NO LABORATÓRIO E OBTIDOS PELA LUSÁGUA

A Luságua realiza semanalmente na ETAR uma variedade de análises às amostras recolhidas do digestor. Um dos parâmetros monitorizados pela Luságua é a matéria seca e a matéria volátil (ponto G dos anexos). Uma vez que a matéria seca e a volátil, foram determinadas tanto na ETAR como no laboratório, a Figura C.1 e Figura C.2 mostram a relação existente entre os dois resultados obtidos. O desvio padrão residual foi calculado como se encontra descrito no anexo B.

Figura C.1 - Representação gráfica da matéria seca determinada na Luságua versus matéria seca determinada no laboratório.

Na representação gráfica da Figura C.1 apenas foram desprezados três valores de matéria seca para a entrada. Para a saída apenas são apresentados os valores determinados em julho, uma vez que a Luságua na primeira fase não determinava este parâmetro.

Pode-se verificar que os coeficientes de determinação obtidos são bastante elevados, o que indica que os ensaios determinados no laboratório são muito semelhantes aos obtidos pela Luságua. Uma vez que, as amostras analisadas no laboratório e as analisadas pela Luságua partem da mesma amostra recolhida, os valores de correlação alcançados vêm confirmar que os resultados foram semelhantes quando obtidos por dois métodos distintos.

Mais uma vez, com a análise do gráfico anterior pode-se verificar que, as amostras do interior são as mais pobres em matéria seca e as amostras da entrada são as mais ricas em matéria seca.

y = (0,9862 0,0393) x - (2808,5395 2267,3393) R² = 0,8958

y = (0,9005 0,0296) x - (461,8197 432,9228) R² = 0,9098

y = (1,1044 0,3609) x - (4707,4769 13413,3847) R² = 0,9771

,0

10000,0

20000,0

30000,0

40000,0

50000,0

60000,0

70000,0

80000,0

,0 10000,0 20000,0 30000,0 40000,0 50000,0 60000,0 70000,0 80000,0

Mat

éria

seca

Lab

(mg/

L)

Matéria seca Luságua (mg/L)


Anexos


Figura C.2 - Representação gráfica da % de matéria volátil determinada na Luságua versus % de matéria volátil determinada no laboratório.

Para a construção do gráfico da Figura C.2 apenas foi desprezado um valor para a entrada e um para o interior. Para a saída apenas são apresentados os valores determinados em julho, uma vez que a Luságua só começou a fazer as análises à corrente de saída na segunda fase de recolha. Pode-se verificar que os coeficientes de determinação obtidos são bastante elevados, o que indica que os ensaios determinados no laboratório são muito semelhantes aos obtidos pela Luságua, o que vem a confirmar o que foi dito na análise anterior.

No caso da % de matéria volátil não se verifica uma separação tão acentuada entre os valores das três amostras.

y = (1,0594 0,0385) x - (4,8684 2,9276) R² = 0,8918

y = (0,9505 0,0447) x + (2,9073 3,1327) R² = 0,8601

y = (1,0125 0,1770) x - (1,1678 11,9857) R² = 0,9934

50

55

60

65

70

75

80

85

50,00 55,00 60,00 65,00 70,00 75,00 80,00 85,00

% M

atér

ia v

olát

il La

bora

tóri

o

% Matéria volátil Luságua Entrada Interior Saída

Anexos


D. ENSAIO DA VARIAÇÃO DE TC E TN COM O TEMPO

Na Figura D.1 encontra-se a representação gráfica dos valores experimentais de carbono total e azoto total para as amostras no instante inicial e posterior leitura passado 14 horas.

Figura D.1 - Representação gráfica dos valores de carbono e azoto total para a primeira análise e passado 14 horas.

O erro cometido na leitura após 14 horas encontra-se na Tabela D.1.

Tabela D.1 - Valores dos erros cometidos nas leituras de TC e TN, passado 14 horas da primeira leitura.

Data Local Erro de TC Erro TN

06-02-2012 Entrada 9,79% 11,11% Interior 6,47% 1,90% Saída 4,24% 2,96%



As incertezas associadas às curvas de regressão linear foram determinadas segundo o ponto B

dos anexos.

y = (1,0886±0,0001) x - (0,8941±0,0182) R² = 0,9976

y = (0,9890±0,0263) x + (3,5394±1,5960) R² = 0,9939

020040060080100120140160180200220

000 020 040 060 080 100 120 140 160 180 200

1ª a

nális

e

Análise após 14 horas

TC (mg/L) TN (mg/L)

Anexos


E. PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS

Nesta secção encontram-se os principais resultados dos parâmetros físico-químicos obtidos para as amostras de entrada, interior e saída do digestor.

E.1. Entrada do digestor

Tabela E.1 - Dados dos parâmetros físicos para as amostras de entrada do digestor.

Data Semana ST (mg/L)

SVT (mg/L)

SDT (mg/L)

SDV (mg/L)

SST (mg/L)

SSV (mg/L)

IVL (mL/gSST)

31-10-2011 1 42227 31840 2400 1300 39827 30540 25,1 07-11-2011 2 74713 49707 1667 400 73047 49307 13,7 14-11-2011 3 59668 42268 1350 800 58317 41467 17,1 21-11-2011 4 56630 40578 600 280 56030 40298 17,7 28-11-2011 5 71570 50578 840 200 70730 50378 14,1 05-12-2011 6 27720 21645 920 600 26800 21045 37,3 12-12-2011 7 53168 35762 1240 1000 51928 34762 19,3 19-12-2011 8 67913 51913 2600 1960 65313 49953 15,3 26-12-2011 9 45268 36155 1400 880 43868 35275 22,6 02-01-2012 10 57774 39306 3760 2720 54014 36586 18,5 09-01-2012 11 74336 49944 2120 1440 72216 48504 13,8 16-01-2012 12 55768 43040 1900 1733 53868 41307 18,6 23-01-2012 13 48516 37060 2680 1800 45836 35260 21,8 30-01-2012 14 40096 32336 4840 3280 35256 29056 28,4 06-02-2012 15 34064 27188 3840 3200 30224 23988 32,8 13-02-2012 16 68722 53348 5320 4080 63402 49268 15,8 20-02-2012 17 51428 40312 4440 4320 46988 35992 21,3 27-02-2012 18 38816 31932 5520 4760 33296 27172 30,0 05-03-2012 19 56824 46176 4200 3640 52624 42536 19,0 09-07-2012 37 59444 46062 1220 480 58224 45582 17,2 16-07-2012 38 46042 35084 2080 1100 43962 33984 22,7 23-07-2012 39 70482 53210 1100 440 69382 52770 14,4 30-07-2012 40 28472 21566 1300 300 27172 21266 36,8

Tabela E.2 - Dados dos parâmetros químicos para as amostras de entrada do digestor.

Data Semana TCf. (mg/L)

TCsobr. (mg/L)

CQOf (mgO2/L)

CQOt (mgO2/L)

TNf (mg/L)

TNsobr. (mg/L)

31-10-2011 1 2399 553 44100 547 07-11-2011 2 721 3211 637 36704 180 611 14-11-2011 3 500 4384 1030 48781 278 642 21-11-2011 4 246 7898 628 39607 113 652 28-11-2011 5 382 5646 356 55709 183 1069 05-12-2011 6 560 2564 927 25470 350 512 12-12-2011 7 523 4454 740 48313 154 825 19-12-2011 8 738 4677 1171 51122 308 925 26-12-2011 9 1015 1930 1957 13299 308 726 02-01-2012 10 3029 6478 5384 78833 707 1391 09-01-2012 11 1765 3508 3427 42603 439 194 16-01-2012 12 1113 6280 2968 42603 349 1278 23-01-2012 13 2130 3320 4101 48033 517 498 30-01-2012 14 2213 3041 3764 44662 503 746 06-02-2012 15 1236 3628 5253 39607 328 758 13-02-2012 16 2002 5106 5768 59173 531 1045 20-02-2012 17 1817 2346 5168 89693 474 620 27-02-2012 18 1472 4633 8277 49718 208 852 05-03-2012 19 1308 7382 6348 82485 198 1185 09-07-2012 37 460 4838 1676 60858 131 505 16-07-2012 38 474 5171 1143 44381 129 338 23-07-2012 39 887 8789 1367 77897 181 833 30-07-2012 40 822 7879 946 68582 144 468

Anexos


E.2. Interior do digestor

Tabela E.3 - Dados dos parâmetros físicos para as amostras do interior do digestor.


SVT (mg/L)

SDT (mg/L)

SDV (mg/L)

SST (mg/L)

SSV (mg/L)

IVL (mL/gSST)

31-10-2011 1 1855 1160 1100 233 755 927 26,5 07-11-2011 2 12125 8735 1600 450 10525 8285 3,8 14-11-2011 3 3700 2562 1000 633 2700 1929 40,7 21-11-2011 4 3222 2266 1120 600 2102 1666 76,1 28-11-2011 5 2458 1528 880 320 1578 1208 25,3 05-12-2011 6 5916 3846 1640 1080 4276 2766 44,4 12-12-2011 7 2582 1694 1320 1160 1262 534 63,4 19-12-2011 8 3515 2262 1400 1080 2115 1182 127,7 26-12-2011 9 26022 15647 1560 1200 24462 14447 40,1 02-01-2012 10 3334 2172 1280 1080 2054 1092 43,8 09-01-2012 11 3006 1932 1760 1520 1246 412 64,2 16-01-2012 12 2632 1712 867 633 1765 1079 17,0 23-01-2012 13 14024 10112 1640 1560 12384 8552 42,8 30-01-2012 14 10272 7484 2400 1520 7872 5964 74,9 06-02-2012 15 34064 13612 1560 1440 23904 12172 13-02-2012 16 10164 7588 2960 2680 7204 4908 20-02-2012 17 41196 28000 4520 4200 36676 23800 27,0 27-02-2012 18 16168 12040 3000 2800 13168 9240 53,2 05-03-2012 19 16064 11936 3640 3160 12424 8776 78,9 09-07-2012 37 7640 5370 740 60 6900 5310 34,8 16-07-2012 38 5582 4006 1520 940 4062 3066 29,5 23-07-2012 39 10160 7406 1000 260 9160 7146 48,0 30-07-2012 40 6130 4280 960 140 5170 4140 36,8

Tabela E.4 - Dados dos parâmetros químicos para as amostras do interior do digestor.


TCsobr. (mg/L)

CQOf (mgO2/L)

CQOt (mgO2/L)

TNf (mg/L)

TNsobr. (mg/L)

31-10-2011 1 946 328 3376 248 07-11-2011 2 465 1539 235 26968 356 322 14-11-2011 3 313 1712 487 1597 299 279 21-11-2011 4 402 3285 281 1503 377 290 28-11-2011 5 400 1665 141 7214 385 321 05-12-2011 6 494 1277 141 9180 477 447 12-12-2011 7 576 1252 394 19010 474 370 19-12-2011 8 720 1678 740 1223 527 662 26-12-2011 9 581 2472 2304 21351 527 415 02-01-2012 10 795 1327 1723 16576 603 578 09-01-2012 11 770 1912 1058 6746 600 285 16-01-2012 12 469 983 909 1035 365 560 23-01-2012 13 1040 1348 1817 9367 693 634 30-01-2012 14 1330 1772 1480 16202 756 980 06-02-2012 15 621 2186 881 21257 326 1192 13-02-2012 16 1525 1757 4466 10678 758 916 20-02-2012 17 1890 2900 5299 30245 793 1319 27-02-2012 18 992 2881 3904 16857 348 1506 05-03-2012 19 1067 2385 4494 17419 386 1122 09-07-2012 37 597 2010 703 9833 369 668 16-07-2012 38 530 1980 703 3560 333 426 23-07-2012 39 602 1678 649 4216 361 282 30-07-2012 40 464 2275 272 7305 244 363

Anexos


E.3. Saída do digestor

Tabela E.5 - Dados dos parâmetros físicos para as amostras de saída do digestor.


SVT (mg/L)

SDT (mg/L)

SDV (mg/L)

SST (mg/L)

SSV (mg/L)

IVL (mL/gSST)

31-10-2011 1 48210 34660 1600 467 46610 34193 21,2 07-11-2011 2 38447 19767 1550 500 36897 19267 26,6 14-11-2011 3 35440 21867 900 333 34540 21533 28,4 21-11-2011 4 36003 23173 1280 680 34723 22493 28,2 28-11-2011 5 35550 19777 560 80 34990 19697 28,3 05-12-2011 6 72350 35430 1880 1720 70470 33710 13,3 12-12-2011 7 68123 28157 2567 2500 65557 25657 14,3 19-12-2011 8 57730 33647 2267 1600 55463 32047 17,3 26-12-2011 9 45847 27242 1960 1280 43887 25962 22,3 02-01-2012 10 44226 27740 2360 1920 41866 25820 23,6 09-01-2012 11 75202 42092 1533 1233 73669 40859 13,4 16-01-2012 12 89084 30264 1480 1360 87604 28904 10,7 23-01-2012 13 28912 19768 1960 1760 26952 18008 35,2 30-01-2012 14 81572 41044 3400 2640 78172 38404 12,7 06-02-2012 15 32236 22716 4560 3520 27676 19196 35,4 13-02-2012 16 29260 21064 2200 1800 27060 19264 19,2 20-02-2012 17 34428 23176 3640 3040 30788 20136 32,2 27-02-2012 18 24500 17640 6680 5560 17820 17640 55,0 05-03-2012 19 24792 18452 4120 3600 20672 14852 47,9 09-07-2012 37 23288 16320 660 60 22628 16260 43,8 16-07-2012 38 39154 26906 1640 1080 37514 25826 26,7 23-07-2012 39 44498 27044 1700 760 42798 26284 22,9 30-07-2012 40 35468 24670 1300 380 34168 24290 29,0

Tabela E.6 - Dados dos parâmetros químicos para as amostras de saída do digestor.


TCsobr. (mg/L)

CQOf (mgO2/L)

CQOt (mgO2/L)

TNf (mg/L)

TNsobr. (mg/L)

31-10-2011 1 2304 169 36049 668 07-11-2011 2 559 1872 1330 36236 415 481 14-11-2011 3 475 2541 169 28934 429 585 21-11-2011 4 461 3123 253 27811 331 431 28-11-2011 5 236 2384 759 35300 156 759 05-12-2011 6 616 2296 356 35675 581 821 12-12-2011 7 936 2229 1751 24628 540 830 19-12-2011 8 1255 2614 2163 23972 782 1001 26-12-2011 9 1332 2497 3736 25470 782 964 02-01-2012 10 1777 2219 3624 32679 923 943 09-01-2012 11 678 2179 1358 37453 385 384 16-01-2012 12 1122 2204 1835 70314 669 865 23-01-2012 13 1323 1816 2060 22287 740 848 30-01-2012 14 1445 2504 2687 27717 698 1300 06-02-2012 15 1391 3260 3408 37079 793 701 13-02-2012 16 1146 2591 3455 20134 660 991 20-02-2012 17 1937 3089 4579 27342 798 1425 27-02-2012 18 898 2200 3577 26406 363 1448 05-03-2012 19 1742 2066 5524 26594 352 985 09-07-2012 37 474 2758 290 23317 325 523 16-07-2012 38 630 3624 272 31275 462 720 23-07-2012 39 844 4019 1096 23036 415 774 30-07-2012 40 664 4635 609 31462 336 634

Anexos


F. PARÂMETROS MORFOLÓGICOS

Nesta secção encontram-se os resultados dos parâmetros morfológicos obtidos para as amostras de entrada, interior e saída do digestor. Os resultados são apresentados divididos em classes de tamanhos, nomeadamente micro, meso e macroflocos.

F.1. Entrada do digestor

Microflocos

Tabela F.1 - Dados dos parâmetros morfológicos dos microflocos para as amostras de entrada.

Data Semana Diam. (µm)

Per. (µm)

Compr. (µm)

Larg. (µm) FF Conv. Comp. Esf.

31-10-2011 1 10,8708 41,2511 13,6813 9,4410 1,4178 0,9323 0,8348 0,8384 07-11-2011 2 10,9221 34,4290 13,1141 7,0419 1,5002 0,9253 0,8115 0,8159 14-11-2011 3 10,8708 41,2511 13,6813 9,4410 1,4178 0,9323 0,8348 0,8384 21-11-2011 4 11,4190 44,1797 14,7318 9,8523 1,4614 0,9290 0,8250 0,8272 28-11-2011 5 11,4157 43,8615 14,6018 9,8762 1,4448 0,9302 0,8293 0,8316 05-12-2011 6 11,1741 41,2064 13,5214 9,8547 1,3527 0,9379 0,8571 0,8586 12-12-2011 7 11,1180 42,3406 14,0973 9,6254 1,4241 0,9321 0,8328 0,8371 19-12-2011 8 10,9283 41,2254 13,6320 9,5352 1,4045 0,9334 0,8408 0,8427 26-12-2011 9 11,0398 41,3776 13,7073 9,6202 1,3930 0,9349 0,8409 0,8445 02-01-2012 10 11,4914 44,5141 14,6741 9,9944 1,4727 0,9269 0,8283 0,8249 09-01-2012 11 11,7434 44,1579 14,4707 10,3289 1,4028 0,9332 0,8489 0,8444 16-01-2012 12 11,5474 45,0537 14,9628 9,9586 1,4893 0,9261 0,8193 0,8180 23-01-2012 13 11,3825 43,9296 14,6333 9,8108 1,4630 0,9287 0,8232 0,8245 30-01-2012 14 11,6467 44,4211 14,6499 10,1270 1,4389 0,9301 0,8328 0,8305 06-02-2012 15 12,1335 45,3927 14,9435 10,6107 1,3912 0,9349 0,8470 0,8443 13-02-2012 16 11,2098 43,7864 14,5943 9,6309 1,4912 0,9262 0,8154 0,8168 20-02-2012 17 11,6423 44,8732 14,9111 10,0601 1,4576 0,9291 0,8272 0,8263 27-02-2012 18 11,8759 45,3572 15,0390 10,2925 1,4387 0,9309 0,8321 0,8311 05-03-2012 19 11,7616 45,6776 15,1250 10,1735 1,4778 0,9268 0,8243 0,8217 09-07-2012 37 11,2496 44,0898 14,7662 9,6499 1,4981 0,9263 0,8131 0,8161 16-07-2012 38 11,2190 43,5280 14,5477 9,6554 1,4731 0,9284 0,8200 0,8223 23-07-2012 39 11,4531 44,9657 15,0400 9,8353 1,4962 0,9261 0,8155 0,8174 30-07-2012 40 11,1941 44,3196 14,8378 9,5821 1,5190 0,9240 0,8072 0,8112

Data Semana Sol. Ext. Exc. Rob. Conc. RA Núm. (%)

Área (%)

31-10-2011 1 0,9254 0,7445 0,6176 0,8250 0,2309 3,47E-05 90,8110 34,9736 07-11-2011 2 0,9097 0,7322 0,6483 0,8069 0,2447 3,58E-05 90,5708 29,0043 14-11-2011 3 0,9254 0,7445 0,6176 0,8250 0,2309 3,47E-05 89,9348 33,6062 21-11-2011 4 0,9158 0,7384 0,6256 0,8164 0,2346 3,29E-05 89,7793 33,1230 28-11-2011 5 0,9189 0,7406 0,6209 0,8206 0,2333 2,35E-05 89,7323 32,3382 05-12-2011 6 0,9372 0,7546 0,5866 0,8418 0,2196 4,72E-05 90,3736 36,2626 12-12-2011 7 0,9239 0,7438 0,6191 0,8243 0,2298 4,24E-05 90,4955 32,9403 19-12-2011 8 0,9271 0,7464 0,6088 0,8297 0,2302 1,52E-05 92,5511 36,0275 26-12-2011 9 0,9294 0,7487 0,6109 0,8285 0,2275 2,96E-05 92,4650 40,0762 02-01-2012 10 0,9109 0,7371 0,6212 0,8165 0,2435 3,61E-05 91,3352 36,0346 09-01-2012 11 0,9239 0,7476 0,5927 0,8314 0,2296 4,30E-05 90,9800 36,8293 16-01-2012 12 0,9078 0,7349 0,6350 0,8087 0,2453 1,41E-05 91,3082 39,0998 23-01-2012 13 0,9136 0,7387 0,6320 0,8126 0,2415 2,76E-05 91,7017 38,0695 30-01-2012 14 0,9156 0,7426 0,6225 0,8155 0,2388 2,35E-05 90,9448 37,2065 06-02-2012 15 0,9244 0,7507 0,6007 0,8265 0,2276 3,57E-05 89,8470 38,0690 13-02-2012 16 0,9087 0,7345 0,6426 0,8068 0,2478 3,18E-05 91,9804 36,8667 20-02-2012 17 0,9137 0,7398 0,6245 0,8147 0,2390 2,21E-05 90,6118 35,2192 27-02-2012 18 0,9171 0,7430 0,6187 0,8173 0,2345 2,51E-05 89,2669 37,6754 05-03-2012 19 0,9091 0,7366 0,6280 0,8121 0,2429 3,39E-05 88,4638 30,6118 09-07-2012 37 0,9094 0,7328 0,6414 0,8065 0,2406 2,68E-05 90,2365 34,0616 16-07-2012 38 0,9137 0,7366 0,6330 0,8116 0,2386 2,19E-05 91,3271 34,6156 23-07-2012 39 0,9091 0,7331 0,6360 0,8077 0,2404 2,54E-05 88,3751 27,4910 30-07-2012 40 0,9063 0,7296 0,6513 0,8016 0,2443 1,36E-05 90,4088 34,8314

Anexos


Mesoflocos

Tabela F.2 - Dados dos parâmetros morfológicos dos mesoflocos para as amostras de entrada.


Per. (µm)

Compr. (µm) Larg. (µm) FF Conv. Comp. Esf.

31-10-2011 1 44,2261 240,0627 67,7658 37,5977 2,7581 0,8065 0,6986 0,6509 07-11-2011 2 47,0084 321,3216 79,0424 43,3607 3,6978 0,7509 0,6670 0,5977 14-11-2011 3 43,9985 262,8578 69,3155 38,1390 3,1966 0,7836 0,6795 0,6260 21-11-2011 4 43,8063 274,9144 70,7365 38,4003 3,5003 0,7667 0,6641 0,6027 28-11-2011 5 45,2303 274,6915 71,8267 39,3007 3,2873 0,7745 0,6718 0,6151 05-12-2011 6 43,1373 209,7979 62,7050 36,1954 2,2508 0,8435 0,7313 0,7005 12-12-2011 7 44,3708 253,3134 68,7896 38,0823 2,9841 0,7925 0,6880 0,6353 19-12-2011 8 46,6425 262,7612 71,5432 39,9307 2,8641 0,7977 0,6957 0,6441 26-12-2011 9 44,0869 229,5246 65,9591 37,5174 2,5527 0,8200 0,7090 0,6662 02-01-2012 10 44,5903 279,9889 70,6656 39,1082 3,4692 0,7609 0,6683 0,6058 09-01-2012 11 44,6486 249,7355 68,7763 37,8740 2,8258 0,8008 0,6927 0,6491 16-01-2012 12 43,2930 267,5293 69,1009 37,6699 3,4582 0,7596 0,6619 0,5991 23-01-2012 13 43,9094 261,4622 68,5981 38,0325 3,1970 0,7747 0,6756 0,6191 30-01-2012 14 44,2340 254,9833 68,5661 37,9429 3,0183 0,7880 0,6846 0,6339 06-02-2012 15 43,2561 230,0700 64,9153 36,6893 2,5990 0,8150 0,7045 0,6683 13-02-2012 16 45,2935 286,1267 71,2285 39,7808 3,5024 0,7555 0,6664 0,6003 20-02-2012 17 44,6976 274,2505 70,8301 38,8564 3,3447 0,7670 0,6664 0,6085 27-02-2012 18 41,7420 234,2369 64,1836 35,9159 2,9096 0,7938 0,6865 0,6376 05-03-2012 19 44,7289 283,4524 71,5801 39,1551 3,5029 0,7612 0,6668 0,6061 09-07-2012 37 43,7407 271,2965 69,3131 38,3195 3,4976 0,7594 0,6680 0,6030 16-07-2012 38 44,9118 277,0711 70,5543 39,1547 3,3718 0,7643 0,6705 0,6095 23-07-2012 39 46,9408 320,5825 76,7854 41,5848 3,9706 0,7351 0,6511 0,5795 30-07-2012 40 43,6905 290,3048 71,1077 38,8059 3,9497 0,7373 0,6511 0,5797

Data Semana Sol. Ext. Exc. Rob. Conc. RA Núm. (%)

Área (%)


Anexos


Macroflocos

Tabela F.3 - Dados dos parâmetros morfológicos dos macroflocos para as amostras de entrada.

Data Semana Diam. (µm) Per. (µm)


31-10-2011 1 227,8189 4088,5244 874,1297 604,0889 32,6327 0,5057 0,2606 0,1198 07-11-2011 2 311,7973 5674,7038 802,9713 318,6869 32,7929 0,3490 0,4636 0,3255 14-11-2011 3 297,1337 6154,6090 649,2712 295,1011 37,7992 0,3609 0,4914 0,3816 21-11-2011 4 355,3326 5560,5496 593,9023 332,8728 31,0894 0,3465 0,6592 0,5122 28-11-2011 5 275,7609 5319,5372 652,5378 299,0560 39,8848 0,3092 0,4362 0,3055 05-12-2011 6 303,6700 2850,3057 458,1249 251,4507 8,9264 0,4368 0,6629 0,5871 12-12-2011 7 330,4511 5536,7124 606,3675 372,2292 35,9118 0,3354 0,5811 0,4430 19-12-2011 8 283,7416 3484,3627 513,1802 286,8575 15,8164 0,4353 0,5707 0,3776 26-12-2011 9 256,8283 2587,1788 566,9009 173,3108 10,2817 0,4832 0,4530 0,4165 02-01-2012 10 285,8887 4868,1199 546,1554 278,6619 30,7304 0,3163 0,5618 0,4147 09-01-2012 11 262,7312 3652,5157 475,5049 224,7831 19,5842 0,3388 0,5526 0,4473 16-01-2012 12 306,2375 4619,4898 544,2837 327,0398 26,3809 0,3608 0,5902 0,4180 23-01-2012 13 358,7375 10610,6358 733,6900 359,3318 94,1172 0,2203 0,5493 0,3842 30-01-2012 14 279,7129 3678,1355 450,4263 267,4609 19,9882 0,4080 0,6441 0,5055 06-02-2012 15 297,8937 7435,8840 466,2588 265,9355 63,1308 0,1830 0,6389 0,4731 13-02-2012 16 282,8145 4335,9419 582,0615 277,4040 24,1530 0,3477 0,5039 0,3818 20-02-2012 17 283,3063 4279,1157 506,1756 309,3911 23,6550 0,3489 0,5782 0,4334 27-02-2012 18 289,7068 4307,2389 423,2031 296,8237 24,6384 0,2962 0,6845 0,5349 05-03-2012 19 325,8124 6973,8237 650,6439 301,3476 45,0934 0,2712 0,5180 0,3735 09-07-2012 37 314,7713 5941,7449 583,1815 287,0731 35,7362 0,3521 0,5609 0,4442 16-07-2012 38 277,4699 4453,4768 541,7685 260,3669 27,1579 0,3255 0,5411 0,4080 23-07-2012 39 281,0082 5025,1295 589,1471 298,5644 33,7101 0,3051 0,5238 0,3769 30-07-2012 40 283,8069 5151,0861 524,9986 292,9404 37,4287 0,2796 0,5634 0,4144

Data Semana Sol. Ext. Exc. Rob. Conc. RA Núm. (%) Área (%)


Anexos


Tabela F.4 - Dados dos parâmetros morfológicos dos flocos e filamentos para a corrente de entrada do digestor.

Data Semana Nb (#/µL)

AT (mm2/mL)

CT (µm/µL)

CT/AT (mm/mm2)

CT/SST (mm/mg)

Dens. ap. (mg/ µm2)

31-10-2011 1 109110 33747 226237 6,70 5680546 0,0012 07-11-2011 2 155125 63922 641204 10,03 8778003 0,0011 14-11-2011 3 142061 53710 225629 4,20 3868968 0,0012 21-11-2011 4 167446 64430 763952 11,86 13634697 0,0009 28-11-2011 5 150374 61962 273142 4,41 3861760 0,0013 05-12-2011 6 59624 17925 57704 3,22 2153148 0,0015 12-12-2011 7 131369 47673 234663 4,92 4519054 0,0011 19-12-2011 8 104162 32193 93521 2,91 1431904 0,0021 26-12-2011 9 87271 23942 98533 4,12 2246102 0,0019 02-01-2012 10 161975 57199 263937 4,61 4886453 0,0009 09-01-2012 11 116227 39943 92087 2,31 1275165 0,0018 16-01-2012 12 172433 56079 227357 4,05 4220632 0,0010 23-01-2012 13 155135 50665 140841 2,78 3072722 0,0009 30-01-2012 14 126655 41936 139839 3,33 3966377 0,0008 06-02-2012 15 106456 37679 48085 1,28 1590948 0,0008 13-02-2012 16 163550 56447 217191 3,85 3425636 0,0011 20-02-2012 17 159160 59390 383258 6,45 8156497 0,0008 27-02-2012 18 137782 46787 186097 3,98 5589159 0,0007 05-03-2012 19 158482 69542 713030 10,25 13549517 0,0008 09-07-2012 37 163672 56771 329123 5,80 5652706 0,0010 16-07-2012 38 145567 53090 188562 3,55 4289211 0,0008 23-07-2012 39 169150 85606 643353 7,52 9272669 0,0008 30-07-2012 40 183527 63240 348496 5,51 12825354 0,0004

Anexos


F.2. Interior do digestor

Microflocos

Tabela F.5 - Dados dos parâmetros morfológicos dos microflocos para as amostras do interior.



31-10-2011 1 11,1440 41,2395 13,3017 10,0404 1,4023 0,9349 0,8583 0,8503 07-11-2011 2 11,0652 40,9583 13,5511 9,6710 1,3645 0,9378 0,8473 0,8527 14-11-2011 3 10,9032 39,8466 13,0841 9,6257 1,3410 0,9401 0,8576 0,8609 21-11-2011 4 10,9550 40,0207 13,0396 9,7833 1,3505 0,9395 0,8608 0,8620 28-11-2011 5 10,7473 44,7803 14,3888 9,4980 1,7677 0,9135 0,7983 0,7842 05-12-2011 6 10,8881 39,5556 12,9456 9,6736 1,3295 0,9411 0,8627 0,8673 12-12-2011 7 11,1478 40,5072 13,1617 9,9853 1,3391 0,9403 0,8654 0,8648 19-12-2011 8 10,7325 39,2608 12,8992 9,4771 1,3399 0,9395 0,8587 0,8624 26-12-2011 9 11,0805 40,7732 13,3598 9,7951 1,3479 0,9383 0,8606 0,8617 02-01-2012 10 11,1578 40,4583 13,0904 10,0170 1,3278 0,9404 0,8718 0,8669 09-01-2012 11 11,4814 41,7281 13,4434 10,3570 1,3404 0,9400 0,8728 0,8653 16-01-2012 12 11,1166 40,4491 13,1120 9,9698 1,3402 0,9401 0,8679 0,8636 23-01-2012 13 10,8428 39,6541 12,8390 9,7602 1,3532 0,9386 0,8693 0,8641 30-01-2012 14 11,7438 43,1239 13,6882 10,7897 1,3798 0,9358 0,8775 0,8639 06-02-2012 15 11,0805 40,7732 13,3598 9,7951 1,3479 0,9383 0,8606 0,8617 13-02-2012 16 10,6225 39,1503 13,0092 9,2927 1,3681 0,9389 0,8459 0,8513 20-02-2012 17 11,8857 44,8718 14,7765 10,3827 1,4121 0,9327 0,8424 0,8400 27-02-2012 18 11,1478 40,5072 13,1617 9,9853 1,3391 0,9403 0,8654 0,8648 05-03-2012 19 11,4830 43,1293 14,2731 10,0032 1,3944 0,9348 0,8434 0,8440 09-07-2012 37 10,7510 39,6571 13,1560 9,4098 1,3628 0,9395 0,8521 0,8526 16-07-2012 38 10,4930 39,0468 13,1284 9,0532 1,3820 0,9381 0,8350 0,8436 23-07-2012 39 10,5604 39,5174 13,3050 9,0904 1,3907 0,9369 0,8320 0,8419 30-07-2012 40 10,4408 38,5660 12,9311 9,0520 1,3639 0,9394 0,8416 0,8507

Data Semana Sol. Ext. Exc. Rob. Conc. RA Núm. (%) Área (%) 31-10-2011 1 0,9270 0,7478 0,5673 0,8409 0,2307 2,31E-04 96,4771 73,8937 07-11-2011 2 0,9364 0,7530 0,6039 0,8323 0,2195 6,22E-05 89,3605 37,3428 14-11-2011 3 0,9412 0,7574 0,5876 0,8414 0,2159 5,43E-05 92,6006 43,8076 21-11-2011 4 0,9401 0,7563 0,5774 0,8446 0,2194 4,22E-04 93,8909 54,1045 28-11-2011 5 0,8758 0,7108 0,6399 0,7854 0,2692 1,19E-04 94,1303 50,5320 05-12-2011 6 0,9452 0,7592 0,5779 0,8469 0,2155 2,57E-04 90,3975 36,3622 12-12-2011 7 0,9405 0,7581 0,5694 0,8474 0,2198 1,88E-04 95,1283 60,0748 19-12-2011 8 0,9419 0,7564 0,5856 0,8449 0,2170 5,45E-05 92,9330 46,7907 26-12-2011 9 0,9396 0,7555 0,5787 0,8453 0,2155 5,25E-05 88,5438 31,9054 02-01-2012 10 0,9404 0,7589 0,5591 0,8534 0,2175 0,00E+00 94,1666 57,2332 09-01-2012 11 0,9377 0,7583 0,5573 0,8516 0,2240 2,36E-04 94,7995 36,8293 16-01-2012 12 0,9388 0,7578 0,5656 0,8470 0,2240 1,52E-04 95,8582 64,5399 23-01-2012 13 0,9384 0,7550 0,5527 0,8528 0,2218 1,64E-04 96,1243 38,0695 30-01-2012 14 0,9312 0,7510 0,5324 0,8515 0,2282 7,05E-04 95,5210 50,4977 06-02-2012 15 0,9396 0,7555 0,5787 0,8453 0,2155 5,25E-05 88,5438 31,9054 13-02-2012 16 0,9369 0,7541 0,5948 0,8342 0,2252 4,19E-05 94,5097 32,4694 20-02-2012 17 0,9219 0,7469 0,6038 0,8251 0,2284 2,51E-05 89,3582 39,7969 27-02-2012 18 0,9405 0,7581 0,5694 0,8474 0,2198 1,88E-04 95,1283 60,0748 05-03-2012 19 0,9268 0,7492 0,6047 0,8278 0,2254 1,58E-05 92,7488 51,2981 09-07-2012 37 0,9377 0,7550 0,5848 0,8381 0,2182 2,32E-05 96,5064 67,3840 16-07-2012 38 0,9335 0,7508 0,6167 0,8254 0,2234 2,75E-05 96,2134 66,0841 23-07-2012 39 0,9324 0,7488 0,6212 0,8238 0,2212 1,98E-05 94,9500 57,5689 30-07-2012 40 0,9386 0,7532 0,6065 0,8313 0,2186 6,88E-05 95,6049 60,8607

Anexos


Mesoflocos

Tabela F.6 - Dados dos parâmetros morfológicos dos mesoflocos para as amostras do interior.



31-10-2011 1 34,7346 145,0189 46,6373 29,1977 1,7680 0,8921 0,7800 0,7698 07-11-2011 2 41,3004 196,2133 60,7146 34,4497 2,1964 0,8526 0,7257 0,6946 14-11-2011 3 40,4045 178,0161 56,2258 33,6820 1,9139 0,8774 0,7536 0,7373 21-11-2011 4 39,3290 168,4977 54,2184 32,7434 1,8005 0,8906 0,7694 0,7559 28-11-2011 5 41,4244 242,1181 63,7465 36,2667 4,4486 0,7945 0,6981 0,6521 05-12-2011 6 46,5896 234,2962 67,1969 39,3826 2,3286 0,8372 0,7353 0,7115 12-12-2011 7 39,4498 166,0625 53,1918 32,8456 1,7917 0,8870 0,7677 0,7573 19-12-2011 8 40,7031 182,5466 58,8650 33,8297 1,9829 0,8761 0,7451 0,7236 26-12-2011 9 42,9032 205,3418 61,9248 36,1241 2,2129 0,8480 0,7313 0,7032 02-01-2012 10 39,0232 166,1466 52,7921 32,5747 1,8271 0,8829 0,7710 0,7611 09-01-2012 11 37,6817 162,4810 52,3275 31,4941 1,8341 0,8864 0,7630 0,7538 16-01-2012 12 38,6700 165,7367 52,6981 32,3637 1,8627 0,8823 0,7660 0,7508 23-01-2012 13 0,6249 325,9869 95,6836 49,5423 2,5060 0,8418 0,7256 0,7062 30-01-2012 14 45,6493 224,0402 66,9836 37,7039 2,0596 0,8847 0,7747 0,7667 06-02-2012 15 42,9032 205,3418 61,9248 36,1241 2,2129 0,8480 0,7313 0,7032 13-02-2012 16 59,3235 285,8276 83,2809 50,6647 2,2028 0,8494 0,7600 0,7285 20-02-2012 17 40,8668 219,0604 63,8902 34,5844 2,6881 0,8162 0,6932 0,6530 27-02-2012 18 39,4498 166,0625 53,1918 32,8456 1,7917 0,8870 0,7677 0,7573 05-03-2012 19 38,9531 195,3046 58,2090 32,8796 2,4583 0,8272 0,7051 0,6663 09-07-2012 37 38,5998 171,0502 53,5812 32,2539 1,9739 0,8662 0,7527 0,7285 16-07-2012 38 37,5962 170,4814 53,3359 31,2694 2,0754 0,8614 0,7346 0,7079 23-07-2012 39 38,6992 187,3345 57,2018 32,3078 2,3008 0,8453 0,7178 0,6831 30-07-2012 40 38,5416 168,1342 52,3909 32,4305 1,9245 0,8707 0,7577 0,7346

Data Semana Sol. Ext. Exc. Rob. Conc. RA Núm. (%) Área (%) 31-10-2011 1 0,8727 0,7272 0,6883 0,7360 0,1739 2,00E-04 3,5229 26,1063 07-11-2011 2 0,8168 0,6846 0,7547 0,6719 0,2252 4,63E-04 10,6395 62,6572 14-11-2011 3 0,8487 0,7089 0,7336 0,7038 0,1957 6,03E-05 7,3829 50,4438 21-11-2011 4 0,8655 0,7227 0,7176 0,7222 0,1740 1,92E-04 6,1091 45,8955 28-11-2011 5 0,7619 0,6400 0,7447 0,6343 0,2489 2,95E-03 5,8516 49,4680 05-12-2011 6 0,8256 0,6886 0,7439 0,6768 0,2157 2,86E-03 9,5912 61,5126 12-12-2011 7 0,8658 0,7226 0,7224 0,7271 0,1762 1,76E-04 4,8717 39,9252 19-12-2011 8 0,8414 0,7030 0,7359 0,6972 0,2020 2,23E-04 7,0670 53,2093 26-12-2011 9 0,8202 0,6863 0,7499 0,6802 0,2229 8,87E-04 11,4563 65,9902 02-01-2012 10 0,8659 0,7238 0,7171 0,7261 0,1777 4,27E-04 6,0277 42,7668 09-01-2012 11 0,8612 0,7188 0,7293 0,7243 0,1850 1,23E-04 5,2005 62,4018 16-01-2012 12 0,8609 0,7189 0,7182 0,7178 0,1812 7,15E-05 4,1418 35,4601 23-01-2012 13 0,8271 0,6958 0,7475 0,6794 0,2004 1,11E-03 3,8757 59,3615 30-01-2012 14 0,8694 0,7231 0,6871 0,7358 0,1720 4,55E-04 4,4861 49,5023 06-02-2012 15 0,8202 0,6863 0,7499 0,6802 0,2229 8,87E-04 11,4563 65,9902 13-02-2012 16 0,8367 0,7038 0,7174 0,6987 0,1973 1,45E-04 5,4903 67,5306 20-02-2012 17 0,7763 0,6509 0,7738 0,6385 0,2609 8,16E-04 10,6418 60,2031 27-02-2012 18 0,8658 0,7226 0,7224 0,7271 0,1762 1,76E-04 4,8717 39,9252 05-03-2012 19 0,7873 0,6608 0,7674 0,6505 0,2539 6,12E-04 7,2512 48,7019 09-07-2012 37 0,8405 0,7055 0,7319 0,6997 0,2018 2,33E-04 3,4936 32,6160 16-07-2012 38 0,8286 0,6949 0,7486 0,6891 0,2146 4,00E-04 3,7866 33,9159 23-07-2012 39 0,8075 0,6776 0,7584 0,6692 0,2331 5,57E-04 5,0500 42,4311 30-07-2012 40 0,8457 0,7088 0,7305 0,7039 0,1988 4,36E-04 4,3951 39,1393

Anexos


Macroflocos

Tabela F.7 - Dados dos parâmetros morfológicos dos macroflocos para as amostras do interior.



31-10-2011 1 07-11-2011 2 14-11-2011 3 299,7037 1996,1266 405,8699 245,9063 4,4946 0,5729 0,7384 0,6780 21-11-2011 4 28-11-2011 5 05-12-2011 6 273,8290 1575,2976 365,0598 222,3908 3,3532 0,6446 0,7501 0,7176 12-12-2011 7 296,2921 4659,0543 594,5291 343,4462 25,0527 0,3283 0,4984 0,3704 19-12-2011 8 26-12-2011 9 303,2331 2829,8104 383,0856 262,6270 9,9282 0,5314 0,7898 0,7066 02-01-2012 10 09-01-2012 11 16-01-2012 12 23-01-2012 13 30-01-2012 14 06-02-2012 15 303,2331 2829,8104 383,0856 262,6270 9,9282 0,5314 0,7898 0,7066 13-02-2012 16 20-02-2012 17 27-02-2012 18 05-03-2012 19 09-07-2012 37 16-07-2012 38 23-07-2012 39 30-07-2012 40

Data Semana Sol. Ext. Exc. Rob. Conc. RA Núm. (%) Área (%) 31-10-2011 1 0,0000 0,0000 07-11-2011 2 0,0000 0,0000 14-11-2011 3 0,7868 0,7068 0,7956 0,5984 0,1923 0,0025 0,0165 5,7486 21-11-2011 4 0,0000 0,0000 28-11-2011 5 0,0000 0,0000 05-12-2011 6 0,8210 0,7254 0,7930 0,5839 0,1776 0,0016 0,0113 2,1253 12-12-2011 7 0,4505 0,3377 0,8163 0,2224 0,5203 0,0104 0,0102 0,0000 19-12-2011 8 0,0000 0,0000 26-12-2011 9 0,8031 0,7244 0,7244 0,7036 0,1645 0,0126 0,0089 2,1044 02-01-2012 10 0,0000 0,0000 09-01-2012 11 0,0000 0,7689 16-01-2012 12 0,0000 0,0000 23-01-2012 13 0,0000 2,5690 30-01-2012 14 0,0000 0,0000 06-02-2012 15 0,8031 0,7244 0,7244 0,7036 0,1645 0,0126 0,0089 2,1044 13-02-2012 16 0,0000 0,0000 20-02-2012 17 0,0000 0,0000 27-02-2012 18 0,0000 0,0000 05-03-2012 19 0,0000 0,0000 09-07-2012 37 0,0000 0,0000 16-07-2012 38 0,0000 0,0000 23-07-2012 39 0,0000 0,0000 30-07-2012 40 0,0000 0,0000

Anexos


Tabela F.8 - Dados dos parâmetros morfológicos dos flocos e filamentos para a corrente do interior do digestor.


AT (mm2/mL)

CT (µm/µL)

CT/AT (mm/mm2)

CT/SST (mm/mg)


31-10-2011 1 21093 3173 10366 3,27 13729813 0,0002 07-11-2011 2 39322 10927 71390 6,53 6782867 0,0010 14-11-2011 3 15612 3613 13974 3,87 5175420 0,0008 21-11-2011 4 15838 3015 14107 4,68 6711084 0,0007 28-11-2011 5 19835 4943 22003 4,45 13943413 0,0005 05-12-2011 6 19122 5308 30311 5,71 7088710 0,0008 12-12-2011 7 22797 4213 19590 4,65 15523306 0,0003 19-12-2011 8 37359 7754 43944 5,67 20777240 0,0003 26-12-2011 9 58528 19582 130244 6,65 5324418 0,0013 02-01-2012 10 27874 5537 28046 5,07 13654177 0,0004 09-01-2012 11 116227 39943 25069 0,63 20119712 0,0003 16-01-2012 12 24460 4124 33565 8,14 19013606 0,0004 23-01-2012 13 155135 50665 27143 0,54 2191807 0,0029 30-01-2012 14 12587 2963 23456 7,92 2979657 0,0027 06-02-2012 15 61369 19582 129297 6,60 5409005 0,0012 13-02-2012 16 13208 4101 35942 8,76 4989213 0,0018 20-02-2012 17 110075 34885 326319 9,35 8897357 0,0011 27-02-2012 18 24355 4213 18396 4,37 1397009 0,0033 05-03-2012 19 109713 25205 311725 12,37 25090555 0,0005 09-07-2012 37 44125 6718 29776 4,43 4315400 0,0011 16-07-2012 38 44800 6722 24408 3,63 6008855 0,0006 23-07-2012 39 64740 11179 85812 7,68 9368155 0,0008 30-07-2012 40 35733 5693 23620 4,15 4568641 0,0009

Anexos


F.3. Saída do digestor

Microflocos

Tabela F.9 - Dados dos parâmetros morfológicos dos microflocos para as amostras de saída.



31-10-2011 1 11,0023 41,9405 13,8813 9,5599 1,4303 0,9310 0,8338 0,8367 07-11-2011 2 11,1274 42,0963 13,8683 9,7206 1,4141 0,9325 0,8400 0,8418 14-11-2011 3 11,2123 42,1045 13,9933 9,7339 1,3902 0,9353 0,8407 0,8465 21-11-2011 4 11,1609 41,9181 13,8773 9,7352 1,3922 0,9346 0,8437 0,8472 28-11-2011 5 11,0592 41,3849 13,7177 9,6261 1,3840 0,9357 0,8425 0,8494 05-12-2011 6 11,3711 41,5473 13,5895 10,0887 1,3317 0,9403 0,8666 0,8674 12-12-2011 7 11,1980 40,8858 13,3728 9,9314 1,3279 0,9403 0,8676 0,8680 19-12-2011 8 11,3693 42,4725 13,9346 9,9963 1,3869 0,9349 0,8504 0,8510 26-12-2011 9 11,0530 41,6961 13,7668 9,6577 1,4041 0,9334 0,8418 0,8448 02-01-2012 10 11,1239 41,3350 13,5469 9,8067 1,3706 0,9361 0,8548 0,8543 09-01-2012 11 11,1908 42,3260 13,9351 9,7846 1,4133 0,9324 0,8418 0,8413 16-01-2012 12 10,9608 41,3211 13,5969 9,5919 1,4067 0,9328 0,8420 0,8427 23-01-2012 13 12,0359 44,5301 14,4217 10,7150 1,3710 0,9358 0,8615 0,8537 30-01-2012 14 11,3731 42,9505 14,1853 9,9140 1,4080 0,9332 0,8406 0,8414 06-02-2012 15 11,0350 41,8592 13,9259 9,5395 1,4184 0,9325 0,8314 0,8370 13-02-2012 16 11,5128 43,4486 14,3498 10,0276 1,4086 0,9330 0,8397 0,8404 20-02-2012 17 11,9486 45,0255 14,8634 10,4155 1,4061 0,9336 0,8421 0,8409 27-02-2012 18 11,7803 44,1177 14,5094 10,3199 1,3896 0,9348 0,8488 0,8468 05-03-2012 19 11,8249 44,5886 14,6709 10,3373 1,4077 0,9332 0,8437 0,8413 09-07-2012 37 11,2419 43,1341 14,3744 9,6941 1,4498 0,9305 0,8259 0,8280 16-07-2012 38 11,2223 43,3727 14,4590 9,6742 1,4594 0,9291 0,8251 0,8265 23-07-2012 39 10,9449 41,8109 13,9653 9,4325 1,4348 0,9316 0,8271 0,8323 30-07-2012 40 10,6113 40,4960 13,5511 9,1466 1,4297 0,9322 0,8271 0,8340


Anexos


Mesoflocos

Tabela F.10 - Dados dos parâmetros morfológicos dos mesoflocos para as amostras da saída.


Per. (µm)


31-10-2011 1 43,7503 245,6158 67,9428 37,3477 2,8819 0,8017 0,6925 0,6437 07-11-2011 2 44,4273 240,4108 67,8589 37,9610 2,7334 0,8102 0,7031 0,6583 14-11-2011 3 44,1222 240,1319 67,0913 37,6404 2,7045 0,8110 0,7018 0,6578 21-11-2011 4 42,9354 227,3561 64,8809 36,3630 2,6246 0,8170 0,7056 0,6634 28-11-2011 5 43,2324 217,1114 63,2622 36,5639 2,4019 0,8311 0,7204 0,6832 05-12-2011 6 45,8944 225,4953 66,5102 38,6433 2,2422 0,8465 0,7348 0,7115 12-12-2011 7 42,7079 203,4162 61,4924 35,8637 2,1464 0,8541 0,7366 0,7136 19-12-2011 8 44,8008 231,8887 66,3605 38,0624 2,5190 0,8222 0,7166 0,6790 26-12-2011 9 46,1658 255,4532 69,9443 39,5596 2,7869 0,8047 0,7020 0,6559 02-01-2012 10 43,3870 216,0907 63,6211 36,6032 2,3759 0,8336 0,7212 0,6858 09-01-2012 11 45,1444 246,0306 68,4536 38,5185 2,7329 0,8067 0,7016 0,6555 16-01-2012 12 44,1106 236,7156 66,8503 37,4398 2,6803 0,8110 0,7032 0,6591 23-01-2012 13 44,1385 227,0996 65,3091 37,2925 2,3962 0,8329 0,7252 0,6953 30-01-2012 14 45,4854 254,8096 69,2319 38,8660 2,8158 0,7983 0,6948 0,6475 06-02-2012 15 44,7716 241,6416 66,9137 38,0173 2,7024 0,8030 0,6995 0,6521 13-02-2012 16 42,7888 228,9504 63,9385 36,5412 2,6556 0,8089 0,7023 0,6589 20-02-2012 17 40,7123 210,9632 60,8338 34,6793 2,5486 0,8187 0,7053 0,6662 27-02-2012 18 41,6505 214,8554 61,7413 35,4174 2,5186 0,8191 0,7073 0,6679 05-03-2012 19 38,9994 196,9303 58,5843 32,9914 2,4810 0,8260 0,7042 0,6653 09-07-2012 37 39,8001 211,7159 59,9200 34,1065 2,7216 0,8041 0,6974 0,6477 16-07-2012 38 41,8986 244,2331 65,3311 36,2613 3,1282 0,7785 0,6769 0,6186 23-07-2012 39 42,0441 219,8993 62,7954 35,8436 2,6490 0,8084 0,7041 0,6559 30-07-2012 40 42,1667 225,6183 63,3236 36,0401 2,7063 0,8062 0,7049 0,6540


Anexos


Macroflocos

Tabela F.11 - Dados dos parâmetros morfológicos dos macroflocos para as amostras de saída.



31-10-2011 1 321,6333 3489,1458 428,3626 348,3939 11,9723 0,4198 0,7700 0,5497 07-11-2011 2 314,4667 3554,7497 420,5085 307,3708 12,5245 0,4242 0,7751 0,5967 14-11-2011 3 396,6356 4382,0637 753,6093 396,5486 22,0822 0,7555 0,9808 0,7734 21-11-2011 4 318,0782 2377,6602 448,8388 287,9090 5,6615 0,5573 0,7087 0,5686 28-11-2011 5 251,0945 4509,3982 1289,4391 179,8517 32,6785 0,5305 0,1947 0,1087 05-12-2011 6 282,5111 5010,2708 535,0925 241,8843 31,8677 0,2711 0,5280 0,4269 12-12-2011 7 19-12-2011 8 320,6464 6303,4518 748,5639 520,4268 39,1564 0,3146 0,4283 0,2581 26-12-2011 9 318,4778 2945,8414 458,7159 283,7532 10,4835 0,5270 0,7372 0,6591 02-01-2012 10 09-01-2012 11 292,5111 5031,1907 690,7896 233,1934 29,6460 0,3206 0,4252 0,3394 16-01-2012 12 23-01-2012 13 290,8461 3299,2582 437,8783 249,1903 13,0378 0,3630 0,6642 0,5822 30-01-2012 14 299,3115 4856,1961 617,5379 295,1129 26,6705 0,3228 0,5160 0,3785 06-02-2012 15 261,8107 3646,6386 450,3149 244,4959 19,6809 0,3254 0,5847 0,4882 13-02-2012 16 20-02-2012 17 288,0664 3383,0900 584,7900 306,5883 16,2276 0,4706 0,4907 0,3561 27-02-2012 18 356,5319 3785,3747 540,1642 246,9795 11,4214 0,3634 0,6600 0,6630 05-03-2012 19 09-07-2012 37 267,9931 2310,4599 447,2901 199,3508 7,5309 0,4894 0,5991 0,5543 16-07-2012 38 302,3620 6420,6149 620,9827 334,0242 45,8118 0,2642 0,5209 0,3568 23-07-2012 39 30-07-2012 40

Data Semana Sol. Ext. Exc. Rob. Conc. RA Núm. (%) Área (%) 31-10-2011 1 0,6379 0,5599 0,5314 0,5413 0,2892 6,31E-03 0,0077 2,0666 07-11-2011 2 0,6671 0,6255 0,6145 0,6175 0,3068 6,97E-03 0,0174 3,9978 14-11-2011 3 0,9378 0,7883 1,3285 0,8136 0,6928 9,75E-03 0,0140 1,7742 21-11-2011 4 0,6988 0,6149 0,7672 0,6974 0,3041 1,31E-03 0,0059 0,5689 28-11-2011 5 0,2632 0,2135 0,9902 0,2388 0,7247 2,08E-03 0,0035 0,5438 05-12-2011 6 0,5323 0,4843 0,8920 0,5280 0,4902 2,61E-02 0,0041 0,6006 12-12-2011 7 0,0000 0,8960 19-12-2011 8 0,3267 0,2073 0,7188 0,3539 0,8347 2,23E-02 0,0027 2,2003 26-12-2011 9 0,7604 0,6614 0,7313 0,6082 0,2391 3,51E-03 0,0099 2,2003 02-01-2012 10 0,0000 0,0000 09-01-2012 11 0,4776 0,4326 0,9422 0,3503 0,3850 1,89E-02 0,0042 0,8633 16-01-2012 12 0,0000 0,0000 23-01-2012 13 0,6917 0,6089 0,8223 0,5341 0,2392 1,64E-02 0,0041 0,6458 30-01-2012 14 0,4828 0,4136 0,8225 0,3453 0,4526 1,53E-02 0,0151 3,1222 06-02-2012 15 0,5743 0,4951 0,8238 0,3806 0,3242 1,74E-02 0,0051 1,0167 13-02-2012 16 0,0000 0,0000 20-02-2012 17 0,5347 0,4560 0,7851 0,4514 0,4362 5,16E-03 0,0046 0,9437 27-02-2012 18 0,8164 0,7483 0,8893 0,5894 0,1624 1,58E-02 0,0028 0,9289 05-03-2012 19 0,0000 0,0000 09-07-2012 37 0,6687 0,6326 0,8952 0,6053 0,2616 3,26E-03 0,0022 0,4791 16-07-2012 38 0,4191 0,3839 0,8147 0,2995 0,5033 1,74E-02 0,0045 1,4541 23-07-2012 39 0,0000 0,0000 30-07-2012 40 0,0000 0,0000

Anexos


Tabela F.12 - Dados dos parâmetros morfológicos dos flocos e filamentos para a corrente de saída do digestor.


AT (mm2/mL)

CT (µm/µL)

CT/AT (mm/mm2)

CT/SST (mm/mg)


31-10-2011 1 96011 35746 327661 9,17 7029837 0,0014 07-11-2011 2 78521 30443 246511 8,10 6681109 0,0013 14-11-2011 3 93090 37660 170914 4,54 4948286 0,0009 21-11-2011 4 111045 34157 167475 4,90 4823131 0,0010 28-11-2011 5 62418 22720 111160 4,89 3176916 0,0016 05-12-2011 6 53644 23526 144442 6,14 2049691 0,0032 12-12-2011 7 64762 20813 130453 6,27 1989920 0,0032 19-12-2011 8 100583 39871 209843 5,26 3783453 0,0017 26-12-2011 9 100583 39871 278496 6,98 6345803 0,0011 02-01-2012 10 70598 23244 128769 5,54 3075744 0,0018 09-01-2012 11 104771 38523 261334 6,78 3547428 0,0020 16-01-2012 12 88279 28184 194021 6,88 2214754 0,0032 23-01-2012 13 66260 26094 109091 4,18 4047621 0,0010 30-01-2012 14 105765 41672 259141 6,22 3315016 0,0019 06-02-2012 15 98082 31338 175637 5,60 6346198 0,0009 13-02-2012 16 97100 31967 187155 5,85 6916303 0,0008 20-02-2012 17 108995 34478 280983 8,15 9126377 0,0009 27-02-2012 18 98675 33729 303695 9,00 17042347 0,0005 05-03-2012 19 100388 27977 312249 11,16 15104933 0,0008 09-07-2012 37 109419 28398 140355 4,94 6202697 0,0008 16-07-2012 38 159506 48990 245783 5,02 6551756 0,0008 23-07-2012 39 98019 27253 141127 5,18 3297513 0,0016 30-07-2012 40 100160 26289 112889 4,29 3303943 0,0013

Anexos


G. OUTROS PARÂMETROS CONTROLADOS

Prod

ução

de

bio

gás

m3

495,

0 53

8,0

690,

0 74

5,0

785,

0 10

91,0

13

92,0

79

3,0

978,

0 94

5,0

667,

0 82

8,0

1362

,0

1979

,0

1568

,0

1278

,0

1160

,0

1965

,0

999,

0 11

08,0

14

82,0

12

44,0

13

96,0

Tem

p.

lam

as.

inte

rior

o C

25,0

24

,0

26,0

29

,0

31,0

33

,0

37,0

37

,0

37,0

36

,0

38,0

37

,0

38,0

40

,0

42,0

41

,0

40,0

41

,0

43,0

41

,0

40,0

41

,0

40,0

Vol

ume

lam

as

colo

cado

m3

99,0

99

,0

132,

0 99

,0

99,0

99

,0

132,

0 99

,0

99,0

99

,0

99,0

99

,0

49,5

99

,0

99,0

99

,0

99,0

99

,0

99,0

99

,0

99,0

99

,0

132,

0

Alc

alin

idad

e to

tal

mg

CaC

O3/L

1240

,0

1323

,0

1377

,0

1550

,0

2000

,0

1673

,0

1762

,0

2140

,0

2070

,0

1452

,0

2092

,0

2048

,0

2112

,0

2190

,0

2480

,0

2630

,0

2490

,0

2819

,0

2960

,0

2303

,0

2108

,0

1934

,0

660,

0

AG

V

mgC

H3C

OO

H/L

203,

0 20

58,0

12

5,0

83,0

67

,0

67,0

76

,0

50,0

89

,2

114,

0 48

,0

177,

0 41

3,0

560,

0 24

6,0

1512

,0

2210

,0

2259

,0

1620

,0

305,

0 26

7,0

96,0

12

8,0

M. V

. sa

ída

% - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

70,1

68

,7

60,8

69

,6

M. V

. in

t. %

68,8

70

,4

70,1

74

,6

66,1

60

,7

55,0

66

,9

60,0

64

,6

62,9

66

,1

71,3

73

,2

75,7

73

,4

69,1

75

,0

74,5

70

,3

71,8

72

,9

69,8

M. V

. en

t. %

74,0

69

,4

72,9

74

,3

71,9

75

,9

76,2

73

,1

78,7

68

,3

69,0

78

,0

76,7

79

,8

80,0

79

,4

79,8

82

,9

82,1

77

,5

76,2

75

,5

75,7

M. S

.. sa

ída

% - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2,5

4,1

4,3

3,7

M. S

.. in

t. %

0,9

1,0

0,4

0,3

0,3

0,6

0,2

0,8

2,2

0,8

0,7

0,9

1,5

1,1

2,4

1,1

4,9

1,8

1,7

0,8

0,6

1,0

0,6

M. S

.. en

t. %

4,5

7,8

6,6

6,3

7,0

3,2

6,2

6,4

3,2

8,3

5,9

7,0

5,9

4,3

3,8

6,5

5,7

4,6

5,9

6,0

4,9

7,0

2,8

pH

Int. 7,1

6,9

7,0

7,2

7,1

7,1

7,2

6,4

7,1

7,3

7,4

7,3

7,2

7,3

7,2

7,3

7,0

7,3

7,5

7,4

7,4

7,3

7,4

pH

Ent

r.

6,5

6,2

6,2

6,3 6 6,5

6,8

6,2

6,3 6 6,2

6,2

6,3

6,3

6,4

6,1

6,1

6,1 6 6 6,1

6,1

6,1

Dia

31-1

0-11

07

-11-

11

14-1

1-11

21

-11-

11

28-1

1-11

05

-12-

11

12-1

2-11

19

-12-

11

26-1

2-11

02

-01-

12

09-0

1-12

16

-01-

12

23-0

1-12

30

-01-

12

06-0

2-12

13

-02-

12

20-0

2-12

27

-02-

12

05-0

3-12

09

-07-

12

16-0

7-12

23

-07-

12

30-0

7-12

Tab

ela

G.1

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tado

s ced

idos

pel

a Lu

ságu

a.

Anexos


H. ANÁLISE DE COMPONENTES PRINCIPAIS

Nesta secção encontram-se os resultados obtidos para a análise estatística de ACP. Nesta análise foram calculados 3 componentes principais, separados em três grupos, parâmetros físico-químicos, parâmetros morfológicos e o conjunto dos parâmetros físico-químicos e morfológicos.

H.1. Parâmetros físico-químicos

Tabela H.1 - Resultados dos scores para os três componentes principais, para as amostras de entrada, interior e saída, utilizando somente os parâmetros físico-químicos.

Data Entrada Interior Saída

Scores

PC1 Scores

PC2 Scores

PC3 Scores

PC1 Scores

PC2 Scores

PC3 Scores

PC1 Scores

PC2 Scores

PC3 31-10-2011 -0,0532 -1,9526 1,6895 -4,6458 -1,4730 1,0062 -0,4296 -2,9751 1,5666 07-11-2011 1,7271 -3,7122 0,0862 -2,5101 -1,2399 1,4288 -0,9037 -1,4054 -0,6718 14-11-2011 1,3827 -2,4327 -0,3711 -3,9301 0,0729 -0,0359 -1,3533 -1,6258 -0,6288 21-11-2011 1,0105 -3,4669 0,2114 -4,0733 0,3591 0,5996 -1,1067 -1,4928 -0,1997 28-11-2011 2,0607 -3,8690 0,0447 -4,1600 -0,6004 -0,2180 -1,4421 -2,3999 0,0823 05-12-2011 -1,3049 -0,5605 0,1693 -3,5099 0,6465 -0,4260 2,0712 -1,1803 -3,3610 12-12-2011 1,0105 -1,9240 -1,0371 -3,7155 1,3311 -0,9779 2,2499 -0,0732 -3,2630 19-12-2011 2,8416 -1,4462 0,2376 -4,2974 2,3374 -0,7045 1,6620 0,1104 -1,9292 26-12-2011 0,1020 -0,5102 0,2887 -1,7430 0,2707 -1,4925 1,0027 0,6415 -1,3849 02-01-2012 5,1169 1,4496 0,3273 -3,1292 1,6294 -1,1640 1,4232 1,6815 -2,0271 09-01-2012 2,5769 -1,3594 -1,0353 -3,5730 1,8308 -1,0087 1,8762 -1,9993 -2,3848 16-01-2012 2,8666 -0,2594 -0,2327 -3,6684 0,3990 -0,9578 3,9861 -1,6422 -4,6680 23-01-2012 2,2237 0,4547 0,7347 -1,9699 2,0690 -1,3051 -0,4261 1,7130 -1,8503 30-01-2012 2,4863 1,9454 2,6242 -1,9551 2,4647 0,4633 3,9769 0,1025 -2,2461 06-02-2012 1,5648 1,8914 1,5737 -1,1866 1,0175 -0,8281 1,2323 2,4272 0,8304 13-02-2012 5,2396 1,4918 1,7208 -0,9977 3,9225 -0,2379 0,1224 1,4763 -0,9000 20-02-2012 3,7440 2,1247 0,1671 2,4207 3,5867 -1,1162 1,8299 3,1191 -0,4181 27-02-2012 3,3599 2,9836 2,7879 -0,3877 3,0394 0,2579 1,3959 4,0269 2,9837 05-03-2012 4,7880 0,9002 2,2110 -0,6850 3,4558 0,8555 0,8311 3,3713 1,1691 09-07-2012 1,5361 -3,0511 1,2485 -3,4294 -0,7790 0,8714 -2,5431 -1,6475 0,6171 16-07-2012 0,6294 -2,1334 1,7219 -3,1805 0,2793 0,4618 -0,2714 -0,8578 -0,5725 23-07-2012 3,2358 -3,5843 1,2015 -3,6011 -0,4875 0,9708 -0,1397 -1,4418 -0,5267 30-07-2012 -0,1702 -2,3195 2,8740 -3,8394 -1,0962 1,2858 -0,7489 -1,8652 0,8735

Anexos


Tabela H.2 - Variáveis de maior importância para PC1, PC2 e PC3, referentes à ACP com os parâmetros físico-químicos.

Variável PC1 Variável PC2 Variável PC3

SVT 0,3365 SDV 0,3693 SDNV 0,4634 ST 0,3324 SDV/SDT 0,3376 MV 0,4439

SST 0,3231 CQOf 0,3295 SNVT 0,3810 MS 0,3133 SDT 0,3271 TNf 0,3616

CQOt 0,3105 TNf 0,3055 TCsobr. 0,2689 SNVT 0,2492 TCf 0,2943 SDV/SDT 0,2678

TCf 0,2379 IVL 0,2496 SDT 0,2170 CQOf 0,2360 SST 0,2246 CQOf 0,1646 SDV 0,2245 TNsobr. 0,2115 SST 0,1578

TNsobr. 0,2195 ST 0,2035 CQOt 0,1479 SDT 0,2181 SVT 0,1915 ST 0,1465

TCsobr. 0,2180 SNVT 0,1758 MS 0,1094 IVL 0,2084 TCsobr. 0,1756 SDV 0,0840 MV 0,1973 MS 0,1624 IVL 0,0626

SDV/SDT 0,1402 CQOt 0,1295 SVT 0,0457 SDNV 0,0614 SDNV 0,0932 TNsobr. 0,0264

TNf 0,0572 MV 0,0714 TCf 0,0093

Anexos


H.2. Parâmetros morfológicos

Tabela H.3 - Resultados dos scores para os três componentes principais, para as amostras de entrada, interior e saída, utilizando somente os parâmetros morfológicos.


Scores

PC1 Scores

PC2 Scores

PC3 Scores

PC1 Scores

PC2 Scores

PC3 Scores

PC1 Scores

PC2 Scores

PC3 31-10-2011 -2,3506 5,4361 -3,2969 8,9723 -9,4401 -0,3290 -1,6662 -1,9056 -1,1041 07-11-2011 -7,4092 0,8967 -5,4932 4,8733 -5,5704 -1,5838 -0,5508 -1,6936 -0,7968 14-11-2011 -3,3010 1,3756 -1,0799 6,4708 -1,6221 -1,5418 0,6780 -1,8323 -1,3205 21-11-2011 -5,9310 -1,8358 0,9011 7,1118 4,1759 -2,6870 1,1486 -1,7850 -1,2707 28-11-2011 -4,9804 1,6372 0,2632 -5,8085 -12,1675 -4,3731 0,5305 5,2234 -2,0750 05-12-2011 3,7629 -0,2710 -0,3696 4,9404 -1,1134 -2,2497 3,0234 3,3701 1,5380 12-12-2011 -3,2089 0,4600 -0,1104 6,6756 1,5432 1,2411 5,4088 -0,8305 1,2411 19-12-2011 -0,8692 0,8332 -2,1415 9,6120 -15,0529 -0,1728 -0,6905 4,0446 1,1290 26-12-2011 0,9201 0,4670 -1,9746 4,2356 -1,3610 -0,2975 -0,2329 -1,6389 -1,3824 02-01-2012 -5,6046 -0,7320 0,3849 8,2266 -3,5500 -1,1635 3,4536 -1,3951 -2,3865 09-01-2012 -1,0213 0,4489 1,1232 1,5533 14,1495 6,6969 -1,6715 1,7579 0,1239 16-01-2012 -5,9848 -1,6568 0,1606 8,2507 -5,9348 2,4373 -1,5465 5,3352 -0,1523 23-01-2012 -5,8464 0,8729 2,8908 1,8883 10,2560 -2,0960 1,9090 -0,4557 2,5736 30-01-2012 -2,8162 -1,5214 0,4144 10,3880 -10,8182 5,4351 -2,2452 1,4553 0,2928 06-02-2012 -1,2727 0,8390 6,0902 4,2263 -1,3685 -0,2918 -1,2223 -0,5000 -0,6854 13-02-2012 -6,3370 -0,7743 -1,2133 0,0746 15,6426 -4,0269 -1,6928 2,8817 0,6464 20-02-2012 -5,4215 -0,8087 0,7984 -0,3911 -4,1671 2,4136 -0,5468 -0,3343 1,3687 27-02-2012 -2,8393 -1,7127 2,1767 4,1555 13,1506 1,4167 0,4922 -2,5604 2,4107 05-03-2012 -7,4296 -0,5969 2,2151 1,2432 -8,2606 7,5795 0,4410 -5,2328 5,0204 09-07-2012 -6,3257 -1,3466 -0,2111 6,9489 -4,7660 -4,4499 -0,7291 -2,9930 -1,2587 16-07-2012 -5,2753 -0,5676 -0,8002 3,1369 2,4822 -4,8659 -4,5568 0,3340 0,6557 23-07-2012 -8,7167 -0,2274 -0,0653 3,0015 -5,1214 -1,7157 -2,3553 4,4499 -0,9921 30-07-2012 -8,0517 -1,9817 -0,5940 2,5885 10,4634 -5,2198 -0,6120 -0,3358 -3,7753

Anexos


Tabela H.4 - Variáveis de maior importância para PC1, PC2 e PC3, referentes à ACP com os parâmetros morfológicos.

Variável PC1 Variável PC2 Variável PC3 CONVmeso 0,2130 ESFmac 0,32265 RAmac 0,4137 SOLmeso 0,2129 COMPmac 0,32057 DIAMmic 0,3960 ESFmeso 0,2113 SOLmac 0,31808 LARGmic 0,3827 ROBmeso 0,2113 CONCmac 0,29488 CONVmac 0,3049

COMPmeso 0,2103 COMPRmac 0,29265 PERmic 0,3011 CONCmeso 0,2094 ROBmac 0,24499 PERmac 0,2425

FFmeso 0,2080 LARGmeso 0,20255 FFmac 0,2360 CONVmic 0,1943 COMPRmeso 0,18459 COMPRmic 0,2324

ESFmic 0,1939 FFmac 0,17798 CONCmac 0,1394 ROBmic 0,1922 %ATmeso 0,17774 EXCmic 0,1368

EXCmeso 0,1915 CT/SST 0,17473 COMPmic 0,1291 COMPmic 0,1911 %ATmic 0,17282 DIAMmac 0,1182

AT 0,1883 Dens. ap. 0,17004 LARGmeso 0,1158 SOLmic 0,1872 DIAMmac 0,15653 CT/SST 0,1078 EXCmic 0,1866 PERmac 0,15279 COMPRmac 0,0991

Nb 0,1859 LARGmac 0,14648 RAmic 0,0884 PERmeso 0,1784 FFmic 0,14359 ROBmac 0,0858 CONCmic 0,1741 SOLmic 0,12755 COMPRmeso 0,0833

FFmic 0,1716 PERmeso 0,12170 AT 0,0758 COMPRmic 0,1704 ESFmic 0,12158 ROBmic 0,0725

CT 0,1574 ROBmic 0,12028 Nb 0,0719 COMPRmeso 0,1355 CONCmic 0,11503 PERmeso 0,0667

RAmeso 0,1352 CONVmic 0,10516 ESFmic 0,0633 %ATmic 0,1262 COMPmic 0,10158 FFmic 0,0597 PERmac 0,1237 CONVmac 0,09376 RAmeso 0,0583 PERmic 0,1230 EXCmic 0,08126 %ATmac 0,0520

%ATmeso 0,1193 RAmac 0,07696 CT 0,0503 CONVmac 0,1180 AT 0,06834 CT/AT 0,0422

FFmac 0,1171 EXCmac 0,05836 EXCmac 0,0414 ROBmac 0,1141 PERmic 0,05679 FFmeso 0,0390 %ATmac 0,1066 COMPRmic 0,05430 COMPmac 0,0349

LARGmeso 0,1054 Nb 0,05284 Dens. ap. 0,0292 RAmic 0,1052 FFmeso 0,04556 %ATmeso 0,0261

SOLmac 0,1030 %ATmac 0,04397 LARGmac 0,0210 ESFmac 0,0995 CT/AT 0,03482 CONVmic 0,0205

COMPmac 0,0703 RAmeso 0,03281 CONVmeso 0,0192 DIAMmic 0,0624 RAmic 0,02833 SOLmac 0,0188

DIAMmeso 0,0612 EXCmeso 0,02595 %ATmic 0,0176 CT/AT 0,0586 DIAMmic 0,01316 ESFmeso 0,0171

COMPRmac 0,0559 DIAMmeso 0,01174 ESFmac 0,0167 LARGmac 0,0461 SOLmeso 0,01098 SOLmeso 0,0141 CONCmac 0,0386 LARGmic 0,00947 SOLmic 0,0125 LARGmic 0,0322 CONCmeso 0,00890 CONCmic 0,0117

RAmac 0,0252 CONVmeso 0,00551 ROBmeso 0,0115 CT/SST 0,0235 ROBmeso 0,00440 DIAMmeso 0,0084 EXCmac 0,0214 ESFmeso 0,00435 EXCmeso 0,0083 Dens. ap. 0,0201 COMPmeso 0,00206 COMPmeso 0,0034

DIAMmac 0,0114 CT 0,00174 CONCmeso 0,0007

Anexos


H.3. Conjunto de parâmetros físico-químicos e morfológicos

Tabela H.5 - Resultados dos scores para os três componentes principais, para as amostras de entrada, interior e saída, utilizando o conjunto dos parâmetros físico-químicos e morfológicos.


Scores

PC1 Scores

PC2 Scores

PC3 Scores

PC1 Scores

PC2 Scores

PC3 Scores

PC1 Scores

PC2 Scores

PC3 31-10-2011 -2,4235 0,9742 -5,5622 8,6509 -4,6640 0,9440 -2,0394 -3,6082 -1,0836 07-11-2011 -7,8059 -3,3035 -5,6138 3,4936 -1,5545 -2,7675 -0,4313 -2,1414 -0,5811 14-11-2011 -3,8555 -0,1404 -2,7461 7,4614 -2,4471 -0,4468 0,5480 -2,9136 -1,0298 21-11-2011 -6,2496 -2,5492 -0,0063 7,8652 0,9680 -0,7349 1,1581 -2,8024 -0,4262 28-11-2011 -5,9009 0,1243 -2,4961 -2,5043 -13,8615 5,6372 1,0512 1,1708 -5,4159 05-12-2011 3,8062 -0,3541 -0,6007 5,9657 -2,2236 -0,5197 2,4671 4,5051 -1,9599 12-12-2011 -3,5148 -0,2128 -1,4390 7,8226 1,5980 -0,2887 3,9288 4,4200 -0,6189 19-12-2011 -2,1932 0,3371 -1,9471 8,7846 -4,7394 2,4868 -0,9475 4,0933 -2,3121 26-12-2011 0,7111 -0,2493 -1,4952 4,5594 -0,8809 0,4560 -0,5643 -0,7572 0,6086 02-01-2012 -7,0615 1,0300 2,6327 9,4776 -2,3284 2,5674 2,7194 0,2029 0,7911 09-01-2012 -2,2115 1,4262 0,1068 5,6083 5,5867 0,4323 -2,1810 1,8934 -2,1818 16-01-2012 -6,5474 -0,7773 1,6219 8,1666 -0,9857 0,4495 -3,6513 8,7622 -8,5113 23-01-2012 -6,1458 1,7572 1,0166 3,5201 2,4470 -2,2613 1,9809 2,6732 2,3449 30-01-2012 -3,4707 -0,2105 3,1662 7,0503 5,2294 0,6793 -3,0270 2,5682 -0,5342 06-02-2012 -1,7042 4,1941 3,9572 4,3355 -0,1272 0,8435 -1,1080 0,2927 1,7874 13-02-2012 -7,7529 0,2257 1,8208 2,6510 5,6804 -2,3837 -1,6047 3,2249 0,8847 20-02-2012 -6,1536 1,1979 2,9969 -1,1193 2,4793 5,1047 -0,6282 1,9130 3,5377 27-02-2012 -3,7205 1,1406 4,9891 7,3464 4,4961 1,0459 0,3934 0,5823 5,4956 05-03-2012 -8,6932 1,2290 3,2575 1,4229 -0,3587 5,7852 -0,1069 1,5410 6,1153 09-07-2012 -6,7758 -2,4829 -0,6459 8,0346 -5,9077 -0,1048 -0,1371 -4,4693 0,4500 16-07-2012 -5,3957 -2,1516 -0,7524 4,6164 -1,6124 -1,2797 -4,1648 -0,3581 -0,6550 23-07-2012 -9,7880 -1,5371 -0,8024 4,0096 -4,8457 0,4351 -1,7400 0,1470 -1,2226 30-07-2012 -7,6556 -4,1082 0,3145 6,3523 -3,1572 -2,0753 -0,6459 -2,8119 -2,1877

Anexos


Tabela H.6 - Variáveis de maior importância para PC1, PC2 e PC3, referentes à ACP com o conjunto de parâmetros físico-químicos e morfológicos.

Variável PC1 Variável PC2 Variável PC3 SOLmac 0,1937 RAmac 0,2681 COMPRmac 0,2514

MV 0,1931 SDV/SDT 0,2357 CQOf 0,2464 SNVT 0,1920 CONVmac 0,2260 CONCmac 0,2446 CQOf 0,1919 ESFmac 0,2077 DIAMmic 0,2366

ESFmac 0,1912 COMPmac 0,2072 SDV 0,2332 DIAMmic 0,1910 ROBmac 0,2026 LARGmic 0,2326

RAmic 0,1835 SOLmac 0,1990 SDT 0,2319 SDNV 0,1766 SDV 0,1974 PERmic 0,2313

EXCmic 0,1755 FFmac 0,1895 ESFmac 0,2146 ST 0,1718 PERmac 0,1806 SOLmac 0,2139

ESFmeso 0,1687 Dens. ap. 0,1742 COMPmac 0,2118 COMPRmeso 0,1683 TNf 0,1719 COMPRmic 0,1872

RAmeso 0,1667 TNsobr. 0,1717 TCf 0,1868 IVL 0,1654 TCf 0,1679 CT/SST 0,1850

%ATmic 0,1648 CQOf 0,1630 SNVT 0,1674 PERmeso 0,1641 DIAMmic 0,1585 Dens. ap. 0,1638

DIAMmeso 0,1640 LARGmic 0,1568 SDV/SDT 0,1462 PERmic 0,1632 FFmic 0,1545 SST 0,1368 %ATmes 0,1611 COMPmic 0,1503 IVL 0,1241

LARGmeso 0,1561 SDT 0,1483 ST 0,1223 PERmac 0,1495 ESFmic 0,1398 LARGmeso 0,1216

CONVmeso 0,1484 ROBmic 0,1395 TNsobr. 0,1193 Nb 0,1471 SNVT 0,1361 LARGmac 0,1071

ROBmic 0,1465 EXCmic 0,1325 ROBmac 0,1051 SST 0,1456 ST 0,1158 SOLmic 0,1019

SOLmeso 0,1436 %ATmes 0,1148 COMPRmeso 0,1013 FFmic 0,1434 CONVmic 0,1137 DIAMmac 0,1002 SDT 0,1259 SOLmic 0,1135 RAmac 0,0968

SOLmic 0,1222 SDNV 0,1096 %ATmic 0,0946 COMPmac 0,1169 CONCmic 0,1094 %ATmes 0,0900

COMPRmic 0,1163 SST 0,1082 CONCmic 0,0876 ROBmac 0,1135 MV 0,1057 TNf 0,0836

SVT 0,1110 COMPRmac 0,1041 %ATmac 0,0754 SDV/SDT 0,1098 CONCmac 0,1039 EXCmac 0,0743

COMPRmac 0,1090 %ATmic 0,1034 PERmeso 0,0724 TNsobr. 0,1032 DIAMmac 0,0933 SVT 0,0717

CONCmac 0,1013 CT/SST 0,0917 MS 0,0644 CT/AT 0,0991 FFmeso 0,0838 FFmic 0,0637

CONCmic 0,0980 SVT 0,0824 CT/AT 0,0611 CONVmac 0,0959 LARGmeso 0,0796 CONVmic 0,0592

TNf 0,0939 MS 0,0746 CONVmac 0,0548 LARGmac 0,0915 RAmeso 0,0740 FFmac 0,0546

COMPmeso 0,0866 COMPRmeso 0,0677 ESFmic 0,0524 ROBmeso 0,0749 CQOt 0,0671 ROBmic 0,0508 FFmeso 0,0698 PERmic 0,0572 MV 0,0454 CQOt 0,0666 LARGmac 0,0534 PERmac 0,0415 FFmac 0,0653 SOLmeso 0,0438 RAmeso 0,0248

Anexos


I. MINIMOS QUADRADOS PARCIAIS

Nesta secção encontram-se os resultados obtidos para a análise estatística de MQP. O estudo foi realizado para a remoção de TC, TN e CQO, e ainda, a para a produção de biogás. Para cada análise, foram utilizados 10 componentes principais e 23 amostras.

I.1. Remoção de TC

A remoção de TC foi estimada com parâmetros físico-químicos de entrada, parâmetros morfológicos, conjunto dos parâmetros morfológicos com físico-químicos de entrada, parâmetros físico-químicos de entrada mais o interior e com o conjunto de parâmetros morfológicos com físico-químicos de entrada mais o interior.

Tabela I.1 - Valores observados e preditos de remoção de TC na análise de MQP, para parâmetros físico-químicos de entrada.

Data Filtrado Sobrenadante Rem TC (obs) Rem TC (pred) Rem TC (obs) Rem TC (pred)

31-10-2011 -0,4990 -2,2589 07-11-2011 0,2247 0,4338 -1,3137 -0,7144 14-11-2011 0,0482 -0,1716 -0,5414 -1,2909 21-11-2011 -0,8729 -0,4599 -1,9292 -1,9209 28-11-2011 0,3838 0,2113 0,1479 -0,3380 05-12-2011 -0,1001 0,0009 -0,6598 -0,8493 12-12-2011 -0,7909 -0,7949 -2,5068 -2,1632 19-12-2011 -0,7012 -0,3869 -1,5416 -1,3432 26-12-2011 -0,3123 -0,1304 -1,5416 -0,7705 02-01-2012 0,4133 0,5795 -0,3056 0,0995 09-01-2012 0,6159 0,3747 0,1235 -0,4454 16-01-2012 -0,0081 -0,4849 -0,9147 -1,2987 23-01-2012 0,3789 0,4177 -0,4311 -0,4258 30-01-2012 0,3470 0,2660 -0,3874 -0,8874 06-02-2012 -0,1254 0,0978 -1,4190 -0,8613 13-02-2012 0,4276 0,3864 -0,2423 -0,3363 20-02-2012 -0,0660 0,0505 -0,6852 -0,3269 27-02-2012 0,3899 0,2576 -0,7476 -0,7845 05-03-2012 -0,3318 -0,1861 -0,7834 -1,0505 09-07-2012 -0,0289 0,0835 -1,4730 -0,9631 16-07-2012 -0,3311 -0,3691 -2,5814 -2,1809 23-07-2012 0,0489 -0,0240 -1,2886 -0,9874 30-07-2012 0,1919 0,1396 -1,3336 -1,2735

Anexos


Tabela I.2 - Valores observados e preditos de remoção de TC na análise de MQP, para parâmetros morfológicos.


31-10-2011 0,2727 -0,5831 07-11-2011 0,2247 -0,3327 -1,3137 -1,9563 14-11-2011 0,0482 0,2472 -0,5414 -0,5371 21-11-2011 -0,8729 -0,3641 -1,9292 -1,5577 28-11-2011 0,3838 0,7572 0,1479 0,8534 05-12-2011 -0,1001 -0,0078 -0,6598 -0,6443 12-12-2011 -0,7909 -0,7547 -2,5068 -1,8738 19-12-2011 -0,7012 -0,6977 -1,5416 -2,0811 26-12-2011 -0,3123 -0,2860 -1,5416 -1,4989 02-01-2012 0,4133 0,0679 -0,3056 -0,5725 09-01-2012 0,6159 0,0596 0,1235 -0,3548 16-01-2012 -0,0081 0,3619 -0,9147 -0,5865 23-01-2012 0,3789 0,9455 -0,4311 0,9169 30-01-2012 0,3470 0,4369 -0,3874 -0,4022 06-02-2012 -0,1254 -0,3265 -1,4190 -1,3091 13-02-2012 0,4276 0,3446 -0,2423 -0,5587 20-02-2012 -0,0660 0,0394 -0,6852 -0,8393 27-02-2012 0,3899 0,2638 -0,7476 -0,7623 05-03-2012 -0,3318 -0,5318 -0,7834 -1,2947 09-07-2012 -0,0289 -0,1025 -1,4730 -1,6244 16-07-2012 -0,3311 -0,2451 -2,5814 -2,2186 23-07-2012 0,0489 -0,2656 -1,2886 -1,6450 30-07-2012 0,1919 0,2247 -1,3336 -1,3957

Tabela I.3 - Valores observados e preditos de remoção de TC na análise de MQP, para o conjunto dos parâmetros físico-químicos de entrada e morfológicos.


31-10-2011 0,1676 -0,9323 07-11-2011 0,2247 -0,2182 -1,3137 -1,7429 14-11-2011 0,0482 0,1712 -0,5414 -0,6242 21-11-2011 -0,8729 -0,5029 -1,9292 -1,9077 28-11-2011 0,3838 0,7240 0,1479 0,7507 05-12-2011 -0,1001 -0,0197 -0,6598 -0,5879 12-12-2011 -0,7909 -0,8107 -2,5068 -2,0326 19-12-2011 -0,7012 -0,7674 -1,5416 -2,0621 26-12-2011 -0,3123 -0,2689 -1,5416 -1,3699 02-01-2012 0,4133 0,3903 -0,3056 -0,0759 09-01-2012 0,6159 0,2496 0,1235 -0,2898 16-01-2012 -0,0081 0,1934 -0,9147 -0,6397 23-01-2012 0,3789 0,8433 -0,4311 0,5835 30-01-2012 0,3470 0,5582 -0,3874 -0,4646 06-02-2012 -0,1254 -0,2443 -1,4190 -1,1954 13-02-2012 0,4276 0,3419 -0,2423 -0,4897 20-02-2012 -0,0660 0,0686 -0,6852 -0,6698 27-02-2012 0,3899 0,1520 -0,7476 -0,7145 05-03-2012 -0,3318 -0,5531 -0,7834 -1,4016 09-07-2012 -0,0289 -0,1398 -1,4730 -1,5361 16-07-2012 -0,3311 -0,2555 -2,5814 -2,1190 23-07-2012 0,0489 -0,2085 -1,2886 -1,4893 30-07-2012 0,1919 0,2611 -1,3336 -1,4877

Anexos


Tabela I.4 - Valores observados e preditos de remoção de TC na análise de MQP, para os parâmetros físico-químicos de entrada mais interior.


31-10-2011 0,1939 -0,8684 07-11-2011 0,2247 0,2516 -1,3137 -1,1552 14-11-2011 0,0482 -0,0397 -0,5414 -1,1384 21-11-2011 -0,8729 -0,6564 -1,9292 -1,8216 28-11-2011 0,3838 0,1135 0,1479 -0,5863 05-12-2011 -0,1001 -0,1375 -0,6598 -1,0870 12-12-2011 -0,7909 -0,8892 -2,5068 -2,2538 19-12-2011 -0,7012 -0,6699 -1,5416 -1,2696 26-12-2011 -0,3123 -0,3112 -1,5416 -1,2105 02-01-2012 0,4133 0,7500 -0,3056 0,4164 09-01-2012 0,6159 0,4823 0,1235 0,2142 16-01-2012 -0,0081 0,0727 -0,9147 -0,8320 23-01-2012 0,3789 0,2470 -0,4311 -1,0544 30-01-2012 0,3470 0,2554 -0,3874 -0,7526 06-02-2012 -0,1254 -0,0421 -1,4190 -1,7479 13-02-2012 0,4276 0,3268 -0,2423 -0,2390 20-02-2012 -0,0660 0,1043 -0,6852 -0,5148 27-02-2012 0,3899 0,1961 -0,7476 -0,6294 05-03-2012 -0,3318 -0,2518 -0,7834 -0,9285 09-07-2012 -0,0289 -0,0611 -1,4730 -1,4980 16-07-2012 -0,3311 0,0089 -2,5814 -1,4617 23-07-2012 0,0489 -0,2020 -1,2886 -1,6202 30-07-2012 0,1919 0,1575 -1,3336 -1,0814

Tabela I.5 - Valores observados e preditos de remoção de TC na análise de MQP, para o conjunto dos parâmetros morfológicos com os físico-químicos de entrada mais interior.


31-10-2011 0,2408 -0,9830 07-11-2011 0,2247 0,0428 -1,3137 -1,4989 14-11-2011 0,0482 0,1309 -0,5414 -0,5553 21-11-2011 -0,8729 -0,6007 -1,9292 -2,0118 28-11-2011 0,3838 0,6051 0,1479 0,6023 05-12-2011 -0,1001 0,0442 -0,6598 -0,5109 12-12-2011 -0,7909 -0,7222 -2,5068 -1,9406 19-12-2011 -0,7012 -0,8702 -1,5416 -2,0345 26-12-2011 -0,3123 -0,3424 -1,5416 -1,4572 02-01-2012 0,4133 0,3224 -0,3056 -0,2175 09-01-2012 0,6159 0,1375 0,1235 -0,3721 16-01-2012 -0,0081 0,1253 -0,9147 -0,6310 23-01-2012 0,3789 1,0263 -0,4311 0,8365 30-01-2012 0,3470 0,5633 -0,3874 -0,4995 06-02-2012 -0,1254 -0,1438 -1,4190 -1,1441 13-02-2012 0,4276 0,4618 -0,2423 -0,2681 20-02-2012 -0,0660 -0,0299 -0,6852 -0,8374 27-02-2012 0,3899 0,1132 -0,7476 -0,8246 05-03-2012 -0,3318 -0,4042 -0,7834 -1,0981 09-07-2012 -0,0289 -0,1200 -1,4730 -1,5543 16-07-2012 -0,3311 -0,2785 -2,5814 -2,0291 23-07-2012 0,0489 -0,2591 -1,2886 -1,5700 30-07-2012 0,1919 0,0618 -1,3336 -1,8803

Anexos


I.2. Remoção de TN

A remoção de TN foi estimada com parâmetros físico químicos de entrada, parâmetros morfológicos, conjunto dos parâmetros morfológicos com físico-químicos de entrada, parâmetros físico-químicos de entrada mais o interior e com o conjunto de parâmetros morfológicos com físico-químicos de entrada mais o interior.

Tabela I.6 - Valores observados e preditos de remoção de TN na análise de MQP, para parâmetros físico-químicos de entrada.

Data Filtrado Sobrenadante Rem TN (obs) Rem TN (pred) Rem TN (obs) Rem TN (pred)

31-10-2011 0,0396 0,0941 -0,2209 -0,3720 07-11-2011 0,4170 0,5283 0,2128 0,1918 14-11-2011 0,4204 0,4122 0,0891 -0,1385 21-11-2011 0,6046 0,7504 0,3384 0,1502 28-11-2011 0,5778 0,4656 0,2904 0,6271 05-12-2011 0,1045 0,0014 -0,6043 -0,4656 12-12-2011 0,4996 0,3615 -0,0068 -0,0330 19-12-2011 0,4411 0,2997 -0,0819 -0,0547 26-12-2011 -0,2938 -0,1204 -0,3289 -0,3606 02-01-2012 0,6575 0,7644 0,3218 0,3386 09-01-2012 0,3788 0,2774 -0,9789 -0,9419 16-01-2012 0,6490 0,6489 0,3230 0,4742 23-01-2012 0,4530 0,2960 -0,7017 -0,7350 30-01-2012 0,1766 0,1176 -0,7419 -0,6551 06-02-2012 0,1014 0,2403 0,0743 -0,4198 13-02-2012 0,4926 0,4858 0,0518 -0,1619 20-02-2012 -0,3167 -0,1363 -1,2969 -1,1654 27-02-2012 0,5251 0,4878 -0,6997 -0,3245 05-03-2012 0,7201 0,5780 0,1687 0,0194 09-07-2012 0,4299 0,3474 -0,0346 -0,3194 16-07-2012 0,2992 0,3898 -1,1290 -0,5835 23-07-2012 0,5427 0,6956 0,0719 0,1241 30-07-2012 0,4117 0,3463 -0,3555 -0,4336

Anexos


Tabela I.7 - Valores observados e preditos de remoção de TN na análise de MQP, para parâmetros morfológicos.


31-10-2011 0,0396 0,1190 -0,2209 -0,7018 07-11-2011 0,4170 0,1537 0,2128 0,1045 14-11-2011 0,4204 0,5368 0,0891 0,0724 21-11-2011 0,6046 0,7100 0,3384 0,5479 28-11-2011 0,5778 0,4850 0,2904 0,0248 05-12-2011 0,1045 0,0132 -0,6043 -0,6758 12-12-2011 0,4996 0,7072 -0,0068 0,3472 19-12-2011 0,4411 0,3451 -0,0819 -0,1931 26-12-2011 -0,2938 -0,2427 -0,3289 -0,2601 02-01-2012 0,6575 0,7874 0,3218 0,5915 09-01-2012 0,3788 0,4842 -0,9789 -0,0281 16-01-2012 0,6490 0,4661 0,3230 0,1277 23-01-2012 0,4530 0,5902 -0,7017 -0,7583 30-01-2012 0,1766 0,1929 -0,7419 -0,6441 06-02-2012 0,1014 0,2265 0,0743 -0,0602 13-02-2012 0,4926 0,5426 0,0518 -0,1481 20-02-2012 -0,3167 -0,0091 -1,2969 -0,9172 27-02-2012 0,5251 0,1777 -0,6997 -1,0993 05-03-2012 0,7201 0,4635 0,1687 0,1865 09-07-2012 0,4299 0,4087 -0,0346 -0,2791 16-07-2012 0,2992 0,1704 -1,1290 -0,9065 23-07-2012 0,5427 0,6250 0,0719 0,4029 30-07-2012 0,4117 0,4488 -0,3555 -0,0386

Tabela I.8 - Valores observados e preditos de remoção de TN na análise de MQP, para o conjunto dos parâmetros morfológicos com os físico-químicos de entrada.


31-10-2011 0,0396 0,0222 -0,2209 -0,6390 07-11-2011 0,4170 0,0996 0,2128 -0,1116 14-11-2011 0,4204 0,5371 0,0891 0,0390 21-11-2011 0,6046 0,6514 0,3384 0,4032 28-11-2011 0,5778 0,5739 0,2904 0,3492 05-12-2011 0,1045 0,0601 -0,6043 -0,6803 12-12-2011 0,4996 0,6358 -0,0068 0,2221 19-12-2011 0,4411 0,4161 -0,0819 -0,0235 26-12-2011 -0,2938 -0,1947 -0,3289 -0,2504 02-01-2012 0,6575 0,7851 0,3218 0,4580 09-01-2012 0,3788 0,3703 -0,9789 -0,4898 16-01-2012 0,6490 0,5754 0,3230 0,6911 23-01-2012 0,4530 0,3678 -0,7017 -1,2312 30-01-2012 0,1766 0,0615 -0,7419 -0,7173 06-02-2012 0,1014 0,2187 0,0743 -0,1196 13-02-2012 0,4926 0,5927 0,0518 0,0350 20-02-2012 -0,3167 0,0145 -1,2969 -0,8744 27-02-2012 0,5251 0,3691 -0,6997 -0,5276 05-03-2012 0,7201 0,3943 0,1687 0,0579 09-07-2012 0,4299 0,5272 -0,0346 -0,1384 16-07-2012 0,2992 0,2699 -1,1290 -0,7735 23-07-2012 0,5427 0,6742 0,0719 0,3965 30-07-2012 0,4117 0,3561 -0,3555 -0,4279

Anexos


Tabela I.9 - Valores observados e preditos de remoção de TN na análise de MQP, para parâmetros físico-químicos de entrada mais interior.


31-10-2011 0,0396 0,1019 -0,2209 -0,4178 07-11-2011 0,4170 0,3028 0,2128 0,2522 14-11-2011 0,4204 0,4912 0,0891 -0,1911 21-11-2011 0,6046 0,6783 0,3384 0,1403 28-11-2011 0,5778 0,5021 0,2904 0,4118 05-12-2011 0,1045 0,0588 -0,6043 -0,6592 12-12-2011 0,4996 0,4375 -0,0068 0,0655 19-12-2011 0,4411 0,4637 -0,0819 -0,0141 26-12-2011 -0,2938 -0,2509 -0,3289 -0,2923 02-01-2012 0,6575 0,7619 0,3218 0,3850 09-01-2012 0,3788 0,3649 -0,9789 -0,8853 16-01-2012 0,6490 0,6151 0,3230 0,4239 23-01-2012 0,4530 0,3007 -0,7017 -0,7967 30-01-2012 0,1766 0,2312 -0,7419 -0,6105 06-02-2012 0,1014 0,2075 0,0743 -0,1892 13-02-2012 0,4926 0,5558 0,0518 -0,3534 20-02-2012 -0,3167 -0,2540 -1,2969 -1,2618 27-02-2012 0,5251 0,4359 -0,6997 -0,3739 05-03-2012 0,7201 0,5736 0,1687 0,0893 09-07-2012 0,4299 0,3916 -0,0346 -0,1794 16-07-2012 0,2992 0,3600 -1,1290 -0,6267 23-07-2012 0,5427 0,6888 0,0719 0,2974 30-07-2012 0,4117 0,4033 -0,3555 -0,4061

Tabela I.10 - Valores observados e preditos de remoção de TN na análise de MQP, para o conjunto dos parâmetros morfológicos com físico-químicos de entrada mais interior.


31-10-2011 0,0396 0,1669 -0,2209 -0,3809 07-11-2011 0,4170 0,0600 0,2128 -0,0932 14-11-2011 0,4204 0,5311 0,0891 0,0684 21-11-2011 0,6046 0,6400 0,3384 0,3181 28-11-2011 0,5778 0,6643 0,2904 0,5689 05-12-2011 0,1045 0,0684 -0,6043 -0,6477 12-12-2011 0,4996 0,5943 -0,0068 0,2309 19-12-2011 0,4411 0,3799 -0,0819 -0,2246 26-12-2011 -0,2938 -0,2376 -0,3289 -0,2968 02-01-2012 0,6575 0,7755 0,3218 0,5031 09-01-2012 0,3788 0,3257 -0,9789 -0,7825 16-01-2012 0,6490 0,7115 0,3230 0,7255 23-01-2012 0,4530 0,3370 -0,7017 -1,3218 30-01-2012 0,1766 0,2041 -0,7419 -0,4884 06-02-2012 0,1014 0,1148 0,0743 -0,2629 13-02-2012 0,4926 0,5473 0,0518 -0,0972 20-02-2012 -0,3167 -0,0447 -1,2969 -0,9417 27-02-2012 0,5251 0,4036 -0,6997 -0,3544 05-03-2012 0,7201 0,5295 0,1687 0,1078 09-07-2012 0,4299 0,4756 -0,0346 -0,2374 16-07-2012 0,2992 0,2524 -1,1290 -0,8846 23-07-2012 0,5427 0,6147 0,0719 0,2570 30-07-2012 0,4117 0,4258 -0,3555 -0,2577

Anexos


I.3. Remoção de CQO

A remoção de CQO total foi estimada com parâmetros físico químicos de entrada, parâmetros morfológicos, conjunto dos parâmetros morfológicos com físico-químicos de entrada, parâmetros físico-químicos de entrada mais o interior e com o conjunto de parâmetros morfológicos com físico-químicos de entrada mais o interior.

Tabela I.11 - Valores observados e preditos de remoção de CQO na análise de MQP, para parâmetros físico-químicos de entrada.

Data Filtrado Lamas (total) Rem CQO (obs) Rem CQO (pred) Rem CQO (obs) Rem CQO (pred)

31-10-2011 0,6942 -0,1872 0,1826 0,3776 07-11-2011 -1,0873 -0,3629 0,0128 0,2982 14-11-2011 0,8359 0,1938 0,4069 0,2892 21-11-2011 0,5965 0,4716 0,2978 0,1449 28-11-2011 -1,1299 -1,1955 0,3664 0,1703 05-12-2011 0,6158 0,3953 -0,4007 -0,4522 12-12-2011 -1,3661 -0,7079 0,4903 0,1747 19-12-2011 -0,8476 -0,4164 0,5311 0,2352 26-12-2011 -0,9088 -0,8801 -0,9151 -0,7787 02-01-2012 0,3269 -0,0700 0,5855 0,6658 09-01-2012 0,6037 0,0404 0,1209 0,2570 16-01-2012 0,3816 0,1101 -0,6505 -0,1648 23-01-2012 0,4977 1,1281 0,5360 0,2749 30-01-2012 0,2860 0,2900 0,3794 0,2962 06-02-2012 0,3511 0,4354 0,0638 -0,0035 13-02-2012 0,4009 0,0858 0,6597 0,5277 20-02-2012 0,1141 0,1539 0,6952 0,8800 27-02-2012 0,8319 0,4689 0,3544 05-03-2012 0,1298 0,1467 0,6776 0,7517 09-07-2012 0,8267 0,6348 0,6169 0,5270 16-07-2012 0,7622 0,9592 0,2953 0,4709 23-07-2012 0,1986 0,3091 0,7043 0,7493 30-07-2012 0,3562 0,3924 0,5413 0,6205

Anexos


Tabela I.12 - Valores observados e preditos de remoção de CQO na análise de MQP, para parâmetros morfológicos.


31-10-2011 0,6942 1,0305 0,1826 0,3031 07-11-2011 -1,0873 -1,5201 0,0128 -0,0880 14-11-2011 0,8359 0,8757 0,4069 0,2015 21-11-2011 0,5965 0,0266 0,2978 0,2972 28-11-2011 -1,1299 -0,6918 0,3664 0,5694 05-12-2011 0,6158 0,1176 -0,4007 -0,3094 12-12-2011 -1,3661 -0,8144 0,4903 0,5306 19-12-2011 -0,8476 -0,9324 0,5311 0,3405 26-12-2011 -0,9088 -0,5880 -0,9151 -0,8519 02-01-2012 0,3269 0,1162 0,5855 0,2912 09-01-2012 0,6037 0,5015 0,1209 0,2519 16-01-2012 0,3816 0,4767 -0,6505 -0,0006 23-01-2012 0,4977 1,1758 0,5360 0,7706 30-01-2012 0,2860 -0,1459 0,3794 0,1236 06-02-2012 0,3511 0,3300 0,0638 -0,1640 13-02-2012 0,4009 0,0557 0,6597 0,4817 20-02-2012 0,1141 -0,2385 0,6952 0,4370 27-02-2012 1,3495 0,4689 0,4217 05-03-2012 0,1298 -0,1981 0,6776 0,5958 09-07-2012 0,8267 0,9115 0,6169 0,4360 16-07-2012 0,7622 0,6925 0,2953 0,6091 23-07-2012 0,1986 -0,1892 0,7043 0,5285 30-07-2012 0,3562 0,7297 0,5413 0,1930

Tabela I.13 - Valores observados e preditos de remoção de CQO na análise de MQP, para o conjunto dos parâmetros morfológicos com físico-químicos de entrada.


31-10-2011 0,6942 0,9306 0,1826 0,2646 07-11-2011 -1,0873 -1,5697 0,0128 -0,0788 14-11-2011 0,8359 0,7454 0,4069 0,1815 21-11-2011 0,5965 0,1867 0,2978 0,2178 28-11-2011 -1,1299 -0,4635 0,3664 0,5493 05-12-2011 0,6158 0,1989 -0,4007 -0,3590 12-12-2011 -1,3661 -0,9060 0,4903 0,5748 19-12-2011 -0,8476 -1,1266 0,5311 0,3708 26-12-2011 -0,9088 -0,5975 -0,9151 -0,8783 02-01-2012 0,3269 0,2188 0,5855 0,4386 09-01-2012 0,6037 0,7739 0,1209 0,3181 16-01-2012 0,3816 0,5027 -0,6505 -0,2808 23-01-2012 0,4977 1,1034 0,5360 0,5049 30-01-2012 0,2860 -0,0386 0,3794 0,2565 06-02-2012 0,3511 0,3181 0,0638 -0,1091 13-02-2012 0,4009 -0,2248 0,6597 0,5951 20-02-2012 0,1141 -0,2319 0,6952 0,5434 27-02-2012 1,2475 0,4689 0,5276 05-03-2012 0,1298 -0,1739 0,6776 0,5829 09-07-2012 0,8267 0,9908 0,6169 0,4041 16-07-2012 0,7622 0,6821 0,2953 0,6102 23-07-2012 0,1986 -0,0740 0,7043 0,4873 30-07-2012 0,3562 0,8016 0,5413 0,2592

Anexos


Tabela I.14 - Valores observados e preditos de remoção de CQO na análise de MQP, para parâmetros físico-químicos de entrada mais interior.


31-10-2011 0,6942 0,4365 0,1826 0,1004 07-11-2011 -1,0873 -0,9737 0,0128 0,1758 14-11-2011 0,8359 0,4852 0,4069 0,2477 21-11-2011 0,5965 0,2042 0,2978 0,2557 28-11-2011 -1,1299 -0,4922 0,3664 0,1331 05-12-2011 0,6158 0,3137 -0,4007 -0,2823 12-12-2011 -1,3661 -1,0828 0,4903 0,5573 19-12-2011 -0,8476 -0,7964 0,5311 0,4357 26-12-2011 -0,9088 -0,8383 -0,9151 -0,9507 02-01-2012 0,3269 -0,1496 0,5855 0,5178 09-01-2012 0,6037 0,7470 0,1209 0,2506 16-01-2012 0,3816 0,5098 -0,6505 -0,3149 23-01-2012 0,4977 0,7133 0,5360 0,3577 30-01-2012 0,2860 -0,0203 0,3794 0,4334 06-02-2012 0,3511 0,5474 0,0638 -0,2067 13-02-2012 0,4009 0,3116 0,6597 0,6763 20-02-2012 0,1141 -0,2025 0,6952 0,7636 27-02-2012 1,1988 0,4689 0,3221 05-03-2012 0,1298 0,0185 0,6776 0,8382 09-07-2012 0,8267 0,2975 0,6169 0,4383 16-07-2012 0,7622 1,0315 0,2953 0,3889 23-07-2012 0,1986 -0,0394 0,7043 0,7908 30-07-2012 0,3562 0,8388 0,5413 0,6408

Tabela I.15 - Valores observados e preditos de remoção de CQO na análise de MQP, para o conjunto dos parâmetros morfológicos com físico-químicos de entrada mais interior.


31-10-2011 0,6942 1,0101 0,1826 0,3972 07-11-2011 -1,0873 -1,3421 0,0128 -0,0086 14-11-2011 0,8359 0,7694 0,4069 0,1030 21-11-2011 0,5965 0,1722 0,2978 0,2038 28-11-2011 -1,1299 -0,5337 0,3664 0,5681 05-12-2011 0,6158 0,2680 -0,4007 -0,3233 12-12-2011 -1,3661 -0,8995 0,4903 0,5093 19-12-2011 -0,8476 -1,1116 0,5311 0,3250 26-12-2011 -0,9088 -0,6662 -0,9151 -0,8926 02-01-2012 0,3269 0,0547 0,5855 0,3492 09-01-2012 0,6037 0,6808 0,1209 0,2169 16-01-2012 0,3816 0,6579 -0,6505 -0,2354 23-01-2012 0,4977 1,3451 0,5360 0,4240 30-01-2012 0,2860 0,1321 0,3794 0,3672 06-02-2012 0,3511 0,3725 0,0638 -0,1312 13-02-2012 0,4009 -0,1922 0,6597 0,6360 20-02-2012 0,1141 -0,3796 0,6952 0,5717 27-02-2012 1,1520 0,4689 0,5935 05-03-2012 0,1298 0,1604 0,6776 0,8160 09-07-2012 0,8267 0,8951 0,6169 0,3562 16-07-2012 0,7622 0,6937 0,2953 0,5464 23-07-2012 0,1986 -0,2088 0,7043 0,4926 30-07-2012 0,3562 0,5806 0,5413 0,4047

Anexos


I.4. produção de biogás

A produção de biogás foi estimada com parâmetros físico químicos de entrada, parâmetros morfológicos, conjunto dos parâmetros morfológicos com físico-químicos de entrada, parâmetros físico-químicos de entrada mais o interior e com o conjunto de parâmetros morfológicos com físico-químicos de entrada mais o interior.

Tabela I.16 - Valores observados e preditos de produção de biogás na análise de MQP, para parâmetros físico-químicos de entrada.

Data Prod biogás (obs) Prod biogás (pred) 31-10-2011 495 1073

07-11-2011 538 592

14-11-2011 690 787

21-11-2011 745 955 28-11-2011 785 525

05-12-2011 1091 1174

12-12-2011 1392 753

19-12-2011 793 865

26-12-2011 978 1056

02-01-2012 945 1156 09-01-2012 667 899

16-01-2012 828 986

23-01-2012 1362 1300

30-01-2012 1979 1622

06-02-2012 1568 1492

13-02-2012 1278 1303 20-02-2012 1160 1161

27-02-2012 1965 1691

05-03-2012 999 1367

09-07-2012 1108 958

16-07-2012 1482 1282

23-07-2012 1244 958 30-07-2012 1396 1536

Anexos


Tabela I.17 - Valores observados e preditos de produção de biogás na análise de MQP, para parâmetros morfológicos.

Data Prod biogás (obs) Prod biogás (pred) 31-10-2011 495 338 07-11-2011 538 540 14-11-2011 690 549 21-11-2011 745 1076 28-11-2011 785 813 05-12-2011 1091 1093 12-12-2011 1392 1054 19-12-2011 793 1038 26-12-2011 978 855 02-01-2012 945 901 09-01-2012 667 936 16-01-2012 828 1184 23-01-2012 1362 1094 30-01-2012 1979 1741 06-02-2012 1568 1370 13-02-2012 1278 1294 20-02-2012 1160 1409 27-02-2012 1965 1760 05-03-2012 999 869 09-07-2012 1108 1291 16-07-2012 1482 1486 23-07-2012 1244 885 30-07-2012 1396 1238

Tabela I.18 - Valores observados e preditos de produção de biogás na análise de MQP, para o conjunto dos parâmetros morfológicos com físico-químicos de entrada mais interior.


Anexos


Tabela I.19 - Valores observados e preditos de produção de biogás na análise de MQP, para parâmetros físico-químicos de entrada mais interior.


Tabela I.20 - Valores observados e preditos de produção de biogás na análise de MQP, para o conjunto dos parâmetros morfológicos com os físico-químicos de entrada mais interior.


Instituto Superior de Engenharia de Coimbra - Caracterização ...Susana Margarida Ferreira Leonardo...

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