As lamas peletizadas são uma forma especial de lamas produzidas em reactores anaeróbios para o tratamento de águas residuais industriais. Estas lamas caracterizam-se pela sua estrutura compacta e granular e pela sua elevada atividade biológica. Nos reactores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) e noutros sistemas anaeróbios em particular, as lamas peletizadas são especificamente produzidas e utilizadas para decompor substâncias orgânicas e convertê-las em biogás (metano e dióxido de carbono).

Formação de lamas de pellets em reactores anaeróbios

A formação de lamas em pellets é um processo biológico e físico complexo em que os microrganismos e as partículas sedimentáveis formam estruturas densas e esféricas. Os grânulos são constituídos por consórcios microbianos que cooperam em diferentes camadas.

1. Estrutura das lamas de pellets

• Composição celular:

  • As lamas de pellets contêm vários tipos de microorganismos, incluindo
    • Bactérias hidrolisantes: Decompõem substâncias orgânicas complexas em moléculas mais pequenas.
    • Produtores de ácidos: Produzem ácidos gordos voláteis (por exemplo, acetato).
    • Archaea metanogénica: Convertem ácidos e hidrogénio em metano.
  • Estes microrganismos colonizam camadas específicas:
    • Camada exterior: hidrólise e formação de ácidos.
    • Camada interior: metanogénese.

• Propriedades físicas:

  • Os grânulos são esféricos e têm normalmente um diâmetro de 0,5-3 mm.
  • A elevada densidade e resistência permitem uma boa depositabilidade.

2. condições de crescimento das lamas de sedimentação

A formação de lamas de pellets requer determinadas condições de processo:

• Carga hidráulica:
  • A velocidade do fluxo ascendente no reator deve ser ajustada de modo a que os grânulos permaneçam suspensos mas não sejam lavados.
• Fornecimento de nutrientes:
  • As proporções equilibradas de carbono, azoto e fósforo promovem o crescimento dos microrganismos.
• Temperatura:
  • As temperaturas óptimas situam-se na gama de 35-40 °C (mesófilas) ou 50-55 °C (termofílicas).
• Valor do pH:
  • O valor do pH deve ser mantido estável na gama de 6,8-7,2 para suportar as arqueias metanogénicas.

Vantagens das lamas peletizadas em reactores anaeróbios

1. Elevada densidade de biomassa:

   • As lamas granulares proporcionam uma grande área de superfície para o metabolismo microbiano.
   • Isto permite uma elevada capacidade de degradação com um volume de reator reduzido.

2. Produção eficiente de metano:

   • A estrutura granular promove a coexistência de microorganismos, que trabalham em conjunto de forma eficiente para produzir biogás (metano).

3. Boa dedutibilidade:

   • Devido à sua elevada densidade, os grânulos assentam rapidamente, o que facilita a separação da água purificada e da biomassa.

4. Controlo robusto do processo:

   • As lamas granulares são estáveis face às flutuações da carga hidráulica e orgânica.

Áreas de aplicação das lamas de pellets

As lamas peletizadas são principalmente utilizadas em reactores anaeróbios para o tratamento de águas residuais organicamente muito contaminadas:

1. Reactores de fluxo ascendente com manta de lamas anaeróbias (UASB)

Princípio de funcionamento:
Num reator UASB, a água residual é canalizada de baixo para cima através de uma camada de lamas granuladas. Os grânulos formam uma manta de lamas que actua como um filtro biológico. No interior dos grânulos, vários microrganismos trabalham em conjunto, em comunidades simbióticas, para decompor os compostos orgânicos. O biogás resultante eleva ligeiramente as partículas, que voltam a assentar por gravidade.

Funções-chave:

• Atividade biológica: Os grânulos oferecem uma elevada densidade de biomassa e proporcionam grandes superfícies de contacto para os componentes das águas residuais.
• Separação das águas residuais depuradas: Um separador trifásico separa o biogás, as lamas e a água depurada.

Aplicações:
Os reactores UASB são ideais para o tratamento de águas residuais altamente contaminadas organicamente. As áreas típicas de aplicação são

• Indústria alimentar e de bebidas: Tratamento de águas residuais da produção de sumos de fruta, produtos lácteos e óleos alimentares.
• Produção de açúcar e álcool: Tratamento eficiente das águas residuais dos processos de fermentação, como as instalações à base de melaço.

Vantagens:

• Baixos custos de funcionamento devido à elevada produção de biogás.
• Fácil manutenção e robusto contra flutuações de carga.

Desafios:

• A formação inicial de lamas de pellets requer tempo e condições óptimas.
• A manta de lamas pode assorear-se se a carga de sólidos for elevada.