O que é Carga Orgânica Volumétrica (COV)?

Carga Orgânica Volumétrica (COV)

Parâmetro essencial para projetos de plantas de biogás

A Carga Orgânica Volumétrica (COV), representa a quantidade de substrato orgânico que é alimentada ao biodigestor (reator) por unidade de volume e tempo, é um parâmetro crucial nos projetos de plantas de biogás e no processo de operação e manutenção para a produção eficiente de biogás e digestato com baixa carga orgânica. Hoje vamos abordar essa métrica, a partir da didática destacada pelos pesquisadores em Kunz, Steinmetz & Amaral (2022) e Chernicharro (1997).

 

O que é Carga Orgânica Volumétrica (COV)?

A COV é a quantidade de substrato orgânico adicionado (afluente) ao biodigestor em um determinado intervalo de tempo, pode ser expressa em kgDBO/m³, kgDQO/m³ ou até mesmo em kg sólidos totais por m³ de reator por dia (kgST.m⁻³.d⁻¹) e/ou kg sólidos voláteis por m³ de reator por dia (kgSV.m⁻³.d⁻¹).

A COV pode ser calculada considerando a vazão de entrada (Q), a concentração de sólidos voláteis (S_v) no substrato, e o volume do reator (V), conforme as equações fornecidas por Kunz, Steinmetz & Amaral (2022) e Chernicharro (1997):

COV = (Q x S_v) / V (equação 1)

Onde: 
COV = Carga Orgânica Volumétrica (kgSV.m⁻³.d⁻¹) 
Q = Vazão (m³.d⁻¹)
S_v = Concentração de sólidos voláteis presentes no substrato (kg.m⁻³) 
V = Volume do reator (m³) 

Qual é a importância da COV nos Projetos de Plantas de Biogás?

A COV desempenha um papel crítico nos projetos de plantas de biogás:

• • Capacidade de Processamento: A COV determina a quantidade máxima de matéria orgânica que um reator anaeróbio pode processar. Uma COV adequada é essencial para garantir que os micro-organismos no reator tenham condições ótimas de crescimento e atividade biológica.
  • Desempenho do Reator Anaeróbio: Uma COV bem controlada está diretamente ligada ao desempenho do reator anaeróbio. Uma COV excessivamente alta pode levar ao acúmulo de ácidos orgânicos voláteis e à falha do processo, enquanto uma COV baixa pode indicar baixa atividade biológica

Qual é a relação da COV com a capacidade de processamento da planta de biogás?

A COV influencia diretamente a capacidade de processamento da planta de biogás, uma vez que é um parâmetro importante para dimensionamento e projeto da planta. Uma COV mais alta indica uma maior taxa de alimentação de substrato orgânico, resultando em maior produção de biogás, desde que mantida dentro dos limites ideais para evitar inibição do processo.

Qual é a relação da COV com o desempenho do reator anaeróbio?

O desempenho do reator anaeróbio é fortemente influenciado pela COV, um parâmetro essencial para operação. Uma COV bem ajustada permite condições ideais para os micro-organismos realizarem a digestão anaeróbia de maneira eficiente, resultando em uma produção estável de biogás e digestato de alta qualidade.

Qual é a importância estratégica da COV no dimensionamento e otimização do processo anaeróbio?

A COV é essencial no dimensionamento adequado dos reatores anaeróbios. Um conhecimento preciso da COV permite ajustar o tamanho do reator e otimizar o processo de alimentação para garantir um desempenho ideal e eficiência na produção de biogás.

A COV é um indicador essencial nos sistemas de produção de biogás?

Sim, a COV é um indicador crítico (parâmetro) que merece destaque no dashboard de toda planta de produção de biogás, pelos seguintes aspectos:

• • Monitoramento Diário: Acompanhar a COV diáriamente permite ajustes na operação para manter o desempenho ótimo do sistema.
  • Tomada de Decisões Estratégicas: A COV fornece insights valiosos para tomadas de decisão relacionadas ao manejo dos substratos, controle de processos e otimização operacional.
  • Garantia de Eficiência: Manter a COV dentro dos limites ideais é fundamental para garantir a eficiência operacional e a máxima produção de biogás, ao mesmo tempo em que se evitam problemas como a inibição do processo.

Referências Bibliográficas consultadas

• CHERNICHARO, CA de L. et al. Princípios do tratamento biológico de águas residuárias: reatores anaeróbios. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental, Universidade Federal de Minas Gerais, v. 5, p. 379, 2007.
• KUNZ, Airton; STEINMETZ, Ricardo Luis Radis; DO AMARAL, André Cestonaro. Fundamentos da digestão anaeróbia, purificação do biogás, uso e tratamento do digestato. 2. ed. Concórdia: Sbera: Embrapa Suínos e Aves, 2022. Páginas: 214 p. ISBN: 978-65-88155-02-8
• LIMA, H. Q. Avaliação dos modelos Hashimoto e AMS-III.D para produção de metano com dejetos de suínos. 2011. 99 f. Dissertação (Mestrado) – Centro de Engenharia, Modelagem e Ciências Sociais Aplicadas, Universidade Federal do ABC, Santo André – SP, 2011.

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Até breve!

Série de posts “Grânulos do Saber”

O que são grânulos?

Sobre processos anaeróbios, em algumas condições há a formação de estruturas constituídas por micro-organismos anaeróbios, os grânulos anaeróbios.

Essas estruturas (aglomerados de diferentes micro-organismos) possibilitam de forma mais eficiente a transferência de nutrientes e favorecem a sobrevivência da comunidade microbiana.

Esses aglomerados de micro-organismos densamente agrupados contribuem para aceleração do processo de digestão anaeróbia, principalmente em lodos de reatores UASB.

Figura 1 -  Frascos reatores para cultivo de lodo granular anaeróbio.

Os grânulos anaeróbios são esferas muito pequenas e possuem uma vasta comunidade de seres vivos. Atuam na decomposição da matéria orgânica e possibilitam reciclagem de nutrientes.

Figura 2 - Frascos reatores com mistura de grânulos anaeróbios (pontos pretos) e substratos (conteúdo mais claro).

Seguindo o conceito sobre “pequenas pérolas com conteúdo adensado” o Portal Energia e Biogás publica uma série de posts “Grânulos do Saber” -  pequenos posts para contribuir com disseminação de informações sobre processo de produção de biogás.

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Em breve novos posts “Grânulos do Saber”.
Até logo!

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