Quatro reatores anaeróbios de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB), em escala piloto,
foram utilizados neste estudo para processamento anaeróbio da vinhaça, proveniente da
produção de álcool de cana-de-açúcar. Os reatores, R1, R2, R3 e R4, foram inoculados com
lodo anaeróbio granulado; submetidos a diferentes taxas de recirculação - 50, 100, 200 e 400%,
respectivamente - e ao aumento gradativo da carga orgânica volumétrica (COV) de 0,3 a 20
gDQOL-1d-1. O objetivo do estudo foi o acompanhamento do efeito que essas mudanças
operacionais provocam na manta de lodo granular e associar as características dos grânulos à
eficiência global do sistema. Para tanto, realizara-se análises físicas, químicas e biológicas na
manta de lodo, durante o incremento da COV. Estudou-se a distribuição de dimensão, a
resistência, a composição de metais e a estrutura microbiana dos grânulos em diferentes
condições operacionais. O tamanho dos grânulos analisados variou de 0,4 a 5,0 mm em todas
as amostras, no inóculo e nos quatro reatores. Os reatores submetidos às maiores porcentagens
de recirculação, R3 e R4, apresentaram na COV mais baixa (5 gDQOL-1d-1) maior frequência
de grânulos na faixa entre 1,6 e 2,0 mm de diâmetro, com 39,4 e 37% de frequência,
respectivamente. O contínuo aumento de carga orgânica e velocidade ascensional provocou
redução do diâmetro granular para a menor faixa estabelecida (0,4 a 1,0 mm). Na maior COV
analisada (20 gDQOL-1d-1), R3 e R4 apresentaram 63,6 e 79,1% de grânulos com diâmetro
médio na faixa 0,4 a 1,0 mm, respectivamente. Enquanto os reatores submetidos a menores
porcentagens de recirculação, R1 e R2, em todas as COV analisadas, apresentaram diâmetro
médio de grânulos na menor faixa estabelecida (0,4 a 1,0 mm). O incremento gradativo de carga
orgânica e velocidade ascensional provocou aumento da frequência de grânulos na menor faixa
de diâmetro: R1 passou de 47,8 para 87,9% e R2 de 39,4 para 52,1%. A agitação de 770 s-1
aplicada aos grânulos reforçou que a agitação hidráulica dentro do reator causou redução no
diâmetro granular. Em todos os reatores foram visualizados organismos metanogênicos do
gênero Methanosarcina e Methanosaeta. A vinhaça de alimentação utilizada em R1 e R2, entre
as fases com COV 10 e 20 gDQOL-1d-1 apresentou aumento de ácido acético, resultando em
possível benefício para as Methanosarcina. No entanto, a diminuição de acetato presente na
vinhaça de alimentação dos reatores R3 e R4 e a maior carga hidráulica favoreceram as
Methanosaeta. O controle dos índices de ácido acético e propiônico pode estar relacionado à
presença de elementos químicos na água residuária. Na quantidade fornecida e devido à lenta
exposição dos microrganismos à água residuária, os nutrientes auxiliaram a atividade
microbiana. Zinco, ferro, magnésio, cálcio, sódio e potássio apareceram de forma expressiva
dentre as substâncias encontradas na água residuária. As análises de PCR e DGGE mostraram
que a população metanogênica foi mais estável que a de bactérias para os reatores. Foi possível
concluir que a recirculação do efluente auxiliou a operação dos reatores e que o reator R2
pareceu ser mais estável, em relação aos demais reatores, quando avaliado todos os parâmetros
conjuntamente.