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, realizaram-se análises físicas, químicas e biológicas na manta de lodo, durante o incremento da COV. Estudaram-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 analisada (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. 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. Na quantidade fornecida e devido à lenta exposição dos microrganismos à água residuária, os metais presentes na vinhaça não foram prejudiciais 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 mostrou ser mais estável, em relação aos demais reatores, quando avaliado todos os parâmetros conjuntamente.

Four pilot-scale upflow anaerobic sludge blanket (UASB) were used in this study for anaerobic processing of vinasse from the production of sugarcane alcohol. The reactors, R1, R2, R3 and R4, were inoculated with granulated anaerobic sludge; submitted to different recirculation rates of 50, 100, 200 and 400% respectively, and to the gradual increase of the volumetric organic loading rate (OLR) from 0.3 to 20 gCODL^-1d^-1. The objective of the study was to monitor the effect of these operational changes on the granular sludge blanket and to associate the characteristics of the granules with the overall efficiency of the system. For this purpose, physical, chemical and biological analyzes were performed on the sludge blanket during OLR increment. The size distribution, resistance, metal composition and microbial structure of the granules in different samples were studied. The size of the granules ranged from 0.4 to 5.0 mm in all samples, in the inoculum and in the four reactors. In the lowest OLR (5 gCODL^-1d^-1) the reactors submitted to the highest percentages of recirculation, R3 and R4, had a higher frequency of granules in the range of 1.6 to 2.0 mm in diameter, with 39.4 and 37% of frequency, respectively. The continuous increase in organic load and ascending velocity caused a reduction of the granular diameter to the lowest established range (0.4 to 1.0 mm). At the highest OLR analyzed (20 gDQOL^-1d^-1) R3 and R4 presented 63.6 and 79.1% of granules with a mean diameter in the range of 0.4 to 1.0 mm, respectively. While the reactors submitted to lower percentages of recirculation, R1 and R2, in all OLR analyzed, presented mean diameter of granules in the lowest range (0.4 to 1.0 mm). The gradual increment of organic load and ascending velocity caused an increase in the frequency of granules in the smallest diameter range: R1 increased from 47.8 to 87.9% and R2 from 39.4 to 52.1%. The 770 s^-1 agitation applied to the granules reinforced that hydraulic agitation within the reactor caused reduction in the granular diameter. In all reactors methanogenic organisms of the genus Methanosarcina and Methanosaeta were visualized. In the quantity supplied and due to the slow exposure of the microorganisms to the wastewater, the nutrients aided the microbial activity. Zinc, iron, magnesium, calcium, sodium and potassium appeared expressively among the substances found in wastewater. PCR and DGGE analyzes showed that the methanogenic population was more stable that the bacteria population. It was possible to conclude that the effluent recirculation aided the operation of the reactors and that R2 reactor seemed to be more stable, in relation to the other reactors, when all parameters were evaluated together.