TIPO DE REATORES

Transcrição

1 TRATAMENTO ANAERÓBIO DE ESGOTOS

2 TIPO DE REATORES

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5 FUNDAMENTOS TEÓRICOS

6 Estágios da Digestão Anaeróbia Bactérias Acidificadoras (Facultativas) Matéria Orgânica Complexa Ácidos Orgânicos Voláteis CH 4 + CO 2 Bactérias Metanogênicas (Anaeróbias estritas)

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9 TRATAMENTO ANAERÓBIO DE ESGOTOS CONDIÇÕES AMBIENTAIS NOS REATORES Ausência de oxigênio Disponibilidade de nutrientes (N e P) ph adequado (Neutro) Ausência de substâncias tóxicas Temperatura 7

10 Associação com Outros Processos

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15 Reator de Leito Fluidizado

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24 REATOR ANAERÓBIO DE FLUXO ASCENDENTE COM MANTO DE LODO (UPFLOW ANAEROBIC SLUDGE BLANKET REACTOR - UASB)

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34 Coroa de Distribuição do Afluente

35 ETE Atuba Sul - Curitiba

36 ETE Atuba Sul

37 ETE Piçarrão - Campinas

38 ETE Piçarrão

39 Sistema UASB + Lodos Ativados Tratamento Preliminar Reator UASB Tanque de Aeração Decantador Secundário Filtrado Retorno de Lodo Excesso de Lodos Ativados Desidrata ção final Lodo Seco

40 Reatores UASB Critérios e Parâmetros Para o Dimensionamento 1. Vazão de de Esgotos de Projeto Os reatores UASB são empregados à jusante apenas do tratamento preliminar, o que o torna desprotegido das variações de vazão de esgotos, uma vez que os tempos de detenção utilizados são relativamente pequenos. Desta forma, costuma recomendar-se que o reator apresente condições de atender `a situação mais desfavorável, isto é, vazão máxima horária de esgotos.

41 2. Tempo de Detenção dos Esgotos no Reator Tempos de detenção hidráulicos da ordem de apenas 6 horas, com base na vazão máxima horária de esgotos, são suficientes para garantir uma eficiência média na remoção de DBO dos esgotos em torno de 65%. Alguns autores sugerem a adoção de tempo de detenção hidráulico de 8 horas, com base na vazão média de esgotos sanitários.

42 3. Taxa de Aplicação de Substrato Como os esgotos sanitários são relativamente diluídos, os reatores UASB têm o seu limite de capacidade definido pela taxa de aplicação hidráulica, que resulta em determinada velocidade que poderá ou não ser suficiente para provocar o arraste de parte do manto de lodo, descontrolando o processo. No tratamento de efluentes industriais mais concentrados, os reatores UASB são limitados pela aplicação de matéria orgânica, em geral na faixa de 5 a 10 kg DQO/m 3.dia, embora tenham sido registradas taxas de até 20 kg/m 3.dia com bons resultados no tratamento.

43 4. Velocidade Ascencional na Zona de Manto de Lodo A manutenção de determinada faixa de velocidade ascensional dos esgotos ao longo do corpo do reator é importante para garantir grau adequado de expansão da manta de lodo, sem que haja arraste excessivo para a zona de decantação. Recomenda-se a faixa de 0,7 a 1,0 m/h para reatores UASB tratando esgoto sanitário.

44 5. Velocidade de Passagem da Zona de Manto de Lodo para a Zona de Decantação Lodos bem granulados resistem ao arraste com velocidades de passagem de até 10 m/h. Mas como ocorrem situações em que o lodo não granula, apenas flocula e mesmo assim o reator mantém boa eficiência na remoção de DQO, recomenda-se limitar a velocidade de passagem a 4 m/h.

45 6. Taxa de Escoamento Superficial na Zona de Decantação A parte superior do reator UASB, externa ao chapéu coletor de gás, funciona como decantador, permitindo a recuperação de grânulos escapados da zona de manto de lodo. Recomendam-se taxas de escoamento superficial inferiores à 1,25 m 3 /m 2.h para a garantia do retorno de parte significativa do lodo para a zona de manto. A inclinação das abas do chapéu (ângulo com a horizontal), deverá ser superior a 55 º.

46 7. Distribuição dos Esgotos à Entrada (Fundo) do Reator A distribuição dos esgotos à entrada do reator é fundamental para garantir um funcionamento integral da zona de manto de lodo, sem escoamentos preferenciais ou curtos-circuitos circuitos que podem reduzir o tempo de detenção e o contato dos esgotos com o lodo ativo. Recomenda-se pelo menos uma entrada a cada 2 a 3 m 2 de fundo de reator. As extremidades dos tubos de alimentação deverão distar cerca de 30 cm do fundo do reator.

47 8. Produção de Lodo e de Gás nos Reatores UASB De acordo com os resultados dos estudos da CETESB, pode ser esperada uma produção de lodo de 0,2 kg SS / kg DQO aplicada. Estudos mais recentes indicam 0,12 kg SS / KgDQO Ainda de acordo com os estudos da CETESB, deve ser esperada uma produção de 0,12 Nm 3 gás / kg DQO aplicada. O gás deverá possuir cerca de 65 a 75% de metano.

48 EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO REATOR UASB População atendida: habitantes Vazão média de esgotos: x 0,16 m 3 /hab.dia = 4450,4 m 3 /dia Vazão máxima horária de esgotos: 1,2 x 1,5 x 4.450,4 / 86,4 = 92,72 L/s Carga de DBO: 0, x = kg/dia

49 - Tempo de Detenção dos Esgotos no Reator: 6,0 horas (p/ Q máx.) - Volume útil dos reatores: 92,72 x 6,0 x 3,6 = m 3 Deverão ser utilizados 04 (quatro) reatores UASB de 525,7 m 3 cada, com 14,80 m de comprimento, 7,40 m de largura e 4,80 m de profundidade útil total (zona de manto + zona de decantação). - Volume dos 4 reatores: 4 x 525,7 = 2.102,8 m 3

50 - Tempo de detenção hidráulico resultante: t d = 2.102,8 / (92,72 x 3,6) = 6,3 h (p/ Q máx.) - Velocidade ascensional na zona de manto de lodo: V asc. = (92,72 x 3,6) / (7,14 x 14,8 x 4 ) = 0,76 m/h - Velocidade de passagem para a zona de decantação: V p = (92,72 x 3,6) / ( 4 x 0,4 x 4 x 14,8) = 3,5 m/h (obs: consideradas quatro aberturas de 0,40 x 14,80 por reator)

51 - Velocidade de escoamento à superfície da zona de decantação: q A = (92,72 x 3,6) / (4 x 14,8 x 5,2) = 1,08 m 3 / m 2.h (obs: A largura efetiva de cada reator na zona de decantação reduziu-se de 7,4 m para 5,2 m, devido aos espaços ocupados pelo chapéu.) - Sistema de alimentação Considerando-se uma entrada a cada 3 m 2 de fundo de reator, o número de tubos alimentadores será: (7,4 x 14,8 ) / 3 = 37 tubos por reator.

52 - Produção de lodo Considerando-se a produção de lodo igual a 0,2 kg SS / kg DQO aplicada, tem-se: - Carga DQO = 1,85 Carga DBO Carga DQO = 1,85 x 1502 = kg DQO/dia - Produção de lodo: 0,2 x = 556 kg SS / dia

53 - Produção de gás: Considerando-se a produção de 0,12 Nm 3 DQO Aplicada, tem-se: gás / kg Prod. Gás = 0,12 x = 333,5 Nm 3 / dia (gás com 75% CH 4 ) - Eficiência do reator: 65% em DBO. - Carga de DBO Residual: 0,35 x 1502 = 525,7 kg DBO / dia

54 7,40 m Caixa de alim entação 0,6 m 0,6 m 1,55 m 3,10 m 1,55 m gás 0,8 m 0,25 m 0,4 m 1,62 2,12 m 1,35 m 2,68 m 0,3 m L = 14,8 m 7,4 m

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58 DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE TRATAMENTO Dados: Número de pessoas: 80 Contribuição per capita de esgotos: 100 L / pessoa x dia FOSSA SÉPTICA De acordo com a NBR 7229 da ABNT, o volume útil da fossa séptica pode ser calculado por: V = N(CT + KLf), em que: V: Volume útil da fossa séptica, em litros N: Número de pessoas contribuintes C: Contribuição de despejos, em l / pessoa x dia T: Período de detenção, em dias K: Taxa de acumulação de lodo digerido Lf: Contribuição de lodo fresco, em L / pessoa x dia

59 Para o caso em questão, de acordo com a Tabela 1 da NBR 7229, Lf = 1, de acordo com a Tabela 2, T = 0,58 e, de acordo com a Tabela 3, K = 65. Portanto, tem-se: V = N(100x0, x1) V = L Considerando-se a profundidade útil Hu = 1,80 m, a área em planta da fossa deverá ser: A = = 6,0 m 2 Deverá ser utilizada uma fossa séptica de (2,5 x 2,5) m de dimensões em planta.

60 FILTRO ANAERÓBIO De acordo coma NBR 7229 da ABNT, o volume útil da Filtro Anaeróbio pode ser calculado por: V = 1,6 NCT, em que: V: Volume útil da fossa séptica, em litros N: Número de pessoas contribuintes C: Contribuição de despejos, em l / pessoa x dia T: Período de detenção, em dias Para T = 0,5 dias, tem-se: V = 1,6 x 80 x 100 x 0,5 = L

61 Considerando-se a profundidade do leito de pedras (Brita n o 4) igual a 1,2 m, tem-se: V = 6,4 / 1,2 = 5,3 m 2 Deverá ser utilizado um filtro anaeróbio de (2,5 x Deverá ser utilizado um filtro anaeróbio de (2,5 x 2,5) m de dimensões em planta, perfazendo uma área de 6,25 m 2.