Reator UASB Tratamento Secundario Esgoto Domestico Sistemas Anaerobios

UniFAP CENTRO UNIVERSITÁRIO PARAÍSO SANEAMENTO II Prof Msc Ricardo Henrique TRATAMENTO SECUNDÁRIO REATOR UASB Sistemas Anaeróbios de Tratamento Principais reatores anaeróbios usados no tratamento de esgoto doméstico Sistemas convencionais digestores de lodo tanques sépticos lagoas anaeróbias Sistemas de alta taxa com crescimento aderido filtros anaeróbios reatores de leito expandido ou fluidificado com crescimento disperso reatores de manta de lodo UASB Sistemas simplificados Sistemas simplificados REATOR ANAERÓBIO DE MANTA DE LODO E FLUXO ASCENDENTE GRADE CAIXA DE AREIA MEDIÇÃO DE VAZÃO REATOR ANAEROBIO CORPO RECEPTOR fase sólida fase sólida Sistemas mecanizados LODOS ATIVADOS GRADE CAIXA DE AREIA MEDIÇÃO DE VAZÃO REATOR DECANTADOR SECUNDÁRIO CORPO RECEPTOR fase sólida fase sólida fase sólida fase sólida Sistemas de Alta Taxa com Crescimento Aderido REATORES ANAERÓBIOS DE MANTA DE LODO TERMINOLOGIA Na literatura os Reatores Anaeróbios de Manta de Lodo são freqüentemente referidos como UASB upflow anaerobic sludge blanket reactors DAFA digestor anaeróbio de fluxo ascendente RAFA reator anaeróbio de fluxo ascendente RALF reator anaeróbio de leito fluidizado RAFAMAL reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo RAFAALL reator anaeróbio de fluxo ascendente através de leito de lodo Sistemas mecanizados Reatores anaeróbios UASB TRATAMENTO SECUNDÁRIO ETE Onça Capacidade 1800 Ls TRATAMENTO SECUNDÁRIO Princípio de funcionamento TRATAMENTO SECUNDÁRIO Princípio de funcionamento TRATAMENTO SECUNDÁRIO Reatores anaeróbios UASB TRATAMENTO SECUNDÁRIO Reatores anaeróbios UASB TRATAMENTO SECUNDÁRIO Menor custo de implantação Maior simplicidade operacional Menor custo de operação e manutenção Possibilidade de recuperação de energia CH4 Vantagens Reatores anaeróbios UASB TRATAMENTO SECUNDÁRIO Possibilidade de emanação de maus odores Dificuldade de gerenciamento da escuma Dificuldade de gerenciamento do metano dissolvido Necessidade de uma etapa de póstratamento Desvantagens TRATAMENTO SECUNDÁRIO Reatores anaeróbios UASB Parâmetros gerais Projeto e controle de processo Tempo de retenção celular idade do lodo Relação alimentomicrorganismo am Coeficiente de produção celular crescimento Coeficiente de decaimento bacteriano morte etc TRATAMENTO SECUNDÁRIO Parâmetros gerais Tempo de detenção hidráulica TDH volumevazão Q Reator biológico V TRATAMENTO SECUNDÁRIO Q Parâmetros gerais Taxa hidráulica de aplicação superficial TAS vazãoárea Área TRATAMENTO SECUNDÁRIO Parâmetros gerais Carga orgânica volumétrica COV carga kgDBOdiavolume Carga kgDBOd V TRATAMENTO SECUNDÁRIO Parâmetros gerais Carga orgânica superficial COS carga kgDBOdiaárea Área Carga kgDBOd TRATAMENTO SECUNDÁRIO Tempo de detenção hidráulica Dimensionamento de UASB Critérios de projeto Q h TDH V NBR 122092011 Dimensionamento de UASB Dimensionamento de UASB Carga hidráulica volumétrica Critérios de projeto ³ ³ 1 m d CHV TDH m Velocidade ascendente carga hidráulica superficial Dimensionamento de UASB Critérios de projeto m h A Q V MED asc Velocidade ascendente Dimensionamento de UASB Carga hidráulica volumétrica Critérios de projeto Tempo de detenção hidráulica TDH Altura entre 4 e 5 metros Geometria Circular usado para populações menores mais econômico do ponto de vista estrutural Retangular usado para populações maiores Dimensionamento de UASB Critérios de projeto Dimensionamento de UASB Critérios de projeto Dimensionamento de UASB Eficiência para remoção de matéria orgânica E DBO 100 1 070 TDH 050 Onde E DBO eficiência do reator UASB em termos de remoção de DBO TDH tempo de detenção hidráulica 070 constante empírica 050 constante empírica Dimensionamento de UASB Eficiência para remoção de matéria orgânica E DQO 100 1 068 TDH 035 Onde E DQO eficiência do reator UASB em termos de remoção de DQO TDH tempo de detenção hidráulica 068 constante empírica 035 constante empírica Dimensionamento de UASB Estimativa da produção de lodo Estimar a produção de lodo a ser tratado m³d Volume lodo m³d População hab x 04 Lhabd 1000 Lm³ Estimar a produção de lodo a seguir para disposição final m³d Volume lodo m³d População hab x 005 Lhabd 1000 Lm³ Descarte do lodo Nos reatores anaeróbios a acumulação de sólidos deve se principalmente ao crescimento da biomassa mas decorre também da retenção de sólidos inertes A presença excessiva de material inerte caracterizada pela baixa relação SSVST prejudica o desempenho do reator uma vez que ocupa boa parte do volume destinado à biomassa Práticas operacionais UASB Desaguamento do lodo Leito de secagem Desaguamento mecanizado No text content Reator UASB Reator UASB vista em corte Detalhe da caixa de distribuição de esgoto afluente Sistema de exaustão dos gases residuais para tratamento Câmara de biogás Linha de biogás Compartimento de decantação Compartimento de digestão Entrada de ar Cobertura Tubo de entrada de esgoto Esgoto do tratamento preliminar Captor para exaustão do gás residual Detalhe da exaustão do compartimento de decantação Chaminé para entrada de ar Captor para exaustão do gás residual Dimensionamento de UASB Exemplo de Aplicação Dimensionar uma reator anaeróbio de manta de lodo sendo conhecidos os seguintes elementos de projeto População P 20000 hab Vazão afluente média Qméd 3000 m3d 125 m3h Vazão afluente máxima diária Qmáxd 3600 m3d 150 m3h Vazão afluente máxima horária Qmáxh 5400 m3d 225 m3h Concentração média de DBO afluente ao reator UASB 333 mgL Concentração média de DQO afluente ao reator UASB 600mgL Temperatura do esgoto T 23C média do mês mais frio Dimensionamento de UASB Solução 1 Passo Cálculo da carga afluente média de DQO 0600 kgm3 x 3000 m3d 1800 kgDQOd 2 Passo Adoção do tempo de detenção hidráulica TDH TDH 80 h 69h 20 a 26ºC 3Passo Determinação do volume total de reator V V Qméd TDH 125 m3h x 8 h 1000 m3 4 Passo Adoção do número de reatores Nr Nr 2 Por facilidades construtivas e operacionais temse recomendado que os volumes dos reatores não ultrapassem a 2500 m3 No caso de pequenos sistemas para o tratamento de esgotos domésticos a adoção de reatores modulados apresenta diversas vantagens Nesses casos tem sido usual a utilização de módulos com volumes da ordem de 400 a 500 m3 Dimensionamento de UASB 5 Passo Volume de cada reator Vr Vr V Nr 1000 m3 2 500 m3 6 Passo Adoção da altura do reator H H 45 m entre 4 e 5m 7 Passo Determinação da área de cada reator Ar Ar VrH 500 m3 45 m 1111 m2 Adotar reatores retangulares de 745 m x 1500 m A 1118 m2 8 Passo Verificação da área do volume e do tempo de detenção corrigidos Área total corrigida A Nr x Ar 2 x 1116 m2 2236 m2 Volume total corrigido V A x H 2236 m2 x 45 m 1006 m3 Tempo de detenção hidráulica corrigido TDH VQméd 1006 m3125 m3h 80 h Dimensionamento de UASB 9 Passo Verificação das cargas aplicadas Carga hidráulica volumétrica CHV QV 3000 m³d 1006 m³ 298 m³m³d Carga orgânica volumétrica Cv Qméd x DQOV 3000 m3d x 0600 kgDQOm3 1006 m³ 179 kgDQOm3d menor que 3 10 Passo Verificação das velocidades ascensionais para Qmed Vasc Qméd A 125 m3h 2236 m2 056 mh para Qmaxd Vasc Qmáx A 150 m3h 2236 m2 067 mh para Qmaxh Vasc Qmáx A 225 m3h 2236 m2 101 mh Dimensionamento de UASB 11 Passo Estimar a produção de lodo a ser tratado m³d V lodo Pop hab x 04 Lhabd 1000 Lm³ Vlodo 20000 x 041000 8 m³d 12 Passo Estimar a produção de lodo a seguir para disposição final m³d Vlodo DF Pop hab x 005 Lhabd1000 Lm³ Vlodo DF 20000 x 0051000 1 m³d 13 Passo Eficiência de remoção da matéria orgânica E DQO 100 x 1068 x TDH 035 E DQO 100 x 1068 x 8 035 672 Lave as mãos FLW