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8/17/2019 Aula Uasb - Ufrj

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Escola de Politécnica

Departamento de Recursos Hídrico e Meio Ambiente (DRHIMA)Disciplina: Tratamento de Esgotos

Reator UASB

Prof. Daniel Minegatti


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Estação de Tratamento de Esgoto – ETE


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Reator UASB – Upflow Anaerobic Sludge Blanket

Vantagens UASB

• Sistema compacto com baixa requisiçãode área;• Baixo custo de implantação e operação• Muito baixo consumo de energia elétrica;• Baixa produção de excesso de lodo;• O excesso de lodo produzido éestabilizado

Desvantagens UASB

• Alto potencial para formação de H2S;• Baixa capacidade de recebimento decargas tóxicas;

• O início da operação (start up) necessitade inoculação de lodo;• Usualmente seu efluente não seenquadra aos padrões de lançamento deefluentes e portanto a unidade requertratamento complementar.


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Reator UASB – Características


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Reator UASB – Dados operacionais


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Reator UASB – ExemplosETE São Jorge – Almirante Tamandaré: 20.000 habitantes


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Reator UASB – ExemplosETE Cambuí – Campo Largo/SP: 30.000 habitantes


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Reator UASB – ExemplosETE Barreto – Niterói/RJ: 60.000 habitantes


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Reator UASB – ExemplosETE Rio das Ostras – Rio das Ostras/RJ: 150.000 habitantes


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Reator UASB – ExemplosETE Sul – Londrina/PR: 225.000 habitantes


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Reator UASB – ExemplosETE Piçarrão – Campinas/SP: 250.000 habitantes


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Reator UASB – ExemplosETE Onça – Belo Horizonte/MG: 1.500.000 habitantes


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Reator UASB – DetalhesDistribuição


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Reator UASB – DetalhesAlimentação superior


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Reator UASB – DetalhesAlimentação superior


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Reator UASB – DetalhesVazão de entrada


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Reator UASB – DetalhesVisitas laterais


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Reator UASB – DetalhesCalha de coleta e retenção de escuma


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Reator UASB – DetalhesCâmara de decantação


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Reator UASB – DetalhesRetirada de lodo


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Reator UASB – DetalhesQueimador de gás (Flare)


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Reator UASB – DetalhesQueimador de gás (Flare)

l d l é


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Reator UASB – DetalhesEscuma em UASB

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Reator UASB – Critérios e parâmetros

Velocidade ascensionalÉ calculada a partir da relação entre a vazão afluente e a área da seção transversal do reator.Deve ser verificada tanto para o compartimento de digestão como para o de decantação.

Altura do reator

Para esgoto doméstico, asvelocidades ascensionais impostas

conduzem a reatores com alturasúteis entre 4,0 e 5,0 m, sendo:

Altura do compartimento de decantação:1,5 a 2,0 m

Altura do compartimento de digestão:2,5 a 3,5 m

Sistema de distribuição

A correta distribuição dos esgotosgarante um contato efetivo com abiomassa presente no reator econstitui-se em um dos aspectosmais importantes para o corretofuncionamento do reator

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Reator UASBRecomendações da NBR 12.209/2011

6.4. Tratamento anaeróbio com reator tipo UASB

6.4.1. O tratamento biológico anaeróbio deve ser precedido de remoção de sólidosgrosseiros e areia, sendo imprescindível a utilização de dispositivo de remoção desólidos com aberturas iguais ou inferiores a 12 mm para vazão máxima até 100 L/s, ea 6 mm para vazão máxima acima de 100 L/s.6.4.2. No caso de alimentação por elevatória, a vazão máxima de bombeamento nãopoderá exceder a mais que 25% da vazão máxima de esgoto afluente. Recomenda-sea utilização de bombas com variadores de velocidade ou o mínimo de três bombas,sendo uma para rodízio de reserva.6.4.3. O tempo de detenção hidráulica para a vazão média, considerando atemperatura média do esgoto no mês mais frio do ano e o volume total do UASB,

deve ser igual ou superior a:a) 6h para temperatura do esgoto superior a 25 °Cb) 7 h para temperatura do esgoto de 22 °C a 25 °Cc) 8 h para temperatura do esgoto de 18 °C a 21 °Cd) 10 h para temperatura do esgoto de 15 °C a 17 °C6.4.4. Eventualmente pode-se admitir tempos de detenção hidráulica inferiores aosmencionados no item 6.4.2 desde que justificado.6.4.5. A profundidade útil total dos reatores tipo UASB deve estar entre 4,0 m e 6,0 m. A profundidade mínima do compartimento de digestão (do fundo do reator à entradado compartimento de decantação) deve ser de 2,5 m.6.4.6. O reator UASB deve dispor de aberturas de acesso com dimensão mínima de0,80 m, nas câmaras de digestão e decantação.

6.4.7. O sistema de distribuição de esgoto nos reatores deve atender a:a) O diâmetro interno mínimo dos tubos de distribuição de esgoto deve ser de 75 mm;b) Cada ponto de descarga de esgoto no reator deve estar restrito a uma áreamáxima de 3 m².c) A entrada de esgoto no reator deve se dar entre 0,10 a 0,20 m do fundo;d) O sistema de distribuição deve permitir a identificação de pontos de entupimentos;e) O sistema de distribuição deve impedir o arraste de ar para dentro do reator.

6.4.8. A velocidade ascensional no compartimento de digestão do reator deve serigual ou inferior a 0,7 m/h para a vazão média e inferior a 1,2 m/h para a vazãomáxima.6.4.9. A velocidade de passagem do compartimento de digestão para o dedecantação deve ser igual ou inferior a 2,5 m/h, para a vazão média e a 4,0m/h para avazão máxima.6.4.10. O trespasse dos defletores de gases deve exceder em pelo menos 0,15 m aabertura de passagem do compartimento de digestão para o compartimento dedecantação.6.4.11. A taxa de escoamento superficial no compartimento de decantação deve serigual ou inferior a 1,2 m3/m2.h para a vazão máxima.

6.4.12. O tempo de detenção hidráulica no compartimento de decantação para avazão média deve ser igual ou superior a 1,5 h e para a vazão máxima superior a 1,0h.6.4.13. A profundidade útil mínima do compartimento de decantação deve ser de 1,50m, sendo pelo menos 0,30 m com parede vertical. As paredes inclinadas docompartimento de decantação devem ter inclinação igual ou superior a 50°.6.4.14. Os reatores UASB devem possuir dispositivo de retirada de escuma.6.4.15. A coleta e transporte de efluentes de reatores tipo UASB deve evitar quedas epontos de turbulência de modo a minimizar o desprendimento dos gases.6.4.16. Nos casos onde se deseja a remoção de gases dissolvidos no efluente e degases residuais do compartimento de decantação, deve ser previsto dispositivo paradesprendimento e coleta para posterior tratamento.

6.4.17. As câmaras de gás do reator devem ser impermeáveis ao gás, protegidas eresistentes contra corrosão.6.4.18. As áreas sobre os compartimentos de decantação podem ou não ser cobertas.No caso de serem cobertas devem ter toda a estrutura acima do nível de águaprotegida contra corrosão.6.4.19. A construção do UASB em concreto deve atender às recomendações dasNormas NBR-6118/2003 e NBR 8083/1983 e garantir a estanqueidade e resistência aambientes agressivos.6.4.20. O sistema de transporte dos efluentes dos reatores anaeróbios deve serresistente a corrosão.6.4.21. O biogás coletado, quando não aproveitado, deve ser queimado,preferencialmente com queima completa.

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Reator UASBRecomendações da NBR 12.209/2011

6.4.22. No caso de se ter o aproveitamento do biogás, deve ser previsto além dasunidades próprias do aproveitamento, pelo menos um queimador como unidade desegurança.6.4.23. Estações com capacidade acima de 250 L/s de vazão média, semaproveitamento do gás, devem dispor de pelo menos dois queimadores, sendo umdeles como reserva.6.4.24. O queimador de gás deve ser provido de protetor de chama e sistema deignição automático; para estações com vazão média acima de 250 L/s deve disportambém de painel de controle automático com sensor de chama.6.4.25. Em situações onde não se puder garantir fluxo mínimo contínuo de gás, deveser previsto sistema com ignição automática ou piloto alimentado por GLP ou outro

gás combustível.6.4.26. Nos casos de queima ou aproveitamento do biogás, deve ser garantida umapressão mínima de 1.500 Pa (0,15 mca) no interior das câmaras de gás do reator,através de selo d’água ou válvula reguladora de pressão.6.4.27. As tubulações de transporte do biogás e as respectivas peças especiaisdevem ser preferencialmente aéreas, buscando manter a linearidade e o escoamentodo condensado no interior da tubulação, dimensionadas com velocidade máxima de5,0 m/s com relação à vazão média de gás, e diâmetro mínimo de 50 mm.6.4.28. A coleta e o transporte do biogás devem dispor de dispositivos de segurança,compreendendo no mínimo removedores de condensados e removedores desedimentos, nos pontos baixos das tubulações, válvulas de alivio de pressão e vácuo,e corta-chamas.

6.4.29. É recomendado medição da vazão do biogás em cada reator, devendo serinstalado com by-pass.6.4.30. Cada reator deve ter sistema para amostragem de lodo, permitindo a coleta adiferentes alturas desde o fundo até o nível de entrada dos compartimentos dedecantação.6.4.31. Descargas de lodo devem ser previstas rente ao fundo (pelo menos 1 ponto dedescarga para cada 100 m2 de área de fundo) com carga hidráulica mínima de 1,5mca, que servirão também para esgotamento do reator. Além desta deve haverdescarga adicional de lodo em nível entre 0,8 m e 1,3 m acima do fundo. O diâmetromínimo das tubulações de descarga de lodo deve ser de 100 mm.6.4.32. Trechos da linha de transporte de lodo com escoamento livre devem terdeclividade mínima de 3%.6.4.33. O lodo removido dos reatores tipo UASB é considerado estabilizado e podeser encaminhado diretamente para desaguamento.

Queimador de biogás -

Flare

Leito de secagem de lodo


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Reator UASBSequência de procedimentos

5) Compartimento de decantaçãoÉ necessário determinar a quantidade de decantadores em cada reator. Para isso, devem ser seguidosos seguintes passos:5.1 Adoção do comprimento do decantador (é o próprio comprimento do reator)5.2 Adoção da largura do decantador (deve ser em torno de 2,5 a 3,5 m)5.3 Adoção da largura do coletor de gás (deve ser em torno de 0,30 m)5.4 Cálculo do número de compartimentos de decantação: L = (Nd * Ldecantador ) + (Nd * Lcoletor de gás)5.5 Cálculo da área superficial de decantação5.6 Verificação da velocidade ascensional ou taxa de escoamento superficial no compartimento dedecantação



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Reator UASB - Sequência de procedimentos



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Reator UASB - Desenho esquemático em planta



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