digestão anaeróbia

Digestão anaeróbia

Departamento de Tecnologia em Saneamento AmbientalCentro Superior de Educação Tecnológica

UNICAMP - Limeira

Prof. Dr. Peterson B. Moraes


Etapa na qual ocorre a estabilização de substâncias instáveis e da matéria orgânica presente no lodo fresco.

Finalidades:

Destruir ou reduzir os microrganismos patogênicos; estabilizar total ou parcialmente as substâncias instáveis e matéria orgânica presentes no lodo fresco; reduzir o volume do lodo através dos fenômenos de liquefação, gaseificação e adensamento; dotar o lodo de características favoráveis àredução de umidade e permitir a sua utilização, quando estabilizado convenientemente, como fonte de húmus ou condicionador de solo para fins agrícolas.

A estabilização também pode ser realizada através da adição de produtos químicos. Esse processo é denominado estabilização química do lodo.


Motivo: economia de energia

Em comparação aos processos aeróbios: mais lento, produz mal cheiro (formação de H2S, CH4, mercaptanas, escatóis).

Fases:

1 – Hidrólise (fermentação hidrolítica): realizada por enzimas exógenas. Conversão de particulados em dissolvidos.

C6H12O6 → 2CO2 + 2C2H5OH

Fatores que influenciam a taxa e grau de hidrólise:

Temperatura operacional, tempo de residência e composição do substrato, tamanho das partículas, pH, concentração de N-NH4 e produtos da hidrólise (ácidos graxos voláteis, por ex.)


Fases:

2 – Acidogênese: metabolização e conversão em compostos mais simples no interior da célula. Principal subproduto: ácidos graxos.

2C2H5OH + 2H2O⇔ 2CH3COOH + 4H2

3 – Acetogênese: oxidação de subprodutos da fase acidogênica(hidrogênio e acetato) transformando-os em substratos apropriados para a próxima fase.

4 – Metanogênese: transformação à gás carbônico e metano. Acetoclásticas: geram metano a partir do ácido acético (metanol)Hidrogenotróficas: geram metano a partir do CO2 e H2

2CH3COOH ⇔ 2CH4 + CO2 (descarboxilação do acetato)CO2 + 4H2 ⇔ CH4 + H2O (redução do CO2)


Fases:

5 – Sulfetogênese: nem sempre ocorre e é indesejável. Ocorre na presença de enxofre por bactérias redutoras de sulfato (formação de sulfetos). A presença de sulfatos promove competição entre bactérias redutoras de sulfato e as acetogênicas e metanogênicas.

CH3COOH + SO42- + 2H+ → H2S + 2H2O + CO2

Produção de sulfetos:

H2S em fase gasosa é inibidor do metabolismo metanogênicoquando 72

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<−SODQO e pH dependente, além de causar mau odor e

corrosão. Também, causa elevada DQO e diminui a quantidade de CH4 produzido.

Fatores que afetam a digestão anaeróbia

Fator ou substância Observações

Alcalinidade Total Problemas quando Aac volat > ACaCO3

Idade do lodo (θc ) Se θc < tduplic células poderá ocorrer “lavagem” dos microrganismos.

Grau de agitação Excesso favorece bactérias acidogênicas e causa desequilíbrio

Temperatura Impedir variações bruscas. Fase mesofílica: 30-40 °C, fase termofílica: 35-37 °C.

Nutrientes: N e P C/N ≤ 20 e C/P ≤ 100

Compostos tóxicos Verificar sinergismos, antagonismos e aclimatação.

Acúmulo de ác. voláteis Evitar sobrecargas orgânica, hidráulica e tóxica. Limites: 8000 mg/L para metanog. Ee 40000 acidogênicas. Ác. propiônico é mais tóxico.

Cianetos Tóxicos. Podem ter toxicidade reduzida pela formação de sulfetos insolúveis adicionando ferro.

Fenóis Limite: 700 mg/L com aclimatação. Utilizar carvão ativado

Fator ou substância Observações

Metais 1A e 2A Estimulam ou inibem, depende da concentração e da interação

EPT Cromo: mais problemático, inibe se > 2,5% dos ST. Calcular parâmetro k.

Nitratos São convertidos a N2 (desnitrificação). Inibição completa da metanogênese em 50 mg/L.

N-NH4 N-NH4: 1500 a 3000 mg/L: inibitório em alto pH. Se > 3000 mg/L inibitório em qualquer pH.

Oxigênio Inibidor às metanogênicas em 1300 mg O2/L.

Sulfetos e compostos de enxofre

Sua toxicidade pode ser evita por arraste gasoso, adição de ferro.

Surfactantes Inibição quando atingem 600 a 900 mg/L.

Fatores que afetam a digestão anaeróbia

Digestores anaeróbios


Classificação:

Taxa convencional – mais simples. Alimentação intermitente. Sem agitação. Sem mistura. Digestão: 50% do volume útil. (recomendado para pequenas instalações) Funções: digestão, espessamento e formação do sobrenadante.


Classificação:

Simples estágio e alta taxa – maior taxa de aplicação que o anterior, alimentação e descarga contínuas e de mesmo valor. Possui sistema de mistura (gás recirculação, bombeamento, difusores), e de aquecimento controlado. Não há formação de escuma e sobrenadante. Remoção de SV na ordem de 45 a 50%.


Classificação:

Duplo estágio – combinação de alta taxa seguido de convencional. Tanques idênticos com os mesmos dispositivos.

Critérios típicos de projeto

Parâmetros para uma boa operação

• controlar as cargas orgânicas aplicadas• minimizar a utilização de água quente• controlar a temperatura• controlar o tempo• controlar a taxa de mistura• reduzir a um mínimo a acumulação de espumas• obter descargas de sobrenadantes com baixos teores de ST

Parâmetros de monitoramento

• sólidos voláteis (SV) e alcalinidade total (AT) no digestor• taxa de produção e composição do gás gerado• valor do pH no interior do digestor• redução de SV no lodo digerido em comparação com SV de alimentação• vazões e correspondente carga de SV de alimentação• vazões e correspondente carga de ST, SV e DBO do sobrenadante• vazões e correspondente carga de SV de descarga do lodo• teste visual da chama do biogás:chama amarelada com base azulada: normal; chama muito azulada: muito CO2; chama alaranjada com muita fumaça: percentagens razoáveis de H2S• teste de odor

Problemas operacionais dos digestores anaeróbios

digestão anaeróbia

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