DIGESTÃO ANAERÓBIA
Reator Uasb
Prof. Paulo Roberto Koetz
Lipídios
Ác. Graxos
Polissacarídeos
Açúcares
Proteínas
Amino ácidos
Ác. Nucleicos
Purina e Pirimidinas
HIDRÓLISE
ACIDOGÊNESE
METANOGÊNESE
Metano + Dióxido de Carbono
Outros produtos da fermentação (propionato, butirato, succinato, lactato, etanol, etc... Substratos metanogênicos
H2, CO2, Formiato,
Metanol, Metilaminas,
Acetato
ETAPAS DA DIGESTÃO ANAERÓBIA
Etapas da digestão anaeróbia
Fase Hidrolítica:Estritas e facultativas
Fase AcidogênicaEstritas e facultativas
Fase MetanogênicaArchae (Anaeróbias estritas)
Fatores físicos
Estado físicoLíquida ST < 4 %
TemperatutraFaixa Mesofílica: 30ºC a 35ºCFaixa Termofílica: 45ºC a 60ºC
Fatores ambientais
Grau de Biodegradabilidade da Matéria Orgânica
NutrientesNitrogênioFósforoMinerais e Micronutrientes orgânicos
pHArchae metanogênicas: 6,8 a 7,2Acidogênicas: 5,5 a 6,0Fermentativa: 5,5 a 7,0
Fatores ambientais
Potencial de OxireduçãoEh: 350 mV a 380 mV
AlcalinidadeAT = AB + 0,85 x 0,833 AV
Tamponamento do meio
Ácidos VoláteisAbaixamento do pH do meio
Fatores ambientais
Grau de agitação ou grau de contatoMetais Pesados
Fração solúvel dos metais é tóxica
Precipitação na forma de sulfetos ou carbonatos
Inibidores e AntibióticosCianetos
Nitrogênio Amoniacal
Oxigênio
Sulfetos e outros compostos de enxofre
Surfactantes
Fatores ambientais
NutrientespH
Metanogênicas: 6,8 - 7,2
Acidogênicas: 5,5 - 6,0
Fermentativa: 5,5 - 7,0
Potencial de OxireduçãoEh: 350 a 380 mV
Características do lodo
Alta decantabilidade.
Elevada superfície ativa.
Floculento ou granular.
Ocupa 30% do volume útil do reator.
Pouca ou nenhuma produção de lodo excedente.
Lodo excedente tem valor comercial
Tipos de efluentes
Orgânicos biodegradáveis
Equipamentos
Tanque de pré-acidificação
Controle de pH
Dosador de Nutrientes
Reator de acidificação (opcional)
Reator de metanização
Gasômetro
Tanque de estocagem de lodo
Filtro biológico (gases)
Queimador de biogás (Flare)
Dados de projeto
Concentração do efluente •1 000 mg.L-1 a 100 000 mg.L-1
Temperatura •20ºC a 55ºC
Pressão do coletor de gás•3,0 kPa a 10,0 kPa
Operacionalidade e Eficiência
EDQO = 50 % a 80 %
Cargas orgânicas: < 20 kg.m-3r.d-1
(DQO)Produção de gás: 0,5 m3.kg-1 DQO.Operação mínimaPouca manutençãoO gás é queimado ou aproveitadoO sistema pode parar por longos períodos (meses)
Energia e produtos químicos
Energia elétrica•bombas de recalque e dosadoras
Soda Cáustica
Nutrientes
Segurança e problemas ambientais
Acidificação produz mau cheiro•A cobertura do reator evita o mau cheiro
Formação de H2S
Pouca produção de lodo
Partida (Start up)
Determina a qualidade do lodo formado
O ideal é inocular o reator com um lodo anaeróbio de um reator UASB em operação
Inoculação• Lodo de reator UASB• lodo aeróbio• lodo anaeróbio não granular• esterco bovino coado• lodo de fundo de lagoa anaeróbia
UASB – Perfil hidráulico
Zona de digestão
Zona de sedimentação
Zona de separação sólido/líquido/gas
UASB - Valores usuais de projeto
B < 20 kg.m-3r.d-1 (DQO)
Va ,< 3 m.h-1
td > 6 h
H = 6 m
TRH: 16 h a 24 h
EDQO = 40 % a 90 %.
EDBO = 85 % a 90 %.
Reator UASB
Características do LodoAlta decantabilidade
Elevada superfície ativa
Floculento ou granular
Produção de biomassa em excesso
Pouca produção de lodo excedente.
Em geral, não existente.
Lodo excedente tem valor comercial
Reator UASB
AplicaçõesIndústrias de celulose
processamento de alimentos
Bebidas
Açúcar
Álcool
Amido
Arroz parboilizado
Reator UASB
As Archae metanogênicas
Archae
Vários grupos de Archae são capazes de usar o CO2 como receptor de eletrons.
O grupo mais importante são metanogênicos
A redução do carbonato é desfavorável devido ao seu baixo potencial de redução e pouca transformação de energia.
O carbonato é um dos mais comuns anions na natureza
Archae
Compostos que contenham elétrons de alta energia, como seus doadores de elétrons
Convertem CO2 a CH4
Elas são o único grupo de microrganismos que produzem um hidrocarboneto como produto final de seu metabolismo
Bactérias Homoacetogênicas
São redutoras do carbonato
Utilizam hidrogênio como fonte de elétrons
Reduzem CO2 a HAc
Metanogênicas hidrogenotróficas
As archae metanogênicas usam compostos que contenham eletrons de alta energia, como seus doadores de eletrons
Convertem CO2 a CH4
Único grupo de microrganismos que produzem um hidrocarboneto como produto final de seu metabolismo
OH 3 CH H H 4 HCO 24archae
2
1
3
Uasb
REATOR UASB
ANÁLISES PARA MONIORAMENTO
Parâmetro Afluente / Efluente Lodo ou gasesTemperatura diariamente diariamentepH diariamente diariamenteAlcalinidade Total 1 vez / semana 3 vezes / semanaÁcidos Voláteis 1 vez / semana diariamenteVolume de Gases diariamenteComposição dos Gases 3 vezes / semanaSólidos Suspensos 1 vez / semana 2 vezes / semanaDQO / DBO5 2 vezes / semanaCarbono Orgânico Total 1 vez / semanaNitrogênio Total 1 vez / semanaFósforo Total 1 vez / semanaNitrogênio Amoniacal 1 vez / semanaSulfeto Total 1 vez / semanaSulfeto Solúvel 1 vez / semanaSulfato Total 1 vez / semana
