sistemas anaeróbios

Maceió – abril de 2014

Tratamento deResíduos

INSTITUTO FDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE ALAGOAS

equipeCRISTIAN BERNARDOJOEL AVELINOKELINE SOARESRODOLFO AMORIMWILLIAM MONTEIRO

professorDANIEL MENDONÇA

SISTEMAS ANAERÓBIOS

o 1905 – Desenvolvimento do Tanque Imhoff(bicompartimentado).

o 1970 – Lettinga e seus seguidores começam apesquisar o tratamento anaeróbio para despejosconcentrados industriais e esgoto sanitário naUniversidade de Wagenigen na Holanda.

o 1980 – Início de Operação da Estação de tratamentode esgoto Belém da cidade de Curitiba com lodosativados com Aeração Prolongada.

o 1981 – Projeto de Tratamento de esgoto de Piraí doSul utilizando tanques Imhoff e reator de manto delodo – Eng. Celso Saveli Gomes.

Histórico dos Reatores Anaeróbio


o 1982 – Projeto de um reator anaeróbio de manto delôdo para tratamento primário (tdh = 2 horas) para núcleohabitacional Caiçaras/Curitiba – Eng. Arvid Ericson.

o 1983 – Projeto da Ete Sul e Norte de Londrinautilizando decantadores primários e digestores seguidode reatores anaeróbios de manto de lodo-Eng. Luis C.Baréa.

o 1985 – Projeto de módulos de Ralfs para várias cidadesdo Paraná – Eng. Arvid Ericson/Celso Savelli/DécioJurgensen/Luis C. Baréa.

o 1986 – A partir desta data os Engenheiros Projetistas daSanepar começaram a utilizar os reatores Ralf em quasetodas as Etes no Paraná

SISTEMAS ANAERÓBIOSProcesso fermentativo,

sem a presença de oxigênio (O2), em que amatéria orgânica é degradada a compostosmais simples, formando, basicamente,metano (CH4) e gás carbônico (CO2).

Digestão anaeróbia -

Composição média do biogás

Compostos químicos %Vol do biogás em geral

H2 (Hidrogênio) 1 a 2%

O2 (Oxigênio) 0,1 a 1%

N2 (Nitrogênio) 0,5 a 2,5%

CO2 (Dióxido de Carbono) 25 a 40%

CH4 (Metano) 50 a 80%

H2S (Sulfeto de Hidrogênio) 1 a 2%

Fonte: Adaptado de COMGÁS (2013)


1 - Hidrólise:Rompimento das cadeias poliméricas, emcompostos mais simples, a nível demonômeros, cujo o tamanho permite apassagem do mesmo através damembrana celular.

2 - Acidogênese:Os monômeros que são os produtos dahidrólise são então reduzidos a ácidosgraxos voláteis, CO2 e H2 mediante umprocesso intracelular de oxidaçãoredução. Estas reduções são possíveis poração catalisadora de um grupo debactérias chamadas de acidogênicas.

Fases do processo anaeróbio

3 - Acetogênese:Na continuação outro grupo de bactériasdenominadas acetogênicas transformamos compostos anteriores em acetato. Deforma similar a etapa anterior nestepasso se produz CO2 e H2.

4 - Metanogênese:Finalmente, outro grupo de bactérias, asmetanogênicas, cumprem a função detransformar o acetato em metano. Alémdo metano (70%) e CO2 (30%) o biogáscontém outros gazes como nitrogênio,hidrogênio e ácido sulfídrico (H2S) comconcentrações inferiores a 1%.

CUIDADO:BACTÉRIAS

TRABALHANDO


Descrição do processo

De forma simplificada, a conversãoanaeróbia se desenvolve em duas etapas:

Liquefação e formação de ácidos (atravésdas bactérias acidogênicas); e

Formação de metano (através dasbactérias metanogênicas).

Microrganismos: predominância debactérias, seguidas pelos protozoários,micrometazoários e fungos.


Classificação dos principais sistemas anaeróbios

1. Sistemas convencionais

2. Sistemas de alta taxa

com crescimento aderido

com crescimento disperso

Reatores de manto de lodo

Reatores de chicanas

Reatores leito granular expandido

Reatores com recirculação interna

Reatores de 2 estágios

tanques sépticos

lagoas anaeróbias filtros anaeróbios

Biodisco

Reatores de leito expandido/fluidizado


Unidade cilíndrica ou prismática retangular, defluxo horizontal, para tratamento de esgotos porprocessos de sedimentação, flotação e digestão.Separação gravitacional da escuma e dossólidos, em relação ao líquido afluente, vindo ossólidos a se constituir em lodo;- Digestão anaeróbia e liquefação parcial dolodo;- Armazenamento do lodo.

NBR 7229 indica tanques sépticos para:

- Áreas desprovidas de rede pública coletora deesgotos;- Como alternativa de tratamento de esgotos emáreas providas de rede coletora local;- Quando da utilização de redes coletoras comdiâmetro e/ou declividades reduzidos.

Tanque Séptico

Tratamento complementar

Alternativas para:

Disposição final

- Filtro anaeróbio;

- Filtro aeróbio;

- Filtro de areia;

- Vala de filtração;

- Escoamento superficial;

- Desinfecção.

Esgoto afluente

Efluente líquido

- Digestor;

- Leito de secagem;

- Estação de tratamento de esgoto.

- Aterro sanitário;

- Campo agrícola.

- Sumidouro;

- Vala de infiltração;

- Corpo de água;

- Sistema público.

SISTEMAS ANAERÓBIOSTanque Séptico


As lagoas anaeróbias têm sido utilizadas notratamento de esgotos domésticos e despejosindustriais predominantemente orgânicos,com altos teores de DBO, como matadouros,laticínios, bebidas, etc.

A conversão da matéria orgânica emcondições anaeróbias é lenta, pelo fato dasbactérias anaeróbias se reproduzirem numavagarosa taxa. A temperatura do meio temgrande influência nas taxas de reprodução dabiomassa e conversão do substrato, o que fazcom que as regiões de clima quente setornem propício a este tipo de lagoas.

Lagoas Anaeróbias

SISTEMAS ANAERÓBIOSLagoa anaeróbia – Lagoa facultativa


Sistema constituído de um leito de material aoqual os microrganismos aderem e através doqual o efluente é percolado, após ser distribuídosobre o topo do leito por um distribuidorrotativo geralmente acionado pela reação dojato do líquido.

O filtro anaeróbio é muito utilizado no Brasil, nomeio rural e em comunidades de pequenoporte. Os sólidos em suspensão se sedimentamno fundo de uma fossa séptica, então se formamo lodo onde ocorre a digestão anaeróbia. Olíquido se encaminha para o filtro anaeróbio quepossui bactérias que crescem aderidas a umacamada suporte formando a biomassa, quereduz a carga orgânica dos esgotos.

Filtros Anaeróbios

SISTEMAS ANAERÓBIOSFiltro Anaeróbio


A tecnologia dos reatores biológicos aeróbios de biodiscoé escolha de tratamento de esgotos e efluentes em todosos continentes. Desenvolvida na Alemanha na década de60 é conhecida pela eficiência e robustez no tratamentode esgotos domésticos e efluentes. O sistema baseia-se nageração de biofilme sobre discos giratórios que digerem acarga orgânica continuamente. No Brasil foi objeto deestudo em universidades, monitorado e referenciadodesde essa época.

O Reator de biodisco é desenhado para atende a todos osrequisitos oficiais de eficiência de remoção de DBO (cargaorgânica) e nitrogênio. Purifica esgotos e efluentes depequenas e médias indústrias e de novas áreas urbanas. Oefluente produzido pode ser reutilizado para irrigação oulançamento em corpos de água. Otimiza o tempo deretenção de efluentes de alta carga orgânica e alcança 95%de remoção média de BOD5 sem dano ao meio ambiente.

Biodisco

SISTEMAS ANAERÓBIOSBiodisco

Entrada

Sedimentação primária

ClarificadorSaída

Lodo primário

Retorno do lodo


Reatores anaeróbios de leito expandido/fluidizado sãosistemas de tratamento que utilizam o princípio dafluidização para promover adequada transferência demassa entre o líquido a ser tratado e osmicrorganismos que atuarão na degradação da matériaorgânica. Nesse processo a biomassa cresce aderida asuportes de pequeno tamanho e formam biofilmes depouca espessura. O uso de partículas muito finasgarante área superficial elevada e permite o empregode tempos de detenção hidráulicos reduzidos.

Um dos mais importante aspectos dos reatoresanaeróbios de leito fluidizado é a formação dobiofilme. A composição do esgoto e a velocidadesuperficial do líquido são determinantes para adiversidade microbiana, concentração de biomassa econsequentemente, densidade e espessura dobiofilme.

Reatores de Leito Expandido/Fluidizado

SISTEMAS ANAERÓBIOSReatores de Leito Expandido/Fluidizado

SISTEMAS ANAERÓBIOSConstrução de Reatores Anaeróbios de Fluxo Ascendente em

Escala Experimental Utilizando Materiais Recicláveis

As superfícies do material suporte servem de apoio para aocrescimento bacteriano aderido (formação de biofilme),enquanto os espaços vazios existentes no material deempacotamento são ocupados por microorganismos quecrescem dispersos.O crescimento de microorganismos faz gerar uma maior geração

de biogás, já que eles consumirão parte da matéria orgânicaexistente.

SISTEMAS ANAERÓBIOSFuncionamento

SISTEMAS ANAERÓBIOSVantagens e Desvantagens dos Sistemas Anaeróbios

Vantagens Desvantagens

baixa produção de sólidos; as bactérias anaeróbias são suscetíveis à inibição

por um grande número de compostos;

baixo consumo de energia; a partida do processo pode ser lenta na ausência

de lodo de semeadura adaptado;

baixa demanda de área; alguma forma de pós-tratamento é usualmente

necessária;

baixos custos de implantação; a bioquímica e a microbiologia da digestão

anaeróbia são complexas e ainda precisam

ser mais estudadas;

produção de metano; possibilidade de geração de maus odores, porém

controláveis;

possibilidade de preservação da biomassa, sem

alimentação do reator, por vários meses;

possibilidade de geração de efluente com aspecto

desagradável;

tolerância a elevadas cargas orgânicas; remoção de nitrogênio, fósforo e patogênicos

insatisfatória.

aplicabilidade em pequena e grande escala;

baixo consumo de nutrientes.

equipeCRISTIAN BERNARDO

JOEL AVELINOKELINE SOARES

RODOLFO AMORIMWILLIAM MONTEIRO

TRATAMENTO DE RESÍDUOS

Referências:

1) ANVISA – Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Política Nacional de Resíduos Sólidos.

2) ANVISA – RDC nº 306, de 07 de dezembro de 2004.

3) CONAMA. RESOLUÇÃO n° 20, de 18 de junho de 1986. Publicado no D.O.U. de 30/7/86.

4) BLANCO, V. D.; ENCINA, P. A. G.; FDZ-POLANCO, F. Effects of biofilm growth, Gas and Liquid Velocities on the Expansion of an Anaerobic Fluidized Bed Reactor (AFBR). Wat. Res. 29 (7), p. 1649-1654. 1995

5) GONÇALVES. R. F.; CHERNICHARO, C. A. L.; ANDRADE NETO, C. O.; ALEM SOBRINHO, P.; KATO, M. T.; COSTA, R. H. R.; AISSE, M. M.; ZAIAT, M. Pós-Tratamento de Efluentes de Reatores Anaeróbios por Reatores com Biofilme. p.171-278. In: CHERNICHARO, C. A. L. (coord.) Pós-Tratamento de Efluentes de ReatoresAnaeróbios. Belo Horizonte: Projeto PROSAB, 2001. 544p.

6) ENGER, W.; HEIJNEN, J. J. Review on the Application of Anaerobic Fluidized Bed Reactors in Wastewater Treatment. Biotec (Biosens. Environ. Biotech.) v. 2, p. 89-111. 1988

7) ALEM SOBRINHO, P. e JORDÃO, E. P. Pós-Tratamento de Efluentes de Reatores Anaeróbios – Uma Análise Crítica. p.491-513. In: CHERNICHARO, C. A. L.(coordenador) Pós-Tratamento de Efluentes de Reatores Anaeróbios. BeloHorizonte: Projeto PROSAB, 2001. 544p.


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