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DIGESTÃO ANAERÓBIA Reator Uasb Prof. Paulo Roberto Koetz.

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1 DIGESTÃO ANAERÓBIA Reator Uasb Prof. Paulo Roberto Koetz

2 Lipídios Ác. Graxos Polissacarídeo s 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 H 2, CO 2, Formiato, Metanol, Metilaminas, Acetato ETAPAS DA DIGESTÃO ANAERÓBIA

3 Etapas da digestão anaeróbia Fase Hidrolítica: Estritas e facultativas Fase Acidogênica Estritas e facultativas Fase Metanogênica Archae (Anaeróbias estritas)

4 Fatores físicos Estado físico Líquida ST < 4 % Temperatutra Faixa Mesofílica: 30ºC a 35ºC Faixa Termofílica: 45ºC a 60ºC

5 Fatores ambientais Grau de Biodegradabilidade da Matéria Orgânica Nutrientes Nitrogênio Fósforo Minerais e Micronutrientes orgânicos pH Archae metanogênicas: 6,8 a 7,2 Acidogênicas: 5,5 a 6,0 Fermentativa: 5,5 a 7,0

6 Fatores ambientais Potencial de Oxiredução Eh: 350 mV a 380 mV Alcalinidade AT = AB + 0,85 x 0,833 AV Tamponamento do meio Ácidos Voláteis Abaixamento do pH do meio

7 Fatores ambientais Grau de agitação ou grau de contato Metais Pesados Fração solúvel dos metais é tóxica Precipitação na forma de sulfetos ou carbonatos Inibidores e Antibióticos Cianetos Nitrogênio Amoniacal Oxigênio Sulfetos e outros compostos de enxofre Surfactantes

8 Fatores ambientais Nutrientes pH Metanogênicas: 6,8 - 7,2 Acidogênicas: 5,5 - 6,0 Fermentativa: 5,5 - 7,0 Potencial de Oxiredução Eh: 350 a 380 mV

9 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

10 Tipos de efluentes Orgânicos biodegradáveis

11 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)

12 Dados de projeto Concentração do efluente mg.L -1 a mg.L -1 Temperatura 20ºC a 55ºC Pressão do coletor de gás 3,0 kPa a 10,0 kPa

13 Operacionalidade e Eficiência E DQO = 50 % a 80 % Cargas orgânicas: < 20 kg.m -3 r.d -1 (DQO) Produção de gás: 0,5 m 3.kg -1 DQO. Operação mínima Pouca manutenção O gás é queimado ou aproveitado O sistema pode parar por longos períodos (meses)

14 Energia e produtos químicos Energia elétrica bombas de recalque e dosadoras Soda Cáustica Nutrientes

15 Segurança e problemas ambientais Acidificação produz mau cheiro A cobertura do reator evita o mau cheiro Formação de H 2 S Pouca produção de lodo

16 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

17 UASB – Perfil hidráulico Zona de digestão Zona de sedimentação Zona de separação sólido/líquido/gas

18 UASB - Valores usuais de projeto B < 20 kg.m -3 r.d -1 (DQO) Va,< 3 m.h -1 td > 6 h H = 6 m TRH: 16 h a 24 h E DQO = 40 % a 90 %. E DBO = 85 % a 90 %.

19 Reator UASB Características do Lodo Alta 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

20 Reator UASB Aplicações Indústrias de celulose processamento de alimentos Bebidas Açúcar Álcool Amido Arroz parboilizado

21 Reator UASB As Archae metanogênicas

22 Archae Vários grupos de Archae são capazes de usar o CO 2 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

23 Archae Compostos que contenham elétrons de alta energia, como seus doadores de elétrons Convertem CO 2 a CH 4 Elas são o único grupo de microrganismos que produzem um hidrocarboneto como produto final de seu metabolismo

24 Bactérias Homoacetogênicas São redutoras do carbonato Utilizam hidrogênio como fonte de elétrons Reduzem CO 2 a HAc

25 Metanogênicas hidrogenotróficas As archae metanogênicas usam compostos que contenham eletrons de alta energia, como seus doadores de eletrons Convertem CO 2 a CH 4 Único grupo de microrganismos que produzem um hidrocarboneto como produto final de seu metabolismo

26 Uasb

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30 REATOR UASB

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38 ANÁLISES PARA MONIORAMENTO


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