FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES TRATAMENTO DE EFLUENTES

Histórico

HISTÓRICO

HISTÓRICO Por volta de 1.070, começou a utilização do lúpulo na cerveja cuja prática rapidamente disseminou-se. O lúpulo empresta a cerveja um aroma agradável e sabor característico, aumentando também a conservação. Em 1859, Pasteur identificou os agentes causadores da fermentação, mostrando que ocorria pela ação das leveduras. Em 1883, o cientista dinamarquês Emil Christian Hansen isolou as primeiras culturas puras de leveduras, passando a controlar o processo.

HISTÓRICO As primeiras indústrias brasileiras surgiram na época da Proclamação da República, em 1889. Essas cervejas nacionais tinham um grau de fermentação tão alto que, mesmo depois de engarrafadas, produziam uma enorme quantidade de gás carbônico, criando grande pressão. Os Estados Unidos, seguidos de perto pela China, são os maiores produtores mundiais de cerveja. O Brasil ocupa a quinta posição com mais de 8 bilhões de litros por ano em 1997.

Processo Produtivo

Matéria Prima para Fabricação de Cerveja Cevada Maltada Cervejeira Cereal de alto teor de amido e de enzimas que sofreu processo de malteação. No Brasil, as cervejarias utilizam uma mistura de maltes de diversas procedências para obter um mosto mais padronizado. Adjuntos São os cereais não maltados. Podem estar na forma líquida ou sólida. A utilização dos adjuntos resulta em cervejas mais leves e de coloração mais suave. Água É matéria-prima fundamental para a produção de cerveja. Influencia de maneira completa a sua qualidade. Dependendo do teor e dos tipos de sais minerais dissolvidos, deve receber tratamento específico. De uma maneira geral, a água brasileira é considerada ideal para a fabricação de cerveja. Para cada 100 litros de cerveja há um consumo de 1.000 litros de água, incluindo a de fabricação e industrial (assepsia, caldeiras, etc).

Lúpulo É uma planta trepadeira e perene, pertencente à família das moráceas. É originário das zonas temperadas do norte da Europa, Ásia e América. Em estado selvagem, o lúpulo tem indivíduos masculinos e femininos que crescem juntos e se reproduzem através da polinização. Para a indústria cervejeira só interessam as plantas femininas, cujas flores não fecundadas fornecem os grãos de lupulina ideais. Levedura Também é matéria-prima essencial para o processo de fermentação, responsável pela transformação do mosto em álcool e CO2.

Obtenção do Malte No processo de obtenção do malte, grãos de cevada são embebidos em água fria e colocados em condições controladas para a germinação em um período de 5 a 8 dias. de 5 a 8 dias. A cevada germinada é, então, encaminhada para um forno de secagem onde o processo de germinação é interrompido e ocorre a caramelização parcial do malte, responsável pela caracterização da cor e do sabor da cerveja. Os processos de maltagem variam em determinadas fases conforme o tipo de cerveja que se deseja obter, por exemplo: Malte claro : cervejas claras tipo Pilsen Malte caramelizado : cervejas tipo Bock, Hércules e Chopp Escuro Malte preto : cervejas escuras tipo Porter, Caracu, etc. A maltagem normalmente não é realizada na indústria. O malte é comprado pronto.

Moagem do Malte O malte é recebido na fábrica e armazenado em silos Moagem do Malte O malte é recebido na fábrica e armazenado em silos. A moagem se processa em moinhos apropriados de rolos ou cilindros múltiplos com granulometria específica, capazes de triturar o malte sem moê-lo completamente. A moagem favorece o contato do malte com a água e faz com que as enzimas ativadas na maltagem entrem em ação, dissolvendo os elementos solúveis que o compõem. Os objetivos nesta etapa são: Rasgar a casca, de preferência no sentido longitudinal, para deixar exposto a porção interior do grão, que é o endospermo. Produzir, mediante a ação de trituração, a desintegração total do endospermo, para que todos os seus elementos constituintes estejam acessíveis à atuação da ação enzimática. Manter a quantidade de elementos finos (farinha) a um mínimo, para evitar a formação de substâncias que produzam uma quantidade excessiva de pasta dentro do mosto. A moagem do malte não deve ser muito fina para não tornar lenta a filtração do mosto, nem muito grossa para não dificultar a hidrólise do amido. O condicionamento do malte antes da moagem através de injeção de vapor ou borrifamento de água fria, confere condições ideais à moagem.

Mosturação A mosturação é o processo de preparação do mosto pela mistura de malte moído, seus complementos e água, sob condições controladas de tempo, temperatura, concentração e agitação. Os complementos de malte utilizados são o gritz de milho ou arroz (cozidos anteriormente em uma caldeira durante 1,5 horas a 120 C). Durante este período o malte é cozido em outra caldeira a 60 C. O milho ou arroz são transferidos para a caldeira de mostura onde ocorrerá a sacarificação dos amidos do malte e do milho ou arroz. Pelo processo de mosturação, obtém-se a extração de 65% dos sólidos totais do malte que, em dissolução ou suspensão em água, constituirão o mosto para a fermentação da cerveja. As enzimas do malte têm como função transformar o amido em açúcar e solubilizar as proteínas.

Filtração do Mosto A filtração do mosto consiste da sua clarificação através da sedimentação do bagaço ou “DRECHE”, que é uma massa resultante da aglutinação da casca com resíduos do processo. A seguir é realizada a remoção do mosto limpo utilizando-se filtros-prensa ou cuba-filtro. Pode também ser realizada através da sedimentação natural da casca do malte e outros materiais grosseiros que servem como camada filtrante. O “DRECHE” é armazenado em silos para posterior comercialização como ração animal.

Fervura do Mosto A finalidade desta fase do processo é a inativação das enzimas, a concentração do mosto no grau desejado, a extração das substâncias essenciais do lúpulo, a precipitação das proteínas indesejáveis e a transformação do aspecto e paladar do mosto. O mosto filtrado é enviado para a caldeira de fervura onde permanece por 2-3 horas a 100 C, onde recebe ou não açúcar e lúpulo na forma de pellets e extrato. O lúpulo pode ser acrescentado quando a fervura vai ao meio ou mesmo no final. Ou adicionado em parcelas durante o processamento, para que os óleos essenciais responsáveis pelo desenvolvimento do aroma não volatilizem. A quantidade de lúpulo utilizada varia com a forma em que este se encontra e da cerveja que se deseja produzir.

Separação das Proteínas O mosto fervido é injetado tangencialmente a alta velocidade em um tanque circular “WHIRLPOOL”, onde ocorre a precipitação/decantação das proteínas coaguladas, que podem prejudicar a qualidade da cerveja. O “Trub Grosso” resultado desta separação é enviado para os silos de armazenamento do “Dreche” para a posterior comercialização como ração animal. Em alguns casos, o TRUB Grosso pode ser armazenado separadamente e descarregado lentamente na linha de despejos líquidos.

Resfriamento do mosto lupulado O mosto decantado é a seguir resfriado entre 6-10 C, temperatura de início de fermentação. O resfriamento é realizado em trocadores de calor. Durante o resfriamento, o mosto é intensamente aerado com ar estéril. A levedura é injetada na tubulação de envio de mosto utilizando-se dosadores especiais, que controlam o exato número de células por mililitros, no mosto aerado, ou a dosagem da levedura pode ser realizada através da medição da turbidez antes e após a dosagem.

Fermentação A fermentação consiste da decomposição dos açúcares fermentáveis do mosto em álcool e gás carbônico pela ação das leveduras. O gás carbônico produzido em excesso é conduzido para um sistema de recuperação e purificação para ser utilizado posteriormente no processo de envasamento. O processo de fermentação consiste de duas etapas com uma duração total de 6 a 10 dias. A primeira etapa é aeróbia e ocorre a reprodução da levedura, com aumento de quantidade de 1,5 a 6 vezes. Esta etapa dura de 24 a 36 horas. A segunda etapa é anaeróbia e é onde ocorre a fermentação propriamente dita. A fermentação é realizada em tanques fechados providos de camisas de refrigeração utilizadas no controle da temperatura durante todo o processo. O controle da temperatura tem que ser rigoroso pois a reação é exotérmica. As temperaturas oscilam entre 8 e 12 C.

Após o término da fermentação, a levedura deposita-se no fundo do tanque de onde é retirada e estocada para reutilização em novo processamento. O fermento não pode ser infinitamente utilizado. O destino final do fermento já reaproveitado é a venda para indústria farmacêutica ou como ração animal. As leveduras mais utilizadas em cervejaria são duas espécies do gênero Saccharomyces, S.cerevisiae e S.uvarum (S.carlsbergensis). A cerveja americana e a alemã Pilsener do tipo Lager são produzidas pela fermentação profunda (baixa), por cepas de S.uvarum. São consideradas como de alta atividade fermentativa e de menor capacidade respiratória que a S.cerevisiae. As cervejas inglesas Porter ou Stout do tipo Ale são, em geral, produzidas por fermentação superficial (alta), realizadas por cepas de S.cerevisiae.

A baixa temperatura da fermentação faz com que a mesma seja prolongada, permitindo a formação dos compostos responsáveis pelo sabor e pelo aroma, assim como a estabilização da cerveja. A temperaturas mais elevadas, diminui-se o tempo de fermentação. Porém, diminui a vitalidade das leveduras e estimula o desenvolvimento de bactérias. Ao final desta fase a solução passa a denominar-se cerveja!!!

Maturação No final da fermentação principal resta apenas uma pequena fração de extrato fermentável. A cerveja é então resfriada a temperaturas em torno de 3,5 C e transferida para os tanques de maturação, onde a temperatura é mantida entre - 0,5 e 0,0 C. A maturação pode durar de 2 a 8 semanas. A maturação consiste no armazenamento da cerveja fermentada a baixa temperatura durante um determinado período de tempo. Uma lenta fermentação ocorre na cerveja, proporcionando a clarificação por precipitação de leveduras e proteínas, assim como de sólidos solúveis. Além destas, ocorrem alterações químicas que auxiliam a clarificação e melhoram o aroma e sabor. Ao iniciar-se a maturação, a maior parte dos açúcares foi metabolizado a álcool etílico, gás carbônico, glicerol, ácido acético e álcoois superiores. Nesta etapa são removidos os resquícios de fermento que permaneceram que são enviados para a linha de despejos líquidos.

Filtração Depois da maturação a cerveja se apresenta levemente opalescente. Têm início, então, dois estágios consecutivos da filtração. A retenção das partículas de maior porte, que são principalmente as leveduras, resinas do lúpulo e colóides, é realizada utilizam-se filtros de terra diatomácea. A seguir ocorre a retenção das partículas de médio porte, geralmente proteínas, empregando-se o PVPP (polivinil pirrolidona) como agente de filtração, buscando-se assim a estabilidade da cerveja. Por fim, as partículas ainda em suspensão na cerveja são retidas por filtros de placas, em geral constituídos de celulose, ou filtros de nylon, conhecidos como "fiel", esta etapa final é responsável por dar o brilho e transparência à cerveja.

A filtração também pode ser realizada utilizando-se uma centrifuga seguida de filtro de areias com terra diatomácea. O produto é recolhido em tanques providos de camisas de refrigeração com contrapressão de gás carbônico, para que mantenha as condições ideais de conservação. O resíduo retido nos filtros chamado de “TRUB fino” também é comercializado como ração animal. Em alguns casos, o TRUB fino pode ser armazenado separadamente e descarregado lentamente na linha de despejos líquidos.

Envasamento Engarrafamento O produto engarrafado representa a maior porcentagem da cerveja produzida no Brasil. Em conjunto com as latas, chega a atingir até 95% das vendas totais. Ao receber os vasilhames, a fábrica faz uma cuidadosa inspeção para que sejam retirados aqueles que estejam fora das especificações para uso, ou seja, garrafas trincadas, bicadas, lascadas, lixadas, quebradas, sujas ou com material de difícil remoção como tintas ou cimento. As garrafas, então, são colocadas na esteira de entrada para as lavadoras que lavam por processo de mergulho e esguichamento com jatos de água quente e fria.

As garrafas são transportadas por esteira e passam por diferentes tanques que contêm soluções alcalinas esterilizastes com temperaturas que variam entre 40 e 70 C. A seguir são submetidas a um enxaguamento interno e externo com água pura na temperatura ambiente. Após a limpeza e inspeção são encaminhadas às enchedoras que operam sob condições isobarométricas. Uma vez que a cerveja contém de 0,50 a 0,60% de gás carbônico dissolvido, existe uma forte tendência para que o líquido espume na garrafa. A tecnologia sofisticada das fábricas atuais permite submeter o interior das garrafas à mesma contrapressão exercida na cerveja do tanque. Só então o líquido é escoado, enchendo rapidamente a garrafa, com mínima produção de espuma.

Depois de cheias, as garrafas seguem para a capsuladora, onde as cápsulas metálicas ou tampas com vedante interno são aplicadas. As garrafas fechadas são encaminhadas ao pasteurizador, onde são submetidas a um aquecimento progressivo por chuveiros de água até 60 C, permanecendo por alguns minutos. A seguir tem-se o resfriamento progressivo para evitar quebra e nova inspeção visual e eletrônica. As garrafas já pasteurizadas são enviadas para a rotuladora para identificação do produto. Na encaixotadora as garrafas são depositadas automática e suavemente nos alvéolos das caixas de cerveja a fim de não prejudicar a integridade e o aspecto dos rótulos. As paletizadoras são máquinas que recolocam as caixas de garrafas cheias em plataformas padronizadas ou pallets.

Enlatamento Os métodos empregados são semelhantes aos do engarrafamento. O corpo das latas em pallets e as tampas são recebidas separadas do corpo. São retirados automaticamente e levados por transportadores até as rinsers, os corpos já impressos e tampas são lavados com jatos de água quente. Daí seguem para uma enchedora semelhante às enchedoras de garrafas. Uma vez cheios, os corpos das latas vão para a recravadora, onde é feito o fechamento, uma operação delicada que requer controle freqüente. Segue-se a pasteurização, muito semelhante àquelas das garrafas, e o controle automático de nível. Finalmente, as latas dão entrada na embaladora. São formadas caixas de cartão corrugado que seguem direto para a expedição.

Embarrilamento A cerveja em barris, denominada chopp, não é pasteurizada e, por isso, deve ser armazenada a baixa temperatura em recipiente de aço inoxidável, alumínio ou madeira, de volume variável e ainda assim, tem conservação limitada. Desde que os barris vazios retornam à cervejaria até serem novamente remetidos ao cliente, todas as operações de lavagem, esterilização, embarrilamento e controle são feitas de forma totalmente automática e com a máxima precisão. Equipamentos e sistemas de extração aperfeiçoados possibilitam a extração de chopp sem alterações de teor de gás carbônico e da limpidez.

FLUXOGRAMA BÁSICO DA FABRICAÇÃO DE CERVEJA

Processo de Fabricação de Refrigerantes As matérias primas utilizadas na produção de refrigerantes são: água, açúcar, acidulantes, essências naturais ou sucos e gás carbônico. O açúcar passa pelo pré dissolvedor e é levado ao tanque de preparação de xarope simples, onde é misturado à água potável quente enriquecida com ácidos orgânicos. Esta mistura é submetida a um cozimento à 100 C. Este xarope simples passa sob pressão por um filtro de aço inoxidável, que contém meio filtrante de carvão ativado em pó, usando terra diatomácea como auxiliar filtrante, que promove a clarificação do xarope simples e a remoção do carvão. O líquido filtrado é depositado no tanque de pré capa de onde caminha para o trocador de calor e para a torre de resfriamento, onde, ainda sob pressão, passa por processo de abaixamento de temperatura (até 25 C), sendo encaminhado para os tanques de armazenamento de xarope simples.

Ao xarope simples são adicionados os extratos naturais de cada sabor, que podem ser essências ou sucos, e acidulantes, formando assim o xarope composto. No caso de refrigerantes diet e light o açúcar é totalmente substituído por edulcorantes não calóricos. O xarope composto sob pressão é conduzido por tubulação de aço inox para o dosador, onde é feita a homogeneização com água potável. Esta mistura, sempre sob pressão, passa pelo resfriador e pelo carbonatador onde é resfriada e recebe o gás carbônico. O refrigerante é encaminhado para a máquina enchedora, que deposita o líquido através de sistema automático isobarométrico nas garrafas previamente lavadas a temperaturas de 35 à 65 C, jateadas com solução alcalina e inspecionadas.

A seguir as garrafas são capsuladas, para seguirem para o datador que imprime nas tampas a data de validade do produto. Após nova inspeção, as garrafas cheias são encaixotadas em garrafeiras plásticas, empilhadas e seguem para expedição. No caso da linha PET, como a embalagem é de material descartável, as garrafas são sopradas, rotuladas, passam pelo rinser, para a seguir serem enchidas, capsuladas, datadas e inspecionadas. Caminham para o shrink e o stretch, onde são envolvidas em plástico grosso e seguem para expedição.

Fluxograma básico da produção de refrigerantes

Fontes Geradoras de Despejos

Fontes Geradoras de Despejos de Cervejarias - Maltaria Lavagem dos pisos das áreas de embebição e germinação da cevada - Estocagem Lavagem dos pisos que contendo restos de matéria prima como o malte e o grits

Preparação do Mosto Lavagem das caldeiras de cozimento do malte contendo cascas, restos de mosto e cereais Lavagem da caldeira de filtração ou do Lavagem do “WHIRLPOOL” Lavagem dos pisos de toda esta área  Nesta etapa são produzidos o DRECH e o TRUB Grosso que são armazenados em silos e posteriormente vendidos como ração animal. Em alguns casos, o TRUB Grosso pode ser armazenado separadamente e descarregado lentamente na linha de despejos líquidos.

Fermentação, Maturação e Filtração Lavagem dos trocadores de calor Lavagem das tubulações Lavagem da área de preparação de leveduras Lavagem dos tanques de leveduras Lavagem dos tanques de fermentação e maturação Lavagem dos tanques de armazenamento de cerveja Lavagem dos pisos das áreas de fermentação, maturação e filtração  Nesta etapa são produzidos TRUB Fino que são armazenados em silos e posteriormente vendidos como ração animal. Em alguns casos, o TRUB Fino pode ser armazenado separadamente e descarregado lentamente na linha de despejos líquidos.

Envasamento Lavagem das garrafas Lavagem dos barris Lavagem das máquinas, tanques, equipamentos e tubulações Lavagem de caixas plásticas Descargas dos tanques de solução de soda Restos de cerveja resultantes da quebra de garrafas durante a etapa de enchimento e pasteurização Lavagem dos pisos da área de envasamento

Fontes Geradoras de Despejos de Refrigerantes Lavagem dos tanques de preparação dos xaropes simples e composto Lavagem das tubulações e filtros Lavagem dos pisos da área de estocagem de matéria prima Lavagem dos pisos do setor de preparação do xarope simples e composto Lavagem das garrafas Lavagem das máquinas, tanques, equipamentos e tubulações do setor de envasamento Lavagem de caixas plásticas Descargas dos tanques de solução de soda Restos de refrigerantes resultantes da quebra de garrafas durante o envasamento Lavagem dos pisos da área de envasamento

CARACTERÍSTICAS DOS EFLUENTES

Cervejaria Águas da Serra - Brahma

Caracterização específica dos despejos de uma cervejaria Produto DBO (mg/L) S.S. (mg/L) Água de Prensagem 70.000 20.000 Trub 85.000 35.000 Levedura 160.000 - Cerveja 80.000 Fonte : Dados obtidos na Cervejaria Águas da Serra - Brahma. Março, 1999. Tabela 3 - Caracterização de alguns refrigerantes Refrigerante DBO (mg/L) ST (mg/L) pH Coca-Cola 67.400 114.900 2,4 Pepsi-Cola 79.500 122.000 2,5 Água Tônica 64.500 101.300 Fonte: Porges, R & Struzeski,E.J. Wastes from the soft drink bottling industry. J.W.P.C.F.,33(2):167(1961).

Carga específica dos despejos de cervejarias Fonte: Industrial Waste Survey of the Malt Liquor Industry SIC No. 2082 by EPA - Environmental Protection Agency, August 1971

Características dos efluentes de cervejarias Fonte: Industrial Waste Survey of the Malt Liquor Industry SIC No. 2082 by EPA - Environmental Protection Agency, August 1971

Características dos efluentes de cervejarias Fonte: Keenan,J.D & Kormi,I. Anaerobic Digestion of Brewery By-Products. J.W.P.C.F.,53(1):66(1981).

Caracterização do despejo bruto de uma indústria de cerveja - amostras compostas Fonte : Dados obtidos na Cervejaria Águas da Serra - Brahma. Março, 1999

Caracterização do despejo bruto de uma indústria de refrigerantes

Caracterização dos efluentes de 03 indústrias de refrigerantes realizada pela “Sewage Disposal Section of the City of Cincinnati” - Coletas feitas 24 horas por dia durante 5 dias Fonte: Porges, R & Struzeski,E.J. Wastes from the soft drink bottling industry. J.W.P.C.F.,33(2):167(1961).

1 Exceto pH e Resíduo Sedimentável (mL/L) Caracterização dos Despejos Brutos de uma Indústria de Cerveja e Refrigerante instalada no Est de São Paulo Fonte: CETESB- “Amostragem de Efluentes Líquidos” 1 Exceto pH e Resíduo Sedimentável (mL/L)

Medidas de Minimização de Despejos Em geral, para cada 100 litros de cerveja há um consumo de 1000 litros de água, incluindo a de fabricação e industrial (para fins de assepsia, caldeiras...). A vazão específica para despejos de fabricação de cervejas é de 8 L/L cerveja. O equivalente populacional em carga orgânica dos despejos de fabricação de cervejas é de 175 hab/m3 cerveja. São produzidos 1,16 Kg Trub seco/m3 cerveja. São produzidos 1,3 Kg excesso levedura seca/m3 cerveja.

Para diminuir o volume de despejos são necessárias medidas de controle interno tais como: Programa de conservação de água Recirculação de despejos Reúso de efluentes fracos após tratamento específico Recuperação de sub produtos Grãos, Trub, Leveduras, Soda Caustica Comercialização do Drech e Trub como ração animal Comercialização da Levedura para Indústria Farmacêutica ou ração animal Cuidados Operacionais Planejamento Diário da Fábrica Aviso de Descarte Distribuição destes Descartes

Redução de despejos obtidos com a adoção de medidas de controle interno 1 - Valores médios obtidos no Industrial Waste Survey of the Malt Liquor Industry, prepared for EPA - August,1971. 2 - Valores médios obtidos numa cervejaria americana com alto grau de reciclagem e recuperação de sub-produtos.

Tratamento dos Despejos

Tratamento dos Despejos Os despejos de cervejarias são facilmente degradados biologicamente através dos sistemas tradicionais de tratamento, sendo necessário apenas suprir a falta de nutrientes. A princípio a preocupação com o tratamento dos despejos originados nos processos, era com a remoção da grande quantidade de sólidos em suspensão proveniente das etapas do processo (Drech, Trub grosso e fino), para que este não fosse lançado diretamente nas redes de esgoto ou nos corpos receptores, até porque existia um valor de mercado para o aproveitamento como ração animal

LODOS ATIVADOS boa qualidade do efluente final : EDBO  90 % estabilidade do processo custo elevado operação mais complicada geração de quantidades elevadas de lodo

FILTROS BIOLÓGICOS Os filtros biológicos de alta taxa sempre foram utilizados para ao tratamento dos despejos de cervejarias, obtendo-se bons resultados. Cervejaria em Houston, Estados Unidos Despejo caracterizado: DBO = 800 mg/L Sistema de tratamento composto: decantador primário filtro biológico primário decantador secundário filtro biológico secundário decantador final, onde o lodo proveniente dos decantadores secundário e final retornam para o decantador primário e o lodo do decantador primário é tratado por digestão anaeróbia Remoção: DBO = 70 % ; SS = 90 %

FILTRO ANAERÓBIO Duas indústrias de refrigerantes localizadas no mesmo município no interior do Estado de São Paulo Realizados estudos de eficiência de remoção Sistemas de tratamento de despejos utilizando-se filtros anaeróbios Os despejos foram caracterizados como: relação DQO/DBO < 2 SS < 80 mg/L pH > 8,8 os resultados obtidos: remoção de DBO = 80 % para TRH > 1 dia.

REATOR ANAERÓBIO DE LEITO FLUIDIZADO Estudo realizado em escala piloto tratando despejo de uma cervejaria de Pequim - China Reator anaeróbio de leito fluidizado de 16 L - decantador primário para remoção de sólidos Caracterização do despejo: T = 25 C DQO = 2.500 mg/L alcalinidade = 600 mg/L. Após correção do pH e adição de nutrientes, obteve-se: Eficiência de remoção de DQO = 85 % Produção de gás = 0,45 m3/Kg DQO (metano = 75 %) Aplicando-se uma carga de 27 - 30 Kg DQO/ m3.dia TRH de 2,5 horas.

Reator UASB

UASB baixo TRH baixa produção de lodo já estabilizado equipamentos e operação simples menor eficiência de remoção de DBO comparado ao lodos ativados EDBO  85 % Estudo realizado em escala piloto tratando despejo de uma cervejaria na China reator UASB de 12,3 L características do despejo: T = 21,8 C DQO = 2.030 mg/L DBO = 1.150 mg/L SS = 280 mg/L pH = 6,0 após correção do pH e adição de nutrientes, obteve-se: efluente final com alcalinidade = 1.200 mg/L eficiência de remoção de DQO = 89,1 % eficiência de remoção de DBO = 91,3 % aplicando-se uma carga de 12,2 g DQO/L.dia TRH = 4 horas (resultados obtidos após o reator entrar em regime)

UASB Estudo realizado em escala piloto com despejo de uma cervejaria na China reator UASB de 1,17 m3 caracterização do despejo: T = 26C DQO = 2.692 mg/L DBO = 1.407 mg/L SS = 280 mg/L alcalinidade = 664 mg/L após correção do pH e adição de nutrientes, obteve-se: efluente final com alcalinidade = 1.200 mg/L eficiência de remoções de DQO = 89 % DBO = 92 % SST = 74 % SSV = 77 % produção de gás de 0,45 m3/Kg DQO (metano = 70 %) aplicando-se uma carga de 4,9 Kg DQO/ m3.dia TRH de 13,3 horas

ANAERÓBIO + AERÓBIO Estudo realizado durante dois anos de operação da Planta da Cervejaria de El Aguila - Espanha reator anaeróbio de leito fluidizado (V = 165 m3) -foi utilizado um tanque de equalização-acidificação Caracterização do despejo: T = 30C DQO = 2.100 mg/L DBO = 1.500 mg/L SS = 1.000 mg/L pH = 4 - 10. após correção do pH, obteve-se: eficiência de remoção de DQO = 72 % aplicando-se uma carga de 60 Kg DQO/ m3.dia TRH de 2,0 horas A este sistema foi acrescentado um pós tratamento aeróbio (lodos ativados) que permitiu que o resultado final ficasse estabilizado em uma remoção de DQO de aproximadamente 99 %

Grade, caixa de Areia e Calha Parshall

Tanque de Equalização

Decantador Primário

Decantador Primário

Calha Parshall

Reator UASB

Tanque de Mistura

Tanque de Aeração

Tanque de Aeração

Aerador

Decantador Secundário

Adensador de Lodo

Pré - Dimensionamento do Tratamento dos Despejos Dados de Projeto : Cervejaria Produção : 200 m3 cerveja/dia Características do despejos: DBO5 = 1.700 mg/L DQO = 3.500 mg/L SS = 800 mg/L pH = 12 T = 40 C Cálculo da Vazão de Projeto Dado de literatura : 8 m3 despejos/ m3 cerveja produzida Q = 200 m3/dia x 8 m3 despejos/ m3 cerveja = 1.600 m3/dia = 67 m3/hora Qmáx = 1,5 Q = 1,5 x 1.600 = 2.400 m3/dia = 100 m3/hora Qmin = 0,5 Q = 0,5 x 1.600 = 800 m3/dia

Cálculo da Carga Orgânica de Projeto Carga DBO = 1 Cálculo da Carga Orgânica de Projeto Carga DBO = 1.600 m3/dia x 1,7 Kg/m3 = 2.720 Kg DBO/dia Carga DQO = 1.600 m3/dia x 3,5 Kg/m3 = 5.600 Kg DQO/dia Cálculo Tanque de Equalização Considerando-se Q por 8 horas: Vtq = 67 m3/hora x 8 horas = 536 m3 UASB Cálculo do Volume Útil Dos dados de literatura: Cv = 8,0 Kg DQO/m3.dia V = 5.600 Kg DQO/dia = 700 m3 8,0 Kg DQO/m3.dia Cálculo do Tempo de Retenção Hidráulica TRH = 700 m3 = 10,5 horas 67 m3/hora Dimensões do UASB Adotado: Hu = 5,0 m Dimensões : 8,0 m : 16,0 m ( 1:2 ) Vútil = 8,0 x 16,0 x 5,0 = 640 m3

Tempo de Retenção Hidráulica TRH =. V. =. 640. =. 9,6 horas Q Tempo de Retenção Hidráulica TRH = V = 640 = 9,6 horas Q 67 Velocidade Ascensional Manto (Vr) Vr = __Q = 67 = 0,5 m/h Área 8,0 x 16,0 Velocidade a Entrada da Zona de Decantação (Vp) Vp = Q = 67 = 2,6 m/h  4,0 m/h Área (0,4x4x16,0) Sistema de Alimentação Adotado: uma entrada a cada 3,0 m2 fundo No de Tubos = 8,0 x 16,0 =43 tubos 3 Produção de Lodo Dado de literatura: X = 0,23 kgSS/kg DQOaplic Produção Lodo = 0,23 kgSS/kg DQOaplic x 5.600 Kg DQO/dia = 1288 kg/dia Produção de Gás: Dado de literatura: Produção de Gás = 0,45 Nm3/kg DQO Produção de Gás = 0,45 Nm3/kg DQO x 5.600 Kg DBO/d = 2.520 m3/d (70% CH4) Eficiência de Remoção de DQO = 85 % DBO = 80 % Carga de DQO residual = 5.600 kg DQO/dia x 0,15 = 840 kg DQO/dia Carga de DBO residual = 2.720 kg DBO/dia x 0,2 = 544 kg DBO/dia

Lodo Ativado Carga de DBO = 544 kg DBO/dia Volume do tanque de aeração Adotado: f = 0,3 Kg DBO/kg SS.dia X = 2,5 Kg SS/m3 = 2.500 mgSS/L Vt.a = QxSo = 544 kg DBO/dia = 726 m3 f x X 0,3 kg DBO/kg SS.dia x 2,5 Kg SS/m Necessidade de Oxigênio Adotado: Nec O2 = 2,0 Kg O2/ kg DBO Nec O2 = 2,0 kg O2/ kg DBO x 544 kg DBO/dia 24 horas/dia Nec O2 = 45,3 kg O2/ hora Capacidade de Transferência de Oxigênio Empregando-se aeradores superficiais de eixo vertical de baixa rotação Do catálogo: No = capacidade de transferência de O2 para água limpa = 2,0 Kg O2/kW.h Adotado:  = 0,6 N = No x  = 2,0 Kg O2/kW.h x 0,6 = 1,2 Kg O2/kW.h = 0,89 kg O2/CV.h

Potência Necessária Pnec = Nec O2 = __ 45,3 kg O2/ hora__ = Potência Necessária Pnec = Nec O2 = __ 45,3 kg O2/ hora__ = 37,8 kW = 50,9 CV N 1,2 kg O2/kW.h Densidade de Potência dp = Pnec = 37,8 kW = 52 W/m3 V 726 m3 Dimensões do tanque de aeração Adotado: Hu = 3,5 m A = 726 = 208 m2 7 m x 35 m 3,5 5 aeradores com  = 7,0 m e P = 5,5 kW P = 7 x 5,5 kW = 38,5 kW = 51,6 CV A = 7,0 x 35,0 = 245 m2 V = 245 x 3,5 = 858 m3

Idade do Lodo Produção de Excesso de Lodo Prevista Adotado: Idade do Lodo Produção de Excesso de Lodo Prevista Adotado: Y = 0,75 Kg SSV/Kg DBO X = Y x Carga DBO = 0,75 Kg SSV/Kg DBO x 544 Kg DBO/dia X = 408 Kg SSV/dia c = V x X = 858 m3 x 2,5 Kg SS/m3 = 5,3 dias X 408 Kg SSV/dia Vazão de Descarte de Lodo Adotado: Xr = 6 Kg SS/m3 QD = X = 408 Kg SSV/dia = 68 m3/dia Xr 6 Kg SS/m3 Retorno de Lodo X x Q (1+r) = Xr x r x Q 2,5 (1+r) = 6 r r = 0,71 Qr = Q x r = 67 m3/hora x 0,71 = 47,57 m3/hora

Decantador Secundário Q = 67 m3/hora Decantador Secundário Q = 67 m3/hora X = 2,5 Kg SS/m3 Qr = 47,57 m3/hora Xr = 6,0 Kg SS/m3 Área Superficial Adotado: GA = 4 Kg SS/m2.h GA = (Q + Qr) x X As AS = (67 + 47,57) x 2,5 = 71,6 m2 4 Dimensões Utilizando-se decantador circular com remoção mecanizada de lodo A = 71,6 m2  D = 10,0 m  A = 78,5 m2 Taxa de escoamento Superficial qA = Q = 1.600 = 20,4 m3/m2.dia A 78,5

Tempo de detenção Adotado:. Hu = 3,5 m V = 71,6 x 3,5 = 250,6 m3 td = Tempo de detenção Adotado: Hu = 3,5 m V = 71,6 x 3,5 = 250,6 m3 td = V = 250,6 = 3,74 horas Q 67 Taxa de Escoamento nos Vertedores de Saída Comprimento dos vertedores LV =  x D =  x 10,0 = 31,4 m TEV = Q = 67 Lv 31,4 TEV = 2,13 m3/m2.h

Adensador por Gravidade X = 408 Kg SSV/dia Adotados: GA = 25 KgSS/m2 Adensador por Gravidade X = 408 Kg SSV/dia Adotados: GA = 25 KgSS/m2.dia Td = 1 dia Xrecup = 80 % TS = 3 %  = 1.020 Kg SS/m3 Xrecup = 408 Kg SSV/dia x 0,80 = 326,4 Kg SS/dia A = 408 Kg SS/dia = 16,32 m2 25 KgSS/m2.dia V = 326,4 Kg SS/dia = 10,66 m3 1.020x0,03 h adens = 10,66 m3 = 0,65 m ~ 1,0 m 16,32 m2 Zona de Água Limpa : h = 1,0 m Zona de Sedimentação : h = 1,3 m h total adensador = 1,0 + 1,3 + 1,0 = 3,0 m D = 5,0 m A = 19,6 m2 V = 58,8 m3 GA = 408 Kg SSV/dia = 20,8 KgSS/m2.dia 19,6 m2

Filtro Prensa de Placas X = 326,4 Kg SS/dia Adição de Produtos Químicos Cal = 81,6 Kg FeCl3 = 16,3 Kg X total = 326,4 + 81,6 + 16,3 = 424,3 Kg SS/dia Placas de 1 m A = 2 m2/face Vplaca = 8 x 0,013 = 0,1 m3 V seco = 424,3 = 0,8 m3/ciclo 0,5 x 1060 No placas = 0,8 = 8 placas 0,1