Instituto Federal de Educao, Cincia e Tecnologia Tringulo MineiroCampus UberabaSeminrioTratamento anaerbio de esgotoJuliano da Silva Martins de AlmeidaPaulo Roberto Dias SilvaUberaba, maio de 2014.Prof. Dr. Srgio Marcos SanchesPrograma de Ps-Graduao Stricto Sensu - Mestrado Profissional em Cincia e Tecnologia de AlimentosControle de Poluio e Tratamento de Resduos e Efluentes*

INTRODUO*

INTRODUOAerbio AnaerbioPresena de O2 (molecular)Produo de CO2 e H2OAusncia de O2Produo de CH4 e CO2Reduo de at 70% da Matria Orgnica sem consumo de energia ou adio de substncias qumicas.*

Aplicabilidade dos sistemas anaerbiosVantagensbaixa produo de slidos;baixo consumo de energia e demanda da rea; preservao da biomassa por vrios meses; produo de metano; baixo consumo de nutrientes; tolerncia a elevadas cargas orgnicas

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Desvantagensas bactrias anaerbias so suscetveis inibio por um grande nmero de compostos;a partida do processo pode ser lenta na ausncia de lodo de semeadura adaptado;alguma forma de ps-tratamento usualmente necessria;remoo de nitrognio, fsforo e patognicos insatisfatria. gerao de odores e efluentes com aspecto desagradvel;*

Sistemas anaerbios x aerbiosMatria Orgnica(100 % DQO)Efluente(5 a 10%)Efluente(10 a 30%)CO2(40 a 50%)Biogs(70 a 90%)*

LegislaoResoluo CONAMA n 430, de 13 de maio de 2011, dispe sobre as condies e padres de lanamento de efluentes:*

ParmetroValor limitepHentre 5 e 9Materiais sedimentveis 1 mL leos e graxas leos minerais 20 mL leos vegetais e gorduras animais 50 mL Materiais flutuantesausentes

Aspectos da digesto ANAERBIA*

Metabolismo bacteriano a utilizao do material orgnico pelas bactrias: anabolismo: M.O. usada como material na sntese celular, resultando no aumento da massa bacteriana; catabolismo: M.O. usada como fonte de energia atravs de sua converso em produtos estveis, sendo uma parte utilizada no processo de anabolismo.*

Metabolismo bacterianoAmbiente aerbio: o M.O. mineralizado pelo oxidante e convertido a CO2 e H2O; Ambiente anaerbio: ocorre processos alternativos, chamados fermentao: CH4 e CO2 H remoo de M.O. na fase lquida atravs da transferncia gasosa*

Orgnicos complexosOrgnicos simplescidos orgnicosAcetatoH2 + CO2CH4 + CO2H2S + CO2HidrliseSulfetogneseMetanogneseAcidogneseAcetognese(Kaspar&. Wuhrmann, 1978; Gujer & Zehnder, 1983; Zinder &Koch, 1984; entre outros)Processos de converso em sistemas ANAERBIOS*

Fatores importantes na digesto anaerbia Fatores ambientais: temperatura, pH, alcalinidade e presena de nutrientes; Outros fatores: assimilao de cargas txicas; transferncia de massa; sobrecargas hidrulicas; atividade metanognica.*

Fatores importantes na digesto anaerbiaa) Temperatura:alteraes na velocidade do metabolismo das bactrias, no equilbrio inico e na solubilidade dos substratos, principalmente de lipdios;Temperatura do lquido > 20C;20 a 25C a remoo de substrato baixa se comparada 35C ( [ ] de microrganismos)Lquido < 20C: solubilizao de gorduras, polmeros lenta (acmulo no reator)*

Fatores importantes na digesto anaerbiab) Nutrientes:DQO:N:P = 500:5:1 [ ] N e P depende da eficincia dos microrganismos em obter energia para sntese (oxidao do substrato): S participa da metanognese; assimilao das bactrias na forma de sulfeto (reduo sulfato)Micronutrientes: Fe, Co, Zn, Ni*

Fatores importantes na digesto anaerbiac) pH e alcalinidade: pH: 6,5 a 8,2 (reator) ambiente favorvel para atividade bacteriana; ao microbiana pode alterar pH do meio (neutralizao do cido actico com sdio eleva pH); CO2 e cidos graxos volteis < pH

ons NH4+, NH3 e Na+ > pH e alcalinidade*

Fatores importantes na digesto anaerbiad) Capacidade de assimilao de cargas txicas: > tempo de reteno celular, > capacidade de assimilao de cargas txicas; 20 a 30C, reteno deve ser de 50 dias; Sulfetos originados da reduo de sulfato no atingem [ ] para causar toxicidade; O2 dissolvido pode causar transtornos?*

Fatores importantes na digesto anaerbiae) Sobrecargas hidrulicas:Ao submeter um reator anaerbio de manta de lodo (UASB) prottipo e sobrecargas hidrulicas correspondentes ao dobro da vazo normal, pelo perodo de duas horas, Oliva (1997) observou aumento significativo na DQO efluente. Esse aumento foi crescente durante o perodo de aplicao da sobrecarga hidrulica, decrescendo gradativamente aps sua interrupo*

Fatores importantes na digesto anaerbiaf) Atividade Metanognica: a remoo de M.O. converso dos produtos finais da etapa fermentativa (acetato e H2/CO2) em metano (CH4) a eficincia do processo depender da capacidade de transformar acetato e H2/CO2 em CH4*

Reteno da biomassaa) Adeso:Meio suporteBiofilme aderidoOs microrganismos superam a instabilidade do ambiente pela adeso a uma superfcie.temperaturadisponibilidade de nutrientes estratificao*

b) Floculao:as microestruturas floculadas podem ser facilmente separadas da fase lquida por sedimentao;

essencial para garantir um efluente com baixa concentrao de slidos suspensosc) Granulao:A velocidade ascensional do lquido proporciona constante presso seletiva sobre os microrganismos, que passam a aderir-se uns aos outros levando a formao de grnulos que apresentam boa capacidade de sedimentao.Reteno da biomassa*

Reteno da biomassad) IntersticialReteno intersticialcrescimento de microrganismos dispersos(espaos vazios)formao de biofilme*

Teste de atividade metanognica especfica (AME) Mede o potencial da biomassa na converso de substratos solveis em metano e gs carbnico Utilidades:avaliar o comportamento de biomassa sob o efeito de compostos potencialmente inibidores;

determinar a toxicidade relativa de compostos qumicos presentes em efluentes;

determinar a carga orgnica mxima que pode ser aplicada a um determinado tipo de lodo, proporcionando uma acelerao do processo de partida*

Sistemas anaerbios de tratamentoSistemas convencionais: so operados com baixa carga orgnica e no apresentam mecanismos para reteno de grandes quantidades de biomassa de elevada atividade.Sistemas de alta taxa: apresentam mecanismos de reteno de biomassa.*

Sistemas anaerbios de tratamentoSistemas convencionais1 Digestores anaerbios de lodoestabilizao de lodos primrios e secundrios oriundos do tratamento de esgotos e efluentes industriais;

operam entre 25 a 35C para melhor hidrlise do material;

no dispem de meios especficos para a reteno de biomassa no sistema;

a deteno hidrulica deve permitir a multiplicao e permanncia de microrganismos no sistema*

Sistemas convencionais1.1 - Digestor anaerbio de baixa cargano dispe de dispositivos de mistura, sendo usualmente constitudo de um nico tanque, onde ocorrem simultaneamente a digesto, o adensamento do lodo e a formao de sobrenadante.1.2 - Digestor anaerbio de um estgio e alta cargaincorpora mecanismos suplementares de aquecimento e mistura;

so utilizadas tcnicas para mistura do lodo no interior do digestor: recirculao de gs e lodo*

Sistemas convencionais1.3 - Digestor anaerbio de dois estgios e alta cargaincorporao de um segundo tanque de digesto, operando em srie com um digestor primrio de alta carga;

o primeiro tanque utilizado para a digesto do lodo sendo equipado com dispositivos de aquecimento e de mistura.o segundo tanque utilizado para estocagem e concentrao do lodo digerido, levando formao de um sobrenadante bem mais clarificado*

Sistemas convencionais2 - Tanque Spticodesempenha as funes mltiplas de sedimentao e de remoo de materiais flutuantes, alm de comportar-se como digestor de baixa carga, sem mistura e sem aquecimento*

Sistemas convencionais3 Lagoa anaerbiaapresentam profundidade entre 3 a 5 metros, impedindo a penetrao de luz nas camadas inferiores;

lanamentos de grandes cargas de matria orgnica, para que o oxignio consumido seja vrias vezes maior que o produzido.O tratamento ocorre em duas etapas:

1) as molculas da matria orgnica so quebradas e transformadas em estruturas mais simples

2) a matria orgnica convertida em metano, gs carbnico e gua.*

Lagoas anaerbias*

Sistemas de alta taxa So classificados de acordo com o tipo de crescimento da biomassa no sistema:

1 Bacteriano aderido: leito fixo, rotatrio e expandido 2 Bacteriano disperso: dois estgios, chicanas, fluxo ascendente e manta de lodo, leito granular expandido (EGSB), recirculao interna

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Sistemas com crescimento bacteriano aderidoa) Reatores anaerbios de leito fixo filtros anaerbios: so caracterizados pela presena de um material de empacotamento estacionrio, no qual os slidos biolgicos podem aderir ou ficar retidos nos interstciosb) Reator anaerbio de leito rotatrioos microrganismos ficam aderidos ao meio suporte inerte sequncia de discos -, sendo parcialmente ou totalmente submergido, girando vagarosamente num tanque atravs do qual o esgoto fui (formao do biofilme)*

Sistemas com crescimento bacteriano aderidoc) Reatores anaerbios de leito expandidoa biomassa cresce em filmes de espessura muito reduzida, aderidos partculas de tamanho muito pequeno;a expanso e fluidificao do meio reduz ou elimina os problemas de entupimento, alm de aumentar substancialmente e reteno de biomassa e o contato desta com o substrato*

Sistemas com crescimento bacteriano dispersoa) Reator anaerbio de dois estgioshidrlise da M.O. particuladaDigesto de compostos solveis do 1 reator*

Sistemas com crescimento bacteriano dispersob) Reator anaerbio de chicanasimpem ao lquido um movimento sequencial descendente e ascendente, de forma a garantir uma maior contato do despejo com a biomassa presente no fundo da unidade.*

c) Reator anaerbio de fluxo ascendente e manta de lodoSistemas com crescimento bacteriano dispersoA estabilizao da matria orgnica ocorre em todas as zonas de reao (leito e manta de lodo)(Fluxo ascendente) *

(Manta de lodo)Sistemas com crescimento bacteriano dispersoO perfil de slidos varia de muito denso e com partculas granulares de elevada capacidade de sedimentao, prximas ao fundo (leito de lodo), at um lodo mais disperso e leve, prximo ao topo do reator (manta de lodo).*

d) Reator anaerbio de leito granular expandido (EGSB)Sistemas com crescimento bacteriano dispersoRetm-se principalmente lodo do tipo granular, que mantido expandido devido s elevadas taxas hidrulicas aplicadas ao sistema, o que possibilita melhor contato entre biomassa e esgoto.e) Reator anaerbio com recirculao interna feita a separao dos estados slidos, lquidos e gasosos em dois estgios:

separa-se a maior parcela de biogs;

separao do slido, retendo a biomassa e clarificando o efluente*

Estao de Tratamento de Esgoto de Uberaba Aerbio/Anaerbio*

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