DIGESTÃO ANAERÓBIA

DIGESTÃO ANAERÓBIA Reator Uasb Prof. Paulo Roberto Koetz

ETAPAS DA DIGESTÃO ANAERÓBIA Ác. Nucleicos Lipídios Polissacarídeos Proteínas HIDRÓLISE Purina e Pirimidinas Ác. Graxos Açúcares Amino ácidos Outros produtos da fermentação (propionato, butirato, succinato, lactato, etanol, etc... ACIDOGÊNESE Substratos metanogênicos H2, CO2, Formiato, Metanol, Metilaminas, Acetato METANOGÊNESE Metano + Dióxido de Carbono

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

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

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

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

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

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

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 • 1000 mg.L-1 a 100000 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 mínima • Pouca manutenção • O gás é queimado ou aproveitado • O 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 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

Reator UASB • Aplicações • Indústrias 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

Uasb

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ANÁLISES PARA MONIORAMENTO

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