O DIMENSIONAMENTO DO REATOR UASB

SUMÁRIO

1.        APRESENTAÇÃO        3

2.        INTRODUÇÃO        3

3.        MEMORIAL JUSTIFICATICO        4

4.        MEMORIAL DE CÁLCULO        6

4.1.        DIMENSIONAMENTO DO REATOR UASB        6

4.1.1.        Parâmetros de projeto        6

4.1.2.        Vazões de chegada de esgoto        6

4.1.3.        Cálculo do volume útil        7

4.1.4.        Velocidade ascendente na região de digestão        8

4.1.5.        Cálculo da taxa de aplicação superficial na região de decantação        9

4.1.6.        Cálculo do número de entradas        9

4.1.7.        Diâmetro dos Tubos        10

4.1.8.        Área das Aberturas de Saída        10

4.1.9.        Tubos de coleta        10

5.        MEMORIAL DESCRITIVO        13

6.        PEÇAS GRÁFICAS        14

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1. APRESENTAÇÃO

        Neste trabalho busca-se apresentar o projeto Hidráulico-Sanitário de um Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente e de Manta de Lodo (RAFA), ou mais conhecido como Upflow anaerobic sludge blanket (UASB), de forma a seguir uma sequência lógica e cronológica das ações desenvolvidas, por meio de dados da composição do esgoto sanitário, a fim de garantir o dimensionamento mais eficiente das unidades de tratamento.

1. INTRODUÇÃO

        O Reator Anaeróbio de Manta de Lodo (RAFA), ou como foi cunhado em inglês pelos seus pioneiros Holandeses, Upflow anaerobic sludge blanket (UASB), é um sistema de tratamento de efluentes no qual, apesar das semelhanças com o filtro anaeróbio ascendente que possuem um substrato de suporte para a biomassa no fundo do reator, a massa de microrganismos cresce dispersa no meio e a imobilização dessa da biomassa ocorre por adsorção entre as espécies microbianas, formando flocos ou pequenos grânulos densos que se depositam em camadas de lodos no fundo do reator, auxiliando no aumento da eficiência do sistema.

A grande vantagem do sistema UASB comparado a outras tecnologias de tratamento de águas residuárias, acontece devido a alta concentração de biomassa no reator, que por sua vez forma o chamado ‘manta de lodo’ na parte inferior do reator, obrigando todo o efluente que entra pelo fundo a encontrar uma densidade muito elevada de microrganismos decompositores de matéria orgânica, portanto o volume requerido para os reatores anaeróbios de manta de lodo é bastante reduzido.

A agitação adequada para promover a mistura hidráulica e contato da biomassa com o esgoto acontece devido ao fluxo hidráulico ascendente combinado com a geração de gases (principalmente metano e gás carbônico) provenientes da metabolização anaeróbica da matéria orgânica, bolhas de gases essas que também apresentam uma tendência ascendente.

Dentro do reator ocorre simultaneamente funções que em sistemas convencionais requereria duas ou mais unidades diferentes. O reator UASB possui uma estrutura comumente conhecida como ‘separador trifásico’, responsável por segregar as fases liquidas, solidas e gasosas do efluente.

A parte gasosa é direcionada e coletada na parte superior do separador trifásico, onde pode ser queimado e/ou reaproveitado para a geração de energia. A fase sólida fica majoritariamente retida no manto de lodo biológico, porém pequenos flocos podem ascender juntamente com o fluxo hidráulico até o compartimento de sedimentação, onde devido a falta das bolhas de gases ascendentes já coletadas e pela ação gravitacional nestes flocos, os mesmo deslizam pelas paredes da estrutura de sedimentação, retornando assim a parte central do reator. A fase sólida se beneficia da separação dos sólidos e gases e vertem para fora do reator com aspecto relativamente clarificado.

Devido a grande capacidade de retenção de biomassa no reator proveniente da entrada contínua de matéria orgânica na forma de DBO, torna-se necessário a remoção periódica dessa massa de lodo para manter o sistema em pleno funcionamento. O lodo do UASB, resultante da retenção de matéria orgânica afluente e produção anaeróbia no reator, possui uma importante característica para a simplificação do fluxograma da estação, este lodo já sai digerido e adensado, requerendo apenas a secagem para posterior destinação final adequada.

Por produzir o lodo já digerido e adensado, e por oferecer uma eficiência de tratamento de cerca de 70%, percentual mais baixo que a maioria das tecnologias convencionais, o UASB é comumente aliado a pós-tratamentos, como lodos ativados e reatores aeróbios com biofilme. O lodo proveniente destes tratamentos auxiliares é retornado ao reator UASB, onde será digerido e adensado juntamente com o lodo do reator. A purga do lodo pode estão ser realizada por meio de tubulações laterais próximas ao fundo, em níveis diferentes, e com saída pela parede lateral, onde o operador pode selecionar o melhor nível e quantidade de lodo expurgado.

Dadas as características do Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente e de Manta de Lodo, é possível dizer, a grosso modo, que ele é ao mesmo tempo um decantador primário, um reator biológico, um decantador secundário e um digestor de lodo.

1. MEMORIAL JUSTIFICATICO

        O Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente e de Manta de Lodo (RAFA) será dimensionado baseando-se nos dados de vazão afluente de esgoto sanitário Q = 277,54 L/s, pela quantidade de carga orgânica em DBO descartado por dia por habitante CO = 0,054 kgDBO/hab.dia e pela população estimada para o final do horizonte de projeto a serem atendidas pelo sistema, hab = 167.088 habitantes.