Dimensionamento de um Reator Anaeróbio de Manta de Lodo

Dimensionamento de um Reator Anaeróbio de Manta de Lodo

Dimensionar um reator anaeróbio de manta de lodo, sendo conhecidos os seguintes elementos de projeto:

- População: P = 20.000 hab.

- Vazão afluente média: Qméd. = 3.000 m³/d = 125 m³/h

- Vazão afluente máxima diária: Qmáx.diár.= 3.600 m³/d = 150 m³/d

- Vazão afluente máxima horária: Qmáx.hor.= 5.400 m³/d = 225 m³/h

- Concentração média de DBO afluente ao reator UASB: So UASB – DBO = 333 mg/L

- Concentração média de DQO afluente ao reator UASB: So UASB – DQO = 600 mg/L

- Temperatura do esgoto: T = 23ºC (média do mês mais frio)

- Coeficiente de produção de sólidos: Y = 0,18 Kg SST/KgDQOapl.

- Coeficiente de produção de sólidos, em termos de DQO: YOBS. = 0,21 Kg DQOlodo/KgDQOapl.

- Concentração esperada para o lodo de descarte: Clodo = 4%

- Densidade do lodo: ɤ = 1.020 KgSST/m³

Solução

• Cálculo da carga afluente média de DQO (Lo UASB – DQO)

Lo UASB – DQO = So UASB – DQO X Qméd. 

Lo UASB – DQO = 0,600 Kg/m³ X 3.000 m³/d

Lo UASB – DQO = 1.800 KgDQO/d

• Adoção do tempo de detenção hidráulica (t)

t = 8,0 h

• Determinação do volume total de reatores (V)

V = Qméd.X t

V = 125 m³/h X 8h

V = 1.000 m³

• Adoção do número de reatores (Nr)

Nr = 2

• Volume de cada reator (Vr)

Vr = [pic 1]

Vr = [pic 2]

Vr = 500 m³

• Adoção da altura do reator (H)

H = 4,5 m

• Determinação da área de cada reator (Ar)

Ar = [pic 3]

Ar = [pic 4]

Ar = 111, 1 m²

• Adotar reatores retangulares de 7,45 m X 15,00 m (A = 111,8 m²)

• Verificação da área, do volume e do tempo de detenção corrigidos

- Área total corrigida: At =  X [pic 5][pic 6]

At = 2 X 111,6 m²

At = 223,6 m²

        - Volume total corrigido: Vt =  X H[pic 7]

                Vt = 223,6 m² X 4,5 m

                Vt = 1006 m³

        - Tempo de detenção hidráulica corrigido: t =[pic 8]

t =[pic 9]

t = 8,0h

• Verificação das cargas aplicadas

- Carga hidráulica volumétrica: CHV = [pic 10]

CHV = [pic 11]

CHV = 2,98 m³/m³.d

- Carga orgânica volumétrica: Cv = [pic 12]

Cv = [pic 13]

Cv = 1,79 KgDQO/m³.d

• Verificação das velocidades superficiais

- Para : v = [pic 14][pic 15]

v = [pic 16]

v = 0,56 m/h

- Para : v = [pic 17][pic 18]

v = [pic 19]

v = 0,67 m/h

- Para : v = [pic 20][pic 21]

v = [pic 22]

v = 1,01 m/h

• Sistema de distribuição do esgoto afluente

- Adotou-se uma área de influência de 2,25 m², por tudo de distribuição

- Número de tubos: Nd = [pic 23]

Nd = [pic 24]

Nd = 99 tubos de distribuição, adota-se assim 100 tubos.

Sendo:

- ao longo do comprimento de cada reator (15,00 m): 10 tubos

- ao longo da largura de cada reator (7,45 m): 5 tubos

        Assim cada reator terá 50 (10 x 5) tubos de distribuição, cada um com uma área de influência equivalente a: Ad =  [pic 25]

Ad = 2,24 m²

• Estimativa da eficiência de remoção de DQO do sistema

EDQO = 100 x (1 – 0,68 x t-0,35)

EDQO = 100 x (1 – 0,68 x 8,0-0,35)

EDQO = 67%

• Estimativa da eficiência de remoção de DBO do sistema

EDBO = 100 x (1 – 0,70 x t-0,50)

EDBO = 100 x (1 – 0,70 x 8,0-0,50)

EDBO = 75 %

• Estimativa das concentrações de DQO e de DBO no efluente final

S = [pic 26]

SUASB - DQO = [pic 27]

SUASB - DQO = 210 mgDBO/L

SUASB - DBO = [pic 28]

SUASB - DBO = 100 mgDBO/L

• Avaliação da produção de metano

DQOCH4 = Qméd. x (So UASB-DQO - S UASB-DQO) – Yobs x Qméd. x So UASB-DQO)

DQOCH4 = 3.000 m³/d x (0,600 – 0,210 KgDQO/m³) – 0,21 KgDQOlodo/KgDQOapl x 3.000 m³/d x 0,600 KgDQO/m³)

DQOCH4 = 792 KgDQO/d

f(T) = [pic 29]

f(T) = [pic 30]

f(T) = 2,63 KgDQO/m³