Digest o anaer bia
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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.

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DIGESTÃO ANAERÓBIA

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Presentation Transcript


Digest o anaer bia

DIGESTÃO ANAERÓBIA

Reator Uasb

Prof. Paulo Roberto Koetz


Digest o anaer bia

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 digest o anaer bia

Etapas da digestão anaeróbia

  • Fase Hidrolítica:

    • Estritas e facultativas

  • Fase Acidogênica

    • Estritas e facultativas

  • Fase Metanogênica

    • Archae (Anaeróbias estritas)


Fatores f sicos

Fatores físicos

  • Estado físico

    • Líquida ST < 4 %

  • Temperatutra

    • Faixa Mesofílica: 30ºC a 35ºC

    • Faixa Termofílica: 45ºC a 60ºC


Fatores ambientais

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 ambientais1

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 ambientais2

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 ambientais3

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


Caracter sticas do lodo

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

Tipos de efluentes

  • Orgânicos biodegradáveis


Equipamentos

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

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 efici ncia

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 qu micos

Energia e produtos químicos

  • Energia elétrica

    • bombas de recalque e dosadoras

  • Soda Cáustica

  • Nutrientes


Seguran a e problemas ambientais

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

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 hidr ulico

UASB – Perfil hidráulico

  • Zona de digestão

  • Zona de sedimentação

  • Zona de separação sólido/líquido/gas


Uasb valores usuais de projeto

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

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 uasb1

Reator UASB

  • Aplicações

    • Indústrias de celulose

    • processamento de alimentos

    • Bebidas

    • Açúcar

    • Álcool

    • Amido

    • Arroz parboilizado


Reator uasb2

Reator UASB

  • As Archae metanogênicas


Archae

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


Archae1

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


Bact rias homoacetog nicas

Bactérias Homoacetogênicas

  • São redutoras do carbonato

  • Utilizam hidrogênio como fonte de elétrons

  • Reduzem CO2 a HAc


Metanog nicas hidrogenotr ficas

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


Digest o anaer bia

Uasb


Reator uasb3

REATOR UASB


Digest o anaer bia

ANÁLISES PARA MONIORAMENTO


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