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DIGESTÃO ANAERÓBIA

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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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Presentation Transcript
digest o anaer bia

DIGESTÃO ANAERÓBIA

Reator Uasb

Prof. Paulo Roberto Koetz

slide2
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
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