Projeto de otimização de sistemas anaeróbios para tratamento de esgoto em escala unifamiliar

Santos, Silvânia Lucas dos; Simões, João Paulo de Oliveira; Paiva, Francisco Vieira; van Haandel, Adrianus

doi:10.1590/S1413-41522018166570

Acessibilidade / Reportar erro

Brasil

Engenharia Sanitaria e Ambiental

Español English

Brasil

Español English

sumário « anterior atual seguinte »

Sumário

Artigo Técnico • Eng. Sanit. Ambient. 23 (06) • Nov-Dec 2018 • https://doi.org/10.1590/S1413-41522018166570 copiar

Projeto de otimização de sistemas anaeróbios para tratamento de esgoto em escala unifamiliar

Design optimization of a simple single family anaerobic sewage treatment system

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

RESUMO

O objetivo do presente trabalho é propor uma nova configuração de reatores Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) para utilização no tratamento unifamiliar, sendo menores e mais eficientes do que o tradicional tanque séptico. O sistema experimental foi projetado em escala piloto, constituindo-se de oito reatores UASB de 250 L cada. Seis dessas unidades são modificadas, mas mantêm o conceito e os princípios dos reatores UASB convencionais; no entanto, foram projetados com geometria diferenciada, alternando-se as zonas de sedimentação e digestão. Comparativamente a esses reatores, foram operados um reator UASB-Y e um UASB convencional. Todos os reatores foram capazes de digerir esgoto bruto de forma eficiente em tempos de detenção hidráulica de 12 e 6 horas. Foram obtidas eficiências de remoção do material orgânico de 67 a 74%. A análise de variância (ANOVA) mostrou que não houve diferença significativa entre as eficiências obtidas nos diferentes reatores. Uma elevada concentração de lodo foi retida na zona de digestão, obtendo-se, assim, elevada capacidade de tratamento. Os ensaios de sedimentação mostraram que as constantes de sedimentação obtidas para o lodo do reator são melhores que as obtidas para o lodo expulso juntamente com o efluente. Em contrapartida, as atividades metanogênicas dos lodos do reator e expulso não diferem significativamente.

Palavras-chave:
tratamento descentralizado; sistema unifamiliar; sedimentabilidade do lodo

Ponto*	Reatores
Ponto*	R^0,8 _0,3	R^0,7 _0,3	R^0,6 _0,3	R^0,75 _0,4	R^0,7 _0,4	R^0,65 _0,4	RY	RC
P1	0,20	0,20	0,20	0,10	0,10	0,10	0,20	0,20
P2	0,40	0,40	0,40	0,25	0,25	0,25	0,40	0,40
P3	0,60	0,60	0,60	0,40	0,40	0,40	0,60	0,60
P4	1,0	1,0	1,0	0,64	0,60	0,70	1,0	0,8
P5	1,36	1,4	1,4	-	0,83	0,98	1,4	1,2
P6	1,51	1,8	1,8	-	-	-	1,8	1,6
P7	-	2,14	2,52	-	-	-	-	2,0
P8	-	-	-	-	-	-	-	2,4
A_T	2,15	2,7	3,0	1,15	1,35	1,46	2,82	3,5
D_zd	0,3	0,3	0,3	0,4	0,4	0,4	0,3	0,3
Área¹	0,071	0,071	0,071	0,126	0,126	0,126	0,071	0,071

Parâmetros básicos	Símbolo	R^0,8 _0,3	R^0,7 _0,3	R^0,6 _0,3	R^0,75 _0,4	R^0,7 _0,4	R^0,65 _0,4	Unid.
Vazão máx. a ser tratada	Q	1	1	1	1	1	1	m³.d^-1
Volume	V_tot	0,24	0,24	0,24	0,24	0,24	0,24	m³
TDH	TDH	6	6	6	6	6	6	h
Diâmetro da zona de digestão	D_di	0,30	0,30	0,30	0,40	0,40	0,40	m
Diâmetro da zona de sedimentação	D_de	0,80	0,70	0,60	0,75	0,70	0,65	m
Inclinação	A	45°	45°	45°	45°	45°	45°
Tangente do ângulo	tanα	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
Diâmetro do separador	D_s	0,35	0,35	0,35	0,45	0,45	0,45	m
Borda livre	H_b	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	m
Parâmetros derivados	Símbolo	R^0,8 _0,3	R^0,7 _0,3	R^0,6 _0,3	R^0,75 _0,4	R^0,7 _0,4	R^0,65 _0,4	Unid.
Área de digestão	A_di	0,071	0,071	0,071	0,126	0,126	0,126	m²
Área de sedimentação	A_de	0,502	0,385	0,283	0,442	0,385	0,332	m²
Vel. zona de digestão	v_di	0,59	0,59	0,59	0,33	0,33	0,33	m.h^-1
Vel. zona de sedimentação	V_s	0,08	0,11	0,15	0,09	0,11	0,13	m.h^-1
Overlap	O	0,025	0,025	0,025	0,025	0,025	0,025	m
Altura de transição	H_tr	0,250	0,22	0,190	0,160	0,160	0,120	m
Altura do separador	H_se	0,175	0,175	0,175	0,225	0,225	0,225	m
Vol. da zona de sedimentação	V_de	0,058	0,046	0,035	0,072	0,065	0,055	m³
Vol. da zona de transição	V_tr	0,058	0,038	0,024	0,043	0,036	0,026	m³
Vol. da zona de digestão	V_di	0,124	0,144	0,183	0,120	0,142	0,158	m³
Fração zona de digestão	f_di	0,495	0,643	0,760	0,504	0,585	0,658	-
Fração zona de transição	f_tr	0,254	0,165	0,099	0,187	0,146	0,110	-
Fração zona de sedimentação	f_de	0,251	0,192	0,141	0,309	0,269	0,232	-
Altura zona de digestão	H_di	1,70	2,28	2,61	0,65	0,84	0,99	m
Altura total	H_tot	2,15	2,28	3,00	1,15	1,35	1,46	m
Área mínima de decantação	A_mín	0,406	0,288	0,186	0,283	0,226	0,173	m²
Área máxima de decantação	A_máx	0,502	0,385	0,283	0,442	0,385	0,332	m²
Vel. máx. de decantação	v_máx	0,103	0,144	0,223	0,147	0,185	0,241	m.h^-1
Vel. mín. de decantação	v_mín	0,083	0,108	0,147	0,094	0,108	0,126	m.h^-1

Fase	Reatores	R^0,8 _0,3	R^0,7 _0,3	R^0,6 _0,3	R^0,75 _0,4	R^0,7 _0,4	R^0,65 _0,4	RY	RC
Fase	Reatores	S_se	S_se	S_se	S_se	S_se	S_se	S_se	S_se
1	Eficiência (E%)	74	71	67	69	69	70	68	70
1	E. Digestão (ED%)	57	50	31	61	63	61	47	44
2	Eficiência (E%)	70	72	67	70	70	69	-	-
2	E. Digestão (ED%)	52	59	48	45	61	49	-	-

Fases	R^0,8 _0,3		R^0,7 _0,3		R^0,6 _0,3		R^0,75 _0,4		R^0,7 _0,4		R^0,65 _0,4		R_Y	R_C
Fases	1	2	1	2	1	2	1	2	1	2	1	2	1	1
¹Rs (d)	380	111	308	62	129	28	216	77	176	70	136	37	333	208
²Rs (d)	284	87	221	75	96	23	217	59	127	73	107	36	258	182

	AME (gDQO.gX_v.d^-1) - fase 1
	R^0,8 _0,3	R^0,7 _0,3	R^0,6 _0,3	R^0,75 _0,4	R^0,7 _0,4	R^0,65 _0,4	RY	RC
Lodo no reator	0,17	0,14	0,14	0,13	0,13	0,16	0,10	0,11
Lodo expulso	0,13	0,13	0,15	0,10	0,09	0,10	0,10	0,11

	AME (gDQO.gX_v.d^-1) - Fase 2
	R^0,8 _0,3	R^0,7 _0,3	R^0,6 _0,3	R^0,75 _0,4	R^0,7 _0,4	R^0,65 _0,4	RY	RC
Lodo no reator	0,18	0,14	0,17	0,13	0,15	0,15	-	-
Lodo expulso	0,17	0,12	0,13	0,13	0,10	0,11	-	-

Reator	FASE	Lodo no reator		Lodo expulso
Reator	FASE	k (L.g ^-1 )	v₀ (m.h^-1)	k (L.g ^-1 )	v₀ (m.h^-1)
R^0,8 _0,3	1	0,07	10	0,13	16
R^0,8 _0,3	2	0,08	15	0,10	17
R^0,7 _0,3	1	0,08	15	0,10	10
R^0,7 _0,3	2	0,08	11	0,11	10
R^0,6 _0,3	1	0,10	10	0,14	18
R^0,6 _0,3	2	0,11	10	0,12	16
R^0,75 _0,4	1	0,08	10	0,11	15
R^0,75 _0,4	2	0,10	10	0,12	13
R^0,7 _0,4	1	0,07	9	0,09	12
R^0,7 _0,4	2	0,08	9	0,11	14
R^0,65 _0,4	1	0,14	17	0,18	17
R^0,65 _0,4	2	0,09	7	0,12	9
RY	1	0,10	18	0,16	15
RC	1	0,09	14	0,12	13

Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental - ABES Av. Beira Mar, 216 - 13º Andar - Castelo, 20021-060 Rio de Janeiro - RJ - Brasil - Rio de Janeiro - RJ - Brazil
E-mail: esa@abes-dn.org.br

Acompanhe os números deste periódico no seu leitor de RSS

[1] *Autor correspondente: silvania_sls@hotmail.com