O reator descontínuo sequencial (SBR) é um sistema de funcionamento descontínuo para o tratamento biológico de águas residuais. Ao contrário dos sistemas de funcionamento contínuo, como os processos clássicos de lamas activadas, o SBR combina todas as etapas do processo - desde o enchimento até à clarificação secundária - num único tanque de reator. O processo é particularmente flexível e é utilizado tanto no tratamento de águas residuais municipais como industriais.
Índice
Importância e vantagens do sistema SBR
Integração de processos:
- O SBR combina várias fases de tratamento (aeração, sedimentação, remoção de água limpa) num tanque, o que economiza espaço e custos.
Flexibilidade:
- O processo pode ser adaptado a diferentes composições de águas residuais e flutuações de carga, tornando-o ideal para aplicações industriais.
Elevado desempenho de limpeza:
- O SBR permite a eliminação eficaz das substâncias orgânicas (CBO/COD), do azoto (nitrificação/desnitrificação) e do fósforo (precipitação biológica ou química).
Modularidade:
- O sistema pode ser facilmente escalonado e, por conseguinte, é adequado tanto para pequenos sistemas como para aplicações em grande escala.
Como funciona o reator descontínuo sequencial
O funcionamento de um SBR decorre em várias fases sucessivas. Cada fase cumpre uma função específica no processo de limpeza:
1ª fase de enchimento
- Objetivo:
- Descarga de águas residuais brutas no reator.
- pormenores:
- Durante o enchimento, as águas residuais são misturadas com a biomassa existente (lamas activadas).
- Dependendo dos requisitos do processo, o enchimento pode ser estático (sem mistura) ou dinâmico (com arejamento).
- Otimização:
- O enchimento dinâmico melhora a pré-remoção de substâncias orgânicas facilmente degradáveis e promove a desnitrificação (remoção de azoto).
2ª fase de reação
- Objetivo:
- Degradação biológica de impurezas orgânicas e inorgânicas.
- pormenores:
- Aeração: O oxigénio é fornecido através de difusores ou aeradores de superfície para ativar os microrganismos aeróbicos.
- Nitrificação: O amónio (NH₄⁺) é convertido em nitrato (NO₃-) por bactérias nitrificantes.
- Desnitrificação: Em fases anóxicas (sem fornecimento de oxigénio), o nitrato é reduzido a azoto gasoso (N₂) por microrganismos heterotróficos.
- Eliminação do fósforo:
- Biológico: Promoção de organismos acumuladores de polifosfato (PAO) através do controlo específico das fases aeróbica e anóxica.
- Químico: Precipitação com sais de ferro ou alumínio.
- Otimização:
- O controlo preciso das fases de arejamento permite que o desempenho da limpeza seja personalizado para parâmetros específicos.
3ª fase de sedimentação
- Objetivo:
- Separação da biomassa (lamas) da água purificada.
- pormenores:
- O reator é despressurizado hidraulicamente para que a biomassa possa afundar.
- A sedimentação efectua-se em condições calmas, a fim de evitar a ressuspensão das lamas.
4. Fase de remoção da água limpa
- Objetivo:
- Descarga da água clarificada da zona superior do reator.
- pormenores:
- A extração é feita através de uma saída de água limpa regulável em altura ou de um dispositivo de extração especial.
- A água clarificada é descarregada diretamente ou enviada para uma fase posterior de tratamento.
5. Descarga de lamas em excesso
- Objetivo:
- Remoção regular de biomassa para manter a carga de lamas desejada (relação F/M) no reator.
- pormenores:
- O excesso de lamas é removido e normalmente enviado para tratamento de lamas.
Foto: Reator SBR como parte do sistema ALMA BHU BIO
Caraterísticas técnicas do SBR
volume do reator:
- O volume do reator é determinado pela quantidade de alimentação e pelo tempo de retenção.
- Tempos de permanência típicos: 6-12 horas (consoante a carga e os requisitos).
Sistemas de ventilação:
- Utilização de difusores de bolhas finas ou de arejadores de superfície.
- Controlo através de sensores de oxigénio para otimizar o consumo de energia.
sistema de controlo:
- O SBR requer um sistema de controlo automático preciso que regule as fases e os intervalos de arejamento.
- Os sensores monitorizam parâmetros como a concentração de oxigénio, amónio, nitrato e potencial redox.
Carga de lamas (relação F/M):
- O rácio entre a carga (F) e a biomassa (M) situa-se normalmente entre 0,1 e 0,4 kg de CBO/kg de MS-d.
Vantagens do sistema SBR
- Elevada flexibilidade:
- Adaptação das fases a diferentes composições e cargas de águas residuais.
- Design compacto:
- Não é necessário um clarificador secundário separado.
- Elevado desempenho de limpeza:
- Eliminação eficaz do azoto e do fósforo através de um controlo específico do processo.
- Eficiência energética:
- A ventilação orientada para a procura reduz o consumo de energia.
Desvantagens e desafios
- Elevado esforço de controlo:
- O controlo de fase requer um sistema de automação complexo.
- Flutuações do afluxo:
- O desempenho da limpeza pode ser afetado durante picos de carga súbitos.
- Descarga pulsante de águas residuais:
- A água purificada não é descarregada de forma contínua, mas em lotes, o que exige um amortecimento no tratamento a jusante.
Opções de otimização
- Integração de sensores:
- Utilização de sondas de amónio e de nitrato para o controlo dinâmico das fases de arejamento.
- Ajuste de fase:
- Extensão das fases anóxicas para melhorar a desnitrificação.
- Extensão modular:
- Se as cargas aumentarem, podem ser ligados reactores adicionais em paralelo.
Conclusão
O reator descontínuo sequencial (SBR) é um sistema altamente eficiente e flexível para o tratamento biológico de águas residuais que é particularmente adequado para aplicações com condições de alimentação flutuantes. Graças ao seu design compacto e à possibilidade de um controlo preciso, o SBR oferece vantagens consideráveis em relação aos sistemas contínuos convencionais. Com a mais moderna tecnologia de sensores e automação, o processo SBR pode ser adaptado de forma óptima a requisitos específicos, contribuindo assim significativamente para o tratamento sustentável da água e das águas residuais.
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