O reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket reator) é um sistema de reator anaeróbio para o tratamento de águas residuais organicamente contaminadas, amplamente utilizado no tratamento de águas industriais e de águas residuais. O reator UASB foi especificamente concebido para decompor a matéria orgânica dissolvida nas águas residuais através de microrganismos anaeróbios e convertê-la em biogás (principalmente metano e dióxido de carbono). Esta tecnologia é particularmente eficaz para o tratamento de águas residuais com uma elevada carga orgânica e oferece a possibilidade de gerar energia através da utilização do biogás produzido.
Índice
Fundamentos técnicos do reator UASB
Um reator UASB é um reator para o tratamento anaeróbio de águas residuais em que estas fluem de baixo para cima através de uma manta de lamas que contém uma elevada densidade de microrganismos anaeróbios. Os microrganismos decompõem as substâncias orgânicas na ausência de oxigénio e produzem biogás no processo. O reator UASB utiliza uma camada de sedimentação natural de agregados microbianos que se forma no fundo do reator e suporta o crescimento de bactérias anaeróbias.
Estrutura de um reator UASB
Um reator UASB típico é constituído pelos seguintes componentes:
Sistema de entrada e distribuição:
- A água residual é introduzida através de um sistema de entrada especialmente desenvolvido no fundo do reator, que assegura uma distribuição uniforme da água residual. Isto assegura um contacto ótimo entre os microrganismos e as águas residuais.
Manta de lamas (Manta de lamas):
- Esta camada de lamas é a peça central do reator UASB e é constituída por microrganismos anaeróbios que decompõem as substâncias orgânicas das águas residuais e as convertem em biogás. As lamas estão organizadas sob a forma de partículas granuladas que apresentam uma elevada atividade biológica e estabilidade de sedimentação.
Separador trifásico (Three-Phase Separator):
- O separador trifásico separa o biogás produzido, a água purificada e as lamas. Este separador assegura a saída do biogás da água e a água tratada é descarregada através do transbordo. As lamas são retidas no reator e recirculadas.
Sistema de recolha de gás:
- O biogás é recolhido na secção superior do reator e pode então ser utilizado como fonte de energia ou armazenado.
Foto: Representação esquemática do reator ALMA BIO UASB
Como funciona o reator UASB
O reator UASB funciona de acordo com o princípio do fluxo ascendente. As águas residuais fluem de baixo para cima através da manta de lamas, na qual se encontram os microrganismos anaeróbios. Estes microrganismos utilizam as substâncias orgânicas das águas residuais como alimento e decompõem-nas para produzir biogás. O biogás, que consiste principalmente em metano, sobe até ao topo e é recolhido por um sistema especial de recolha. A água purificada também flui para cima e deixa o reator através do transbordo.
A microbiologia anaeróbia no reator UASB baseia-se numa abordagem consorcial em que vários microrganismos trabalham em conjunto e em simbiose para decompor gradualmente as substâncias orgânicas. Nas várias fases de degradação (hidrólise, fermentação, acetogénese e metanogénese), o material orgânico é gradualmente convertido em metano e dióxido de carbono.
Vantagens técnicas do reator UASB
Elevado desempenho de degradação com carga orgânica:
- O reator UASB pode decompor eficazmente elevadas concentrações de substâncias orgânicas e é, por isso, particularmente adequado para águas residuais da indústria alimentar e de bebidas, da indústria do papel e da indústria farmacêutica.
Baixo consumo de energia:
- Como o reator UASB funciona sem arejamento, o seu consumo de energia é significativamente menor em comparação com os processos aeróbios. Isto leva a poupanças de custos e a menores emissões de CO₂.
Produção de biogás e recuperação de energia:
- O reator UASB produz biogás como subproduto, que pode ser utilizado como fonte de energia renovável. Este facto contribui para a eficiência energética do processo e pode reduzir os custos de funcionamento.
Design compacto:
- Graças ao seu design vertical, o reator UASB poupa espaço e pode também ser instalado em locais com espaço limitado.
Robustez e flexibilidade:
- O reator UASB é adaptável e pode ajustar-se rapidamente às flutuações da carga orgânica e da temperatura das águas residuais, o que o torna versátil e robusto.
Foto: ALMA BIO UASB para a produção de biogás a partir de águas residuais da indústria açucareira
Áreas de aplicação do reator UASB
O reator UASB é ideal para o tratamento de águas residuais industriais fortemente contaminadas e é, por isso, amplamente utilizado nas seguintes indústrias:
Indústria alimentar e das bebidas:
- As águas residuais da produção alimentar contêm frequentemente elevadas concentrações de açúcar, gorduras e proteínas. Estas águas residuais são uma fonte ideal de nutrientes para os microrganismos anaeróbios no reator UASB.
Indústria do papel e da pasta de papel:
- A produção de papel produz águas residuais com uma elevada carga orgânica, que pode ser tratada eficientemente pelo reator UASB. A degradação anaeróbia pode reduzir significativamente a CQO (carência química de oxigénio).
indústria farmacêutica e química:
- As águas residuais destas indústrias contêm compostos orgânicos complexos que são difíceis de decompor através de processos aeróbicos. O reator UASB oferece uma solução eficiente em termos energéticos e económica para o tratamento de águas residuais.
Transformação do soro de leite e fábricas de lacticínios:
- As fábricas de lacticínios produzem águas residuais ricas em substâncias orgânicas e gorduras. O reator UASB pode decompor estas substâncias e produzir biogás, o que o torna uma solução económica e amiga do ambiente para a indústria leiteira.
Desafios e manutenção do reator UASB
Gestão das lamas: As lamas no reator UASB devem ser controladas regularmente para manter os microrganismos na concentração ideal. Uma concentração demasiado elevada de lamas pode levar a bloqueios e perdas de desempenho.
Bioincrustação e sedimentação: A sedimentação e a acumulação na almofada de lamas podem afetar o fluxo e a eficiência, pelo que é necessária uma limpeza e manutenção regulares para garantir um desempenho ótimo.
Sensibilidade à temperatura: O processo de degradação anaeróbia é sensível à temperatura e os desvios da temperatura óptima de funcionamento podem afetar a eficiência dos microrganismos. A temperaturas mais baixas, a taxa de degradação pode abrandar.
Comparação com o reator EGSB
O reator UASB difere do reator reator EGSB (leito de lamas granulares expandidas) em termos de velocidade de fluxo e de comportamento das lamas. Enquanto o reator EGSB utiliza um caudal mais elevado e um leito de lamas expandido, o reator UASB funciona com um leito de lamas mais estável e sedimentado e um caudal mais lento. O reator UASB é particularmente adequado para águas residuais com uma CQO média a elevada, enquanto o EGSB atinge um desempenho de degradação mais elevado com águas residuais altamente contaminadas.
Conclusão
O reator UASB é uma tecnologia comprovada e eficiente para o tratamento anaeróbio de águas residuais organicamente contaminadas que combina a produção de biogás e o tratamento de águas residuais. É eficiente em termos energéticos, económico e oferece um desempenho estável com diferentes cargas de águas residuais. No tratamento de águas residuais, o reator UASB é uma solução sustentável e económica que é particularmente adequada para indústrias com elevados níveis de águas residuais orgânicas. O seu design simples e os baixos requisitos de manutenção fazem dele uma adição valiosa a muitos sistemas de tratamento de águas industriais.
Para mais informações sobre os nossos produtos, não hesite em contactar-nos a qualquer momento!
