Reator de biogás de duas fases com tecnologia de leito granulado para águas residuais organicamente muito contaminadas

O reator ALMA BHU EGSB (Expanded Granular Sludge Bed) é um biorreator anaeróbico de alto desempenho para o tratamento de águas residuais industriais com elevada carga orgânica, especialmente com altas concentrações de CBO. Ele representa um avanço em relação aos reatores UASB clássicos e foi especialmente concebido para uma construção compacta, altas cargas espaciais e processos estáveis de longo prazo.

Princípio básico do ALMA BHU EGSB

No ALMA BHU EGSB, as águas residuais são conduzidas de baixo para cima através de um leito de lamas anaeróbicas granuladas (pellets). Estas lamas granuladas possuem uma atividade biológica muito elevada e permitem uma decomposição rápida e eficiente dos componentes orgânicos, com formação de biogás.

Ao contrário dos reatores UASB convencionais, o reator EGSB gera uma velocidade de fluxo ascendente significativamente maior. Isso ocorre através de uma recirculação externa direcionada, que coloca os grânulos de lodo num estado expandido e fluidizado. Isso faz com que:

• maximiza a área de contacto entre as águas residuais e a biomassa

• melhoria na transferência de material

• o desempenho da biodegradação aumentou significativamente

Características construtivas importantes do ALMA BHU EGSB

• Geometria do reator otimizada em termos de volume e hidráulica para um fluxo uniforme

• Dois dispositivos de separação que garantem um fluxo laminar e minimizam as perdas de biomassa

• Recirculação externa com integração tangencial no sistema de distribuição no solo

• Cabeça do reator sem pressão com separador trifásico eficiente para separar biogás, água e biomassa

Esta combinação permite obter um processo anaeróbico muito estável, mesmo com entradas muito variáveis.

Tarefas típicas do ALMA BHU EGSB

• Degradação anaeróbica de águas residuais industriais altamente contaminadas

• Redução significativa da carga de CBO

• Produção de biogás para uso energético

• Alívio das etapas aeróbicas a jusante

Resumo
O ALMA BHU EGSB é um reator anaeróbico de alto desempenho com lamas granuladas expandidas, recirculação externa e alta velocidade de fluxo ascendente para o tratamento eficiente de águas residuais industriais altamente contaminadas.

O reator ALMA BHU EGSB foi especialmente concebido para águas residuais com cargas orgânicas elevadas a muito elevadas e é particularmente adequado para situações em que os sistemas biológicos clássicos ou os reatores de grande volume atingem os seus limites económicos ou técnicos.

Concentrações adequadas de CSB

A utilização de um ALMA BHU EGSB é particularmente útil em:

• Concentrações de CSB superiores a 1.000 mg/l

• frequentemente também teores de CSB significativamente mais elevados na área industrial

• ingredientes orgânicos facilmente biodegradáveis

Devido à elevada concentração de biomassa na lama granulada, também é possível processar cargas de alimentação elevadas de forma estável.

Possibilidade de cargas muito elevadas na sala

Uma característica essencial do ALMA BHU EGSB é a capacidade de operar com cargas espaciais muito elevadas:

• até 30 kg CSB/m³·d, dependendo da composição das águas residuais e das condições de funcionamento

Isso permite:

• volumes compactos do reator

• menor necessidade de espaço

• Custos de investimento reduzidos em comparação com sistemas anaeróbicos ou aeróbicos de grande volume

Por que o EGSB é adequado para águas residuais de alta carga

A adequação para cargas elevadas resulta de:

• a elevada concentração de biomassa ativa nos grânulos

• da circulação intensa através da recirculação externa

• a hidráulica laminar estável

• a separação eficiente de gás, água e lama na cabeça do reator

Desta forma, o processo permanece estável mesmo com cargas elevadas:

• estável

• bem regulável

• seguro a longo prazo

Áreas de aplicação típicas para o ALMA BHU EGSB

• Indústria alimentar e das bebidas

• Processos de açúcar, amido e fermentação

• Laticínios e águas residuais de processo

• Indústria química e bioquímica

• Águas residuais com elevado potencial energético (produção de biogás)

Resumo
O reator ALMA BHU EGSB foi concebido para concentrações de CBO superiores a 1000 mg/l e permite cargas espaciais até 30 kg CBO/m³·d, com uma construção compacta e elevada estabilidade do processo.

O reator ALMA BHU EGSB destaca-se por uma série de características técnicas e construtivas desenvolvidas especificamente para garantir um funcionamento anaeróbico estável sob cargas elevadas, um sistema hidráulico uniforme e uma segurança de processo a longo prazo.

Dois dispositivos de separação para condições de fluxo laminar definidas

Uma característica central do ALMA BHU EGSB são dois dispositivos de separação integrados, que garantem um fluxo ascendente laminar uniforme no reator. Este fluxo é decisivo para:

• Evitar correntes de curto-circuito

• distribuir uniformemente os grânulos de lama no reator

• Minimizar as perdas de biomassa

• garantir uma expansão estável da lama granulada

A hidráulica laminar otimiza o tempo de contacto entre as águas residuais e a biomassa, o que resulta diretamente num maior desempenho de degradação.

Recirculação externa com integração tangencial no sistema de distribuição do piso

A elevada velocidade de fluxo ascendente necessária no EGSB é gerada por uma recirculação externa. No ALMA BHU EGSB, essa recirculação é feita através de uma tubagem externa com introdução tangencial no sistema de distribuição na zona do solo.

Esta integração oferece várias vantagens:

• fluxo uniforme em toda a secção transversal do reator

• Expansão estável da lama granulada sem transbordamentos locais

• Redução das zonas mortas no reator

• carga uniforme da biomassa

A alimentação tangencial também favorece o fluxo laminar desejado e evita instabilidades hidráulicas.

Cabeça do reator sem pressão com separador trifásico integrado

O ALMA BHU EGSB possui uma cabeça de reator sem pressão com separador trifásico integrado, que permite a separação segura de:

• Biogás

• águas residuais tratadas

• biomassa

garantido.

O funcionamento sem pressão reduz as cargas mecânicas na construção e aumenta a segurança operacional. O separador trifásico garante que:

• O biogás é captado e escoado de forma eficiente

• A biomassa permanece de forma fiável no reator

• as águas residuais tratadas sejam descarregadas de forma límpida e com pouca lama

Resumo
O ALMA BHU EGSB combina fluxo laminar, recirculação tangencial externa e uma cabeça de reator sem pressão com separador trifásico para máxima estabilidade do processo com cargas elevadas de CBO.

O funcionamento estável a longo prazo de um reator EGSB depende significativamente da qualidade e da atividade do lodo granulado. Por isso, o ALMA BHU EGSB está equipado com um sistema de gestão de pellets especialmente concebido para o efeito.

Importância de um lodo granulado estável

O lodo anaeróbico granulado caracteriza-se por:

• alta velocidade de sedimentação

• elevada atividade biológica

• boa estabilidade hidráulica

. No entanto, durante o funcionamento, podem ocorrer:

• pellets inativos

• granulados de lama calcificados

• biomassa envelhecida

que prejudicam o desempenho do reator, se não forem removidos de forma específica.

Sistema de retirada no fundo do reator para manutenção dos pellets

O ALMA BHU EGSB possui um sistema de remoção integrado no fundo do reator, que permite a remoção seletiva de pellets pesados ou calcificados.

Funções e vantagens:

• remoção seletiva de grânulos inativos

• Obtenção de biomassa altamente ativa no reator

• Prevenção de falhas hidráulicas

• garantia a longo prazo do desempenho de extração

Este tratamento controlado dos pellets evita que frações de lodo inativas se acumulem no reator e reduzam o volume efetivo do reator.

Contribuição para a estabilidade a longo prazo do processo

O sistema de recolha permite:

• um controlo de qualidade contínuo do lodo granulado

• condições de processo estáveis durante longos períodos de funcionamento

• graus de decomposição CSB consistentemente elevados

Especialmente no caso de águas residuais industriais com elevado teor de calcário ou minerais, esta função constitui uma vantagem significativa em relação aos modelos EGSB ou UASB mais simples.

Resumo
Um sistema de remoção integrado no fundo do ALMA BHU EGSB permite a remoção seletiva de pellets calcificados ou inativos, garantindo assim o desempenho do reator a longo prazo.

O reator ALMA BHU EGSB combina uma densidade de potência biológica muito elevada com um design hidráulico e estrutural bem pensado, o que o diferencia significativamente dos reatores UASB clássicos, dos sistemas anaeróbicos totalmente misturados ou dos reatores simples de alta carga.

Carga espacial muito elevada com construção compacta

Uma vantagem central do ALMA BHU EGSB é a capacidade de processar cargas orgânicas muito elevadas:

• até 30 kg CSB/m³·d

Isso permite:

• Os volumes dos reatores podem ser projetados com dimensões significativamente menores

• Redução do espaço necessário e dos custos de investimento

• as instalações existentes sejam eficientemente reequipadas ou ampliadas

Em comparação com os reatores anaeróbicos totalmente misturados, os sistemas EGSB são significativamente mais compactos com as mesmas cargas.

Elevada estabilidade do processo graças ao sistema hidráulico definido

Por:

• o fluxo laminar

• a recirculação externa com integração tangencial

• a expansão estável da lama granulada

o processo continua mesmo com:

• picos de carga

• concentrações de afluência variáveis

• fluxos de volume variáveis

muito estável. Isto distingue claramente o ALMA BHU EGSB de sistemas de alta carga menos controlados.

Baixo consumo de energia e manutenção

Em comparação com os reatores anaeróbicos agitados mecanicamente:

• não são necessários agitadores no reator

• menores custos de manutenção e conservação

• a necessidade de energia para a mistura é reduzida

A circulação necessária é realizada principalmente através da recirculação, que é especificamente adaptada ao processo.

Gestão eficaz da biomassa

O sistema integrado de remoção de pellets garante que:

• Os grânulos inativos ou calcificados são removidos.

• a qualidade da biomassa seja mantida a longo prazo

• o rendimento de extração permanece constantemente elevado ao longo dos anos

Esta é uma vantagem significativa em relação aos sistemas sem manutenção específica dos pellets.

Construção adequada para uso industrial e muitas referências

A ALMA BHU EGSB é:

• Pode ser fabricado como reator aparafusado ou soldado

• Concebido para funcionamento contínuo industrial

• amplamente testado e comprovado por inúmeras referências

Resumo
O ALMA BHU EGSB oferece cargas máximas por área, construção compacta, sistema hidráulico estável, baixa manutenção e estabilidade de processo a longo prazo através da gestão ativa de pellets.

A utilização de um reator ALMA BHU EGSB é especialmente indicada quando se pretende tratar de forma económica e com pouca ocupação de espaço águas residuais industriais altamente poluídas e facilmente biodegradáveis.

Critérios técnicos de utilização

Um reator EGSB é a escolha certa quando:

• Concentrações de CSB superiores a 1.000 mg/l

• é necessário decompor grandes quantidades de matéria orgânica num espaço reduzido

• é necessário um tratamento anaeróbico estável com cargas elevadas

• O biogás deve ser utilizado como fonte de energia

• as etapas aeróbicas a jusante devem ser significativamente aliviadas

Especialmente no caso de águas residuais provenientes de:

• Indústria alimentar e das bebidas

• Indústria de açúcar, amido e fermentação

• indústria química e bioquímica

a ALMA BHU EGSB mostra os seus pontos fortes.

Vantagens económicas na operação da instalação

A elevada capacidade de desmonte traz vantagens económicas evidentes:

• Redução da carga de CBO antes do tratamento aeróbico

• Economia significativa de energia de ventilação nas etapas posteriores

• Produção de biogás para abastecimento energético próprio

• Menor necessidade de espaço em comparação com sistemas de grande volume

Especialmente com o aumento dos preços da energia, a combinação da redução do CSB com a produção de energia é um fator económico essencial.

Integração em conceitos de instalações existentes

O ALMA BHU EGSB pode ser:

• Integrar como etapa preliminar antes das etapas de tratamento aeróbico

• Reequipar instalações de tratamento de águas residuais existentes

• Combinar com outros sistemas ALMA (por exemplo, flotação, CP, neutralização)

Isso resulta num conceito global modular e escalável para o tratamento de águas residuais industriais.

Conclusão da decisão

O ALMA BHU EGSB é a solução ideal quando:

• é necessário reduzir economicamente as cargas elevadas de CSB

• O espaço é limitado

• A estabilidade do processo e o funcionamento a longo prazo são decisivos

• A energia deve ser obtida a partir das águas residuais

Resumo
O ALMA BHU EGSB é tecnicamente e economicamente viável para águas residuais industriais altamente contaminadas, quando se requer uma construção compacta, elevada eliminação de CBO e produção de biogás.