Reator CSTR para águas residuais industriais e produção de biogás

CSTR significa «Continuous Stirred Tank Reactor» (reator de tanque com agitação contínua). Trata-se de um reator de alimentação contínua e com mistura completa. No tratamento anaeróbico de águas residuais, a mistura assegura que a biomassa, o substrato, a temperatura e os nutrientes sejam distribuídos de forma tão uniforme quanto possível no reator.

Um CSTR consegue uniformizar as flutuações de carga e de concentração graças ao seu volume de reator totalmente homogeneizado. Desta forma, reduzem-se as sobrecargas locais e a biomassa anaeróbica é abastecida de forma mais uniforme com substrato. Isto é particularmente relevante em condições de produção variáveis ou no caso de águas residuais industriais heterogéneas.

O dimensionamento é feito de forma específica para cada projeto, com base no caudal, na carga orgânica, na biodegradabilidade anaeróbica, no teor de sólidos, na temperatura, na composição química da água e nas variações da carga. Além disso, o volume do reator, o tempo de retenção hidráulica e o sistema de agitação adequado são coordenados entre si.

Sim. Uma vantagem essencial de um CSTR com mistura total é a sua adequação a meios com teores elevados de sólidos em suspensão ou sólidos orgânicos. São determinantes, neste contexto, o tipo, a concentração, a biodegradabilidade e a miscibilidade dos sólidos, bem como o tempo de retenção hidráulico necessário.

Isso depende da composição das águas residuais industriais. Dependendo da aplicação, podem ser adequados processos como a peneiração, a separação de sólidos, a separação de gorduras, a neutralização, o controlo da temperatura, a utilização de tanques de compensação ou a pré-acidificação. O objetivo é criar condições estáveis para o processo anaeróbico.

Um CSTR anaeróbico faz frequentemente parte de um processo de tratamento de águas residuais em várias etapas. Dependendo da qualidade exigida para o efluente, podem ser incorporadas a jusante etapas de tratamento biológico aeróbico, flotação, filtração ou processos de membrana. A etapa anaeróbica é responsável, sobretudo, pela degradação de elevadas cargas orgânicas.

O biogás contendo metano, resultante da transformação anaeróbica, pode ser recolhido e, consoante o projeto, utilizado para fins energéticos. As aplicações típicas incluem centrais de cogeração, caldeiras a vapor ou a produção de calor para processos industriais. A quantidade de biogás efetivamente utilizável depende, sobretudo, da carga de DQO biodegradável anaerobicamente.

A duração da fase de arranque varia consoante o projeto. Depende, entre outros fatores, da biomassa inicial, da composição das águas residuais, da temperatura, da carga orgânica e da estabilidade do processo. A carga é aumentada gradualmente durante a entrada em funcionamento, até se atingir o estado de funcionamento previsto.

Sim. Um CSTR pode ser integrado tanto em instalações novas como em sistemas de tratamento já existentes. É frequentemente utilizado como etapa prévia anaeróbica, para reduzir as cargas orgânicas antes de um sistema biológico aeróbico já existente e, assim, diminuir a sua sobrecarga.

Para uma primeira avaliação técnica, são especialmente úteis o caudal de águas residuais, a DQO, a DBO, o teor de sólidos, a temperatura, o valor do pH e informações sobre a composição das águas residuais. Além disso, devem ser indicadas as flutuações na carga, possíveis inibidores e as análises de águas residuais existentes. A partir disso, é possível avaliar se um CSTR é, em princípio, adequado e que outros estudos são necessários.