ALMA BIO SBR – tratamento biológico de águas residuais no reator sequencial em lotes
Encomendar o dimensionamento de uma instalação SBR:
Dominik Hoffmann
Chefe de Desenvolvimento de Projectos
Maksim Neubauer
Diretor de Desenvolvimento de Projetos Internacionais
O que é um reator SBR?
Um reator SBR (Sequencing Batch Reactor) é um processo biológico de tratamento de águas residuais operado de forma descontínua. Em contraste com uma estação de tratamento biológico contínua, as diferentes etapas do processo são realizadas sucessivamente, uma após a outra, no mesmo reator.
Graças à separação temporal das fases do processo, o mesmo reator pode ser operado sucessivamente em condições aeróbicas, anóxicas e sedimentativas. Desta forma, é possível reduzir biologicamente tanto as cargas orgânicas como o amónio e o azoto.
Um reator SBR é uma instalação biológica de tratamento de águas residuais, na qual o enchimento, a depuração biológica, a sedimentação e a drenagem das águas claras ocorrem sucessivamente no mesmo reator.
Como funciona o ALMA BIO SBR?
O ALMA BIO SBR funciona em ciclos de tratamento biológico recorrentes. As diferentes fases são definidas especificamente para cada projeto, em função da carga dos efluentes, do objetivo de depuração e da eliminação de azoto necessária.
Enchimento
As águas residuais industriais são encaminhadas para o reator SBR e misturadas com a biomassa ativa presente no reator.
Reagir biologicamente
Durante a fase de reação, os microrganismos decompõem os componentes orgânicos biologicamente disponíveis presentes nas águas residuais, reduzindo assim a DQO e a DBO.
Nitrificar
Em condições aeróbicas, os microrganismos nitrificantes transformam biologicamente o amónio, passando pelo nitrito, em nitrato.
Desnitrificação
Através de fases anóxicas ajustadas de forma específica, o nitrato pode ser reduzido biologicamente a azoto elementar, permitindo assim diminuir o azoto total.
Sedimentação
Após a conclusão da fase de reação biológica, a aeração e a agitação são interrompidas. A biomassa decanta no reator SBR.
Retirar a água limpa
A água limpa submetida a tratamento biológico é retirada do reator, de forma controlada, após a fase de sedimentação, por cima da biomassa sedimentada.
Retirar o lodo excedente
Uma parte da biomassa é removida de forma seletiva, a fim de manter a idade das lamas e a concentração de biomassa dentro do intervalo de funcionamento pretendido.
Vantagens do processo SBR
Através do controlo temporal das diferentes fases do processo, um SBR combina várias funções biológicas e hidráulicas num único reator e pode ser adaptado de forma flexível às condições das águas residuais industriais.
Várias etapas do processo num reactor
O tratamento biológico, a sedimentação e a retirada da água limpa ocorrem no mesmo reservatório. Desta forma, é possível prescindir de um tanque de clarificação final clássico separado.
Gestão flexível dos processos
As fases de arejamento, mistura, sedimentação e drenagem podem ser ajustadas em função da carga hidráulica e biológica efetiva.
Ideal para cargas variáveis
O controlo variável do ciclo é particularmente adequado para águas residuais industriais com caudais variáveis, tempos de produção ou cargas orgânicas.
Degradação de CSB e de azoto
Através da combinação de fases de reação aeróbicas e anóxicas, é possível reduzir biologicamente as cargas orgânicas, o amónio e o azoto total.
Estrutura compacta da instalação
Uma vez que várias funções do processo são combinadas num único reactor, a estrutura da instalação pode ser simplificada em comparação com os sistemas biológicos contínuos de várias etapas.
Funcionamento automatizado
Alimentação, ventilação, agitadores, sedimentação, a descarga de água limpa e a descarga de lamas podem ser controladas automaticamente através de condições de processo e de ciclo definidas.
Referências sobre o tratamento biológico aeróbico de águas residuais
Indústria açucareira, Pemuco, Chile
Nitrificação e desnitrificação com desgaseificação e sedimentação integradas para um caudal de águas residuais de 120 m³/h.
Abraham Benelux S.A., Bélgica
Estação compacta de tratamento biológico de águas residuais em contêineres, com capacidade para 35 m³/dia.
Fábrica de papel, sul da Alemanha
Eliminação de DQO biologicamente difícil de degradar através de biofiltração, com um caudal de 700 m³/h.
Indústria açucareira, Alemanha
Tratamento anaeróbico e pós-tratamento aeróbico para 220 m³/h provenientes da indústria açucareira.
Fábrica de lacticínios, águas de processo, Alemanha
Biofiltração para a eliminação adicional de DQO no processo de reutilização da água, dimensionada para 600 m³/dia.
Top Harvest Yanchang Coal, China
Tratamento biológico de águas residuais com capacidade para 1 500 m³/h, com uma etapa DAF a montante para o pré-tratamento das águas residuais da refinaria.
Ciclo SBR – determinante para o desempenho da depuração biológica
O desempenho de um reator SBR é determinado, em grande medida, por a distribuição e a duração das diferentes fases do ciclo . Por isso, não se trabalha com um ciclo padrão fixo . As fases do processo são adaptadas, de forma específica a cada projeto, em função de da carga de águas residuais, do perfil de entrada e da qualidade exigida na saída .
Fatores típicos que influenciam o ciclo SBR
- Caudal de entrada
- Carga CSB e BSB
- Carga de amónio
- Eliminação de azoto pretendida
- Temperatura das águas residuais
- Carência de oxigénio
- Propriedades de sedimentação da biomassa
- Valores de fluxo pretendidos
- Perfis de produção e de carga
- Volumes de reator disponíveis
O que é decisivo não é um tempo de ciclo o mais curto possível. O que é decisivo é uma gestão do processo em que a degradação biológica da DQO, a nitrificação, a desnitrificação e a sedimentação tenham tempo suficiente e, ao mesmo tempo, seja atingida a capacidade de tratamento necessária. do efluente.
Degradação de CSB, amónio e azoto no SBR
A separação temporal entre as fases de reação aeróbica e anóxica permite combinar de forma específica diferentes processos biológicos no interior do mesmo reator SBR.
Degradação do CSB e do BSB
Durante a fase de reação biológica, os microrganismos heterotróficos degradam compostos orgânicos de carbono biologicamente disponíveis e, assim, reduzem a carga de DQO e de DBO das águas residuais.
Nitrificação
Com um fornecimento adequado de oxigénio, o amónio é biologicamente oxidado por microrganismos nitrificantes, passando por meio do nitrito, até se tornar nitrato. .
Desnitrificação
Durante fases anóxicas deliberadamente induzidas, o nitrato pode ser reduzido biologicamente a azoto elementar; desta forma, é possível realizar uma eliminação combinada de azoto no âmbito do ciclo SBR.
Em que situações é que um reator SBR é particularmente adequado?
O ALMA BIO SBR é particularmente adequado para aplicações industriais de tratamento de águas residuais, nas quais o caudal de entrada, a carga ou os tempos de produção variam e é necessária uma gestão flexível do processo biológico.
SBR ou processo de lamas ativadas contínuas?
Ambos os processos utilizam microrganismos em suspensão para o tratamento biológico de águas residuais. A principal diferença reside na separação espacial ou temporal das diferentes etapas do processo.
| Critério | SBR | Processo de lamas ativas contínuas |
|---|---|---|
| Modo de funcionamento | Discontínuo / cíclico | De forma contínua |
| Reação biológica | No reator SBR | No tanque de ativação |
| Sedimentação | No mesmo reator | Decantação posterior separada |
| Drenagem de água limpa | Com controlo temporizado | Processo contínuo |
| Nitrificação / desnitrificação | Controlável através das fases do ciclo | Sobre zonas de processo separadas espacialmente |
| Cargas variáveis | Elevada flexibilidade graças a ciclos personalizáveis | Controlo hidráulico contínuo do funcionamento |
| Controlo de processos | Muito flexível em termos de horário | Gestão contínua dos processos |
| Estrutura das instalações | Várias funções num único reator | Frequentemente, vários tanques ou etapas do processo |
A principal diferença entre o SBR e um processo clássico de lamas ativadas reside no facto de, no SBR, o tratamento biológico e a sedimentação ocorrerem, em termos temporais, sucessivamente no mesmo reator.
SBR ou MBBR – qual é o processo biológico mais adequado em cada caso?
O SBR e o MBBR são ambos processos consagrados no tratamento biológico de águas residuais, mas diferem significativamente no que diz respeito à retenção de biomassa, ao modo de funcionamento e à separação de sólidos.
SBR
No reator de sequenciamento em lote, a biomassa encontra-se predominantemente sob a forma de lamas ativas em suspensão. A reação biológica, a sedimentação e a retirada da água limpa ocorrem em momentos distintos no mesmo reator.
MBBR
No Reator de Biofilme de Leito Móvel, uma parte significativa da biomassa cresce sob a forma de biofilme em suportes de plástico que se movem livremente. A biomassa desprendida é, em seguida, removida através de um processo separado de separação de sólidos.
Em que circunstâncias é que cada procedimento se revela particularmente interessante?
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Controlo automatizado do processo do ALMA BIO SBR
No SBR, a automatização é particularmente importante, uma vez que o enchimento, a reação biológica, a sedimentação, a retirada da água limpa e a gestão das lamas têm de ser coordenados de forma fiável. O ALMA BIO SBR é concebido especificamente para cada projeto para volumes de águas residuais de 50 a 1 000 m³/d e é operado de forma automatizada.
Controlo do fluxo de entrada
O enchimento é controlado em função do estado do ciclo, do nível de enchimento e do volume disponível do reator.
Medição do oxigénio
A concentração de oxigénio constitui uma base essencial para a regulação das fases das reações biológicas aeróbicas .
Regulação da ventilação
O fornecimento de ar pode ser regulado automaticamente, em função da carga biológica e das necessidades atuais de oxigénio.
Controlo do agitador
Nas fases anóxicas, a biomassa é agitada, sem a introdução deliberada de oxigénio adicional.
Drenagem de água limpa
Após a fase de sedimentação, a água limpa submetida a tratamento biológico é retirada de forma controlada da zona superior do reactor .
Gestão de lamas
A retirada de lamas excedentes pode ser automatizada e adaptada em função de a idade das lamas, a concentração de biomassa e o funcionamento da instalação .
Dados de processo e análise
Os tempos de ciclo, os valores de oxigénio, os caudais de alimentação, os estados de funcionamento e os alarmes podem ser visualizados e analisados no sistema de controlo.
Características técnicas do ALMA BIO SBR
O ALMA BIO SBR é uma estação de tratamento biológico de águas residuais, concebida especificamente para cada projeto, destinada a fluxos de águas residuais industriais de 50 a 1 000 m³ por dia. O volume do reator, a gestão do ciclo, a aeração, a agitação e a automatização são adaptados à carga poluente das águas residuais e à qualidade exigida na água de saída.
| Parâmetros | Execução |
|---|---|
| Procedimento | Reator em Lotes de Secuenciamento (SBR) |
| Potência hidráulica | 50–1 000 m³/dia |
| Modo de funcionamento | Discontínuo / cíclico |
| biomassa | Lamas ativas em suspensão |
| Fases do processo | Enchimento, reação, sedimentação, retirada da água limpa e retirada dos lodos |
| Objetivos biológicos | Degradação de CSB/BSB, nitrificação e desnitrificação |
| Ventilação | Aeradores de membrana ou aeradores tubulares, concebidos especificamente para cada projeto, de acordo com as necessidades de oxigénio e a geometria do reator |
| Mistura | Agitador submersível, agitador central ou agitadores montados lateralmente, dependendo do tamanho do reator e do controlo do processo |
| Drenagem de água limpa | Drenagem automática da água limpa após a sedimentação |
| Medição | O₂, pH, redox; opcionalmente DQO, NH₄-N, NO₂-N, NO₃-N |
| Automatização | Controlo automático de ciclos e processos |
| Integração de instalações | Instalações novas e existentes |
Aplicações industriais típicas
As instalações SBR são particularmente adequadas para águas residuais industriais com cargas orgânicas biodegradáveis, condições de alimentação variáveis ou requisitos relativos à eliminação biológica do azoto.
Indústria alimentar
Tratamento biológico de águas residuais de produção com carga orgânica, caracterizadas por variações temporais nas cargas de DQO e DBO.
Indústria de bebidas e cervejarias
Tratamento de águas residuais de produção altamente biodegradáveis com ciclos variáveis de produção e depuração.
Lacticínios
Tratamento biológico de águas residuais com elevada carga orgânica com flutuações acentuadas na produção e na carga.
Indústria química
Tratamento de fluxos parciais biodegradáveis adequados após um pré-tratamento adaptado à composição química da água.
Indústria farmacêutica e cosmética
Tratamento biológico flexível de águas residuais de produção geradas de forma descontínua e biodegradáveis.
Tratamento descentralizado de águas residuais
Tratamento biológico compacto em locais com produção descontínua de águas residuais ou infraestruturas limitadas .
De que dados precisamos para a conceção do SBR?
Para o dimensionamento de um reator SBR, além do volume diário de águas residuais, são particularmente relevantes os perfis temporais de afluência, as cargas biológicas, a carga de azoto e os valores de efluente exigidos.
Dados importantes para o primeiro dimensionamento da SBR
- Volume médio e máximo de águas residuais
- Quantidades diárias e semanais
- Perfis de entrada
- CSB e BSB
- DQO biodegradável
- Azoto amónico
- Azoto total
- Fósforo
- Valor do pH
- Temperatura das águas residuais
- Teor de sólidos
- Prazos de produção
- Picos de carga
- Valores de fluxo pretendidos
- Pré-tratamento existente
- Inibidores conhecidos
- Piscinas já existentes ou espaço disponível para a instalação
Com base no volume de águas residuais, na análise, no perfil de alimentação e nos requisitos de descarga, definimos o volume do reator, o controlo do ciclo, a aeração e as etapas biológicas necessárias do processo, de forma específica para cada projeto.
Fotografias de estações de tratamento aeróbico de águas residuais
Perguntas frequentes - Reator de sequenciamento por lotes ALMA BIO SBR
O que significa SBR no tratamento de águas residuais?
SBR significa «Sequencing Batch Reactor» (reator de sequenciação por lotes). Neste processo, as diferentes etapas do tratamento biológico de águas residuais são realizadas sucessivamente num único reator. As fases típicas são o enchimento, a reação biológica, a sedimentação, a retirada da água limpa e a descarga do lodo excedente.
Para que tipo de águas residuais industriais é que um SBR é particularmente adequado?
Um SBR é particularmente adequado para águas residuais industriais biodegradáveis com volumes ou cargas variáveis. As aplicações típicas incluem, por exemplo, as indústrias alimentar, de bebidas, de lacticínios, química, farmacêutica e cosmética, bem como em estações de tratamento de águas residuais descentralizadas.
É possível operar um SBR mesmo com um fluxo descontínuo de águas residuais?
Sim. Especialmente no caso de águas residuais geradas em lotes ou com fluxos irregulares ao longo do tempo, o modo de funcionamento cíclico do SBR pode oferecer vantagens. Desta forma, as fases de alimentação e de reação podem ser adaptadas aos horários de produção e aos volumes reais de águas residuais.
Um SBR necessita de uma clarificação posterior separada?
Normalmente, não. No processo SBR, a biomassa sedimenta diretamente no reator. Após a fase de sedimentação, a água limpa é retirada de forma controlada por cima dos lamas sedimentadas. Desta forma, torna-se desnecessária uma clarificação final clássica separada.
Como se determina a duração do ciclo de um SBR?
A duração do ciclo é determinada caso a caso, com base no volume de águas residuais, na carga orgânica, na carga de azoto, na temperatura, na sedimentação e nos valores de eficiência exigidos. Por conseguinte, não existe um tempo de ciclo padrão universalmente ideal para as instalações industriais do tipo SBR.
É possível transformar um tanque já existente num reator SBR?
Em princípio, a adaptação é possível se o volume do tanque, a geometria e as condições hidráulicas forem adequadas. Além disso, é necessário adaptar, entre outros aspetos, a aeração, a mistura, a drenagem da água limpa, a tecnologia de medição e a automatização ao modo de funcionamento cíclico.
Até que ponto é possível ampliar um SBR de forma flexível à medida que o volume de produção aumenta?
A capacidade de expansão depende do conceito da instalação existente. Dependendo do volume do reator disponível, é possível ajustar a gestão do ciclo e o modo de funcionamento ou adicionar linhas SBR suplementares. Por isso, na fase de conceção, deve ter-se em conta, desde cedo, um eventual aumento futuro da produção.
Que pré-tratamento pode ser necessário antes de um SBR?
Isso depende da composição das águas residuais industriais. Dependendo da aplicação, podem ser necessários, por exemplo, a peneiração, a separação de gorduras ou de sólidos, a neutralização, a homogeneização ou um pré-tratamento físico-químico. O objetivo é criar condições de alimentação estáveis e suficientemente biodegradáveis para a fase biológica SBR.
Os nossos reatores para o tratamento aeróbico de águas residuais
ALMA BHU BIO
O sistema ALMA BHU BIO combina nitrificação, desnitrificação e sedimentação com a reciclagem de biomassa para aumentar as taxas de conversão.
ALMA BIO BBI
O sistema ALMA BIO BBI é caracterizado pelo seu sedimentador integrado, o que o torna extremamente económico em termos de espaço em comparação com sistemas semelhantes.
ALMA BAF
Na filtração biologicamente activada (FBA), são utilizados microrganismos sésseis para remover compostos orgânicos (CBO, CQO) e azoto das águas residuais.
ALMA BIO MBBR
Tratamento biológico de águas residuais com corpos de crescimento livremente móveis para a redução eficiente de compostos de carbono e azoto.
ALMA BIO SBR
Biorreator de funcionamento sequencial com fases separadas no tempo para purificação biológica, sedimentação e drenagem da água limpa.
ALMA BHU BIO DEA
Processo biológico de desamonificação para a eliminação energeticamente eficiente do azoto de águas residuais com elevado teor de amónio, com baixo consumo de oxigénio.
ALMA BIO Compact MBBR
Instalação MBBR em contentores para o tratamento biológico de águas residuais, com elevado rendimento por área e rápida integração operacional.
ALMA BioFil Compacto
A nossa filtração biologicamente activada compacta em tanque, equipada com corpos de crescimento especiais para um crescimento eficaz da biomassa.
ALMA BIO MBR
Biorreator de membrana com módulos de placas submersas ou unidade de ultrafiltração disposta externamente, com uma construção robusta em módulos tubulares.
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