ESA075 - SLIDES 04 - REATORES UASB

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ESA 075 – Tratamento de Efluentes Domésticos
REATORES ANAERÓBIOS
Introdução
Sistemas anaeróbios
Sistemas 
convencionais
Digestores anaeróbios
Tanques sépticos
Lagoas anaeróbias
Sistemas de
alta taxa
Crescimento aderido
Reatores anaeróbios de leito fixo
Reatores de leito granular 
expandido
Crescimento disperso
Reatores anaeróbios sequenciais
Reatores de leito granular 
expandido
Reatores UASB (RAFA)
Processos Aeróbios vs Processos Anaeróbios
Sistemas anaeróbios
Vantagens Desvantagens
• Baixa produção de sólidos (3 a 5 vezes menos 
que em sistemas anaeróbios)
• Baixos requisitos de energia
• Baixas requisitos de área
• Produção de metano (biogás)
• Tolerância a elevadas cargas orgânicas
• Possibilidade de aplicação em pequena escala
• Baixo consumo de nutrientes
• Micro-organismos são susceptíveis a inibição 
por diversos compostos
• Processo de “start-up” lento na ausência de 
inóculo
• Possibilidade de geração de odores indesejáveis
• Possibilidade de geração de efluentes de 
aspecto desagradável
• Baixa remoção de nutrientes e patógenos
Microbiologia da digestão anaeróbia
• Ecossistema com diversos grupos de
micro-organismos trabalhando interativamente
• Conversão da matéria orgânica carbonácea
complexa em metano, gás carbônico, água,
gás sulfídrico e amônia, além de novas células
• Etapas:
➢Hidrólise
➢Acidogênese
➢Acetogênese
➢Metanogênese
➢ Sulfetogênese
Microbiologia da digestão anaeróbia
• Hidrólise – quebra da matéria orgânica complexa (dissolvida e particulada) em material 
dissolvido mais simples, as quais podem atravessar as paredes celulares das bactérias 
fermentativas
• Conversão realizada por exoenzimas liberadas por bactérias fermentativas hidrolíticas
• principais gêneros: Clostridium, Micrococcus, Staphylococcus, Acetivibrio, Eubacterium
• Processo lento, dependente de: temperatura; tempo de residência do substrato no reator; 
composição do substrato; tamanho das partículas; pH do meio; concentração de NH4
+-N; 
concentração dos produtos da hidrólise (ácidos orgânicos voláteis)
Microbiologia da digestão anaeróbia
• Acidogênese – fermentação de açúcares, aminoácidos e ácidos graxos voláteis (AGV), com 
consequente produção de compostos mais simples, como ácidos orgânicos (ácidos acético, 
propiônico e butílico), álcoois (etanol), cetonas (acetonas), dióxido de carbono e hidrogênio, 
além de novas células bacterianas
• Atuação de bactérias fermentativas acidogênicas
• Principais gêneros: Clostridium, Bacteroides, Ruminococcus, Butyribacterium, 
Propionibacterium, Eubacterium, Lactobacillus, Streptococcus, Pseudomonas, 
Desulfobacter, Micrococcus, Bacillys e Escherichia
• Os produtos da acidogênese são importantes substratos para as bactérias Acetogênicas e 
arqueas metanogênicas
Microbiologia da digestão anaeróbia
• Acetogênese – oxidação dos compostos orgânicos intermediários (ácidos acético, propiônico e 
butílico) a substratos apropriados para os micro-organismos metanogênicos (acetato, 
hidrogênio e dióxido de carbono)
• Atuação de bactérias acetogênicas sintróficas
• Principais gêneros: Syntrophobacter e Syntrophomonas
• A formação de acetato resulta na produção de grande quantidade de H2 (queda do pH)
• Concentrações relativamente baixas de H2 inibem a ação de bactérias acetogênicas
Microbiologia da digestão anaeróbia
• Metanogênese – etapa final do processo global de conversão anaeróbia de compostos orgânicos 
em metano e dióxido de carbono
• Atuação de micro-organismos metanogênicos, denominados Archaea (“arqueobactérias”)
• Ausência ou baixas concentrações O2, NO3
-, Fe3
+ e SO4
-
→ anaerobiose
• Metanogênese→ respiração anaeróbia, onde o gás carbônico ou o carbono
do grupo metil do acetato é o aceptor final de elétrons
Microbiologia da digestão anaeróbia
• Metanogênese → As arqueas são subdivididas em dois grupos:
• Micro-organismos metanogênicos acetoclásticos → formação de metano a partir de ácido 
acético ou metanol 
• Methanosarcina spp. (formato arredondado) e Methanosaeta spp. (filamentosas)
• Taxas de crescimento microbiano muito baixas ➔ tempo de duplicação = 3 a 9 dias
• Apesar das baixas taxas de crescimento, são responsáveis pela produção de 70% de metano
• Micro-organismos metanogênicos hidrogenotróficos → formação de metano a partir de hidrogênio e 
dióxido de carbono
• Principais gêneros: Methanobacterium, Methanospirillum, Methanoculleus e Methanocorpusculum
• Taxas de crescimento microbiano mais elevadas ➔ tempo de duplicação = 4 a 12 horas
Microbiologia da digestão anaeróbia
• Sulfetogênese – utilização de sulfatos e outros compostos à base de enxofre como aceptores 
finais de elétrons durante a oxidação de compostos orgânicos, havendo a produção de sulfetos
• Atuação de bactérias redutoras de sulfato (ou bactérias sulforredutoras)
• Bactérias anaeróbias estritas
• Sulfatos (SO4²
-), sulfitos (SO4²
-) e outros compostos sulfarados são reduzidos a sulfeto
(p.ex.: sulfeto de hidrogênio – H2S → cheiro de ovo podre)
Bioquímica da digestão anaeróbia
• Digestão anaeróbia → consórcio entre micro-organismos hidrolíticos, acidogênicos, acetogênicos, metanogênicos
• Necessidade de equilíbrio → averiguado pela análise dos AGV (ácidos graxos voláteis, ou ácidos orgânicos), 
substratos e produtos dos processos envolvidos
• Populações de bactérias acetogênicas e de arqueas metanogênicas presentes em quantidades suficientes e condições 
ambientais favoráveis
• Balanço entre produção e consumo dos ácidos intermediários
• Ausência de acúmulo de ácidos → Manutenção do pH numa faixa favorável → sistema em equilíbrio
• Desequilíbrio entre bactérias acetogênicas e arqueas metanogênicas, ou condições ambientais desfavoráveis
• Produção de ácidos → maior que o consumo
• Acúmulo de ácidos no sistema, com consequente consumo da alcalinidade
• Queda do pH → reator azedo
Microbiologia da digestão anaeróbia
Formação de metano
Duas formas de produção de metano
• Ausência de hidrogênio → decomposição do ácido acético, com formação de metano e gás carbônico
• O grupo metil do ácido acético é reduzido a metano enquanto o grupo carboxílico é oxidado a gás carbônico
• Presença de hidrogênio → a maior parte do metano restante é formada a partir da redução do CO2
• O CO2 atua como um aceptor dos átomos de hidrogênio, removidos dos compostos orgânicos pelas enzimas
CO2 sempre presente em abundância em um reator anaeróbio → sua redução a metano não é o fator limitante no processo
Formação de metano
• Ausência de hidrogênio → decomposição do ácido acético, com formação de metano e gás carbônico
• Presença de hidrogênio → a maior parte do metano restante é formada a partir da redução do CO2
• Composição global do biogás → varia de acordo com as condições ambientais presentes no reator
• Digestão de esgotos domésticos ➔ biogás produzido com 70-80% de CH4 + 20-30% de CO2
• O metano produzido é rapidamente separado da fase líquida, devido a sua baixa solubilidade em água.
Balanço de DQO
Tipos de DQO
• DQO total, solúvel
• DQO particulada, filtrada
• DQO biodegradável, recalcitrante
• DQO hidrolisável, acidificável
• DQO celular
• DQO AGV
• DQO CH4
Balanço de DQO
Diagrama do balanço de DQO = 
DQO solúvel e particulada
• DQO solúvel (DQOsol)→ associada a compostos orgânicos dissolvidos em uma amostra
• DQO particulada (DQOpart) → associada a sólidos orgânicos suspensos em uma amostra
• DQO filtrada (DQOfilt) → associada a compostos orgânicos dissolvidos em uma amostra + partículas 
orgânicas coloidais (DQOcol) suspensas em uma amostra
• DQOcol não é filtrada em filtros comuns (<1,5 μm), apenas em membranas de ultrafiltração (100 kDa)
DQOtotal
DQOparticDQOfiltrada
DQOsolúvelDQOcoloidal
Balanço de DQO
• DQO biodegradável (DQObd) → matéria orgânica que pode ser degradada biologicamente em
condições anaeróbias
• DQO acidificável (DQOacid) → Parcela da DQO biodegradável que estará verdadeiramente disponível para as arqueasmetanogênicas
• DQO hidrolisável (DQOhid) → Parcela da DQO que precisa ser convertida em substratos mais simples (monômeros) 
antes do processo de fermentação
• DQO recalcitrante (DQOrec) → parcela da matéria orgânica que não pode ser degradada por micro-organismos 
fermentativos
Remoção de DQO
• Remoção biológica de DQO → consumo da matéria orgânica biodegradável por processos 
metabólicos anaeróbios
• Remoção não biológica de DQO → mecanismos não biológicos de remoção de DQO solúvel, 
através incorporação no lodo ou na fração particulada perdida com o efluente
• Mecanismos contribuintes → precipitação e adsorção
• DQO insolúvel (particulada) também podem ser removidas por processos físicos (“filtragem”)
Leitura extra
• Cinética do crescimento de micro-organismos (crescimento bruto e decaimento)
• Cinética de inibição
• Produção de sólidos (bruta e líquida)
• Taxa de utilização de substrato
• Requisitos de nutrientes
• Influência do pH e da temperatura
• Alcalinidade e ácidos voláteis
• Toxicidade por sais, amônia e sulfetos
ESA 075 – Tratamento de Efluentes Domésticos
REATORES ANAERÓBIOS
Tipos de Reatores Anaeróbios
Sistemas anaeróbios
Sistemas 
convencionais
Digestores anaeróbios
Tanques sépticos
Lagoas anaeróbias
Sistemas de
alta taxa
Crescimento aderido
Reatores anaeróbios de leito fixo
Reatores de leito granular 
expandido
Crescimento disperso
Reatores anaeróbios sequenciais
Reatores de leito granular 
expandido
Reatores UASB (RAFA)
ESA 075 – Tratamento de Efluentes Domésticos
REATORES ANAERÓBIOS
Tipos de Reatores Anaeróbios
(Sistemas Convencionais)
Tanque séptico
Tanque séptico
• Sistemas simplificados
• Tratamento preliminar/primário
• Adequado para pequenos grupos de residências
• Sólidos sedimentáveis – camada no fundo
• Óleos e graxas – camada na superfície
• Fase líquida – escoamento entre as duas camadas (lofo e escuma)
• Efluente direcionado para pós-tratamento e/ou disposição final
Tanque séptico
• Dimensionamento do tanque séptico – ABNT NBR 7229 (ABNT, 1993)
► Aspectos a serem considerados ► Distâncias mínimas
► Materiais ► Contribuição de despejos
► Período de detenção dos despejos ► Contribuição de lodo fresco
► Taxa de acumulação total de lodo ► Geometria dos tanques
► Medidas internas mínimas ► Número de câmaras
► Proporção entre as câmaras ► Intercomunicação entre as câmaras
► Dispositivos de entrada e saída ► Aberturas de inspeção
Tanque séptico
• Dimensionamento do tanque séptico – ABNT NBR 7229 (ABNT, 1993)
• Volume útil total do tanque (L):
• Onde:
• V = volume útil (L)
• N = número de pessoas ou unidades de contribuição
• C = contribuição de despejos (L/pessoa.d) ou (L/unidade.d)
• T = período de detenção (d)
• K = taxa de acumulação de lodo digerido, equivalente ao tempo de acumulação de lodo fresco (d)
• Lf = contribuição de lodo fresco (L/pessoa.d) ou (L/unidade.d)
Tanque séptico
• Dimensionamento do tanque séptico – ABNT NBR 7229 (ABNT, 1993)
• C = contribuição de despejos (L/pessoa.d) ou (L/unidade.d)
• Lf = contribuição de lodo fresco (L/pessoa.d) ou (L/unidade.d)
Tanque séptico
• Dimensionamento do tanque séptico – ABNT NBR 7229 (ABNT, 1993)
• T = período de detenção (d)
• K = taxa de acumulação de lodo digerido, equivalente ao tempo de acumulação de lodo fresco (d)
• Profundidades (m)
Digestores anaeróbios
• Digestão de efluentes líquidos e de resíduos sólidos
• Estabilização de resíduos com elevada carga de matéria orgânica
• Efluentes agroindustriais (suinocultura ; vinhaça)
• Lodos primário e secundário
Digestores anaeróbios
• Digestor anaeróbio de baixa carga
Digestores anaeróbios
• Digestor anaeróbio de um estágio e alta carga
Digestores anaeróbios
• Digestor anaeróbio de um estágio e alta carga
Digestores anaeróbios
• Digestor anaeróbio de dois estágios e alta carga
• Digestor primário = digestão do lodo / Digestor secundário = estocagem do lodo e clarificação do sobrenadante
ESA 075 – Tratamento de Efluentes Domésticos
REATORES ANAERÓBIOS
Tipos de Reatores Anaeróbios
(Reatores de Alta Taxa)
Biomassa em sistemas anaeróbios
• Processos anaeróbios de alta taxa → baixos tempos de detenção hidráulica e tempos de retenção de sólidos 
suficientemente longos
• Grandes quantidades de biomassa, e consequentemente de elevada atividade microbiana
• Formação de uma estrutura particular de células agregadas (flocos ou grânulos)
• Retenção da biomassa no reator anaeróbio
► Retenção por floculação ► Retenção por granulação
► Retenção intersticial ► Retenção por adesão (leito fixo)
➔ Influências → temperatura e pH, velocidade ascensional etc.
Reatores anaeróbios de leito fixo
• Presença de meio suporte
• Crescimento aderido
• Elevado tempo de retenção de sólidos
• Baixo tempo de detenção hidráulica
• Adequado para efluentes com baixa MO
• Acumulação da biomassa
• Possibilidade de colmatação
• Curtos circuitos / zonas mortas
• Fluxo ascendente ou descendente
Reatores anaeróbios com leito fluidizado
• Fluxo ascendente
• Material suporte pequeno e leve
• Crescimento aderido
• Meio suporte suspenso na fase líquida
• Redução / eliminação de problemas de
colmatação
• Aumento do contato entre biomassa e substrato
• Maiores eficiências
• Menores TDH
Reatores anaeróbios com crescimento disperso
• Similares aos Lodos Ativados
• Tanque anaeróbio de mistura completa 
(agitação sem aeração)
• Dispositivo de separação entre as fases
líquida e sólidos (decantador)
• Sistema de recirculação da biomassa
Reatores anaeróbios sequenciais (de chicanas)
• Similares aos tanques sépticos, porém com múltiplas câmaras
• Movimento ascendente e descendente
• Diferentes etapas da digestão anaeróbia
ocorrendo em diferentes câmaras ***
• Reatores de alta taxa (elevada eficiência)
Reatores UASB
ESA 075 – Tratamento de Efluentes Domésticos
REATORES ANAERÓBIOS
Reatores UASB
Reatores UASB
• UASB – Upflow Anaerobic Sludge Blanket
• RAFA – Reatores Anaeróbios de Fluxo Ascendente
• RALF – Reatores Anaeróbios de Leito Fluidizado
• RAFAMAL – Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente e Manta de Lodo
• RAFAALL – Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente através de Leito de Lodo
• Originalmente desenvolvido e aplicado na Holanda
• Aplicação em países de clima frio no tratamento de efluentes concentrados (agroindustriais)
• Aplicação de reatores UASB em países de clima tropical para o tratamento de efluentes domésticos
Princípios de funcionamento
• Fluxo ascendente de esgotos através de um leito de lodo denso e de elevada atividade 
microbiana
• Leito de lodo → lodo mais denso (40 a 100 gST/L)
• Manta de lodo → lodo menos denso (15 a 30 gST/L)
• Desenvolvimento de biomassa de elevada atividade → flocos e grânulos (1 a 5 mm)
• Mistura do sistema promovida pelo escoamento ascensional do esgoto e bolhas de gás 
(evita-se mistura intensa)
Estabilização da matéria orgânica tanto no leito de lodo quanto na manta de lodo
Princípios de funcionamento
• Dispositivo de entrada de esgoto no fundo do reator
• Fluxo ascendente do esgoto e das bolhas de gás produzidas → mistura
• Contato entre esgoto e biomassa
• Carreamento de partículas sólidas
• Necessidade de um dispositivo de separação das fases líquida, sólida e gasosa 
(separador trifásico) localizado no topo do reator
➢ Direcionamento do gás gerado para o sistema de coleta do biogás
➢ Sedimentação das partículas sólidas mais densas (retornam ao compartimento de digestão)
➢ Coleta do efluente tratado na parte superior
Tempo de retenção celular (θc) >> Tempo de detenção hidráulica (TDH)
(θc > 30 dias) >> (TDH < 1,0 dia) . 
Sistemas anaeróbios
Vantagens Desvantagens
• Sistema compacto, com baixa demanda de área
• Baixo custo de implantação e operação
• Baixa produção de lodo
• Baixo consumo de energia (apenas elevatória)
• Satisfatória eficiência de remoção de DQO e 
DBO (65 a 75%)
• Elevada concentração e boa desidratabilidade 
do lodo excedente
•Possibilidade de produção de maus odores
• Baixa capacidade do sistema em tolerar cargas 
tóxicas
• Elevado tempo necessário para partida
(start-up) do sistema
• Necessidade de etapa de pós-tratamento 
(nutrientes e patógenos)
Princípios de operação
• O fluxo ascendente deve assegurar o máximo contato entre a biomassa e o substrato
• Curtos-circuitos devem ser evitados, de forma a garantir tempos de detenção suficientes para a 
degradação da matéria orgânica
• Separador trifásico bem projetado, de forma a garantir a permanência dos sólidos no reator, e 
coleta do biogás, e a remoção do efluente clarificado
• Lodo biológico com alta densidade e boas características de sedimentabilidade
• Necessidade de queima do biogás gerado
Problemas usuais
• Obstrução dos dispositivos de entrada
• Deficiência no sistema de tratamento preliminar
• Ausência de tratamento primário
• Geração de odores e ocorrência de corrosão
• Emissões de compostos de enxofre (H2S), nitrogenados (NH3), fenóis, aminas, aldeídos,
álcoois, ácidos orgânicos etc.
• Corrosão das instalações decorrentes do H2S (H2S + 2.O2 → H2SO4)
• Formação e acumulação de escuma
• Escuma no separador trifásico → prevê-se dispositivo de coleta de escuma no dispositivo de coleta de gás
• Escuma na superfície de decantadores → prevê-se dispositivo para barrar a chegada da escuma nos vertedores
Mau dimensionamento!
Aprimoramento de projeto, construção e
operação de reatores UASB
1.Pontos de interesse
2.Tratamento Preliminar e distribuição de vazão
3.Lodo e escuma
4.Emissões gasosas
5.Biogás
6.Efluente tratado
Revista DAE214, Vol 66, Nov 2018
ESA 075 – Tratamento de Efluentes Domésticos
REATORES ANAERÓBIOS
Dimensionamento de Reatores UASB
Critérios e parâmetros de projeto
• Carga hidráulica volumétrica (CHV)
• A CHV deve ser inferior a 5,0 m³/m³.d
• Tempo de detenção hidráulica (TDH)
Critérios e parâmetros de projeto
Tempo de detenção hidráulica (TDH) → ABNT NBR 12209 2011
TDH adotado considerando temperatura média do esgoto no mês mais frio
> 6 h para temperatura do esgoto superior a 25°C
> 7 h para temperatura do esgoto entre 22°C e 25°C
> 8 h para temperatura do esgoto entre 18°C e 22°C
> 10 h para temperatura do esgoto entre 15°C e 18°C
• A profundidade do reator deve estar entre 4 m e 6 m
• A profundidade mínima do compartimento de digestão deve ser de 2,5 m
• A profundidade mínima do compartimento de decantação deve ser de 1,5 m
Critérios e parâmetros de projeto
• Carga orgânica volumétrica (Lv)
• Efluentes industriais → Lv ≈ 45 kg DQO / m³.d
• Normalmente adota-se Lv < 15 kg DQO / m³.d
• Efluentes domésticos → Lv ≈ 2,5 a 3,5 kg DQO / m³.d
Relação entre a concentração do substrato no esgoto (eixo x)
e o volume do reator (eixo y)
assumindo-se t=8h , Lv=15kgDQO/m³ , Q=250m³/h
Critérios e parâmetros de projeto
• Velocidade ascensional do fluxo (v)
ABNT NBR 12209 2011
• Velocidade ascensional no compartimento de digestão
• Igual ou inferior a 0,70 m/h para vazão média
• Igual ou inferior a 1,20 m/h para vazão máxima
• Velocidade de passagem do compartimento de digestão para o de decantação
• Igual ou inferior a 2,50 m/h para vazão média
• Igual ou inferior a 4,50 m/h para vazão máxima
Critérios e parâmetros de projeto
• Velocidade ascensional do fluxo (v)
• Altura (H) = 4,0 a 6,0 m
• Usual = 4,0 a 5,0 m
• Altura do compartimento de digestão: 2,5 a 3,5 m
• Altura do compartimento de decantação: 1,5 a 2,0 m
Critérios e parâmetros de projeto
Critérios e parâmetros de projeto
Sistema de distribuição
• Garantir contato entre substrato e biomassa
• Evitar caminhos preferenciais (curtos-circuitos)
➔ Compartimento ou câmara de distribuição
• Câmaras de distribuição providas de vertedores de forma a dividir equitativamente o esgoto entre os 
diferentes tubos que alimentam o reator
Sistema de distribuição
• Garantir contato entre substrato e biomassa
• Evitar caminhos preferenciais (curtos-circuitos)
➔ Dispositivos (tubos) de distribuição
• Verificação de obstruções isoladas
• Detalhes de compartimentos de distribuição de vazão afluente a reatores UASB:
a) Caixa com fundo plano, com destaque para o entupimento de um tubo;
b) Caixa com fundo inclinado.
Sistema de distribuição
• Sistema de distribuição com uma tubulação isolada por entrada
• Sistema do tipo tulipa, com possibilidade de identificar ocorrência de entupimento e desbloqueio de cada tubo
Sistema de distribuição
• Garantir contato entre substrato e biomassa
• Evitar caminhos preferenciais (curtos-circuitos)
➔ Dispositivos (tubos) de distribuição
• Diâmetro que permitam a velocidade descendente inferior a 0,2 m/s
• Permite que bolhas que entrem na tubulação tenham percurso ascensional (contrário ao deslocamento do 
esgoto)
• Diâmetro grande o bastante para evitar obstrução por sólidos (75 a 100 mm)
• Diâmetro pequeno o suficiente para se ter velocidade de fluxo junto à sua extremidade inferior (fundo do reator)
• Promover boa mistura do e maior contato com a biomassa
• Evitar a deposição de sólidos no fundo do reator, junto ao ponto de descarga
Sistema de distribuição
• Garantir contato entre substrato e biomassa
• Evitar caminhos preferenciais (curtos-circuitos)
➔ Dispositivos (tubos) de distribuição
• Bocais (estrangulamento) com 40 a 50 mm de diâmetro
• Aberturas de 25 x 40 mm
Número de dispositivos (tubos) de distribuição
Onde:
• Nd = número de distribuidores
• A = área da seção transversal do reator (m²)
• Ad = área de influência de cada distribuidor (m²)
• ABNT NBR 12209:2011 → área de influência máxima de 3,0 m² para cada ponto
Número de dispositivos (tubos) de distribuição
Sistema
Área de influência de
cada distribuidor
ETE Nova Vista – Itabira/MG 2,3 a 3,0
ETE Rio do Peixe – Itabira/MG 2,4
Pedregal (Paraíba) 2,0 a 4,0
São Paulo (CETESB) 2,0
ETE Rio Doce – Ipatinga/MG 3,0
ETE Onça – Belo Horizonte/MG 2,6
Número de dispositivos (tubos) de distribuição
Onde:
• Nd = número de distribuidores
• A = área da seção transversal do reator (m²)
• Ad = área de influência de cada distribuidor (m²)
• ABNT NBR 12209:2011 → área de influência máxima de 3,0 m² para cada ponto
Separador trifásico
Separador trifásico
Separador de gases, sólidos e líquidos
• Separação de gases
• Defletores de gás
• Área da interface líquido-gás
• Largura mínima da parte superior = 0,25 m (inspeção e limpeza)
• Separação dos sólidos (compartimento de decantação)
• Defletores de gás
• Inclinação mínima da paredes = 45º (evitar deposição de sólidos)
• Profundidade mínima = 1,5 m (0,30 m na parede vertical)
• TDH > 1,5 h (para Qméd)
• Sistema de coleta do efluente tratado
• Canaletas com vertedores ou tubos perfurados submersos
• Retentores de escuma
Escuma
• Pontos de acúmulo de escuma em reatores UASB
• Compartimento de decantação
• Compartimento de decantação e coifa de biogás
Escuma
• Câmara de decantação → Adoção de vertedores triangulares com ajuste de altura
• Trabalho de topografia
• Coifa → Representação esquemática do sistema para remoção hidrostática da escuma
Separador trifásico
ESA 075 – Tratamento de Efluentes Domésticos
REATORES ANAERÓBIOS
Amostragem de Lodo e Descarte de Lodo Excedente
Amostragem do lodo
• Deve ser previsto sistema de amostragem do lodo, constituído por uma série de registros instalados
ao longo da altura do compartimento de digestão (a cada 50 cm, a partir da base), a fim de possibilitar
o monitoramento do crescimento e da qualidade da biomassa no reator
Rotinas operacionais
• Determinação do perfil de sólidos e da massa de
micro-organismos presentes no sistema
• Avaliação da atividade metanogênica específica (AME)
• Identificação da altura e da concentração do leito de lodo
no reator → estratégias de descarte
• Determinação dos pontos ideais de descarte de lodo
Amostragem do lodo
• Cada reator deve ser dotado de sistema para amostragem de lodo, permitindo a coleta a diferentes
alturas,desde o fundo até o nível de entrada dos compartimentos de decantação (a cada 50 cm, a
partir da base)
Sistema de amostragem de lodo de reator UASB:
• a) vista interna dos pontos verticais de amostragem no interior do compartimento de digestão, espaçados em 50 cm;
• b) vista externa dos pontos de amostragem e da caixa de manobra dos registros;
• c) e d) detalhe do registro metálico seguido de registro de PVC.
Descarte do lodo
• A descarte do lodo destina-se à extração periódica dos sólidos que crescem em excesso no reator,
possibilitando também a retirada de material inerte e evitando seu acúmulo no reator.
• Previsão de tubulações de descarte em dois níveis ao longo da altura do reator
• A tubulação inferior deverá permitir a retirada do lodo mais concentrado,
localizado no fundo do reator
• A tubulação superior deverá permitir a retirada do lodo menos concentrado
e de menor atividade, localizado entre 1,0 e 1,5 m acima do fundo do reator
• Cada tubulação deve ter válvula acionada de forma individualizada
• Diâmetro mínimo da tubulação de 150 mm
Descarte do lodo
• Sistema de descarte de lodo do reator UASB:
a) representação esquemática do posicionamento das tubulações inferiores e superiores de descarte de lodo;
b) vista interna das tubulações inferiores e superiores de descarte de lodo
Amostragem e descarte do lodo
Eficiência de Remoção
E(%)DQO = 100 . (1 – 0,68 . t -0,35) E(%)DBO = 100 . (1 – 0,70 . t -0,50)
Eficiência de Remoção
E(%)SS = 102 . t -0,24
Pós-tratamento → polimento do efluente
ESA 075 – Tratamento de Efluentes Domésticos
REATORES ANAERÓBIOS
Controle de Odores e Emissões Gasosas
Controle de corrosão e emissões gasosas
• Emissões gasosas fugitivas nas diversas etapas de uma ETE
Controle de corrosão e emissões gasosas
• Detalhes da corrosão
– Passarela metálica
– Estrutura de concreto
– Estruturas metálicas de guarda-corpo
Controle de corrosão e emissões gasosas
• Esquema da contenção de odores e gases corrosivos no tratamento preliminar
Controle de corrosão e emissões gasosas
• Esquema da contenção de odores e gases corrosivos em reatores UASB
Controle de corrosão e emissões gasosas
• Esquema da contenção de odores e gases corrosivos em reatores UASB
Controle de corrosão e emissões gasosas
• Revestimento interno de reatores UASB: a) aplicação de Polibrid; b) aplicação de PRFV
Controle de corrosão e emissões gasosas
• Biofiltro não estruturado com enchimento de fundo: a) desenho esquemático; b) foto em umaETE
• Biofiltro estruturado e com fundo falso: a) desenho esquemático; b) foto em umaETE
Controle de corrosão e emissões gasosas
• Biofiltro pré-fabricado: a) desenho esquemático; b) foto em uma ETE
ESA 075 – Tratamento de Efluentes Domésticos
REATORES ANAERÓBIOS
Atividade Metanogênica Específica (AME)
Avaliação da atividade microbiana
Atividade Metanogênica Específica (AME)
• AME → capacidade máxima de produção de metano por um consórcio de microrganismos anaeróbios
– Testes realizados em condições controladas de laboratório para viabilizar a atividade bioquímica máxima de 
conversão de substratos orgânicos a biogás
• AME → parâmetro de monitoramento da “eficiência” da população metanogênica presente em um reator biológico
– Ferramenta para o controle operacional de reatores anaeróbios
• AME → capacidade máxima de remoção de DQO da fase líquida
– Estimativa da carga orgânica máxima que pode ser aplicada com minimização do risco de 
desbalanceamento do processo anaeróbio
Avaliação da atividade microbiana
Atividade Metanogênica Específica (AME)
Importância
– Quantificar a atividade da população de arqueas metanogênicas
– Avaliar o comportamento da biomassa sob efeito de compostos potencialmente inibidores
– Estabelecimento do grau de degradabilidade de diversos substratos
• Ênfase para efluentes industriais
– Monitorar mudanças de atividade do lodo, devido ao acúmulo de materiais inertes
– Determinar a massa mínima de lodo a ser mantida no reator
• Rotina operacional de descarte de lodo
– Avaliação de parâmetros cinéticos
Avaliação da atividade microbiana
Atividade Metanogênica Específica (AME)
Avaliação da atividade microbiana
Atividade Metanogênica Específica (AME)
Avaliação da atividade microbiana
Atividade Metanogênica Específica (AME)
Avaliação da atividade microbiana
Atividade Metanogênica Específica (AME)
Avaliação da atividade microbiana
Atividade Metanogênica Específica (AME) - UFJF
• Equipamento Nautilus Basic BMP
• Anaero Technology – UK
• Atividade metanogênica específica (AME)
• Potencial metanogênico (PTME)
• Ensaios preliminares
• Protocolo descrito por Chernicharo (2016)
• Relação A/M = 0,5 gDQOacetato/gSTV
• Concentração inicial de acetato = 2,0 g/L
Avaliação da atividade microbiana
Atividade Metanogênica Específica (AME) - UFJF
Potencial metanogênico (PTME) médio = triplicata
• PTME = 0,15 Nm³/kgSTV em 2 dias
Atividade metanogênica específica (AME) média - triplicata
• AME média = 0,11 kgDQO CH4/kgST.d
ESA 075 – Tratamento de Efluentes Domésticos
REATORES ANAERÓBIOS
Ilustrações
Reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors)
ETE Violeira, Viçosa – aprox. 1 mil habitantes
Reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors)
ETE Onça, Belo Horizonte – aprox. 1 milhão de habitantes
Reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors)
ETE União Indústria, Juiz de Fora – aprox. 500 mil habitantes
Reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors)
ETE União Indústria, Juiz de Fora – aprox. 500 mil habitantes
http://www.cesama.com.br/a-cesama/despoluicao-do-rio-paraibuna
Reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors)
ETE União Indústria, Juiz de Fora – aprox. 500 mil habitantes
Reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors)
Reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors)
Reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors)
Reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors)
Reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors)
Reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors)
Reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors)
Reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors)
Reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors)
Reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors)
Reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors)
Reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors)
Reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors)
Reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors)
Reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors)
Reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors)
Reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors)
ESA 075 – Tratamento de Efluentes Domésticos
REATORES ANAERÓBIOS
Pós-Tratamento de Reatores UASB
Pós-tratamento → polimento do efluente
Limitações de Reatores UASB
• Dificilmente produzem efluentes que atendem aos padrões legais
– DBO e Sólidos
• Remoções relativamente boas (55 a 75%)
– N e P
• Concentrações pouco afetadas
– Microrganismos
• Baixas remoções (<90% ou <1,0 log)
Limitações de Reatores UASB
• DBO
– Verificação da capacidade de diluição do corpo receptor
– Adoção de tratamentos complementares (sistemas aeróbios)
• Parâmetros microbiológicos
– baixas concentrações de bactérias, vírus, protozoários e helmintos
– Necessidade de desinfecção do efluente do reator UASB
Reatores UASB + Pós-Tratamento Biológico Aeróbio
Nitrogênio
• Esgoto bruto → 50% do efluente para o Reator UASB
→ 50% do efluente para o trat. biológico aeróbio
• Objetivo de promover nitrificação e desnitrificação
• Requerimento de concentrações mínimas de matéria orgânica
• Lodo excedente da etapa aeróbia direcionado para o reator UASB
Fósforo
• Não é recomendada a utilização de reatores UASB para a remoção de P
• Baixa relação P/DBO no efluente do reator UASB → prejudica a eficiênciado
tratamento aeróbio complementar
• Digestão do lodo aeróbio no UASB → liberação do P incorporado ao efluente
• Recomendação da literatura → Pós-tratamento físico-químico
Vantagens do tratamento combinado (anaeróbio + aeróbio)
• Sistema Aeróbio = Dec. Primário + Trat. Biológico (O2) + Dec. Secundário
→ Adensadores de lodo + Digestores anaeróbios de lodo + Desaguamento de lodo
• Sistema combinado = Reator UASB + Trat. Biológico (O2) + Dec. Secundário
• Dec. Primários + Adensadores de lodo + Digestores de lodo
• Substituídos pelo reator UASB (redução de área ; mais fácil operação)
• Reatores UASB mais eficientes do que Dec. Primários
• Trat. Biológico (O2) + Dec. Secundário podem ser reduzidos
• Redução da demanda de energia em lodos ativados
• Cerca de 45 a 55% quando não se tem nitrificação
• Cerca de 65 a 70% quando se tem nitrificação
• Redução dos custos de implantação, operação e manutenção
Reatores UASB + Lodos Ativados
• Decantador primário "substituído" por reator UASB
• Recirculação de lodo para o TA acontece de forma normal
• Lodo excedente enviado para o reator UASB (digestão anaeróbia do lodo)
Vazão de lodo excedente << Vazão afluente de esgoto
ausência de distúrbios operacionais no reator UASB
Dimensionamento de LA como pós-tratamento de Reatores UASB
• Parâmetros de projeto do tanque de aeração
– Similares aos de lodos ativados convencionais
– Principal diferença →menor concentração de SSTA assumida nos lodos ativados como pós-tratamento de 
reatores UASB
• Valores de SSTA maiores implicariam em TDH muito baixos (< 2,0h)
– Ausência de estudos que demonstrem estabilidade de TAs tão reduzidos
• Parâmetros de projeto de decantadores secundários
– TAS (vs) inferiores aos sistemas comuns
• Menor concentração de SSTA em LA como pós-tratamento
• Lodo com características diferentes
– Investigações contínuas para obtenção de parâmetros ideais
• Parâmetros de projeto de decantadores secundários
– Pouca DBO no efluente de reatores UASB → comprometimento da desnitrificação
– By-pass parcial ao reator UASB → fornecimento de EB (DBO) para a zona anóxica
Dimensionamento de LA como pós-tratamento de Reatores UASB
Dimensionamento de LA como pós-tratamento de Reatores UASB
Dimensionamento de LA como pós-tratamento de Reatores UASB