APRESENTAÇÃO RALF SANEPAR

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RALF, Reator Anaeróbio de Manto de Lodo e Fluxo 
Ascendente reduzindo custos e economizando energia 
no Tratamento de Esgotos
Luis César Baréa
Engenheiro da Companhia de 
Saneamento do Paraná
Mestre em Engenharia Hidráulica e 
Sanitária da Escola Politécnica da 
Universidade de São Paulo
Curitiba, Março de 2006
Histórico dos Reatores Anaeróbios
� 1905 – Desenvolvimento do Tanque Imhoff
(bicompartimentado).
� 1970 – Lettinga e seus seguidores começam a a 
pesquisar o tratamento anaeróbio para despejos 
concentrados industriais e esgoto sanitário na 
Universidade de Wagenigen na Holanda.
� 1980 – Início de Operação da Estação de 
tratamento de esgoto Belém da cidade de 
Curitiba com lodos ativados com Aeração 
Prolongada.
� 1981 – Projeto de Tratamento de esgoto de Piraí
do Sul utilizando tanques imhoff e reator de 
manto de lodo – Eng. Celso Saveli Gomes.
�1982 – Projeto de um reator anaeróbio de manto de
lôdo para tratamento primário(tdh = 2 horas) para 
núcleo habitacional Caiçaras/Curitiba – Eng. Arvid 
Ericson.
�1983 – Projeto da Ete Sul e Norte de Londrina 
utilizando decantadores primários e digestores 
seguido de reatores anaeróbios de manto de lodo-
Eng. Luis C. Baréa.
�1985 – Projeto de módulos de Ralfs para várias 
cidades do Paraná – Eng. Arvid Ericson/Celso 
Savelli/Décio Jurgensen/Luis C. Baréa.
�1986 – A partir desta data os Engenheiros 
Projetistas da Sanepar começaram a utilizar os 
reatores Ralf em quase todas as Etes no Paraná
Príncipios de funcionamento do Reator 
Anaeróbio do tipo Ralf/Uasb(Up-flow 
Anaerobic Sludge Blanket)
No reator anaeróbio Ralf/UASB o despejo é introduzido e 
distribuído em toda sua base (1).
Um manto de lodo anaeróbio é mantido no seu interior. O 
esgoto afluente é forçado a percolar através deste manto. 
Nesta passagem, partículas finas suspensas são filtradas e 
componentes solúveis são absorvidos na biomassa (2).
A biomassa converte o esgoto em biogás e alguma nova 
biomassa. O biogás sai da biomassa na forma de bolhas o 
que ocasiona a necessária mistura.
Na parte de cima do reator está localizada uma 
estrutura que direciona o biogás para os coletores de 
biogás(3). Parte dos sólidos(lodo) e líquidos são 
direcionados para os compartimentos de decantação, 
neste local não há biogás, portanto propícia a 
decantação dos sólidos. Os sólidos que sedimentam no 
decantador retornam novamente para o compartimento 
em que se localiza o manto de lodo.
O efluente tratado é retirado do reator através de 
vertedores localizado nos decantadores (4) 
BIOGÁS
CAIXA DE DISTRIBUIÇÃO
DE VAZÃO
EFLUENTE EFLUENTE
ZONA DE
DECANTAÇÃO
MANTO DE
LODO
EXCESSO DE
LODO
LODO PESADO
LODO FINO
BOLHA DE GÁS
FIG. 1 - VISTA ESQUEMÁTICA DO REATOR UASB
1
3
4
2
FIG.2 - SEPARADOR TRIFÁSICO
Fases do processo anaeróbio
� Hidrólise
� Rompimento das cadeias polímeras, em compostos 
mais simples, a nível de monomeros, cujo o tamanho 
permite a passagem do mesmo através da menbrana 
celular.
�Acidogênese
� Os monomeros que são os produtos da hidrólise são 
então reduzidos a ácidos graxos voláteis, CO2e H2 
mediante um processo intracelular de oxidação-
redução. Estas reduções são possíveis por ação 
catalizadora de um grupo de bactérias chamadas de 
acidogênicas.
�Acetogênese
� Na continuação outro grupo de bactérias denominadas 
acetogênicas transformam os compostos anteriores em 
acetato. De forma similar a etapa anterior neste passo se 
produz CO2 e H2.
�Metanogênese
� Finalmente, outro grupo de bactérias, as metanogênicas, 
cumprem a função de transformar o acetato em metano. 
Além do metano (= 70%) e CO2 (= 30%) o biogás 
contém outros gazes como nitrogênio, hidrogênio e 
ácido sulfidrico (H2S) com concentrações inferiores a 
1%.
Fases no processo anaeróbio 
(cont.)
MATERIAL ORGÂNICO EM SUSPENSÃO
PROTEÍNAS, CABOIDRATOS, LIPÍDIOS
AMINOÁCIDOS, AÇÚCARES ÁCIDOS GRAXOS
21 40 34
39
5 HIDRÓLISE
PIRUVATO OUTROS PROPIONATO
ÁCIDOS
GRAXOS
ACIDOGÊNESE
34
66
46
5
15
35 4 6 11
239111
ACETATO HIDROGÊNIO
METANO
70
ACETOTRÓFICA HIDROGENOTRÓFICA
30
METANOGÊNESE
100% DQO
FIGURA 3 A SEQÜÊNCIA DE PROCESSOS NA DIGESTÃO ANAERÓBIA DE MACRO 
MOLÉCULAS COMPLEXAS ( OS NÚMEROS REFEREM-SE A PERCENTAGENS,
EXPRESSAS COMO DQO )
FONTE: PROSAB 1999
Vantagens do processo
�A simplicidade na construção e operação, 
ocasionando um baixo investimento e custo 
operacional.
�Baixo consumo de energia (sem aeração)
�O reator RALF/UASB pode ser aplicado para 
qualquer população.
�O excesso de produção de lodo é baixa.
�O lodo produzido é bem estabilizado.
� Produz Metano que poderá ser utilizado para fins 
energético.
�A alimentação do reator pode ser paralizada
por meses, sem prejuízo na eficiência do 
tratamento.
�Os nutrientes para a irrigação são 
conservados.
Desvantagens do Ralf/UASB
�A remoção de DBO é limitada a 70 a 80%;
�O processo somente se aplica a esgotos com 
temperaturas maiores que 15º C ;
�O processo é afetado por um grande número de 
compostos químicos;
�As partidas das Etes levam de 3 a 4 meses;
�Remoção de nutrientes é baixa;
�A remoção de Coliformes e Patógenos é baixa;
Característica Técnicas e 
Desempenho Ralf/UASB
� Parametros de Projeto
� Tempo de detenção hidráulico
� Vazão Média = 6 a 9 horas
� Vazão Máxima = 4 a 6 horas
� Velocidade Ascensional
� Vazão Média = 0,5 a 0,7 m/h
� Vazão Máxima = menor que 1,5 m/h
� Profundidade = 4 a 6 metros
� Tubos difusores = 2 a 4 m2 por entrega
� Carga Orgânica máxima = 1 kg DBO/m3 reator
� Coletores de Biogás = 15 a 20% da área do reator
� Separador de fases
� Profundidade = 1,5 a 2 metros
� Inclinação das paredes = maior que 45º
Desempenho dos reatores Ralf/Uasb
�Remoção de DQO 50 a 75%
�Remoção de DBO 60 a 85%
�Remoção de SST 60 a 85%
�Remoção de Patogênicos 85 %
Custos de Investimento
�Reator
� Preço do m3 do reator(R$) = 200 a 500
� Preço por habitante tratado(R$) = 20 a 50
�Reator + sistema de entrada
� Preço por habitante tratado (R$) = 30 a 60
�Reator + sistema de entrada + pós-
tratamento(f. biológico,dec., desinfecção)
� Preço por habitante tratado (R$) = 70 a 180
Produção de Biogás Ralf/UASB
�Produção por pessoa por dia = 5 a 20 litros
�Percentual de metano = 50 a 70%
�Poder calorífico do biogás = 5,9 kwh/m3
�100.000 habitantes = 5900 kwh/dia
�100.000 habitantes = 1000 m3/dia
BRUTO
ESGOTO
GRADE
DESARENADOR
BIOGÁS
UASB
REATORES
P/ RIO
EFLUENTE
LAGOA FACULTATIVA
LEITOS DE SECAGEM
LODO P/ AGRICULTURA
OU ATERRO SANITÁRIO
FIG. 4 - ESQUEMA DO PROCESSO DE TRATAMENTO DA ETE KM 119
 ( CAMPO MOURÃO / PARANÁ )
E MANTO DE LODO - RALF
P L A N T A G E R A L
REATOR ANAERÓBIO DE FLUXO ASCENDENTE
TRONCO CÔNICO
EFLUENTE
LODO
DESCARGA DE
E DESARENADO
ENTRADA DE ESGOTO GRADEADO
ESCUMA
DESCARGA DE
DE ESCUMA
CORTINA DEFLETORA
LONA SINTÉTICA
PAREDE DEFLETORA
DE VAZÃO
DISTRIBUIDOR CENTRAL
REATOR ANAERÓBIO DE FLUXO ASCENDENTE
E MANTO DE LODO
TRONCO CÔNICO
C O R T E
D
I
S
T
R
I
B
U
I
D
O
R
 
C
E
N
T
R
A
L
ESCUMA
CANALETA EFLUENTE
SAÍDA EFLUENTE
E
N
T
R
A
D
A
 
-
 
A
F
L
U
E
N
T
E
DESCARGA
DE LODO
COLETA DE
AMOSTRA
E MANTO DE LODO - UASB
P L A N T A G E R A L
DESCARGA DE
DESCARGA
DE LODO
REATOR ANAERÓBIO DE FLUXO ASCENDENTE
E MANTO DE LODO - UASB
CORTE TRANSVERSAL
REATOR ANAERÓBIO DE FLUXO ASCENDENTE
DISTRIBUIÇÃO e DESCARGA DE LODO
DISTRIBUIDOR
CENTRAL DE VAZÃO
DESCARG
A DE
DE LO
DO
DISTRIBUIDORES
DESCARGA DE LODO
LONA
E MANTO DE LODO - UASB
CORTETRANSVERSAL
REATOR ANAERÓBIO DE FLUXO ASCENDENTE
SAÍDA DE GÁS e DESCARGA DE ESCUMA
SAÍDA DE GÁS - Ø 4" SAÍDA DE GÁS - Ø 4"
SELO HÍDRICO
DISTRIBUIDOR
CENTRAL DE VAZÃO
DESCARGA DE ESCUMA
QUEIMADOR
CURITIBA - ETE ATUBA SUL