Aula 9 - uasbtrataCIVIL2017

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Sistemas anaeróbios: UASB
Profª Delmira Wolff
TRATAMENTO DE RESTRATAMENTO DE RESÍÍDUOS E DUOS E 
IMPACTOS AMBIENTAISIMPACTOS AMBIENTAIS Sistemas anaeróbios
Reator Anaeróbio de Manta de Lodo
(UASB - upflowupflow anaerobicanaerobic sludgesludge blanketblanket )
� Biomassa cresce dispersa – formação de grânulos de bactérias 
que servem como meio suporte
� Concentração de biomassa elevada – manta de lodo
� Eficiência média de remoção de DQO = 65% e 70% de 
remoção de DBO
� Formação de CH4 (metano) e CO2
� Biogás – metano - queima ou reaproveitamento
� Baixa produção de lodo – já estabilizados – leitos de secagem
� Não há necessidade de decantação primária
UASB UASB 
((upflowupflow anaerobicanaerobic sludgesludge
blanketblanket))
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A distribuição do 
afluente deve ser 
homogênea
Alimentação – esgoto 
aflui a uma caixa superior 
de distribuição (circular 
ou retangular) sobre laje 
superior, de onde descem 
tubos verticais de 
distribuição ascencional
Distribuição do esgoto afluente
Coroa de Distribuição do Afluente UASB circular- detalhamento
Fonte: von Sperling
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UASB retangular
Tubulação de distribuição do esgoto
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Distribuição esgoto afluente
� Diâmetro dos tubos de distribuição: 75 ou 100 mm
� Baixa velocidade descendente, inferior a 0,2m/s (evitar 
arraste de bolhas de ar)
� Distribuição homogênea ao logo de toda a seção do 
fundo do tanque, cada tubo podendo atingir 3,0m2 
(esgoto doméstico)
� Redução do diâmetro do tubo ao fundo, a extremidade 
pode distar cerca de 0,15m do fundo do tanque (0,10 a 
0,20m)
Reatores UASB – Critérios e Parâmetros Para o 
Dimensionamento
Vazão de Esgotos de Projeto
Os reatores UASB são empregados à jusante apenas 
do tratamento preliminar, o que o torna desprotegido 
das variações de vazão de esgotos, uma vez que os 
tempos de detenção utilizados são relativamente 
pequenos. 
Assim, recomenda-se que o reator apresente 
condições de atender `a situação mais desfavorável, 
isto é, vazão máxima horária de esgotos.
Reatores UASB
�No entanto esta recomendação deve ser 
aplicada somente para reatores que 
atendam a pequenas populações, (menor 
que 50000hab.), para evitar um 
superdimensionamento que resultaria em 
grandes volumes adicionais.
A VAZÃO MÉDIA É ASSEGURADA COM 
A UTILIZAÇÃO DE EQUALIZADORES DE 
VAZÃO
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Parâmetros de projeto
� Volume e Tempo de detenção hidráulico
Sendo Q a vazão de entrada e t o tempo de detenção, 
Fixa-se o tempo de detenção em função da 
temperatura
tQV .=
Tempo de detenção hidráulico
>= 722-25
>= 6> 25
>= 818-21
>= 1015 a 17
Tempo médio, hTemperatura, oC
Cargas aplicadas
V
SQCOV 0.=
COV
SQV 0.=
Sendo COV a carga volumétrica aplicada 
(kg/m3.d) e S0 a concentração do substrato 
afluente (mg/L)
Tipicamente, a faixa de aplicação da carga 
orgânica volumétrica se acha entre 2,5 e 3,5 
kgDQO/m3.d – esgoto doméstico
Velocidade Ascencional na Zona de 
Manto de Lodo
A manutenção de determinada faixa de velocidade 
ascensional dos esgotos ao longo do corpo do 
reator é importante para garantir grau adequado 
de expansão da manta de lodo, sem que haja 
arraste excessivo para a zona de decantação. 
.
Velocidade ascencional
� Importante - garante melhor contato 
entre substrato afluente e biomassa, 
mantém o tempo de detenção hidráulico 
de projeto, reduz as possibilidades de 
curto circuito
A
Q
v =
v
QA =
Sendo v a velocidade ascencional em m/h e A a 
seção transversal do reator
VELOCIDADE ASCENCIONAL
< 1,5Picos temporários
< 1,2Vazão máxima
< 0,7Vazão média
Velocidade 
ascencional, m/hCondição de vazão
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Velocidade de Passagem da Zona de Manto de Lodo 
para a Zona de Decantação
Lodos bem granulados resistem ao arraste 
com velocidades de passagem de até 10 
m/h. Mas como ocorrem situações em 
que o lodo não granula, apenas flocula e 
mesmo assim o reator mantém boa 
eficiência na remoção de DQO, 
recomenda-se limitar a velocidade de 
passagem a 4 m/h (vazão máxima).
Profundidade do reator
� Adotar entre 4,0 a 6,0m. Mantém relacionamento 
direto com volume e área, e tempo de detenção 
hidráulico e velocidade ascencional.
⇒ Definir inicialmente a profundidade, depois 
verificar demais parâmetros.
O compartimento inferior de digestão poderá ter 
de pelo menos 2,5m e o compartimento superior 
de sedimentação de pelo menos 1,50m
Taxa de Escoamento Superficial na Zona 
de Decantação
A parte superior do reator UASB, externa ao 
“chapéu” coletor de gás, funciona como 
decantador, permitindo a recuperação de grânulos 
escapados da zona de manto de lodo. 
Recomendam-se taxas de escoamento superficial 
inferiores à 1,20 m3/m2.h para a garantia do 
retorno de parte significativa do lodo para a zona 
de manto. 
A inclinação das abas do chapéu (ângulo com a 
horizontal), deverá ser superior a 50º.
Compartimento de decantação
Dois parâmetros importantes:
Taxa de vazão superficial e tempo de detenção 
hidráulico
Picos temporários
Vazão máxima
Vazão média
Condição de vazão
> 0,6<1,6
>1,0<1,2
> 1,5
Tempo de 
detenção horas
Taxa aplic. 
Superf. m/h
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Coleta efluente
�Ocorre ao longo das calhas vertedores ou por 
tubos perfurados na superficie do líquido.
�As calhas coletoras devem ser precedidas de 
um retentor de escuma
Produção e descarte do lodo
� Produção estimada de lodo (esgoto doméstico): em 
0,15 a 0,20kgSST/kgDQOafluente
� Lodo interior do reator – teor de sólidos entre 3 e 5%
� Necessário descarte periódico do lodo
� Lodo retirado como excesso – normalmente bem 
estabilizado – enviado para desidratação
� Freqüência descarte: verificada por coleta amostras, 
análise sólidos ou atividade metanogênica do lodo.
Produção e manejo do gás
� Produção de gás – em geral na faixa de 5 a 
20L/hab.dia.
� Metano: 50 a 70%. Outros componentes: CO2, 
NH3, H2S, mercaptanas, dentre outros
� Digestores retangulares cobertos: queima ou 
aproveitamento (grandes volumes)
� No caso da queima, o queimador deve se situar a 
pelo menos 15m das unidades de tratamento.
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EXEMPLO
Em Rio das Ostras adotou-se uma ETE formada 
por grades ultrafinas (3mm), caixa de areia e 
reator UASB.
� Vazão média de projeto: 277L/s = 23.933m3/dia
� Vazão máxima: 490 L/s = 42.336m3/dia
� DBO = 200mg/L
� DQO = 400mg/L 
� Carga orgânica = (0,400kg/m3) x (23.933m3/d) 
= 9573 kg/d
1. Cálculo do reator
� Tempo de detenção, fixado, t = 8h
• Volume total de reatores Vt
Vt = Q x t
Vt = 23.933 m3/dia x 8/24dia = 7.977m3 (volume 
de reatores na faixa de 500 a 2000m3) 
• Número de unidades escolhido = 6
• Volume unitário V
V = 7977/6 = 1330m3
� Altura útil fixada, h = 5,00m
� Área unitária A
A = V/h
A = 1330/5 = 266m2
Dimensões escolhidas = 16,10 x 16,50m
� Sistema de digestão do lodo: verifica-se a 
velocidade ascencional Va do lodo na câmara de 
digestão:
� Va = Q/A
Para a vazão máxima:
Va = 1764 (m3/h)/(6x266 (m2)) = 1,10 m/h – valor 
adequado
Verificar sistema de decantação e massa 
de lodo gerada
Exercício proposto
� Projetar um UASB para as seguintes condições:
1.Esgoto afluente
� Vazão máxima = 0,30m3/s
� DQO = 400mg/L
2. Temperatura média: 18ºC
VERIFICAR A VELOCIDADE ASCENCIONAL E 
CARGA VOLUMÉTRICA
NECESSIDADE DE PÓS-TRATAMENTO DO
EFLUENTE ANAERÓBIO
Eficiências de remoção em reatores UASB tratando
esgotos sanitários:
� DBO e DQO: ~ 60-70%
� N e P: bem baixa (incorporação na biomassa)
� Patógenos: coliformes: ~ 80%; ovos de
helmintos: ~ 80%
Pós-tratamento
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TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS
Reator UASB + pós-tratamento
Qualquer das tecnologias usadas para o
tratamento do esgoto bruto pode ser utilizada
como pós-tratamento
Vantagens:
• Certa redução nos custos de implantação
• menor volume eárea das unidades
• Grande redução nos custos de operação
• menor consumo de energia
• menor quantidade de lodo a ser disposto
SISTEMAS DE TRATAMENTO CONJUGADO 
ANAERÓBIO-AERÓBIO
Grade Caixa de areia UASB
Lagoas de estabilização
Lagoas aeradas
Filtros Biológicos Convencional
Processos físico-químicos
Filtros Biológicos Aerado Submerso
Lodos ativados
A combinação de dois reatores anaeróbios 
confere ao sistema de tratamento uma capacidade 
de remoção complementar da matéria orgânica, 
que pode se dar por duas vias (Chernicharo, 1997): 
� pela retenção de sólidos no UASB, refletindo 
uma remoção de DQO particulada. Os mecanismos 
físicos de remoção da matéria orgânica 
predominam, pela combinação dos efeitos da 
filtração através do meio suporte e de decantação 
ao longo da coluna; 
Reator UASB / filtro anaeróbio 
(UASB+FA) 
pela remoção da DQO solúvel remanescente 
através da formação do biofilme no meio 
suporte. Nesse caso, a extensão de formação 
do biofilme e da própria remoção de material 
carbonáceo por via bioquímica passa a depender 
da quantidade de matéria orgânica presente no 
efluente do reator UASB.
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UASB + FILTRO AERADO
Sistema anaeróbio-anaeróbio
SISTEMAS COMBINADOS: SISTEMAS COMBINADOS: 
Reator UASB + AplicaReator UASB + Aplicaçção no Soloão no Solo
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Von Sperling
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ETE ONÇA ETE ONÇA
Reator UASBReator UASB
ETEETE-- ONONÇÇAA