Manual de Operaçäo Do Digestor Anaeróbio de Fluxo Ascendente e Manto de Lodo de 120m3 / Companhia de Tecnología de Saneamiento Ambiental. Säo Paulo: CETESB, 1991

       Indice

Descrição do Sistema

a) Captação de esgoto
b) Caixa de areia
c) Controle de vazão e distribuição
d) Digestor Anaeróbio de Fluxo Ascendente e Manto de Lodo
e) Medidor de gases
f) Queimador de gases
g) Sistemas de medidas de vazão automática e manual
h) Sistemas de coleta de amostras

Operação e Manutenção

a) Bomba de catação de esgoto
b) Caixa de areia
c) Caixa de distribuição
d) Digestor Anaeróbio de Fluxo Ascendente e Mando de Lodo
     d1) Monitoramento
     d2) Canaletqs de saída do efluente
     d3) Descarte de lodo
     d4) Registros
     d5) Revestimento
e) Campânula de gases
f) Medidor de gases
g) Queimador de gases
h) Medida de vazão
i) Sistemas de coleta de amostras

Periodicidade das atividades de operação, Manutenção, e Monitoramento

Periodicidade de realização de análises para acompanhamento do processo

Nomenclatura

Apresentação

O presente manual foi elaborado com base na experiência de:3 anos de operação e manutenção do Digestor Anaeróbio de Fluxo Ascendente e Manto de Lodo (reator UASB) de 120m3  de capacidade, instalado na CETESB tratando esgoto doméstico. 

Este manual refere-se, especificamente, ao digestor em questão, podendo ser generalizado para reatores UASB tratando esgotos domésticos não específicos.

Este trabalho faz parte do projeto 980103 da CETESB "Processos Biológicos Anaeróbicos - Operação de Digestor de Fluxo Ascendente como Esgotos Domésticos em Escala Real e Estudos de Pós-Tratamento".

 Descrição do Sistema

O sistema á composto das seguintes unidades:

a) Captação de esgoto
        b) Caixa de areia
        c) Sistema de Controle de vazão e distribuição de alimentáção de alimentação
        d) Digestor anaeróbio de fluxo ascendente e manto de lodo
e) Medidor de gases
f) Queimador de gases
g) Sistemas de medidas de vazo automática e manual
        h) Sistemas de coleta de amostras

(a) Captação de esgoto

Está localizada na ETE ~ Pinheiros (SABESP), após o gradeamento.

        Constitui-se de: 

        -Bomba submersa (modelo 850 T. Robusta Marca ABS)
          As bombas sáo dotadas de sistema de segurança, (reles térmicos), para proteção do
          equipamento em caso de sobrecarga.

        -Tubulação de PVC, 100mm (4") de diâmetro, que conduz o esgoto a caixa de areia.
          Esta tubulação é provida de:
          a) dreno de ar constituido de uma tubulação de PVC com 50 mm (2") de diâmetro, e
               registro tipo gaveta.
          b) sistema de segurança, constituido de um par de eletrodos que acusa vazão mínima.
              Em caso de rompimento de linha o nivel de liquido diminui é o sistema    
              automaticamente desligado. Estes eletrodos estão localizados na entrada da caixa de
              areia.

Está localizada no todo do biodigestor constituindo-se de dois canais paralelos que operam alternadamente.

Possui grades com 1 cm de espaçamento localizadas na entrada saída de cada canal.

A finalidade desta caixa e a retenção de areia atraves de sedimentaçáo devido á queda de velocidade de escoamento do esgoto.

.(c) Controle da vazão e distribuição

O sistema é composto por uma caixa com volante para regular a vazão de entrada do esgoto na caixa de distribuição. Esta localizada entre a caixa de areia e a caixa de distribuição. O excesso de esgoto é desviado para fora do biodigestor através de dois tubos ladrões em PVC com 100mm (4") de diâmetro.

A caixa de distribuição é dividida em 12 compartimentos menores, dotados individualmente de vertedores triangulares nivelados para se garantir a mesma vazão em todos eles.

O esgoto é conduzido da caixa de distribuição, localizada no todo do biodigestor, até o fundo, através de mangueiras de plástico "CRISTAL" de 1 1/2" de diâmetro.

As mangueiras são presas por suportes metálicos a 20 cm do fundo do biodigestor, distribuídas de forma equidistante.

(d) Digestor Anaeróbio de Fluxo Ascendente e Manto de Lodo

Está instalado na CETESB. O digestor possui 120m³ de volume útil é construído em aço carbono, revestido internamente com epoxi. Consiste de um tanque circular de diâmetro de 5,2m na base e 7,9m no topo.

O reator possui na parte superior um decantador tronco-cônico que separa os sólidos do líquido e um defletor de gases que conduz o biogás produzido para a campânula do digestor. A altura útil total é de 4,8m, sendo 1,6m correspondente a altura do decantador.

Na parte superior do reator, enconram-se também as canaletas para coleta do efluente tratado.

O esgoto entre pe la base do reator e o percorre em fluxo ascendente, passando pelo manto de lodo que se acumula no fundo do mesmo. Os microrganismos contidos no lodo degradam a matéria orgânica do esgoto transformando-a em gás metano, gás carbônico e vapor d'agua. O efluente tratado sai pelas canaletas do decantador e o biogás se dirige para a campânula do reator.
Esse reator foi protejado para a vazão nominal de 30m³/h, ou seja, um tempo médio de residência hidráulico de 4h, e velocidade superficial no decantador de 0,7m³/m². h. O equivalente populacional é de 3600, considerando uma contribuição de 200 l/capita.d.

O reator, conta ainda, com 6 pontos de amostragem do manto de lodo, distribuídos ao longo do reator, sendo o primeiro localizado a 10 cm do fundo, e o último a 50 cm antes do decantador.

O reator possui um sistema de segurança constituido de um par de eletrodos, que é acionado quando se eleva o nível de líquido no reator, para interrupção de alimentação, evitando asim o seu transbordamento em caso de obstrução da saída de efluente.

(e) Medidor de gases

Os gases produzidos no sistema são medidos através de um totalizador de gases MG6 LAO do Liceu de Artes e Ofícios, adaptado especialmente pe lo fornecedor para operar como biogás.

Está localizado na tubulação captadora dos gases produzidos no biodigestor.

(f) Queimador de gases

Está localizado no final da tubulação captadora dos gases contendo também uma válvula corta chamas.

(g) Sistemas de medidas de vazão automática e manual

As medidas são realizadas através de vertedor retangular na calha de saída de efluente do sistema e as automáticas são realizadas através de sonda ultrasônica da Manning modelo U"X" - 1100 localizada na mesma calha. Estas sonda fazem a leitura da altura da lâmina d'agua na calha em intervalos de 2,5 min, registrando graficamente e totalizando a vazão em um numerador, fornecendo, assim, a vazão acumulada no período de 24 h.

(h) Sistemas de coleta de amostras

As coletas automáticas são feitas como amostrador da Manning, modelo S-4040 ou com amostrador composto de bomba peristáltica, temporizador, frasco receptor único e caixa de isopor para refrigeração da amostra.

Operação e Manutenção

(a) Bomba de captação do esgoto 

Devem ser realizadas operações semanais de manutenção e limpeza.das bombas, bem como da tubulação de transporte de esgoto. 

A bomba deve ser retirada do canal de esgoto e lavada com jatos d'agua.  

Para garantir o fornecimento contínuo de esgoto visando não comprometer o sistema de tratamento, é fundamental que se tenha bombas de reserva para substituições durante o período de manutenção e limpeza e, também, em caso de eventuais avarias. 

Em casos de interrupção na captação de esgotos, deve-se purgar o ar da linha de esgoto, através do dreno de ar, antes de reiniciar o bombeamento. 

Garantir, diariamente, que o dreno de ar esteja desobstruído 

(b) Caixa de areia

Os sólidos retidos na caixa de areia, ficam sedimentados no fundo dos canais.

A caixa de areia possui registros de 50mm (2") localizados no fundo dos canais que possibilitam sua limpeza com o auxilio de jatos d'agua.

As grades também devem ser desobstruídas. Esta operação deve ser feita com o biodigestor em funcionamento, e deve ser realizada 2 vezes ao dia. 

(c) Caixa de distribuição

Diariamente, os vertedores são limpos com jatos d'agua.

Eventualmente, as mangueiras que conduzem o esgoto até o fundo do reator podem sofrer obstrução, o que pode ser solucionado através da introdução de uma barra de PVC, de 1/2" de diâmetro e 6 m de comprimento, nas mesmas.

(d) Digestor Anaeróbio de Fluxo Ascendente e Manto de Lodo

Sua operação consiste, basicamente, na alimentação do digestor e retiradas periódicas de lodo.

O monitoramento é muito importante para a determinação da eficiência do processo e detecção de eventuais problemas que posam prejudicar o seu bom funcionamento.

d1 - Monitoramento

Para as determinações analíticas são previstas 2 fases. A primeira corespondente á partida, leva de 4 a 6 meses. Uma caracterização bem ampla do efluente pode ser efetuada nesta fase. A segunda fase tem início quando o processo atinge o estado pseudo-estacionário e corresponde á operação normal do sistema.

As análises a serem efetuadas nas 2 fases estão indicadas na páginas 14 e 15.

d2 - Canaletas de saída do efluente

As canaletas, ínterna e externa, devem ser limpas diariamente, através de jatos d'agua.

Em casos de entupimento do sistema, as canaletas estarão afogadas, e o efluente atingirá um nivel máximo, onde está localizado o eletrodo de segurança que desligará automaticamente a bomba de recalque do esgoto.

d3 - Descarte de lodo

O lodo acumulado no biodigestor, proviente da reprodução celular, mais o sólidos contidos no afluente menos os sólidos degradados e perdidos com o efluente não pode atingir o decantador, portanto, deve ser descartado para que o equilíbrio do processo seja mantido e para que o sistema forneça um efluente o mais livre possível de sólidos. A quantidade de lodo descartada é calculada através da equação simplificada a seguir:

Vdesc =    Q x SS  (afl)    x 0.3
                     ST lodo

Onde

Vdesc = Volume de descarte do lodo
Q        = Vazão de alimentação
SS (afl) = Sólidos em suspensão do esgoto afluente
ST (lodo) = Sólidos totais do lodo no biodigestor
0.3       = Fator que representa a degradação dos sólidos voláteis, a perda dos sólidos como e
                efluente e a reprodução celular.

As determinações analíticas, para acompahamento e controle do lodo, são realizadas neste volume que é descartado diariamente.

Com a retirada do lodo, controla-se também um parâmetro de grande importância,   Oc, ou seja, a idade do lodo.

d4 - Registros

Os registros sofrem grande desgaste com o uso contínuo.

Aqueles que estão em contato como o lodo, sofrem desgaste maior, devido ao material abrasivo existente (não retido na caixa de areia), causando vazamentos e até mesmo problemas mais sérios, exigindo verificação dos mesmos e troca sempre que necessário.

d5 - Revestimento

Verificar periodicamente (a cada 2 meses) a pintura externa do reator. Caso existam pontos de ferrugem, deve-se retocar a pintura. O revestimento interno do biodigestor deve ser verificado a cada 2 anos.

(e) Campânula de gases

A campânula de gases se localiza na parte superior central do biodigestor. Ne la se acumulam e ficam retidos materiais flotantes. A cada seis meses deve-se fazer uma inspeção, para verificar a necessidade de remoção, para verificar a necessidade de remoção deste material, que neste caso, é feita manualmente.

(f) Medidor de gases

Devido ao elevado teor de unidades nos gases produzidos e ainda, á ausência de dispositivos que eliminam a água (do gás) condensada na tubulação, o medidor de gases tem que ser removido e substituído periodicamente para manutenção. Esta operação é realizada com periodicidade de 8 meses.

(g) Queimador de gases

Deve ser vistoriado diariamente, para garantir que a chama piloto permaneça sempre acesa.

Verificar, também, a estrutura do queimador.

(h) Medida de vazão

A vazão do biodigestor é medida atraves de 2 sistemas: manual e automático. Este último já se encontra descrito anteriormente.

No sistema manual, é medida a altura da lâmina d'agua nas calhas dos vertedores (caixa de saída do efluente) com o auxílio de uma régua de 200m localizada na parte externa da calha.
Através da equação caractersitica do vertedor se obtém a vazão correspondente.

(i) Sistemas de coleta de amostras

A coleta de amostras é feita através de amostrador automático da Manning ou com bomba peristáltica e "timer", a cada 30 minutos, durante 24 horas, fornecendo assim, amostras compostas.

As coletas são realizadas na entrada da caixa de areia (afluente) e saída do biodigestor (efluente).

Em casos de avarias ou qualquer tipo de problema que imposibilite o uso do coletor automático, as coletas são feitas manualmente, pelo operador do sistema, de hora em hora, durante 8h do dia.

As coletas devem ser feitas criteriosamente, bem como a preservação das mesmas para as análises físico-químicas a que se destinam.

Cada parâmetro a ser analisado exite preservação específica descrita no "Manual de Coleta e Preservação de Amostras - CETESB".

No coletor automático deve ser feita a lavagem diária dos frascos onde foi efetuada a coleta do dia anterior.

Quanto ás bombas peristálticas, limpar diariamente os frascos onde foram coletadas, e as mangueiras.

Periodicidade das atividades de operação, Manutenção e Monitoramento

Medidas horárias (durante 8 horas)

- vazão

- temperatura ambiente e do líquido dentro do reator

- produção de gases

- pH da alimentação e efluente

(a) 2 vezes/dia
(b) 1 vez/dia

- verificação e desobstrução do dreno de ar da linha de esgoto (b)
- limpeza e desobstrução da caixa de distrbuição da alimentação (a)
- limpeza com jatos d'agua, das canaletas de saída de efluente (b)
- descarte de lodo (b)
- verificar se a chama piloto está acesa (b)
- coleta de amostras e limpeza dos amostradores (b)

1 vez/6 meses
- verificação e retirada de escuma da campânula de gases

1 vez/2 anos
- verificação e manutenção do revestimento interno do reator e do decantador

1 vez/8 meses
- manutenção do gasômetro

Periodicidade de Realização de Análises para Acompanhamento do Processo

Antes do início do precesso, é necessário caracterizar devidamente o afluente, através dos seguintes parâmetros:

pH
Temperatura
Ácidos Voláteis
Alcalinidade
DBO (total e solúvel)
DQO (total e solúvel)
SST / SSV
Óleos e graxas
Nitrogênio Total
Nitrogênio Amoniacal
Fósforo Total
Fenóis
Surfactantes
Cianetos
Cloretos
Fluoretos
Metais: Zn, Cd, Hg, Pb, Cu, Cr, Fe, Mg, Mn, Ni, K, Na, Ca.

Monitoramento do Processo

      * na alimentação
    ** no efluente
    1  Durante apenas 2 meses

Nomenclatura:

AVC        =   Ácidos Voláteis Cromatográficos
ST /SV    = Sólidos Totais/ Sólidos Voláteis
SST         =  Sólidos em Suspensão Totais
DQO       =  Demanda  Química de Oxigênio
DBO       =  Demanda Bioquímica de Oxigênio
N            =  Nitrogênio
P            = Fósforo
SD 30    = Sólidos Sedimentáveis
IVL       = Índice Volumétrico de lodo
Ativ. Espc. = Atividade Metanogênica Específica
Ácidos Vol.= Ácidos Voláteis
Índices t = total
           s = solúvel

Equipe Técnica

Tecn.Quim. Wanderley Borba         -   elaboração do manual
Eng^a Jussara Lima Carvalho            -   revisão do manual
Quim. Sonia Maria Manso Vieira    -  coordenação
Eng° Alcides Diniz Garcia Jr.          -   vice - coordenação

Date upgrated Ene/25/99
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