Como fornecedor de reatores anaeróbicos do UASB (Upflow Anaeróbico de lodo anaeróbico), testemunhei em primeira mão as diversas necessidades e desafios que as indústrias enfrentam quando se trata de tratamento de águas residuais. Um aspecto crucial que geralmente determina a eficiência e a eficácia de um reator UASB é o tipo de aditivos utilizados. Neste blog, explorarei os vários tipos de aditivos que podem ser adicionados a um reator anaeróbico UASB e seu impacto no processo de tratamento.
Aditivos de nutrientes
Um dos requisitos principais para o funcionamento adequado de um reator UASB é a presença de nutrientes essenciais para os microorganismos anaeróbicos. Esses microorganismos quebram a matéria orgânica nas águas residuais, produzindo biogás (principalmente metano e dióxido de carbono) no processo. Os aditivos de nutrientes podem ajudar a manter um ambiente equilibrado para esses microorganismos prosperarem.
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Nitrogênio e fósforo: Nitrogênio e fósforo são dois dos nutrientes mais críticos para o crescimento microbiano. Eles são normalmente adicionados na forma de sais de amônio (por exemplo, cloreto de amônio ou sulfato de amônio) e sais de fosfato (por exemplo, fosfato de di -hidrogênio de potássio ou fosfato de hidrogênio de dissódio). Uma proporção equilibrada de carbono, nitrogênio e fósforo (C: N: P) é essencial para a atividade microbiana ideal. Em geral, uma proporção C: N: P de 100: 5: 1 é recomendada para digestão anaeróbica [1].
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Traços elementos: Elementos de traço como ferro, cobalto, níquel e molibdênio também são necessários para o funcionamento adequado dos microorganismos anaeróbicos. Esses elementos atuam como cofatores para várias enzimas envolvidas nos processos metabólicos dos microorganismos. Por exemplo, o ferro é necessário para a síntese de proteínas heme, enquanto o cobalto é essencial para a produção de vitamina B12. Aditivos de elementos traços podem ser adicionados na forma de sais ou como parte de uma mistura de elementos de rastreamento comercial [2].
Buffers de pH
Manter um ambiente de pH estável é crucial para a sobrevivência e a atividade dos microorganismos anaeróbicos. A maioria dos microorganismos anaeróbicos prefere uma faixa de pH entre 6,5 e 7,5. No entanto, o pH das águas residuais que entra no reator UASB pode variar amplamente, dependendo da fonte das águas residuais. Os tampões de pH podem ser adicionados ao reator para evitar flutuações significativas no pH e manter um ambiente adequado para os microorganismos.
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Sais de bicarbonato e carbonato: Os sais de bicarbonato e carbonato são comumente usados como tampões de pH nos reatores UASB. Esses sais podem reagir com ácidos ou bases nas águas residuais para manter um pH estável. Por exemplo, o bicarbonato de sódio (NaHCO3) pode reagir com um ácido para formar dióxido de carbono, água e sal. Essa reação ajuda a neutralizar o ácido e impedir uma diminuição no pH. Da mesma forma, o carbonato de sódio (Na2CO3) pode reagir com um ácido para formar bicarbonato de sódio e um sal, o que também ajuda a manter um pH estável [3].
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Ajuste da alcalinidade: Além de usar tampões de pH, a alcalinidade das águas residuais também pode ser ajustada para manter um pH estável. A alcalinidade refere -se à capacidade das águas residuais de neutralizar os ácidos. Ao aumentar a alcalinidade das águas residuais, o pH pode ser estabilizado e tornado mais resistente às mudanças. A alcalinidade pode ser ajustada pela adição de produtos químicos como cal (CaO ou CA (OH) 2) ou hidróxido de sódio (NaOH) [4].
Coagulantes e floculantes
Coagulantes e floculantes são usados para melhorar as propriedades de decantação do lodo no reator UASB. Esses produtos químicos ajudam a agregar pequenas partículas e colóides nas águas residuais, facilitando a separação da fase líquida. Isso pode melhorar a clareza do efluente tratado e reduzir a quantidade de sólidos suspensos no reator.
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Coagulantes: Coagulantes são produtos químicos que neutralizam as cargas elétricas na superfície das partículas nas águas residuais, fazendo com que elas se agreguem. Os coagulantes comuns utilizados nos reatores UASB incluem sulfato de alumínio (alum), cloreto férrico e cloreto de polialumínio (PAC). Esses coagulantes podem ser adicionados às águas residuais antes de entrar no reator ou diretamente no reator [5].
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FlorCulants: Os floculantes são polímeros que ajudam a preencher as partículas agregadas, formando flocos maiores que se acalmam com mais facilidade. Os floculantes aniônicos, catiônicos e não iônicos estão disponíveis, e a escolha do floculante depende das características das águas residuais e do lodo. Por exemplo, os floculantes aniônicos são frequentemente usados para tratar águas residuais com alta carga negativa, enquanto os floculantes catiônicos são mais adequados para águas residuais com alta carga positiva [6].
Agentes antifoaming
A espuma pode ser um problema significativo nos reatores UASB, especialmente ao tratar águas residuais com alta carga orgânica ou contendo surfactantes. A espuma pode levar à redução da eficiência do reator, aumento da transição de lodo e dificuldades operacionais. Agentes antifoaming podem ser adicionados ao reator para prevenir ou reduzir a espuma.
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Agentes antifoaming à base de silicone: Agentes antifoaming à base de silicone são comumente usados em reatores UASB. Esses agentes funcionam reduzindo a tensão superficial do líquido, impedindo a formação de bolhas de espuma. Os agentes antifoaming à base de silicone são eficazes em uma ampla gama de temperaturas e valores de pH e são relativamente não tóxicos aos microorganismos anaeróbicos [7].
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Agentes antiforosos à base de petróleo: Agentes antifoaming à base de óleo também podem ser usados em reatores UASB. Esses agentes trabalham se espalhando sobre a superfície das bolhas de espuma, fazendo com que eles colapsem. Os agentes antiforosos à base de petróleo são tipicamente mais eficazes em baixas temperaturas, mas podem ter um impacto negativo nos microorganismos anaeróbicos se usados em quantidades excessivas [8].
Outros aditivos
Além dos aditivos mencionados acima, existem vários outros tipos de aditivos que podem ser usados nos reatores UASB, dependendo dos requisitos específicos do processo de tratamento de águas residuais.
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Aditivos enzimáticos: Aditivos enzimáticos podem ser usados para melhorar a quebra de compostos orgânicos complexos nas águas residuais. Essas enzimas podem ajudar a aumentar a taxa de hidrólise e melhorar a eficiência geral do processo de digestão anaeróbica. Por exemplo, as enzimas da celulase podem ser usadas para quebrar a celulose, um carboidrato complexo encontrado em muitos tipos de águas residuais [9].
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Inoculantes microbianos: Inoculantes microbianos são culturas de microorganismos específicos que podem ser adicionados ao reator UASB para melhorar o desempenho do processo de digestão anaeróbica. Esses inoculantes podem introduzir novas cepas de microorganismos com capacidades metabólicas específicas, como a capacidade de degradar certos tipos de poluentes. Inoculantes microbianos podem ser obtidos de fontes comerciais ou preparados internamente [10].
Conclusão
A escolha de aditivos para um reator anaeróbico UASB depende das características das águas residuais, das condições operacionais do reator e dos objetivos desejados de tratamento. Ao selecionar e usar cuidadosamente os aditivos apropriados, é possível melhorar a eficiência e a eficácia do reator UASB, reduzir os custos operacionais e produzir um efluente tratado de alta qualidade.
Se você estiver interessado em aprender mais sobre os reatores anaeróbicos da UASB ou precisar de assistência na seleção dos aditivos certos para o seu processo de tratamento de águas residuais, não hesite em entrar em contato conosco. Temos uma equipe de especialistas que podem fornecer conselhos e soluções personalizadas com base em suas necessidades específicas.
Referências
[1] Metcalf & Eddy. (2014). Engenharia de águas residuais: tratamento e reutilização (5ª ed.). Educação McGraw-Hill.
[2] Lettinga, G. e Hulshoff Pol, LW (1991). Projeto de processo UASB para vários tipos de águas residuais. Science and Technology, 23 (5-6), 1385-1401.
[3] Siegrist, H., & Gujer, W. (1985). Influência do pH e alcalinidade na digestão anaeróbica do lodo de esgoto. Water Research, 19 (4), 427-432.
[4] Van Lier, JB, & Lettinga, G. (1992). Controle de pH em reatores de manta de lodo anaeróbico de fluxo up up. Science and Technology, 25 (9), 177-185.
[5] Wills, C. (2006). Coagulação e floculação no tratamento de água e águas residuais. IWA Publishing.
[6] Gregory, J. (2006). Floculação no tratamento de água. IWA Publishing.
[7] Noyola, M., & Esparza-García, F. (2005). Controle de espuma em reatores anaeróbicos: uma revisão. Biorresource Technology, 96 (16), 1787-1795.
[8] Zhang, Y., & Banks, CJ (2011). Espuma na digestão anaeróbica: uma revisão. Revisões de energia renovável e sustentável, 15 (1), 293-302.
[9] Lynd, LR, Weimer, PJ, Van Zyl, WH, & Pretorius, IS (2002). Utilização microbiana de celulose: fundamentos e biotecnologia. Revisões de Microbiologia e Biologia Molecular, 66 (3), 506-577.
[10] Fang, HHP, & Liu, H. (2002). Inoculação microbiana para a inicialização de reatores anaeróbicos que tratam águas residuais industriais: uma revisão. Biorresource Technology, 84 (1), 1-10.
