Digestão anaeróbia de efluentes industriais

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Digestão anaeróbia de efluentes industriais

  1. 1. Semana da Química DIGESTÃO ANAERÓBIA DE EFLUENTES INDUSTRIAIS EDUARDO M. KISPERGHER Prof. Do curso de Técnico em Química, Centro de Educação Profissional Integrado Mestre em Engenharia de Alimentos pela UFPR “Digestão anaeróbia de efluentes da indústria de laticínios Graduado em Engenharia Química UFPR
  2. 2. ORGANIZAÇÃO 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Introdução Digestão anaeróbia Reatores anaeróbios Biogás Biogás no Brasil Outras vantagens Maiores informações
  3. 3. 1. INTRODUÇÃO • A natureza possui processos de depuração do ambiente. • Entre os processos biológicos, existem a digestão aeróbia, a anaeróbia e a facultativa.
  4. 4. 1. INTRODUÇÃO Digestão aeróbia • Grego: “are” (ar)- “bio” (vida) • Bactérias aeróbias consomem a matéria orgânica presente no meio e a transforma em CO2, água e novas bactérias.
  5. 5. CO2 1. INTRODUÇÃO Efluente bruto Digestão Aeróbia Efluente tratado Lodo
  6. 6. 1. INTRODUÇÃO
  7. 7. 1. INTRODUÇÃO • A digestão anaeróbia ocorre naturalmente em locais onde não há nenhum oxigênio livremente disponível e há matéria orgânica em abundância. • Grego: “an” (não)- “are” (ar)- “bio” (vida) • Por exemplo: • Estômago de animais; • Fundo de lagoas; • Mangues e pântanos; • Aterros sanitários.
  8. 8. Biogás 1. INTRODUÇÃO Efluente bruto Digestão Anaeróbia Efluente tratado Lodo
  9. 9. 1. INTRODUÇÃO
  10. 10. 1. INTRODUÇÃO • Quadro comparativo Aspecto Anaeróbio Aeróbio Exigência energética baixa Muito maior Faixa de alimentação Alta a muito baixa Moderada a muito baixa Grau de tratamento Alto Alto Produção de lodo Muito baixa Muito maior Exigência de nutrientes Um quinto ou menos que no aeróbio Cinco vezes maior Emissão de odores Baixa De alta a baixa Qualidade do efluente Requer polimento Mais estável Produção de energia Sim Não
  11. 11. 1. INTRODUÇÃO • Digestão anaeróbia é uma sequência de etapas complementares que ocorre na ausência de oxigênio e transforma a matéria orgânica em metano e dióxido de carbono.
  12. 12. 2. DIGESTÃO ANAERÓBIA 1ª Fase 2ª Fase 3ª Fase 4ª Fase
  13. 13. 2. DIGESTÃO ANAERÓBIA • Análise dos efluentes • DQO: demanda química de oxigênio; • DBO: demanda biologia de oxigênio; • pH; • Alcalinidade: concentração do íon HCO3• Sólidos totais: fixos e voláteis • Nutrientes: concentração de NPK
  14. 14. 2. DIGESTÃO ANAERÓBIA • Fatores que influenciam o processo: • Fatores Ambientais: • Temperatura: • Psicrotrófica entre 4 e 15°C; • Mesófila entre 20 e 40°C; • Termófila entre 45 e 70°C. • pH e alcalinidade: • Acidogênicos entre 5,5 e 6,5; • Metanogênicos entre 7,8 e 8,2; • Alcalinidade entre 1000 e 5000 mg HCO3-.L-1 .
  15. 15. 2. DIGESTÃO ANAERÓBIA • Nutrientes: • Em ordem de importância nitrogênio, enxofre, fósforo, ferro, cobalto, níquel, molibdênio, selênio, riboflavina e vitamina B12 (CHERNICHARO, 2007); • DQO:N:P é de 350:5:1 • Compostos inibidores e tóxicos: • Oxigênio: quando > 0,1 mg.L-1; • Amônia: inibidor quando > 150 mg.L-1; • Enxofre: tóxica quando > 200 mg.L-1; • Cátions de metais leves: sódio > 3500 mg.L-1, potássio > 2500 mg.L-1, cálcio > mg.L-1 e magnésio > 1000 mg.L-1. • Metais pesados: tóxicos quando dissolvidos. A toxicidade é Ni>Cu>Pb>Cr>Zn.
  16. 16. 3. REATORES ANAERÓBIOS • Sistemas anaeróbios de tratamento: • Reatores de baixa taxa: baixas taxas de carga orgânica recebida, de 1 a 2 kg DQO.m-3.dia-1. Não recomendável para produção de energia. Modelo Indiano Lagoa anaeróbia
  17. 17. 3. REATORES ANAERÓBIOS
  18. 18. 3. REATORES ANAERÓBIOS
  19. 19. 3. REATORES ANAERÓBIOS • Sistemas anaeróbios de tratamento: • Reatores de alta taxa: Biomassa imobilizada garante altas taxas de digestão (até 24 kg DQO.m-3.dia-1) e é mais indicado para produção de biogás. a) Reator CSTR b) Reator UASB c) Reator Filtro anaeróbio
  20. 20. 3. REATORES ANAERÓBIOS Filtro Anaeróbio de Fluxo Ascendente
  21. 21. 4. BIOGÁS
  22. 22. 4. BIOGÁS • O biogás produzido dos processos de digestão anaeróbia é composto de metano (45 a 75%) e dióxido de carbono (25 a 55%), gás sulfídrico (1000 ppm), água e gases traço (ZHAO, 2010). • Estequiometricamente, 1 kg DQO é convertido em 0,35 Nm3 de metano, dependendo do substrato digerido.
  23. 23. 4. BIOGÁS • Equivalente energético de 1 m3 de biogás: • 3,47 kg de madeira; • 0,61 L de óleo diesel; • 1,5 kg de carvão; • 0,45 kg de GLP; • 1,25 kWh de eletricidade.
  24. 24. 4. BIOGÁS •O biogás pode ser purificado ou enriquecido dependendo da aplicação. • Usos do biogás: • Gerar calor: fogões; caldeiras, aquecimento. • Gerar eletricidade; • GNV
  25. 25. 4. BIOGÁS • A produção de biogás começa quando há equilíbrio entre os organismos acidogênicos e metanogênicos. • O esterco bovino é um inoculo potencial, pois 40% dos microrganismos são da fauna anaeróbia.
  26. 26. 4. BIOGÁS
  27. 27. 5. BIOGÁS NO BRASIL • No Brasil existem algumas iniciativas quanto ao aproveitamento do Biogás: • Potencial: 1,05 GW • Aneel: chamada 14/2012; • ETE Barueri da Sabesp gera 2,6 MW de energia elétrica; • Aterro sanitário Bandeirantes (São Paulo), gera 22,6 MW de energia elétrica; • Criadores de suínos: geração de eletricidade para a propriedade;
  28. 28. 5. BIOGÁS NO BRASIL • Indústrias: • Corn Products (Balsa Nova); • Duas Rodas (Jaraguá do Sul); • Indústrias de alimentos; • Abatedouros (aves, gado, suínos e peixes);
  29. 29. 5. BIOGÁS NO BRASIL Aplicações no Mundo: • UNILEVER – BEN & JERRY´S: tratamento de resíduos de sorvete, nata e frutas. O biogás produzido corresponde a 40% da meta de energia renovável da empresa; • ANHEUSER – BUSCH: tratamento de efluentes de cervejaria. O biogás economiza 10% de combustível de caldeira;
  30. 30. 6. OUTRAS VANTAGENS • Produção de biofertilizante. • Venda de créditos de carbono.
  31. 31. 7. Maiores informações • Email: e.kispergher@gmail.com • Literatura: Reatores Anaeróbios, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo.
  32. 32. Obrigado!

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