Resumo

Neste trabalho foi analisado o comportamento hidrodinâmico, as características hidráulicas de um reator tipo UASB (1 L) operado em diferentes condições e a influência da produção de biogás no regime de escoamento do reator por meio de análise estatística. O reator, confeccionado em plexiglass, foi operado com vazão de 4 L.d-1 (0,166 L.h-1) e TDH teórico de 6 h em duas etapas distintas: I sem simulação da geração de biogás; II com simulação da geração de biogás. Nos ensaios hidrodinâmicos tipo pulso foi aplicada eosina Y como traçador. Aproximadamente 83% dos valores de TDH real (5,4 a 6,8 h) foram inferiores ao TDH teórico, provavelmente devido à ausência de obstáculos ao longo reator, movimentação ascensional das bolhas de biogás que impulsionaram o traçador e ocorrência de caminhos preferenciais e curtos-circuitos hidráulicos. Foram obtidos de 2 a 4 reatores de mistura completa em série, sendo o modelo N-CSTR em série com melhor ajuste dos dados experimentais. O volume de zonas mortas resultou em 10% e 3,3% nos ensaios 1 e 2 na Etapa I e em 8,3%, 6,7% e 10% nos ensaios 1, 2 e 3, respectivamente, na Etapa II. Foram verificados curtos-circuitos hidráulicos em todos os ensaios da Etapa II (de 0,08 a 0,09). Na Etapa I foram obtidos os melhores valores quanto às características hidrodinâmicas e hidráulicas. Além disso, concluiu-se que a produção de biogás não interfere significativamente no desempenho deste reator.

Introdução

A qualidade dos corpos hídricos e consequentemente o ecossistema aquático tem sofrido alterações negativas devido a sua exposição à diversos tipos de contaminação como lançamento inadequado de esgotos sanitários, efluentes industriais, composto químicos devido à acidentes por derramamento, percolação de agrotóxicos através de irrigação ou chuvas, dentre outros.

Com o crescimento populacional houve aumento significativo no consumo de água e consequentemente na geração de esgotos sanitários. A matéria orgânica presente em alguns destes resíduos, quando lançados de forma inadequada e sem tratamento prévio, tem contribuído para contaminação e eutrofização em corpos hídricos.

Na busca pelo desenvolvimento sustentável, houve avanço em estudos direcionados à criação e otimização de sistemas de tratamento de efluentes alternativos considerados eficazes e com menores custos de operação e manutenção.

Dentre as principais técnicas empregadas no Brasil, o uso do tratamento biológico, especificamente, de reatores anaeróbios de manta de lodo e fluxo ascendente (tipo UASB – Upflow Anaerobic Sludge Blanket) tem ocupado posição destaque devido às condições ambientais e climáticas favoráveis. Outros aspectos positivos neste tipo de sistema são: baixa produção de lodo, baixo requerimento de área, baixo custo de implantação, simplicidade de construção, operação e manutenção, redução no consumo de energia, possibilidade de aproveitamento do biogás gerado; capacidade de suportar sobrecargas orgânicas e hidráulicas, dentre outras (CHERNICHARO, 2007).

Um dos aspectos importantes a se considerar nestes sistemas é o comportamento hidrodinâmico da massa líquida em seu interior. O conhecimento da hidrodinâmica de reatores possibilita maior compreensão sobre a ocorrência de anomalias no escoamento que podem afetar significativamente o desempenho do sistema, tais como presença de zonas mortas, curtos-circuitos hidráulicos, caminhos preferenciais e recirculação interna (CARVALHO et al., 2008).

De acordo com Levenspiel (2000), o estudo hidrodinâmico consiste na aplicação da técnica de estímuloresposta que consiste na injeção do traçador na entrada do reator a taxa constante em um intervalo de tempo pré-estabelecido. Os traçadores são substâncias cuja presença do líquido no interior do reator pode ser detectada com precisão e cujas características permanecem inalteradas na unidade de tratamento (CASTRO, 2010).

Neste trabalho teve foi determinado o comportamento hidrodinâmico e hidráulico de um reator do tipo UASB abiótico em condições distintas de operação, sendo: etapa I sem simulação de biogás e a etapa II com geração de biogás.

Autores: Aline Yumi Hattori; Cristiane Kreutz; Flavio Bentes Freire; Fernando Hermes Passig e Karina Querne de Carvalho.