O reator anaeróbico IC é uma tecnologia de tratamento anaeróbico de terceira-geração altamente eficiente. Seu núcleo reside em alcançar alta carga volumétrica, forte resistência ao choque e efluente estável através de um sistema de circulação interna. É amplamente utilizado no tratamento de águas residuais orgânicas de alta-concentração de indústrias como cerveja, amido, fabricação de papel e farmacêutica.
O reator anaeróbico IC (Circulação Interna) é um reator anaeróbico de terceira{0}}geração de alta-eficiência desenvolvido pela empresa holandesa PAQUES em meados-da década de 1980 com base no UASB. Ele combina a estrutura em série de dois UASBs e um mecanismo de circulação interna autodirigido, melhorando significativamente a eficiência de transferência de massa e a capacidade de remoção de matéria orgânica, e tem vantagens notáveis no tratamento de águas residuais industriais.
Visão geral do princípio fundamental
O funcionamento da torre IC é baseado no mecanismo de “circulação interna”: o efluente entra no fundo e se mistura com o lodo granular, onde é degradado na primeira câmara de reação para produzir grande quantidade de biogás; o biogás transporta o líquido misturado pelo riser até o separador de gás -líquido superior, onde o gás é descarregado e o líquido retorna para o fundo através da linha de retorno, formando uma circulação interna contínua. Este processo intensifica a transferência de massa e melhora a eficiência da reação.
No reator IC, a geração e separação do biogás ocorrem da seguinte forma:
Geração de biogás: Na primeira e segunda câmaras de reação do reator, microrganismos anaeróbios decompõem a matéria orgânica para produzir biogás (principalmente metano e dióxido de carbono) e líquido de reação. À medida que o biogás sobe, ele eleva o líquido misturado na primeira câmara de reação até o separador de gás -líquido superior do reator.
Separação de gás-líquido: depois de entrar no separador de gás-líquido, o biogás, devido à diferença de densidade entre gás e líquido, move-se para cima, enquanto o líquido de reação flui para baixo. O separador de gás-líquido é projetado com uma coifa de coleta de gás e tubo de descarga de biogás. O biogás é separado e entra no separador de gás -líquido através do tubo de coleta de gás e, por fim, é descarregado através do tubo superior de descarga de biogás.
Retorno de líquido: o líquido de reação separado flui da parte inferior do separador de gás-líquido e entra novamente-na parte inferior do reator para participar do processo de reação anaeróbica subsequente.
Tabela de parâmetros do reator anaeróbico IC
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Dimensão do parâmetro |
Valores/características típicas do reator anaeróbico IC |
Referência de comparação (por exemplo, UASB) |
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Carga de volume |
15–30 kgDQO/(m³·d), até 35–50 kgDQO/(m³·d)em cargas elevadas |
UASB é geralmente 5–10 kgDQO/(m³·d) |
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Tempo de Retenção Hidráulica (TRH) |
2–6 horas (dependendo da qualidade da água) |
O UASB normalmente requer de 10 a 24 horas |
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BACALHAU Taxa de remoção |
75%–80%ou mais (dependendo da concentração do afluente) |
Ligeiramente superior em condições semelhantes, mas com operação mais estável em UASB |
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Fluxo de Circulação Interna |
Taxa de 2 a 3 vezes o influente (para baixas concentrações), até 10 a 20 vezes (para altas concentrações) |
É necessária circulação externa da bomba, com maior consumo de energia |
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Velocidade de fluxo ascendente |
Até 16–20 vezes maior que o UASB |
Menor no UASB comum |
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Relação entre altura-e{1}}diâmetro |
Geralmente 4–8, com altura de até 20m |
Geralmente mais curto e largo, ocupando mais espaço |
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Faixa de controle de pH |
Recomendado 6,5–7,5 para influentes |
O desvio desta faixa afeta a atividade das bactérias metanogênicas |
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Temperatura operacional |
À temperatura ambiente (20–25 graus) ou mesofílica (35–38 graus) |
Mesófilo é o modo principal, sensível à temperatura |
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Concentração de Lodo |
Extremamente alto, principalmente lodo granular, a circulação interna promove a formação |
Menor concentração, propenso a perdas |
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Área útil |
Apenas 1/4–1/3 do UASB |
Ocupa mais espaço |
Cenários de aplicação do reator anaeróbico IC
Tratamento de águas residuais na indústria de cerveja e bebidas
O reator anaeróbico IC tem bom desempenho no tratamento de águas residuais da produção de cerveja e bebidas. Ele pode lidar com águas residuais de mosturação e fermentação de cerveja. Através de câmaras de reação de dois-estágios, ele degrada substâncias orgânicas como açúcares e proteínas, alcançando uma taxa de remoção de DQO de 85% a 90%. Além disso, o biogás recuperado pode ser utilizado para aquecimento de caldeiras, reduzindo custos de energia.
Tratamento de águas residuais no processamento de amido e laticínios
Na indústria de processamento de amido e laticínios, o reator anaeróbico IC pode lidar com águas residuais da produção de amido de milho e soro de leite (rico em lactose e proteína). Ao diluir sólidos suspensos (SS) de alta-concentração por meio da circulação interna, ele pode evitar o amontoamento de lodo e tem uma taxa de carga volumétrica de até 20-30 kg DQO/m³·d.
Tratamento de águas residuais no processamento de carne e frutas/vegetais
O reator anaeróbico IC também é adequado para tratar águas residuais de abate de carne (contendo gordura e sangue) e decapagem de frutas/vegetais (com alto teor de sal). Pode degradar eficazmente substâncias orgânicas complexas nestas águas residuais, melhorando a eficiência do tratamento.
Tratamento de águas residuais na indústria de papel e celulose
O licor negro da fabricação de papel e as águas residuais de celulose contêm lignina, celulose e outras substâncias refratárias, e os métodos de tratamento tradicionais têm baixa eficiência. O reator anaeróbico IC opera em altas temperaturas (55-65 graus) para aumentar a degradação, reduzindo o DQO para menos de 500 mg/L após o tratamento. A água tratada pode ser reutilizada na produção.
Tratamento de águas residuais na indústria química
O reator anaeróbico IC é adequado para o tratamento de águas residuais orgânicas da indústria química, como resíduos de destilação de álcool e águas residuais de fermentação de ácido cítrico. Essas águas residuais contêm altas concentrações de substâncias orgânicas, e o reator anaeróbico IC pode degradá-las com eficiência, atendendo aos padrões de descarga ambiental.
Tratamento de águas residuais em galvanoplastia, tingimento e lixiviados de aterros sanitários
Para galvanoplastia e tingimento de águas residuais e lixiviados de aterros sanitários, o reator anaeróbico IC geralmente adota o processo combinado de nitrificação de atalho IC + -corte, alcançando uma taxa de remoção de nitrogênio de mais de 90%. Este processo combinado pode remover com eficácia o nitrogênio, o fósforo e outros poluentes das águas residuais, melhorando a eficiência do tratamento.
Características do Reator Anaeróbico IC
O reator anaeróbico IC possui alta concentração de lodo e grande quantidade de microrganismos. Possui também circulação interna, o que garante uma boa transferência de massa. A taxa de carregamento orgânico do influente pode ser até três vezes maior. Geralmente, a taxa de carregamento volumétrico é de 10 a 18 kg DQO/m³/d, podendo para algumas marcas ser ainda maior.
A taxa de carregamento volumétrico do reator IC é cerca de três vezes maior que a do reator UASB convencional, e seu volume é aproximadamente um{0}}quarto daquele do reator convencional. Portanto, ocupa menos espaço e é altamente adequado para empreendimentos industriais e de mineração com disponibilidade limitada de terrenos.
O reator IC pode diluir automaticamente o afluente através da circulação interna, mantendo efetivamente a estabilidade da concentração do afluente na primeira câmara de reação.
O impacto da temperatura na digestão anaeróbica reside principalmente no seu efeito na taxa de digestão. Devido à grande quantidade de microrganismos no reator IC, a influência da temperatura na digestão anaeróbica não é mais proeminente ou severa. Geralmente, a digestão anaeróbica no reator IC pode ser realizada em temperaturas normais (20 a 25 graus), reduzindo a dificuldade de manutenção da temperatura de digestão e economizando energia.
O refluxo em reatores anaeróbicos convencionais é obtido por meio de pressurização externa, enquanto o reator IC utiliza o biogás que gera como força de elevação para conseguir a circulação interna do líquido misturado, eliminando a necessidade de bomba para forçar a circulação e economizando consumo de energia.
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