A Digestão Anaeróbia em ETAR / Conceitos. Leonor Amaral

Transcrição

1 A Digestão Anaeróbia em ETAR / Conceitos

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3 Objetivo 6. Assegurar a disponibilidade e gestão sustentável da água e saneamento para todos

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5 Palavra chave Resultados Anaerobic digestion Biogas Artificial Neural Networks Artificial Neural Networks & Anaerobic digestion Anaerobic digestion sustainability Anaerobic digestion integrants Anaerobic digestion 637

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11 Meio receptor 2 L/hab.dia 200 L/hab.dia 160 L/hab.dia

12 Meio receptor 2 L/hab.dia 200 L/hab.dia 200 L/hab.dia Tratamento Fase Líquida Preliminar Primário Secundário Terciário Obra de entrada Decantador 1º Reactor biológico Decantador 2º ETAR Resíduos Tratamento de lamas Biogás Lamas estabilizadas Tratamento Fase Sólida

13 Características das Lamas 1. Matéria orgânica e inorgânica - complexa 2. Matéria fermentescível e contaminada 3. Perigo para a saúde pública 4. Cheiram mal 5. A maior parte é água Tratamento das Lamas - objectivos 1. Estabilizar compostos orgânicos 2. Eliminar odores 3. Destruir patogénicos 4. Inibir, reduzir ou eliminar potencial de fermentação 5. Melhorar condições de desidratação 6. Reduzir custos Processos de Tratamento das Lamas Espessamento..... Estabilização Cal Digestão Anaeróbia Digestão Aeróbia Térmica Compostagem Desidratação.....

14 Uma definição. A digestão anaeróbia consiste na conversão microbiológica de substratos orgânicos a metano (CH 4 ) e dióxido de carbono (CO 2 ), através de associações simbióticas entre diferentes grupos de bactérias, sendo normalmente descrita por quatro fases: Hidrólise, Acidogénese, Acetogénese e Metanogénese

15 Proteínas Matéria orgânica Carbohidratos Lípidos Hidrólise Amino ácidos Açucares Ácidos gordos voláteis Acidogénese Produtos intermediários Propionato, butirato,..etc Acetogénese Acetato Hidrogénio, Dióxido de Carbono Metanogénese Metano

16 Orgânica Function Hidrolise If x=proteina Then y=aminoacido : GoTo 55 If x=carbohidrato Then y=açucar : GoTo 55 Matéria Proteínas Matéria orgânica Carbohidratos Lípidos If x=lípido Then y=ácido gordo volátil : GoTo 55 Hidrólise 55 End Function Function Acidógenese If If If 65 End Function Function Acetogénese If If If 75 End Function Amino ácidos Acidogénese Açucares Produtos intermediários Propionato, butirato,..etc Acetogénese Ácidos gordos voláteis Function Metanogénese If x=acetato Then y=metano : GoTo 85 If x=hidrogénio Then y=metano : GoTo 85 Acetato Metanogénese Hidrogénio, Dióxido de Carbono 85 End Function Metano Metano

17 CH 4 CO 2 H2 S CO 2 CO 2 Resíduos Orgânicos Proc.Deg. Anaeróbia Digestão Anaeróbia Trat Anaeróbio AR Solução com nutrientes Micro TratAeróbio TratAeróbio (nitrificação) Solução com Compostos mineralizados Águas Residuais domésticas e industriais, lamas, biomassa vegetal, resíduos sólidos... Condicionadores do solo S NBMR- Natural Biological Mineralization Route (Lettinga, 2006)

18 Sucesso da Digestão Anaeróbia f(): 1. Diferentes tipos de microrganismos, dependentes uns dos outros 2. Substracto 3. Condições operacionais a. Mistura / agitação b. Tempo de retenção c. Carga volúmica (orgânica e /ou de sólidos) 4. Factores Ambientais : a. Condições anaeróbias b. Temperatura c. ph d. Ácidos gordos voláteis e. Alcalinidade f. Teor de tóxicos g. Nutrientes

19 Sucesso da Digestão Anaeróbia f(): 4. Factores Ambientais : Gama de temperaturas Intervalo Psicrófila 15 25ºC Mesófila 30 40ºC Termófila 50 60ºC a. Condições anaeróbias b. Temperatura c. ph d. Ácidos gordos voláteis e. Alcalinidade f. Teor de tóxicos g. Nutrientes ph óptimo: 6,8-7,4 ph aceitável: 6,4-8 alcalinidade 2500 e 5000 mg CaCO 3 /l, 1000 e 5000 mg CaCO 3 /l razão C/N 15 e 30 razão C/P 150/1

20 Escumas Lamas in Gás (Biogás) Sobrenadante Outputs Digestão Anaeróbia de Lamas 1. Biogás 2. Lamas digeridas (aplicação no solo, compostagem ou valorização energética 3. Melhoria das condições de desidratação 4. Menores teores de água nas lamas digeridas 1% H 2 S 5% vapor de água Lamas digeridas 50% CO 2 50% CH 4

21 Produção específica de biogás 0,75 m 3 /kg - 1,12 m 3 /kg de SV rem Poder calorífico kj/m kj/m 3 Principais aplicações energéticas do biogás 1. Motores de combustão interna 2. Queima em caldeiras 3. Microturbinas 4. Células de combustível Aplicação Energética do Biogás = f(composição do biogás) condiciona a sua utilização. Necessidade de tratar o biogás: 1. Vapor de água presença de compostos que possam formar ácidos 2. Teor de enxofre - ácido sulfídrico é altamente corrosivo 3. Compostos de sílica - siloxanos

22 Combate às Alterações Climáticas O metano (CH4) é um gás de efeito estufa O PNAC - Programa Nacional para as Alterações Climáticas- refere a importância do processo de digestão anaeróbia como forma de controlar as emissões de metano, assim como de contribuir para a produção de energia renovável A vida do metano (CH 4 ) na atmosfera é muito mais curta do que a do dióxido de carbono (CO 2 ), mas o CH 4 é mais eficiente na captura de radiação do que o CO 2. O impacto comparativo do CH 4 sobre a mudança climática é 25 vezes maior do CO 2 ao longo de um período de 100 anos.

23 Cartoon by David Simonds ( sewage-treatment-plants-using-methane-for-fuel-cell-power-ge.html)

24 Obrigada