A Digestão Anaeróbia em ETAR / Conceitos

Leonor Amaral

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

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Anaerobic digestion 14 472 integrants

Anaerobic digestion 637

Palavra chave Resultados

Anaerobic digestion 1.090.000

Biogas 13.300.000

9.580.000

Artificial Neural Networks & Anaerobic digestion 68.700

Anaerobic digestion sustainability 537.000

Artificial Neural Networks

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200 L/hab.dia

160 L/hab.dia

Me

io r

ece

pto

r

2 L/hab.dia

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200 L/hab.dia

200 L/hab.dia

2 L/hab.dia

Me

io r

ece

pto

r

TerciárioPrimárioPreliminar Secundário

Tratamento de lamas

Reactor biológico Decantador 2ºDecantador 1ºObra de entrada

Lamas estabilizadas

BiogásResíduos

Tratamento Fase Líquida

Tratamento Fase Sólida

ETAR

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Características das Lamas1. Matéria orgânica e inorgânica - complexa2. Matéria fermentescível e contaminada 3. Perigo para a saúde pública 4. Cheiram mal5. A maior parte é água

Tratamento das Lamas - objectivos1. Estabilizar compostos orgânicos2. Eliminar odores3. Destruir patogénicos4. Inibir, reduzir ou eliminar potencial de

fermentação5. Melhorar condições de desidratação6. Reduzir custos

Processos de Tratamento das Lamas

Espessamento DesidrataçãoEstabilizaçãoCal

Digestão Anaeróbia

Digestão Aeróbia

Térmica

Compostagem

…………………..

……………..

……………………

…………………….

…………………..

……………..

……………………

…………………….

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A digestão anaeróbia consiste na conversão microbiológica de

substratos orgânicos a metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2), através de

associações simbióticas entre diferentes grupos de bactérias, sendo

normalmente descrita por quatro fases:

•Hidrólise,

•Acidogénese,

•Acetogénese e

•Metanogénese

Uma definição…….

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Proteínas LípidosCarbohidratos

Amino ácidos Ácidos gordos voláteis

Açucares

Produtos intermediáriosPropionato, butirato,..etc

Acetato Hidrogénio, Dióxido de Carbono

Metano

Metanogénese

Hidrólise

Acidogénese

Acetogénese

Matéria orgânica

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Proteínas LípidosCarbohidratos

Amino ácidos Ácidos gordos voláteis

Açucares

Produtos intermediáriosPropionato, butirato,..etc

Acetato Hidrogénio, Dióxido de Carbono

Metano

Metanogénese

Hidrólise

Acidogénese

Acetogénese

Matéria orgânicaFunction Hidrolise

If x=Proteina Then y=aminoacido : GoTo 55

If x=Carbohidrato Then y=açucar : GoTo 55

If x=Lípido Then y=ácido gordo volátil : GoTo 55

55 End Function

If x=Acetato Then y=Metano : GoTo 85

If x=Hidrogénio Then y=Metano : GoTo 85

85 End Function

Function Metanogénese

If ……………………

Function Acidógenese

If ……………………

If ……………………

65 End Function

Function Acetogénese

If ……………………

If ……………………

75 End Function

If ……………………

Matéria

Org

ânic

a

Metano

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Resíduos

Orgânicos

Proc.Deg. Anaeróbia

Digestão Anaeróbia

Trat Anaeróbio AR

Solução

com

nutrientes

Micro

TratAeróbio

TratAeróbio

(nitrificação)

Solução

com

Compostos

mineralizados

Condicionadores

do solo

S

CO2 CO2

CO2 H2SCH4

NBMR- Natural Biological Mineralization Route (Lettinga, 2006)

Águas Residuais

domésticas e industriais,

lamas,

biomassa vegetal,

resíduos sólidos...

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1. Diferentes tipos de microrganismos, dependentes uns dos outros2. Substracto3. Condições operacionais

Sucesso da Digestão Anaeróbia f():

a. Mistura / agitaçãob. Tempo de retençãoc. Carga volúmica (orgânica e /ou de sólidos)

4. Factores Ambientais :

a. Condições anaeróbiasb. Temperaturac. pHd. Ácidos gordos voláteise. Alcalinidadef. Teor de tóxicosg. Nutrientes

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Sucesso da Digestão Anaeróbia f():

4. Factores Ambientais :

a. Condições anaeróbiasb. Temperaturac. pHd. Ácidos gordos voláteise. Alcalinidadef. Teor de tóxicosg. Nutrientes

pH óptimo: 6,8 - 7,4

pH aceitável: 6,4 - 8

alcalinidade 2500 e 5000 mg CaCO3/l, 1000 e 5000 mg CaCO3/l

razão C/N 15 e 30

razão C/P 150/1

Gama de temperaturas Intervalo

Psicrófila 15 – 25ºC

Mesófila 30 – 40ºC

Termófila 50 – 60ºC

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Escumas

Lamas in

Gás (Biogás)

Sobrenadante

Lamas digeridas

≥ 50% CH4

≤ 50% CO2

5% vapor de água

≤ 1% H2S

Outputs Digestão Anaeróbia de Lamas

1. Biogás2. Lamas digeridas (aplicação no solo ,

compostagem ou valorização energética3. Melhoria das condições de desidratação4. Menores teores de água nas lamas

digeridas

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Principais aplicações energéticas do biogás

1. Motores de combustão interna

2. Queima em caldeiras

3. Microturbinas

4. Células de combustível

Necessidade de tratar o biogás:

Aplicação Energética do Biogás = f(composição

do biogás) condiciona a sua utilização.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

Produção específica de biogás 0,75 m3/kg - 1,12 m3/kg de SV rem

Poder calorífico 21.000 kJ/m3 - 24.500 kJ/m3

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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

O metano (CH4) é um gás de efeito estufa

A vida do metano (CH4) na atmosfera é muito mais curta do que a do dióxido de carbono

(CO2), mas o CH4 é mais eficiente na captura de radiação do que o CO2.

O impacto comparativo do CH4 sobre a mudança climática é 25 vezes maior do CO2 ao longo

de um período de 100 anos.

Combate às Alterações Climáticas

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Cartoon by David Simonds(http://www.greenm3.com/gdcblog/2010/1/4/sewage-treatment-plants-using-methane-for-fuel-cell-power-ge.html)

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Obrigada