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Comportamento de reactores Comportamento de reactores anaeróbios tratando a fracção orgânica anaeróbios tratando a fracção orgânica dos resíduos sólidos.

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1 Comportamento de reactores Comportamento de reactores anaeróbios tratando a fracção orgânica anaeróbios tratando a fracção orgânica dos resíduos sólidos urbanos dos resíduos sólidos urbanos Orientação Científica: Dr.º Luís Arroja * Co-orientação Drª Isabel Fernandes * * Professor (a) Associado (a) do Departamento de Ambiente e Ordenamento da Universidade de Aveiro António Pedro Conde Pinto Flor Bolsa de Doutoramento SFRH/BD/1066/2000 Projecto POCTI/CTA/39181/2001 Departamento de Ambiente e Ordenamento Dissertação apresentada à Universidade de Aveiro para cumprir os requisitos necessários à obtenção do grau de Doutor em Ciências aplicadas ao Ambiente

2 Departamento de Ambiente e Ordenamento 6 – MODELAÇÃO MATEMÁTICA DOS RESULTADOS 5 – ENSAIOS CONTÌNUOS E SEMI_CONTÌNUOS - reactores semi-contínuos e contínuos - reactores semi-contínuos e contínuos 1 – INTRODUÇÃO e OBJECTIVOS 2 – TECNOLOGIAS 3 – METODOLOGIAS 4 – ENSAIOS DE BIODEGRADABILIDADE - reactores descontínuos - reactores descontínuos 7 – CONCLUSÕES FINAIS AGENDA

3 Departamento de Ambiente e Ordenamento Objectivos Gerais Avaliar o potencial das tecnologias no contexto Português e o estado da arte FORSU e LS Desempenho de reactores contínuos Modelação matemática

4 Departamento de Ambiente e Ordenamento 1,7 FORSU;4,5 São produzidos 7,5 M m 3 (CH 4 ) por dia Apenas 23% do possível Tecnologia antiga (século X a.c) Protocolo de Kyoto Directivas 1999/31/CE Aumento de 0,3 M (ton).ano -1 em 2003 (apenas 0,4 M (ton) de aumento na década de 90). 1 – INTRODUÇÃO

5 Departamento de Ambiente e Ordenamento Portugal 0,03 Espanha 0,8 Alemanha 0,7 A Alemanha aumentou 6 vezes na última década. No final de 2003 tinha sido ligeiramente ultrapassada pela Espanha. 1 – INTRODUÇÃO

6 Departamento de Ambiente e Ordenamento CO-DIGESTÃO 1 – INTRODUÇÃO (FORSU) Fracção Orgânica dos Resíduos Sólidos Urbanos Lamas de ETAR BIOGÁS : VANTAGENS - Nutrientes - Cargas orgânicas (CO) e tempos de retenção hidráulico (TRH) - Economia de escala, por partilha de equipamentos Incineração Compostagem DESVANTAGENS -Transporte de resíduos -Entraves legislativos, 5% das unidades funcionam em co- digestão a nível Europeu

7 Departamento de Ambiente e Ordenamento Digestão anaeróbia da FORSU > 50 processos patenteados Contínuos VALORGA (França) DRANCO (Bélgica) FUNNEL (EUA) BTA (Alemanha) Via Húmida HERNING (Dinamarca) BIOMET (Suiça) 2 – TECNOLOGIAS Descontínuos BIOCEL (Holanda) SEBAC (EUA) Via Seca As vantagens e desvantagens são equilibrados. - 54% via seca - 46% via húmida

8 Departamento de Ambiente e Ordenamento Processos por via secaDRANCO © Restos FORSU sep. origem Chão Vibratório Crivo Rotativo Doseador Digestor Ø 7 m H= 21m Bomba Biogás Gerador de Vapor Maturação aeróbia Humotex Tratamento de água Prensa Processo contínuos 2 – TECNOLOGIAS

9 Departamento de Ambiente e Ordenamento Biogás Digestato Água de recirculação Hidropulper Desarenador Moínho Inertes Reactor Processos por via húmida BTA © Biotechnische Abfallverwertung 2 – TECNOLOGIAS

10 Departamento de Ambiente e Ordenamento FORSU simulada/restaurante típico Equipamento muito comum e disponível 3 – METODOLOGIAS

11 Departamento de Ambiente e Ordenamento Reactores - Equipamento Motor

12 Departamento de Ambiente e Ordenamento 4 – ENSAIOS DE BIODEGRADABILIDADE - reactores descontínuos Objectivos Procedimento experimental Sinergismos FORSU/LS Biodegradabilidade e Estabilidade Teor de Sólidos 0%25%50%75%100% ªª % FORSU % Sólidos

13 Departamento de Ambiente e Ordenamento 25 % A FORSU usada é mais biodegradável do que as LS e... 0,000 0,050 0,100 0,150 0,200 0,250 0,300 0,350 0, Dias l(CH 4 ).g -1 (STV)ad 0 % 25 % 50% 75 % 100 % 0 % 4 – ENSAIOS DE BIODEGRADABILIDADE - reactores descontínuos Resultados e conclusões

14 Departamento de Ambiente e Ordenamento 4 – ENSAIOS DE BIODEGRADABILIDADE - reactores descontínuos 0 % 25 % 50% 75 % 100 % 50 % 75 % 100 % 25 % 50 % 75 % 100 % 0 % os sistemas por via húmida têm um melhor comportamento. Resultados e conclusões 2 % 0,000 0,050 0,100 0,150 0,200 0,250 0,300 0,350 0, Dias l(CH 4 ).g -1 (STV)ad 10 % 2 % 20 % 2 % 20 % 10 % 2 % 20 % 2 %

15 Departamento de Ambiente e Ordenamento Remoção de STV (%) + FORSU - ST Produção específica de metano (l(CH 4 ).g -1 (STV) ) Menos sólidos e + FORSU = melhor desempenho + FORSU% Resultados e conclusões 4 – ENSAIOS DE BIODEGRADABILIDADE - reactores descontínuos

16 Departamento de Ambiente e Ordenamento A adição de LS tem um efeito estabilizador na performance do reactor % ST 10% ST 20% ST AOVs mg(AcA).l FORSU (%) ST (%) + FORSU Resultados e conclusões 4 – ENSAIOS DE BIODEGRADABILIDADE - reactores descontínuos

17 Departamento de Ambiente e Ordenamento 5 – ENSAIOS CONTÌNUOS E SEMI CONTÌNUOS – reactores semi-contínuos e contínuos Objectivos Produção de biogás e metano nos reactores Estudar a remoção de CQO e STV em função da carga orgânica aplicada Avaliar a influência do modo de alimentação (contínuo e semi-contínuo)

18 Departamento de Ambiente e Ordenamento m 3 (CH 4 ).ton -1 (STV) Reactor semi-contínuo SC Reactor contínuo CC CH 4 = 3,1 X o volume útil do reactor para 17 Kg(CQO).m -3.dia ,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 3 PVM m 3 (CH 4 ).m -3 reactor.dia CO Kg(CQO).m -3 reactor.dia PVM contínuo PVM semi-contínuo A percentagem de metano desceu dos 60 para 40% (V/V) Resultados e conclusões 5 – ENSAIOS CONTÌNUOS E SEMI CONTÌNUOS – reactores semi-contínuos e contínuos

19 Departamento de Ambiente e Ordenamento 6 – MODELAÇÃO MATEMÁTICA Objectivos Compreender o comportamento do reactor Aplicação do modelo ADM1 Determinar os parâmetros mais importantes para o desempenho do reactor.

20 Departamento de Ambiente e Ordenamento È capaz de simular a produção de metano Reactores descontínuos Ajuste de parâmetros Km_ac=8 d-1 K dis =0,5 d-1 K dis =1,14 d -1 Km_ac=0,46d -1 Resultados e conclusões 6 – MODELAÇÃO MATEMÁTICA DOS RESULTADOS

21 Departamento de Ambiente e Ordenamento Os parâmetros mais importantes para o REACTOR DESCONTÌNUO CO carga orgânica f_ch_Xc polissacarídeos Resultados e conclusões 6 – MODELAÇÃO MATEMÁTICA DOS RESULTADOS Os parâmetros mais importantes no REACTOR CONTÍNUO CQO alimentação Kdis Produção de metano

22 Departamento de Ambiente e Ordenamento Potencial de crescimento FORSU + Biodegradável --- LS + estabilidade Contínuo (maior alcalinidade) <> semi-contínuo Aplicação do ADM1 é viável 7 – CONCLUSÕES FINAIS

23 Departamento de Ambiente e Ordenamento 7 – CONCLUSÕES GERAIS No contexto Português: A co-digestão de FORSU/LS é viável….. Porque não…..

24 Departamento de Ambiente e Ordenamento ……. à sustentabilidade 7 – CONCLUSÕES GERAIS ……. Avançar:


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