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Desenvolvimento de um sistema para avaliações e medições do biogás gerado em uma ETE com reator UASB

Resumo

O biogás gerado nos processos anaeróbios de ETEs tem potencial energético que pode ser aproveitado em diversas situações dentro da própria ETE. O biogás é uma mistura de gases (CH4 e CO2 são os principais componentes), é saturado de umidade e, ainda com particulados (líquidos e escumas) arrastados na corrente. Qualquer que seja a forma de aproveitamento da energia disponível no biogás, (geração de energia elétrica, secagem de lodos, aquecimento…) passa-se pela sua queima. Dependendo do processo de queima do biogás ou dos equipamentos a serem utilizados ou ainda da tecnologia de aproveitamento energético, torna-se necessário algum grau de tratamento do biogás, desde uma simples remoção dos particulados e líquidos condensados quando destinados a uma simples queima para geração de calor, como a retirada de siloxanos e compostos sulfurosos quando se destina a queima em motores de combustão interna para sistemas de cogeração. A ETE Várzea Paulista, que trata uma vazão média de 280 L/s de esgoto, é composta por reator UASB que produz em média 40 m3/hora de biogás saturado de umidade. Esse biogás possui boa concentração de metano, de 70 a 75 %, e possui também alta concentração de sulfeto de hidrogênio, de 1500 a 2000 ppm. Esse biogás é queimado em flare aberto. A instalação proposta para a ETE Várzea, com características de bancada de testes, poderá fornecer subsídios importantes da produção e das características do biogás, de forma a permitir decisões apropriadas para o correto aproveitamento energético do biogás. Poderá também proporcionar conhecimentos sobre a medição de vazão do biogás e subsidiar tecnicamente a elaboração de especificações de outras instalações de medição de biogás.

Introdução

A maioria das Estações de Tratamento de Esgotos (ETE) operadas pela Sabesp tratam os esgotos por processos aeróbios. São poucas as ETEs que operam por processos anaeróbios como o de reator anaeróbio de fluxo ascendente e manto de lodo (UASB) que é o ambiente de desenvolvimento deste trabalho. A busca de mais conhecimentos acerca da geração, da queima e das possibilidades de aproveitamento do biogás gerado em reator UASB é a origem e a maior motivação deste estudo.

Dentre as vantagens da utilização de sistemas anaeróbios de tratamento de esgotos, a de obtenção do subproduto biogás, seja para o seu aproveitamento energético, ou para a simples queima para disposição na atmosfera, é o particular interesse de discussão deste trabalho. O potencial energético do biogás gerado nos processos anaeróbios pode ser aproveitado em diversas situações na própria ETE, seja para geração de energia elétrica, secagem de lodos, produção de vapor, etc. Qualquer que seja a forma de aproveitamento da energia disponível no biogás deve-se passar necessariamente pela sua queima, já que a célula combustível ainda é uma tecnologia distante.

A busca inicial de identificação e quantificação dos parâmetros que caracterizam a queima do biogás, com vistas a se obter queima completa e vislumbrando ainda as possibilidades de aproveitamento energético para um futuro não muito distante, encontrou limitações básicas de conhecimento do biogás gerado em termos quantitativos e qualitativos que trazem associadas muitas dúvidas sobre a confiabilidade e a sustentabilidade da adoção de tecnologias de aproveitamento energético. A medição da quantidade e qualidade do biogás gerado na ETE, sua variação ao longo do dia e as variações devidas às sazonalidades, tornaram-se fatores de grande importância para melhorar os conhecimentos acerca do biogás gerado na ETE.

Na busca de tecnologias de medição de vazão para biogás, um dos problemas encontrado está associado à confiabilidade no medidor propriamente. São ofertados pelo mercado medidores dos tipos: vortex, termal, ultrassônico… Todos são ditos aplicáveis a biogás, mas sempre há restrições, seja quanto à umidade, à composição de metano ou CO2, ou ainda quanto à faixa de variação da vazão a ser medida. Concluiu-se pela necessidade de testar os medidores ofertados pelo mercado, e para isso, instalar uma bancada de m edições de vazão e composição de biogás na própria ETE.

A ETE Várzea Paulista trata uma vazão média de 280 L/s dos esgotos gerados nos municípios de Campo Limpo e Várzea Paulista. É uma ETE composta por reator UASB que produz biogás saturado de umidade em quantidade variável ao longo do dia. A geração diária de biogás é de aproximadamente 1000 m3, o que dá uma vazão média de 40 m3/hora, variando desde 10 até 65 m3/hora. O biogás gerado na ETE, com composição média de: 70 a 75% de metano, 20 a 25 % de gás carbônico, 1500 a 2000 ppm de sulfeto de hidrogênio, é recuperado dos reatores e queimado em flare aberto sem qualquer tratamento.

Autor: Airton Checoni David.

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