Resumo

A maioria das Estações de Tratamento de Esgoto (ETE) que utilizam reatores anaeróbios adota como medida de tratamento da fase gasosa a simples queima. Tradicionalmente, o biogás é coletado e enviado para um queimador aberto, onde há uma vela de ignição para promover a combustão. A chama resultante fica exposta às condições climáticas (ventos, chuvas) fazendo com que se apague por muitas vezes.

Além disso, a temperatura e o tempo de residência no processo de combustão são de difícil mensuração e, consequentemente, a determinação da eficiência de conversão do biogás não é trivial. Sendo assim, o presente trabalho vem relatar um estudo relacionado à eficiência de destruição do metano, principal composto do biogás, em um queimador enclausurado instalado em uma ETE que utiliza reatores anaeróbios. Os resultados mostraram que a eficiência desse tipo de queimador pode ser superior a 99%. No entanto, sua eficiência está condicionada a regularização da vazão do biogás que é conduzido ao queimador, pois a eficiência variou ao longo do tempo como resultado da operação em condições distintas de vazão. Isso ocorreu devido ao comportamento variável de produção de biogás na ETE avaliada, a qual não foi equalizada.

Introdução

O biogás oriundo do tratamento de esgotos domésticos é uma mistura gasosa composta majoritariamente por metano (CH4), um gás inflamável, inodoro, incolor, possuindo Temperatura de Auto Ignição (TAI) de 540 °C e com poder calorífico que pode variar entre 5.000 e 7.000 kcal/Nm³, dependendo do teor de metano em sua composição. Além disso, o biogás é também composto, em menores concentrações, por dióxido de carbono (CO2), sulfeto de hidrogênio (H2S), nitrogênio (N2), monóxido de carbono (CO), hidrogênio (H2), podendo conter traços de oxigênio (O2) [1-2].

O metano é um gás indutor do efeito estufa e seu potencial de aquecimento global é 28 vezes maior do que o atribuído ao dióxido de carbono em um horizonte de 100 anos [3].

O gás sulfeto de hidrogênio (H2S), por sua vez, é perceptível aos humanos quando presente em concentrações acima de 0,0001 ppm, possuindo cheiro desagradável quando sua concentração é superior à 0,5 ppm, além de ser prejudicial à saúde humana em níveis mais elevados [4].

No estado do Paraná, a legislação determina que o biogás gerado em reatores de digestão anaeróbia deve ser aproveitado e na impossibilidade de seu aproveitamento será necessária sua queima, por meio de instalação e operação contínua de queimadores para conversão do metano [5].

Os sistemas para queima de biogás em estações de tratamento de esgoto (ETE) são compostos, em sua grande maioria, por queimadores abertos, comumente chamados de flares. Esses queimadores não possuem câmara de combustão, ou seja, sua chama fica exposta à atmosfera. Pelo fato da chama ser aberta, sua intensidade é baixa e o ar ambiente a resfria rapidamente. Assim, a eficiência de queima desses equipamentos é de difícil determinação.

Uma alternativa à queima em flares abertos é a utilização de queimadores enclausurados. Os queimadores enclausurados promovem a queima do gás no interior de uma câmara de combustão, sendo dimensionada de modo que a chama fique protegida contra intempéries. No entanto, a utilização desse tipo de equipamento ainda é incipiente em plantas de tratamento de esgoto no Brasil. Dessa forma, o objetivo geral deste trabalho é avaliar a eficiência de destruição de biogás em um queimador enclausurado instalado em uma ETE de médio porte dotada de reatores anaeróbios alimentados com esgoto doméstico.

Autores: Luiz Gustavo Wagner; Giovana Fagundes Kaminski; Gustavo Rafael Collere Possetti e André Luiz de Faria.