Resumo
O tratamento de esgotos domésticos pela via anaeróbia através de reatores UASB ocupa cada vez mais espaço dentre as estações de tratamento de esgoto por apresentarem diversas vantagens. Uma das mais relevantes é a formação do biogás, um subproduto gasoso gerado que contêm em maior proporção o gás metano, que é um gás de elevado poder calorífico, sendo passível de aproveitamento energético. Sendo o biogás um subproduto de grande potencial combustível, é de interesse dos gestores de ETEs dimensionar e implantar sistemas que visem o seu aproveitamento.
Entretanto, grandes dificuldades são encontradas nesse sentido quando em operação em escala real, pois muitas vezes as produções encontradas de biogás são consideravelmente menores que a produção teórica, se devendo tal diferença principalmente ao metano que sai dissolvido no efluente dos reatores. Assim, o presente trabalho tem como objetivo aprofundar o conhecimento atual sobre as concentrações de metano dissolvido em duas alturas diferentes da zona de decantação de reatores UASB tratando esgoto doméstico, nas escalas piloto, demonstração e real (ETE de grande porte). Concentrações de metano no biogás estiveram dentro do esperado para reatores UASB tratando esgoto doméstico, com médias 63, 70, 74 e 83%v/v, respectivamente para os reatores: piloto com TDH 5h, piloto com TDH 7h, demonstração com TDH 12h e reator em escala real com TDH 13h. Em relação às concentrações de metano dissolvido, foram encontrados valores significativamente mais elevados nos pontos de maior profundidade da zona de decantação apenas no reator piloto com TDH de 5h e no o reator em escala real.
Introdução
Reatores UASB são amplamente utilizados para o tratamento de esgotos domésticos por via anaeróbia em países como Brasil. Durante a degradação anaeróbia da matéria orgânica ocorre a formação do metano (CH4), que é um gás de com elevado poder calorífico, mas ao mesmo tempo com potencial poluidor de efeito estufa. Quando o metano escapa para a fase gasosa este passa a constituir o biogás, passível de aproveitamento energético. Porém, pode também permanecer dissolvido no meio líquido, representando, além de uma perda de potencial energético, um risco considerável de emissões descontroladas de gases de efeito estufa para a atmosfera.
A composição do biogás gerado em reatores UASB varia com as condições presentes no seu interior, sendo razoavelmente uniforme quando o sistema opera em condições estáveis (Chernicharo, 2007). Esse biogás é composto principalmente de metano e dióxido de carbono, e outros gases em menores concentrações, como nitrogênio, oxigênio, hidrogênio e sulfeto de hidrogênio (Pecora, 2006).
As perdas de metano dissolvido no esgoto podem alcançar valores significativos, na ordem de 30 a 40% de todo o metano produzido (Chernicharo et al., 2015). Nesse sentido, pesquisas estão sendo realizadas visando ampliar o conhecimento dos parâmetros que podem influenciar na quantidade final de metano dissolvido no efluente, como temperatura, TDH, configurações do reator (Nelting et al., artigo a ser publicado). Um dos parâmetros sugeridos por Nelting et al. (artigo a ser publicado) diz respeito à pressão parcial de gás e da pressão da massa líquida em diferentes alturas no interior do reator, de forma que a mesma possa influenciar na concentração de saturação do metano dissolvido.
Nesse sentido, Nelting et al. (artigo a ser publicado) desenvolveram pesquisas com o intuito de avaliar a influência da concentração de metano dissolvido em diferentes profundidades da massa líquida em um reator UASB escala real de profundidade de 4,5 m e volume útil de, aproximadamente, 605 m³. Os autores observaram que, quanto maior a profundidade da amostra tomada, maiores eram as concentrações de metano dissolvido. Entretanto, cabe ressaltar que o reator possuía a superfície do decantador fechada e, de acordo ainda com os autores, reatores fechados na superfície podem apresentar concentrações de metano dissolvido até 37% maiores que reatores abertos na parte superior.
Considerando o grande interesse das companhias de saneamento no aproveitamento energético do biogás gerado nos reatores UASB, é de extrema importância que se conheça a formação e distribuição dos gases gerados no processo, sobretudo o metano, gás de interesse energético, para que se possa, além de propor medidas mais efetivas de medição e recuperação do metano dissolvido, buscar também a redução da emissão descontrolada de gases de efeito estufa.
Sendo assim, são objetivos do presente trabalho: i) avaliar a concentração de metano dissolvido em duas alturas diferentes da zona de decantação de reatores UASB tratando esgoto doméstico, nas escalas piloto, demonstração e real (ETE de grande porte).
Autores: Déborah de Freitas Melo; Lucas Martins Machado; Cláudio Leite de Souza; Carlos Augusto de Lemos Chernicharo e Fernanda Janaina Oliveira Gomes da Costa.
