Estudo Numérico do Processo de Digestão Anaeróbia

• Autor(a) principal: Santos, André Silva dos
• Data de Publicação: 2010
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10348/2037

Pelo recente conhecimento das vantagens do processo de digestão anaeróbia para tratar um variado número de efluentes, esta tecnologia tem sido alvo de muita investigação o que se tem reflectido no seu aumento de rendimento e consequentemente a sua aplicação prática. Contudo, é uma tecnologia que ainda carece de muita investigação. A realização deste trabalho permitiu uma maior compreensão do processo de digestão anaeróbia, pelo facto do estudo numérico constituir uma ferramenta que pode ser utilizada na previsão do desempenho de operações de tratamento anaeróbio à escala industrial, quer em condições estacionárias, quer em condições de elevada variação de carga orgânica. Através da simulação é possível desenvolver prognósticos detalhados e estratégias de controlo de digestores anaeróbios que, de outra forma, só poderiam ser determinadas por medições experimentais dispendiosas e demoradas. O presente trabalho centra-se no estudo numérico do processo da digestão anaeróbia, onde foram estudados vários modelos numéricos, sendo implementados os modelos AM1 e ADM1, recorrendo ao software MATLAB®. O modelo AM1 traduz o processo de digestão anaeróbia de uma forma simples, na medida em que considera apenas a degradação anaeróbia em duas etapas, hidrólise e metanogénese. Considera a formação de metano apenas pelas bactérias acetoclásticas, e ainda considera apenas inibição destas bactérias pela presença elevada de acetato. Este modelo não considera a influência da temperatura. No entanto, o modelo ADM1 considera cinco etapas de degradação anaeróbia (desintegração, hidrólise, acidogénese, acetogénese, metanogénese), cinco funções de inibição e contempla a influência da temperatura. É actualmente o modelo mais completo que descreve o processo e digestão anaeróbia. Apesar das grandes diferenças de complexidade dos dois modelos, os resultados demonstraram grande semelhança. No entanto, o modelo AM1 estima o caudal superior ao modelo ADM1 em cerca de 27%. Ambos os modelos apresentam valores para o pH dentro da gama óptima para o processo de digestão anaeróbia, e apresentam uma elevada remoção de carência química de oxigénio, tendo o modelo AM1 estimado uma remoção de carência química de oxigénio de 97% enquanto o modelo ADM1 apresenta uma remoção de carência química de oxigénio de 88%. Verificou-se ainda que o aumento da concentração de ácidos gordos voláteis provoca uma diminuição do pH e consequentemente uma queda de rendimento do processo. Este facto releva a importância de haver sempre presente uma concentração de alcalinidade no digestor suficiente para neutralizar possíveis inibições do processo. As análises de sensibilidade demonstraram que um pH inferior a 6 diminui a produção de biogás, na medida em que um pH de 6 produziu uma queda de caudal de biogás em cerca de 19% e um pH 5,5 demonstra uma queda de produção de biogás em cerca de 74%. O aumento do caudal de afluente evidenciou uma quebra na qualidade do biogás, diminuindo a percentagem de metano no biogás e uma redução significativa na remoção da carência química de oxigénio.