período de caraterização do processo.
Figura 9-1 Variação do TRH nos digestores 1 e 2 para o 1º período
Legenda: Variação diária do TRH no DG1; Variação diária do TRH no DG2 ; Domínio de variação do TRH de acordo com os critérios de projeto dos digestores
No gráfico anterior são patentes valores similares entre os digestores, apresentando estes uma variação muito significativa, derivada da alimentação irregular realizada no período considerado.
Em termos médios os valores de TRH nos digestores foram de 26 dias para o DG1 e de 25 dias para o D2, sendo os valores mínimos e máximos obtidos de 8 e 64 dias para o DG1, e 9 e 60 dias para o DG2. Como tal, constata-se que na grande maioria dos dias o TRH verificado para ambos os digestores se encontrou acima dos critérios de projeto de 14 - 16 dias. Estes valores elevados de TRH, implicam TRC similarmente significativos, aumentado a idade da biomassa, baixando a renovação celular o que implica um metabolismo biológico relativo mais reduzido, diminuindo o consumo de substrato e – qualitativa e quantitativamente - a produção de biogás.
Como referido no subcapítulo 5.2.2., os digestores estão dimensionados para operar numa gama de temperaturas mesófilas entre os 37 e os 40 °C, o que, como se pode verificar pelo gráfico da Figura 9-2 não se verificou em nenhum dos digestores durante o 1º período.
0 10 20 30 40 50 60 70 T RH ( d ) Data
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Figura 9-2 Variação da temperatura média nos digestores 1 e 2 para o 1º período
Legenda: Temperatura média diária DG1; Temperatura média diária DG2; Domínio de variação da temperatura de acordo com os critérios de projeto dos digestores
As temperaturas médias obtidas para o 1º período foram de 26 °C para o DG1 e 27 °C para o DG2, com uma variação entre 25 °C e 27 °C e 25 °C e 30 °C, respetivamente. Como se pode observar pelo gráfico, durante este período as temperaturas nos digestores foram inferiores às temperaturas de projeto.
As temperaturas observadas deveram-se a sucessivas paragens da recirculação da suspensão dos digestores. Entre os dias 24 de janeiro e 12 de fevereiro ocorreu uma paragem completa no aquecimento da suspensão nos permutadores de calor.
Por outro lado, contribuindo igualmente para a menor temperatura nos digestores, deve-se também salientar a redução da temperatura ambiente verificada durante os meses de janeiro e fevereiro.
A ocorrência destas temperaturas reduzidas pode implicar a eliminação de algumas estripes de bactérias no interior do digestor, assim como à redução da atividade metabólica de outras.
A temperatura é um fator muito influente na eficiência do processo de DA, uma pequena variação da mesma num curto espaço de tempo, mesmo de apenas alguns graus, afeta globalmente toda a atividade biológica (Gonçalves, 2008).
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 T e m p e ra tu ra ( °c) Data
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O gráfico da Figura 9-3 apresenta a taxa de crescimento das bactérias metanogénicas psicrófilas, mesófilas e termófilas em função da temperatura.
Figura 9-3 Taxa de crescimento das bactérias metanogénicas psicrófilas, mesófilas e termófilas em função da temperatura (Fonte: Gonçalves, 2008)
De acordo com o gráfico da Figura 9-3, para a temperatura média de 26 °C obtida no DG1 a taxa de crescimento das bactérias metanogénicas termófilas é de cerca de 2 a 3%, e de aproximadamente 20% para bactérias metanogénicas mesófilas.
Para a temperatura média de 27 °C verificada no DG2, a taxa de crescimento bacteriano para bactérias metanogénicas termófilas e mesófilas é ligeiramente superior relativamente ao DG1.
No gráfico da Figura 9-2, a partir do dia 14 de fevereiro, data em que a recirculação já se encontravam normalizada, é possível observar-se um aumento gradual da temperatura em ambos os digestores.
De facto, contrariamente ao caudal de entrada e suas implicações no TRH e eficiência do processo, a temperatura é um parâmetro controlável, devendo ser dada muito relevância à boa operação e manutenção dos equipamentos de que depende.
A paragem da recirculação dos digestores trás não só consequências para a temperatura interior como também uma diminuição da homogeneidade da suspensão no interior, contribuindo decisivamente para a sua eficiência. O que, para além de em termos cinéticos não favorecer o contacto da biomassa com o substrato, favorece a sedimentação-
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acumulação de materiais inertes e de aglomerados de biomassa ativa no interior do digestor (Gonçalves, 2008).
O gráfico da Figura 9-4 apresenta a variação diária do pH no interior dos digestores durante o 1º período. Durante este o pH médio observado no DG1 foi de 7,6, com uma variação entre 7,3 e 7,9, enquanto o pH médio obtido no DG2 foi de 7,7, tendo-se observado uma variação do pH entre os 7,6 e 7,9.
É de se referir que o grande volume dos digestores (5000 m3) associado a entradas reduzidas de caudal como se verificou no período em análise, tem um efeito homogeneizante, atenuando variações que possam ocorrer ao nível do pH.
Figura 9-4 Variação do pH nos digestores 1 e 2 para o 1º período
Legenda: pH diário do DG1; pH diário no DG2
De acordo com Gonçalves (2008), para tecnologias em que o processo de DA se realiza num único digestor, a DA dá-se numa gama ideal de pH entre os 6,0 a 8,0, e numa gama ótima de pH entre os 6,8 e os 7,2.
Como tal, e uma vez que para além da estabilização dos resíduos, um dos principais interesses da DA é a produção de biogás, os valores de pH observados durante este período são bastante bons. Embora os valores de pH no DG1 sejam ligeiramente superiores relativamente ao DG2, esta diferença é pouco significativa.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 pH Data
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Ainda assim, considerando a reduzida divergência dos valores de pH face aos valores ideais, os valores de pH verificado parecem não ser causa ou efeito relevante n/da operação dos digestores em estudo.
Seguidamente é realizada uma análise à eficiência de remoção do substrato nos digestores. Para este critério de controlo, considerou-se a redução ao nível dos SV. Para processos biológicos como aqueles que ocorrem num digestor anaeróbio, este parâmetro é diretamente proporcional à MO. Sendo esta o substrato consumido no processo de DA.
O gráfico da Figura 9-5 apresenta os resultados obtidos para a eficiência de remoção do substrato para ambos os digestores.
Figura 9-5 Eficiência de remoção do substrato nos digestores 1 e 2 para o 1º período
Legenda: % de remoção de SV DG1; % de remoção de SV DG2
Como se pode observar pelo gráfico, a eficiência de remoção em ambos os digestores apresenta valores muito variáveis. Sendo que o DG1 apresenta de uma forma geral uma eficiência de remoção inferior ao DG2 durante o 1º período, com uma média percentual de 46%, e uma variação de valores entre os 18% e 63%. Por sua vez, o DG2 obteve uma média de 52% de eficiência de remoção, com uma variação dos valores a rondar os 12% e 69%.
Estes resultados, comparativamente aos observados para a eficiência de remoção do substrato de um caso de estudo da Valorliz, central em tudo muito semelhante à da ERSUC, e com problemas em muito semelhantes aos observados no processo em estudo, nomeadamente com variações na alimentação nos seus dois digestores, e com períodos de tempo sem alimentação dos mesmos. Foi observada uma taxa de remoção de substrato de
0 10 20 30 40 50 60 70 80 S V r e m o v id o s ( % ) Data
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50%, valor semelhante aos valores médios observados nos digestores da ERSUC (Rita, n.d.).
Atendendo à variabilidade do caudal de alimentação e à decorrente variabilidade do TRH a estimativa da percentagem de remoção de SV – considerando amostras à entrada e saída do digestor – não é muito fiável.
O gráfico da Figura 9-6 apresenta os valores diários obtidos para a produção de biogás por cada tonelada de FORSU processada, tendo-se obtido para o 1º período um valor médio diário de 94 m3/ton, sendo que os valores variaram entre 377 e 28 m3/ton durante este período.
Figura 9-6 Biogás gerado por tonelada de FORSU no 1º Período
A Figura 9-7 apresenta o gráfico dos valores diários de produção de biogás e de energia elétrica. 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Bio g á s g e ra d o p o r Kg d e F ORS U ( m 3/t o n ) Data
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Figura 9-7 Produção diária de energia elétrica e biogás no 1º Período
Legenda: Produção diária de energia elétrica; Produção diária de biogás
A média diária de produção de biogás no 1º período foi de 5 036 m3, com uma variação de valores entre os 1 503 m3 e 12 688 m3. A produção média diária de energia elétrica para este mesmo período foi de 8 705 kwh, tendo variado entre 25 kwh e 17 166 kwh.
Como tal, durante este período, para se produzir 1kwh de eletricidade foram consumidos cerca de 1,7m3 de biogás.