Avaliação da concentração de compostos mono e policíclicos aromáticos dos processos de conversão térmica de lodo sanitário para uso como fonte alternativa de energia

Abstract

Atualmente, o tratamento de águas residuárias, através das estações de tratamento de efluentes, gera lodos de esgoto que acumulam, tornando-se grandes passivos ambientais. Alternativamente, a incineração desses materiais viabiliza o aproveitamento energético, reduz o volume dos resíduos e elimina os microorganismos patogênicos. Para isso, a utilização de um combustor ciclônico para incineração de lodos de esgoto sanitário, provenientes do processo de tratamento aeróbico ou anaeróbico, foi investigada. A incineração contínua desses resíduos em grande escala, só é permitida quando entidades regulatórias concedem a licença de operação, mediante a determinação de inúmeros compostos, principalmente, os hidrocarbonetos monocíclicos aromáticos (BTEX), os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (PAHs), dioxinas e furanos. Entretanto, quando um combustor ou resíduo é utilizado, um período de otimização das variáveis operacionais de queima do combustor é necessária para otimizar cada variável ou conjunto de variáveis a fim de obter uma eficiência de queima desejada. Nesse período de otimização, a cada alteração das variáveis é necessário realizar uma nova campanha (amostragem e análise) de amostras, para a verificação da concentração desses compostos, principalmente BTEX e PAHs, pois a sua formação não é previsível. Sabendo do alto custo das coletas realizadas por laboratórios acreditados, torna-se fundamental a adaptação de metodologias às normas Danish Environmental Protection Agency (EPA), para amostragem, extração e análise. Com isso, minimizar os custos, tempo de amostragem e simplificar as etapas de extração e análise, tornam-se determinante para a viabilização desse trabalho, no diagnóstico rápido da formação de BTEX e PAHs, durante o período de otimização do processo. As análises das emissões de queima dos lodos de esgoto sanitário (empresa A: lodo anaeróbio - LCAN e lodo aeróbio - LCAE; empresa B: lodo anaeróbio - LSC) apresentaram concentrações de BTEX acima do limite estabelecido pela regulamentação alemã 17.BlmSchV para LCAE e LSC, sendo necessário, prosseguir com a otimização do processo de combustão desses lodos de esgoto sanitário. Em adição, as emissões de PAHs para as amostras LCAN, LCAE e LSC, apresentaram emissões abaixo do limite estabelecido pela norma Danish (EPA) de 5,0 µg Nm-3. Os resultados dos PAHs indicam uma baixa de tendência de formação desses compostos ou uma alta eficiência de degradação durante o processo de incineração. Portanto, a amostra LCAN apresenta concentrações de BTEX e PAHs, abaixo das concentrações estabelecidas, indicando previamente um ajuste adequadodos parâmetros e da configuração do combustor com as propriedades desse lodo no processo de incineração.<br>

Abstract : Currently, the treatment of wastewaters in effluent treatment stations generates sewage sludge which accumulates, creating serious environmental problems. As an alternative approach, the incineration of these materials allows the use of their potential energy, reduces their volume and eliminates the pathogenic microorganisms. In this context, the use of a cyclonic combustor for the incineration of sewage sludge, generated in aerobic or anaerobic treatment processes, was investigated.The continuous incineration of these residues in large scale is only permitted when the regulatory bodies issue an operation license, based on the determination of several compounds, in particular, monocyclic aromatic hydrocarbons (BTEX), polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), dioxins and furans. However, when a certain combustor or residue is used, an optimization period for the operation variables is required to optimize each variable or a set of variables in order to obtain the desired combustion efficiency. In this period of optimization, each time a variable is altered a new round of sampling and analysis needs to be carried out to verify the concentration of these compounds, in particular BTEX and PAHs, since their formation is not easy to predict. Considering the high cost associated with collections by accredited laboratories, it is important to adapt methodologies to the norms of the Danish Environmental Protection Agency (EPA) related to sampling, extraction and analysis. Thus, to obtain a viable process, it is important to minimize the costs and sampling time and to simplify the extraction and analysis stages during the optimization period of the process in order to obtain a rapid evaluation of the formation of BTEX and PAHs.The analysis of the emissions associated with burning sewage sludge samples (company A: anaerobic sludge ? LCAN and aerobic sludge ? LCAE; company B: anaerobic sludge ? LSC) revealed BTEX concentrations above the limit established by German legislation (17th BlmSchV) for LCAE and LSC, and thus the optimization of the combustion of these sewage sludges needs to be carried out. In addition, the PAH emissions for the LCAN, LCAE and LSC samples were below the limits established by the Danish EPA standard of 5.0 µg Nm-3. The PAH results indicate a low tendency toward the formation of these compounds or a high PAH degradation efficiency during the incineration process. Thus, the BTEX and PAH concentrations for the LCAN sample, being below the concentration limits established, indicate that the adjustment of the parameters and the configuration ofthe combustor in the incineration process are suitable for the properties of this sludge.