Avaliação das emissões gasosas geradas na combustão de lodo de esgoto sanitário em combustor de leito móvel

Abstract

O lodo de esgoto, gerado em grande volume em estações de tratamento de águas residuais, pode ser uma matéria-prima alternativa valiosa de energia. Neste trabalho foram avaliadas as emissões gasosas da combustão de lodos de esgoto sanitário aeróbio e anaeróbio utilizando um combustor de leito móvel. Visando o aproveitamento da energia gerada na combustão, o gás de exaustão foi encaminhado para a secagem de lodo bruto e as emissões do processo global foram analisadas. De acordo com a caracterização, os lodos apresentaram poder calorífico inferior de 14,55 MJ·Kg-1 (lodo aeróbio) e 10,52 MJ·Kg-1 (lodo anaeróbio), indicando o potencial energético destes resíduos. O lodo aeróbio apresentou os maiores valores de matéria volátil, carbono fixo e poder calorífico. Na amostra sólida do lodo aeróbio foram detectadas concentrações de metais pesados e poluentes orgânicos persistentes como hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, dibenzo-p-dioxinas policloradas e dibenzofuranos policlorados menores do que o limite estabelecido pela legislação pertinente (European Commission). A amostra sólida de lodo anaeróbio apresentou conteúdo de metais pesados menor do que o limite e concentração de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos superior ao limite permitido pela legislação pertinente. As emissões de CO, NOx e BTEX resultantes dos testes de combustão dos lodos aeróbio e anaeróbio apresentaram concentrações menores do que o limite estabelecido pelas legislações pertinentes (CONAMA 316/02 e SEMA 16/2014). Devido ao alto conteúdo de enxofre nos lodos, as emissões provenientes do processo de combustão apresentaram elevadas concentrações de SO2. No processo global de combustão e secagem do lodo aeróbio, as emissões de BTEX e dibenzo-p-dioxinas policloradas e dibenzofuranos policlorados. foram inferiores aos limites permitidos pela legislação pertinente, enquanto que para o lodo anaeróbio foram superiores. Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos não foram detectados no processo global de combustão e secagem dos lodos aeróbio e anaeróbio. Como etapa complementar foi estudada a carbonização hidrotérmica de lodos de esgoto aeróbio e anaeróbio. O processo de carbonização hidrotérmica promoveu aumento do poder calorífico e carbono fixo do lodo aeróbio tornando este lodo uma matéria-prima com grande potencial para a geração de energia.<br>

Abstract : The sewage sludge generated in large amounts in wastewater treatment plants can be a valuable alternative feedstock for power generation. In this work, the gas emissions of aerobic and anaerobic sewage sludge combustion process in a moving bed reactor was evaluated. In order to use the heat generated during combustion, the exhaust gas was applied in the raw sludge drying process and gas emissions after drying were also analyzed. Sewage sludge characterization results showed the energy potential of this residue (low calorific value of 14.55 MJ·Kg-1 to aerobic and 10.52 MJ·Kg-1 to anaerobic). The aerobic sludge presented the highest values of volatile matter, fixed carbon and calorific value. In the solid sample sludge aerobic were detected low concentrations of the heavy metals and persistent organic pollutants as polycyclic aromatic hydrocarbons and polychlorinated dibenzo-p-dioxins and polychlorinated dibenzofurans. The solid sample anaerobic sludge showed low content of heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons concentration above the limit established by legislation (European Commission). The concentration of CO, NOx, benzene, toluene, ethylbenzene and xylene emitted from the aerobic and anaeróbic sludge combustion processes were lower than the limits established by legislation (CONAMA 316/02 and SEMA 16/2014). The high emissions of SO2 from the combustion process are due to the high sulfur content in the sludge. The aerobic sludge emissions of benzene, toluene, ethylbenzene and xylene, polychlorinated dibenzo-p-dioxins and polychlorinated dibenzofurans in the overall combustion and drying process were lower than established limits by legislation, while for anaerobic sludge they were higher. The polycyclic aromatic hydrocarbons were not detected in overall combustion and drying process the sludge aerobic and anaerobic. As a complementary step, was studied the hydrothermal carbonization of the sewage sludge. The process of hydrothermal carbonization promoted increased calorific value and fixed carbon of the aerobic sludge making this sludge a raw materials of great energy potential.