Co-digestão de lamas de ETAR com efluente industrial da produção de biodiesel

Abstract

As lamas das estações de tratamento de águas residuais (ETAR) são resíduos semi-sólidos que se formam inevitavelmente durante o processo de tratamento da água. São geradas em quantidades significativas e por isso constituem um problema quando se fala no seu destino final. Quando este resíduo é tratado e gerido corretamente pode representar um importante recurso renovável. Um método utilizado para que se possa tirar proveito deste resíduo é a co-digestão anaeróbia, que permite a obtenção de uma fonte de energia renovável, o biogás. O objetivo principal deste projeto é avaliar o processo de co-digestão de lamas de ETAR utilizando como co-substrato um resíduo industrial proveniente da produção de biodiesel, tendo em vista o aumento da produção de biogás gerado na ETAR de Paço de Sousa. Inicialmente realizou-se a caracterização físico-química das lamas utilizadas no processo e do efluente industrial, nomeadamente em termos de sólidos totais (ST), sólidos voláteis (SV) e carência química de oxigénio. Efetuou-se em seguida o processo de co-digestão anaeróbia de lamas da ETAR (lamas mistas) em 3 reatores piloto com diferentes quantidades de efluente industrial. A experiência foi dividia em quatro períodos, tendo-se aplicado em todos os períodos uma carga orgânica de 1,4 ± 0,3 g/(L.dia) e um tempo de retenção hidráulico de 18 dias. O teor de SV das lamas mistas alimentadas foi de 26 ± 4 g/L. Houve a monotorização de parâmetros relevantes como a temperatura, o pH, ST, SV e ainda o caudal e composição do biogás. Nos primeiros três períodos de operação verificaram-se vários problemas operacionais, pelo que apenas no último período se conseguiu verificar que existe um efeito positivo da adição do efluente industrial. Adição de 10 % (v/v) de efluente industrial às lamas mistas resultou num aumento de 17,5 % na produção cumulativa de biogás correspondente a um ganho de 2,8 kWh/kg (expresso relativamente aos sólidos voláteis removidos). Tendo em vista o potencial demonstrado por esta estratégia, mais estudos deverão agora ser realizados para definir a concentração ótima de efluente da produção de biodiesel a aplicar, de modo a não causar efeitos inibidores e maximizar a eficiência energética do digestor anaeróbio da ETAR.

Municipal sewage sludge (MSS) is an inevitable waste of the treatment process in wastewater treatment plants (WWTP). It is generated in significant quantities and as such its final destination constitutes a problem. When treated and managed correctly, this residue can represent an important renewable resource. One method used to take advantage of this residue is anaerobic co-digestion, which allows the production of a renewable energy source, biogas. The main objective of this project is to assess the co-digest process of MSS using as co-substrate an industrial wastewater deriving from the production of biodiesel, with the ultimate goal of increasing the biogas production at the wastewater treatment plant in Paço de Sousa. First, physicochemical analysis were made for the characterization of the MSS and industrial wastewater used in the process, such as total solids (TS), volatile solids (VS) and chemical oxygen demand. Afterwards, the anaerobic co-digestion process of MSS (mixture of primary and secondary sludge) was executed in three pilot scale reactors with different quantities of industrial wastewater. The experiment was divided into four periods, having an applied organic loading rate of 1,4 ± 0,3 g/(L.day) and a hydraulic retention time of 18 days. The VS concentration in the MSS fed was 26 ± 4 g/L. Relevant parameters were monitored such as temperature, pH, TS, VS and also the biogas flow and composition. In the first three periods of operation several operational problems arose and as such only in the last period it was possible to verify a positive effect of the addition of industrial wastewater. The addition of 10% (v/v) of industrial wastewater to the MSS resulted in an increase of 17,5 % in the cumulative biogas production corresponding to a gain of 2,8 kWh/kg (expressed in relation to the VS removed). Taking into account the demonstrated potential of this strategy, more studies should be conducted to determine the optimum concentration of industrial effluent to apply, in order to avoid inhibitory effects and maximize the energetic efficiency of the anaerobic digester.