Modelação numérica da produção de biogás em aterros
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Data
2016-10-17
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Resumo
O aproveitamento energético através dos resíduos sólidos urbanos tem vindo a aumentar. Para que seja possível este aproveitamento é necessário compreender as diferentes fases do processo de decomposição de resíduos. Este é composto por cinco fases sendo elas a hidrólise, a fermentação, a acetogénese, a metanogénese e a oxidação. O presente trabalho foca-se na compreensão destas fases de decomposição para poder implementar em modelos numéricos. Os modelos numéricos têm como objectivo estimar a produção de metano que um aterro produz em m3/ano. A modelação numérica permite obter resultados com rapidez e eficiência, podendo analisar-se os parâmetros mais relevantes possibilitando o controlo destes mesmos parâmetros de forma a melhorar o processo de decomposição.
Para a modelação do processo de decomposição de resíduos nos aterros, no presente trabalho, utilizaram-se dois modelos, o modelo triangular e o modelo de Scholl e Canyon.
O modelo triangular estima a produção de metano utilizando uma equação de decaimento de primeira ordem, onde o decaimento considerado é nulo. Neste modelo é possível distinguir os resíduos que são rapidamente biodegradáveis dos resíduos que são lentamente biodegradáveis, no entanto é limitado pois opera somente com dois parâmetros, a quantidade de resíduos depositados e o potencial da capacidade de geração de metano.
O modelo de Scholl e Canyon estima de igual modo a produção de metano utilizando também a equação de decaimento de primeira ordem. No entanto, contrariamente ao modelo triangular, é possível definir vários gases/poluentes e podemos trabalhar com mais parâmetros. Além dos parâmetros referidos no triangular podemos também definir a taxa de produção de metano e a percentagem em volume de metano.
Ao analisar-se os casos de estudo, podemos constatar que o modelo triangular apresenta valores mais elevados que o modelo de Scholl e Canyon, desta forma afastando-se mais dos valores reais. Contudo, todos os valores apresentados pelos dois modelos são elevados. Isto deve-se ao facto de se considerarem condições ideias no processo de decomposição de resíduos, tais como condições anaeróbias bem desenvolvidas, o refugo apresentar-se maduro e os resíduos apresentarem uma fracção
biodegradável perto de 100%. Estes parâmetros podem ser corrigidos com o fornecimento de dados rigorosos.
Podemos verificar neste trabalho que o potencial de geração de metano é o factor mais importante para estimar a produção de metano no aterro, pois caso este se apresente errado, a modelação posterior apresentará resultados errados. Quanto maior for este dado, maior é a produção de metano.
The energy recovery for municipal solid waste has been growing. To make it possible this recovery is necessary understanding the different phases of the waste decomposition process. This process has five phases which are hydrolysis, fermentation, acetogenesis, methanogenesis and oxidation. The present work focuses of the comprehension of those phases to implement the numeric models. The numeric models have as purpose estimate the methane generation that a landfill can produces in m3/year. The numeric modeling allows obtain results with quickness and efficiency, enabling the analysis of the parameters more relevant and their control to improve the decomposition process. To modeling the decomposition process of waste in landfills, in the present work, has used two models, the triangular model and the Scholl and Canyon model. The triangular model predicts the methane generation using a first order decay equation, where the decay is considered zero. In this model is possible distinguish the waste as rapidly biodegradable and as slowly biodegradable, however is limited because works only with two parameters, the amount of waste deposited and the potential of methane generation capacity. The Scholl and Canyon model predicts likewise the methane generation using the first order decay equation. However, contrary to triangular model, is possible define different gases/pollutants and may also work with more parameters. Further on the said parameters, its possible defines the rate of methane production and the percentage of methane volume. In the cases of study, it’s possible watch that triangular model presents higher values that Scholl and Canyon model, so distancing themselves from reality values. Nevertheless, all the presented values for the two models are elevated. This is because the conditions considerate are ideal in the decomposition process, such as anaerobic conditions well developed, the refuse presents mature and the waste is all biodegradable. These parameters can be corrected with the purveyance of rigorous data. It is possible, in this work, verificate that the potential of methane generation is the most important factor to estimate the methane production in the landfill, because if this value presents wrong, the posterior modeling will show wrong results. The higher this data, higher is the methane generation.
The energy recovery for municipal solid waste has been growing. To make it possible this recovery is necessary understanding the different phases of the waste decomposition process. This process has five phases which are hydrolysis, fermentation, acetogenesis, methanogenesis and oxidation. The present work focuses of the comprehension of those phases to implement the numeric models. The numeric models have as purpose estimate the methane generation that a landfill can produces in m3/year. The numeric modeling allows obtain results with quickness and efficiency, enabling the analysis of the parameters more relevant and their control to improve the decomposition process. To modeling the decomposition process of waste in landfills, in the present work, has used two models, the triangular model and the Scholl and Canyon model. The triangular model predicts the methane generation using a first order decay equation, where the decay is considered zero. In this model is possible distinguish the waste as rapidly biodegradable and as slowly biodegradable, however is limited because works only with two parameters, the amount of waste deposited and the potential of methane generation capacity. The Scholl and Canyon model predicts likewise the methane generation using the first order decay equation. However, contrary to triangular model, is possible define different gases/pollutants and may also work with more parameters. Further on the said parameters, its possible defines the rate of methane production and the percentage of methane volume. In the cases of study, it’s possible watch that triangular model presents higher values that Scholl and Canyon model, so distancing themselves from reality values. Nevertheless, all the presented values for the two models are elevated. This is because the conditions considerate are ideal in the decomposition process, such as anaerobic conditions well developed, the refuse presents mature and the waste is all biodegradable. These parameters can be corrected with the purveyance of rigorous data. It is possible, in this work, verificate that the potential of methane generation is the most important factor to estimate the methane production in the landfill, because if this value presents wrong, the posterior modeling will show wrong results. The higher this data, higher is the methane generation.
Descrição
Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica
Palavras-chave
Biogás , Modelação numérica