Utilização de membrana dinâmica com vistas à recuperação do metano dissolvido em efluente de reatores UASB via membranas desgaseificadoras
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
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Fabiana Lopes Del Rei Passos
Luewton Lemos Felício Agostinho
Luewton Lemos Felício Agostinho
Resumo
A pesquisa consistiu na investigação dos principais obstáculos à recuperação do metano dissolvido em efluentes anaeróbios através de membranas degaseificadoras. O primeiro aspecto investigado foi a incrustação da membrana por sólidos contidos no efluente de reatores UASB. Para tanto, foram desenvolvidos sistemas de pós tratamento a partir de três membranas dinâmicas, em série, fabricadas com meio suporte em poliéster, com malhas de 100, 50 e 5 micrômetros, tendo sido avaliados: (i) o tempo de formação da camada dinâmica; (ii) o desempenho de configurações com filtro de disco e filtro de pedras antes dos reatores de membrana dinâmica, em termos de clarificação do efluente e perdas de metano dissolvido; (iii) a resistência total da membrana em cada unidade. Outro aspecto avaliado foi a possibilidade de aproveitamento energético do metano dissolvido após a mistura do gás recuperado com o biogás, tendo sido avaliadas as relações entre as vazões de gás e de líquido a partir das quais o aproveitamento energético da mistura entre o gás recuperado por membrana desgaseificadora e o biogás gerado pelo UASB seria possível. Os resultados mostraram ótimo desempenho da unidade de filtração dinâmica na remoção de turbidez (até 8 UNT) e sólidos (até 2 mg.L-1 de SST) nas três configurações estudadas, destacando-se a possibilidade de exclusão da malha de 5 micrômetros do processo. As simulações teóricas realizadas indicaram que para uma concentração de metano dissolvido efluente do UASB de 25 mg.L-1, as relações entre as vazões de gás e de líquido de 0,03 a 0,05 possibilitam a obtenção de uma mistura gasosa com teor de metano superior a 50%, suficiente para o aproveitamento energético via motores de combustão interna.
Abstract
The research consisted on investigating the main obstacles of the recovery of dissolved methane
through desgassing membranes. Membrane fouling due to solids contained in the effluent of
UASB reactors was the first aspect investigated. For this, post-treatment systems based on
dynamic membranes arranged in series, made of polyester support medium with 100, 50 and 5
micrometer meshes, were developed aiming at the investigation of: (i ) the cake layer formation
time; (ii) the performance of configurations with disc filter and stone filter before the dynamic
membrane reactors in terms of clarification of the effluent and losses of dissolved methane; (iii)
the total membrane resistance in each unit. The second point that we looked for enlightening is
the possibility of energy recovery of the dissolved methane after mixing the recovered gas with
the biogas, so the fourth objective of this work was: (iv) to define the relations between gas and
liquid flows which the energy utilization of the mixture between the gas recovered by degassing
membrane and the biogas generated by the UASB would be possible. The system presented
excellent performance in the removal of turbidity (below 8 UNT) and solids (below 2 mg.L-1
of SST) in the three configurations studied, highlighting the possibility of exclusion of the 5-
micrometer mesh of the process. The theoretical simulations carried out in this research
indicated that for a dissolved methane concentration of UASB effluent of 25 mg.L-1, the
relationships between gas and liquid flows of 0.03 to 0.05 generate a gas mixture with a higher
methane content to 50%, requirement for thermal and electrical energy cogeneration engines.
Assunto
Engenharia sanitária, Saneamento, Biogás, Membranas (Tecnologia)
Palavras-chave
Filtração dinâmica, Pós-tratamento, Biogás, Contactores de membranas tubulares
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