Evaporação de chorume com o rejeito térmico de motogeradores a biogás utilizados em aterros de resíduos sólidos urbanos

Abstract

Resíduos sólidos urbanos dispostos em aterros sanitários geram efluentes que devem ser controlados e tratados. Isto cria uma oportunidade de mitigação dos custos dessa operação pelo aproveitamento do potencial energético. Este trabalho analisa a utilização do rejeito térmico de motogeradores, alimentados a biogás de aterro, para a evaporação de chorume. O chorume é considerado como sendo água, e aplica-se um modelo de evaporação de uma gota e balanços de energia para identificar os parâmetros que mais influenciam no processo do tipo spray em coluna vertical. Destacam-se o diâmetro inicial da gota, a velocidade da gota e a temperatura dos gases. Quanto menor o diâmetro das gotículas, maiores são as taxas de evaporação, em certas condições, aproximadamente 45% do volume são evaporados com um diâmetro inicial de 150 μm enquanto que o percentual é de 7 para gotas de 500 μm. Comportamento semelhante pode ser observado com o aumento da temperatura dos gases de exaustão. Por outro lado a velocidade da gota, mesmo contribuindo com o aumento da taxa de transferência de calor devido à convecção, a redução do tempo de permanência faz com que reduza a taxa de evaporação com altas velocidades da gota. Conclui-se, a partir do balanço de energia, que é viável realizar a evaporação de chorume utilizando o rejeito térmico de um motogerador a biogás, atingindo valores de energia consumida de 3120 kJ/kg e taxa de evaporação de 100 kg/h de chorume evaporado.

Municipal solid waste disposed in landfills generate effluents that must be treated and controlled. This creates an opportunity to mitigate costs of this operation by harnessing potential energy. This study analyses the use of waste heat of a motogenerator powered by landfill biogas in leachate evaporation. Leachate is considered as pure water and was applied a model of evaporation of a droplet and energy balances to identify most relevant parameters that influences the process of vertical spray column evaporation. It’s emphasized the initial droplet diameter, velocity and the gases temperature. With smaller droplets, high evaporation rates are possible, in certain conditions, approximately 45% of the volume is evaporated with a diameter of 150 μm while 7% to 500 μm droplets. Similar behavior is observed as the exhaust gases temperature increase. Regarding velocity, however, even contributing with the increase of heat transfer rate duo to effects of convection, reducing the residence time causes a decrease in evaporation rate with high droplets velocities. It follows from the energy balance, that it is viable to accomplish the evaporation of leachate using the waste heat from a biogas power generator, obtaining values of energy consumed 3120 kJ/kg and evaporation rate of 100 kg/h of leachate evaporated.