Desenvolvimento de um sistema de monitorização para um processo de compostagem

Abstract

Tendo em vista a aplicação a um processo biológico aeróbio de valorização de resíduos, foi desenvolvida uma tecnologia destinada à monitorização em contínuo da fase gasosa. As variáveis de processo consideradas no âmbito deste trabalho foram a temperatura, a pressão, oxigénio, dióxido de carbono, humidade, o amoníaco e o caudal. Para o efeito foi adquirido um conjunto de sensores e desenvolvida uma infraestrutura de equipamento e de programação destinada ao ensaio e avaliação desses sensores. No âmbito do trabalho foi ainda desenvolvido e aplicado um conceito de diluição dinâmica aplicado à avaliação da resposta dos sensores de composição e de caudal. Os resultados obtidos mostram que: (a) a infra-estrutura desenvolvida tem as condições básicas necessárias para a aplicação de monitorização do processo biológico aeróbio; (b) os sensores de composição ensaiados têm condições de resposta para ser aplicados e que o modelo experimental e teórico de diluição dinâmica é útil e aplicável a ensaios de calibração; (c) os sensores de caudal mássico apresentam sensibilidades de resposta que dependem da natureza do gás que os atravessa; propõe-se um modelo de cálculo de factores de resposta específicos para alguns gases; (d) a preparação de misturas gasosas de vapores para medida de NH3 em fase gasosa foi conseguida, tendo sido elaborado um modelo baseado no equilíbrio termodinâmico para determinar a composição gasosa tendo em vista a calibração de um sensor de NH3 em fase gasosa e obtido um modelo de calibração.

ABSTRACT: In order to a waste aerobic biological treatment process, in this work it was developed a technology for continuous monitoring gaseous emissions. The process variables that were selected for this work are the following: temperature, pressure, oxygen, carbon dioxide, moisture, ammonia and mass flow. A set of gas sensors were chosen and acquired that ones that follow the OEM (Original Equipment Manufacturer) concept. An infrastructure of hardware and software was constructed and developed in order to support testing and calibration of the referred sensors. A concept of dynamic dilution was used and developed to the evaluation of the gas sensor response and calibration. To do this task an additional a set of mass flow sensors were also chosen, acquired and calibrated. The results got show that: (a) the equipment has the basic conditions to be applied to the gas monitoring composting process; (b) the gas sensors tested have reply conditions to be applied and the experimental and theoretical model of dynamic dilution is useful and applicable on calibration essays; (c) the mass flow sensors present reply sensibility that depend on the nature of the gas that cross them; a model of response factors is proposed for some gases; (d) the preparation of gaseous NH3 mixtures was got and prepared a model based on equilibrium thermodynamics for NH3 concentration on gas; a calibration data of an ammonia gas sensor was obtained.