Determinação do gradiente de pressão estática do ar para sistemas de compostagem por aeração forçada

Abstract

Embora existam, na literatura científica, equações e gráficos para estimativa do gradiente de pressão estática do ar, quando forçado em camadas de grãos e sementes, são poucos os trabalhos realizados utilizando-se resíduos orgânicos submetidos ao tratamento por compostagem. Neste trabalho, teve-se por objetivo o ajuste de equações que possibilitassem a estimativa do gradiente de pressão estática do ar, quando insuflado em camadas de diferentes materiais orgânicos. Os resíduos utilizados foram a cama de frango e, como agentes estruturantes e fonte de carbono, o bagaço de cana-de-açúcar, a serragem de madeira e a palha de café, os quais foram misturados nas proporções de 0; 10; 20; 30 e 40% (base volumétrica) de cama de frango em relação aos agentes estruturantes, além de misturas com relação C/N de 25/1, as quais foram submetidas ao tratamento por compostagem. As medições da queda de pressão estática do ar, ao atravessar camadas de material orgânico, antes e depois de ter sido submetido ao tratamento por compostagem, e nas camadas de materiais provenientes das diferentes proporções de cama de frango adicionada aos agentes estruturantes, foram realizadas utilizando-se um protótipo, no qual o material foi submetido a vazões específicas de ar que variaram de 0,02 a 0,13 m 3 s -1 m -2 . A queda na pressão estática do ar aumentou de forma potencial com a espessura da camada de material. No que se refere ao decurso do processo de compostagem, este contribuiu para redução do gradiente de pressão estática do ar ao atravessar as camadas de material orgânico. Os modelos matemáticos de Shedd, Hukill & Ives e Hunter podem ser utilizados para predizer o gradiente de pressão estática do ar, ao ser insuflado em camadas de resíduos orgânicos, no entanto, o modelo de Shedd pode ser considerado, em termos estatísticos, o que melhor representou o fenômeno em estudo. Menores valores de gradientes de pressão estática do ar foram obtidos em camadas sem adição de cama de frango e os maiores obtidos nas camadas constituídas pela mistura com cama de frango na proporção de 40%. As equações obtidas para estimativa do gradiente de pressão estática do ar, para as diferentes proporções de cama de frango, podem ser agrupadas, originando modelos capazes de explicar a variação do gradiente de pressão para cada agente estruturante e fonte de carbono.

Although there equations and graphics in scientific literature to estimate the static pressure gradient of airflow through layers of grains and seeds, studies using organic waste submitted to composting treatment are scarce. The objective of this study was to adjust equations to estimate the static pressure gradient of airflow through layers of different organic residues. The waste used were chicken litter and as bulking agents and carbon source: sugarcane bagasse, sawdust and coffee husk which were mixed in the ratio of 0; 10; 20; 30 e 40% (volumetric basis), of chicken litter in relation to bulking agents, as well as mixture with C/N ratio of 25/1, which were submitted to composting process. Measurements of static pressure drop in layers of organic waste before and after the composting process, and in layers of material from the different proportions of chicken litter added to bulking agents, were performed using a prototype with specific airflow rates ranging from 0.02 to 0.13 m 3 s -1 m -2. The static pressure drop of airflow increased as a power of the material layer thickness. Static pressure gradient in layers of organic waste decrease with the composting process. Shedd, Hukill & Ives and Hunter models may be used to predict the static pressure gradient of air to be blown through the organic residues layers, however, the Shedd model was that which best represented the phenomenon studied. Lower values of static pressure gradient were obtained in layers without chicken litter and the higher values obtained in layers composed of mixture of chicken litter in proportion of 40%. Equations to estimate the static pressure gradient for different proportions of chicken litter may be clustered, yielding models that can explain the variation of pressure gradient for each bulking agent and carbon source.