O presente trabalho apresenta uma investigação experimental sobre o enriquecimento do ar em uma câmara de combustão projetada para incineração de resíduos aquosos. Diesel e gás liquefeito de petróleo (GLP) foram utilizados independentemente como combustível auxiliar. Um aumento de 85% na taxa de incineração foi obtida para 50% de O2 no gás oxidante, em comparação com a incineração com ar. A taxa de incineração continuou aumentando para níveis de enriquecimento acima de 50%, contudo em um passo menor. Para combustão com oxi-chama (100% O2), o aumento da taxa de incineração foi em torno de 110% em comparação com a condição inicial e cerca de 13,5% em relação à condição de 50% de O2. A concentração de CO medida próxima a frente de chama diminui drasticamente com o aumento da quantidade de O2 no oxidante. Na saída da câmara, a concentração de CO foi sempre próxima à zero, indicando que o tempo de residência foi suficiente para completa oxidação do combustível em qualquer condição de ensaio. Para o diesel, o NOx foi inteiramente formado na região primária da câmara de combustão. Para esse combustível, há um tênue aumento na concentração de NOx até 35% de O2, acima deste valor a concentração aumenta acentuadamente. Partindo de 60p.p.m, em operação com ar, a concentração de NOx atinge 200 p.p.m em 35% de O2, e então 2900 p.p.m em 74% de O2. O último corresponde a 6 vezes mais NOx, em termos da razão da massa de NO2/massa de resíduo, comparada com a combustão com ar. Para o GLP, a concentração de NOx atinge 4200 p.p.m em 80% de O2, correspondendo a 9 vezes mais do que a operação com ar, também em termos da razão massa de NO2/massa de resíduo. Resultados de diferentes técnicas usadas para controlar o NOx durante o enriquecimento do ar também foram discutidas.