The master’s thesis is focused on the issue of solar drying of sewage sludge. The sludge management of wastewater treatment plants is described in the first part of this thesis. This theoretical part also deals with description of drying and dryers used for sludge treatment. The second part of the thesis is focused on the experimental solar drying of sewage sludge and the evaluation of the results.

Os processos de secagem de resíduos produzidos em estações de tratamento de água e esgoto por processos mecânicos podem gerar lodos com teores de sólidos de 20% a 30%, podendo estes variar de acordo com as características do lodo bem como da tecnologia de desidratação. Uma vez que os custos de transporte e disposição final têm aumentado de forma significativa para lodos produzidos em regiões metropolitanas, torna-se atrativo a sua redução mediante o aumento do teor de sólidos do lodo desidratado. Desta forma, este trabalho teve por objetivo avaliar o processo de pós-secagem de resíduos gerados em estações de tratamento de água (ETA) e esgoto (ETE) por processos naturais, tendo-se avaliado a influência das condições climáticas da cidade de São Paulo para diferentes estações do ano. O estudo foi realizado com dois tipos de leitos de secagem em escala piloto; leito coberto (LC) e leito aberto (LA), tendo os mesmos 1,80m2 de área e piso impermeabilizado. Os dados hidrometeorológicos foram obtidos mediante a operação de uma estação hidrometeorológica portátil que forneceu dados de temperatura do ar e do lodo, umidade relativa do ar, radiação solar global, velocidade do vento e precipitação. O lodo gerado nas estações de tratamento foram dispostos nos leitos de secagem em leiras com 30cm de altura, sendo revolvidos e realizadas análises de teor de sólidos do lodo três vezes por semana, o período de secagem de cada ciclo foi de 30 dias. Os teores de sólidos dos lodos obtidos nos ensaios com pós-secagem natural apresentaram resultados distintos para diferentes períodos do ano; durante o período do verão foi obtido lodo com teor de sólido final de 58% médio, enquanto, no período de inverno foi obtido lodo com teor de sólido final de 18% médio. Foi utilizado um modelo matemático para o processo de secagem do lodo utilizando os dados meteorológicos medidos, uma equação do balanço de calor foi aplicada para o volume de controle do leito de secagem do lodo considerando a transferência de calor por radiação, convecção, e evaporação. / The mechanical drying process of residuals produced in water and wastewater treatment plants can generate sludge with solids content of 20% to 30%. These values may vary according to the characteristics of the sludge and dehydration technology. The costs of sludge produced in metropolitan areas have increased significantly due to transportation and final disposal. Hence, it is to, becoming attractive to reduce the residue volume by increasing the solids content of the dewatered sludge. This study aimed to evaluate the process of post drying of residues generated in water wastewater treatment plants (WTP and WWTP) by natural processes, evaluating the influence seasonal variation of the weather in the São Paulo city. The study was conducted with two drying beds on a pilot scale; one being a cover unit (CU) and the other an uncover unit (UU). Both units have the same area of 1.80m2 and waterproof floor. The hydrometeorological data were obtained through the operation of a weather station installed close to the units that supplied data for temperature of the air and sludge, relative humidity, solar radiation, wind speed and precipitation. The sludge source in the treatment stations are arranged in the drying beds to ridges with 30cm height, the sludge was mixed and analyzed of solid content three times a week, the drying time of each cycle was 30 days. The solid content of the sludge obtained in tests with post drying by natural processes showed different results for different seasonal of the year and during the summer period was obtained sludge with solid content finale average of 58%, while in the winter was obtained sludge with solid content finale average of 18%. A mathematical model is developed for the process of drying of sludge, a heat-balance equation is applied for a control volume of sludge that takes into account the heat transfer by radiation, convection, and evaporation.

Submitted by Sabrina Mariel Correa da Silva null (sabrina-mcs@hotmail.com) on 2017-09-09T20:28:49Z No. of bitstreams: 1 Avaliação do leito de secagem com piso de blocos drenantes para lodos gerados em Estação de Tratamento de Esgoto Sanitário.pdf: 5804082 bytes, checksum: 8cc37b8853ee2d81114909c7918f9163 (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-09-11T20:56:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_smc_me_bauru.pdf: 5804082 bytes, checksum: 8cc37b8853ee2d81114909c7918f9163 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-11T20:56:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_smc_me_bauru.pdf: 5804082 bytes, checksum: 8cc37b8853ee2d81114909c7918f9163 (MD5) Previous issue date: 2017-07-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Esta pesquisa sobre leito de secagem modificado com piso de blocos drenantes (wedge wire) foi desenvolvida em três etapas, sendo um acompanhamento em escala real com descartes de lodo aeróbio, outra realizada em escala piloto com descartes de lodo anaeróbio, ambos gerados em estação tratamento de esgoto sanitário (ETE), e a terceira etapa foi um levantamento de dados operacionais de alguns leitos com piso de blocos drenantes existentes no Brasil. O leito de secagem convencional de areia ainda é o método mais utilizado no Brasil para desaguamento de lodo em ETE de pequeno e médio porte. No entanto, devido ao aumento de fiscalização por órgãos ambientais, aumento de exigência por qualidade no tratamento de água e esgoto, custos elevados no gerenciamento, além de problemas com a eficiência de secagem final do lodo, odores e manutenção dos leitos, as empresas têm buscado alternativas de novas tecnologias, e/ou até mesmo por otimizações nos próprios leitos. Uma alternativa que tem se mostrado eficiente no desaguamento de lodos é o leito modificado com piso de blocos drenantes. Porém, ainda há pouca experiência com relação ao dimensionamento do leito, à sua operação e à sua eficiência por ser uma tecnologia pouca explorada no exterior e recém-chegada ao Brasil. Portanto esta pesquisa teve como objetivo avaliar o desaguamento de lodo de esgoto em leito com piso de blocos drenantes nas fases de drenagem e secagem. A drenagem do lodo foi avaliada através da vazão de drenagem após filtração de lodo no bloco drenante, da redução de volume de lodo no leito e da caracterização da qualidade da água drenada. Já a secagem foi avaliada a partir da variação do teor de sólidos totais do lodo durante o período de secagem. Como é um processo natural de secagem, o acompanhamento das condições climáticas local foi realizada. Os resultados foram satisfatórios tanto para o lodo aeróbio quanto para o anaeróbio. Em relação a drenagem, após um dia do descarte de lodo no leito com piso de blocos drenantes houve redução em torno de 90% do volume para lodo aeróbio e 70% para lodo anaeróbio. Já o teor de sólidos totais final obtido na secagem variou de acordo com o tipo de lodo, volume, taxa de aplicação de sólidos e condições climáticas. O melhor resultado de secagem para o lodo aeróbio foi de 95,3% de sólidos totais em 36 dias de secagem, e para o lodo anaeróbio, o máximo atingido foi de 63,5% em 24 dias, em condições de secagem diferentes. / This research about wedge wire floor sludge bed was developed in three stages, first one was a monitoring in real scale with aerobic sludge discards, another one performed in a pilot scale with anaerobic sludge discard, both generated in wastewater treatment plant (WWTP), and the third stage was a survey of operational information of some wedge wire floor sludge bed in operation in Brazil. The conventional sand drying bed is still the most used system in Brazil for dewatering and drying of sludge generated during sewage treatment in small and médium size WWTP. However, due to the increase in inspection by environmental agencies, increased demands for quality in treatment, high costs in management, as well as problems with final sludge drying efficiency, odors and bed maintenance, the companies have been looking for alternatives to new technologies, and even optimizations in existing beds. An alternative that has proven efficient in the dewatering of sludge is the modified sludge bed with wedge wire floor. However, there is still little experience with the dimensioning of the bed, its operation and efficiency because it is a technology that has not been used abroad and recently arrived in Brazil. Therefore, this research had as objective to evaluate the dewatering of sewage sludge in wedge wire bed in the drainage and drying phases. The drainage of the sludge was evaluated through the drainage flow after filtration in the wedge wire floor, the reduction of sludge volume in the bed and the characterization of the quality of the drained water. Drying was evaluated by increasing the total solid content of the sludge during the entire drying period. As it is a natural drying process, monitoring of the local climatic conditions was performed. The results were satisfactory for both aerobic and anaerobic sludge. In relation to the drainage, after one day from discharge in the bed, there was a reduction of around 90% of the volume for aerobic sludge and 70% for anaerobic sludge. However, the final solid content obtained in the drying varied according to the type of sludge, volume, solids application rate and climatic conditions. The best drying result for aerobic sludge was 95.3% of total solid in 36 days of drying, and for anaerobic sludge the maximum reached was 63.5% in 24 days, in different climate conditions.

Os processos de secagem de resíduos produzidos em estações de tratamento de água e esgoto por processos mecânicos podem gerar lodos com teores de sólidos de 20% a 30%, podendo estes variar de acordo com as características do lodo bem como da tecnologia de desidratação. Uma vez que os custos de transporte e disposição final têm aumentado de forma significativa para lodos produzidos em regiões metropolitanas, torna-se atrativo a sua redução mediante o aumento do teor de sólidos do lodo desidratado. Desta forma, este trabalho teve por objetivo avaliar o processo de pós-secagem de resíduos gerados em estações de tratamento de água (ETA) e esgoto (ETE) por processos naturais, tendo-se avaliado a influência das condições climáticas da cidade de São Paulo para diferentes estações do ano. O estudo foi realizado com dois tipos de leitos de secagem em escala piloto; leito coberto (LC) e leito aberto (LA), tendo os mesmos 1,80m2 de área e piso impermeabilizado. Os dados hidrometeorológicos foram obtidos mediante a operação de uma estação hidrometeorológica portátil que forneceu dados de temperatura do ar e do lodo, umidade relativa do ar, radiação solar global, velocidade do vento e precipitação. O lodo gerado nas estações de tratamento foram dispostos nos leitos de secagem em leiras com 30cm de altura, sendo revolvidos e realizadas análises de teor de sólidos do lodo três vezes por semana, o período de secagem de cada ciclo foi de 30 dias. Os teores de sólidos dos lodos obtidos nos ensaios com pós-secagem natural apresentaram resultados distintos para diferentes períodos do ano; durante o período do verão foi obtido lodo com teor de sólido final de 58% médio, enquanto, no período de inverno foi obtido lodo com teor de sólido final de 18% médio. Foi utilizado um modelo matemático para o processo de secagem do lodo utilizando os dados meteorológicos medidos, uma equação do balanço de calor foi aplicada para o volume de controle do leito de secagem do lodo considerando a transferência de calor por radiação, convecção, e evaporação. / The mechanical drying process of residuals produced in water and wastewater treatment plants can generate sludge with solids content of 20% to 30%. These values may vary according to the characteristics of the sludge and dehydration technology. The costs of sludge produced in metropolitan areas have increased significantly due to transportation and final disposal. Hence, it is to, becoming attractive to reduce the residue volume by increasing the solids content of the dewatered sludge. This study aimed to evaluate the process of post drying of residues generated in water wastewater treatment plants (WTP and WWTP) by natural processes, evaluating the influence seasonal variation of the weather in the São Paulo city. The study was conducted with two drying beds on a pilot scale; one being a cover unit (CU) and the other an uncover unit (UU). Both units have the same area of 1.80m2 and waterproof floor. The hydrometeorological data were obtained through the operation of a weather station installed close to the units that supplied data for temperature of the air and sludge, relative humidity, solar radiation, wind speed and precipitation. The sludge source in the treatment stations are arranged in the drying beds to ridges with 30cm height, the sludge was mixed and analyzed of solid content three times a week, the drying time of each cycle was 30 days. The solid content of the sludge obtained in tests with post drying by natural processes showed different results for different seasonal of the year and during the summer period was obtained sludge with solid content finale average of 58%, while in the winter was obtained sludge with solid content finale average of 18%. A mathematical model is developed for the process of drying of sludge, a heat-balance equation is applied for a control volume of sludge that takes into account the heat transfer by radiation, convection, and evaporation.

The thesis is focused on the sludge management at root sewage treatment plants with focus on volum eis highest – sludge manahement. Sludge dewatering using sludge dryiing bed is still condemned designers mainly due to their lack of experience, while at the same time enforcing technologically complex solutions. Therefore, the thesis focuses on the break down balance hydrological equation sludge drying bed, which includes all parameters affecting water balance system. The result is a proposal not only design, but in particular a description of input data and the governing equations in software Reed-Bed, which is calibrated own operational results obtainde for the two sewage treatment plants (village Dražovice and Kotenčice). Reed-Bed software will perform sevetal functions: setting the ground area of sludge bed, investment costs required for the implementation of sludge bed, return on investment, the determination of moisture contene of sludge in the sludge bed and maximum lenght of the dewatering period with regard to wetland vegetation. The second largest item within sludge system creates biomass wetland plants, so work deals with possibilities biomass processing plant at the end of the growing season. Technological processing of biomass was tested on common reed, final product pellets for heating.