Orientador: Arai Augusta Bernardez Pecora / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T20:35:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_JulioCesarDainezide_D.pdf: 2306181 bytes, checksum: 7bfd18a72e99a2fe132735e0d81349f7 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Esta pesquisa relata um estudo experimental do processo de regeneração térmica de areia de macharia descartada em um incinerador de leito fluidizado. Os objetivos foram: 1) caracterizar as propriedades da areia de macharia descarta ante e depois do processo de incineração e comparar com as propriedades da areia nova; e 2) avaliar as emissões de monóxido de carbono e de hidrocarbonetos totais. Os efeitos das seguintes variáveis sobre as propriedades da areia descartada de macharia e as emissões gasosas foram avaliados: temperatura do leito, excesso de ar e inventário. Para obter os dados experimentais foi utilizado um planejamento fatorial, onde o erro experimental foi avaliado através de três repetições no ponto central. Os experimentos foram realizados em condições de regime permanente. Os resultados experimentais mostraram que o incinerador apresentou excelente uniformidade térmica e bom controle de temperatura e queda de pressão. O resultado da análise estatística mostrou que não houve influência significativa de nenhuma das variáveis sobre as propriedades da areia regenerada. Porém, houve diferença significativa entre as propriedades da areia nova e regenerada, das quais o teor de finos foi o mais afetado pelo tratamento térmico e mecânico. A operação com excesso de ar foi muito efetiva na diminuição das emissões de monóxido de carbono e de hidrocarbonetos totais. O efeito da temperatura do leito sobre as emissões gasosas foi contraditório. Enquanto a temperatura do leito foi aumentada, as emissões de monóxido de carbono diminuíram, por outro lado, as emissões de hidrocarbonetos totais aumentaram também / Abstract: This investigation reports an experimental study of the thermal regeneration process of core sand waste in a fluidized bed incinerator. The objectives were: 1) to characterize of core sand waste properties before and after the incineration process and comparing with the new sand properties; and 2) to evaluate of carbon monoxide and total hydrocarbon emissions. The effects of following variables on core sand waste properties and the gases emitted were evaluated: bed temperature, excess air and inventory. To obtain experimental data a factorial design technique was used, where the experimental error was evaluated with three repetitions at the central point of the domain. Experiments were conducted at steady state conditions. The experimental results showed that the fluidized bed incinerator offer excellent thermal uniformity and good temperature and pressure drop control. The result of the statistical analysis showed that there was no significant influence of the three variables on the reclaimed sand properties. However there was significant difference between the properties of new sand and reclaimed sand, of which the fines concentration was the most affected by thermal and mechanical treatments. The excess air operation was very effective in lowering the carbon monoxide and total hydrocarbon emissions. The effect of bed temperature on gases emissions was discordant. While bed temperature is increased, the carbon monoxide decreases, on the contrary, the total hydrocarbon emissions increased too / Doutorado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

A presença de elevados teores de elementos metálicos nos resíduos industriais desperta o interesse no seu reaproveitamento. O setor coureiro-calçadista, por exemplo, importante no estado do Rio Grande do Sul, produz resíduos perigosos provenientes da etapa de curtimento do couro ao cromo. A possibilidade de utilização deste importante metal contido no resíduo se tornou realidade a partir da introdução, em nível piloto, de uma unidade de incineração. A cinza dos resíduos é utilizada, neste trabalho, como matéria-prima para a produção de uma liga ferro-cromo do tipo alto carbono (FeCrAC) – que tem amplo emprego na produção de aço-inoxidável; outros resíduos industriais do Estado também são utilizados neste processo extrativo. A cinza – denominada CIAC neste trabalho –, matéria-prima principal e fonte de cromo, contém ~50% Cr2O3. Outros resíduos empregados como insumos foram: finos de carvão vegetal da produção de carvão para a preparação de alimentos, sílica proveniente de operações de polimento de peças de ágata, carepa de produtos siderúrgicos e casca de ovos. O cálculo da carga foi realizado com a ajuda da termodinâmica computacional, pela simulação do processo de redução carbotérmica na temperatura de 1600 °C e pressão de 1 atm. A simulação utilizou algumas metas como diretrizes: i) obtenção de uma escória com a menor temperatura sólidus possível; (ii) obtenção de uma escória de baixa viscosidade; e, (iii) obtenção de teores apropriados de Cr e C na liga. Devido ao alto teor de P da CIAC, um procedimento experimental para a redução deste elemento foi estabelecido tendo por base (i) o uso de reagentes baratos e (ii) a sinergia que decorre da conjunção destes reagentes. Para a produção da liga ferro-cromo, seis tipos de experimentos foram realizados variando-se a composição da carga (fontes do cromo e ferro) e dois lotes diferentes da cinza. Os teores de Cr e C nas ligas FeCr obtidas nos experimentos variaram entre: 50 - 60 % Cr e 7 - 10% C, demonstrando a possibilidade de reutilização do cromo contido nas cinzas, para produção da liga FeCr. / The presence of high levels of metals in industrial waste arouses interest in its reuse. The leather-footwear industry, for example, important in the state of Rio Grande do Sul, produces hazardous Cr-containing waste from the leather tanning stage. The possibility for reuse of this important metal contained in the residue became a reality with the introduction, in a pilot project, of an incineration plant. The ash waste is used in this work as a raw material for the production of high carbon ferro-chrome type (FeCrAC) - which has wide use in the production of stainless steel; other industrial waste are also used in this extraction process. Ash - called CIAC thereafter - the main raw material and source of chromium, contains ~ 50% Cr2O3. Other residues employed as inputs were: coal fines from coal production plant for food preparation, silica from polishing operations from pieces of agate mill, scale from steel products and egg shell. The reactor load calculation was carried out with the help of computational thermodynamics, the simulation being of the carbothermic reduction process at a temperature of 1600 °C and 1 atm pressure. The simulation used as targets some guidelines: i) production of a slag with a lower solidus temperature as possible, (ii) or a low viscosity slag, and (iii) to provide suitable amounts of C and Cr in the alloy. Due to the high P content of CIAC, an experimental procedure for the reduction of this element was established based on (i) the use of inexpensive reagents, and (ii) the synergy arising from the combination of these reagents. For the production of ferro-chromium six types of experiments were performed varying the charge composition (sources of Cr and Fe) and two different lots of ash. The Cr and C contents in FeCr alloy in the experiments varied between 50 - 60% Cr and 7 - 10% C, demonstrating the possibility for reuse of Cr contained in the ashes for the production of FeCr alloy.

A tecnologia de incineração no gerenciamento de resíduos sólidos urbanos é empregada de maneira intensa em diversos países do mundo. No Brasil, além da sua utilização eventual em resíduos de serviços de saúde, há uma proposta para implantação de duas usinas de grande porte visando ao tratamento térmico de resíduos sólidos domiciliares na cidade de São Paulo. Através de uma revisão bibliográfica sobre o tema, são apresentados os principais parâmetros técnicos e ambientais desta tecnologia, entre eles os mecanismos de combustão e de formação de poluentes, os tipos de equipamentos empregados, as formas de manejo e disposição de cinzas e escórias e os métodos de controle e redução de emissões atmosféricas como gases ácidos, material particulado e metais pesados. Também é feita uma revisão do atual conhecimento técnico-científico sobre dioxinas e furanos relativamente à incineração de resíduos sólidos urbanos. A partir desta base teórica pesquisada e da análise dos Estudos de Impacto Ambiental e dos Relatórios de Impacto Ambiental das usinas de incineração de Santo Amaro e Sapopemba, conclui-se que tais incineradores, na forma como são propostos, não apresentam o nível tecnológico necessário para atender às normas de operação e emissão de poluentes vigentes em países onde há legislação regulando esta atividade. / The incineration technique on the management of municipal solid waste is intensely used in several countries. In Brazil, besides an occasional utilization on medical services waste, there is a proposal for the implantation of two large facilities for the thermal treatment of domestic solid waste in São Paulo city. Through a review on this theme, we present here the main technical and environmental parameters on this technology, including the combustion and the pollutant generation mechanisms, types of equipment, management and disposition of fly and bottom ashes and the main control and reduction methods of atmospheric pollution like acid gases, particulates and heavy metals. The state of the art on the present technical-scientific knowledge on dioxins and furans connected to the incineration of urban solid waste is presented. On this theoretical basis and on the analysis of the environmental impact assessment and environmental impact report on the Santo Amaro and Sapopemba facilities, we conclude that the incineration systems, as in the proposal, do not present the technologic level necessary to obey the operation and pollutant emission rules on the countries where this activities are controlled.

A indústria do couro produz cerca de 62% de todo o resíduo Classe I (perigoso) do Estado do Rio Grande do Sul. A periculosidade destes resíduos está associada à presença de cromo trivalente, utilizado como curtente na produção de couros wet-blue. A opção mais utilizada pelas empresas do setor é dispor seus resíduos em aterros, o que apresenta vários inconvenientes. Como alternativa, o tratamento térmico destes resíduos vem sendo pesquisado. O projeto desenvolvido pelo Laboratório de Processamento de Resíduos da Universidade Federal do Rio Grande do Sul conduziu a implantação de uma planta piloto de incineração, com capacidade nominal de processar 100 Kg/h deste resíduo. As cinzas geradas apresentam teores de 50 a 62% de Cr2O3, maiores que o próprio minério de cromo, a cromita. Este trabalho tem o objetivo de estudar a recuperação do cromo contido nas cinzas de resíduos de couro para a produção de ligas ferrocromo de alto teor de carbono (Fe-Cr-AC) através da redução carbotérmica do óxido de cromo. Também foi estudado um processo de lixiviação da liga Fe-Cr-AC com solução de ácido sulfúrico para formação de sulfato de cromo III, que pode ser utilizado como agente curtente. A cinza foi caracterizada através de análise química do cromo, análise do teor de hidrocarbonetos, espectrometria de fluorescência de raios X (FRX) e difração de raios X. Os experimentos de redução carbotérmica foram conduzidos em cadinhos de alumina a 1600°C e 1 atm mantidos em ambiente inerte durante 2 horas. Foram investigados os efeitos da basicidade da escória (B), razão entre escorificantes (CaO+SiO2) e cinza (ROX), a quantidade de carbono utilizada (RR), bem como a utilização do aplicativo da termodinâmica computacional FactSage para predição dos resultados experimentais. A carga reacional foi composta pelas cinzas, cal, sílica, grafite e ferro metálico. Na etapa de lixiviação da liga com ácido sulfúrico (H2SO4) foi utilizada uma amostra de Fe-Cr-AC comercial. Foram investigadas as variáveis, concentração de H2SO4 na solução de lixiviação, tempo de reação e temperatura para ajuste de um modelo de superfície de resposta quadrático, através de um projeto Box-Benhken. As adições de ácido perclórico e sulfato de amônio na reação, de forma individual, também foram investigadas. O teor de cromo nas cinzas é de 62,3% em massa de Cr2O3, determinado por análise química e por FRX. Os demais óxidos majoritários na amostra foram: SiO2, TiO2, Al2O3, CaO, P2O5 e Fe2O3. A presença dos óxidos Cr2O3 e SiO2 foi confirmada com análise de difração de raios X. Nos experimentos de redução carbotérmica planejados com o auxilio de simulações termodinâmicas computacionais de equilíbrio do sistema, onde foram ajustados os parâmetros experimentais ROX e RR, se obtiveram os melhores resultados. Uma conversão máxima do óxido de cromo a cromo metálico de 96% foi obtida com RR=16% de excesso em relação à estequiometria, ROX= 0,72 g de SiO2+CaO/g de cinza e B=1 g de CaO/g de SiO2. O software FactSage, através de seus bancos de dados (FToxid compostos e soluções e FACT53), correlacionou de forma adequada os dados experimentais considerando um sistema contendo todos os compostos presentes na cinza. O processo de lixiviação da liga Fe-Cr-AC apresentou 100% de conversão do cromo presente na liga metálica a cromo solúvel no licor de lixiviação com solução de 60% em massa de ácido sulfúrico, 3h de reação e 148°C. Este resultado foi obtido através da maximização da superfície de resposta obtida com o ajuste por mínimos quadrados da conversão de cromo, onde o modelo para a conversão de ferro previu 83,5%. A adição de ácido perclório diminuiu a conversão devido à formação de sulfatos anidros precipitados. O sulfato de amônio melhorou a solubilização do sulfato de cromo III na fase líquida, podendo ser utilizado visando uma conversão total em condições mais brandas. / In Rio Grande do Sul, state of Brazil, the footwear and leather industrial wastes corresponding of 62% of dangerous waste. The presences of trivalent chromium in wet-blue leather production waste give this danger propriety. Majority of these wastes are disposed of in landfills, but this practice is an ambiental problematic question. The thermal treatment of these wastes has been researched for this problem. The Project developed by Wastes Prossessment Laboratory (LPR, in Portuguese) of Federal University of Rio Grande do Sul to culminate an implementation of a wastes incineration pilot plant with sequenced fixed bed gasifier and combustion technology. The capacity of the plant is 100Kg/h. The ashes generated in this process contain 50-62% of Cr2O3 - greater then chromite. The present work objectives the study of the chromium recovery contained in the leather ash for high-carbon ferrochromium production (Fe-Cr-AC) by carbothermal reduction of chromium oxide. Yet have been studied a leach process of Fe-Cr-AC alloy with sulfuric acid solution for formation trivalent chromium sulfate, that can be used as a tanning salt agent. A representative ash sampling from pilot plant gasifier reactor had been analyzed and used in experimental carbothermal reduction. The ashes had been characterized by chromium chemical analysis, hydrocarbon content determination, X-ray fluorescence spectrometry (FRX) and X-ray diffraction. The carbothermal reduction experiments were conducted on alumina crucible in an inert atmosphere of 1600°C and 1atm furnace for two hours. Investigations have been carried for slag basicity (B), CaO+SiO2 and ashes ratio (ROX), carbon content utilization (RR) and validation of FactSage chemical thermodynamic equilibrium software tool for prediction of experimental results. The reaction moisture contains ash, lime, silica, graphite and metallic iron. In the experimental sulfuric acid alloy lixiviation step a commercial Fe-Cr-AC was applied. The H2SO4 concentration in lixiviation solution, time and temperature of reaction parameters were modeled in quadratic response surface with Box-Benhken experimental design. The each effect of perchloric acid and ammonium sulfate addition in the reaction were investigated. The chemical and FRX analysis of chromium in ashes, determined concentration of 62,3% in mass of Cr2O3. The others majoritary oxides in sample are: SiO2, TiO2, Al2O3, CaO, P2O5 and Fe2O3. The X-ray diffraction spectrometry analysis confirms presence of Cr2O3 and SiO2 oxides. Greater results of carbothermal reduction experiments were obtained with computational thermodynamic equilibrium simulations by adjust of ROX and RR parameters. The maximum chromium conversion experimentally obtained was 96%, obtained by RR=16% of carbon excess estequiometric value, ROX=0,72g of SiO2+CaO/g of ash and B=1 g of CaO/g of SiO2 ratios. The FactSage tool with FACT53 and FToxid compounds and solutions databases, correlated the experimental data with relatively good precision in a system containing all compounds in the ash. The Fe-Cr-AC alloy lixiviation process presents 100% of chromium conversion for chromium sulfate soluble in 60% of sulfuric acid mass lixiviation solution, 3h of reaction and 148°C for temperature. The result was obtained by maximization of surface response granted by quadratic model adjusted with least square. In this condition Fe conversion is 83,5% by response of surface quadratic least squared model. The addition of perchloric acid reduced the conversion attributed by formation of precipitated anhydrous sulphates. A best result for solubilization of chromium was the utilizations of ammonium sulphate - total conversion at lower conditions are possible.

Orientador: Gilmar Barreto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-05T07:10:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_FelipedeMello_M.pdf: 6968120 bytes, checksum: 59d5634a5a4bff603ee4b2bf138d55ec (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho enfoca o problema de identificação multivariável de um processo de incineração de resíduos líquidos que faz parte do complexo da unidade de utilidades da empresa BASF S.A, localizada em Resende-RJ. Para trabalhos futuros, pretendemos utilizar esta identificação em um projeto de controlador inteligente. A escolha desse processo foi motivada pelo potencial de melhoria no sistema de controle da combustão, sendo realizado um estudo com as possíveis melhorias econômicas e operacionais com a otimização do processo de incineração. Os sistemas nebulosos foram enfocados de maneira especial, por causa da sua capacidade de processar informação de natureza incerta e qualitativa. O modelo nebuloso Takagi-Sugeno (TS) foi implementado para representar o processo de incineração de resíduos líquidos em estudo. Os resultados das simulações efetuadas com os modelos nebulosos TS obtidos representam de maneira adequada o comportamento real do sistema de incineração / Abstract: This work is concerned with the problem of multivariable identification of liquids residues incineration process that is a complex part of utilities unit in BASF SA. Company, located in Resende-RJ. For future works, we intend use this identification in an intelligent controller design. The choice of this process was motivated by the potential of improvement on combustion system control of the incineration process, and was realized a study considering the possible economic and operational improvements with the incineration process optimization. The fuzzy systems were focused in a special way, because of its capability to process information of uncertain and qualitative nature. The Takagi-Sugeno (TS) fuzzy model was implemented to represent the studied liquids residues incineration process. The simulation results obtained with TS fuzzy models represent, in an adequate way, the real behavior of an incineration system / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Arai Augusta Bernardez Pecora / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-11T11:34:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HerreraCamacho_LydaMargarita_M.pdf: 1762236 bytes, checksum: c6b9125be4a28906691da985c3fb676e (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O propósito desta pesquisa foi o estudo experimental da transferência de calor suspensãoparede em um leito fluidizado circulante em escala piloto. Foi escolhido um modelo de planejamento experimental denominado delineamento composto central rotacional, visando verificar a influência de três variáveis: temperatura do leito, inventário de sólidos e velocidade superficial do ar no coeficiente de transferência de calor suspensão-parede. Os testes foram executados usando como material particulado areia quartzosa industrial com diâmetro médio de m µ 356 . Um total de dezoito testes foi executado para cinco temperaturas do leito (250 a 400°C), cinco velocidades superficiais do ar (5 a 7m/s) e cinco inventários de sólidos (7 a 9 Kg). O trocador de calor estudado foi do tipo tubo duplo com folga anular de 47,3 mm, o qual utiliza como fluido de resfriamento água escoando paralelamente à suspensão gás-sólido. Os resultados experimentais mostraram que os fatores temperatura do leito e inventário de sólidos apresentaram as maiores influências sobre o coeficiente de transferência de calor, enquanto a velocidade superficial do gás apresentou um pequeno efeito. Os resultados experimentais foram comparados com três modelos teóricos, encontrando-se que a melhor correspondência com os resultados foram obtidos pela aplicação do modelo do pesquisador BASU (1989). Foi proposta uma correlação simples para previsão do coeficiente de transferência de calor em leito fluidizado circulante, válida para as faixas de operação testadas neste trabalho / Abstract: The purpose of this research was the experimental study of the suspension to surface heat transfer in a pilot scale circulating fluidized bed system. A Rotational Composite Central Design of experiments was applied in order to verify the influence of three important factors: bed temperature, gas fluidization velocity and solids inventory on suspension to surface heat transfer coefficient. Experiments were done using quartz sand, m µ 356 mean diameter as solid material and air as fluidization gas. A total of eighteen tests were performed for five riser temperatures (250 to 400°C), five gas fluidization velocities (5 to 7m/s) and five solids inventory (7 to 9 Kg). The experimental system is composed of a riser 102 mm internal diameter and 4 m height and a downcomer with 63 mm internal diameter. The studied heat exchanger, double pipe type, is located at the riser; 1000 mm above the gas entrance and presents a cooling water flow through a 47,3 mm annular space. Experimental results showed that the riser temperature and the solids inventory presented more influence on the suspension to surface heat transfer coefficient than the superficial gas velocity. The experimental results were compared with three theoretical models and the results showed that the best agreement occurred for the BASU (1989) model. A simple correlation was proposed to calculate the suspension to surface heat transfer coefficient as a function of the three studied influence factors to be applied inside the variables range studied. / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Estudou-se o efeito da adição de oxigênio puro ao processo de incineração de resíduos industriais perigosos como meio de reduzir emissões poluentes para a atmosfera. Deu-se ênfase especial à emissão de Material Particulado (MP) pois este é freqüentemente o fator limitante dos processos de incineração e o mais difícil de controlar. O trabalho experimental foi desenvolvido em uma unidade industrial com fornalha rotativa, câmara de pós combustão e sistema de tratamento de gases. Foram utilizados percentuais de oxigênio na vazão de oxidante do resíduo variando de 21% (ar atmosférico) até 55% (ar com adição de O2). Os resíduos de teste, sólidos e líquidos, foram materiais e misturas de materiais escolhidos por apresentarem diferentes propriedades físicas e químicas. Os teores de cloro destes materiais foram de até 26%, o de nitrogênio até 6,5%, a umidade até 33,5% e o poder calorífico inferior variou entre 13,6 e 50,5 MJ/kg. Sais metálicos foram adicionados em testes especiais destinados à detecção deste tipo de emissão. Os resultados mostraram, para a maioria dos casos, redução expressiva na emissão de particulados, no volume de escórias e na emissão de gases ácidos. O tempo de combustão de uma carga típica caiu para 1/3 daquele obtido como o uso de ar atmosférico apenas. Por outro lado a emissão de NOx subiu, mas não ultrapassou o limite estabelecido pela legislação. A operação com a mistura de alto teor de cloro (26%) e nitrogênio (6,5%) mostrou comportamento diferente das demais, produzindo aumento da emissão de MP e gases ácidos, e acentuando a emissão de NOx. A maior emissão de MP parece decorrente da operação do sistema de tratamento de gases e não do processo de incineração em si. Um modelo matemático baseado em rede neural foi desenvolvido para a previsão das emissões de MP e NOx, mostrando resultados razoáveis para o número de testes disponíveis, 27 ao todo. No geral o processo mostrou-se exequível e técnica, econômica e ambientalmente atraente. / The addition of pure oxygen to a process of incineration of industrial hazardous wastes was investigated as a mean to reduce atmospheric pollutants. Special attention was given to the emission of particulate matter (PM), once this is often the lirniting and most difficult factor to control in the incineration processes. The experimental work was developed in an industrial plant comprised by a rotary kiln incinerator equipped with a post combustion chamber and a gas treatment system. Oxygen percentage in the waste oxidant flow was varied from 21% (atmospheric air) to 55% (air plus pure O2). The wastes, liquid and solid, were materiaIs and mixtures of materials specifically chosen to present a range of physical and chemical properties. In them chlorine content were up to 26%, nitrogen up to 6.5%, humidity up to 33.5% and net calorific value from 13.6 to 50.5 MJ/kg. Metallic saIts were added in tests designed to detect this kind of emission. The resuIts show for the majority of the tests an expressive reduction in the emissions of PM, bottom ash, and acid gases. The combustion time of a typical load was decreased to 1/3 of its usual value (atmospheric air) when O2 was added. On the other hand, emissions of NOx have increased, although they remained bellow legislation limits. The operation with a mixture containing high levels of chlorine (26%) and nitrogen (6.5%) showed a different behavior increasing PM and acid gases emissions and accentuating the NOx emissions. The increase in PM seems to be a resuIt of the cleaning gas plant operational characteristics, rather than of the incineration process itself. A mathematical model based on neural networks was developed to predict PM and NOx emissions, showing reasonable agreement with experimental data for the 27 tests carried out. In general the process showed to be feasible and technical, economical end environmentally attractive.

Orientador: Kamal Abdel Radi Ismail / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-24T19:25:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lino_FatimaAparecidadeMorais_D.pdf: 4563371 bytes, checksum: bb5cfda45f05124356d651f091207118 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Com o aumento da população mundial, nas últimas décadas, a geração de resíduo sólido e de esgoto doméstico tem aumentado. No Brasil, são gerados diariamente acima de 250 mil toneladas de resíduo sólido urbano e cerca de 28 milhões de metros cúbicos de esgoto, mas coletá-los e tratá-los tem sido um dos maiores desafios para os administradores municipais. Tanto o resíduo sólido quanto o esgoto doméstico sem tratamento impactam o ambiente e, consequentemente, a saúde pública. Este trabalho propõe técnicas de tratamento de RSU e ED com recuperação de energia e minimização dos impactos ambientais, com base na reciclagem, biodigestão e incineração, aplicadas ao Brasil e em seis municípios de regiões distintas. Os resultados mostram que a reciclagem de 10% do potencial de reciclável coletado no país pode render R$ 110 milhões/mês, ganhos de 256.9 mil GJ / dia de energia e emissão evitada de cerca de 5,8 MtCO2/ano. Na incineração de resíduo sólido, a energia elétrica resultante equivale ao consumo de 16,5 milhões de residências com emissões de cerca de 12,9 MtCO2/ ano. A incineração do lodo de esgoto resulta em energia elétrica equivalente ao consumo de 1,3 milhão de residências e emissões de 0,875 MtCO2 / ano. Além de recuperar água para reuso correspondente à metade do volume de esgoto gerado diariamente. Pelos resultados, conclui-se que municípios grandes geradores de RSU e de ED podem obter melhor aproveitamento energético e econômico com os sistemas de tratamento propostos enquanto municípios pequenos, a sugestão é que se agrupem para tratar o resíduo de forma comunitária visando à redução dos custos e aproveitamento dos benefícios / Abstract: During the last decades the world population increased and as a consequence the production of urban solid waste and domestic sewage also increased. The daily production of urban solid waste in Brazil is about 250 thousand tons while the domestic sewage is about 28 million cubic meters, whose collection and treatment turned to be one of the big challenges for the public administration. Intuitionally, this work proposes techniques for treating the urban solid waste and domestic sewage minimizing the ambient impacts and producing energy by recycling, biodigestion and incineration which were used for Brazil and six municipalities in distinct regions. The results show that recycling only 10% of the available recyclables can provide a monthly sum of R$ 110 million, daily energy economy of 257 mil GJ and avoid the emission of about 5.8 MtCO2/year. The incineration of the urban solid waste can generate electricity enough for 16.5 million residences and emitting 12.9 MtCO2 / year. The incineration of sewage sludge can generate electricity enough for 1.3 million houses and emits 0.875 MtCO2 / year. The recuperated water for reuse is about 50% of the daily consumed water. From the results it is possible to conclude that big municipalities can benefit from the innumerous energy, financial and ambient advantages by adequately treating their RSU and domestic sewage. It is recommendation that small municipalities can join together to use common installations to reduce costs and share benefits / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutora em Engenharia Mecânica

Orientador: Arsenio Oswaldo Seva Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T16:34:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santi_AuxiliadoraMariaMoura_D.pdf: 23478213 bytes, checksum: 2016166295111851201ca5a6d65ff331 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Esta tese apresenta os resultados da investigação realizada nos anos de 1998 a 2002 sobre os principais aspectos tecnológicos, energéticos, territoriais e ambientais do processamento de resíduos industriais perigosos em fornos rotativos de clínquer de fábricas de cimento. A análise realizada considerou esta atividade como um sistema complexo contendo riscos e incertezas, pois ocorrem e podem ocorrer outros prejuízos para os trabalhadores, para a população e para o meio ambiente, além daqueles associados à produção de cimento com emprego de insumos energéticos tradicionais. São comentados definições, conceitos e normas relativos à destinação de resíduos industriais para fins de tratamento térmico, co-incineração e co-processamento nas plantas cimenteiras. Com base nos cadastros e séries de estatísticas obtidas sobre o transporte e as licenças ambientais de fábricas de cimento instaladas na Região do Calcário, ao norte da área metropolitana de Belo Horizonte, foram qualificadas as principais fontes de resíduos - a maior parte gerada nas atividades industriais petrolíferas, petroquímicas e metal-mecânicas -, indicadas as rotas rodoviárias usuais, os trechos de maior risco de acidentes com cargas perigosas na região de Belo Horizonte, e alguns percursos de possível contaminação química até os usos finais do cimento. O estudo regional realizado destacou a alteração dos recursos hídricos e a persistente poluição atmosférica nas áreas urbanas e rurais vizinhas às fábricas, e a destruição de parte do patrimônio geológico e arqueológico. Os resultados da investigação evidenciaram que está ocorrendo um processo notável de disseminação dos riscos de contaminação química associado aos resíduos industriais perigosos, em escala inter-regional, convergindo para as regiões cimenteiras, e que, diante deste quadro, os procedimentos de licenciamento e de controle ambiental da Administração Pública ainda não adotam, e até desconsideram, o Princípio da Precaução e os critérios da Segurança Química. Ao final, é apresentado um conjunto de propostas no sentido de contribuir para que tais diretrizes e práticas sejam, efetivamente, consideradas e implantadas neste caso e em situações semelhantes / Abstract: This thesis presents the results of the research realized in the years 1998 to 2002 about the principal technological, energetic, territorial and environmental aspects related with the hazardous industrial wastes processing in the c1inker kilns of cement plants. The analysis considered this activity a complex system with risks and uncertainly, because occur, and can occur, other damages to workers, to citizens and to environment, beyond these associated to cement production using traditional energetic. It comments definitions, concepts and rules relatives to hazardous industrial waste thermal treatment, co-incineration, and co-processing in the cement plants. The statistics to transport waste and environmental permits to cement plants installed in the Metropolitan Area of Belo Horizonte, MG, show the waste generators - the major associated to petroleum refine, petrochemicals, mechanics and metallurgical industries signalized the principal rotes to transport and the locals with the highest risks to occur accidents in the hazardous waste transportation, and the possible chemical contamination rotes until the cement uses. The search did show the water resources contamination, the persistent air pollution in the urban areas and the geological and archeological degradation properties. The investigation results to make c1ear that is occurring a notable process of chemical risks dissemination associated to hazardous industrial wastes in regional scale, and it's converging to the cement plants locals. This fact proves that environmental control and permit proceeding adopted by the Public Administration don't consider the Precautionary Principle and the directives to Chemical Safety. It presents a proposal whole to contribute to theses directives can being, effectively, considered and used in this case and in the others / Doutorado / Energia e Meio Ambiente / Doutor em Planejamento de Sistemas Energéticos

A alta complexidade da destinação dos resíduos sólidos nas megacidades, como é o caso do Município de São Paulo advém, não apenas da grande quantidade de resíduos gerados, mas também da sua extensão urbana.Os dois aterros sanitários localizados na periferia da Capital paulista – Bandeirantes e São João – recebem, diariamente, doze mil toneladas de resíduos urbanos, dentre as quais quase nove mil de resíduos domiciliares. Esses aterros ocupam, respectivamente, 140 e 85 hectares e estarão esgotados até o início da próxima década. O mero afastamento dos resíduos, destinação amplamente empregada nos municípios brasileiros, tem se mostrado como uma opção pouco viável nas megacidades, principalmente devido aos problemas urbanos a ele associados. Faz-se mister reduzir, significativamente, o volume de resíduos enviados aos aterros, meta não alcançada somente com o emprego da reciclagem. Através da incineração tem-se a redução necessária, sendo essa tecnologia já utilizada em diversos países.Com objetivo de modificar a atual destinação dos resíduos domiciliares de São Paulo para um sistema de estações redutoras de volume associado ao sistema viário principal, foi elaborada a proposta de implantação de seis incineradores localizados nas imediações de um anel viário metropolitano. Em cada unidade foi previsto um buffer de vegetação com a finalidade de minimizar os ruídos e os particulados no entorno, bem como proteger visualmente a área.A distribuição de unidades de redução de volume de resíduos permitiu a montagem de um sistema mais racional de transporte, com a eliminação das estações de transferência de resíduos e a diminuição das distâncias de transporte.Essa proposta, que respeita o zoneamento e as áreas de proteção ambiental, visa diminuir a dependência de grandes áreas para aterramento dos resíduos, reduzir os problemas resultantes do deslocamento de veículos coletores, ao mesmo tempo em que minimiza os efeitos negativos ao meio ambiente. / The extreme complexity of the solid waste management in mega cities like São Paulo is caused not only by the great amount of waste the city generates, but also by its huge urban area.The two existent sanitary landfills located in the outskirts of the city of São Paulo – namely Bandeirantes and São João – receive twelve thousand metric tons of urban solid waste daily, almost nine thousand metric tons of which are originated by household waste. These sanitary landfills occupy 140 and 85 hectares respectively, and it has been prognosticated that both areas will close before the next decade. The simple waste removal to areas outside the urban perimeter, a waste management concept implemented by most Brazilian cities, has been proved inefficient when mega cities are concerned, mainly due to urban problems associated with it. It is then necessary to reduce significantly the amount of waste sent to the sanitary landfills, a goal that has not been reached by simply recycling the waste. The technology of incineration on the other hand is an alternative that promotes this reduction and has been successfully used in many countries. A proposal has been devised to change the present management of household waste in São Paulo city to a system of reduction stations of the amount of waste linked to the main metropolitan road system. This proposal consists on the implementation of six incinerators placed in the vicinity of the metropolitan ring road. Each unit includes a vegetation buffer that both reduces the noise and particulates in the surroundings, and protects the area from visual pollution. The distribution of waste reduction units allowed the implementation of a more rational system of transportation, resulting in the elimination of the waste transfer stations and the shortening of the transportation distances. This proposal pays heed to the zone division of the city and the areas under environment protection, and aims at reducing the destination of large areas to the burying of waste as well as reducing the problems caused by the flow of the collecting vehicles, at the same time that it lessens the negative effects on the environment.