O reator seqüencial em batelada (RSB) é uma variante de lodos ativados capaz de promover a remoção da matéria orgânica, a remoção dos nutrientes e a separação da fase sólida da líquida em uma unidade. A valorização das áreas urbanas, a carência de tratamento terciário e a crescente necessidade de redução nas dimensões de estações de tratamento de esgoto devem impulsionar o desenvolvimento de pesquisas sobre RSB em curto espaço de tempo. A partir deste cenário, o presente trabalho teve como objetivo modelar o comportamento do reator seqüencial em batelada a partir da teoria desenvolvida por Marais e colaboradores. Dentro deste contexto, a cinética de oxidação dos compostos orgânicos e do nitrogênio na forma amoniacal foi descrita e modelada. O trabalho experimental foi realizado em duas escalas: bancada e piloto. O experimento em escala de bancada foi dividido em duas fases. Foram utilizados dois RSBs e um sistema de fluxo contínuo. Um reator seqüencial em batelada (RSB1) foi operado com idade de lodo. O outro reator em batelada (RSB2) foi operado em função da relação F/M e o sistema de fluxo contínuo (FC1) por idade de lodo. Estes reatores foram utilizados como controle no monitoramento do RSB1 Na primeira fase, os três sistemas removeram apenas matéria orgânica. Na fase seguinte, removeram matéria orgânica e nitrogênio. A partir dos resultados obtidos em escala de bancada, foi possível concluir que o modelo desenvolvido pode ser aplicado ao reator seqüencial em batelada operando com idade de lodo, permitindo determinar a qualidade do efluente, a produção de lodo e o consumo de oxidante. Além disso, foi possível descrever o comportamento da taxa de consumo de oxigênio em função da oxidação da matéria orgânica biodegradável e da oxidação do nitrogênio na forma amoniacal. O reator seqüencial em batelada operado com idade de lodo (RSB1) alcançou remoção média de matéria orgânica de 90 % nas idades de lodo de 30, 20, 10 e 5 dias. A remoção média de nitrogênio mais elevada foi obtida na idade de lodo de 20 dias e atingiu 87 %. Nas demais idades de lodo a remoção média de nitrogênio variou entre 79 e 42 %. A modelagem do comportamento do reator seqüencial em batelada resultou numa proposta de metodologia para o dimensionamento que tem como finalidade abolir critérios obsoletos e inadequados para o dimensionamento de lodos ativados em batelada No experimento em escala piloto, foram utilizados um reator seqüencial em batelada, denominado RSB, e um sistema de fluxo contínuo com a configuração Bardenpho, denominado FC. Os sistemas de lodos ativados sob investigação foram monitorados em duas idades de lodo: 30 e 10 dias. Os dados do experimento em escala piloto mostraram que os processos físico-químicos e biológicos envolvidos na remoção de matéria orgânica e nitrogênio no RSB foram mais eficientes do que no Bardenpho quando trataram o mesmo esgoto doméstico e foram submetidos às mesmas condições operacionais. No RSB, obteve-se 88 e 89 % de remoção de matéria orgânica nas idades de lodo de 10 e 30 dias, respectivamente. Nesta seqüência das idades de lodo, a eficiência do Bardenpho caiu de 87 para 76 %. O sistema de fluxo contínuo removeu 66 e 52 % do nitrogênio total afluente nas idades de lodo de 10 e 30 dias, respectivamente. A eficiência do RSB na remoção de nitrogênio foi determinada apenas na idade de lodo de 10 dias e alcançou 69 %. A partir dos resultados obtidos em escala de bancada e piloto, constata-se que o reator seqüencial em batelada operando com idade de lodo pode ser utilizado no tratamento de esgoto doméstico e obter eficiência na remoção de matéria orgânica e nitrogênio igual ou superior ao sistema de fluxo contínuo. / The sequential batch reactor (SBR) is a variant of activated sludge than can promote the removal of organic matter, the removal of nutrients and the separation of the solid phase from the liquid one in a unit. The increased value of urban areas, the lack of tertiary treatment and the growing need to reduce the size of sewage treatment plants should drive the development of research on SBRs in a short time period. According to this scenario, the present study aimed at modeling the behavior of the sequential batch reactor based on the theory developed by Marais et cols. The kinetics of oxidation of organic compounds and nitrogen in the ammoniacal form was described and modeled in this context. The experimental work was performed on two scales: bench and pilot. The bench-scale experiment was divided into two phases. Two SBRs and a continuous flow system were used. A sequential batch reactor (SBR1) was operated with sludge age. The other batch reactor (SBR2) was operated considering the F/M relationship and the continuous flow system (FC1) by sludge age. These reactors were used as control in monitoring SBR1. During the first phase, the three systems removed only organic matter. In the next phase they removed organic matter and nitrogen. Based on the bench-scale results obtained, it could be concluded that the model developed can be applied to the sequential batch reactor operating with sludge age and determine the quality of effluent, sludge production and oxidant consumption. Furthermore, the behavior of the oxygen consumption rate as a function of biodegradable organic matter oxidation and the oxidation of nitrogen in the ammoniacal form could be described. The sequential batch reactor operated with sludge age (SBR1) achieved the mean removal of organic matter of 90% at sludge ages of 30, 20, 10 and 5 days. The highest mean removal of nitrogen was obtained at the sludge age of 20 days and reached 87%. At the other sludge ages, the mean removal of nitrogen varied from 79 to 42%. Modeling the behavior of the sequential batch reactor led to a proposal for a sizing methodology in order to eliminate obsolete criteria that are inappropriate to size batch activated sludges In the pilot scale experiment, a sequential batch reactor called SBR and a continuous flow system with ah Bardenpho configuration called FC were used. The activated sludge systems investigated were monitored with two sludge ages of 30 and 10 days. The data on the pilot scale experiment showed that the physicochemical and biological processes involved in the removal of organic matter and nitrogen in the SBR were more efficient than in the Bardenpho, when treating the same domestic sewage and submitted to the same operational conditions. In the SBR 88 and 89% removal of organic matter at the sludge ages of 10 and 30 days respectively were obtained. In this sequence of sludge ages, the efficiency of the vi Bardenpho dropped from 87 to 76%. The efficiency of nitrogen removal was obtained only for the sludge age of 10 days. The SBR and Bardenpho removed 69 and 66%, respectively. Based on the results obtained on bench and pilot scale, it is found that the sequential batch reactor operating with sludge age may be used to treat domestic sewage and achieve an efficiency of organic matter and nitrogen removal equal to or higher than the continuous flow system.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Agronomia, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-10-27T20:59:39Z No. of bitstreams: 1 2017_TatianaCruzAmaral.pdf: 2058469 bytes, checksum: 86213bf4b9b465cc9540745b0914fb99 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-01-22T16:27:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_TatianaCruzAmaral.pdf: 2058469 bytes, checksum: 86213bf4b9b465cc9540745b0914fb99 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-22T16:27:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_TatianaCruzAmaral.pdf: 2058469 bytes, checksum: 86213bf4b9b465cc9540745b0914fb99 (MD5) Previous issue date: 2018-01-22 / A reutilização dos resíduos orgânicos provenientes do lodo de esgoto e da poda de árvores para recuperação de solos degradados é uma estratégia de baixo custo e de grande apelo ambiental, pois, servirão como fonte de carbono e de nutrientes minerais tanto para as plantas que serão introduzidas na área a ser recuperada quanto para outros organismos do solo. Ao introduzir vegetação em área degradada, ocorre deposição de matéria orgânica no solo, seja por meio da rizodeposição, da queda de folhas ou pela decomposição de outros resíduos vegetais. A serapilheira formada cria um habitat favorável para a ocorrência da comunidade microbiana heterotrófica e da fauna do solo (CUNHA et al., 1993 ). Monitorar os invertebrados epígeos em áreas sob processo de recuperação é estratégico, uma vez que esses organismos reagem às várias intervenções antrópicas no ambiente, atuando como indicadores biológicos da qualidade do solo (LAVELLE et al., 2006). O objetivo deste trabalho consistiu em avaliar a influência do uso de matéria orgânica na forma de lodo de esgoto e resíduos de poda de árvores na recuperação de uma área degradada localizada em Brasília/DF, especificamente através do estudo da diversidade e abundância de invertebrados epígeos, e das variáveis ambientais (químicas ou bioquímicas) que melhor explicaram a distribuição da comunidade destes organismos. A área experimental situa-se ao norte da rodovia DF-087 (Via Estrutural) e a oeste da rodovia DF-003 (EPIA). O delineamento experimental consistiu de um fatorial completo, com dois fatores (lodo de esgoto e resíduo de poda) em três níveis de dosagens (lodo: 0, 270 e 1080 m3 ha -1; poda: 0, 122,5 e 245 Mg ha-1), com 3 repetições, em blocos ao acaso, totalizando 27 parcelas, sendo cada uma de 100 m2, onde foram plantadas 60 mudas de 10 diferentes espécies arbóreas nativas do cerrado (6 mudas/espécie) em distância de 2 m x 1 m. Para amostragem dos invertebrados epígeos utilizou-se o método de “Pitfall traps”, com 4 armadilhas/parcela durante o período chuvoso (março/2016) e o período seco (julho/2016), por 07 dias. Estas consistiram de garrafas pets de 2 litros, cortadas ao meio, contendo recipiente plástico transparente de 500 ml, com 250 ml de solução de álcool 50%. As armadilhas foram enterradas ao nível do solo, de forma a facilitar a captura dos invertebrados epígeos. A avaliação desses organismos foi realizada determinando-se o número de indivíduos com base na composição taxonômica (agrupada por ordem) (%), e o número total de indivíduos capturados por armadilha, por período de coleta e por tratamento na área experimental. Para a avaliação do comportamento ecológico dos invertebrados epígeos calculou-se a riqueza da fauna identificada (número de grupos) e a densidade. Fez-se a avaliação do número total de grupos taxonômicos presentes através dos índices de diversidade de Shannon, dominância de Simpson e uniformidade de Pielou. Em conjunto avaliou-se a serapilheira. As variáveis ambientais (atributos químicos e bioquímicos do solo) foram analisadas através de amostras de solos coletadas a uma profundidade de 0 a 10 cm. Por meio de métodos estatísticos multivariáveis buscou-se verificar a relação entre as variáveis ambientais e as variáveis respostas (grupos taxonômicos encontrados na área de estudo). A aplicação combinada de doses de lodo de esgoto e resíduos de poda de árvores, após 25 meses de instalação do experimento, promoveu melhoras nos atributos químicos e biológicos do solo degradado em processo de recuperação, favorecendo a produção de serapilheira e estimulando o aumento da diversidade, densidade e riqueza dos grupos taxonômicos dos invertebrados epígeos do solo, para as duas épocas avaliadas. Os períodos chuvoso e seco não influenciaram no número total de indivíduos capturados pelas armadilhas de queda. Houve a predominância de Hymenoptera ( 58,7% e 85,1%) e Coleoptera (11,2% e 7,2%), no período chuvoso e seco, respectivamente, tornando-se uma característica notável de todos os tratamentos, sendo que a abundância destes grupos provavelmente está associada a introdução de serapilheira (por meio das espécies arbóreas existentes no local). A baixa ocorrência de predadores como Araneae e Scorpiones, indica que a cadeia trófica de organismos do solo ainda está em formação na área em recuperação. O período de 25 meses se mostrou insuficiente na promoção de mudanças relevantes na dinâmica da comunidade de invertebrados epígeos, o que enfatiza a necessidade de monitoramento contínuo destes organismos na área estudada. / The reuse of organic waste from sewage sludge and pruning of trees for the recovery of degraded soils is a strategy of low cost and great environmental appeal, as they will serve as a source of carbon and mineral nutrients both for the plants that will be introduced in the area to be recovered as for other soil organisms. When introducing vegetation in a degraded area, deposition of organic matter occurs in the soil, either by means of rhizodeposition, leaf fall or by the decomposition of other plant residues. The litter formed creates a favorable habitat for the occurrence of the heterotrophic microbial community and the soil fauna (CUNHA et al., 1993). In order to evaluate the effects of soil erosion on soil quality, it is important to note that these organisms have been found to be responsible for the conservation of these ecosystems (LAVELLE et al., 2006). The objective of this work was to evaluate the influence of the use of organic matter in the form of sewage sludge and tree pruning residues in the recovery of a degraded area located in Brasilia, specifically through the study of the diversity and abundance of epigeal invertebrates, and the environmental variables (chemical or biochemical) that best explain the distribution of the community of these organisms. The experimental area is located north of the DF-087 (Via Estrutural) and west of the DF-003 (EPIA) highway. The experimental design consisted of a complete factorial, with two factors (sewage sludge and pruning residue) at three dosing levels (sludge: 0, 270 and 1080 m3 ha -1, pruning: 0, 122.5 and 245 Mg ha -1), with 3 replications, in randomized blocks, totaling 27 plots, each of 100 m2, where 60 seedlings of 10 different native species of the cerrado (6 seedlings / species) were planted in a distance of 2 mx 1 m . For the sampling of the epigeal invertebrates, the Pitfall traps method was used, with 4 traps during the rainy season (March 2016) and dry period (July 2016) for 7 days. These consisted of 2-liter, half-cut, pet bottles containing 500 ml clear plastic container with 250 ml of 50% alcohol solution. The traps were buried at ground level in order to facilitate the capture of the epigeal invertebrates. The evaluation of these organisms was performed by determining the number of individuals based on the taxonomic composition (grouped in order) (%), and the total number of individuals trapped per collection period and by treatment in the experimental area. In order to evaluate the ecological behavior of epigeal invertebrates, the richness of the identified fauna (number of groups) and density were calculated. The total number of taxonomic groups present was evaluated through the Shannon diversity indexes, Simpson dominance and Pielou uniformity. At the same time the litter was evaluated. The environmental variables (chemical and biochemical attributes of the soil) were analyzed through soil samples collected at a depth of 0 to 10 cm. By means of multivariate statistical methods, we sought to verify the relationship between the environmental variables and the response variables (taxonomic groups.

O reator seqüencial em batelada (RSB) é uma variante de lodos ativados capaz de promover a remoção da matéria orgânica, a remoção dos nutrientes e a separação da fase sólida da líquida em uma unidade. A valorização das áreas urbanas, a carência de tratamento terciário e a crescente necessidade de redução nas dimensões de estações de tratamento de esgoto devem impulsionar o desenvolvimento de pesquisas sobre RSB em curto espaço de tempo. A partir deste cenário, o presente trabalho teve como objetivo modelar o comportamento do reator seqüencial em batelada a partir da teoria desenvolvida por Marais e colaboradores. Dentro deste contexto, a cinética de oxidação dos compostos orgânicos e do nitrogênio na forma amoniacal foi descrita e modelada. O trabalho experimental foi realizado em duas escalas: bancada e piloto. O experimento em escala de bancada foi dividido em duas fases. Foram utilizados dois RSBs e um sistema de fluxo contínuo. Um reator seqüencial em batelada (RSB1) foi operado com idade de lodo. O outro reator em batelada (RSB2) foi operado em função da relação F/M e o sistema de fluxo contínuo (FC1) por idade de lodo. Estes reatores foram utilizados como controle no monitoramento do RSB1 Na primeira fase, os três sistemas removeram apenas matéria orgânica. Na fase seguinte, removeram matéria orgânica e nitrogênio. A partir dos resultados obtidos em escala de bancada, foi possível concluir que o modelo desenvolvido pode ser aplicado ao reator seqüencial em batelada operando com idade de lodo, permitindo determinar a qualidade do efluente, a produção de lodo e o consumo de oxidante. Além disso, foi possível descrever o comportamento da taxa de consumo de oxigênio em função da oxidação da matéria orgânica biodegradável e da oxidação do nitrogênio na forma amoniacal. O reator seqüencial em batelada operado com idade de lodo (RSB1) alcançou remoção média de matéria orgânica de 90 % nas idades de lodo de 30, 20, 10 e 5 dias. A remoção média de nitrogênio mais elevada foi obtida na idade de lodo de 20 dias e atingiu 87 %. Nas demais idades de lodo a remoção média de nitrogênio variou entre 79 e 42 %. A modelagem do comportamento do reator seqüencial em batelada resultou numa proposta de metodologia para o dimensionamento que tem como finalidade abolir critérios obsoletos e inadequados para o dimensionamento de lodos ativados em batelada No experimento em escala piloto, foram utilizados um reator seqüencial em batelada, denominado RSB, e um sistema de fluxo contínuo com a configuração Bardenpho, denominado FC. Os sistemas de lodos ativados sob investigação foram monitorados em duas idades de lodo: 30 e 10 dias. Os dados do experimento em escala piloto mostraram que os processos físico-químicos e biológicos envolvidos na remoção de matéria orgânica e nitrogênio no RSB foram mais eficientes do que no Bardenpho quando trataram o mesmo esgoto doméstico e foram submetidos às mesmas condições operacionais. No RSB, obteve-se 88 e 89 % de remoção de matéria orgânica nas idades de lodo de 10 e 30 dias, respectivamente. Nesta seqüência das idades de lodo, a eficiência do Bardenpho caiu de 87 para 76 %. O sistema de fluxo contínuo removeu 66 e 52 % do nitrogênio total afluente nas idades de lodo de 10 e 30 dias, respectivamente. A eficiência do RSB na remoção de nitrogênio foi determinada apenas na idade de lodo de 10 dias e alcançou 69 %. A partir dos resultados obtidos em escala de bancada e piloto, constata-se que o reator seqüencial em batelada operando com idade de lodo pode ser utilizado no tratamento de esgoto doméstico e obter eficiência na remoção de matéria orgânica e nitrogênio igual ou superior ao sistema de fluxo contínuo. / The sequential batch reactor (SBR) is a variant of activated sludge than can promote the removal of organic matter, the removal of nutrients and the separation of the solid phase from the liquid one in a unit. The increased value of urban areas, the lack of tertiary treatment and the growing need to reduce the size of sewage treatment plants should drive the development of research on SBRs in a short time period. According to this scenario, the present study aimed at modeling the behavior of the sequential batch reactor based on the theory developed by Marais et cols. The kinetics of oxidation of organic compounds and nitrogen in the ammoniacal form was described and modeled in this context. The experimental work was performed on two scales: bench and pilot. The bench-scale experiment was divided into two phases. Two SBRs and a continuous flow system were used. A sequential batch reactor (SBR1) was operated with sludge age. The other batch reactor (SBR2) was operated considering the F/M relationship and the continuous flow system (FC1) by sludge age. These reactors were used as control in monitoring SBR1. During the first phase, the three systems removed only organic matter. In the next phase they removed organic matter and nitrogen. Based on the bench-scale results obtained, it could be concluded that the model developed can be applied to the sequential batch reactor operating with sludge age and determine the quality of effluent, sludge production and oxidant consumption. Furthermore, the behavior of the oxygen consumption rate as a function of biodegradable organic matter oxidation and the oxidation of nitrogen in the ammoniacal form could be described. The sequential batch reactor operated with sludge age (SBR1) achieved the mean removal of organic matter of 90% at sludge ages of 30, 20, 10 and 5 days. The highest mean removal of nitrogen was obtained at the sludge age of 20 days and reached 87%. At the other sludge ages, the mean removal of nitrogen varied from 79 to 42%. Modeling the behavior of the sequential batch reactor led to a proposal for a sizing methodology in order to eliminate obsolete criteria that are inappropriate to size batch activated sludges In the pilot scale experiment, a sequential batch reactor called SBR and a continuous flow system with ah Bardenpho configuration called FC were used. The activated sludge systems investigated were monitored with two sludge ages of 30 and 10 days. The data on the pilot scale experiment showed that the physicochemical and biological processes involved in the removal of organic matter and nitrogen in the SBR were more efficient than in the Bardenpho, when treating the same domestic sewage and submitted to the same operational conditions. In the SBR 88 and 89% removal of organic matter at the sludge ages of 10 and 30 days respectively were obtained. In this sequence of sludge ages, the efficiency of the vi Bardenpho dropped from 87 to 76%. The efficiency of nitrogen removal was obtained only for the sludge age of 10 days. The SBR and Bardenpho removed 69 and 66%, respectively. Based on the results obtained on bench and pilot scale, it is found that the sequential batch reactor operating with sludge age may be used to treat domestic sewage and achieve an efficiency of organic matter and nitrogen removal equal to or higher than the continuous flow system.

O reator seqüencial em batelada (RSB) é uma variante de lodos ativados capaz de promover a remoção da matéria orgânica, a remoção dos nutrientes e a separação da fase sólida da líquida em uma unidade. A valorização das áreas urbanas, a carência de tratamento terciário e a crescente necessidade de redução nas dimensões de estações de tratamento de esgoto devem impulsionar o desenvolvimento de pesquisas sobre RSB em curto espaço de tempo. A partir deste cenário, o presente trabalho teve como objetivo modelar o comportamento do reator seqüencial em batelada a partir da teoria desenvolvida por Marais e colaboradores. Dentro deste contexto, a cinética de oxidação dos compostos orgânicos e do nitrogênio na forma amoniacal foi descrita e modelada. O trabalho experimental foi realizado em duas escalas: bancada e piloto. O experimento em escala de bancada foi dividido em duas fases. Foram utilizados dois RSBs e um sistema de fluxo contínuo. Um reator seqüencial em batelada (RSB1) foi operado com idade de lodo. O outro reator em batelada (RSB2) foi operado em função da relação F/M e o sistema de fluxo contínuo (FC1) por idade de lodo. Estes reatores foram utilizados como controle no monitoramento do RSB1 Na primeira fase, os três sistemas removeram apenas matéria orgânica. Na fase seguinte, removeram matéria orgânica e nitrogênio. A partir dos resultados obtidos em escala de bancada, foi possível concluir que o modelo desenvolvido pode ser aplicado ao reator seqüencial em batelada operando com idade de lodo, permitindo determinar a qualidade do efluente, a produção de lodo e o consumo de oxidante. Além disso, foi possível descrever o comportamento da taxa de consumo de oxigênio em função da oxidação da matéria orgânica biodegradável e da oxidação do nitrogênio na forma amoniacal. O reator seqüencial em batelada operado com idade de lodo (RSB1) alcançou remoção média de matéria orgânica de 90 % nas idades de lodo de 30, 20, 10 e 5 dias. A remoção média de nitrogênio mais elevada foi obtida na idade de lodo de 20 dias e atingiu 87 %. Nas demais idades de lodo a remoção média de nitrogênio variou entre 79 e 42 %. A modelagem do comportamento do reator seqüencial em batelada resultou numa proposta de metodologia para o dimensionamento que tem como finalidade abolir critérios obsoletos e inadequados para o dimensionamento de lodos ativados em batelada No experimento em escala piloto, foram utilizados um reator seqüencial em batelada, denominado RSB, e um sistema de fluxo contínuo com a configuração Bardenpho, denominado FC. Os sistemas de lodos ativados sob investigação foram monitorados em duas idades de lodo: 30 e 10 dias. Os dados do experimento em escala piloto mostraram que os processos físico-químicos e biológicos envolvidos na remoção de matéria orgânica e nitrogênio no RSB foram mais eficientes do que no Bardenpho quando trataram o mesmo esgoto doméstico e foram submetidos às mesmas condições operacionais. No RSB, obteve-se 88 e 89 % de remoção de matéria orgânica nas idades de lodo de 10 e 30 dias, respectivamente. Nesta seqüência das idades de lodo, a eficiência do Bardenpho caiu de 87 para 76 %. O sistema de fluxo contínuo removeu 66 e 52 % do nitrogênio total afluente nas idades de lodo de 10 e 30 dias, respectivamente. A eficiência do RSB na remoção de nitrogênio foi determinada apenas na idade de lodo de 10 dias e alcançou 69 %. A partir dos resultados obtidos em escala de bancada e piloto, constata-se que o reator seqüencial em batelada operando com idade de lodo pode ser utilizado no tratamento de esgoto doméstico e obter eficiência na remoção de matéria orgânica e nitrogênio igual ou superior ao sistema de fluxo contínuo. / The sequential batch reactor (SBR) is a variant of activated sludge than can promote the removal of organic matter, the removal of nutrients and the separation of the solid phase from the liquid one in a unit. The increased value of urban areas, the lack of tertiary treatment and the growing need to reduce the size of sewage treatment plants should drive the development of research on SBRs in a short time period. According to this scenario, the present study aimed at modeling the behavior of the sequential batch reactor based on the theory developed by Marais et cols. The kinetics of oxidation of organic compounds and nitrogen in the ammoniacal form was described and modeled in this context. The experimental work was performed on two scales: bench and pilot. The bench-scale experiment was divided into two phases. Two SBRs and a continuous flow system were used. A sequential batch reactor (SBR1) was operated with sludge age. The other batch reactor (SBR2) was operated considering the F/M relationship and the continuous flow system (FC1) by sludge age. These reactors were used as control in monitoring SBR1. During the first phase, the three systems removed only organic matter. In the next phase they removed organic matter and nitrogen. Based on the bench-scale results obtained, it could be concluded that the model developed can be applied to the sequential batch reactor operating with sludge age and determine the quality of effluent, sludge production and oxidant consumption. Furthermore, the behavior of the oxygen consumption rate as a function of biodegradable organic matter oxidation and the oxidation of nitrogen in the ammoniacal form could be described. The sequential batch reactor operated with sludge age (SBR1) achieved the mean removal of organic matter of 90% at sludge ages of 30, 20, 10 and 5 days. The highest mean removal of nitrogen was obtained at the sludge age of 20 days and reached 87%. At the other sludge ages, the mean removal of nitrogen varied from 79 to 42%. Modeling the behavior of the sequential batch reactor led to a proposal for a sizing methodology in order to eliminate obsolete criteria that are inappropriate to size batch activated sludges In the pilot scale experiment, a sequential batch reactor called SBR and a continuous flow system with ah Bardenpho configuration called FC were used. The activated sludge systems investigated were monitored with two sludge ages of 30 and 10 days. The data on the pilot scale experiment showed that the physicochemical and biological processes involved in the removal of organic matter and nitrogen in the SBR were more efficient than in the Bardenpho, when treating the same domestic sewage and submitted to the same operational conditions. In the SBR 88 and 89% removal of organic matter at the sludge ages of 10 and 30 days respectively were obtained. In this sequence of sludge ages, the efficiency of the vi Bardenpho dropped from 87 to 76%. The efficiency of nitrogen removal was obtained only for the sludge age of 10 days. The SBR and Bardenpho removed 69 and 66%, respectively. Based on the results obtained on bench and pilot scale, it is found that the sequential batch reactor operating with sludge age may be used to treat domestic sewage and achieve an efficiency of organic matter and nitrogen removal equal to or higher than the continuous flow system.

Orientador: Ronaldo Stefanutti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-15T08:25:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Franca_JosueTadeuLeite_M.pdf: 8680034 bytes, checksum: 1ab8ef0109f94daf34a018122905eed9 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Estudou-se o sistema de remoção de lodo de lagoa de estabilização, o desaguamento e acondicionamento do lodo pelo uso de BAG, bem como a redução da viabilidade de ovos de helmintos, coliformes, Salmonellas e teor de sólidos em função do tempo de acondicionamento. Entre várias opções para a retirada, adensamento e desaguamento do lodo de lagoa, a utilização de centrifuga no processo de deságue foi considerada inviável devido a necessidade de pré-condicionamento do lodo, em virtude da presença de materiais estranhos como pedrinhas, pedaços de pau, de metais, plásticos, e outros materiais, que danificam os elementos do equipamento. Optou-se por avaliar a remoção do lodo com a combinação de dragagem seguida da aplicação de polímero e deságüe em BAG de polipropileno de alta resistência. Definiu-se por esta combinação para remoção do lodo da lagoa de estabilização de Coronel Macedo-SP, Sabesp, devido às dificuldades operacionais e em virtude de longas distâncias para disposição do resíduo em aterros licenciados, o que representa elevados custos, uma vez que os aterros da região não são autorizados para receberem este tipo de resíduo.Como opção para redução de custos no desaguamento, transporte e disposição do lodo e com um importante viés ambiental, propôs-se nesta pesquisa estudar um modelo para desaguamento, acondicionamento e redução da carga patogênica, procurando adequar o lodo aos padrões para aplicação em solo agrícola. Seis meses após a operação de desaguamento do lodo acondicionado em BAG, constatou-se ausência de ovos de helmintos viáveis, salmonellas, protozoários e coliformes termotolerantes <103 NMP.g-1.MS. Estes resultados indicaram que o processo removeu a patogenicidade do lodo adequando-o para a disposição no solo, quanto aos parâmetros avaliados. O acúmulo de lodo foi de 2,2 cm.ano-1 e a contribuição média per capta foi de 0,042 m3 de lodo.hab-1.ano-1. A eficiência da ETE com relação a remoção da DBO, aumentou de 63% para em torno de 82%, após a limpeza. O lodo no BAG atingiu teor de sólidos totais de 34,10% após 374 dias e foi classificado como Classe II A - Não perigoso e não inerte. O custo da remoção de 2000 m3 lodo com teor médio de sólidos totais 12%, por meio do sistema de dragagem e acondicionamento em BAG foi de USD 4,67.hab-1.ano-1 / Abstract: This study was about a removal system of stabilization pond sludge, its dewatering and conditioning using BAG. Another point of this work was study the viability reduction of helminthes eggs, coliforms, salmonellas and quantities of solids by the time of conditioning. Among a many options for the removal, concentration and dewatering of the sludge pond, the centrifuge use was considerate unfeasible because the need of preconditioning of the sludge due the presence of foreign material as small stones , wood, metals, plastics and other materials which can damage the equipment system. Hence we decided to assess the removal of sludge with a combination of dredging followed by the application of polymer and drainage bag in the high resistance polypropylene. Was defined for this combination to remove the stabilization pond sludge of Coronel Macedo -SP, Sabesp, due the operational difficulties and due the long distances for disposal of waste in landfills, which is costly, since the landfills in the region are not authorized to receive this type of waste. As an option for cost reduction in drainage, transportation and disposal of sludge and an important environmental bias, it was proposed in this research study a model for dewatering, conditioning and reduction of the pathogen, adapting the standards for sludge application on agricultural land . Six months after the operation of sludge dewatering packed in bag, it was detected an absence of viable helminth eggs, salmonella, protozoa and coliforms. These results indicated that the process removed the pathogenicity of the sludge tailoring it to the wastewater disposal, as to the parameters evaluated. The accumulation of sludge was 2.2 cm.year-1 and the average contribution per capita was 0.042 m3 of sludge inhab-1 year-1. The effectiveness of treatment station for BOD removal increased from 63% to 82% after cleaning of the stabilization pond. The sludge in the bag reached total solids of 34.10% after 374 days and was classified as Class II A - Not dangerous, not inert. The cost of the removal of 2000 m3 sludge with an average of 12% solids, by means of the dredging and placing in bag was US$ 4.67 inha-1 year-1 / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil

Submitted by Ana Paula Lisboa Monteiro (monteiro@univates.br) on 2011-08-17T21:32:33Z No. of bitstreams: 1 FernandoBruxel.pdf: 4182209 bytes, checksum: eedb78b0c442c345590b2b97c3fbb1a1 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-08-17T21:32:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FernandoBruxel.pdf: 4182209 bytes, checksum: eedb78b0c442c345590b2b97c3fbb1a1 (MD5) / Numa época repleta de novos conceitos ambientais, quando se busca alcançar um desenvolvimento sustentável para preservar as condições adequadas de vida às gerações futuras, a produção de resíduos é um dos problemas a serem resolvidos, ou pelo menos, minimizados. Uma das alternativas muito estudada ultimamente, é a introdução de alguns desses resíduos na massa cerâmica para a fabricação de tijolos. Portanto, o objetivo deste trabalho foi adicionar o resíduo (lodo) oriundo do corte de gemas na matéria-prima usada para produzir tijolos cerâmicos. Foram preparados corpos de prova com 0%, 5%, 9%, 13% e 17% de resíduo adicionado em peso. A composição química da massa cerâmica e do lodo de serra foi avaliada por meio de Espectrometria de Fluorescência de Raios X e Espectrometria de Absorção Atômica. As análises físicas estudadas foram: a retração linear, a absorção de água, a resistência mecânica à compressão, a homogeneidade e a densidade de acordo com a norma técnica vigente. Após a realização das análises foi constatado que é possível a utilização de lodo de serra na massa cerâmica. Devido ao fato de o resíduo (lodo) ser formado por grande quantia de sílica, poderia se investigar o seu uso em outros produtos mais nobres, como produtos da cerâmica branca (pisos, azulejos, louça, etc.).

Com a ampliação dos sistemas de tratamento de esgotos sanitários, que vem ocorrendo no Brasil, surge um problema para o qual ainda não existem soluções definitivas, a forma de disposição final segura dos Lodos Sanitários, que são os resíduos sólidos advindos deste processo. Nesta pesquisa estuda-se as possibilidades de aproveitamento destes resíduos, após serem submetidos à incineração, na industria da construção, especificamente a sua utilização como adição ao concreto, substituindo parte do cimento Portland. Os aspectos estudados compreendem duas fases experimentais: na primeira, realiza-se uma caracterização química, física, morfológica e ambiental do resíduo, onde constata-se que o material apresenta potencial para ser utilizado como adição ao concreto e que, quanto ao aspecto ambiental é classificado como um resíduo não inerte, no qual também encontra-se compostos patogênicos; na segunda fase, estuda-se as possibilidades de utilização deste resíduo em substituição parcial do cimento, na confecção de concreto, verificando-se os efeitos nas propriedades do concreto fresco e endurecido, bem como a capacidade que este material tem em reter de forma segura o resíduo não inerte. Os resultados mostram que a cinza de Lodo pode ser utilizada como adição ao concreto, com efeito predominante de fíler, em percentuais até 20%, em concretos com relação água/aglomerante entre 0,65 e 1,10 Com a/(c+ad) = 0,65 e 0,80 se tem benefícios ambientais com a utilização desta adição, com a/(c+ad) = 0,95 e 1,10 se tem benefícios econômicos, com a redução do consumo de cimento e técnicos, com a melhoria das propriedades mecânicas dos concretos. Conforme os resultados de solubilização, em amostras de concreto, esta matriz é capaz de reter de forma segura os compostos nocivos presentes no resíduo.

Orientador: Gustavo Henrique Ribeiro da Silva / Banca: Cali Laguna Achon / Banca: João Sérgio Cordeiro / Resumo: 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 filt... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: 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... (Complete abstract electronic acess below) / Mestre

As estações de tratamento de água (ETAs), que utilizam sulfato de alumínio férrico e possuem sistema de extinção para a cal, geram dois principais resíduos: o lodo de ETA, retido nos decantadores durante a etapa de clarificação da água, constituído principalmente por hidróxidos de alumínio, argilas, siltes, areia fina, material húmico e microrganismos e o resíduo de cal, impureza insolúvel removida do processo de extinção da cal virgem, constituído principalmente de carbonato e hidróxido de cálcio. A pesquisa realizada no Instituto de Pesquisas Hidráulicas da UFRGS, em conjunto com o Departamento Municipal de Água e Esgotos (DMAE), avaliou se a adição de resíduo de cal ao lodo de ETA acelera o desaguamento do mesmo. Paralelamente, também foi avaliada a eficiência de uma modificação estrutural nos leitos de secagem convencionais, utilizando-se tijolos cerâmicos na base do mesmo, com o objetivo de avaliar se a capilaridade dos tijolos auxilia o desaguamento do lodo. Uma vez que a quantidade de água presente no lodo da ETA diminua, a utilização deste resíduo na indústria talvez seja economicamente viável. No primeiro experimento foram montados 12 (doze) leitos de secagem, seis convencionais e seis modificados. Foi analisado o teor de umidade nos leitos em função do tempo, bem como monitorado o teor de umidade relativa do ar O segundo experimento foi realizado em escala de bancada, utilizando-se 18 (dezoito) leitos de secagem forrados internamente com manta geotêxtil do tipo bidim (OP-20). Os leitos possuíam um dreno de fundo, para captura do líquido percolado. O experimento foi conduzido em triplicata, nas proporções de 0,0%; 2,5%, 5,0%, 7,5%, 10,0% e 100,0% em peso de resíduo de cal. Foi monitorado o volume de percolado em função do tempo para cada leito. Também foi analisado o pH e a umidade inicial e final dos leitos, bem como o pH e a turbidez do líquido percolado. No resíduo sólido remanescente nos leitos de secagem foi realizada análise de fluorescência de RX. No experimento de modificação estrutural da base dos leitos com uso de tijolos, não foi observada nenhuma melhora no desaguamento do lodo. Acredita-se que os poros capilares dos tijolos saturaram no início do experimento, perdendo seu poder de sucção. No segundo experimento, foi observada uma melhora muito significativa em relação ao volume de líquido percolado em função do tempo, comprovando que a adição de resíduo de cal ao lodo favoreceu a rápida desidratação do mesmo (chegando a ser 40 vezes maior) A relação ótima foi verificada nos leitos que continham 5,0 % em massa de resíduo de cal. Todos os leitos que sofreram a adição de resíduo de cal aumentaram bruscamente o pH e solubilizaram o íon alumínio; porém aprisionaram os íons ferro e magnésio. Tanto a análise de fluorescência de raio X do lodo puro, bem como da mistura com resíduo de cal, remanescentes nos leitos de secagem, identificaram a presença de óxidos de cálcio, alumínio, ferro e sílica. Isso indica que estes resíduos (lodo ou lodo mais cal) podem ser incorporado à matéria-prima do cimento. Ter-se-ia, desta forma, um destino ecologicamente correto para os lodos de ETAs, que deixaria de ser lançado em corpos d’água. A incorporação do lodo de ETA ao cimento traria como principal vantagem o aumento da vida útil das jazidas de argila e de calcáreo, reduzindo a destruição da paisagem, flora e fauna.

O descarte no solo é uma alternativa viável para reduzir o potencial poluidor de muitos resíduos. Foram avaliados neste trabalho os efeitos da aplicação no solo de composto de lixo e de lodo de esgoto. Foram conduzidos dois experimentos utilizando-se dois solos (Latossolo Vermelho distroférrico nitossólico e Argissolo Vermelho distrófico arênico), sendo o primeiro feito em microparcelas. Os resíduos foram aplicados quatro vezes em dois anos, com a adição total de 117,3 t ha-1 de composto de lixo e 47,0 t ha-1 de lodo de esgoto; num tratamento adicional, com o dobro destas doses, foi feito o enriquecimento do mesmo com metais (Cu, Zn, Cd, Ni e Pb); foram comparados também um tratamento com adubação mineral completa e uma testemunha. Foi avaliado o efeito dos tratamentos sobre o rendimento de plantas de milho e de aveia, na água lixiviada e nas propriedades do solo. No segundo experimento, foi avaliada a atividade microbiana pela liberação de C-CO2, em amostras de solo com adição dos resíduos, incubadas em frascos respirométricos. As adições de composto de lixo e de lodo de esgoto até as quantidades de 117,3 t ha-1 e 47,0 t ha-1, respectivamente, supriram as necessidades de N e parte do P para as culturas de milho (verão) e de aveia (inverno). As adições dos resíduos aumentaram os teores de matéria orgânica e nitrogênio dos solos, a partir da primeira aplicação; aumentos nos teores de cobre e de zinco também foram observados com as aplicações sucessivas dos resíduos, principalmente no caso do lodo de esgoto. Os teores dos metais na água de lixiviação foram menores que os limites estabelecidos para água potável. O enriquecimento dos resíduos com metais aumentou a absorção dos mesmos pelas plantas, os teores totais no solo e os teores de cobre e de zinco no lixiviado, porém, não afetou a atividade microbiana. Nas taxas de aplicação mais altas, a mineralização média dos resíduos foi de 14,5% para o composto de lixo e de 28,7% para o lodo de esgoto, com pequenas variações entre solos, nas menores dose de resíduos foram determinadas as maiores taxas de decomposição, para os dois solos.