A questão ambiental é um tema muito importante em nossos dias, é por isso que muitas empresas têm interesse em valorizar seus resíduos, seja para minimizar custos ou para vender um produto que pode ser usado como matéria-prima em outras indústrias. O estabelecimento de uma legislação mais rigorosa sobre o destino final dos resíduos sólidos tem sido acompanhado, de uma progressiva rejeição das disposições tradicionalmente aceitas. Por isso é necessário estudar novas alternativas para a disposição de resíduos industriais e pesquisar algumas aplicações para transformá-los em materiais com um valor agregado. Este trabalho tem como objetivo estudar a incorporação de dois resíduos em massas cerâmicas: lodo gerado no processo de tratamento de esgoto doméstico e lama vermelha (resíduo do processo Bayer de produção de alumina). Além desses resíduos foram empregadas umas argilas que são usadas na fabricação de materiais de cerâmica vermelha. Tanto os resíduos como as argilas tiveram sua composição mineralógica caracterizada por difração de raios X (DRX) e composição química por fluorescência de raios X (FRX). Esses resíduos foram misturados com argila e foram produzidas massas cerâmicas para avaliar seu desempenho nas propriedades fundamentais (resistência mecânica à flexão, densidade aparente, porosidade e absorção de água). Os corpos de prova foram conformados por prensagem uniaxial (25 MPa, 60×20×~4 mm³), e foram estudadas várias composições e duas temperaturas de queima (950°C e 1050°C), temperaturas usuais de queima em produtos de Cerâmica Vermelha. Alguns dos resultados obtidos cumprem com os parâmetros exigidos para a fabricação de diferentes tipos de produtos cerâmicos como tijolos, telhas e revestimentos cerâmicos. / Nowadays the environmental protection is an important matter. For that reason many companies are concerned about giving value to their residues, either to minimize operation costs or to sell raw material to other industries. With more restrictive legislation about wastes management, the traditional disposals are being rejected. Therefore, it is necessary to study new alternatives of final disposal and research new applications to transform industrial wastes into added-value products. This work aims to study the incorporation of two industrial wastes in ceramic materials; sewage sludge from a municipal wastewater treatment plant and red mud (a by-product of the Bayer process to produce alumina). In addition to those residues, it was used two local clays that are usually incorporated in ceramic bricks. Both residues as well as the clay were characterized by X-ray diffraction (XRD) and X-ray fluorescence (XRF). The residues and the clay were mixed, and prismatic probes were conformed to evaluate their technological properties (bending resistance, bulk density, porosity and water absorption). The ceramic probes were pressed uniaxially (25 MPa, 60×20×~4 mm³) and two temperatures (950°C and 1050°C), normally used in traditional ceramic industry, were studied. Some of the results fulfill the required parameters for the fabrication of different kinds of ceramic products as bricks, roof tiles and floor tiles.

O lodo de esgoto é um resíduo gerado em grandes quantidades nas ETEs. Apenas na Região Metropolitana de São Paulo em 2015 prevê-se uma produção de 1538 toneladas por dia. Diferentemente de países desenvolvidos, no Brasil a maior parte desse resíduo é enviada para aterros sanitários, sendo ignoradas outras possibilidades de utilização. A pirólise do lodo é uma alternativa à incineração, e possui vantagens como a geração de subprodutos mais úteis como, por exemplo, materiais porosos para adsorção de poluentes de meios aquosos e gasosos. Visando novas utilizações para o lodo de esgoto da ETE Barueri, a presente pesquisa teve como objetivo o estudo de sua pirólise para obtenção de produtos contendo coque e sua utilização como material adsorvente de poluentes (fenol e tartrazina) em meio aquoso. Também foi estudado o potencial de uso energético do lodo e de coques obtidos por pirólise por meio da determinação de seus poderes caloríficos. Para sua utilização na pesquisa, o lodo foi coletado, seco, macerado e passado em peneira ABNT 200, produzindo um material identificado como S2. Por análises do seu processo de pirólise determinou-se a temperatura mais indicada para formação de coque, obtendo-se o valor de 500°C. Foram então realizadas pirólises isotérmicas nessa temperatura por diferentes períodos de tempo (0, 30, 60, 120 e 180 minutos) produzindo cinco produtos de pirólise diferentes (C0, C30, C60, C120 e C180), os quais foram caracterizados e utilizados nos ensaios de adsorção de fenol e de tartrazina de soluções aquosas com obtenção dos respectivos diagramas de fase. As isotermas de Langmuir representaram com bons coeficientes de correlação a adsorção nos produtos de pirólise, os quais devido à baixa área superficial e caráter mesoporoso apresentaram adsorção de fenol (3,68 mg.g-1 a 6,21 mg.g-1) muito menor que a de tartrazina (17,86 mg.g-1 a 45,66 mg.g-1), tendo C30 e C60 exibido capacidades adsortivas superiores à encontrada para o carvão ativo comercial. Quanto ao uso energético de S2, obteve-se por análise térmica diferencial quantitativa um poder calorífico muito próximo ao do obtido por bomba calorimétrica, de 9,27 MJ.kg-1, indicando que pode ser utilizado como combustível para sua pirólise auto-sustentável. / Sewage sludge is a solid waste generated in large quantities in wastewater treatment plants. Only in the São Paulo metropolitan area in 2015 is expected a production of 1538 tons per day for this residue. Against the trend in developed countries, most of this waste is sent to landfills in Brazil, being ignored other possible uses. Sewage sludge pyrolysis is an alternative to incineration and presents as advantages the generation of more useful byproducts such as, porous materials to be used for adsorption in aqueous and gaseous media. Aiming new applications for sewage sludge from Barueri wastewater treatment station, this thesis had as objective to study its pyrolysis to obtain products containing coke and their use as adsorbent materials of pollutants (phenol and tartrazine) in aqueous media. The potential energy use of S2 was also studied as well as of its pyrolyzed products, by determining their calorific values. For their use in the research, the sludge samples were collected, dried, ground and milled until they passed an ABNT 200 sieve. Analyzing the S2 pyrolysis process, 500°C was the most indicated temperature for coke formation. Then, after being heated to this temperature, isothermal pyrolysis were carried out for different time periods (0, 30, 60, 120 and 180 minutes) producing five pyrolysis products (C0, C30, C60, C120 and C180), which were characterized and used in adsorption experiments of phenol and tartrazine aqueous solutions, obtaining their respective phase diagrams. Langmuir isotherms represented with good correlation factors the adsorption of those adsorbates on pyrolysis products, which, due to the low surface area and mesoporous characteristics, showed a phenol adsorption (3.68 mg.g-1 to 6.21 mg.g-1) much smaller than that of tartrazine (17.86 mg.g-1 to 45.66 mg.g-1) and C30 and C60 have exhibited adsorption capacities higher than those found for commercial active carbon. Regarding energetic use, S2 has a calorific power of 9.27 MJ.kg-1 obtained by calorimetric bomb, which was a very close value to that found by quantitative differential thermal analysis (DTA) using sapphire, indicating that it can be used as a solid fuel for its auto-sustainable pyrolysis.

O presente trabalho teve como objetivo principal acompanhar o tratamento do lodo de esgoto gerado na estação de tratamento de esgotos de Jundiaí através da compostagem termofílica em leiras revolvidas mecanicamente sob a perspectiva da higienização e produção de biossólido para uso agrícola, em conformidade com o arcabouço legal existente. Foram monitorados nove lotes de esgoto, entre janeiro e dezembro de 2014. O tempo de acompanhamento de cada lote variou de 64 a 124 dias, com realização de coletas somente após o fim do tratamento, com exceção da temperatura que foi monitorada durante toda a fase termofílica do processo. Os seguintes parâmetros físico químicos foram considerados: temperatura, pH, umidade, sólidos totais e orgânicos, carbono orgânico, nitrogênio, relação C/N, capacidade de troca catiônica CTC, metais pesados e nutrientes. Por sua vez, as variáveis microbiológicas acompanhadas foram: coliformes termotolerantes, Salmonella sp. e ovos de helmintos. Os resultados das análises laboratoriais evidenciaram nítido decaimento microbiano após a compostagem termofílica. Ausência de salmonela já no lodo bruto, remoção total de coliformes termotolerantes e valores abaixo do limite estabelecido pela Resolução CONAMA 375/2006 e instruções normativas do Ministério da Agricultura, com redução média de 80,2 por cento , no que se refere a presença de ovos viáveis de helmintos. O sistema de compostagem também demonstrou capacidade de degradar e estabilizar a matéria orgânica, registrando relação C/N média de 13,70 ao fim dos tratamentos. Mesmo recebendo contribuição industrial, os metais pesados analisados Ar, Ba, Cr, Cd, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, Se e o Zn estiveram dentro dos limites estabelecidos pela legislação, inclusive na torta de lodo, excetuando Cd e o Ni. Significativa capacidade de troca catiônica média (315,44mmol/kg) e pH médio elevado (9,0) registrados no biossólido podem ter contribuído para a diminuição da concentração destes elementos no produto final. Os resultados também sugerem a disponibilidade de nutrientes (Ca, K, Mg, P e S) às plantas quando da prática do uso de biossólido na agricultura, com incrementos nos valores de Ca, K e Mg no produto final. / The present study aimed to monitor the treatment of the generated sewage sludge treatment plant in Jundiaí sewage through thermophilic composting in windrows mechanically plowed from the perspective of disinfection and production of biosolid for agricultural use, in accordance with the legal framework existing. Nine lots of sewage were monitored between January and December 2014. The monitoring period of time of each lot varied from 64 to 124, with sampling only after the end of treatment, except the temperature was monitored throughout the phase thermophilic process. The following physical-chemical parameters were considered: temperature, pH, moisture, total and organic solids, organic carbon, nitrogen, C/N, cation exchange capacity - CTC, heavy metals and nutrients. In turn, the microbiological variables were monitored: thermotolerants coliforms, Salmonella sp. and helminth eggs. The results of laboratory analyzes showed sharp microbial decay after the thermophilic composting. Salmonella absence already raw sludge, total removal of fecal coliforms and values below the limit established by CONAMA Resolution 375/2006 and regulatory instructions of the Ministry of Agriculture, with an average reduction of 80.2 per cent in relation to the presence of viable helminth eggs. The composting system has also demonstrated ability to degrade and stabilize organic material, recording C/N ratio average of 13.70 after the treatment. Even getting business tax, heavy metals analyzed Ar, Ba, Cr, Cd, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, Se and Zn were within the limits set by the legislation, including the dewatered sludge, except for Cd and Ni . Significant capacity cation exchange medium (315,44mmol / kg) and high average pH (9.0) recorded in biosolids may have contributed to the decrease in concentration of these elements in the final product. The results also suggest availability of nutrients (Ca, K, Mg, P, and S) to plants when using sewage sludge in agriculture, with increments the values Ca, K and Mg in the final product.

Em solos tratados com lodo de esgoto, a concentração de metais pesados em solução é baixa e a cinética de dissolução é lenta. Com isso, as reações de complexação que ocorrem na rizosfera passam a ser importantes para a fitodisponibilidade destes metais. Estudos recentes demonstraram que ácidos orgânicos liberados por raízes, como acético, cítrico, láctico, oxálico e tartárico, são importantes agentes complexantes e, conseqüentemente, fitodisponibilizadores de metais pesados. Soluções de ácidos acético, cítrico, lático, oxálico e tartárico, nas concentrações: 0,4; 0,6; 0,8 e 1,00 mol L-1 foram utilizadas para extrair Cd, Cu, Cr, Ni, Zn e Pb de amostras de um LATOSSOLO VERMELHO AMARELO Distrófico (LVAd) e de um LATOSSOLO VERMELHO Eutroférrico (LVef) tratados com doses de 0, 40 e 80 Mg ha-1 de lodo de esgoto. Nas mesmas amostras foram cultivadas plantas de arroz, pelo método de Neubauer. Os teores de metais pesados nas plantas, colhidas 18 dias após a germinação, foram correlacionados com os teores extraídos pelas diferentes soluções dos ácidos orgânicos. Os resultados mostraram que a fitodisponibilidade de Cu e Zn pode ser estimada por todos os ácidos estudados e em todas as concentrações. Os ácidos lático e tartárico, em concentrações de 0,4 até 1 mol L-1, apresentaram potencial para estimar a disponibilidade Ni, e o ácido oxálico, em todas as concentrações, para Cr. Com aplicação de doses de lodo de esgoto de até 80 Mg ha-1 (base seca) não é prevista a disponibilidade de Cd e Pb, por isso não foi possível avaliar a eficiência dos ácidos orgânicos na previsão da fitodisponibilidade desses elementos. / In soils treated with sewage sludge, heavy metals concentration in solution is low and solubilization kinetics is slow. So, soluble complex formation that occurs in the rhizosphere became to be important in plant availability of these metals. Recent studies showed that organic acids released by roots, like acetic, citric, lactic, oxalic and tartaric acids, are important agents of solubilization and consequently can change heavy metals availability. Solution of acetic, citric, lactic, oxalic and tartaric acids in concentrations: 0.4, 0.6, 0.8, and 1.0 mol L-1 were used to extract Cd, Cu, Cr, Ni, Pb and Zn of soil samples treated with sewage sludge, in levels of 0, 40 and 80 Mg ha-1. Soils samples were also used in a Neubauer essay with rice as test plant. Heavy metals concentrations in the plants harvested 18 days after the germination were correlated with metals quantities removed from the different organic acid solutions. The results showed that Cu and Zn plant availability can be evaluated with all tested acids in all tested concentrations. Lactic and tartaric acids, 0.4 to 1.0 mol L-1, can be used to evaluate availability of Ni and oxalic acid, in all concentrations, can be a Cr extractant. . In the treatment receiving 80 Mg ha-1 of sewage sludge the Cd and Pb were not available as a result it was not possible to determine the organic acids efficiency to evaluate the bioavailability of these elements.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-15T16:03:44Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação - Versão Final Digital.pdf: 2433791 bytes, checksum: 87418cbd2e24a1851bdebf76a83d9524 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-15T16:03:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação - Versão Final Digital.pdf: 2433791 bytes, checksum: 87418cbd2e24a1851bdebf76a83d9524 (MD5) Previous issue date: 2015-12-07 / O biogás é uma mistura gasosa produzida por digestão anaeróbia, a partir de dejetos animais, lodo de esgoto, lixo orgânico doméstico, resíduos agrícolas, efluentes industriais e plantas aquáticas. Pode ser usado como combustível, após purificação, não produz gases tóxicos durante a queima, aproveita o lixo orgânico e deixa como resíduo um biofertilizante. O destino final dos resíduos líquidos e sólidos produzidos pela população é considerado um grave problema ambiental. O tratamento de efluentes em Estações de Tratamento de Esgoto (ETE’s) é fundamental para remoção de substâncias contaminantes, para que não sejam dispostos no meio ambiente. Este processo de tratamento de águas residuais tem como principal resíduo gerado o lodo de esgoto e a gestão deste resíduo é um dos desafios significativos durante o processo. A produção de biogás é influenciada por alguns fatores, e um deles é a temperatura que pode ser mesofílica (entre 20°C e 45°C) ou termofílica (entre 45°C e 60°C). Tendo em vista o aproveitamento energético do lodo produzido em ETE’s e a redução da poluição causada por este, o presente trabalho tem como objetivo avaliar o processo de biodigestão do lodo produzido em ETE’s com sistema de tratamento tipo UASB, em condições mesofílicas e termofílicas, analisando a composição do biogás produzido (CH4 e CO2). O substrato utilizado foi o lodo de esgoto com diferentes características (seco, pastoso e líquido), coletado na ETE Mangueira, localizada em Recife/PE. Para a caracterização do substrato, foram realizados alguns experimentos: pH, teor de umidade, DQO, DBO, sólidos totais, voláteis e fixos, contagem de micro-organismos, análises elementar e termogravimétrica. Foram construídos 72 reatores, sendo 16 com volumes de 1L incubados a 30°C, dos quais 8 foram de garrafas tipo PET e 8 de frascos tipo âmbar. Os outros reatores foram construídos com frascos de penicilina de 100mL e foram incubados em temperaturas mesofílicas (30°C, 35°C e 40°C) e termofilicas (45°C e 50°C). Entre os primeiros reatores de frascos de penicilina, a maior concentração de metano foi observada no reator com lodo pastoso a 45°C com 87,2% no 18° dia de fermentação. Para os reatores construídos em garrafas tipo PET (politereftalato de etileno), o meio mais adequado para produção de biogás nas condições estudadas, foi o lodo líquido que produziu o biogás com maior teor de metano no menor período de tempo (46,48% de metano no 8º dia de biodigestão). Entre os reatores incubados em diferentes temperaturas, o que apresentou resultados mais favoráveis foi o com lodo líquido a 30°C que apresentou 79,74% de metano em 11 dias de fermentação. Nos reatores em frascos tipo âmbar os resultados apresentaram baixo teor de metano, sendo o lodo pastoso o que proporcionou maior teor de metano com 26,0% no 12º dia de biodigestão anaeróbia. Esse baixo teor de metano deve-se a vazamentos ocorridos nas tampas dos reatores. Desta forma, o lodo líquido foi o substrato que proporcionou maiores teores de metano em temperatura ambiente e sem necessidade de neutralizar o meio. / Biogas is a gaseous mixture produced by anaerobic digestion of animal manure, sewage sludge, household organic waste, agricultural waste, industrial effluents and aquatic plants. This gaseous mixture can be used as fuel, produces non-toxic gases during combustion, values organic waste and its residue is an excellent bio-fertilizer. The final destination of liquid and solid domestic waste is considered a serious environmental problem. The wastewater treatment in Sewage Treatment Plants (STP) is essential to remove contaminants, so they are not disposed of in the environment. This wastewater treatment has sewage sludge as the main residue generated, and the management of this residue is one of the most significant challenges in the treatment process. The production of biogas is influenced by many factors, one of them is the temperature, that can be mesophilic (between 20°C and 45°C) or thermophilic (between 45°C and 60°C). In view of the energetic use of sludge produced in STP’s and reduction of the pollution caused by it, the present study aims to evaluate the anaerobic digestion process of sludge produced in STPs, with treatment system type UASB, either under mesophilic or thermophilic conditions, through the analysis of the composition of the biogas produced (CH4 and CO2). The substrate used was sewage sludge under different conditions (solid, paste and liquid), collected in STP Mangueira, located in Recife-PE, Brazil. For the characterization of the substrate, the following experiments were carried out: pH, moisture content, COD, BOD, total solids, volatile solids and fixed solids, microorganisms counting, ultimate and proximate analyses. The 72 reactors were built, 16 with a volume of 1L incubated at 30°C, of which 8 were built using PET bottles (PET-polyethylene terephthalate) and 8 amber flasks. The last 56 reactors were made of penicillin bottles with a volume of 100mL each and incubated at mesophilic temperature (30°C, 35°C and 40°C) and thermophilic temperature (45°C and 50°C). Among the first reactors of penicillin bottles, the higher methane concentration was observed in reactor with sludge paste at 45°C, with 87.2% on the 18th day. As for the reactors built in PET bottles, the most appropriate medium for biogas production under the conditions studied was the liquid sludge, which produced biogas with higher methane concentration in the shortest period (46.48% of methane on day 8th). Among the reactors incubated at different temperatures, the one that presented results that are more favorable was with liquid sludge at 30°C. Regarding the reactors of amber flasks, the results showed low methane content, of which the pasty sludge provided the highest methane concentration of biogas produced with 26.0% on the 12th day of anaerobic digestion. Thus, the liquid sludge substrate provided higher methane content at ambient temperature and without the need to neutralize the substrate.

Orientadores: Edson Aparecido Abdul Nour, Ronaldo Severiano Berton / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-06T05:03:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_CristianoManoda_M.pdf: 1887536 bytes, checksum: 6deb8aff55ff36310624e75aa9310bb8 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A presente pesquisa teve por objetivo o estudo da dinâmica de seis metais potencialmente tóxicos ¿ Cd, Cr, Cu, Ni, Pb e Zn - em solo do tipo franco argiloso, que sofreu incorporação de lodo de esgoto em uma única aplicação. O solo analisado estava contido em seis protótipos de fibra de vidro de 1,20 m de altura por 1,00 m de diâmetro, preenchidos com solo; no interior de cada um deles foram instalados coletores de drenagem livre, às profundidades de 0,25; 0,50; 0,75 e 1,00 m. Os protótipos receberam durante 20 meses aplicações regulares de lodo em pesquisas anteriores, permanecendo em repouso por mais 20 meses, até sua reutilização na presente pesquisa. Foram adotadas três taxas de aplicação de lodo (base seca): 100, 67 e 33 t ha-1, no solo sem aplicação de cal e 67 t ha-1 no solo que sofreu calagem em pesquisas anteriores. A caracterização do solo antes da nova incorporação de lodo revelou a influência das aplicações anteriores, uma vez que, em relação aos protótipos testemunhas, obteve-se valores de pH menores, teores de matéria orgânica e condutividade elétrica do extrato saturado do solo mais elevados nas camadas superficiais e acidez real maior nos protótipos sem cal. Os maiores valores da CTC foram encontrados apenas no perfil de solo de 0 a 0,05 m nos solos que sofreram calagem. Com a nova incorporação do lodo, o qual se apresentava em condições ácidas, o teor de metais pseudo-totais no solo aumentou destacadamente no perfil de profundidade de 0 a 0,05 m, proporcional ao percentual de matéria orgânica no solo. Além disso, a partir da análise do percentual de biodisponiblidade dos metais, obteve-se que a seqüência decrescente mais comum para a extração por HCl foi: Zn = Cu = Pb > Cr, enquanto a seqüência mais comum para o DTPA foi: Zn > Cu > Pb = Cr. Na análise por HCL, a taxa de 33 t.ha-1 foi considerada a mais adequada para uma aplicação de lodo com fins agrícolas, enquanto na extração por DTPA as três taxas de aplicação podem ser utilizadas na agricultura. Quanto à extração seqüencial, o Zn apresentou-se em grande parte nas formas solúvel e trocável, enquanto o Cr foi encontrado preferencialmente na forma de precipitados insolúveis; o chumbo demonstrou boa afinidade com a matéria orgânica, podendo apresentar-se na forma solúvel ou insolúvel, dependendo do pH do solo e da fração predominante do húmus na matéria orgânica; o cobre apareceu ligado à matéria orgânica do solo e na forma de precipitados insolúveis; O níquel foi detectado apenas no protótipo com maior taxa de aplicação de lodo, apresentando-se na forma redutível; o Cd não foi detectado em nenhum dos protótipos. Mesmo a um pH ácido, apenas o zinco revelou alguma mobilidade no solo, tendo sido detectado em profundidades de até 0,50 m / Abstract: The present research aims at studying the dynamics of six potentially toxic metals ¿ Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn ¿ on a clay loam soil, where sewage sludge was incorporated in a single application. The soil under analysis was contained in six fiberglass prototypes (1.2 m high x 1.0 m in diameter); inside each prototype, free-drainage collectors were installed at 0.25, 0.50, 0.75 and 1.0 meter deep to collect leachate. The prototypes had received during 20 months regular applications from sludge in previous research, remaining in rest for 20 months more, until its use in the present research. Three sludge application rates were adopted (dry basis) in soil that had no application of lime ¿ 100, 67 and 33 t ha-1 ¿ and one in soil with lime application ¿ 67 t ha-1. The lime had been applicated in previous studies. The analysis of the soil before the new sludge incorporation revealed the influence of applications performed 20 months earlier; when comparing with the control prototypes, we found lower pH values, higher levels of organic matter and electric conductivity of the saturated stratum in the superficial layers, and higher real acidity in the prototypes without lime. Higher CEC values were found only in the 0 to 0,05-m soil profile in those soils that had lime application. With the sludge incorporation, that presented acid conditions, the level of pseudo-total metals in the soil significantly increased in the 0 to 0,05-m profile, in proportion to the percentage of organic matter in the soil. The analysis of the metal bioavailability percentage showed that the commonest decreasing sequence for HCI extraction was Zn = Cu = Pb > Cr, whereas the commonest sequence for DTPA was Zn > Cu > Pb = Cr. In the analysis for HCL, the rate of 33 t ha-1 was considered the most adjusted for an application of sludge with agricultural ends, while in the extration for DTPA the three application rates can be used in agriculture. With regard to sequential extraction, Zn appeared mostly in soluble and exchangeable form, whereas Cr was mostly found in the form of insoluble precipitates; Pb showed greater affinity with organic matter, being found both in soluble and insoluble form, depending on the pH of the soil and the predominant fraction of humus in the organic matter; Cu appeared linked to organic matter in the soil and in the form of insoluble precipitates; Ni was found in the prototype with higher sludge application rate, present in the reducible fraction; Cd was not detected in the soil. The study of metal mobility in soil only revealed the mobility of zinc, even at an acid pH level; this metal was found in layers up to 0,50 m dee / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Durval Rodrigues de Paula Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-06T21:28:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moraes_LucianadeMattos_D.pdf: 2361276 bytes, checksum: 9b4e15d7689fe74d36409ea5ffd64856 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O potencial de aplicabilidade do processo anaeróbio pode ser avaliado a partir do conhecimento de poucas características dos resíduos a serem tratados. Uma avaliação preliminar dessas características pode auxiliar na escolha do sistema de tratamento mais adequado, permitindo, dessa forma, estimativas de produção de sólidos biológicos, de requisitos de nutrientes, de produção de metano, etc. A caracterização dos resíduos, por meio de testes de biodegradabilidade, é de fundamental importância, uma vez que os resíduos apresentam grande variabilidade quanto à qualidade, quantidade, Demanda Química de Oxigênio (DQO) e presença de compostos orgânicos refratários. Acrescentam-se ainda outras características importantes ao tratamento anaeróbio, notadamente pH, alcalinidade, nutrientes inorgânicos, temperatura e a eventual presença de compostos potencialmente tóxicos. Durante esse trabalho foi desenvolvida uma metodologia para avaliação da biodegradabilidade anaeróbia de lodos de esgoto estabilizados por reatores anaeróbios, utilizando testes simplificados de bancada, visando promover um maior conhecimento sobre a cinética de biodegradação dos lodos. De forma a agregar informações complementares sobre os lodos estudados realizou-se também a identificação morfológica dos diferentes grupos de microrganismos responsáveis pelo processo de digestão anaeróbia. A metodologia desenvolvida propõe a determinação da ¿biodegradabilidade anaeróbia intrínseca¿ dos lodos de esgoto por meio do monitoramento da produção e da composição do biogás (quanto às concentrações de CH4 e CO2). Os testes foram realizados em frascos de 280mL de volume preenchidos com 50% do seu volume com proporções de lodo e água de forma a garantir uma concentração de Sólidos Voláteis em torno de 10mg.L-1; os outros 50% constituíram o ¿headspace¿ que, após os frascos terem sido vedados, foi preenchido com N2. Os ensaios foram realizados em mesa agitadora (150rpm), sob temperatura controlada (35°C) e tiveram a duração de 15 dias, monitorando-se a cada 2 dias, a pressão interna do frasco e a composição do biogás. A avaliação da ¿biodegradabilidade anaeróbia intrínseca¿ das amostras de lodo foi quantificada por meio da determinação da taxa específica máxima de produção de CH4 (KCH4) e da taxa específica máxima de produção de CO2 (KCO2), as quais representam os ¿coeficientes de biodegradabilidade intrínseca¿ e foram obtidos por meio da aplicação de modelos matemáticos ajustados aos perfis de concentração molar de CH4 e CO2 em função do tempo. Os resultados obtidos nos testes de biodegradabilidade refletiram, de maneira geral, o comportamento dos reatores anaeróbios seqüenciais (Sistema B) operados em escala real com TDHs de 30, 20 e 10 dias, indicando que a metodologia desenvolvida permitiu a estimativa de ¿coeficientes de biodegradabilidade anaeróbia intrínseca¿ de lodos de esgoto por meio de testes simplificados de bancada com boa reprodutibilidade / Abstract: The potential of applicability of an anaerobic process can be evaluated from the knowledge of some characteristics of the residues to be treated. A preliminary evaluation of these characteristics can assist in the choice of a more suitable treatment system, what allows to estimate the production of biological solids, requirements for nutrients, methane production, etc. The characterization of the residues, through biodegradability tests, is of fundamental importance, once that the residues present a great variability for the quality, amount, Chemical Oxygen Demand (COD) and the presence of refractory organics. There are other important characteristics for the anaerobic treatment of sewage sludge, like pH, alkalinity, inorganic nutrients, temperature and the presence or not of very toxic compounds. During this work, a methodology for the evaluation of the anaerobic biodegradability of sewage sludge, stabilized by anaerobic reactors was developed using simplified bench tests, aiming to know more about the kinetics of biodegradation of sludge. With the intention to add complementary information about the studied sludge, it was also achieved the morphologic identification of the different groups of microorganisms that are responsible for the anaerobic digestion process. The developed methodology considers the determination of the ¿intrinsic anaerobic biodegradability¿ of sewage sludge through the monitoring of the production and of the composition of biogas (concentrations of CH4 and CO2). The tests had been carried out in bottles of 280mL filled with 50% of its volume with sludge and water ratios to guarantee a volatile solids concentration about 10mg.L-1; the other 50% constituted the ¿headspace¿ that, after the bottles had been hinted, were filled with N2. The assays had been carried through in a shaker (150rpm), under controlled temperature (35°C) and had the duration of 15 days, monitoring the pressure inside the flask and the composition of the biogas in every 2 days. The evaluation of the ¿intrinsic anaerobic biodegradability¿ of the sludge was quantified through the determination of the maximum specific tax of production of CH4 (KCH4) and of the maximum specific rate of CO2 production (KCO2), which represent the intrinsic biodegradability coefficients¿ and had been achieved through the application of mathematical models adjusted to the profiles of molar concentration of CH4 and CO2 in function of the time. The results obtained in the biodegradability tests had reflected, in a general way, the behavior of the sequential anaerobic reactors (System B) operated in real scale with HDTs (Hydraulic Detention Time) of 30, 20 and 10 days, indicating that the developed methodology allowed to estimate the ¿intrinsic biodegradability coefficients¿ of sewage sludge through simplified bench tests with good reproducibility / Doutorado / Agua e Solo / Doutor em Engenharia Agrícola

Orientador: Durval Rodrigues de Paula Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-12T21:33:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ricci_AlexandroBatista_D.pdf: 1355098 bytes, checksum: b003af1193ae2d4026bfa1abe3a4e4df (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Uma das conseqüências do crescimento da população urbana foi o surgimento de diversos problemas ambientais nos centros urbanos brasileiros, sendo a deterioração dos recursos hídricos e a degradação dos solos, ocasionadas pela disposição inadequada dos diversos tipos de resíduos gerados pelas cidades, as principais. Com o objetivo de avaliar o uso de um lodo de esgoto compostado com resíduos de roçagem de gramíneas do município de Mogi Guaçu - SP, na recuperação de um Latossolo Vermelho-Amarelo decapitado, utilizaram-se quatro dosagens do composto produzido (0, 20, 40 e 80Mg.ha-1), aplicadas de forma parcelada antes do plantio das árvores de espécies nativas. Os efeitos foram avaliados nos atributos químicos e físicos do solo, bem como nos parâmetros biométricos das espécies arbóreas utilizadas no reflorestamento. Os resultados permitiram concluir que o lodo de esgoto compostado apresentou características para atender a legislação vigente. O composto não modificou significativamente os atributos físicos analisados no solo do local, bem como o seu teor de carbono orgânico, sendo que apenas a dosagem de 80Mg.ha-1 promoveu um aumento do teor de fósforo, cálcio, magnésio, potássio, manganês, ferro e pH do solo, afetando positivamente sua fertilidade. O desenvolvimento da composição do reflorestamento escolhido não sofreu influência das dosagens crescentes do lodo de esgoto compostado no solo decapitado, sendo que os grupos sucessionais estudados (pioneiras e não-pioneiras) mostraram comportamentos semelhantes. O uso do composto mostrou-se uma alternativa sustentavelmente viável para o município de Mogi Guaçu, no que se refere à disposição de resíduos, reflorestamento e recuperação de áreas degradadas / Abstract: One of the consequences of urban population growth was the emergence of various environmental problems in the most of urban cities in Brazil, mainly the deterioration of water resources and land degradation caused by inadequate disposal of various types of waste generated by cities. In order to evaluate the use of sewage sludge composted with waste of grass of the city of Mogi Guaçu - SP, in the revegetation of a Red-Yellow Latosol decapitated, were used four doses of the compound produced (0, 20, 40 and 80Mg.ha-1), applied in a split way before planting trees of native species. For observation of the effects, in addition to chemical and pathological features of the composting, were evaluated over two years some chemical and physical attributes of soil, but also biometric parameters of tree species used for reforestation. The results showed that the process of composting done proved to be viable for disposal of waste studied in soil, since the existing law and attended did not affect adversely the area, regarding the increase in electrical conductivity and nitrate leaching in soil. The doses of the composting did not change significantly the physical parameters examined in the soil of the place and its organic carbon content, and only the strength of 80Mg.ha-1 promoted an increase in the level of phosphorus, calcium, magnesium, potassium, manganese, iron and soil pH, positively affecting their fertility. The chosen development of the composition of reflorestation was not influenced by the increasing of doses of composted sewage sludge on soil decapitated, and the successional studied groups (pioneer and nonpioneer) showed similar behavior. The use of the compound was shown to be a sustainably viable alternative for the city of Mogi Guaçu as regards the disposal of waste, reforestation and restoration of degraded areas / Doutorado / Doutor em Engenharia Agrícola

Em regiões agrícolas próximas dos grandes centros urbanos e onde há o uso intensivo de recursos naturais, em especial do solo, a reciclagem para fins agrícolas de lodos de esgotos aparece como alternativa promissora. Contudo, a sustentabilidade dessa prática deve ser avaliada, ainda mais se considerado a escassez de informações sobre possíveis impactos ambientais em áreas tropicais. Com esse objetivo esse trabalho avaliou os efeitos da adição de lodo de esgoto em dois solos, Latossolo Vermelho eutroférrico e Latossolo Vermelho distrófico, coletados no 7º ano de um experimento em campo, instalado em 1997 na Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias da Unesp, em Jaboticabal-SP. O lodo de esgoto foi proveniente da Estação de Tratamento de Esgoto da Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo, em Barueri-SP. Para observar os efeitos da adição do lodo de esgoto foram analisados os ácidos húmicos extraídos dos solos utilizando absorção de radiação no UV-Visível, infravermelho com transformada de Fourier, ressonância magnética nuclear, ressonância paramagnética eletrônica, fluorescência e análise elementar. Para a análise do solo intacto utilizou-se a fluorescência induzida por laser, e para as frações físicas e químicas a emissão atômica com plasma indutivamente acoplado. Experimentos de infravermelho com transformada de Fourier e ressonância magnética nuclear forneceram espectros com bandas características de grupos alifáticos para o ácido húmico extraído do lodo, comprovando seu alto grau de alifaticidade. O nível de radicais livres do tipo semiquinona determinado por ressonância paramagnética eletrônica diminuiu significativamente para os solos submetidos à adição de lodo. Dados de fluorescência utilizando diferentes metodologias (Zolnay et al., 1999; Milori et al., 2002; Kalbitz et al., 1999) e fluorescência induzida por laser, de amostras de solo intacto, apresentaram comportamento similar. De forma geral, os resultados obtidos por análises espectroscópicas mostraram à incorporação de compostos menos humificados, com um alto grau de alifaticidade e baixo grau de aromaticidade. A análise de metais em solos tratados com lodo de esgoto em algumas situações não tem evidenciado o aumento destes elementos, mesmo quando o lodo apresenta níveis superiores aos valores encontrados no solo. Assim fica a pergunta, onde e como estão os metais pesados oriundos do lodo e que deveriam ser detectados em níveis maiores nos solos tratados. Neste trabalho procuramos ampliar as avaliações para além dos procedimentos convencionais com análises das frações físicas e químicas. Os metais pesados estudados foram: Cd, Cr, Cu, Fe, Co, Mn, Mo, V e Zn. Os resultados obtidos mostraram maior afinidade dos metais pelas frações físicas de menor tamanho (argila e silte fino). Contudo, maiores teores de metais foram observados nas frações químicas do solo, sugerindo maior poder de complexação das substâncias húmicas do solo. A concentração de Zn observada na água de lavagem da humina foi superior a encontrada na fração humina, mostrando maior afinidade desse metal pela matéria orgânica dissolvida. Esse resultado é importante, pois evidencia a perda desse metal durante o processo de fracionamento químico, visto que essa água é descartada. As frações de ácido fúlvico 1 e 2 apresentaram concentrações significativas de metais, principalmente Cd, Cu, Mn e Zn, sendo as maiores encontradas para o ácido fúlvico 1. O ácido húmico, devido a grande quantidade de grupos reativos (carboxílicos e fenólicos), mostrou ser um forte agente complexante de metais. Esses resultados indicam diferente afinidade dos metais pelas frações físicas e químicas do solo, ressaltando a importância do estudo do destino dos metais nas diferentes frações do solo. / In agricultural regions near big urban areas and where the intensive use of natural resources exists, in particular of the soil, recycling sewage sludge with agricultural finality appears as a promising alternative. However, the sustainability of this practice needs to be further assessed, even more so when considering there is lack of information on environmental impacts in tropical areas. The present work evaluated the effects of sewage sludge addition to two soils, Rhodic Eutrodox and Rhodic Hapludox by FAO Taxonomy) colleted from a field experiment, installed in 1997 in the city of Jaboticabal, São Paulo State. Sewage sludge was obtained from the Barueri sewage sludge treatment plant, located in the metropolitan region of São Paulo State, Brazil, operated by the Basic Sanitation Company of the State of São Paulo. In order to observe the effects of the sewage sludge addition, the humic acids extracted from soils were analyzed by absorption of ultraviolet and visible radiation, Fourier transform infrared, nuclear magnetic resonance, eletronic paramagnetic resonance, fluorescence and elementar analyses. To analyse the intact soil laser induced fluorescence was used, and for physics and chemical inductively coupled plasma atomic emission was used. The results obtained by Fourier transformed infrared and nuclear magnetic resonance showed spectra with characteristic bands from aliphaticity groups for humic acid from sewage sludge, confirming their high aliphacitity degree. The level of the semiquinona free radicals determined by electronic paramagnetic resonance decreased for soils under sewage sludge application. Data from fluorescence utilizing different methodologies (Zolnay et al., 1999; Milori et al., 2002; Kalbitz et al., 1999) and laser induced fluorescence, from intact soil, showed similar results. In a general manner, the results obtained for spectroscopy analyses showed incorporation of less humified compounds, with high aliphaticity degree and lower aromaticity degree. Analyses of the metals in soils under sewage sludge application in some cases have not evidenced the increase of these elements, even when the sewage show higher levels to those found in the soils. Thus, the question remains, where and how are the heavy metals from sewage sludge? Which, should have been detected in higher levels in soils under sewage sludge application? The objective of this work was to amplify the valuations beyond the conventional proceedings with analyses of physics and chemical fractions. The heavy metals studied were: Cd, Cr, Cu, Fe, Co, Mn, Mo, V and Zn. The results obtained showed higher affinity of metals for physical fractions that have smaller size (clay and fine silt). However, higher heavy metals concentrations were observed in the chemical fractions of the soils, due to higher complexity power of the humic substances of soils. The Zn concentration observed in the water of the humin wash was higher than what was observed in the humina fraction, showing higher affinity of this metal for dissolved organic matter. This result is important, because it evidences the loss of this metal during the extraction process of the humic substances, since this water is discarded. The fractions of fulvic acids 1 and 2 showed significative concentrations of the metals, mainly Cd, Cu, Mn and Zn, being that the biggest were for humic acids, because the most quantity of the reactive groups (charboxilics and phenolics), showed to be a strong complex agent of the metals. Such results indicate different affinity of metals for physics and chemical fractions from soils, emphasizing the importance of the study of the course of heavy metals in the different fractions of the soil.

O tratamento de efluentes de indústrias e efluentes domésticos é realizado em Estações de Tratamento de Esgoto as chamadas (ETE\'s), onde se tem como produtos finais, uma corrente de água tratada e um resíduo sólido, o lodo de esgoto. A presente Tese tem como objetivo o estudo do processamento térmico do lodo de esgoto seco da ETE de Barueri, São Paulo, visando avaliar seu uso como fonte de energia e obter, por queima, um material cerâmico. Este trabalho foi proposto como uma alternativa para o reuso deste material, eliminando sua disposição final no solo. Evita-se, assim, a contaminação pelos materiais contidos nas cinzas obtidas nesse processo e, conseqüentemente, a contaminação de lençóis de água subterrâneos. Foi feita a caracterização do lodo e dos principais produtos obtidos nas diversas etapas de queima do lodo, que foram estudadas principalmente por análises térmicas, complementadas por outras análises instrumentais. Os resultados indicam a possibilidade de utilizar o lodo como fonte alternativa de energia, visto ter apresentado um poder calorífico inferior da ordem de 40% do de um óleo combustível. O tratamento térmico em presença de ar, aplicado ao lodo de esgoto até a temperatura de 1050°C, elimina totalmente os componentes orgânicos presentes no lodo original. O material cerâmico final, formado do processamento térmico dos argilo-minerais originalmente presentes no lodo, apresenta os elementos traço de metais pesados fixados na matriz cerâmica sinterizada assim obtida. Ensaios de lixiviação ácida e de solubilidade em água indicam a possibilidade de uso deste material sólido final em formulações cerâmicas, sem prejuízo à saúde humana e ao meio ambiente. / The domestic and industrial wastewater goes to a treatment station. The effluent is a water with na low level of pollution. The solid waste generated is the dry sludge. This is the object of the present Dissertation. We intend to use the sludge as a source of energy and also as a raw material for the ceramic industry. The heating power of the dry sludge is close to 40% of the value reported for heating oil. Using the ashes as ceramic raw material there will no contamination of the underground water. Characterization of the sludge fired at 1050°C were performed through thermal analysis, x-ray diffraction, x-ray fluorescence and scanning electron microscopy. The leaching test of the calcinated sludge shows very low concentration of contaminants. Therefore the technique is applicable for the recycle of wastewater sludge.