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Redução de carga poluidora em lodo de suinocultura através de filtração

Rodrigues, Rosangela Silveira January 2003 (has links)
O lodo de suinocultura e o resíduo de serraria podem constituir problema ambiental quando dispostos no ambiente. A possibilidade de 36 tratamento via filtração foi o objetivo deste estudo. Foram avaliados o potencial de remoção de carga poluidora do lodo de suinocultura por filtros orgânicos de serragem (Pinus sp.), bem como o impacto do descarte no solo do lodo antes e após a filtragem. Utilizou-se um Argissolo e um Latossolo para o estudo da contaminação após a disposição de lodo de suinocultura e filtrado. O solo foi disposto por camadas em vasos de PVC e mantidos em condições naturais. Seis granulometrias de serragem foram utilizadas para estabelecer as vazões de trabalho (20, 25, 30, 40 e 50 mm) e avaliar o efeito do tempo de detenção na performance dos filtros. O maior tempo de detenção correspondeu ao menor tamanho de partícula de serragem. As vazões intermediárias, correspondentes ao tamanho intermediário de material filtrante, em dois filtros sucessivos (30 e 50 mm) com filtração diária, apresentaram melhor performance de filtragem. A filtração do lodo de suinocultura possibilitou redução da demanda química de oxigênio em 85 %, de sólidos totais em 95 % e de sólidos sedimentáveis em 100 %. A retenção de lodo de suinocultura na serragem proporcionou o enriquecimento do resíduo orgânico em nutrientes, bem como diminuição da relação C:N para aproximadamente 20:1. A percolação através de ambos os solos, de lodo de suinocultura antes e após filtragem através de filtro de serragem, determinou uma diminuição significativa de coliformes totais e fecais no percolado, mas dependente da contaminação do material aplicado. Foi observado também que, quanto maior o período sem precipitação pluviométrica após aplicação dos lodos no solo, menor a presença de patogênicos no percolado.
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Redução de carga poluidora em lodo de suinocultura através de filtração

Rodrigues, Rosangela Silveira January 2003 (has links)
O lodo de suinocultura e o resíduo de serraria podem constituir problema ambiental quando dispostos no ambiente. A possibilidade de 36 tratamento via filtração foi o objetivo deste estudo. Foram avaliados o potencial de remoção de carga poluidora do lodo de suinocultura por filtros orgânicos de serragem (Pinus sp.), bem como o impacto do descarte no solo do lodo antes e após a filtragem. Utilizou-se um Argissolo e um Latossolo para o estudo da contaminação após a disposição de lodo de suinocultura e filtrado. O solo foi disposto por camadas em vasos de PVC e mantidos em condições naturais. Seis granulometrias de serragem foram utilizadas para estabelecer as vazões de trabalho (20, 25, 30, 40 e 50 mm) e avaliar o efeito do tempo de detenção na performance dos filtros. O maior tempo de detenção correspondeu ao menor tamanho de partícula de serragem. As vazões intermediárias, correspondentes ao tamanho intermediário de material filtrante, em dois filtros sucessivos (30 e 50 mm) com filtração diária, apresentaram melhor performance de filtragem. A filtração do lodo de suinocultura possibilitou redução da demanda química de oxigênio em 85 %, de sólidos totais em 95 % e de sólidos sedimentáveis em 100 %. A retenção de lodo de suinocultura na serragem proporcionou o enriquecimento do resíduo orgânico em nutrientes, bem como diminuição da relação C:N para aproximadamente 20:1. A percolação através de ambos os solos, de lodo de suinocultura antes e após filtragem através de filtro de serragem, determinou uma diminuição significativa de coliformes totais e fecais no percolado, mas dependente da contaminação do material aplicado. Foi observado também que, quanto maior o período sem precipitação pluviométrica após aplicação dos lodos no solo, menor a presença de patogênicos no percolado.
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Redução de carga poluidora em lodo de suinocultura através de filtração

Rodrigues, Rosangela Silveira January 2003 (has links)
O lodo de suinocultura e o resíduo de serraria podem constituir problema ambiental quando dispostos no ambiente. A possibilidade de 36 tratamento via filtração foi o objetivo deste estudo. Foram avaliados o potencial de remoção de carga poluidora do lodo de suinocultura por filtros orgânicos de serragem (Pinus sp.), bem como o impacto do descarte no solo do lodo antes e após a filtragem. Utilizou-se um Argissolo e um Latossolo para o estudo da contaminação após a disposição de lodo de suinocultura e filtrado. O solo foi disposto por camadas em vasos de PVC e mantidos em condições naturais. Seis granulometrias de serragem foram utilizadas para estabelecer as vazões de trabalho (20, 25, 30, 40 e 50 mm) e avaliar o efeito do tempo de detenção na performance dos filtros. O maior tempo de detenção correspondeu ao menor tamanho de partícula de serragem. As vazões intermediárias, correspondentes ao tamanho intermediário de material filtrante, em dois filtros sucessivos (30 e 50 mm) com filtração diária, apresentaram melhor performance de filtragem. A filtração do lodo de suinocultura possibilitou redução da demanda química de oxigênio em 85 %, de sólidos totais em 95 % e de sólidos sedimentáveis em 100 %. A retenção de lodo de suinocultura na serragem proporcionou o enriquecimento do resíduo orgânico em nutrientes, bem como diminuição da relação C:N para aproximadamente 20:1. A percolação através de ambos os solos, de lodo de suinocultura antes e após filtragem através de filtro de serragem, determinou uma diminuição significativa de coliformes totais e fecais no percolado, mas dependente da contaminação do material aplicado. Foi observado também que, quanto maior o período sem precipitação pluviométrica após aplicação dos lodos no solo, menor a presença de patogênicos no percolado.
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Estudo da minimização da produção de lodo em sistemas de lodos ativados para esgotos sanitários

Velho, Viviane Furtado January 2015 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-24T03:08:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336421.pdf: 3169028 bytes, checksum: 107f462cc373584ba5a8dcb541605fdc (MD5) Previous issue date: 2015 / A produção de lodo em sistemas de lodos ativados é um grande desafio na gestão de estações de tratamento de esgotos (ETE), tanto pela crescente população servida por sistemas de coleta e tratamento de efluentes, quanto pelas regulamentações ambientais mais restritivas com relação à sua disposição final. Nesse sentido, a exploração e o desenvolvimento de processos que promovam a redução da produção deste resíduo têm sido muito incentivados. Citam-se, por exemplo, os processos baseados em teorias como a lise celular/crescimento críptico, o metabolismo desacoplado e o decaimento endógeno. O presente estudo teve como objetivo identificar os processos mais promissores para redução da produção de lodo em sistemas de lodos ativados, baseado na sua eficiência e interferência no tratamento do efluente (em escala bancada), estudando seus mecanismos de ação e verificando as potenciais condições de otimização do processo (em escala real). Os resultados obtidos em escala de bancada na UFSC, referentes à aplicação de métodos físico-químicos e biológicos, revelaram que algumas técnicas já consolidadas mundialmente como a cloração e a desintegração ultrassônica apresentam eficiência satisfatória, com redução de 25 a 55% da produção de lodo. No entanto, provocam alterações na qualidade do lodo, como a proliferação de organismos filamentosos, diminuindo o desempenho do tratamento. O processo oxic-settling-anaerobic (OSA) (transição entre condições aeróbias/anaeróbias do lodo) foi a alternativa mais eficiente, com redução do lodo excedente entre 50 a 60%, apresentando inclusive melhoras na qualidade do efluente, com eficiências superiores a 90% para DBO e um aumento de 50% na remoção de amônia quando comparado ao sistema controle. O monitoramento de uma estação de tratamento de esgotos em escala real, utilizando um reator anaeróbio (sistema tipo OSA), em paralelo ao processo de lodos ativados, para a redução de lodo excedente, permitiu verificar o rendimento do processo, bem como possibilitou identificar parâmetros chaves para se alcançar a redução de lodo, dentre os quais estão a taxa de recirculação do lodo (recomendada como sendo de 10%) e a idade do lodo global do sistema. Os resultados indicaram que a redução da produção de lodo varia entre 10 a 30%, e pode estar associada à desaceleração da cinética de crescimento da biomassa, juntamente com a solubilização dos compostos orgânicos em condições anaeróbias, enquanto o decaimento e a lise celular ocorrem principalmente em condições aeróbias. A alternância entre condições aeróbias/anaeróbias pode ser considerada o ponto chave para a redução de lodo nos sistemas do tipo OSA.<br> / Abstract : The amount of excess sludge production in activated sludge system is one of the most critical challenges in the field of sewage treatment. Considering this amount is set to rise, once the preservation of water sources and the more stringent effluent regulations have increased the population connected to the sewage treatment network. Thus, various approaches to reduce the production of excess sludge in the wastewater treatment plants (WWTP), such as lyses/cryptic growth, uncoupled metabolism and endogenous decay, have been encouraged. This study aimed (1) identify the more promising sludge reduction process based on its capacity to maintain the effluent quality and the sludge properties (bench scale experiment); (2) study the reduction mechanisms and verify the potential operational conditions that could optimize the sludge reduction process (real scale experiment). The bench scale experiment showed that the physical-chemical sludge reduction alternatives, such as chlorination and ultrasonic disintegration, whilst presented good sludge reduction (reduction of 25 to 55% on sludge production), these processes triggered changes on sludge quality resulting in a decline on treatment performance. OSA (oxic-settling-anaerobic) process was the most efficient sludge reduction alternative, with 50 ? 60% of sludge reduction, and the process also presented an improvement on effluent quality, BOD removal efficiencies remained over 90% and increase 50% of the nutrient removal efficiencies compared to control system. The real scale experiment monitored a modified activated sludge system based on OSA-like process. The process presented a sludge reduction of 10 ? 30%, which could be attributed to a decrease on biomass growth kinetics in association with organic matter solubilisation under anaerobic conditions. The sludge decay and cellular lyses occurred mainly under aerobic conditions. The transition from anaerobiosis to aerobiosis appeared one of the key points of sludge reduction in the OSA-like process and the repeated alternation between aerobic and anaerobic conditions could reduce the overall biomass even if the cryptic-growth is included.
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Atributos químicos e crescimento de plantas em solos com aplicação de resíduos urbanos / Chemical attributes and plant growth in soils with urban wastes application

Garcia, Gabriel Furtado January 2016 (has links)
O uso de composto de lixo (CL) e de lodo de esgoto (LE) na agricultura é uma alternativa viável para a melhor disposição destes resíduos urbanos em solos. Estudos de longo prazo podem melhorar o entendimento da dinâmica e as modificações que estes materiais ocasionam no solo e na resposta de plantas. O objetivo desse estudo foi avaliar os efeitos residuais (aplicações entre 2002 e 2006) e imediatos (reaplicação em 2015, após pousio) dos resíduos CL e LE, em dois solos [Latossolo Vermelho distroférrico (LVd) e um Argissolo Vermelho distrófico (PVd)], quanto às modificações em atributos químicos do solo, elementos-traços (ET) e resposta de plantas de aveia (Avena sativa) e milho (Zea mays). O experimento consta de colunas de solo, com aplicação de duas doses dos resíduos, CL e LE, com base no suprimento de nitrogênio, sendo a maior repetida e enriquecida com ET (Cd, Cu, Ni, Pb e Zn), além de tratamentos com adubação mineral e testemunha. Quanto aos efeitos residuais, na camada de 0-20 cm de ambos os solos, os resíduos promoveram maiores teores de C orgânico e P disponível e valores de CTC, porém o CL resultou em maiores valores de pH do solo. Com exceção do Cu, os teores de ET no solo diminuíram com o tempo. A produção de matéria seca de aveia diminuiu expressivamente após o longo período de pousio, possivelmente pela limitação em N. Os tratamentos com LE enriquecido com ET resultaram em maior acúmulo destes elementos na parte aérea da aveia. Após a reaplicação dos resíduos, o LE resultou em maior produção de matéria seca e maior acúmulo de macronutrientes (N, P, Ca e Mg) pelas plantas de milho em comparação ao CL. Os tratamentos com CL e LE enriquecidos determinaram nas plantas teores de ETS não essenciais considerados fitotóxicos. / The use of urban solid waste compost (SWC) and sewage sludge (SS) in agriculture is a viable alternative for better disposal of these urban residues in soils. Long-term studies may improve the understanding of the dynamic and changes caused by these materials in soils and plant responses. The aim of this study was to evaluate residual effects (applications from 2002 to 2006) and immediate effects (application in 2015, after a fallow time) of SWC and SS residues in two soils [Typic Haplorthox (LVd) and Arenic Paleudult (PVd)], regarding soil chemical attributes and trace elements (ET) and oat (Avena sativa) and corn (Zea mays) plant responses. The experiment is carried out in soil columns with application of two doses of both SWC and SS and also with the major dose enriched with ET (Cd, Cu, Ni, Pb and Zn), besides mineral fertilization and control treatments. Residue doses were established according N supply. Regarding residual effects in the 0-20 cm layer of both soils SWC and SS materials improved organic C and available P contents and CEC values, but soil pH was higher for SWC treatments. Except for Cu, soil ET contents decreases with time. Oat dry matter production was very small after the fallow time possibly due to low residual N supply. Treatments enriched with ET resulted in higher contents of these elements in oat shoots. After residue reapplication SS caused higher corn dry matter production and macronutrient (N, P, Ca and Mg) contents than SWC. Non-essential metal in levels possibly toxic for corn plants resulted from treatments with SWC and SS enriched with ET.
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Atributos químicos e crescimento de plantas em solos com aplicação de resíduos urbanos / Chemical attributes and plant growth in soils with urban wastes application

Garcia, Gabriel Furtado January 2016 (has links)
O uso de composto de lixo (CL) e de lodo de esgoto (LE) na agricultura é uma alternativa viável para a melhor disposição destes resíduos urbanos em solos. Estudos de longo prazo podem melhorar o entendimento da dinâmica e as modificações que estes materiais ocasionam no solo e na resposta de plantas. O objetivo desse estudo foi avaliar os efeitos residuais (aplicações entre 2002 e 2006) e imediatos (reaplicação em 2015, após pousio) dos resíduos CL e LE, em dois solos [Latossolo Vermelho distroférrico (LVd) e um Argissolo Vermelho distrófico (PVd)], quanto às modificações em atributos químicos do solo, elementos-traços (ET) e resposta de plantas de aveia (Avena sativa) e milho (Zea mays). O experimento consta de colunas de solo, com aplicação de duas doses dos resíduos, CL e LE, com base no suprimento de nitrogênio, sendo a maior repetida e enriquecida com ET (Cd, Cu, Ni, Pb e Zn), além de tratamentos com adubação mineral e testemunha. Quanto aos efeitos residuais, na camada de 0-20 cm de ambos os solos, os resíduos promoveram maiores teores de C orgânico e P disponível e valores de CTC, porém o CL resultou em maiores valores de pH do solo. Com exceção do Cu, os teores de ET no solo diminuíram com o tempo. A produção de matéria seca de aveia diminuiu expressivamente após o longo período de pousio, possivelmente pela limitação em N. Os tratamentos com LE enriquecido com ET resultaram em maior acúmulo destes elementos na parte aérea da aveia. Após a reaplicação dos resíduos, o LE resultou em maior produção de matéria seca e maior acúmulo de macronutrientes (N, P, Ca e Mg) pelas plantas de milho em comparação ao CL. Os tratamentos com CL e LE enriquecidos determinaram nas plantas teores de ETS não essenciais considerados fitotóxicos. / The use of urban solid waste compost (SWC) and sewage sludge (SS) in agriculture is a viable alternative for better disposal of these urban residues in soils. Long-term studies may improve the understanding of the dynamic and changes caused by these materials in soils and plant responses. The aim of this study was to evaluate residual effects (applications from 2002 to 2006) and immediate effects (application in 2015, after a fallow time) of SWC and SS residues in two soils [Typic Haplorthox (LVd) and Arenic Paleudult (PVd)], regarding soil chemical attributes and trace elements (ET) and oat (Avena sativa) and corn (Zea mays) plant responses. The experiment is carried out in soil columns with application of two doses of both SWC and SS and also with the major dose enriched with ET (Cd, Cu, Ni, Pb and Zn), besides mineral fertilization and control treatments. Residue doses were established according N supply. Regarding residual effects in the 0-20 cm layer of both soils SWC and SS materials improved organic C and available P contents and CEC values, but soil pH was higher for SWC treatments. Except for Cu, soil ET contents decreases with time. Oat dry matter production was very small after the fallow time possibly due to low residual N supply. Treatments enriched with ET resulted in higher contents of these elements in oat shoots. After residue reapplication SS caused higher corn dry matter production and macronutrient (N, P, Ca and Mg) contents than SWC. Non-essential metal in levels possibly toxic for corn plants resulted from treatments with SWC and SS enriched with ET.
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Biogas production potential from kraft pulp mill sludge / Potencial de produção de biogás a partir de lodo de celulose kraft

Lopes, Alice do Carmo Precci 28 March 2017 (has links)
Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-05-30T13:10:23Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2018178 bytes, checksum: f542263170df07213000e3e4bebf72ed (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-30T13:10:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2018178 bytes, checksum: f542263170df07213000e3e4bebf72ed (MD5) Previous issue date: 2017-03-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O processo de fabricação da polpa celulósica kraft demanda elevada quantidade de água e energia. Embora a indústria gere parte de sua própria energia pela queima do licor negro na caldeira de recuperação e biomassa residual na caldeira de biomassa, a indústria ainda é dependente de energia elétrica e combustíveis fósseis adicionais. Devido ao aumento da tarifa de energia, a indústria de celulose tem sido motivada a aumentar sua eficiência energética, tornando-se autossuficiente. A produção de biogás a partir do lodo gerado na estação de tratamento de efluentes da indústria constitui uma potencial alternativa de gerenciamento dos resíduos e produção de energia. O objetivo principal desta dissertação foi avaliar o potencial da produção de biogás a partir dos lodos primário e secundário provenientes da indústria de celulose kraft branqueada. A dissertação foi estruturada em 5 Capítulos desenvolvidos em forma de artigos científicos. O Capítulo 1 apresentou uma revisão de literatura sobre os processos de produção de celulose kraft e de biogás, bem como um panorama sobre legislações brasileiras relacionadas à implantação de biodigestores. Foi concluído que há pouco estudo relativo à digestão anaeróbia de lodo de celulose kraft. Adicionalmente, apesar de o Brasil apresentar um grande potencial de produção de biogás, o país ainda carece de incentivos governamentais no setor. O Capítulo 2 objetivou (i) identificar a melhor relação substrato/inóculo (2/1, 1/1 e 0.4 g VS substrato /g VS inóculo ); (ii) identificar o melhor tipo de inóculo (lodo de UASB ou lodo de UASB + estrume); e (iii) estimar o potencial de substituição da energia elétrica demandada pelo sistema de aeração da estação de tratamento de efluentes da indústria de celulose kraft branqueada a partir do biogás produzido. Para tanto, foram utilizados como substratos o lodo primário (PS), lodo secundário (SS) e a mistura de ambos (MIX). Os resultados mostraram que o lodo secundário possuiu maior potencial de produção de biogás para uma relação 1/1 g VS substrato /g VS inóculo , utilizando lodo de UASB como inóculo. O estrume aumentou a produção de metano do lodo primário para relação S/I 1/1, porém pré-tratamentos devem ser testados de modo a aumentar a biodegradabilidade do substrato. Por fim, o biogás produzido apresentou potencial de substituir 23% daxi demanda de energia elétrica da estação de tratamento de efluentes. O Capítulo 3 objetivou (i) estimar o potencial de produção de biogás em condições termofílicas a partir do PS, SS e MIX; (ii) calibrar o modelo de digestão anaeróbia desenvolvido por Rajendran et al. (2014); e (iii) determinar a melhor composição do lodo e a influência de adição de nitrogênio no sistema de digestão anaeróbia a partir de simulações numéricas. Foi identificado que (i) a máxima produção de metano foi atingida pelo lodo secundário em 30 dias (46.9 NmL CH4/g VS); (ii) o modelo de digestão anaeróbia foi aplicável para lodo de celulose kraft após ajustes; (iii) a melhor composição de lodo foi de 21.62% de carboidratos, 61,67% de lipídeos e 16.72% de proteínas. A adição de nitrogênio aumentou a produção de metano para o PS e o MIX, mas reduziu para o SS. Os Capítulos 4 e 5 foram desenvolvidos por estudantes intercambistas como parte do programa Living Lab Biobased Brazil. Os objetivos do Capítulo 4 foram ajustar o modelo de Rajendran et al. (2014) para a condição mesofílica e simular o uso do biogás em forma de eletricidade e calor. A partir da simulação foi possível produzir 88 GJ/d de calor e 148 kW de potência elétrica. Além disso, a partir do ajuste do modelo de Rajendran et al. (2014) para a condição mesofílica, foram propostas melhorias para o modelo. Por fim, o Capítulo 5 objetivou apresentar potenciais alternativas para o gerenciamento do lodo de celulose kraft pós-digestão anaeróbia, utilizando a ferramenta de Análise de Multi-Critério simplificada. A partir das alternativas avaliadas (aterro sanitário, aplicação no solo, compostagem, incineração, pirólise/gaseificação e produção de algas), a compostagem se apresentou como a melhor opção. / The kraft pulping process is energy intensive. Although the mill generates part of its own energy by burning the black liquor in the recovery boiler and wooden biomass in the biomass boiler, it still relies on additional electricity and fossil fuel sources. Due to an energy price increase, the pulp industry has been driven to optimize its energy efficiency and self-sufficiency. One attractive industrial opportunity is to produce biogas from sludge using the anaerobic digestion technology. Thus, the main objective of this dissertation was to evaluate the potential of biogas production from bleached kraft pulp mill primary and secondary sludges. The dissertation was structured in 5 Chapters written as scientific papers. Chapter 1 presented a literature review about kraft pulp mills, biogas production, and legislations related to the implantation of biodigesters. It was concluded that there are still very few studies related to the anaerobic digestion of kraft pulp mill sludges. Additionally, although Brazil has great potential for biogas production, the country still faces barriers related to political incentives. Chapter 2 aimed at (i) identifying the best substrate to inoculum ratio (2/1, 1/1, and 0.4 g VS substrate /g VS inoculum ); (ii) identifying the best inoculum type (UASB sludge and UASB sludge + cow dung); and (iii) estimating the potential of substituting the electricity demand of the mill’s effluent treatment plant (ETP) aeration system. The substrates used consisted of primary (PS) and secondary (SS) sludges, and the mixture (MIX) between PS and SS. The results showed that the SS presented the highest methane production, with an optimal ratio of 1 g VS substrate /g VS inoculum using UASB sludge as inoculum. Cow dung increased the methane production of the PS for S/I = 1/1, but pre-treatment of PS should be tested to increase the substrate biodegradability. Finally, the methane yield led to a potential substitution of 23% of the ETP electricity demand. Chapter 3 aimed to (i) estimate potential biogas production under thermophilic conditions for the same substrates; (ii) calibrate the anaerobic digestion model developed by Rajendran et al. (2014); and (iii) simulate the best sludge composition and the influence of nitrogen addition on anaerobic digestion system. It was found that the (i) the maximum methane yield was achieved with theix secondary sludge at 30 days (46.9 NmL CH4/g VS); (ii) the applied anaerobic digestion model was applicable for the kraft pulp mill sludge after minor adjustments; (iii) optimal sludge composition was found to be 21.62% carbohydrates, 61.67% lipids and 16.72% proteins. The addition of nitrogen increased the methane yield for PS and MIX, but decreased it for SS. Chapters 4 and 5 were the result of work developed by bachelor exchange students as part of the Living Lab Biobased Brazil Program. Chapter 4 aimed to adjust the Rajendran et al. (2014) model for mesophilic conditions and simulate biogas use in the form of electricity and heat. From the simulation, a potential heat production of 88 GJ/d and electric power of 148 kW was found. From Chapter 4, possibilities for improving the Rajendran et al. (2014) model were proposed. Finally, Chapter 5 aimed at giving an insight into the possible alternatives for managing the anaerobically digested kraft pulp mill sludge using a simplified Multi- Criteria Decision Analysis tool. From the analyzed alternatives (landfill, land application, composting, incineration, pyrolysis/gasification and algae production), composting appeared to be the most suitable alternative.
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Avaliação da concentração de compostos mono e policíclicos aromáticos dos processos de conversão térmica de lodo sanitário para uso como fonte alternativa de energia

Susin, Renato Cesar January 2015 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-08T04:06:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334117.pdf: 2697850 bytes, checksum: 0802fed2ccbf54e2f529e6f9027db4a0 (MD5) Previous issue date: 2015 / Atualmente, o tratamento de águas residuárias, através das estações de tratamento de efluentes, gera lodos de esgoto que acumulam, tornando-se grandes passivos ambientais. Alternativamente, a incineração desses materiais viabiliza o aproveitamento energético, reduz o volume dos resíduos e elimina os microorganismos patogênicos. Para isso, a utilização de um combustor ciclônico para incineração de lodos de esgoto sanitário, provenientes do processo de tratamento aeróbico ou anaeróbico, foi investigada. A incineração contínua desses resíduos em grande escala, só é permitida quando entidades regulatórias concedem a licença de operação, mediante a determinação de inúmeros compostos, principalmente, os hidrocarbonetos monocíclicos aromáticos (BTEX), os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (PAHs), dioxinas e furanos. Entretanto, quando um combustor ou resíduo é utilizado, um período de otimização das variáveis operacionais de queima do combustor é necessária para otimizar cada variável ou conjunto de variáveis a fim de obter uma eficiência de queima desejada. Nesse período de otimização, a cada alteração das variáveis é necessário realizar uma nova campanha (amostragem e análise) de amostras, para a verificação da concentração desses compostos, principalmente BTEX e PAHs, pois a sua formação não é previsível. Sabendo do alto custo das coletas realizadas por laboratórios acreditados, torna-se fundamental a adaptação de metodologias às normas Danish Environmental Protection Agency (EPA), para amostragem, extração e análise. Com isso, minimizar os custos, tempo de amostragem e simplificar as etapas de extração e análise, tornam-se determinante para a viabilização desse trabalho, no diagnóstico rápido da formação de BTEX e PAHs, durante o período de otimização do processo. As análises das emissões de queima dos lodos de esgoto sanitário (empresa A: lodo anaeróbio - LCAN e lodo aeróbio - LCAE; empresa B: lodo anaeróbio - LSC) apresentaram concentrações de BTEX acima do limite estabelecido pela regulamentação alemã 17.BlmSchV para LCAE e LSC, sendo necessário, prosseguir com a otimização do processo de combustão desses lodos de esgoto sanitário. Em adição, as emissões de PAHs para as amostras LCAN, LCAE e LSC, apresentaram emissões abaixo do limite estabelecido pela norma Danish (EPA) de 5,0 µg Nm-3. Os resultados dos PAHs indicam uma baixa de tendência de formação desses compostos ou uma alta eficiência de degradação durante o processo de incineração. Portanto, a amostra LCAN apresenta concentrações de BTEX e PAHs, abaixo das concentrações estabelecidas, indicando previamente um ajuste adequadodos parâmetros e da configuração do combustor com as propriedades desse lodo no processo de incineração.<br> / Abstract : Currently, the treatment of wastewaters in effluent treatment stations generates sewage sludge which accumulates, creating serious environmental problems. As an alternative approach, the incineration of these materials allows the use of their potential energy, reduces their volume and eliminates the pathogenic microorganisms. In this context, the use of a cyclonic combustor for the incineration of sewage sludge, generated in aerobic or anaerobic treatment processes, was investigated.The continuous incineration of these residues in large scale is only permitted when the regulatory bodies issue an operation license, based on the determination of several compounds, in particular, monocyclic aromatic hydrocarbons (BTEX), polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), dioxins and furans. However, when a certain combustor or residue is used, an optimization period for the operation variables is required to optimize each variable or a set of variables in order to obtain the desired combustion efficiency. In this period of optimization, each time a variable is altered a new round of sampling and analysis needs to be carried out to verify the concentration of these compounds, in particular BTEX and PAHs, since their formation is not easy to predict. Considering the high cost associated with collections by accredited laboratories, it is important to adapt methodologies to the norms of the Danish Environmental Protection Agency (EPA) related to sampling, extraction and analysis. Thus, to obtain a viable process, it is important to minimize the costs and sampling time and to simplify the extraction and analysis stages during the optimization period of the process in order to obtain a rapid evaluation of the formation of BTEX and PAHs.The analysis of the emissions associated with burning sewage sludge samples (company A: anaerobic sludge ? LCAN and aerobic sludge ? LCAE; company B: anaerobic sludge ? LSC) revealed BTEX concentrations above the limit established by German legislation (17th BlmSchV) for LCAE and LSC, and thus the optimization of the combustion of these sewage sludges needs to be carried out. In addition, the PAH emissions for the LCAN, LCAE and LSC samples were below the limits established by the Danish EPA standard of 5.0 µg Nm-3. The PAH results indicate a low tendency toward the formation of these compounds or a high PAH degradation efficiency during the incineration process. Thus, the BTEX and PAH concentrations for the LCAN sample, being below the concentration limits established, indicate that the adjustment of the parameters and the configuration ofthe combustor in the incineration process are suitable for the properties of this sludge.
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Caracterização microbiológica do lodo granular na remoção de nutrientes e potencial de recuperação de exopolímeros de efluentes em reatores em bateladas sequenciais

Guimarães, Lorena Bittencourt January 2017 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-09-05T04:11:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348174.pdf: 6552053 bytes, checksum: 490274d6be93c3e5669fcb37f2e646dd (MD5) Previous issue date: 2017 / A tecnologia de lodo granular desenvolvida em reatores em bateladas sequenciais (RBS) é uma nova geração de processo alternativa aos lodos ativados para tratamento de águas residuárias. Porém, estudos utilizando esgoto real destacaram dificuldades para alcançar estabilidade dos grânulos e completa remoção de nutrientes. Além disso, atualmente existe a demanda pelo desenvolvimento de tecnologias inovadoras e sustentáveis que alcancem além da proteção ambiental, a recuperação de recursos, a eficiência energética e espacial. Neste contexto, os objetivos desta tese de doutorado foram (i) identificar o papel da comunidade microbiana para sustentar granulação, remoção de nutrientes e formação de substâncias poliméricas extracelulares (EPS), e (ii) investigar o potencial de biorrefinaria de exopolímeros do tipo alginato, em sistemas de tratamento de esgoto sanitário utilizando lodo granular. No primeiro estudo da tese (§ 4.1), as investigações iniciaram-se com a granulação e remoção de nitrogênio em um RBS piloto, tratando esgoto sanitário (0,6-1,0 g DQOsolúvel L-1 d-1). Os grânulos formados (300 µm) eram compostos por protozoários e bactérias, com predominância de organismos oxidante de amônia (AOB) nas camadas externas do grânulo. A nitrificação parcial foi a principal via metabólica da conversão de nitrogênio. As rotas de desnitrificação via nitrito, desnitrificação autotrófica, desnitrificação completa e incompleta também foram verificadas, com moderadas emissões de N2O (2,8 % da carga total de nitrogênio afluente). No segundo estudo da tese (§ 4.2), o desempenho da granulação e da remoção de nutrientes foram comparadas entre dois regimes de enchimento: rápido (estratégia operacional EO1: 18 L min-1) e lento (estratégia operacional EO2: 3,5 L min-1), em um RBS piloto com esgoto sanitário. O enchimento lento foi benéfico para formar grânulos maiores, para aumentar a fração de grânulos no lodo e para melhorar a sedimentabilidade (EO1: 290 µm, 55% grânulos,109 mL gSST-1; EO2: 450 µm, 78%, 74 mL gSST-1). O lento enchimento em EO2 também foi vantajoso para a hidrólise da matéria orgânica particulada, no acúmulo de biomassa (0,7 gSSV L-1 em EO1 e 1,5 gSSV L-1 em EO2) e na remoção de fósforo (33% em EO1 e > 97,5% em EO2 a partir de 165 dias). Porém, em ambas EO a biomassa não se acumulou substancialmente e houve o acúmulo de nitrito no sistema. Estas falhas de processo foram relacionadas com à configuração do ciclo do RBS e aos micro-organismos selecionados pela operação. Os organismos heterotróficos ordinários (OHO) de crescimento rápido foram predominantes em ambas EO (30% Thauera em EO1; 56% Comamonas em EO2). As populações afiliadas à Rhodocyclaceae, como o gênero Thauera, contribuiram positivamente para a granulação nas condições operacionais utilizadas para a remoção de C-N (EO1), porém resultou na formação de grânulos irregulares, levando à desintegração dos grânulos após 274 dias em EO1. Por outro lado, no terceiro estudo da tese (§ 4.3), a aplicação de condições de seleção de organismos acumuladores de poli-fosfato (PAO) de crescimento lento do gênero ?Candidatus Accumulibacter? (também membro da família Rhodocyclaceae) em um RBS de bancada, resultou em granulação robusta, demonstrando uma relevante diferença no impacto, a nível de gênero, no desempenho da estabilidade. O quarto estudo desta tese (§ 4.4), revelou que condições de aumento gradual da carga orgânica (0,3 a 2,0 g DQOacetato dia-1 L-1), razão C:P (8-16 g DQO g-1P), e razão Ca:Mg (0,37-1 mol Ca mol-1 Mg), levaram à elevada seleção de ?Ca. Accumulibacter? (máximo 83% de contagem de leitura total) em condições ambientais de pH 7,5 e 18 ºC, e sustentaram a formação de substancial fração em massa de exopolímero no lodo granular (máximo 0,53 g STEPS g-1 SVbm). O exopolímero extraído do lodo granular apresentou um comportamento reológico típico de alginato. Em conclusão, a seleção de PAO por meio da gestão da operação do reator leva à efetiva coesão dos grânulos, promove remoção de fósforo e sustenta a produção de biopolímeros de elevado valor agregado ao interesse industrial, inserindo, portanto, a tecnologia de lodo granular na economia circular.<br> / Abstract : The granular sludge technology developed in sequential batch reactors (SBR) is a new-generation process alternative to activated sludge, and is being considered as standard for the intensification of biological nutrient removal (BNR) from wastewater. However, studies using real sewage have highlighted difficulties to achieve granules stability and complete nutrient removal. In addition, there is a demand for the development of innovative and sustainable technologies that achieve besides environmental protection, resource recovery and efficiency on energy and space. In this context, the doctoral thesis aimed (i) to clarify the role of microbial communities to sustain granulation, nutrient removal, and formation of extracellular polymeric substances (EPS), and (ii) to investigate the biorefinery potential of alginate-like exopolymers in sanitary wastewater treatment systems using granular sludge. Investigations began in the first research chapter (§ 4.1) with the study of granulation and nitrogen removal in a pilot SBR treating sanitary wastewater (0,6-1,0 g DQOsoluble L-1 d-1). The granules formed (300 µm) were composed of protozoa and bacteria, with predominance of ammonia oxidizing organisms (AOB) in the outer layers of granules. Partial nitrification was the main metabolic pathway of nitrogen conversion. Nitrogen conversion routes as denitrification via nitrite, autotrophic denitrification, complete and incomplete denitrification were also verified, with moderate emission of N2O (2.8 % of total nitrogen influent). In the second research chapter (§ 4.2), granulation and nutrient removal performances were compared between two feeding regimes: rapid (operational strategy OS1: 18 L min-1) and slow (operational strategy OS2: 3.5 L min-1), in the pilot SBR fed with sanitary sewage. The slow feeding was beneficial to form bigger granules and to increase the fraction of granules in the sludge and to improve their settling performance (OS1: 290 µm, 55% granules, 109 mL gTSS-1; OS2: 450 µm, 78%, 74 mL gTSS-1). The slow OS2 was also advantageous for the hydrolysis of particulate organic matter, the accumulation of biomass (0.7 gVSS L-1 under OS1 and 1.5 gVSS L-1 under OS2), and the removal of phosphorus (33% under OS1 and > 97.5% under OS2 from 165 days onward). However, under both OS the biomass did not accumulate substantially and nitrite accumulated in the system. These process failures were related to the SBR configuration cycle and to the microorganisms selected by the operation. Fast-growing ordinary heterotrophic organisms (OHO) were predominant under both OS (30% Thauera under OS1 and 56% Comamonas under OS2). Rhodocyclaceae populations, such as the Thauera genus, positively contributed to granulation under C-N removal conditions (OS1), but resulted in the formation of irregular granules, leading to granules disintegration after 274 days under OS1. On the other hand, in the third research chapter (§ 4.3), the application of conditions selecting for slow-growing polyphosphate-accumulating organisms (PAO) affiliating with the genus "Candidatus Accumulibacter" (also a member of the Rhodocyclaceae family) in a bench-scale SBR resulted in robust granulation, demonstrating a significant difference on the impact of the genus level on the granulation performance. The fourth and last research chapter (§ 4.4) revealed that conditions of gradual increase in organic load (0.3 a 2.0 g CODacetate dia-1 L-1), C:P ratio (8-16 g COD g-1 P), and Ca:Mg ratio (0.37-1 mol Ca mol-1 Mg) highly selected for ?Ca. Accumulibacter? (maximum 83% of amplicon sequencing read count) under environmental conditions of pH 7.5 and 18°C, and sustained the formation of a substantial mass fraction of exopolymers in the granular sludge (maximum 0.53 g TSEPS g-1 VSbm, 0.40 g VSEPS g-1 VSbm). The exopolymer extracted from granular sludge presented the typical rheological behavior of alginate biomaterials. In conclusion, PAO selection through reactor operation management leads to an effective granule cohesion, promotes phosphorus removal, and sustains the production of high-value biopolymers of industrial interest for the civil engineering and coating industries, thus incorporating the granular sludge technology in the circular economy.
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Atributos químicos e crescimento de plantas em solos com aplicação de resíduos urbanos / Chemical attributes and plant growth in soils with urban wastes application

Garcia, Gabriel Furtado January 2016 (has links)
O uso de composto de lixo (CL) e de lodo de esgoto (LE) na agricultura é uma alternativa viável para a melhor disposição destes resíduos urbanos em solos. Estudos de longo prazo podem melhorar o entendimento da dinâmica e as modificações que estes materiais ocasionam no solo e na resposta de plantas. O objetivo desse estudo foi avaliar os efeitos residuais (aplicações entre 2002 e 2006) e imediatos (reaplicação em 2015, após pousio) dos resíduos CL e LE, em dois solos [Latossolo Vermelho distroférrico (LVd) e um Argissolo Vermelho distrófico (PVd)], quanto às modificações em atributos químicos do solo, elementos-traços (ET) e resposta de plantas de aveia (Avena sativa) e milho (Zea mays). O experimento consta de colunas de solo, com aplicação de duas doses dos resíduos, CL e LE, com base no suprimento de nitrogênio, sendo a maior repetida e enriquecida com ET (Cd, Cu, Ni, Pb e Zn), além de tratamentos com adubação mineral e testemunha. Quanto aos efeitos residuais, na camada de 0-20 cm de ambos os solos, os resíduos promoveram maiores teores de C orgânico e P disponível e valores de CTC, porém o CL resultou em maiores valores de pH do solo. Com exceção do Cu, os teores de ET no solo diminuíram com o tempo. A produção de matéria seca de aveia diminuiu expressivamente após o longo período de pousio, possivelmente pela limitação em N. Os tratamentos com LE enriquecido com ET resultaram em maior acúmulo destes elementos na parte aérea da aveia. Após a reaplicação dos resíduos, o LE resultou em maior produção de matéria seca e maior acúmulo de macronutrientes (N, P, Ca e Mg) pelas plantas de milho em comparação ao CL. Os tratamentos com CL e LE enriquecidos determinaram nas plantas teores de ETS não essenciais considerados fitotóxicos. / The use of urban solid waste compost (SWC) and sewage sludge (SS) in agriculture is a viable alternative for better disposal of these urban residues in soils. Long-term studies may improve the understanding of the dynamic and changes caused by these materials in soils and plant responses. The aim of this study was to evaluate residual effects (applications from 2002 to 2006) and immediate effects (application in 2015, after a fallow time) of SWC and SS residues in two soils [Typic Haplorthox (LVd) and Arenic Paleudult (PVd)], regarding soil chemical attributes and trace elements (ET) and oat (Avena sativa) and corn (Zea mays) plant responses. The experiment is carried out in soil columns with application of two doses of both SWC and SS and also with the major dose enriched with ET (Cd, Cu, Ni, Pb and Zn), besides mineral fertilization and control treatments. Residue doses were established according N supply. Regarding residual effects in the 0-20 cm layer of both soils SWC and SS materials improved organic C and available P contents and CEC values, but soil pH was higher for SWC treatments. Except for Cu, soil ET contents decreases with time. Oat dry matter production was very small after the fallow time possibly due to low residual N supply. Treatments enriched with ET resulted in higher contents of these elements in oat shoots. After residue reapplication SS caused higher corn dry matter production and macronutrient (N, P, Ca and Mg) contents than SWC. Non-essential metal in levels possibly toxic for corn plants resulted from treatments with SWC and SS enriched with ET.

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