Orientador: Vinicyus Rodolfo Wiggers. / Coorientador: Vanderléia Botton. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

O lodo de esgoto é uma biomassa residual abundante em todo o mundo resultante do tratamento de esgotos, é constituído por uma grande diversidade de componentes orgânicos e inorgânicos, tornando complexo seu tratamento pelas estações de tratamento de esgotos. Em um cenário onde a produção de lodo tende a crescer nos últimos anos, devido ao aumento do número de esgotos tratados e as limitações dos meios de descarte existentes de lodo, leva a necessidade de rotas alternativas para o aproveitamento tecnológico desse resíduo, nesse contexto, o processo de pirólise representa uma tecnologia promissora que permite a produção de quatro frações com potencial energético: bio-óleo, aquosa, sólida e gasosa. Este artigo analisa sobre o aspecto científico e tecnológico o avanço da aplicação do processo de pirólise ao lodo residual doméstico como uma tecnologia alternativa para produção de compostos com fins energéticos. / Sewage sludge is an abundant biomass waste worldwide resulting from sewage treatment plants, consists of a wide variety of organic and inorganic components, making the complex treatment of sewage treatment plants. In a scenario where the sludge production tends to grow in recent years, due to the increased number of treated sewage and limitations of existing means of sludge disposal, leads to the need for alternative routes for the technological use of this waste, in this context, the pyrolysis process is a promising technology that allows production of four fractions with energetic potential: bio-oil, water, gas and solid. This article analyzes on the scientific and technological advancement aspect of the application of pyrolysis to domestic waste sludge as an alternative technology for the production of compounds for energy purposes process.

O presente trabalho teve como objetivo caracterizar e avaliar a viabilidade da utilização dos lodos da Estação de Tratamento de Água - ETA 006 da Cidade de Palmas, Tocantins – TO, Brasil, na incorporação à massa cerâmica para fabricação de telhas vermelhas. O lodo foi caracterizado por meio de análises físicas, mineralógica e química considerando os diferentes períodos sazonais do ano (chuvoso e estiagem). Posteriormente, foram produzidos corpos de provas com 0% e 10% de lodo e analisados os aspectos de absorção de água e carga de ruptura à flexão. Os resultados físicos mostraram que o lodo, independente do período de ano, é constituído principalmente de areia, apresenta baixa plasticidade e densidade. A caulinita é o argilomineral predominante. Os lodos têm uma perda de massa maior a uma temperatura mais baixa, em torno de 322°C. Apresenta composição química com predominância de SiO2 (sílica), Al2O3 (alumina) e Fe2O3 (óxido de ferro). O lodo influenciou significativamente na qualidade das telhas, uma vez que a absorção de água tendeu a aumentar significativamente como a adição do lodo. Ao contrário da carga de ruptura das telhas que não apresentou diferença significativa com a adição do lodo, permanecendo dentro dos limites exigidos pela NBR 15310/2005. Portanto, os resultados mostram que o lodo tem ação desplastificante, sendo necessária a incorporação de uma quantidade baixa deste resíduo à mistura, podendo assim garantir a produção de produtos cerâmicos de boa qualidade técnica. / This study aims to characterize and evaluate the feasibility of using the sludge, from the Water Treatment Plant - ETA 006 Palmas - TO, Brazil, as a component of the ceramic body to manufacture red tiles. The sludge was characterized by physical, mineralogical and chemical analysis considering the different seasons of the year (wet and dry). Subsequently, test samples were produced with 0% to 10% of sludge and aspects of water absorption and flexural tensile strength were analyzed. The physical data showed that the sludge, regardless the period of the year, mainly consists of sand, it has low plasticity and density. Kaolinite is the dominant clay mineral in the sludge. The sludge has greater weight loss at a lower temperature, around 322°C. The sludge had chemical composition of predominantly SiO2 (silica), Al2O3 (alumina) and Fe2O3 (iron oxide). The sludge significantly influenced the tiles quality. The water absorption tends to increase significantly with sludge addition. However, the breaking load showed no significant difference with the addition of sludge, remaining within the required limits of NBR. Therefore, the results show that the sludge acts decreasing the plasticity, so a plastic ceramic mass is needed, and thus it can guarantee a good technical quality ceramic products production.

Os desafios energéticos que enfrentamos no presente, ou seja, a busca por novas fontes renováveis de energia tem recebido muita atenção nos últimos anos. Na tentativa de minimizar os problemas ambientais tem-se investido no tratamento de resíduos, pois gerenciar resíduos como o lodo de esgoto é difícil e caro. Entretanto, o lodo pode ser utilizado como matéria prima na produção de energia através da pirólise onde quatro frações são geradas: líquida aquosa, líquida orgânica, sólida e gasosa. A gama de substâncias agregadas ao lodo que podem ser convertidas com a pirólise por vários mecanismos reacionais durante as etapas do processo podem conferir características únicas às frações combustíveis formadas principalmente por hidrocarbonetos de cadeias longas. As formas de tratamento adequado para a matéria prima para maximizar o rendimento de combustível ajustado ao modelo de reator também devem ser considerados. Portanto, o conhecimento das características químicas e físico-químicas das biomassas, ou seja, o lodo de esgoto, bem como as formas de conversão desta para a produção de energia e as características dos combustíveis produzidos é fundamental. / As a way to encourage the treatment and use of sewage sludge and assist in the resolution of the challenges that have been faced today, with regard to the search for alternative energy sources, sewage sludge can be used as raw material for obtaining fuels and chemicals via pyrolysis whose products can be obtained into four fractions: aqueous, organic, solid and gaseous. The range of substances added to the sludge that can be converted to pyrolysis several reaction pathways during stages of the process may confer unique characteristics to fuel fractions formed mainly by long-chain hydrocarbons. Besides, the forms of treatment used in the sewage sludge have to be appropriate to the reactor model to improve the yield of fuel. Therefore, knowledge of the chemical and physico-chemical properties of that biomass, along with the ways for the conversion of that biomass into energy and the characteristics of the fuels produced have to be known to improve the use of sewage sludge in the pyrolysis process.

O sistema mais utilizado para o tratamento da água bruta disponível nos mananciais é a Estação de Tratamento de Água (ETA) convencional, conhecida também como estação de ciclo completo. Durante o processo de tratamento são produzidos os resíduos (lodos), originados principalmente da lavagem dos filtros e da descarga do decantador. Esses resíduos variam dependendo do tipo e quantidade de produto químico utilizado no tratamento e as características do manancial. O presente estudo teve como objetivo a análise de alternativas de tratamento dos resíduos gerados na ETA 06 de Palmas TO, com foco principal no desaguamento dos resíduos por meio da aplicação de polímeros sintéticos e filtração em geotêxtil. Primeiramente foram caracterizados os resíduos gerados na ETA 006, sendo em seguida feitos ensaios de bancada simulando condições de mistura rápida e clarificação/adensamento em jarteste e filtração em geotêxtil. Foram utilizadas diferentes dosagens de polímeros sintéticos não-iônico, catiônico e aniônico. Os resultados mostraram que o uso de polímeros no auxílio do desaguamento do lodo no geotêxtil foi eficiente, reduzindo valores de turbidez e teor de sólidos suspensos totais (SST) na amostra. O polímero que mostrou o melhor resultado no processo de desaguamento foi o catiônico. / The system most used for the treatment of raw water available in water sources is the conventional Water Treatment Plant (ETA), also known as full cycle station. During the treatment process are produced waste (sludge), originated mainly from filters wash and the discharge of the sedimentation tank. These wastes vary depending on the type and amount of chemical used in the treatment and water source characteristics. This study aimed to analyze the waste treatment alternatives generated in the ETA 006 of Palmas TO, with main focus on dewatering of waste through the application of synthetic polymers and geotextile filtration. First were characterized the waste generated at ETA 006, being then made bench tests simulating flash mixing conditions and clarification/consolidation in jar test and geotextile filtration. Were used different dosages of synthetic polymers non-ionic, cationic and anionic. The results showed that the use of polymers in the dewatering of sludge in the geotextile was efficient, reducing turbidity values and total suspended solids (SST) in the sample. The polymer that showed the best result in the dewatering process was the cationic.

O lodo de esgoto é um resíduo semissólido, pastoso e de natureza predominantemente orgânica gerado em estações de tratamento de esgotos. Esse resíduo pode exibir características indesejáveis, como instabilidade biológica, possibilidade de transmissão de patógenos e grandes volumes. O lodo é uma importante fonte de matéria orgânica, micro e macronutriente. Quando aplicado ao solo pode conferir maior capacidade de retenção de água, maior resistência à erosão, diminuição do uso de fertilizantes minerais e, possivelmente, propiciando maior resistência da planta aos fitopatógenos. No entanto, a presença de metais pesados e microrganismos patogênicos no biossólido podem comprometer o seu uso agrícola. A destinação deste lodo residual que é gerado nas estações de tratamento de esgotos é um grande problema ambiental para as empresas de saneamento, públicas ou privadas e existem possibilidades de tecnologias para o uso sustentável do lodo. / Sewage sludge is a semisolid, pasty and predominantly organic nature residual generated in sewage treatment plants. This waste may exhibit undesirable characteristics such as biological instability, possibility of pathogen transmission and large volumes. The sludge is an important source of organic matter, micro and macronutrients. Upon applying it to the soil it makes water holding capacity higher, resistance to erosion greater, decreased use of mineral fertilizers, and it may provide higher plant resistance to pathogens. However, the presence of heavy metals and pathogens in biosolids could compromise its agricultural use. The disposal of the residual sludge that is generated in sewage treatment plants is a major environmental problem for public or private water utilities, but it may also mean possibilities of technologies for sustainable use of sludge.

O lodo de esgoto é o resíduo obtido no tratamento das águas residuárias municipais. Devido aos teores de matéria orgânica, de macro e micronutrientes pode ser destinado à agricultura, por acrescentar elementos que podem melhorar as características do solo e consecutivamente o potencial agrícola das lavouras. Todavia, os lodos podem conter elevadas concentrações de metais pesados, patógenos e compostos orgânicos persistentes que oferecem riscos à saúde humana e ao meio ambiente. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o uso do lodo da Estação de Tratamento de Esgotos de Paraguaçu – MG como insumo agrícola. Para tanto, foi conduzido um experimento em vasos em um delineamento inteiramente casualizado, com seis repetições, onde foi plantando o milho (Zea mays L.) em um Latossolo Vermelho adubado com lodo de esgoto, nas concentrações equivalentes a 0, 10, 20, 40, 80 e 160 t ha-1 em base seca. Foi avaliada a resposta da aplicação das diferentes doses de lodo de esgoto nos teores de P, K, Ca, Mg, S, Zn, Mn, Pb, Cd, Cr, Ni, H + Al, CTC, SB, V % e metais pesados no solo e na produtividade do milho. O lodo de esgoto estudado atendeu à legislação brasileira com relação aos teores de metais pesados e melhorou as características químicas do solo, aumentando o seu potencial agrícola. A produtividade do milho aumentou com a adição de lodo de esgoto ao solo, sendo a dose de 160 t ha-1 a que mais obteve respostas positivas. Além disso, o lodo de esgoto não causou efeitos deletérios ao solo e à produção de milho, configurando o alto potencial para uso na agricultura. / The sewage sludge is the residue obtained from the treatment of municipal wastewater. Due to the levels of organic matter, macro and micronutrients can be destined to agriculture, by adding elements that can improve soil characteristics and consecutively the agricultural potential of crops. However, the sludges can contain high concentrations of heavy metals, which offer risks to human health and the environment. Therefore, the objective of this work was to evaluate the use of sewage sludge of sewage treatment plant of Paraguaçu - MG as agricultural input. It was conducted an experiment in pots in a completely randomized design, with six repetitions, where was planting the corn (Zea mays l.) in a Red Latosol fertilized with sewage sludge, in equivalent concentrations 0, 10, 20, 40, 80 e 160 t ha-1 on a dry basis. It was evaluated the response of the application of different doses of sewage sludge in concentrations of P, K, Ca, Mg, S, Zn, Mn, Pb, Cd, Cr, Ni, H + Al, CTC, SB, V % and heavy metals of the soil and productivity of corn. The sewage sludge studied attended the Brazilian legislation with respect to the levels of heavy metals and improved the chemical characteristics of soil, increasing their agricultural potential. The corn productivity increased with the addition of sewage sludge to soil, being the dose of 160 t ha-1 the most positive responses obtained. In addition, the sewage sludge caused no deleterious effects on the quality of soil and corn production, recommending the high potential for use in agriculture. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Os vírus entéricos humanos são encontrados no esgoto e em subprodutos dos processos de tratamento. Recentemente vem sendo recomendados como indicadores de qualidade microbiológica em normas da legislação brasileira e também nas de outros países, mas ainda com parâmetros a definir. O objetivo do estudo é a avaliação e a comparação entre métodos clássicos e moleculares aplicados à detecção de vírus entéricos em amostras de água de reúso e de lodo, visando subsidiar a legislação brasileira. Ensaios de semeadura experimental de protótipos de rotavírus e de adenovírus foram realizados nas matrizes ambientais e os vírus detectados por métodos clássicos (cultivo celular e reação de imunoperoxidase) e moleculares (PCR/nested-PCR, RT-PCR e ICC-PCR), determinando-se os limites de detecção de cada método para cada matriz. A pesquisa de rotavírus e adenovírus presentes naturalmente em 25 amostras de água de reúso e em 25 de lodo possibilitou a comparação dos métodos propostos. O ICC-PCR mostrou ser o método mais factível a ser aplicado na área de saneamento. / Human enteric viruses are common contaminants of raw sewage and subproducts of sewage treatment processes. In recent years, those viruses were recommend as new microbiological indicators in different matrices in Brazilian legislation and others countries, although some questions should be elucidated. At present, the aim was to evaluate and compare the efficiencies of standard and molecular virological methods for detection of human enteric viruses in sludge and reclaimed water samples. Rotavirus and adenovirus were experimentally spiked in the proposed matrices and virus recovery and detection limits established for each method and matrice. Viruses naturally presented in 25 samples of sludge and 25 samples of reclaimed water were assayed by all methods and results evaluated and compared for statistical significance. From all methods evaluated, ICC-PCR showed to be the most suitable for virus surveillance in sludge and reclaimed water.

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.

As estações de tratamento de água de abastecimento (ETAs) têm a finalidade de fornecer água potável. Neste processo de tratamento de água são gerados resíduos, os quais historicamente têm sido lançados em cursos de água, aumentando o nível de degradação destes. O presente trabalho teve por objetivo avaliar o impacto do lançamento desses resíduos numa estação de tratamento de esgoto (ETE) com reator anaeróbio de fluxo ascendente e manto de lodo (UASB), buscando estudar uma alternativa para a disposição adequada desses resíduos. Para o estudo da influência do lançamento do lodo da ETA em um reator de fluxo ascendente e manto de lodo (UASB) foram utilizados dois reatores em escala piloto. O esgoto utilizado para alimentar o sistema de tratamento foi proveniente do Conjunto Residencial da Universidade de São Paulo, já o lodo utilizado foi obtido na ETA da cidade de Juquitiba. A presente pesquisa foi dividida em três fases: a primeira etapa (Fase 1) constituiu-se na partida dos reatores UASB 1 e UASB 2; na segunda etapa (Fase 2) estudou-se o desempenho dos sistemas sob regime estabilizado; e na terceira e última etapa (Fase 3) o reator UASB 2 recebeu adição de duas dosagens de lodo de ETA, sendo a primeira de 50 mg/L (Fase 3a) e a segunda de 75 mg/L (Fase 3b), em termos de sólidos em suspensão totais. As condições operacionais adotadas foram: vazão de 50 L/h e tempo de detenção hidráulico (TDH) de 8 horas. Os resultados apresentados no texto indicaram que, com o acréscimo de lodo da ETA, o reator UASB 2 não teve seu desempenho afetado negativamente, e a remoção de matéria orgânica em termos de DQO, DBO e fósforo foi muito próxima entre os reatores UASB 1 e UASB 2. Conclui-se que com a disposição de lodo em um reator UASB, não haverá interferência prejudicial no desempenho operacional do mesmo. / Water treatment stations have the purpose of providing potable water. In this process of water treatment, a variety of residuals are produced; these, historically have been discharged into water streams, increasing the water pollution. The objective of this work was to evaluate the impact of discharging residuals in a treatment station with an Upflow Anaerobic Sludge Blank Reactor (UASB), and try to find an alternative for the appropriate treatment of these. For the study of the influence of discharging WTA sludge into a UASB reactor, two reactors in pilot scale were used. The disposals used to feed the treatment system came from the apartment building where Sao Paulo University students live, while the sludge used was obtained in the water treatment station from Juquitiba city. This research has been divided into three stages: The first one (Stage 1) consisted of the setting of the reactors UASB1 and UASB2. In the second stage (Stage 2) it was studied the performance of the systems in the balance regime. In the third one (Stage 3), the reactor UASB2 received the supply of two portions of WTA sludge, the first one of 50 mg/L (Stage 3a) and the second one of 75 mg/L (Stage 3b). These amounts are determined in terms of the TSS. The operational conditions adopted were flow of 50 L/h and TDH of eight hours. The results obtained indicated that with the addition of WTA sludge the reactor UASB2 did not show inferior performance. At the same time the organic material removal, in terms of DQO, DBO and phosphorous content, was similar between the reactors UASB1 and UASB2, concluding that with the supply of WTP sludge in the reactor UASB, there won\'t he detrimental effects in the reactor performance.