Orientador : Profª. Drª. Karen Juliana do Amaral / Co-orientador : Prof. Dr. Gustavo Rafael Collere Possetti / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Mestrado Profissional em Meio Ambiente Urbano e Industrial, em parceria com o Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial e a Universität Stuttgart. Defesa: Curitiba, 13/11/2015 / Inclui referências: f. 93-98 / Resumo: Os processos de tratamento de água e de esgoto geram resíduos, tais como lodo e escuma sanitários. O gerenciamento desses materiais, no entanto, não é trivial e pode representar mais da metade dos custos operacionais de uma planta. Por isso, nos últimos anos, alternativas para manejo e disposição final de lodos e de escumas vêm sendo amplamente discutidas no setor de saneamento. A secagem térmica e a pasteurização são técnicas que, além de promover a higienização, reduzem o volume do lodo. No entanto, o dimensionamento de equipamentos de secagem térmica depende do levantamento de algumas propriedades térmicas intrínsecas aos materiais que se pretende processar. Dentre essas propriedades destacam-se a difusividade térmica e a curva de secagem. Cabe destacar que estudos referentes à curva de secagem e difusividade térmica ainda são incipientes, sobretudo aqueles que se referem a lodos e escumas gerados no Brasil. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi quantificar experimentalmente a difusividade térmica e a curva de secagem de lodos oriundos dos processos de tratamento de água e de esgoto, bem como de escumas, com o intuito de estabelecer parâmetros para projetos de secagem e higienização desses materiais por via térmica. Para tanto, inicialmente, coletaram-se amostras de lodos provenientes do tratamento anaeróbio e do tratamento aeróbio de esgoto doméstico, bem como amostras de escuma anaeróbia e de lodo oriundo do tratamento de água. Para a determinação da curva de secagem dos materiais coletados, utilizou-se um medidor de umidade termogravimétrico programado para operar a 103 e a 140 °C. Para a determinação da difusividade térmica dos lodos e escumas foram obtidas cinco concentrações diferentes de sólidos totais por meio de secagem em estufa a 103 °C e, em seguida, mensuraram-se as difusividades térmicas dessas amostras, considerando-as como meios porosos de baixa condutividade térmica. As curvas de secagem demonstraram que o lodo aeróbio possui a secagem mais acelerada dentre as amostras avaliadas, enquanto que o lodo de ETA apresenta maior dificuldade de desidratação. Verificou-se que o tempo de secagem é dependente da temperatura e que a elevação para 140 °C reduz o tempo de secagem dos lodos e da escuma. Os resultados de difusividade térmica demonstraram que o lodo aeróbio possui os menores valores, dentre as amostras avaliadas, apresentando os resultados entre (0,94 ± 0,09) a (2,14 ± 0,02)x10-3cm2.s-1 para as concentrações de (0,90 ± 0,10) e (1,5 ± 0,17)% de sólidos totais, respectivamente, enquanto que a escuma apresenta os maiores valores, sendo (1,47 ± 0,06) a (2,24 ± 0,05)x10-3cm2.s-1 para as concentrações de (80,9 ± 0,18) e (18,4 ± 0,62)%, respectivamente. Além disso, constatou-se que as difusividades térmicas dos lodos e da escuma dependem do teor de sólidos totais neles contidos e que o aumento do teor de sólidos totais dificulta o fluxo de calor pelos materiais. Modelos de regressão foram propostos para descrever tal comportamento. Palavras-chave: Difusividade térmica. Curva de secagem. Secagem térmica. Lodos. Escumas. / Abstract: The water and sewage treatment processes generate waste, such as sanitary sludge and scum. The management of these materials, however, is not trivial and may represent more than half of the operating costs of a plant. Therefore, in last few years, alternatives for the management and final disposal of sludge and scum have been largely discussed in the sanitation sector. The thermal drying and pasteurization are techniques that promote hygiene and reduce bulk sludge and scum. However, the dimensioning of thermal drying equipment depends on the knowing of some thermal properties inherent to the materials. Among these properties are the thermal diffusivity and the drying curve. It should be reported that studies about drying curve and thermal diffusivity are still incipient, especially those that refer to sludge and scum generated in Brazil. In a sense, the aim of this study was to quantify, by mean of experiments, the thermal diffusivity and the sludge drying curve from the water and sewage treatment process, as well as scum, in order to establish parameters for drying and hygienization projects of these materials by thermal means. For that, initially, some samples of sludges from both anaerobic and aerobic treatment of domestic sewage, anaerobic scum and sludge from the water treatment were collected. For the determination of the drying curve was used a moisture meter thermogravimetric programmed to operate at 103 and 140 °C. To determine the thermal diffusivity of the sludges and scum were obtained five different concentrations of total solids by drying in an oven at 103 ° C. Then the thermal diffusivities were measured, considering them as porous media with low thermal conductivity. The drying curves demonstrated that aerobic sludge has a faster drying, when compared with other evaluated samples, while the water sludge is more difficult to dehydration. It was found that the drying time depends on temperature and at 140 ° C there were a reduction on drying time of the sludges and scum. The results demonstrated that the aerobic sludge has a lower thermal diffusivity, whith values between (0,94 ± 0,09) to (2,14 ± 0,02)x10-3.cm2.s-1, for concentrations of (0,90 ± 0,10) and (1,5 ± 0,17)% of total solids, respectively, while the scum has the higher values, whith values between 1,47 ± 0,06) to (2,24 ± 0,05)x10-3cm2.s-1, for concentrations of (80,9 ± 0,18) e (18,4 ± 0,62)%, respectively . Besides, it was determined that the thermal diffusivity of the sludges and scum depend on the total solids content and the increase of total solids content decrease the heat flow through the materials. Empiric regression models were computed to describe such behavior. Key-words: Thermal diffusivity. Drying curve. Thermal drying. Sludge. Scum.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:dspace.c3sl.ufpr.br:1884/46155 |
| Date | 04 May 2017 |
| Creators | Kriguel, Karina |
| Contributors | Possetti, Gustavo Rafael Collere, Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Meio Ambiente Urbano e Industrial, SENAI, Universität Stuttgart, Amaral, Karen Juliana do |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 102 p. : il., algumas color., grafs., tabs., application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPR, instname:Universidade Federal do Paraná, instacron:UFPR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Disponível em formato digital |
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