Comportamento do reator seqüencial em batelada (RSB) sob estado estacionário dinâmico utilizando idade do lodo como parâmetro de controle operacional

O reator seqüencial em batelada (RSB) é uma variante de lodos ativados capaz de promover a remoção da matéria orgânica, a remoção dos nutrientes e a separação da fase sólida da líquida em uma unidade. A valorização das áreas urbanas, a carência de tratamento terciário e a crescente necessidade de redução nas dimensões de estações de tratamento de esgoto devem impulsionar o desenvolvimento de pesquisas sobre RSB em curto espaço de tempo. A partir deste cenário, o presente trabalho teve como objetivo modelar o comportamento do reator seqüencial em batelada a partir da teoria desenvolvida por Marais e colaboradores. Dentro deste contexto, a cinética de oxidação dos compostos orgânicos e do nitrogênio na forma amoniacal foi descrita e modelada. O trabalho experimental foi realizado em duas escalas: bancada e piloto. O experimento em escala de bancada foi dividido em duas fases. Foram utilizados dois RSBs e um sistema de fluxo contínuo. Um reator seqüencial em batelada (RSB1) foi operado com idade de lodo. O outro reator em batelada (RSB2) foi operado em função da relação F/M e o sistema de fluxo contínuo (FC1) por idade de lodo. Estes reatores foram utilizados como controle no monitoramento do RSB1 Na primeira fase, os três sistemas removeram apenas matéria orgânica. Na fase seguinte, removeram matéria orgânica e nitrogênio. A partir dos resultados obtidos em escala de bancada, foi possível concluir que o modelo desenvolvido pode ser aplicado ao reator seqüencial em batelada operando com idade de lodo, permitindo determinar a qualidade do efluente, a produção de lodo e o consumo de oxidante. Além disso, foi possível descrever o comportamento da taxa de consumo de oxigênio em função da oxidação da matéria orgânica biodegradável e da oxidação do nitrogênio na forma amoniacal. O reator seqüencial em batelada operado com idade de lodo (RSB1) alcançou remoção média de matéria orgânica de 90 % nas idades de lodo de 30, 20, 10 e 5 dias. A remoção média de nitrogênio mais elevada foi obtida na idade de lodo de 20 dias e atingiu 87 %. Nas demais idades de lodo a remoção média de nitrogênio variou entre 79 e 42 %. A modelagem do comportamento do reator seqüencial em batelada resultou numa proposta de metodologia para o dimensionamento que tem como finalidade abolir critérios obsoletos e inadequados para o dimensionamento de lodos ativados em batelada No experimento em escala piloto, foram utilizados um reator seqüencial em batelada, denominado RSB, e um sistema de fluxo contínuo com a configuração Bardenpho, denominado FC. Os sistemas de lodos ativados sob investigação foram monitorados em duas idades de lodo: 30 e 10 dias. Os dados do experimento em escala piloto mostraram que os processos físico-químicos e biológicos envolvidos na remoção de matéria orgânica e nitrogênio no RSB foram mais eficientes do que no Bardenpho quando trataram o mesmo esgoto doméstico e foram submetidos às mesmas condições operacionais. No RSB, obteve-se 88 e 89 % de remoção de matéria orgânica nas idades de lodo de 10 e 30 dias, respectivamente. Nesta seqüência das idades de lodo, a eficiência do Bardenpho caiu de 87 para 76 %. O sistema de fluxo contínuo removeu 66 e 52 % do nitrogênio total afluente nas idades de lodo de 10 e 30 dias, respectivamente. A eficiência do RSB na remoção de nitrogênio foi determinada apenas na idade de lodo de 10 dias e alcançou 69 %. A partir dos resultados obtidos em escala de bancada e piloto, constata-se que o reator seqüencial em batelada operando com idade de lodo pode ser utilizado no tratamento de esgoto doméstico e obter eficiência na remoção de matéria orgânica e nitrogênio igual ou superior ao sistema de fluxo contínuo.

Desenvolvimento de redes de polímeros interpenetrantes (IPN) para a aplicação como eletrólito polimérico

Uma nova rede de polímeros interpenetrantes (IPN) baseada em poliuretana de óleo de mamona e poli(etileno glicol) e poli(metacrilato de metila) foi preparada para ser utilizada como eletrólito polimérico. Os seguintes parâmetros de polimerização foram avaliados: massa molecular do poli(etileno glicol) (PEG), concentração de PEG e concentração de metacrilato de metila. As membranas de IPN foram caracterizadas por calorimetria diferencial de varredura (DSC) e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR). Os eletrólitos de redes de polímeros interpenetrantes (IPNE) foram preparados a partir da dopagem com sal de lítio através do inchamento numa solução de 10% em massa de LiClO4 na mistura de carbonato de etileno e carbonato de propileno na razão mássica de 50:50. As IPNEs foram caracterizadas por espectroscopia de impedância eletroquímica e Raman. As IPNEs foram testadas como eletrólito polimérico em supercapacitores. As células capacitivas foram preparadas utilizando eletrodos de polipirrol (PPy). Os valores de capacitância e eficiência foram calculados por impedância eletroquímica, voltametria cíclica e ciclos galvonostáticos de carga e descarga. Os valores de capacitância obtidos foram em torno de 90 F.g-1 e eficiência variou no intervalo de 88 a 99%. Os valores de densidade de potência foram superiores a 250 W.kg-1 enquanto que a densidade de energia variou de 10 a 33 W.h.kg-1, dependendo da composição da IPNE. As características eletroquímicas do eletrólito formado pela IPN-LiClO4 (IPNE) foram comparadas aos eletrólitos poliméricos convencionais, tais como poli(difluoreto de vinilideno)-(hexafluorpropileno) ((PVDF-HFP/LiClO4) e poliuretana comercial (Bayer desmopan 385) (PU385/LiClO4). As condutividades na temperatura ambiente foram da ordem de 10-3 S.cm-1. A capacitância da célula utilizando eletrodos de PPy com eletrólito de PVDFHFP foi de 115 F.g-1 (30 mF.cm-2) e 110 F.g-1 (25 mF.cm-2) para a célula com PU385 comparadas a 90 F.g-1 (20 mF.cm-2) para a IPNE. Os capacitores preparados com eletrólito de IPNE apresentaram valores de capacitância inferior aos demais, entretanto provaram ser mais estáveis e mais resistentes aos ciclos de carga/descarga. A interpenetração de duas redes poliméricas, PU e PMMA produziu um eletrólito com boa estabilidade mecânica e elétrica. Um protótipo de supercapacitor de estado sólido foi produzindo utilizando eletrodos impressos de carbono ativado (PCE) e o eletrólito polimérico de IPNE. A técnica de impressão de carbono possui várias vantagens em relação aos outros métodos de manufatura de eletrodos de carbono, pois a área do eletrodo, espessura e composição são variáveis que podem ser controladas experimentalmente. As células apresentaram uma larga janela eletroquímica (4V) e valores da capacitância da ordem de 113 mF.cm-2 (16 F.g-1). Métodos alternativos de preparação do PCE investigados incluem o uso de IPNE como polímero de ligação ao carbono ativado, estes eletrodos apresentaram valores de capacitância similares aos produzidos com PVDF. A influência do número de camadas de carbono usadas na produção do PCE também foi alvo de estudo. Em relação ao eletrólito polimérico, o plastificante e o sal de lítio foram adicionados durante a síntese, formando a IPNGel. As células apresentaram alta capacitância e boa estabilidade após 4000 ciclos de carga e descarga. As membranas de IPN foram testadas também como reservatório de medicamento em sistemas de transporte transdérmico por iontoforese. Os filmes, mecanicamente estáveis, formaram géis quando inchado em soluções saturadas de lidocaina.HCl, anestésico local, em propileno glicol (PG), poli(etileno glicol) (PEG400) e suas misturas. O grau de inchamento em PG foi de 15% e 35% em PEG400. Agentes químicos de penetração foram utilizados para diminuir a resistência da barreira causada pela pele, dentre eles o próprio PG, a 2-pirrolidinona (E1) e a 1-dodecil-2-pirrolidinona (E2). Os géis foram caracterizados por espectroscopia de impedância eletroquímica e transporte passivo e por iontoforese através de uma membrana artificial (celofane). O sistema IPN/ lidocaina.HCl apresentou uma correlação linear entre medicamento liberado e a corrente aplicada. Os melhores resultados de transporte de medicamento foram obtidos utilizando o PG como solvente.

Avaliação do processo de compostagem de resíduos sólidos urbanos

A crescente produção de resíduos sólidos urbanos e a escassez de áreas para uma destinação final tecnicamente adequada, via implantação de aterros sanitários, faz com que tome importância a técnica de tratamento de resíduos sólidos orgânicos através das compostagem/vermicompostagem. Nesta pesquisa, foi realizada a avaliação destes processos, tendo sido observadas principalmente a influência da aeração e da umidade no desempenho destas técnicas de tratamento, em leiras de pequenos e grandes volumes. Nos experimentos, com leiras de pequenos volumes, realizados no IPH (Instituto de Pesquisas Hidráulicas) da UFRGS, utilizou-se resíduos sólidos de poda (resíduos verdes, com alta concentração de carbono) codispostos (misturados em peso) com resíduos vegetais da CEASA (Companhia Estadual de Abastecimento Sociedade Anônima) e lodos provenientes de estações de tratamento de esgotos sanitários. Nos experimentos, com leiras de grandes volumes, realizados na UTC – Unidade de Triagem e Compostagem de Porto Alegre, utilizou-se resíduos orgânicos domiciliares codispostos com os mesmos resíduos utilizados nos primeiros experimentos. Paralelamente aos experimentos de compostagem, avaliou-se os lixiviados produzidos nos sistemas. Na compostagem de grandes volumes, também foi observado o desempenho de banhados construídos de fluxo subsuperficial para o tratamento desses efluentes líquidos. com teores de resíduos verdes menores que 35 %, o que se justifica pela maior concentração de resíduos de característica facilmente biodegradável e de maior palatabilidade para os vermes. Em todos os experimentos de compostagem, verificou-se que o controle efetivo do processo pode ser realizado através da avaliação sistemática das temperatura e umidade das leiras. Evidenciou-se também que para regiões de clima similar ao de Porto Alegre, com elevadas precipitações principalmente no inverno, é necessário adotar dimensões adequadas ao sistema de compostagem “windrow” para áreas descobertas. Comprovou-se também a necessidade de manutenção da umidade na faixa entre 50% e 70 %, inclusive com reposição desta, mesmo na situação de inverno. A avaliação dos lixiviados da compostagem demonstrou que, com os substratos utilizados nos experimentos, as concentrações de DBO5, DQO e de outras variáveis são elevadas ao início do processo de decomposição, devido à solubilização dos compostos orgânicos e inorgânicos presentes na matéria orgânica. Os lixiviados da compostagem possuem baixas concentrações de condutividade, DBO5, NH4 +, entre outros, quando comparados aos lixiviados de aterros sanitários. tratamento destes efluentes. Os resultados obtidos nos banhados construídos para baixas cargas hidráulicas (1cm/d) e concentrações de DBO5 do afluente abaixo de 150 mg/L apontaram uma eficiência média de remoção de 52,02%. No que se refere a nitrogênio (todas as formas), fósforo, metais, potencial redox e sólidos totais, as eficiências foram variáveis, com melhores resultados para nitrogênio amoniacal e fósforo. A compostagem pode ser considerada uma alternativa viável de tratamento de resíduos orgânicos, utilizando-se o processo “windrow” com revolvimento mecânico, mesmo em pátios descobertos em climas subtropicais. Neste caso, sugere-se que os lixiviados gerados nos primeiros dias de compostagem (30 dias aproximandamente) sejam recirculados e o excedente tratado em ETE. Pode-se, também, utilizar o sistema de banhados construídos como complementação, principalmente para a remoção de nitrogênio e fósforo.

Influência do lodo de ETE na massa para fabricação de cerâmica vermelha

The WTP produce many kinds of residue on your treatment stages, but the sludge is the more problematic from the final disposition point view. The actual rate of residue production deriving from technological evolution and the crescent population needs prevents the subtle equilibrium generation between consumption and recycling/reuse, creating problems of pollution resulting from inappropriate management of residues. Thus, is necessary achieve a new equilibrium between the grow from raw materials and energy and the residue generation. This equilibrium should be achieved by technical and economic feasibility of environmental supported models through recycling and reuse. The red ceramic industry stand out in residue absorption question as raw material due their clay mass heterogeneity, constituted by clay minerals and non-clay minerals with wide mineralogical variation, allowing residue inclusion which act like plastic or non-plastic materials, contributing to retain heavy metals contained in residues in the vitreous mass formed during the burning of the ceramic bodies. This work propose the study of the influence of incorporation of 25 wt.% sludge from wastewater treatment plant, according preliminary results, in the mass to produce ceramic bodies. The raw materials was characterized through chemical composition analyses by XRF, mineralogical analyses by XRD, thermal analyses by TG and DTA, Atterberg limits and thermodilatometry. Subsequently was composed the mass with 75 wt.% of clay and 25 wt.% of dried wastewater sludge from UFRN WWTP. Samples with 6,0 x 2,0 x 0,5 cm was produced with unidirectional compacting under pressure of 20MPa and burned in temperatures between 950 and 1,200ºC. After fired, the ceramic bodies have been submitted to physical and mechanical analyses through the measure of firing shrinkage, water absorption, density, apparent porosity and flexural strength; crystallographic analyses through XRD and microstructure analyses by SEM. The technological properties obtained was satisfactory to production of roof tiles with 25 wt.% at 1,200 ºC, but the production of others products at lower temperatures was not feasible

Avaliação do efeito de particulados sólidos na eficiência de um inibidor de corrosão recomendado para meios salinos com CO2

The main problem on the exploration activity on petroleum industry is the formation water resulted on the fields producing. The aggravating of this problem is correlated with the advancing technologies used on the petroleum extractions and on its secondary approach objecting the reobtainment of this oil. Among the main contaminants of the water formation are corrosives gases such as: O2, CO2 and H2S, some solids in suspension and dissolved salts. Concerning to those gases the CO2 is the one that produce significant damage for carbon steel on corrosion process of the petroleum and gas industries. Corrosion inhibitors for carbon steel in formation water is one of the most used agents in control of those damages. In this context, the poor investigations of carbon steel corrosion proceeding from solids in suspension is an opened field for studies. On this work the inhibitor effect of the commercial CORRTREAT 703 was evaluated on some specific solids in suspension at saline medium containing 10.000 ppm of de-aerated chloride using CO2 until non oxygen atmosphere been present. For that, quartz, calcium carbonate, magnetite and iron sulphide were subjected to this investigation as the selected solids. The effect of this inhibitor on corrosion process correlated with those specific solids, was measured using electrochemical (resistance of linear polarization and galvanic pair) and gravimetrical techniques. During all the experimental work important parameters were monitored such as: pH, dissolved oxygen, temperature, instantaneous corrosion rate and galvanic current. According to the obtained results it was proved that the suspension solids calcium carbonate and iron sulphide decrease the corrosion process in higher pH medium. Meanwhile the quartz and magnetite been hardness increase corrosion by broking of the passive layer for erosion. In the other hand, the tested inhibitor in concentration of 50 ppm, showed to be effective (91%) in this corrosion process

Degradacao termica e catalitica da borra oleosa de Petroleo com materiais nanoestruturados al-mcm-41 e AL-SBA-15

Aiming to reduce and reuse waste oil from oily sludge generated in large volumes by the oil industry, types of nanostructured materials Al-MCM-41 and Al-SBA-15, with ratios of Si / Al = 50, were synthesized , and calcined solids used as catalysts in the degradation of oily sludge thermocatalytic oil from oilfield Canto do Amaro, in the state of Rio Grande do Norte. Samples of nanostructured materials were characterized by thermogravimetric analysis (TG / DTG), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), absorption spectroscopy in the infrared Fourier transform (FT-IR) and adsorption nitrogen (BET). The characterization showed that the synthesized materials resulted in a catalyst nanostructure, and ordered pore diameter and surface area according to existing literature. The oily sludge sample was characterized by determining the API gravity and sulfur content and SARA analysis (saturates, aromatics, resins and asphaltenes). The results showed a material equivalent to the average oil with API gravity of 26.1, a low sulfur content and considerable amount of resins and asphaltenes, presented above in the literature. The thermal and catalytic degradation of the oily sludge oil was performed from room temperature to 870 ° C in the ratios of heating of 5, 10 and 20 ° C min-1. The curves generated by TG / DTG showed a more accelerated degradation of oily sludge when it introduced the nanostructured materials. These results were confirmed by activation energy calculated by the method of Flynn-Wall, in the presence of catalysts reduced energy, in particular in the range of cracking, showing the process efficiency, mainly for extraction of lightweight materials of composition of oily sludge, such as diesel and gasoline

Pirólise de borras oleosas de petroleo utilizando nanomateriais

The oily sludge is a complex mix of hydrocarbons, organic impurities, inorganic and water. One of the major problems currently found in petroleum industry is management (packaging, storage, transport and fate) of waste. The nanomaterials (catalysts) mesoporous and microporous are considered promising for refining and adsorbents process for environment protection. The aim of this work was to study the oily sludge from primary processing (raw and treated) and vacuum residue, with application of thermal analyses technique (pyrolysis), thermal and catalytic pyrolysis with nanomaterials, aiming at production petroleum derived. The sludge and vacuum residue were analyzed using a soxhlet extraction system, elemental analysis, thin layer chromatography, thermogravimetry and pyrolysis coupled in gas chromatography/mass spectrometry (Py GC MS). The catalysts AlMCM-41, AlSBA-15.1 e AlSBA-15.2 were synthesized with molar ratio silicon aluminum of 50 (Si/Al = 50), using tetraethylorthosilicante as source of silicon and pseudobuhemita (AlOOH) as source of aluminum. The analyzes of the catalysts indicate that materials showed hexagonal structure and surface area (783,6 m2/g for AlMCM-41, 600 m2/g for AlSBA-15.1, 377 m2/g for AlSBA-15.2). The extracted oily sludge showed a range 65 to 95% for organic components (oil), 5 to 35% for inorganic components (salts and oxides) and compositions different of derivatives. The AlSBA-15 catalysts showed better performance in analyzes for production petroleum derived, 20% increase in production of kerosene and light gas oil. The energy potential of sludge was high and it can be used as fuel in other cargo processed in refinery

Modificações na produtividade e nas características físicas e químicas da madeira de Eucalyptus grandis causadas pela adubação com lodo de esgoto tratado

O Eucalyptus grandis é uma das espécies mais cultivadas no Brasil devido à sua produtividade e qualidade da madeira. Avaliaram-se o efeito da aplicação de lodo de esgoto tratado (0 a 40 t ha-1 base seca) e uma dose de adubo mineral nos atributos físicos e químicos da madeira de Eucalyptus grandis de árvores com cinco anos de idade, no Município de Itatinga, São Paulo, Brasil. O tipo de solo foi caracterizado como Latossolo Vermelho-Amarelo Distrófico (argila = 120 g kg-1 na camada de 0-20 cm) e o clima, como mesotérmico úmido (Cwa), segundo a classificação de Köeppen. O delineamento experimental foi o de blocos ao acaso, com seis tratamentos e quatro repetições. O diâmetro à altura do peito (DAP), a altura das árvores e o volume de madeira foram obtidos em todas as parcelas de oito árvores com DAP na classe de maior freqüência. As caracterizações físicas e químicas da madeira foram realizadas de acordo com as normas da ABTCP, TAPPI e ABNT. O lodo de esgoto diminuiu a densidade básica da madeira, mas não afetou os teores de celulose, lignina, extrativos e o poder calorífico da madeira. O decréscimo de densidade da madeira pela adubação com lodo de esgoto foi compensado pela maior produtividade de madeira.

Avaliação dos teores de metais pesados no solo e na planta de cana-de-açúcar sob adubação com lodo de esgoto e vinhaça

The objective of this work was to evaluate Cd, Cr, Ni and Pb total contents in soil and sugar cane after four annual applications of sewage sludge and vinasse to supply all N and all K required by the crop. A field experiment was carried out on clayey Typic Haplustox. It was used a randomized block design with seven treatments and three replications. The treatments consisted in: (i) rate of sewage sludge to supply 100% of the N required by the crop; (ii) rate of sewage sludge to supply 200% of the N required; (iii) rate of vinasse to supply 100% of the K required; (iv) rate of vinasse to supply 200% of the K required; ( v) combination of the treatments ( i) and ( iii); ( vi) combination of the treatments ( ii) e ( iv); (vii) control ( mineral fertilization). The contents of Cd, Cr, Ni and Pb in sewage sludge reached maximum values of 1.58, 41.66, 35.17 and 45.25 mg kg(-1), respectively. These metals were not detected in vinasse. The residues were applied annually for four years. At the end of this period, sewage sludge and vinasse accumulated rates, that get up to 51 t ha(-1) and 762 m(3) ha(-1), respectively, did not cause alteration in Cd, Cr, Ni and Pb total contents in soil, up to 50 cm of depth, and in plant. Sewage sludge and vinasse application to supply N and K for sugar cane did not offer soil pollution risk by heavy metals.

Remoção de matéria orgânica, de nutrientes e de coliformes no processo anaeróbio em dois estágios (reator compartimentado seguido de reator UASB) para o tratamento de águas residuárias de suinocultura

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Chemical attributes of a degraded soil after application of water treatment sludges

Mining is an activity that tends to degrade the environment. The restoration of mining areas, aims to accelerate and improve the succession process according to its future use. The objective of this work was to rehabilitate a soil degraded by tin mining activities in the Amazon Basin (Jamari National Forest, State of Rondonia) with the application of water treatment sludge (WTS), and verify the effect of Sludge on Values of pH (CaCl2 0.01 mol L-1), organic matter, P, Ca, Mg, K, H+Al, and soil micronutrient contents when Cultivated with native plants, legumes, and grass species. A factorial (3 x 5) experimental design was used to optimize the rehabilitation of these areas including three N rates (100, 200, and 300 mg N ka(-1) soil supplied by WTS), five plant species (grasses, legumes, and native plants), and two controls (degraded soil with no fertilizer and degraded soil fertilized with mineral fertilizers), with four replications. WTS increased pH values. The chemical products used to treat the water contributed, in greater extension, to increase soil Ca and Fe contents. The use of WTS as fertilizer proved viable, since it contains nutrients for plants; however, nitrogen Should not be used as a criterion to define the rate of Sludge application, because it is present at small amounts in the WTS.