Digested sludge: delineation and modeling for ocean disposal

Experimental work was performed to delineate the system of digested sludge particles and associated trace metals and also to measure the interactions of sludge with seawater. Particle-size and particle number distributions were measured with a Coulter Counter. Number counts in excess of 10¹² particles per liter were found in both the City of Los Angeles Hyperion mesophilic digested sludge and the Los Angeles County Sanitation Districts (LACSD) digested primary sludge. More than 90 percent of the particles had diameters less than 10 microns.

Total and dissolved trace metals (Ag, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, and Zn) were measured in LACSD sludge. Manganese was the only metal whose dissolved fraction exceeded one percent of the total metal. Sedimentation experiments for several dilutions of LACSD sludge in seawater showed that the sedimentation velocities of the sludge particles decreased as the dilution factor increased. A tenfold increase in dilution shifted the sedimentation velocity distribution by an order of magnitude. Chromium, Cu, Fe, Ni, Pb, and Zn were also followed during sedimentation. To a first approximation these metals behaved like the particles.

Solids and selected trace metals (Cr, Cu, Fe, Ni, Pb, and Zn) were monitored in oxic mixtures of both Hyperion and LACSD sludges for periods of 10 to 28 days. Less than 10 percent of the filterable solids dissolved or were oxidized. Only Ni was mobilized away from the particles. The majority of the mobilization was complete in less than one day.

The experimental data of this work were combined with oceanographic, biological, and geochemical information to propose and model the discharge of digested sludge to the San Pedro and Santa Monica Basins. A hydraulic computer simulation for a round buoyant jet in a density stratified medium showed that discharges of sludge effluent mixture at depths of 730 m would rise no more than 120 m. Initial jet mixing provided dilution estimates of 450 to 2600. Sedimentation analyses indicated that the solids would reach the sediments within 10 km of the point discharge.

Mass balances on the oxidizable chemical constituents in sludge indicated that the nearly anoxic waters of the basins would become wholly anoxic as a result of proposed discharges. From chemical-equilibrium computer modeling of the sludge digester and dilutions of sludge in anoxic seawater, it was predicted that the chemistry of all trace metals except Cr and Mn will be controlled by the precipitation of metal sulfide solids. This metal speciation held for dilutions up to 3000.

The net environmental impacts of this scheme should be salutary. The trace metals in the sludge should be immobilized in the anaerobic bottom sediments of the basins. Apparently no lifeforms higher than bacteria are there to be disrupted. The proposed deep-water discharges would remove the need for potentially expensive and energy-intensive land disposal alternatives and would end the discharge to the highly productive water near the ocean surface.

Contribuição para a elaboração de um sistema de gestão ambiental dos diques de manutenção e reparo do Arsenal de Marinha do Rio de Janeiro

A Baía de Guanabara, ambiente de localização do Arsenal de Marinha do Rio de Janeiro (AMRJ), sofre com a intensa pressão antrópica, principalmente no aspecto da qualidade das águas. Neste contexto, uma fração considerável da poluição decorre das atividades dos estaleiros, uma vez que a atividade industrial naval no Rio de Janeiro não tem mecanismo de controle de poluição à altura do seu real potencial poluidor. Esta ausência de fiscalização possibilita o lançamento na Baía de resíduos sólidos, esgotos sanitários, efluentes químicos, oleosos e tóxicos, tornando crescente a contaminação dessas águas, margens e mangues. Estes descartes cada vez mais são alvo das exigências ambientais da sociedade e das legislações. Devido a isto, a gestão de efluentes líquidos do Arsenal tornou-se prioritária, para tal, esse estudo foi proposto, tendo iniciado pela análise das oficinas do estaleiro, na qual as operações no dique foram identificadas como uma das mais impactantes do estaleiro. A partir desta constatação, estão apresentadas duas fontes de pesquisas para a redução dos impactos. Na primeira etapa, há o estudo das atividades geradoras de efluentes no dique de reparo, com os objetivos de propor a implantação das diretrizes de melhores práticas de gestão, de minimizar a geração de efluentes líquidos e de contribuir para a adoção de práticas ambientais proativas. Como segunda pesquisa, com base nas tecnologias mundiais, há a proposta de tratamento dos efluentes de um dique, na qual foram identificados os processos que irão atender às necessidades ambientais do estaleiro, com as opções de escolha entre o tratamento parcial, para o descarte na rede pública, ou com o prosseguimento do processo até o seu reúso. As conclusões deste estudo apontam para a implantação da gestão ambiental do dique sistematizada, rigorosa e integrada com a gestão das embarcações, acrescentando-se a isto, as necessidades de incorporação de tecnologias modernas e de sistema de tratamento dos efluentes, propiciando de maneira sustentável que haja a continuação do processo de produção do estaleiro e, ao mesmo tempo, permitindo o retorno da biodiversidade da Baía de Guanabara.

Bioestímulo e bioaumento na remediação de solo contaminado com óleo lubrificante usado escala piloto

O óleo lubrificante mineral é amplamente utilizado no cenário mundial no funcionamento de máquinas e motores. No entanto, o ciclo de vida deste petro-derivado resulta na geração de um resíduo (óleo lubrificante usado), o qual é nocivo ao meio ambiente quando não descartado adequadamente ou reciclado. No Brasil, apesar das normas que tratam especificamente do armazenamento, recolhimento e destino de óleo lubrificante usado, grande parte do mesmo ainda é despejado diretamente no meio ambiente, sem qualquer tratamento, sendo de grande importância estudos que visem o entendimento dos processos e o desenvolvimento de tecnologias de remediação de áreas contaminadas por esse resíduo. O objetivo geral do presente trabalho foi conduzir estudos de tratabilidade de solo arenoso contaminado experimentalmente com 5% (m m-1 seco) de óleo lubrificante usado, através de duas diferentes estratégias de biorremediação: bioestímulo e bioaumento. Foram conduzidos dois experimentos. No primeiro, foi avaliada a atividade microbiana aeróbia na biodegradação do OLU através do método respirométrico de Bartha. No segundo, foram montados três biorreatores de fase sólida simulando biopilhas estáticas com aeração forçada, cada um contendo 125 kg de solo e 5% (m m-1 seco) de óleo lubrificante automotivo usado, os quais receberam como tratamento: bioestímulo por ajuste de pH e umidade (BIOSca); bioestímulo por ajuste de pH e umidade associado ao bioaumento com a adição de composto maduro (BIOA1ca) ; e bioestímulo por ajuste de pH e umidade associado ao bioaumento com a adição de composto jovem (BIOA2ca). Foram também montados três biorreatores de bancada simulando biopilhas estáticas sem aeração forçada, cada um contendo 3 kg de solo e 5% (m m-1) do mesmo contaminante, sendo que o primeiro continha solo sem contaminação - CONTsa, o segundo, solo contaminado com ajuste de pH BIOSsa e o terceiro, solo contaminado com adição de 0,3% de azida sódica - ABIOsa. Os tratamentos foram avaliados pela remoção de hidrocarbonetos totais de petróleo (HTPs) e após 120 dias de experimento obteve-se remoções de HTPs de 84,75%, 99,99% e 99,99%, com BIOS, BIOA1 e BIOA2, respectivamente, demonstrando que a estratégia de bioestímulo associada ao bioaumento foram promissoras na remediação do solo contaminado pelo óleo lubrificante usado. Os tratamentos que receberam composto (BIOA1 e BIOA2) não apresentaram diferenças quanto à remoção de HTPs, evidenciando que a fase de maturação dos compostos não apresentou influência na eficiência do processo. No entanto, verificou-se uma eficiência nos tratamentos que receberam composto quando comparado ao tratamento sem adição de composto

Estudo preliminar da determinação de amônio por cromatografia de íons e sua remoção em lixiviados de resíduos sólidos utilizando argilas

A quantidade de resíduos gerados tem crescido rapidamente, sendo maior que a taxa de crescimento populacional, indicando um aumento na geração per capita. Este fato torna preocupante a maneira como é realizada a disposição final de resíduos e o impacto ambiental gerado com isso. Dentre os impactos está a produção de chorume, um poluente de elevada carga orgânica com altas concentrações de amônio e forte coloração, produzido pela decomposição química e microbiológica dos resíduos sólidos depositados em um aterro. Em locais de destino como aterros sanitários, este chorume é drenado para tratamento a fim de não impactar o local onde foi implantado o aterro. Porém, no Brasil, em grande parte dos casos, este tratamento não acontece, deixando o ambiente mais suscetível à contaminação. Este trabalho teve como finalidade determinar a quantidade de amônio presente em amostras de chorume do aterro de Gramacho no Rio de Janeiro, utilizando a cromatografia de íons para a sua quantificação, além de estudar a remoção de amônio por processos de adsorção em materiais como argilominerais. As amostras de chorume in natura apresentaram valores de pH em torno de 8,0 e concentrações de amônio entre 1665,0 e 2788,8 mg.L-1. Nas amostras analisadas após a destilação do chorume foram encontrados valores de pH entre 8,6 e 9,7 e concentrações de amônio de até 6362,3 mg.L-1, verificando que a maior concentração deste íon é arrastada nos primeiros 50 mL da destilação. Os testes de adsorção obtiveram um potencial de remoção de até 47 % do total de amônio. A metodologia aplicada se mostrou eficiente para determinação de amônio, uma vez que o tratamento prévio minimiza a ação de interferentes. Os baixos valores de remoção de amônio reforçam a necessidade de maior aprofundamento deste estudo, o que seria uma alternativa interessante para minimizar a ação deste poluente no meio ambiente

Application of algal bioassays in the determination of eutrophic power of waste water (”Conclusions” only) [Translation from: 1g.Sanita pubbl. 31 257-267, 1975]

The best evidence for establishing the level of eutrophy of a water-body is its algal production which makes it possible to identify the type and the intensity of the eutrophication according to the kind and number of algal species present: when the number of algae exceeds half a million per litre then one speaks o an ”algal bloom”. The scope of the present research aims to verify if the alga Selenastrum capricornutum can be used as a test alga under our culture conditions and to determine the eutrophic level of the secondary effluent of a modern plant for the treatment of domestic discharge and to investigate the eventual ”limiting factors”. Finally this paper aims to study the effect on the secondary effluent of tertiary treatment carried out artificially in the laboratory.

Co-pirólise de polipropileno pós-consumo com gasóleo

O presente trabalho buscou avaliar o processo de co-pirólise de resíduos de polipropileno com gasóleo, variando a temperatura e a quantidade de polipropileno no meio reacional. A co-pirólise é uma rota promissora, uma vez que minimiza o impacto ambiental causado pela disposição do plástico de maneira inadequada, evita seu acúmulo em lixões e permite um melhor aproveitamento de um recurso natural não-renovável, o petróleo, matéria-prima importante para a geração de energia e obtenção de produtos químicos. As amostras de polipropileno e gasóleo foram submetidas à co-pirólise térmica em atmosfera inerte, em sistema de leito fixo, sob fluxo constante de nitrogênio, variando a temperatura de 400C a 500C e a quantidade de PP no meio reacional de 0,1 a 1,0 g. A influência do gasóleo no meio foi avaliada pelos testes na ausência de PP. Os líquidos pirolíticos obtidos foram caracterizados por cromatografia gasosa modificada, com o objetivo de avaliar a geração de frações na faixa da destilação do diesel. De uma maneira geral, pôde-se observar que o aumento da quantidade de PP no meio reacional favorece a redução do rendimento de líquido pirolítico e o aumento da quantidade de sólido gerado, efeito inverso ao do aumento da temperatura. Com relação ao rendimento geral de produtos na faixa de destilação do diesel na co-pirólise, a adição de PP ao meio não interfere muito no resultado. Já o aumento de temperatura favorece o aumento do rendimento de produtos nessa faixa de destilação. Os resultados obtidos comprovam o potencial da co-pirólise como método de reciclagem química de artefatos de polipropileno pós-consumo

Avaliação de diferentes estratégias de biorremediação de solo argiloso contaminado por óleo em biorreator de fase semi-sólida

A prática da troca de óleo lubrificante usado, particularmente óleos automotivos, representa um grave problema ambiental em função de sua natureza perigosa, do manuseio incorreto e do descarte indiscriminado no meio ambiente. A investigação quanto à remediação de áreas contaminadas por esse resíduo torna-se necessária, particularmente para solo de natureza argilosa. O presente estudo teve por objetivo avaliar a biorremediação de um solo argiloso contaminado por óleo lubrificante utilizando biorreatores de fase semi-sólida. Frascos tipo Erlenmeyer, contendo 20 g de solo contaminado com 3% (m/m) de óleo lubrificante, em triplicata, foram mantidos em temperatura e agitação constantes, segundo as seguintes estratégias de tratamento: (i) Bioestímulo com ajuste de nutrientes (BIOE); (ii) Bioaumento com adição de inóculo microbiano aclimatado (BIOA); (iii) Bioestímulo e adição de surfactante sintético Tween-80 (BIOES); (iv) Bioaumento, bioestímulo e surfactante sintético Tween-80 (BIOAS) e (iv) controle, com água destilada purificada (CONT). A eficiência de remoção do contaminante foi avaliada após 68 dias de tratamento por análises de evolução de CO2, redução de COT, decaimento de HTP, de n-alcanos e frações de hidrocarbonetos saturados, aromáticos e compostos polares. O tratamento BIOAS resultou na maior produção de CO2 acumulada (1247,0 mg.20g-1 de solo) seguida pelo tratamento BIOES (1077,6 mg.20g-1 de solo). Ao final do experimento, todos os tratamentos reduziram significativamente os teores de HTPs quando comparados ao controle (11,14,2%). Os tratamentos BIOAS e BIOES não apresentaram diferenças significativas quanto à redução de HTPs (42,03,7% e 37,46,3%, respectivamente). Tanto o bioestímulo quanto o bioaumento mostraram-se estratégias com potencial para aumentar a eficácia da biorremediação de solos argilosos, sendo que a adição de surfactante foi o fator mais importante, tendo aumentado significativamente a capacidade de remoção em ambas as estratégias. O uso de biorreatores em fase semi-sólida na biorremediação de solo argiloso contaminado com óleo lubrificante mostrou-se bastante promissor e tal estratégia pode ser aplicada em escala imediatamente superior

Modelagem e otimização de misturas ternárias de polipropileno (PP), borracha de etileno-propileno-dieno (EPDM) e pó de pneu (SRT).

O aumento nos rejeitos industriais e a contínua produção de resíduos causam muitas preocupações no âmbito ambiental. Neste contexto, o descarte de pneus usados tem se tornado um grande problema por conta da pequena atenção que se dá à sua destinação final. Assim sendo, essa pesquisa propõe a produção de uma mistura polimérica com polipropileno (PP), a borracha de etileno-propileno-dieno (EPDM) e o pó de pneu (SRT). A Metodologia de Superfície de Resposta (MSR), coleção de técnicas estatísticas e matemáticas úteis para desenvolver, melhorar e optimizar processos, foi aplicada à investigação das misturas ternárias. Após o processamento adequado em extrusora de dupla rosca e a moldagem por injeção, as propriedades mecânicas de resistência à tração e resistência ao impacto foram determinadas e utilizadas como variáveis resposta. Ao mesmo tempo, a microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi usada para a investigação da morfologia das diferentes misturas e melhor interpretação dos resultados. Com as ferramentas estatísticas específicas e um número mínimo de experimentos foi possível o desenvolvimento de modelos de superfícies de resposta e a otimização das concentrações dos diferentes componentes da mistura em função do desempenho mecânico e além disso com a modificação da granulometria conseguimos um aumento ainda mais significativo deste desempenho mecânico.

Co-incineração de pneus com resíduos sólidos urbanos

O aumento da população, o crescimento das grandes cidades, da industrialização e do consumo, tem trazido preocupação com relação a sustentabilidade quanto à disponibilidade energética e quanto à destinação dos resíduos sólidos urbanos gerados. Dessa forma, é fundamental realizarem-se os estudos visando novas formas de reutilização dos resíduos gerados pelas atividades industriais. Os resíduos sólidos urbanos e os pneus inservíveis gerados trazem conseqüências ao meio ambiente e às populações quando destinados inadequadamente. A destinação final dos resíduos sólidos urbanos é complexa, sendo sempre um grande desafio para as administrações públicas. Com a Política Nacional de Resíduos Sólidos (instituída pela Lei n 12.305/2010), tem-se um marco da preservação ambiental, coma a gestão e gerenciamento de resíduos sólidos, com a ordem de prioridade: não geração, redução, reutilização, reciclagem, tratamento dos resíduos sólidos e disposição final ambientalmente adequada dos rejeitos e prevê, de forma inteligente, a atribuição aos fabricantes de responsabilidade pelo retorno de produtos descartados pelos consumidores. Uma alternativa para minimizar estes aspectos e impactos ambientais é o tratamento térmico com aproveitamento energético. Este processo contribui para mais uma solução de destinação dos resíduos, proporcionado uma redução das áreas a serem utilizadas nos aterros sanitários e contribuindo como uma fonte de geração de energia elétrica

Study of the problem of the Los Angeles sewage disposal

No abstract.

Turbulent buoyant jets into stratified or flowing ambient fluids

Theoretical and experimental studies were made on two classes of buoyant jet problems, namely:

1) an inclined, round buoyant yet in a stagnant environment with linear density-stratification;

2) a round buoyant jet in a uniform cross stream of homogenous density.

Using the integral technique of analysis, assuming similarity, predictions can be made for jet trajectory, widths, and dilution ratios, in a density-stratified or flowing environment. Such information is of great importance in the design of disposal systems for sewage effluent into the ocean or waste gases into the atmosphere.

The present study of a buoyant jet in a stagnant environment has extended the Morton type of analysis to cover the effect of the initial angle of discharge. Numerical solutions have been presented for a range of initial conditions. Laboratory experiments were conducted for photographic observations of the trajectories of dyed jets. In general the observed jet forms agreed well with the calculated trajectories and nominal half widths when the value of the entrainment coefficient was taken to be α = 0.082, as previously suggested by Morton.

The problem of a buoyant jet in a uniform cross stream was analyzed by assuming an entrainment mechanism based upon the vector difference between the characteristic jet velocity and the ambient velocity. The effect of the unbalanced pressure field on the sides of the jet flow was approximated by a gross drag term. Laboratory flume experiments with sinking jets which are directly analogous to buoyant jets were performed. Salt solutions were injected into fresh water at the free surface in a flume. The jet trajectories, dilution ratios and jet half widths were determined by conductivity measurements. The entrainment coefficient, α, and drag coefficient, C_d, were found from the observed jet trajectories and dilution ratios. In the ten cases studied where jet Froude number ranged from 10 to 80 and velocity ratio (jet: current) K from 4 to 16, α varied from 0.4 to 0.5 and C_d from 1.7 to 0.1. The jet mixing motion for distance within 250D was found to be dominated by the self-generated turbulence, rather than the free-stream turbulence. Similarity of concentration profiles has also been discussed.

Desempenho de um reator para compostagem descentralizada de lixo orgânico domiciliar e grau de maturação do composto

Nas últimas décadas, a disposição final de lixo tornou-se um sério problema a ser enfrentado por todos os países, em função da escassez crescente de terrenos disponíveis para aterros sanitários e distância cada vez maior dos centros geradores e a disposição final, assim como do aumento substancial da geração per capita. A acumulação de lixo nos grandes centros populacionais estimula a proliferação de macro e microvetores (ratos, baratas, moscas, vírus, bactérias, parasitos) e conseqüentemente, a disseminação de doenças. Em particular, com relação ao lixo gerado em ilhas e comunidades isoladas, é de alta relevância estratégias baseadas na descentralização do tratamento da fração orgânica de lixo domiciliar, com fim do transporte através de barcas para o continente, gerando mau cheiro e riscos de poluição ambiental. O presente projeto teve por objetivo: Testar o mesmo reator de compostagem descentralizada sob condições do verão sueco, alimentando-o com resíduos de restaurantes da cidade costeira Kalmar e sob condições brasileiras, alimentando-o com resíduos de cozinha da escola municipal de Abraão-Ilha Grande, RJ; propor modificações mecânicas e/ou operacionais para otimização dos processos; avaliar a qualidade e o grau de maturação do composto de diferentes fases através do método respirométrico Specific Oxygen Uptake Rate (SOUR)o método respirométrico NBR 14283 da ABNT. Em resumo, concluiu-se que a composição do lixo e pH inicial do material estruturante adicionado são fatores determinantes do tempo requerido para degradação dos ácidos orgânicos gerados e subseqüente elevação do pH; dependendo das características dos resíduos orgânicos, é necessária a inclusão de inoculante (ex: composto) para melhor desenvolvimento de bactérias e fungos e, conseqüentemente, otimização do processo; as análises físico-químicas e microbiológicas confirmaram que o processo de degradação aeróbia ocorre no interior do corpo principal do reator e que a qualidade do composto gerado é satisfatória; entretanto, melhorias consideráveis no sistema de trituração e alimentação são requeridas para que o reator testado possa se usado em sua capacidade plena. Os testes respirométrico atráves do Specific Oxygen Uptake Rate(SOUR) e da norma NBR 14283 da ABNT mostraram-se ambos eficazes na identificação do grau de maturação do composto e do avanço do processo de compostagem. Uma vez removidos os problemas mecânicos de trituração e alimentação, o reator testado poderá ser utilizado como uma tecnologia inovadora do tratamento de lixo orgânico in situ para pequenos e médios geradores de lixo orgânico domiciliar.