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Title in Portuguese: Desenvolvimento de sistema não – convencional de secagem do lodo de reator biológico anaeróbio em ETE
Title: Development of non - conventional anaerobic biological reactor sludge drying system in STS
Author: Studart, Daniel Moraes Ramos
Advisor(s): Barcellos, William Magalhães
Keywords: Piso radiante
Lodo de reator biológico
Secagem térmica
Revolvimento
Issue Date: 2019
Citation: STUDART, Daniel Moraes Ramos. Desenvolvimento de sistema não – convencional de secagem do lodo de reator biológico anaeróbio em ETE. 2019. 54 f. Monografia (Graduação em Engenharia de Energias Renováveis) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Abstract in Portuguese: As Estações de Tratamento de Esgoto (ETEs) têm, por princípio, que tratar os efluentes provenientes do esgoto doméstico urbano e lhes dar uma destinação ecologicamente sustentável. No entanto, o processo de tratamento gera resíduos nocivos às pessoas e ao meio ambiente, a exemplo do lodo produzido nos reatores biológicos anaeróbios, que degradam a carga orgânica da biomassa e produzem biogás. Além disso, um grande quantitativo de areia é removido do esgoto no processo de tratamento. A gestão e o descarte desses materiais podem resultar em elevados custos operacionais para a ETE. Por essa razão, alternativas para manejo e disposição racionais vêm sendo discutidas no setor de saneamento. Neste contexto, o processo de secagem do lodo em leito de percolação natural, concomitante com vaporização da água por incidência de raios solares, tem sido a técnica amplamente utilizada, que promove a higienização e a redução do volume desse material. O baixo consumo de energia elétrica tem sido a principal vantagem desse processo, entretanto, demanda grande áreas e o elevado tempo de secagem. Além disso, a elevada umidade do lodo ao final do tratamento e os odores exalados por vários dias são os principais inconvenientes para a utilização dos leitos de secagem. Analisando esses aspectos, decidiu-se desenvolver um sistema híbrido de secagem térmica, em que a vantagem dessa técnica é o confinamento do lodo sob condições controladas e a redução drástica do tempo de secagem pela inserção de um piso radiante, conjugado com um sistema de revolvimento mecânico do lodo. Quanto à metodologia de trabalho, foi realizado um procedimento de investigação no qual foram inseridos dispositivos para auxiliar a secagem e comparada com a secagem convencional do lodo. Uma bancada de pesquisa foi exclusivamente construída para este estudo, em que foram utilizadas em posições estratégicas lâmpadas incandescentes para simular a radiação solar. Por meio dos experimentos foi possível plotar gráficos de curvas de temperatura e umidade do ar. Além disso, foi possível realizar análise comparativa da secagem por meio de teor de sólidos e diferença de peso do lodo. Os principais benefícios auferidos estão associados à redução do prazo de secagem em um quarto do tempo normalmente praticado e à qualidade do lodo seco em termos de umidade absoluta em um quinto, visando aplicação em processo de combustão.
Abstract: The Sewage Treatment Stations (STSs) are responsible for treating effluents from urban sewage and providing them with an ecologically sustainable destination. However, the treatment process generates waste harmful to people and the environment, for example, during the biogas production of the sludge biomass degradation is produced in biological anaerobes reactors. Beyond that, a large amount of sand is removed from the treatment process. The company and the distributors can represent the operational costs for the STS. For this reason, alternatives to management and disposal are being discussed in the sanitation sector. In this context, the drying sludge process in natural percolation bed, aggregated with water vaporization and the incidence of solar rays, has been the widely used technique that promotes hygiene and reduction of the volume of this material. Low energy consumption has been the main advantage of this process, however, it demands large areas and high drying time. Besides, the high humidity of the sludge at the end of the treatment and the exhaled odors for several days are the main drawbacks to the use of the drying beds. Analyzing these aspects, it was decided to develop a hybrid thermal drying system, in which the advantage of this technique is the confining of the sludge under controlled conditions and the drastic reduction of the drying time by the insertion of a radiant floor, conjugated with a system of stirring mechanic of the sludge. As for the work methodology, an investigation procedure was carried out in which devices were added to aid drying by comparing it with conventional sludge drying. A research workbench was exclusively built for this study, in which were used in strategic positions incandescent lamps to simulate solar radiation. Through the experiments it was possible to plot graphs of curves of temperature and humidity of the air. Furthermore, it was possible to perform a comparative analysis of the drying by means of solids content and weight difference of the sludge. The main benefits are associated with the reduction of the drying time by a quarter of the time normally practiced and the quality of the dry sludge in terms of absolute humidity by one fifth, for application in the combustion process.
Abstract in Spanish: Las estaciones de tratamiento de aguas residuales (ETE) deben, en principio, tratar los efluentes de las aguas residuales domésticas urbanas y darles una eliminación ambientalmente sostenible. Sin embargo, el proceso de tratamiento genera desechos que son perjudiciales para las personas y el medio ambiente, como el lodo producido en los reactores biológicos anaerobios, que degradan la carga orgánica de la biomasa y producen biogás. Además, se elimina una gran cantidad de arena de las aguas residuales en el proceso de tratamiento. La gestión y eliminación de estos materiales puede generar altos costos operativos para ETE. Por esta razón, se han discutido alternativas para la gestión racional y la eliminación en el sector de saneamiento. En este contexto, el proceso de secado del lodo en un lecho de percolación natural, concomitante con la vaporización del agua por la incidencia de la luz solar, ha sido la técnica ampliamente utilizada, que promueve la higiene y la reducción de volumen de este material. El bajo consumo de energía ha sido la principal ventaja de este proceso, sin embargo, requiere grandes áreas y un largo tiempo de secado. Además, la alta humedad del lodo al final del tratamiento y los olores exhalados durante varios días son los principales inconvenientes para usar los lechos de secado. Analizando estos aspectos, se decidió desarrollar un sistema híbrido de secado térmico, en el cual la ventaja de esta técnica es el confinamiento de lodos en condiciones controladas y la reducción drástica del tiempo de secado mediante la inserción de un piso radiante combinado con un sistema giratorio. Lodos mecánicos. Con respecto a la metodología de trabajo, se realizó un procedimiento de investigación en el que se insertaron dispositivos para facilitar el secado y se compararon con el secado convencional de lodos. Se construyó un banco de investigación exclusivamente para este estudio, en el que se utilizaron lámparas incandescentes en posiciones estratégicas para simular la radiación solar. A través de los experimentos fue posible trazar gráficos de curvas de temperatura y humedad. Además, fue posible realizar análisis comparativos de secado por contenido de sólidos y diferencia de peso del lodo. Los principales beneficios están asociados con la reducción del tiempo de secado en un cuarto del tiempo practicado normalmente y la calidad del lodo seco en términos de humedad absoluta en un quinto, para la aplicación en el proceso de combustión.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/45734
metadata.dc.type: TCC
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