Proposta de gerenciamento de lodos de esgotos por processo termoquímico

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Menezes, Lyvia Nara Barroso
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: https://repositorio.unb.br/handle/10482/44825
Resumo: Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Química e Biológica, 2022.
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spelling Menezes, Lyvia Nara BarrosoZiani Suarez, Paulo Anselmo2022-09-15T21:33:46Z2022-09-15T21:33:46Z2022-09-152022-04-27MENEZES, Lyvia Nara Barroso. Proposta de gerenciamento de lodos de esgotos por processo termoquímico. 2022. 82 f., il. Tese (Doutorado em Tecnologias Química e Biológica) — Universidade de Brasília, Brasília, 2022.https://repositorio.unb.br/handle/10482/44825Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Química e Biológica, 2022.Lodos de Esgotos têm se tornado um grande desafio ambiental pois são produzidos em grande escala e ainda possuem destinação final incerta. Neste trabalho, o lodo primário (PS), secundário (SS) e terciário (TS) foram pirolisado a 450°C. SS e TS apresentam similaridades nos teores de matéria volátil (73,44/72,8 %), carbono fixo (9,31/ 7,19%), cinzas (17,25/19,95%), poder calorífico (18,70/18,48 MJ.kg-1), razão de combustibilidade ( 0,13 / 0,10) e fração O/C (0,49/ 0,50). PS possui elevado teor de cinzas tanto no lodo bruto quanto no biochar (35,26% e 59,96%). Dados de XRF/EDX revelam a ausência de metais potencialmente tóxicos em todas as amostras. PS, apresenta maior concentração de metais alcalinos e alcalinos terrosos (K=2,78 mg.kg-1, Ca e Mg= 3,34 e 2,68 mg.kg-1, respectivamente), ferroaluminosilicatos (Fe= 5,56 mg.kg-1, Al= 4,95 mg.kg-1, Si=6,70 mg.kg-1) e fósforo (P=6,54 mg.kg-1). Os perfis de combustão demonstram que o estágio de devolatilização dos lodos brutos ocorreu entre 148–391°C e dos biochars entre 215–416 °C, devido à combustão de matéria volátil, detritos orgânicos e bactérias. A taxa de conversão de PS, SS e TS foi de 6,76, 6,00 e 5,85 %.min-1 , respectivamente ao passo que o rendimento sólido de PSB, SSB e TSB apresentou menor perda, 4,53, 6,09 e 7,96% respectivamente. Há maior reatividade dos lodos brutos (SS>TS>PS) que dos biocarvões (PSB>TSB>SSB). Os biochars possuem desempenho de ignição, eficiência de burnout e índice de combustibilidade inferior a lodos brutos, porém são mais estáveis durante a combustão e possuem propriedades similares ao carvão. O teor de óleos e gorduras do PS é 4%, do SS 2,5%. Espectroscopia de Infravermelho e Ressonância Magnética Nuclear de 13C e 1H de todos os bio-óleos e óleos indicam a presença de carbono sp3 , sp2 , e grupos carbonílicos referentes a ácidos carboxílicos. O trabalho mostrou que a extração de DNA dos lodos in natura exige sucessivas etapas de purificação e bastante cuidado no manuseio do material, pois a degradação do DNA ocorre de maneira rápida. Análises dos lodos das Unidades de Gerenciamento da Caesb demonstraram degradação da matéria-prima volátil ao longo dos anos. Lodos das Estações Norte, Gama e Melchior tem potencial para trabalhos futuros em função do teor de carbono e hidrogênio.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAP/DF).Sewage sludge has become a major environmental challenge because it is produced on a large scale and still has uncertain final destination. In this work, the primary (PS), secondary (SS) and tertiary (TS) sludge were pyrolyzed at 450°C. SS and TS show similarities in volatile matter (73.44/72.8%), fixed carbon (9.31/7.19%), ash (17.25/19.95%), calorific value (18 .70/18.48 MJ.kg-1), combustibility ratio (0.13 / 0.10) and O/C fraction (0.49/ 0.50). PS has a high ash content both in the raw sludge and in the biochar (35.26% and 59.96%). XRF/EDX data reveal the absence of potentially toxic metals in all samples. PS, has a higher concentration of alkali and alkaline earth metals (K=2.78 mg.kg-1, Ca and Mg= 3.34 and 2.68 mg.kg-1, respectively), ferroalumino-silicates (Fe= 5 .56 mg.kg-1, Al=4.95 mg.kg-1, Si=6.70 mg.kg-1) and phosphorus (P=6.54 mg.kg-1). The combustion profiles demonstrate that the devolatilization stage of the raw sludge occurred between 148–391°C and that of the biochars between 215–416 °C, due to the combustion of volatile matter, organic debris and bacteria. The conversion rate of PS, SS and TS was 6.76, 6.00 and 5.85 %.min1, respectively, while the solid yield of PSB, SSB and TSB showed the lowest loss, 4.53, 6.09 and 7.96% respectively. There is greater reactivity of raw sludge (SS>TS>PS) than of biochars (PSB>TSB>SSB). Biochars have lower ignition performance, burnout efficiency and combustibility index than raw sludge, but are more stable during combustion and have properties similar to coal. The oil and fat content of PS is 4%, of SS 2.5%. Infrared Spectroscopy and Nuclear Magnetic Resonance of 13C and 1H of all bio-oils and oils indicate the presence of carbon sp3, sp2, and carbonyl groups referring to carboxylic acids. The work showed that the extraction of DNA from the sludge in natura requires successive purification steps and great care in handling the material, as DNA degradation occurs quickly. Analysis of the sludge from Caesb's Management Units showed degradation of the volatile raw material over the years. Sludges from the Norte, Gama and Melchior stations have potential for future work in terms of carbon and hydrogen content.Proposta de gerenciamento de lodos de esgotos por processo termoquímicoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisLodo de esgotoPiróliseBiocombustíveisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNBORIGINAL2022_LyviaNaraBarrosoMenezes.pdf2022_LyviaNaraBarrosoMenezes.pdfapplication/pdf3056775http://repositorio2.unb.br/jspui/bitstream/10482/44825/1/2022_LyviaNaraBarrosoMenezes.pdf2d9247b93c60e15c57f32ec36fe4526dMD51open accessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain102http://repositorio2.unb.br/jspui/bitstream/10482/44825/2/license.txtaed4704d04bb260d4decd80db311aaa5MD52open access10482/448252023-07-24 23:51:42.209open accessoai:repositorio2.unb.br:10482/44825U3VibWlzc8OjbyBlZmV0aXZhZGEgZGUgYWNvcmRvIGNvbSBsaWNlbsOnYSBjb25jZWRpZGEgcGVsbyBhdXRvciBlL291IGRldGVudG9yIGRvcyBkaXJlaXRvcyBhdXRvcmFpcy4KBiblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestopendoar:2023-07-25T02:51:42Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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