Influência da manta geotêxtil e altura da camada de lodo no desaguamento de lodo anaeróbio em leito de drenagem / Influence of the geotextile blanket and sludge height in anaerobic sludge dewatering using drainage bed

RESUMO As estações de tratamento de esgoto (ETEs) geram resíduos, com destaque para o lodo de esgoto, que tem aproximadamente 95% de água e se classifica como resíduo sólido, necessitando de disposição final ambientalmente adequada. Assim, o desaguamento é fundamental no gerenciamento do lodo, já que promove redução de volume. O leito de drenagem (LD) é um sistema natural, sem uso de energia elétrica e produtos químicos, com resultados promissores para o desaguamento de lodo de estações de tratamento de água (ETAs). Nesse sentido, esta pesquisa visou a avaliar o desaguamento de lodo gerado em ETE, proveniente de reator Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB). A análise foi realizada por meio de nove ensaios usando LD em escala de bancada com área de fundo de 31 × 31 cm. Os ensaios foram realizados com 3 diferentes geotêxteis: HaTe 55/55, 80/80 e 105/105 DW; e 3 alturas de lodo bruto: 10, 15 e 20 cm. Nos ensaios, mediu-se o teor de sólidos inicial do lodo bruto e em intervalos de tempo predeterminados: vazão de drenagem, volume drenado, cor aparente, turbidez, pH e condutividade do líquido drenado. Os ensaios com a manta 55/55 obtiveram melhor desempenho, com redução final do volume de lodo superior a 65%, independentemente da altura da camada de lodo. Os resultados de cor e turbidez do líquido drenado para a manta HaTe 55/55 demonstraram tendência de melhoria de qualidade com o aumento da altura da camada de lodo, fato não observado para as outras mantas. Obteve-se melhoria da qualidade do líquido drenado, principalmente após 15 minutos, quando o percentual drenado atingiu 35%.

ABSTRACT Sewage Treatment Plants generate sewage sludge, which has approximately 95% of water and requires a proper disposal. Thus, dewatering is fundamental in sludge's management since it promotes volume reduction of the residue. The drainage bed (DB) is a natural system, without the use of energy and chemicals, with prosperous results for the dewatering of sludge from Water Treatment Plants. In this sense, this research aimed to evaluate sewage sludge's dewatering from Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB). The analysis was performed through nine tests in DB models from laboratory scale with a bottom area of 31 × 31 cm. The tests were performed with three different geotextiles blankets: HaTe 55/55; 80/80 and 105/105 DW and three heights of applied crude sludge: 10, 15 and 20 cm. In the tests, the crude sludge's initial solid content was measured. Then, at predetermined time intervals were measured: drainage flow, drained volume, apparent color, turbidity, pH and drained liquid's conductivity. The tests with the HaTe 55/55 geotextile blanket obtained the best performance, with final reduction of the sludge volume above 65%, independent of the height of the sludge applied. The color and turbidity results of the drained liquid for the HaTe 55/55 geotextile blanket showed a tendency to improve quality with the increase of the sludge height, a fact not observed for the other geotextiles blankets.

Drying of pineapple slices in natura and pre-osmodehydrated in inverted sugar / Secagem de fatias de abacaxi in natura e pré-desidratadas osmoticamente em açúcar invertido

This research describes the drying kinetics and compares the convective drying rates of in natura and osmodehydrated pineapple slices in inverted sugar. The effective moisture diffusivity during air drying was estimated using Fick's second law of diffusion. The suitability of a theoretical liquid-diffusion model and seven semi-theoretical mathematical models for use in describing the experimental drying curves was also evaluated. Goodness of fit between experimental and predicted values was based on the root mean square error, mean absolute percentage error, mean bias error, agreement index, residual plot analysis and the principle of parsimony. Osmotic dehydration was conducted in 155, 310, and 465 mL L-1 osmotic solutions, at 40 and 50 ºC for 2 h at 60 rpm. Convective drying was performed in a tray cabinet dryer using heated ambient air at 60 ºC and 1.15 m s-1. Osmotic pretreatment facilitated water removal during the first hours of drying, a trend that was reversed towards the end of the process for samples osmodehydrated at the highest solution concentration. The effect of the osmotic pretreatments on drying rate was negligible at 40 C, but at 50 C the rate of moisture removal was more intense for samples in natura and osmodehydrated at the lowest solution concentration. Effective moisture diffusivity increased with temperature and solution concentration. The single-exponential, three-parameter semi-theoretical drying model gave the best predictions of the drying curves of pineapple slices both in natura and pre-osmodehydrated in inverted sugar.

O trabalho descreve a cinética de secagem e compara as taxas de secagem por convecção de fatias de abacaxi in natura e pré-desidratadas osmoticamente em açúcar invertido. A difusividade efetiva da água no interior do produto durante a secagem foi calculada empregando-se a Segunda Lei de Fick. Avalia, também, o grau de adequação de um modelo teórico de difusão de liquido e de sete modelos semi-teóricos na descrição das curvas experimentais de secagem. A desidratação osmótica foi realizada empregando-se soluções a 155, 310 e 465 mL L-1, a 40 e 50 ºC, sob agitação a 60 rpm e tempo de imersão de 2 h. A secagem por convecção foi feita em secador do tipo gabinete com bandejas, com ar à 60 ºC e 1,15 m s-1. O grau de ajuste dos modelos foi avaliado por meio da raiz do erro quadrático médio, do erro percentual absoluto médio, do viés médio, do índice de ajuste, pela análise da dispersão de resíduos e aplicando-se o princípio da parcimônia. O pré-tratamento osmótico facilitou a remoção de água durante as primeiras horas de secagem, comportamento que se reverteu ao final do processo para amostras desidratadas na solução mais concentrada. O efeito do pré-tratamento osmótico sobre a taxa de secagem foi desprezível a 40 ºC, no entanto, a 50 ºC, a taxa de remoção de água foi mais intensa para amostras in natura e pré-desidratadas nas soluções de menor concentração. A difusividade efetiva aumentou em função de aumentos na temperatura e na concentração da solução. O modelo exponencial simples de três parâmetros foi o que melhor descreveu as curvas de secagem por convecção de fatias de abacaxi in natura e pré-desidratadas osmoticamente em açúcar invertido

Evaluation of techniques used to protect tailrace fishes during turbine maneuvers at Três Marias Dam, Brazil

Turbine dewatering and stop/startup may lead to the death of tons of fish at Brazilian power dams. The Três Marias Dam (TMD) on the São Francisco River has adopted two techniques to reduce the quantity of fish, mostly mandi (Pimelodus maculatus, Pimelodidae), affected by these maneuvers. They are: (i) spill before turbine dewatering to attract fish out of the tailrace, and (ii) fish screens in the stop log slots during turbine stop/startup to prevent fish from entering the draft tube. Here, we investigated whether spill and fish screens reduced the quantity of fish affected by turbine dewatering and stop/startup at TMD. We also determined whether the biomass of mandi trapped during turbine dewatering may be predicted by turbine discharge (Q) and/or catch per unit effort (CPUE) of mandis in the tailrace. Due to insufficient statistical power, our data were inconclusive as to whether spill attracted mandi out of the tailrace. We verified that the presence of fish screens significantly reduced the biomass of dead/moribund fish during turbine stop/startup. The biomass of mandis trapped in the draft tube during turbine dewatering was mainly influenced by Q (r² = 0.67), followed by CPUE (r² = 0.49). Since the trapped fish biomass correlated negatively with Q, we recommend that Q be maximized before turbine dewatering to reduce quantity of mandi trapped in the draft tube. The information presented here may be useful for reducing the quantity of fish affected by turbine maneuvers at TMD, as well as other dams.

Drenagem e parada/partida de turbina podem provocar a morte de toneladas de peixes em usinas hidrelétricas brasileiras. A usina de Três Marias (UTM), rio São Francisco, adotou duas técnicas para reduzir a quantidade de peixes, principalmente do mandi (Pimelodus maculatus, Pimelodidae), afetada durante essas manobras. Essas são: (i) vertimento antes da drenagem de turbina para atrair peixes para fora do canal de fuga, e (ii) grades nas guias das comportas ensecadeiras durante paradas/partidas para prevenir a entrada de peixes no tubo de sucção. Neste estudo, investigamos se o vertimento e as grades reduziram a quantidade de peixes afetados durante drenagem e parada/partida de turbina na UTM. Nós também determinamos se a biomassa de mandis aprisionados em drenagem de turbina pode ser predita pela vazão da turbina (Q) e/ou pela captura por unidade de esforço (CPUE) de mandis no canal de fuga. Devido ao poder estatístico insuficiente, nossos dados foram inconclusivos se o vertimento atraiu mandis para fora do canal de fuga. Verificamos que a presença das grades reduziu significativamente a biomassa de peixes mortos/moribundos em paradas/partidas de turbinas. A biomassa de mandis aprisionada no tubo de sucção nas drenagens foi influenciada principalmente pelo Q (r² = 0.67), seguida da CPUE (r² = 0.49). Como essa biomassa foi negativamente correlacionada com Q, recomendamos que Q seja máxima antes da drenagem para reduzir a biomassa de mandis aprisionada no tubo de sucção. Acreditamos que as informações apresentadas aqui poderão ser úteis para reduzir a quantidade de peixes afetada em manobras de turbinas na UTM e outras usinas hidrelétricas.

Filtros plantados com macrófitas de fluxo vertical aplicados na mineralização e desaguamento de lodo de tanque séptico / Vertical flow constructed wetlands for septic sludge mineralization and dewatering

O lodo acumulado no interior de tanques sépticos deve passar por um tratamento antes de sua adequada disposição final, pois apresenta uma fração da matéria orgânica não estabilizada, elevado teor de umidade e organismos patogênicos. Como alternativa para o tratamento do lodo, os filtros plantados com macrófitas são uma tecnologia promissora. Para se avaliar o potencial dos filtros no desaguamento e mineralização do lodo de tanque séptico, foram construídos dois filtros pilotos (F1 e F2) aplicando-se duas taxas de sólidos totais (ST) - F1: 250 kgST.m-2.ano-1; F2: 125 kgST.m-2.ano-1. Os resultados revelaram que o F2 apresentou melhor desempenho em relação ao F1 em termos de remoção de sólidos totais (96 por cento), demanda química de oxigênio (99 por cento) e nitrogênio amoniacal (72 por cento). O F2 proporcionou melhor desaguamento, com 67 por cento de umidade no lodo acumulado no leito e 33 por cento de sólidos totais.

The accumulated sludge in septic tanks has to be treated before the adequate final disposal, because of its high concentration of non-established organic matter, elevated content of moisture and pathogenic organisms. As an alternative to the treatment of sludge, the vertical flow constructed wetlands are a promising technology. To evaluate the potential of the filters in dewatering and mineralization of septic tank sludge, two pilot-scale constructed wetlands (CW1 and CW2) were implanted according with two total solids loads (TS) - CW1: 250 kgTS.m-2.year-1; CW2: 125kgTS.m-2.year-1. The results demonstrated that the CW2 had better efficiencies compared with CW1, in terms of total solids (96 percent), chemical oxygen demand (99 percent) and ammonia (72 percent) removal. CW2 also provided a better dewatering, with moisture of 67 percent in accumulated sludge and 33 percent of total solids.

Prospects of effective microorganisms technology in wastes treatment in Egypt

Sludge dewatering and treatment may cost as much as the wastewater treatment. Usually large proportion of the pollutants in wastewater is organic. They are attacked by saprophytic microorganisms, i.e. organisms that feed upon dead organic matter. Activity of organisms causes decomposition of organic matter and destroys them, where the bacteria convert the organic matter or other constituents in the wastewater to new cells, water, gases and other products. Demolition activities, including renovation/remodeling works and complete or selective removal/demolishing of existing structures either by man-made processes or by natural disasters, create an extensive amount of wastes. These demolition wastes are characterized as heterogeneous mixtures of building materials that are usually contaminated with chemicals and dirt. In developing countries, it is estimated that demolition wastes comprise 20% to 30% of the total annual solid wastes. In Egypt, the daily quantity of construction and demolition (C&D) waste has been estimated as 10 000 tones. That is equivalent to one third of the total daily municipal solid wastes generated per day in Egypt. The zabbaliin have since expanded their activities and now take the waste they collect back to their garbage villages where it is sorted into recyclable components: paper, plastics, rags, glass, metal and food. The food waste is fed to pigs and the other items are sold to recycling centers. This paper summarizes the wastewater and solid wastes management in Egypt now and future.

Avaliação das unidades de tratamento do lodo em uma ete de lodos ativados convencional submetida a distintas estratégias operacionais / Evaluation of the sludge treatment units in an activated sludge treatment plant subjected to different operational strategies

A finalidade deste trabalho é apresentar uma avaliação da etapa de tratamento de lodos da Estação de Tratamento de Esgotos do Arrudas (Belo Horizonte), em especial os teores de sólidos ao longo do sistema, as principais variáveis de projeto e operação. O processo de tratamento é o de lodos ativados convencional com adensamento por gravidade, digestão anaeróbia e desidratação mecânica. Desde sua entrada em operação até o momento, a estação passou por três fases operacionais quanto ao adensamento dos lodos. A maior concentração média do lodo primário (4,8 por cento) foi atingida no adensador por gravidade quando esse recebia apenas lodo primário. O lodo misto alcançou uma concentração média de 2,7 por cento enquanto o valor esperado de projeto era 5,0 por cento. O lodo secundário excedente, concentrado no adensador por gravidade não ultrapassou 1,8 por cento. A maior concentração média da torta do lodo desidratado (28,3 por cento) foi obtida quando o lodo digerido era proveniente do tratamento primário.

This paper aims to evaluate the sludge treatment stage at the Arrudas Wastewater Treatment Plant (Belo Horizonte, Brazil), especially the solids contents throughout the sludge treatment line, as well as the main design and operating variables. The conventional activated sludge plant has a typical solids-line flowsheet: gravity thickening, anaerobic digestion and mechanical dewatering. Three main operational phases have been identified, whose implications in the plant behaviour are analysed in the paper. The highest concentration of primary sludge (mean value of 4.8 percent) was reached in the gravitational thickening when it was fed with primary sludge only. The mixed sludge concentrated in the gravitational thickening reached only a mean concentration of 2.7 percent, whereas the expected result was 5.0 percent. The excess secondary sludge concentrated in the gravitational thickener did not reach 1.8 percent. The largest concentration of the dewatered sludge cake (means value of 28.3 percent) was obtained when the digested sludge came from the primary treatment.

Studies on Stability of Microbial Flocculant and Its Application to Municipal Thickened Sludge Dewatering / 微生物学通报

The stability of microbial flocculant (MBF) produced by Aspergillus sojae and its application to municipal thickened sludge dewatering were studied. The results showed that the MBF had high heat and acid-base endurance with high flocculating activity in a wide range of pH from 1.5 to 12. The MBF retained 96% of flocculating activity after 35 days preservation at 4℃, but in different pH the flocculating activity difference was very apparent after 35 days store at room temperature. The experimental results also demon- strated that the MBF was better than PAM and PAC in reducing specific resistance filtration. The optimal dose of MBF used for intensifying thickened sludge dewatering is 7%(volume fraction). And the more the volume of sludge is treated, the less the cost of MBF for unit volume sludge treatment.