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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36336| Título: | Carbonização hidrotérmica de lodo de esgoto: caracterização do hidrocarvão e análise estatística de nutrientes e poluentes na fase líquida |
| Título(s) alternativo(s): | Hydrothermal carbonization of sewage sludge: hydrochar characterization and statistical analysis of the nutrients and pollutants in the liquide phase |
| Autor(es): | Canencio, Kevin Nabor Paredes |
| Orientador(es): | Bail, Alesandro |
| Palavras-chave: | Carbonização Lodo residual Biomassa Carvão vegetal Adubos e fertilizantes orgânicos Carbonization Sewage sludge Biomass Charcoal Organic fertilizers |
| Data do documento: | 28-Fev-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Londrina |
| Citação: | CANENCIO, Kevin Nabor Paredes. Carbonização hidrotérmica de lodo de esgoto: caracterização do hidrocarvão e análise estatística de nutrientes e poluentes na fase líquida. 2025. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2025. |
| Resumo: | A carbonização hidrotérmica (HTC) de lodo de esgoto tem um potencial significativo para fornecimento de bioenergia e nutrientes, podendo contribuir para o tratamento convencional de águas residuais. No entanto, mais pesquisas precisam se concentrar no lodo de esgoto de decantadores primários com alto teor de umidade, com a finalidade de otimizar o processo de tratamento e maximizar sua eficiência na redução do volume. Este estudo examina as propriedades físicas e químicas da HTC de lodo primário obtido de uma estação de tratamento de esgoto, analisando condições como temperatura (180-220°C), tempo de reação (60-120 minutos) e pH (6,5-12). As técnicas Análise do Componente Principal (PCA), Análise de Sensibilidade e Análise de Superfície Resposta (RSM) foram usadas para estudar a fase líquida; técnicas como microscopia eletrônica de varredura (SEM), difratometria de raios X (XRD), fluorescência de raios X (XRF) e espectroscopia vibracional no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) foram aplicadas à fase sólida. Os resultados mostram que a temperatura afeta acentuadamente o rendimento mássico, poder calorífico superior (HHV) e macronutrientes, tais como nitrogênio total Kjeldhal, nitrogênio amoniacal, potássio, e de quase todos os micronutrientes avaliados, com maior influência (88%) nas concentrações de ferro. O tempo teve uma influência moderada em relação a nitrogênio orgânico, e micronutrientes como Si, Ca, Se e Mn. O pH influenciou significativamente as concentrações de macro e micronutrientes (P, S, Al, Mg, Ni, Mo) assim como nas concentrações de poluentes especialmente As e Ba. Apesar do potencial do hidrocarvão como biocombustível, a simples otimização das variáveis é insuficiente para obter um alto HHV, indicando a necessidade de abordagens de co-HTC. A fase líquida tem grande potencial como biofertilizante devido aos altos níveis de nutrientes e ao baixo teor de metais pesados, embora a elevada demanda química de oxigênio possa limitar seu uso. Pesquisas futuras devem explorar a aplicação da fase líquida do lodo de esgoto primário HTC em atividades agrícolas. |
| Abstract: | Hydrothermal carbonization (HTC) of sewage sludge has significant potential for providing bioenergy and nutrients and can contribute to conventional wastewater treatment. However, more research needs to focus on sewage sludge from primary clarifiers with high moisture content in order to optimize the treatment process and maximize its volume reduction efficiency. This study examines the physical and chemical properties of HTC from primary sludge obtained from a sewage treatment plant, analyzing conditions such as temperature (180-220°C), reaction time (60-120 minutes) and pH (6.5- 12). The Principal Component Analysis (PCA), Sensitivity Analysis and Response Surface Analysis (RSM) techniques were used to study the liquid phase; Techniques such as scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffractometry (XRD), X-ray fluorescence (XRF) and Fourier transform infrared vibrational spectroscopy (FTIR) were applied to the solid phase. The results show that temperature markedly affects the hydrochar yield, higher calorific value (HHV) and macronutrients, such as total Kjeldhal nitrogen, ammoniacal nitrogen, potassium, almost all micronutrients evaluated, with a greater influence (88%) on iron concentrations. Time had a moderate influence in relation to organic nitrogen, and micronutrients such as Si, Ca, Se and Mn. The pH significantly influenced the concentrations of macro and micronutrients (P, S, Al, Mg, Ni, Mo) as well as the concentrations of pollutants especially As and Ba. Despite the potential of hydrochar as a biofuel, simple optimization of variables is insufficient to obtain high HHV, indicating the need for co-HTC approaches. The liquid phase has great potential as a biofertilizer due to the high levels of nutrients and the low content of heavy metals, although the high chemical oxygen demand may limit its use. Future research should explore the application of the liquid phase of HTC primary sewage sludge in agricultural activities. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36336 |
| Aparece nas coleções: | LD - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental |
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