Engenharia Agrícola
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Item Potencial energético e alternativas para o aproveitamento do biogás e lodo de reatores UASB: estudo de caso Estação de tratamento de efluentes Laboreaux (Itabira)(Engenharia Sanitaria e Ambiental, 2016-04) Rosa, André Pereira; Lobato, Lívia Cristina da Silva; Borges, Jorge Martins; Melo, Gilberto Caldeira Bandeira de; Chernicharo, Carlos Augusto de LemosEste trabalho estuda o potencial de aproveitamento energético dos subprodutos biogás e lodo gerados na estação de tratamento de efluentes (ETE) Laboreaux em Itabira (MG), composta de reatores UASB, filtros biológicos percoladores e unidade de desaguamento do lodo por filtro prensa. Os subprodutos biogás e lodo foram caracterizados em termos quantitativos (produção) e qualitativos (composição e poder calorífico) durante 12 meses de monitoramento. Foram estudados dois cenários de aproveitamento energético dos subprodutos: (i) uso prioritário do biogás para a secagem térmica do lodo e o excedente de biogás para geração de eletricidade em motor de combustão interna; e (ii) uso prioritário do biogás visando à geração de eletricidade e ao aproveitamento do calor dos gases de exaustão para a secagem térmica de lodo. Para a análise desses cenários, utilizou-se o software CHEMCAD(r) a fim de determinar as condições de queima do biogás em câmara de combustão e em motor de combustão interna, assim como na determinação dos balanços de massa e energia. O estudo analisou o potencial de aproveitamento dos subprodutos do tratamento como fonte de energia renovável para uso na própria ETE e para fornecimento a terceiros. No cenário 1, a geração de eletricidade é menor (atendendo 22,2% da demanda de energia da ETE), mas a secagem térmica possibilita maior redução no volume final de lodo a ser disposto ou a eliminação completa de disposição final se o lodo seco final (com 10% de umidade) for utilizado como combustível por terceiros. No cenário 2, a geração de eletricidade é capaz de suprir 57,6% da demanda de energia da ETE, todavia o calor contido nos gases de exaustão não é suficiente para a secagem de todo o lodo desaguado, configurando uma menor redução na quantidade de lodo a ser disposto (13,5 ou 24,9% de redução em massa, conforme a alternativa de remoção de umidade selecionada).Item Perda de carga em filtros orgânicos utilizados no tratamento de água residuária de suinoculturas(Engenharia Agrícola, 2010-06) Matos, Antonio T. de; Magalhães, Marcos A. de; Sarmento, Antover P.Com a realização deste trabalho, objetivou-se parametrizar a equação de evolução da perda de carga, para descrição do processo de filtração de água residuária da suinocultura. No preenchimento das colunas filtrantes, foram utilizados bagaço de cana-de-açúcar triturado, serragem de madeira e pergaminho de grãos de café. Dados de perda de carga em diferentes profundidades e tempos de operação dos filtros orgânicos foram coletados para ajuste das equações de perda de carga. Para as equações ajustadas, foram obtidos altos coeficientes de determinação, sendo que a significância dos coeficientes da regressão foi, na sua quase totalidade, de 1% de probabilidade, podendo ser utilizada na predição do comportamento dos filtros. As variáveis tempo de operação e profundidade das colunas filtrantes, constituídas pelos três materiais filtrantes, apresentaram comportamento quadrático na estimativa da perda de carga total. O tempo ideal de operação ininterrupta dos filtros, sem troca de material filtrante, foi de, aproximadamente, 1,5 h e, depois de corrido esse tempo, o material filtrante deverá ser substituído.Item Hydraulic conductivity variability in horizontal subsurface flow constructed wetlands(Engenharia Agrícola, 2017-03) Baptestini, Gheila C. F.; Matos, Antonio T.; Martinez, Mauro A.; Borges, Alisson C.; Matos, Mateus P.Many modifications in hydrodynamic conditions occur inside the bed of a horizontal subsurface flow constructed wetland (HSSF–CW) in operation. Studies on hydraulic conductivity measurement techniques in HSSF–CW are imperative since the monitoring of flow conditions is essential for understanding and controlling its clogging. This study aimed to assess the hydrodynamic behavior in HSSF–CW by means of saturated hydraulic conductivity (Ks) analysis. For this, six HSSF–CW were used: two non-cultivated (control), two cultivated with Tifton 85 (Cynodon spp.), and two cultivated with alligator weed (Alternanthera philoxeroides). Application of swine wastewater (SW) in HSSF–CW started on June 15, 2011, with Ks measurement period between September 9 and November 11, 2011, in which five measurements were performed in different positions along the system length and over experimental period in order to assess the effects of vegetation, position, and time factors on this variable. Ks values ranged from 1,392 to 2,834 m d−1. Plant presence led to Ks decreasing in the systems, but cultivated species had no influence on this variable. Monitoring time of HSSF–CW was no longer enough to provide a reduction in Ks, at 10% probability level.Item Potencial energético e alternativas para o aproveitamento do biogás e lodo de reatores UASB: estudo de caso Estação de tratamento de efluentes Laboreaux (Itabira)(Engenharia Sanitaria e Ambiental, 2016-04) Rosa, André Pereira; Lobato, Lívia Cristina da Silva; Borges, orge Martins; Melo, Gilberto Caldeira Bandeira de; Chernicharo, Carlos Augusto de LemosEste trabalho estuda o potencial de aproveitamento energético dos subprodutos biogás e lodo gerados na estação de tratamento de efluentes (ETE) Laboreaux em Itabira (MG), composta de reatores UASB, filtros biológicos percoladores e unidade de desaguamento do lodo por filtro prensa. Os subprodutos biogás e lodo foram caracterizados em termos quantitativos (produção) e qualitativos (composição e poder calorífico) durante 12 meses de monitoramento. Foram estudados dois cenários de aproveitamento energético dos subprodutos: (i) uso prioritário do biogás para a secagem térmica do lodo e o excedente de biogás para geração de eletricidade em motor de combustão interna; e (ii) uso prioritário do biogás visando à geração de eletricidade e ao aproveitamento do calor dos gases de exaustão para a secagem térmica de lodo. Para a análise desses cenários, utilizou-se o software CHEMCAD(r) a fim de determinar as condições de queima do biogás em câmara de combustão e em motor de combustão interna, assim como na determinação dos balanços de massa e energia. O estudo analisou o potencial de aproveitamento dos subprodutos do tratamento como fonte de energia renovável para uso na própria ETE e para fornecimento a terceiros. No cenário 1, a geração de eletricidade é menor (atendendo 22,2% da demanda de energia da ETE), mas a secagem térmica possibilita maior redução no volume final de lodo a ser disposto ou a eliminação completa de disposição final se o lodo seco final (com 10% de umidade) for utilizado como combustível por terceiros. No cenário 2, a geração de eletricidade é capaz de suprir 57,6% da demanda de energia da ETE, todavia o calor contido nos gases de exaustão não é suficiente para a secagem de todo o lodo desaguado, configurando uma menor redução na quantidade de lodo a ser disposto (13,5 ou 24,9% de redução em massa, conforme a alternativa de remoção de umidade selecionada).Item The influence of plant roots on the clogging process and the extractive capacity of nutrients/pollutants in horizontal subsurface flow constructed wetlands(Ecological Engineering, 2018-09) Teixeira, Denis Leocádio; Matos, Antonio Teixeira de; Matos, Mateus Pimentel de; Vieira, Delilah Pires; Araújo, Edcássio Dias; Ferraz, Liliane AparecidaThe root system of plants grown in horizontal subsurface flow constructed wetlands (HSSF CWs), although it favors the removal of nutrients/pollutants from the wastewater under treatment, can contribute to the clogging of these systems. The objective of this work was therefore to evaluate the influence of Vetiver and Tifton 85 grass roots on the process of clogging and extraction of nutrients/pollutants in HSSF CWs. The drainable porosity in the medium was quantified before planting and after 250 days of cultivating the above-mentioned grass, having obtained the volume, productivity and nutrient extraction of the roots and shoots of these plants. There was a reduction in the porosity of the medium in the HSSF CWs due to the development of roots of the Vetiver and Tifton 85 grasses in the medium, however these roots occupied only 3.07 and 4.11% of the total pore space, respectively, and therefore are not factors of great influence in clogging process. HSSF CWs cultivated with Vetiver grass presented higher extractions of K and P by the roots, especially when the medium saturating solution presented greater availability of nutrients. On the other hand, higher extraction capacity of nutrients/pollutants was presented by the Tifton 85 shoots.Item Evaluation of the effects of drainage and different rest periods as techniques for unclogging the porous medium in horizontal subsurface flow constructed wetlands(Ecological Engineering, 2018-09) Teixeira, Denis Leocádio; Leocádio, Denis; Matos, Mateus Pimentel de; Miranda, Suymara Toledo; Vieira, Delilah PiresThe development of easy-to-perform techniques for unclogging of horizontal subsurface flow constructed wetlands (HSSF-CW) is essential to make them operationally simpler and increase their useful life. The objective of this work was to evaluate the drainable porosity, the extension of the bed presenting surface runoff and the characterization and quantification of the constituent solids clogging the porous medium of the HSSF-CW, after they were drained and submitted to different rest periods. Three systems were evaluated measuring 1.0 m wide and 4.0 m long, with 0.25 m working depth; one was cultivated with Vetiver grass (Chrysopogon zizanioides), the other with Tifton 85 (Cynodon spp.) and a control, in which no plant species were cultivated, where all were used for the treatment of municipal wastewater and presented conditions of partially clogged porous medium. After drainage of the system, the drainable porosity of the porous medium increased exponentially with the rest time during which they remained unsaturated, where the control and the HSSF-CW cultivated with Tifton 85 grass tended to stabilize. There was an increase in porosity of 18, 19 and 39% in relative to the initial porosity for the control HSSF-CW and those cultivated with the Tifton 85 and Vetiver grasses, respectively. Surface runoff in the HSSF-CW bed stopped completely between the 7th and 13th days after draining. However, no change was observed in the volatile solids content in the clogging material of the porous medium due to drainage of the HSSF-CWs.Item Assessing the potential of renewable energy sources (biogas and sludge) in a full-scale UASB-based treatment plant(Renewable Energy, 2018-08) Rosa, A.P.; Chernicharo, C.A.L.; Lobato, L.C.S.; Silva, R.V.; Padilha, R.F.; Borges, J.M.This study aimed at evaluating the energy potential of the by-products (sludge and biogas) produced in full-scale UASB-based sewage treatment plant (STP). The work was developed at the Laboreaux STP (Population = 70,000 inhabitants), located in the city of Itabira, in the state of Minas Gerais – Brazil. To determine the biogas energy potential, the volumetric production and its composition were monitored. The dehydrated sludge from filter press was characterized according to immediate composition, elemental composition, lower calorific value (LCV) and higher calorific value (HCV). Overall, the gross energy potentials of the biogas and sludge produced in the STP were 7518 MJ d^−1 and 10,962 MJ d^−1, respectively. Considering the use of biogas to produce electricity (efficiency of 30%), it could be possible to supply 57.6% of energy demand of STP. With a thermal treatment of sludge from filter press, with or without energy recovery, it would have a reduction of mass disposal in the landfill in the order of 46.0% that represents a benefit in the sludge management.Item Filtration rates in inorganic filters submitted to different repose periods(Acta Scientiarum. Agronomy, 2012-01-23) Teixeira, Denis Leocádio; Matos, Antonio Teixeira De; Monaco, Paola Alfonsa Vieira Lo; Eustáquio Júnior, Valdeir; Baker, Sandy Athaíde ArcherThis work aimed to evaluate the filtration rate in organic filters after being subjected to different repose periods in the primary treatment of swine wastewater (SWW). Filtration columns were mounted in PVC pipes measuring 100 mm in diameter and 600 mm in length and filled with 2-5 mm sawdust particles. Five different repose periods were evaluated: 1, 2, 4, 8 and 16 days after the first filtration, carrying out three batches. The SWW filtration rate decreased with the operating time of the filters, which can be attributed to clogging of pores resulting from high concentrations of suspended solids (SS) present in this type of wastewater. In the three batches, it was observed that the repose periods of 1, 2 and 4 days were not sufficient to unclog the pores, however, repose periods of 8 and 16 days for the filter medium resulted in increases of the filtration rate, only 59 and 72% of the initial rate, respectively.Item Effect of reversal of the flow direction on hydrodynamic characteristics and plants cultivated in constructed wetland systems(Acta Scientiarum. Technology, 2015-09-17) Baptestini, Gheila Corrêa Ferres; Matos, Antonio Teixeira; Borges, Alisson CarraroThe objective of the present study was to evaluate the effect of reversal of the flow direction, when used the surface flow as an operating criteria, on hydrodynamic characteristics and plants grown in horizontal subsurface-flow constructed wetland systems (HSF-CWs). For this purpose, six HSF-CWs were used: two non-cultivated (HSF-CWs 1 and 4), two cultivated with Tifton 85 grass (Cynodon spp.) (HSF-CWs 2 and 5) and two cultivated with Alternanthera (Alternanthera philoxeroides) (HSF-CWs 3 and 6). It was made a reversal in the flow direction of the HSF-CWs 1, 2 and 3. The reversal of the wastewater flow direction was performed when the superficial flow of the wastewater applied (SF) reached 50% of the length of the HSF-CWs. There was a single reversal for each system, on different dates. Reversing the flow direction promoted distinction on the dry matter yield of Tifton 85 grass. This was not observed in HSF-CWs cultivated with Alternanthera. The reversal of the wastewater flow direction promoted, in principle, the extinction of the SF advance in the HSF-CWs, but did not prevent its return. Waiting for the SF to reach 50% of the length was not the best criterion for reversing the flow direction.