Desinfecção de lodo de tanque séptico em reator com aquecimento solar

Abstract

Uma parcela considerável da população no Brasil utiliza sistemas descentralizados de tratamento de esgoto. O lodo produzido nesses sistemas possui grande carga de microrganismos patogênicos e precisa ser gerenciado de forma adequada. O tratamento descentralizado de lodo pode ser uma alternativa eficiente e acessível a toda população, contribuindo na melhoria das condições de saneamento. A desinfecção do lodo fornece um produto mais seguro para o manuseio, reciclagem agrícola ou mesmo para tratamentos de estabilização posteriores. Este trabalho tem como objetivo avaliar um reator de desinfecção térmica de lodo, utilizando energia solar. O experimento está instalado na cidade de Florianópolis/SC. O processo ocorre em batelada. O lodo é aquecido através de um trocador de calor, construído com tubos de cobre e instalado dentro do reator, onde circula água aquecida em coletores solares planos. Foram realizados 20 ensaios experimentais ao longo de dezembro/2009 e julho/2010. O volume de lodo tratado foi fixado em 200 L e o tempo de tratamento em 8 h, sempre com início às 09h00min e término às 17h00min, a fim de se verificar as influências meteorológicas no processo. Amostras de lodo foram coletadas durante o tratamento para análises microbiológicas. Os principais indicadores do tratamento foram Escherichia coli e coliformes totais, além da temperatura do lodo. O processo mostrou-se eficiente para ensaios realizados com irradiação solar média do período acima de 500 W.h.m-2, onde a eliminação microbiana foi considerável e evitou reaparecimento microbiano na maioria das amostras. Nesses ensaios a temperatura do lodo ficou acima de 53oC por pelo menos três horas. Os ensaios realizados em dias com menores índices de radiação solar ficaram comprometidos pelas baixas temperaturas. Paralelamente aos ensaios no reator, os parâmetros cinéticos da inativação térmica da E. coli foram determinados em laboratório pelo método do frasco de três bocas. O valor encontrado para energia de inativação (Ed) foi 2,48 x 105 J.mol-1, o tempo de redução decimal (DT) à 55oC foi de 3,61±0,14 min e o coeficiente térmico (z) 8,3oC. Com base nesses parâmetros, a inativação térmica no reator foi avaliada através do modelo cinético de primeira ordem em condições não isotérmicas, e os resultados comparados com os valores experimentais. O modelo mostrou-se satisfatório na predição dos dados

A considerable portion of the population in Brazil use decentralized sewage treatment systems. The sludge produced in these systems have a high load of pathogenic microorganisms and must be managed properly. The decentralized treatment of the sludge can be an effective alternative and is accessible to all people, contributing to improved sanitation conditions. The disinfection of the sludge provides a safer product for handling, agricultural recycling or for later stabilization treatment. The aim of this study is to evaluate a thermal disinfection reactor for sludge, using solar energy. The experiment is installed in the city of Florianopolis /SC. The process occurs in batches. The sludge is heated through a heat exchanger built with copper pipes and installed inside the reactor, where water heated in flat plate solar collectors circulates. Twenty experimental tests were performed during the period from December/2009 to July/2010. The volume of treated sludge was fixed at 200 L and a treatment time of 8 hours, always starting at 09:00am and ending at 5:00pm, in order to verify the meteorological influences on the process. Sludge samples were collected during treatment for microbiological analysis. The principal treatment indicators were Escherichia coli and total coliforms, as well as the temperature of the sludge. The process proved effective in tests with an average solar irradiation period of 500 W.h.m-2, where microbial elimination was considerable, preventing regrowth after 24 hours in most of the samples. In these tests the temperature of the sludge stayed above 53°C for at least three hours. Tests conducted on days with lower levels of solar irradiation were compromised by the low temperatures. Parallel to the tests in the reactor, the E. coli kinetic parameters of thermal inactivation were determined in a laboratory using the three-neck flask method. The inactivation energy (Ed) value found was 2.48 x 105 J.mol-1, the decimal reduction time (DT) at 55°C was 3.61±0.14 min and the thermal coefficient (z) was 8.3°C. Based on these parameters, the thermal inactivation in the reactor was evaluated using the first order kinetic model in non isothermal conditions, and the results compared with experimental values. The model proved satisfactory in the prediction of the data.