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Avaliação da viabilidade da reciclagem de lodos de estação de tratamento de esgoto (LETE) e casca de arroz (CA) para a produção de blocos cerâmicos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Silva, Jaqueline Becker da
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
dARK ID: ark:/26339/0013000009f5s
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
Engenharia Civil
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Centro de Tecnologia
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/28739
Resumo: The population growth is directly related to the increased consumption of natural resources and the generation of waste resulting from human actions, among which sewage stands out, which is a heterogeneous mixture produced by water consumption. The sewage is conducted to the sewage treatment stations after its generation, where physical, chemical and biological processes take place that promote the reduction of its degree of contamination. During this process, a new waste is formed: WWTP sludge, which is characterized by high water and organic matter content, as well as the possible presence of heavy metals and pathogenic microorganisms. The growing concern with the environment and the final disposal of WWTP sludge encourages the search for alternatives for recycling this waste to produce new materials, since there is a great cost associated with the processing and disposal. The ceramic materials industry has great potential to incorporate wastes such as WWTP sludge and rice husk due to the high consumption of raw materials, similar composition of wastes and clays and the possibility of encapsulating heavy metals. Thus, this study aims to evaluate the incorporation of two WWTP sludges individually with different characteristics and rice husk together with the clay mass for the production of solid cubic ceramic bricks (30 × 30 × 30 mm). The production of the samples was carried out through an extrusion process. The experimental procedure was divided into two stages, the first evaluated the effect of adding WWTP sludge (SS-1 and SS-2) from different sources in replacement percentages of 0, 1, 2, 4, 6, and 10 % for brick production. In the second stage, the effect of adding SS-1 sludge (0, 2 and 6% by weight) and rice husks (0, 2 and 5% by volume) was evaluated. The physical and mechanical properties of the bricks were evaluated, such as apparent density, porosity, linear shrinkage, compressive strength and environmental analysis, and the values obtained compared with the requirements proposed by Brazilian standards. The incorporation of sludge in the mixture decreased the bulk density and increased water absorption. Properties such as resistance to compression and retraction were not significantly affected and met the requirements of Brazilian standards, in addition, several previously solubilized metals were encapsulated in the ceramic matrix after firing. The rice husk also affects some properties and acts as a pore-former inside the ceramic, and also contributes to the reduction of linear shrinkage. The experimental results indicate the viability of recycling wastewater treatment plant sludge and in natura rice husks for the production of extruded ceramic bricks.
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During this process, a new waste is formed: WWTP sludge, which is characterized by high water and organic matter content, as well as the possible presence of heavy metals and pathogenic microorganisms. The growing concern with the environment and the final disposal of WWTP sludge encourages the search for alternatives for recycling this waste to produce new materials, since there is a great cost associated with the processing and disposal. The ceramic materials industry has great potential to incorporate wastes such as WWTP sludge and rice husk due to the high consumption of raw materials, similar composition of wastes and clays and the possibility of encapsulating heavy metals. Thus, this study aims to evaluate the incorporation of two WWTP sludges individually with different characteristics and rice husk together with the clay mass for the production of solid cubic ceramic bricks (30 × 30 × 30 mm). The production of the samples was carried out through an extrusion process. The experimental procedure was divided into two stages, the first evaluated the effect of adding WWTP sludge (SS-1 and SS-2) from different sources in replacement percentages of 0, 1, 2, 4, 6, and 10 % for brick production. In the second stage, the effect of adding SS-1 sludge (0, 2 and 6% by weight) and rice husks (0, 2 and 5% by volume) was evaluated. The physical and mechanical properties of the bricks were evaluated, such as apparent density, porosity, linear shrinkage, compressive strength and environmental analysis, and the values obtained compared with the requirements proposed by Brazilian standards. The incorporation of sludge in the mixture decreased the bulk density and increased water absorption. Properties such as resistance to compression and retraction were not significantly affected and met the requirements of Brazilian standards, in addition, several previously solubilized metals were encapsulated in the ceramic matrix after firing. The rice husk also affects some properties and acts as a pore-former inside the ceramic, and also contributes to the reduction of linear shrinkage. The experimental results indicate the viability of recycling wastewater treatment plant sludge and in natura rice husks for the production of extruded ceramic bricks.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESConselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqFundação de Apoio na Tecnologia e Ciência - FATECO crescimento populacional está diretamente relacionado ao aumento do consumo de recursos naturais e a geração de resíduos resultantes de ações humanas, dentre os quais destaca-se o esgoto que é uma mistura heterogênea produzida pelo consumo da água. Após a sua geração, o esgoto é conduzido até as estações de tratamento de esgoto (ETE), local onde ocorrem processos físicos, químicos e biológicos que promovem a redução do seu grau de contaminação. Durante esse processo é formado um novo resíduo sólido: o lodo de ETE, que tem como característica o elevado teor de água e matéria orgânica, assim como a possível presença de metais pesados e microrganismos patogênicos. A crescente preocupação com o meio ambiente e com a disposição final do lodo de ETE incentiva a busca por alternativas para a reciclagem desse resíduo para a produção de novos materiais, visto que existe um grande custo associado ao processamento e disposição desses lodos. A indústria de materiais cerâmicos tem grande potencial de incorporar resíduos como o lodo de ETE e a casca de arroz devido ao elevado consumo de matérias primas, semelhança de composição dos resíduos e as argilas e possibilidade de encapsulamento de metais pesados. Dessa forma, esse trabalho tem como objetivo avaliar a incorporação de dois lodos de ETE individualmente com diferentes características e casca de arroz junto a massa de argilas para a produção de blocos cerâmicos cúbicos maciços (30 × 30 × 30 mm). A produção das amostras foi executada mediante processo de conformação por extrusão. O procedimento experimental foi dividido em duas etapas, na primeira foi avaliado o efeito da adição dos lodos de ETEs (SS-1 e SS-2) de diferentes origens em percentuais de substituição de 0, 1, 2, 4, 6, e 10%, em peso, para a produção de blocos. Já na segunda etapa foi avaliado o efeito da adição do lodo SS-1 (0, 2 e 6% em peso) e casca de arroz in natura (0, 2 e 5% em volume). Foi realizado a avaliação de propriedades físicas e mecânicas dos blocos como densidade aparente, porosidade, retração linear, resistência à compressão e caracterização ambiental, e os valores obtidos comparados com os requisitos propostos pelas normas brasileiras. A incorporação de lodo na mistura diminuiu a densidade aparente e aumentou a absorção de água. Propriedades como a resistência à compressão e retração não foram afetadas significamente e atenderem aos requisitos das normas brasileiras, além disso vários metais antes solubilizados foram encapsulados na matriz cerâmica após a queima. Já a casca de arroz também afeta algumas propriedades e age como formadora de poros dentro da cerâmica, e também contribui para a redução da retração linear. Os resultados experimentais indicam a viabilidade de reciclagem do lodo de ETE e casca de arroz in natura para a produção de blocos de cerâmica extrudados.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia CivilUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia CivilCentro de TecnologiaMartínez, Erich David Rodríguezhttp://lattes.cnpq.br/6109846594507875Brehm, Feliciane AndradeSouza, Marcelo TramontinSilva, Jaqueline Becker da2023-04-18T17:03:44Z2023-04-18T17:03:44Z2023-01-17info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/28739ark:/26339/0013000009f5sporAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2023-04-18T17:03:44Zoai:repositorio.ufsm.br:1/28739Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/PUBhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.bropendoar:2023-04-18T17:03:44Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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