Study of co-digestion efficiency of waste water treatment sludge trough the incorporation of drinking water treatment sludge

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biológica (área de especialização em Tecnologias Ambientais)Ao longo desta dissertação de título “Estudo da eficiência da codigestão de lamas de ETAR através da incorporação de lamas de ETA”, desenvolveram-se metodologias de estudo, que tiveram como principal objetivo concluir sobre da viabilidade da incorporação de lamas de ETA em sistemas de digestão anaeróbia de lamas de ETAR. Desta forma, começou-se por caracterizar o resíduo proveniente de ETA através da sua análise em ICP, testando-se posteriormente o seu efeito na atividade das bactérias acetoclásticas, através de um ensaio de toxicidade. Foram também realizados ensaios de biodegradabilidade, de forma a observar o efeito da incorporação de lama de ETA na globalidade do processo de digestão anaeróbia. Por fim, procedeu-se à análise em ICP do digerido obtido nos ensaios anteriores de forma a concluir sobre a sua aplicabilidade em solo agrícola. Através da análise em ICP das lamas de ETA, foi possível concluir que os seus principais componentes são o Ca, o Mg e o Al. Por sua vez, segundo os resultados obtidos no ensaio de toxicidade, todas as concentrações testadas desta mesma lama (1, 2, 5, 10, 20, 50, 100 e 200 g/L) apresentaram valores de atividade metanogénica superiores ao controlo, sendo que destas, a concentração de 5 g/L correspondeu ao máximo de produtividade obtido, sendo este valor cerca de 200% superior. Os ensaios de biodegradabilidade indicaram a mesma tendência, obtendo-se uma produtividade em metano superior para a grande maioria das concentrações de lama de ETA testada, quando comparadas com o controlo do ensaio. Estes resultados podem indicar que a presença de lama de ETA fomenta o fenómeno de sequestração mineral do CO2 produzido, resultando num biogás com uma maior percentagem em metano e portanto mais limpo. A análise em ICP do composto digerido demonstrou que este possuía uma elevada concentração em Si e Ca. Dos metais pesados analisados, apenas o Hg ultrapassou os valores limite estipulados por lei, pelo que a sua aplicação em solos agrícolas poderá não ser viável. Paralelamente, estudou-se o potencial metanogénico da digestão anaeróbia de duas lamas de ETAR de diferentes localidades da cidade de Braga, através de um novo ensaio de biodegradabilidade. Este demonstrou uma baixa produtividade devido, muito provavelmente, ao teor insuficiente em SV das lamas estudadas.Throughout this thesis with the theme “Study of co-digestion efficiency of waste water treatment sludge trough the incorporation of drinking water treatment sludge”, there were developed study methods, with the main goal to conclude about the viability of incorporation of DWTS in an anaerobic digestion system of WWTS. Therefore, this work started by characterizing the DWTS through its analysis in ICP, followed by the testing of its incorporation, at different concentrations, in an environment where the acetoclastic bacteria activity took place. There were also performed biodegradability assays, where the effect caused by the presence of DWTS in the anaerobic digestion system was studied, by evaluating the methane production of its co-digestion with waste water treatment sludge in an anaerobic environment. Finally the digested resultant of this co-digestion was analysed through ICP. The ICP analysis of the DWTS showed that the main elements found were Ca, Mg and Al. The results obtained by the toxicity assay showed that the methanogenic activity values to all the concentrations tested of DWTS (1, 2, 5, 10, 20, 50, 100 e 200 g/L) were higher that the value obtained by the control (0 g/L). Additionally, the methanogenic activity to the concentration of 5g/L was the highest of all tested, with a superiority towards the control of 200%. The results obtained by biodegradability assays showed the same tendency, with a higher methane production, in general, to all the drinking water treatment sludge concentrations. This fact may be explained by the phenomenon of mineral sequestration of CO2, caused by the presence of an alkaline silicate mineral- the drinking water treatment sludge. Therefore, the biogas produced is richer in methane. The digested, resultant of the biodegradability assays and tested in ICP, showed high concentrations of Si and Ca. However, according to the law, because of its high Hg concentration, it wouldn’t be viable to use it in a farming soil. Additionally, there was also performed another biodegradability assay to conclude about the methanogenic potential of two WWTS from two different locations from Braga city. This assay showed low productivity results, very probably, because of the low VS content of the sludge’s tested