O presente trabalho avaliou a possibilidade de receber e tratar resíduo de tanques sépticos num sistema dimensionado para tratar esgoto doméstico. Neste sentido, o objetivo deste estudo foi avaliar o co-tratamento deste resíduo numa estação de tratamento de esgoto composta por processo de lodos ativados. Para a realização desta avaliação utilizou-se o modelo matemático ASM1 e o software WRc Stoat 5.0. O modelo ASM1 descreve a remoção de matéria orgânica carbonácea, a nitrificação e a desnitrificação. Para atender ao objetivo proposto, foram realizadas simulações de quatro grupo de cenários, sendo que em cada grupo a ETE operava com uma vazão fixa e foi alterada a parcela de resíduo de tanque séptico a ser tratada no sistema. Para a realização das simulações, previamente realizou-se a estruturação do modelo matemático ao sistema de tratamento selecionado, ajustes dos coeficientes estequiométricos e parâmetros cinéticos e determinaram-se as concentrações de entrada e o fracionamento da DQO e do nitrogênio para o esgoto bruto e para o resíduo de tanque séptico. As simulações geraram como resultado a possibilidade de, num sistema dimensionado para uma vazão média de 180 m3/h e operado com uma vazão de 45 m3/h de esgoto doméstico receber 4,3 m3/h de resíduo de tanque séptico sem comprometer os padrões de lançamento. Já, no caso da mesma ETE operando com 90 m3/h, 135 m3/h e 162 m3/h, as parcelas possíveis de serem recebidas de resíduo de tanque séptico e concomitantemente atendendo aos padrões de lançamento definidos na legislação foram 3,6 m3/h, 3,3 m3/h e 2,9 m3/h. Os resultados obtidos permitem concluir que é viável co-tratar resíduo de tanque séptico com o esgoto doméstico e ao mesmo tempo atender aos padrões de lançamento definidos na legislação, desde que respeitados os fatores limitantes e as cargas máximas. O recebimento e o tratamento do resíduo de tanque séptico em sistemas projetados para esgoto doméstico mostram-se como práticas que podem ser implantados na gestão dos sistemas de esgotamento sanitário. Esta aplicação poderia contribuir para ampliar a correta destinação dos esgotos e consequentemente com a melhoria dos índices de atendimento do esgotamento sanitário. / The present work evaluated the possibility of receiving and treating septic tank residue in a system designed to treat domestic sewage. Therefore, the objective of this study was to evaluate the co-treatment of this residue in a sewage treatment plant with an activated sludge process. The ASM1 model and software WRc Stoat 5.0 were used to perform this evaluation. The ASM1 model describes the removal of carbonaceous organic matter, nitrification and denitrification processes. To attend the proposed objective, simulations of four scenarios group were realized and in each group the system operated with a fixed flow and was changed the portion of septic tank residue. Before running the simulations, the mathematical model was structured to the selected treatment system, adjustments of the stoichiometric coefficients and kinetic parameters and were determined the inputs and fractionations concentration of the COD and nitrogen for the sewage and the septic tank residue. The simulation results show that is possible, in a system designed for an average flow of 180 m3/h and underloaded with a domestic sewage flow of 45 m3/h to receive 4.3 m3/h of septic tank residue without compromising the standards. For systems operating at 90 m3/h, 135 m3/h and 162 m3/h, the possible parcels to be received from septic tank residue without compromising standards defined in the legislation were, respectively, 3.6 m3/h, 3.3 m3/h and 2.9 m3/h. The results allow the conclusion that it is feasible to co-treat septic tank residue with domestic sewage and at the same time respect the standards defined in the legislation, once the limiting flowrates and maximum loads are respected. The acceptance and treatment of septic tank residue in systems designed for domestic sewage are practices that can be implemented in the management of sanitary sewage systems. That can be enplaned to improve the management of sewage systems, therefore, expanding the correct destination of wastewater and consequently contribute to the improvement of sanitary sewage index.

O processo de lodos ativados consiste em um tratamento biológico amplamente utilizado nas estações de tratamento, para remoção de matéria orgânica, devido à qualidade do efluente ao final do processo. Essa remoção é realizada por microrganismos que atuam neste sistema como bactérias, protozoários, metazoários e organismos filamentosos, como fungos e bactérias, formadores de flocos biológicos. Para garantir a eficiência deste processo deve haver um equilíbrio da microbiota dentro do reator aeróbio e o controle do número de filamentosos, tendo em vista que seu excesso no sistema pode causar o intumescimento do lodo (bulking) interferindo na qualidade do efluente gerado. O presente estudo teve como objetivo testar a eficiência de uma solução de 0,001% de peróxido de hidrogênio (H2O2) no controle de microrganismos filamentosos em lodos provenientes de duas indústrias, farmacêutica e alimentícia, reduzindo assim os riscos relacionados à utilização desta substância em grandes volumes. Foram realizadas análises microscópicas do lodo para avaliação quantitativa e monitoramento da atividade biológica dos reatores, essa avaliação serviu como base para a análise qualitativa a partir do índice de Madoni (1994) gerando um Índice Biótico do Lodo (IBL). Foram realizados outros testes, como IVL e teste de respiração, sendo os resultados destes testes comparados a fim de avaliar a eficiência da solução de H2O2 e sua interferência no processo. A solução de H2O2 foi eficiente em ambos os experimentos, mostrando através dos testes de TCO e TCOe não haver interferência desta solução no metabolismo da microfauna; os resultados do IBL mostraram uma boa qualidade do lodo para ambos experimentos e a partir desta análise foi observado que a elevação de temperatura, acima de 30,0C, causa interferência no sistema levando a uma redução do IBL. Os resultados de IVL não demonstraram diferença entre os valores dos reatores controle e tratado, porém a avaliação do tamanho dos flocos e filamentos mostrou que o aumento na concentração da solução de H2O2 levou a um controle na quantidade de filamentosos nos reatores tratados que reduziram em tamanho e quantidade. / The activated sludge process consists in a treatment largely used in biological treatment plants for removal of organic matter, because of the quality of the effluent at the end of the process. This removal is accomplished by microorganisms which act in this system as bacteria, protozoa, metazoan and filamentous organisms such as fungi and bacteria, forming biological flocs. To ensure efficiency of this process must be a balance of microbiota in the aerobic reactor and control the number of filaments, in order that its excess in the system may cause sludge swelling (bulking) interfering with the quality of the effluent. The present study aimed to test the efficacy of a 0.001% solution of hydrogen peroxide (H2O2) in control of filamentous microorganisms in sludge from two industries, pharmaceutical and food, thereby reducing the risks related to the use of this substance in large volumes. Analyses microscopic sludge to quantitative evaluation and monitoring of the biological activity of the reactors, this assessment was the basis for the qualitative analysis from the Madonis index (1994) generating a Sludge Biotic Index (IBL). Other tests were performed as IVL and then breath test, and the results of these tests being compared in order to evaluate the efficiency of H2O2 solution and their interference in the process. A solution of H2O2 was efficient in both experiments, showing through the TCO and TCOe tests, that this solution not be interference with the metabolism of microfauna, the IBL results showed a good quality of the sludge for both experiments and from this analysis revealed that the temperature over 30,0C, causes interference in the system leading to a reduction in the IBL. The results IVL showed no difference between the control and treated reactors, but the evaluation of the size of the flocs and filaments showed that increasing the solution concentration of H2O2 led to control the amount of filamentous treated in reactors which have reduced in size and quantity.

O aumento da concentração de nutrientes nos corpos receptores, principalmente nitrogênio e fósforo oriundos de efluentes sanitários e industriais pode gerar o fenômeno da eutrofização. Para que isto não ocorra é necessário que este efluente passe por um tratamento adequado, no entanto, o papel desempenhado por diversos grupos de microrganismos encontrados nos sistemas de tratamento de efluentes não é completamente compreendido devido à complexidade das interações. Este trabalho teve como objetivo caracterizar a estrutura e dinâmica da comunidade microbiana (bactérias envolvidas no ciclo do nitrogênio e microfauna) e avaliar a atividade biológica dos reatores aeróbio e anaeróbio de uma indústria de alimentos. Os parâmetros físico-químicos da estação de tratamento foram monitorados, bem como foi feita a avaliação da estrutura e dinâmica da comunidade bacteriana envolvida no ciclo do nitrogênio por meio da técnica de Hibridização in situ Fluorescente. A microfauna do reator aeróbio foi caracterizada e classificada conforme o Índice Biótico do Lodo. A atividade biológica do lodo foi avaliada através do Teste de Respirometria e foram feitas correlações entre a microbiota encontrada no reator aeróbio e parâmetros físico-químicos. Os parâmetros físico-químicos analisados estiveram dentro dos limites permitidos pelas legislações federais e estaduais e os parâmetros Demanda Bioquímica de Oxigênio, Demanda Química de Oxigênio e Nitrogênio Kjeldahl foram reduzidos de 99,8%, 99,6% e 74,9%, respectivamente. Foi possível observar a presença tanto de bactérias oxidadoras de nitrito quanto de amônia em ambos os reatores analisados, bem como em cada ponto de coletas dentro dos reatores. A bactéria Pseudomonas fluorescens também ocorreu em todos os pontos de coleta dos dois reatores. Dentre os grupos que compõem a microfauna do lodo ativado, os ciliados rastejantes foram os mais frequentes, seguido pelas tecamebas, rotíferos, ciliados sésseis, ciliados livre natantes, flagelados e outros invertebrados. Além disso, não houve diferença entre as densidades dos grupos encontradas nos Pontos 1 e 2 do reator aeróbio e o Índice Biótico do Lodo encontrado foi igual a 8 (classe I). A semelhança apresentada entre a Taxa de Consumo de Oxigênio dos pontos 1 e 2, bem como a Taxa de Consumo de Oxigênio específica entre os pontos 1 e 2 sugere que o oxigênio é distribuído de forma homogênea dentro do tanque de aeração, fazendo com que os microrganismos tenham condições semelhantes de crescimento. Os ciliados livre natantes apresentaram correlação positiva com a DQO e DBO5 e os ciliados sésseis apresentaram correlação negativa com a DQO e com a DBO5. Os rotíferos apresentaram correlação negativa com Sólidos Suspensos Voláteis do reator aeróbio. Os ciliados rastejantes, tecamebas e rotíferos apresentaram correlação positiva com a microfauna total encontrada no reator aeróbio. Os ciliados livre natantes apresentaram correlação negativa com os ciliados sésseis, bactérias totais, Nitrobacter e outras bactérias; e correlação positiva com outros invertebrados. Os flagelados apresentaram correlação negativa com as bactérias totais, enquanto as outras bactérias apresentaram correlação positiva. Os outros invertebrados apresentaram correlação negativa com Nitrobacter. / The increasing concentration of nutrients in receiving water bodies, especially nitrogen and phosphorus originating from domestic and industrial effluent discharges can cause eutrophication. In order to avoid that, the effluents must be properly treated for nutrients removal in wastewater treatment plants prior discharge. However, the role played by various groups of microorganisms found in wastewater treatment systems is not completely understood due to the complexity of interactions. This study aimed to characterize the structure and dynamics of microbial community (with focus on bacteria involved in the nitrogen cycle and microfauna) and evaluate the biological activity of aerobic and anaerobic reactors for wastewater treatment operated at a food industry. The physical and chemical parameters of the treatment plant were monitored. At the same time, hybridization in situ fluorescent assessed the structure and dynamics of bacterial community involved in the nitrogen cycle. The microfauna in the aerobic reactor were characterized and classified according to the Sludge Biotic Index. The sludge biological activity was assessed by respirometry assays and correlations were made between the microbiota found in the aerobic reactor and selected physicochemical parameters. The physical and chemical parameters analysed complied with the limits allowed by the federal and state regulations and parameters Biochemical Oxygen Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD) and Kjeldahl nitrogen were reduced 99.8%, 99.6% and 74.9%, respectively. It was found the presence of both nitrite-oxidizing and ammonia-oxidizing bacteria in both reactors and in each sampling point within the reactors. Pseudomonas fluorescens bacteria also occurred in all collection points of both reactors. Among the microorganism groups observed in the activated sludge, crawling ciliates were the most frequent, followed by tecamoebians, rotifers, ciliates sessile, free natant ciliates, flagellates and other invertebrates. In addition, there was no difference between the densities of the groups found in Points 1 and 2 in the aerobic reactor and the Sludge Biotic Index was found equal to 8 (class I). The similarity between the presented Oxygen Consumption Rate of items 1 and 2 as well as the Oxygen Consumption Rate particularly between points 1 and 2 suggest that oxygen is distributed evenly within the aeration tank, causing the microorganisms to have similar growth conditions. The free natant ciliates were positively correlated with COD and BOD5 and sessile ciliates showed a negative correlation with the COD and the BOD5. Rotifers were negatively correlated with Suspended Volatile Solids in the aerobic reactor. Crawling ciliates, rotifers and the tecamoebians were positively correlated with the total microorganisms found in the aerobic reactor. The free natant ciliates showed a negative correlation with the sessile ciliates, total bacteria, Nitrobacter and other bacteria and a positive correlation with other invertebrates. The flagellates were negatively correlated with the total bacteria, while other bacteria were positively correlated. The other invertebrates showed a negative correlation with Nitrobacter.

Os custos com a implantação de unidades piloto de flotação por ar dissolvido (FAD) requerem estratégias especiais em função da falta de correlações entre a escala laboratorial e a industrial, uma vez que os projetos de FAD têm sido concebidos apenas sob o ponto de vista econômico. Nesse sentido, tem-se realizado esforços significativos para descrever e modelar um scale-up para o processo de FAD, sendo necessário elaborar e validar um modelo de previsão de scale-up para promover a mudança de escala necessária. No presente trabalho foi obtida uma correlação de scale-up como base para o projeto de uma unidade piloto, a partir de um modelo físico em escala de laboratório por meio da análise de correlações de semelhança dinâmica envolvendo grandezas predominantes em uma câmara de FAD usada na separação e recuperação de águas oleosas. Com auxílio da fluidodinâmica computacional e de vídeos dos fluxos de microbolhas e flocos, as forças de inércia e de gravidade foram identificadas como as grandezas predominantes em uma câmara de FAD pela discrepância entre as velocidades médias de ascensão de microbolhas e flocos, de 8,7310-7 m/s e 1,17510-5 m/s, respectivamente. As simulações foram realizadas por meio do software ANSYS e as medidas foram efetuadas com o auxílio de uma câmera fotográfica. A metodologia de trabalho empregada permitiu o desenvolvimento de uma técnica simples e de baixo custo, diminuindo a probabilidade de riscos futuros em um investimento de scale-up. / The implantation costs of dissolved air flotation (DAF) pilot units require special strategies due to the lack of correlations between laboratory and industrial scale, as novel flotation methods have been considered strictly from an economic standpoint. In this sense, significant efforts have been made to describe and model a scale-up to the process of FAD, being necessary to design and validate a scale-up forecasting model to promote a change in the required scale. In this study a scale-up correlation for a pilot unit project was determined based on the analysis of dynamic similarity correlations involving the predominant phenomena of a dissolved air flotation (DAF) chamber used in separating and recovering oily water. With the aid of computational fluid dynamics and videos of microbubble and floc flow, inertia and gravity were identified as the predominant phenomena in a DAF chamber by the discrepancy between the average speeds of rise of microbubbles and flakes of 8.73 10-7 m/s and 1.17510-5 m/s, respectively. The simulations were performed using ANSYS software and measurements were made with the aid of a camera. The strategy described herein is simple and reduces the likelihood of future risks in scale-up investments.

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-06-22T12:30:02Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-06-22T12:30:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 921341 bytes, checksum: 446b365083b78b0c2838f6e14f0457d3 (MD5) Previous issue date: 2011-05-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Bleached kraft pulp production generates large volumes of wastewater. During the process, wood components such as lignin, extractives and fibers are removed and contribute to the organic load of these effluents. Pulp mill wastewater treatment is usually performed by biological processes but part of the organic load has low biodegradability (or high recalcitrance) and is not removed by the treatment. Moreover, some of these compounds be toxic and decrease survival and, or reproduction in aquatic organisms. Pulp mill effluents are commonly treated in activated sludge plants. This system consists of an aeration tank, where organic matter is removed by biomass (biological sludge), and a sedimentation tank (secondary sedimentation), where effluent clarification occurs through settling of the biological sludge, which is recycled to the aeration tank, which allows increasing the biomass concentration and contributes to greater treatment efficiency. The moving bed biofilm reactor (MBBR) has emerged as a new activated sludge system configuration aimed at greater organic matter removal efficiency combined with greater stability, lower solids production and less need for nutrients. In this system, the aeration tank is filled with plastic biofilm carriers that are suspended and in continuous movement within the aeration tank, permitting growth of biomass in both dispersed and biofilm forms. This configuration allows greater biomass retention and may result in better recalcitrant organic matter or toxicity removal from industrial effluent. This study compared activated sludge and MBBR systems in parallel with the MBBR with hydraulic retention times of 12 and 24 hours, and the reactors in series (with MBBR after the activated sludge system), with regard to removal of organic matter, extractives, lignin, phenolic compounds and toxicity of bleached kraft pulp mill effluent, as well as EPS production by biological sludge. Both systems showed high organic matter removal efficiency with no statistically significant differences between reactor configurations. In relation to recalcitrant compounds, the MBBR was more efficient than the activated sludge system in extractives removal, but there was no difference in removal of lignin or phenolic compounds. Protein contents were higher in EPS produced by biological sludge in the reactors operated in series than in parallel. In general, the chronic toxicity to Ceriodaphnia dubia was eliminated through biological treatment, independently of the system or hydraulic retention time. In general, theMBBR and activated sludge systems behaved similarly for most of the parameters analyzed and configurations evaluated. / O processo de produção de polpa celulósica kraft branqueada é conhecido pela geração de grande volume de efluentes. Durante o processo, componentes da madeira, como lignina, extrativos e fibras, são removidos e contribuem para o aumento da carga orgânica destes efluentes. O tratamento destas águas residuárias normalmente é realizado por processos biológicos e parte destes compostos orgânicos possui baixa biodegradabilidade (ou alta recalcitrância) e não são removidos durante o tratamento. Além disso, alguns desses compostos apresentam efeitos tóxicos e podem causar problemas em relação à sobrevivência e, ou reprodução de organismos aquáticos. Um dos processos biológicos mais utilizados por indústrias de polpa celulósica é o sistema de lodos ativados. Este sistema é composto por um tanque de aeração, no qual ocorre a remoção da matéria orgânica através de sua utilização por uma biomassa (lodo biológico), e um decantador (decantador secundário), no qual ocorre a clarificação do efluente através da sedimentação dos sólidos em suspensão. O fornecimento do oxigênio é realizado por aeradores superficiais, sopradores de ar ou injeção de oxigênio puro. O sistema apresenta ainda uma linha de recirculação de lodo, responsável pelo retorno da biomassa decantada ao tanque de aeração, o que permite o aumento da concentração da biomassa e contribui para uma maior eficiência do tratamento. O reator de biofilme e leito móvel (MBBR) surgiu como uma nova configuração do sistema de lodos ativados visando maior eficiência de remoção de matéria orgânica combinada com maior estabilidade, menor produção de sólidos e menor necessidade de nutrientes. Neste sistema, o tanque de aeração é preenchido com meios suportes que possibilitam o crescimento aderido juntamente com o crescimento disperso no meio líquido. Esta configuração permite maior retenção da biomassa e pode implicar em uma maior remoção de matéria orgânica recalcitrante ou tóxica de efluentes industriais. O presente estudo comparou o sistema de lodos ativados e reator MBBR operados em paralelo com tempos de detenção hidráulica de 12 e 24 horas, além dos reatores em série (com o MBBR após o sistema de lodos ativados). Foram avaliadas as eficiências dos sistemas em relação à remoção de matéria orgânica, extrativos, lignina, compostos fenólicos e toxicidade do efluente de uma fábrica de polpa kraft branqueada de eucalipto, além de produção de EPS pelo lodo biológico. Os resultados indicaram grande eficiência de remoção de matéria orgânica de ambos os sistemas nas diferentes configurações testadas, e não foram observadas diferenças significativas entre os tratamentos. Em relação aos compostos recalcitrantes, o MBBR apresentou-se mais eficiente na remoção de extrativos do que o sistema de lodos ativados, mas não houve diferença significativa para a remoção de compostos fenólicos. Em geral, o tratamento biológico foi capaz de eliminar a toxicidade a Ceriodaphnia dubia, independentemente do reator ou tempo de detenção hidráulico. De maneira geral, o reator MBBR comportou-se de maneira semelhante ao sistema de lodos ativados, para a maioria dos parâmetros analisados e para as configurações testadas.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 240547 bytes, checksum: 20321868b10a192937153ede468b05e2 (MD5) Previous issue date: 2012-02-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Sanitary landfill leachate has high, potentially toxic organic and nutrient loads that may cause negative impacts during combined biological treatment with sewage. In this study, the effect of intermittent leachate addition at the inlet of the activated sludge municipal sewage treatment plant in Juiz de Fora, Minas Gerais, located in southeastern Brazil, was evaluated. Raw sewage, leachate, mixed leachate-sewage and treated wastewater samples were collected monthly over six months for physicochemical characterization (organic matter, solids, nutrients, metals) and determination of acute toxicity to Daphnia similis. Return activated sludge was also collected and used to quantify specific oxygen uptake rate (SOUR) and biomass growth in sewage and leachate-sewage mixtures in the laboratory. Leachate presented higher values than sewage for all parameters measured, except phosphorous, though its composition varied widely. Activated sludge treatment efficiently removed organic matter and nutrients, despite the high intermittent loads associated with leachate added at the treatment plant inlet. The only parameters that regularly surpassed Minas Gerais state discharge limits were Hg and Pb. Contrary to the raw sewage that did not exhibit toxicity, all samples of leachate were acutely toxic to D. similis and this led to toxicity in four of the mixed leachate-sewage samples, while only one sample of treated wastewater exhibited slight toxicity. Leachate toxicity correlated positively with pH, nitrogen and conductivity. Potentiation of the toxic effect was observed in leachate-sewage mixtures prepared in the laboratory. SOUR values and sludge production increased in mixtures of 20% leachate-80% sewage over their values in sewage alone. SOUR values correlated negatively with As, Cd, Hg and Pb. The results suggest that activated sludge can adapt to the increased organic and nutrient load associated with landfill leachate over time, but the effect of the impulse loads that enter with leachate should be investigated further. / O lixiviado de aterro sanitário apresenta elevadas cargas orgânicas e de nutrientes potencialmente tóxicas, que podem causar impactos negativos durante o tratamento biológico combinado com esgoto. Nesta pesquisa foi avaliado o efeito da adição de lixiviado ao esgoto sanitário no cotratamento por lodos ativados em uma ETE no município de Juiz de Fora, sudeste do Brasil. Esgoto bruto, lixiviado, mistura esgoto-lixiviado afluente na ETE e efluente secundário foram coletados mensalmente, durante 6 meses, caracterizados físico-quimicamente (matéria orgânica, sólidos, nutrientes e metais) e avaliadas quanto à toxicidade aguda à Daphnia similis. Lodo da linha de reciclo foi coletado para a quantificação da taxa específica de consumo de oxigênio (SOUR) e de crescimento de biomassa do lodo no esgoto bruto e em misturas esgoto-lixiviado preparadas em bancada. Os resultados evidenciaram a grande variabilidade na composição do lixiviado, o qual apresentou valores mais elevados em todas as variáveis analisadas, exceto o fósforo. Apesar da elevada carga orgânica adicionada de forma intermitente no sistema, o tratamento por lodos ativados parece remover de forma eficiente a matéria orgânica e nutrientes e produz um efluente secundário com baixas concentrações de DQO e N orgânico. O efluente secundário apresentou concentrações de Hg e Pb acima dos limites estabelecidos para lançamento em corpos d água no estado de Minas Gerais. Ao contrário do esgoto bruto, todas as amostras de lixiviado foram tóxicas à D. similis, o que conferiu toxicidade à mistura afluente na ETE em algumas amostragens. Somente uma amostra de efluente secundário apresentou ligeira toxicidade. A toxicidade do lixiviado correlacionou-se positivamente com o pH, nitrogênio e condutividade. Testes de toxicidade em misturas preparadas em bancada evidenciaram o efeito de potencialização da toxicidade do lixiviado. Há uma tendência do aumento da SOUR com o aumento da proporção de lixiviado na mistura e os valores de SOUR correlacionaram-se negativamente com As, Cd, Hg e Pb. Os resultados sugerem que os lodos ativados podem se adaptar a misturas com maiores concentrações de lixiviado ao longo do tempo, mas o efeito de altas cargas na entrada do sistema deve ser investigado futuramente.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 512834 bytes, checksum: 26edb11c2436ad862e5f07852f5553d2 (MD5) Previous issue date: 2006-12-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work evaluated the combination of ozone and activated sludge for treatment of bleached kraft pulp effluents. Ozonation was done before and after biological treatment. First the influence of pH, temperature and hydrogen peroxide dose on ozonation was assessed in order to optimize treatment efficiency, which was evaluated in terms of COD, BOD5, lignin, biodegradability and toxicity. After the preliminary assessments and definition of conditions, ozonation was run as pre-treatment and as intermediate treatment between biological treatments. Results showed that neither pH nor temperature played an important role in COD removal and increasing BOD5 and biodegradability, suggesting that is not necessary to adjust temperature and pH before ozone application. Although addition of hydrogen peroxide improved biodegradability, it left a residual that is toxic to biological treatment and would have to be eliminated. The effluent contained a hydrogen peroxide residual of 0.7 mmol L-1 due the use of this reagent as a bleaching agent at the mill. Given that ozonation (2; 5 and 10 mmol L-1) without addition of hydrogen peroxide led to a 50% increase in biodegradability it was decided not to add hydrogen peroxide to the effluents in further experiments. Pretreatment with ozone followed by biological treatment improved COD, TOC, AOX and lignin removals. The effects of ozonation and biological treatment on low and high molecular weight compounds were also assessed, by filtration at a membrane of 500 g mol-1 cut off. It was observed that organic matter removal was much more efficient in the low molecular weight fraction (< 500 g mol-1) and that the majority of recalcitrant organic matter is in the high molecular weight fraction (> 500 g mol-1). The last part of the work assessed the use of ozone as intermediate treatment, between aerobic biological treatments and the influence of the hydraulic retention time (HRT) on removal of the analyzed parameters. Samples were collected in the mill biological reactor at different theoretical HRT (1.2; 2.3; 3.5; 7 and 14 hours) and in the bench-scale laboratory reactor operated at different HRT (2; 4; 8 and 12 hours). In both the industrial and laboratory systems the majority of organic matter was removed within the first two hours of treatment, although higher removals were achieved at HRT greater than seven hours. Effluent treated in the laboratory two and four hours were treated with ozone doses of 2; 5 and 10 mmol L-1. Post-ozonation was efficient in removal of color and lignin, but had limited potential for the removal of COD and TOC. BOD5 increased, suggesting that a subsequent biological treatment would improve overall organic matter removal, but BOD5 after ozonation was at most 30 mg L-1, only half the legal limit for discharge, and further biological treatment was not attempted. Use of ozone as an intermediate after aerobic biological treatment was not a viable alternative for COD reduction, but would be very efficient if the aim was to remove color and lignin. / Neste trabalho foi avaliada a aplicação combinada de ozonização e lodos ativados para o tratamento de efluentes de celulose kraft branqueada de eucalipto. A ozonização foi aplicada antes e após o tratamento biológico. Inicialmente foi avaliada a influência do pH, da temperatura e de peróxido de hidrogênio na ozonização para se estabelecerem as condições que levassem a uma maior eficiência de tratamento após o tratamento com ozônio. A eficiência dos tratamentos foi avaliada com base em alguns parâmetros de relevância ambiental, como DQO, DBO5, lignina, biodegradabilidade e toxicidade. Após as avaliações preliminares e definição das condições de aplicação do ozônio, foi realizada a ozonização como prétratamento e como tratamento intermediário ao sistema de tratamento biológico. Os resultados mostraram que o pH e temperatura não apresentaram influência na remoção de DQO e no aumento da DBO5 e da biodegradabilidade do efluente, sugerindo que não é necessária nenhuma manipulação do efluente para correção de temperatura e pH. O teste com peróxido de hidrogênio indicou que a sua adição, apesar de melhorar a biodegradabilidade, apresenta a desvantagem de deixar um residual que é tóxico ao tratamento biológico, devendo esse residual ser eliminado. O efluente analisado já apresentava um residual de 0,7 mmol L-1 de peróxido de hidrogênio devido ao uso desse reagente no branqueamento da celulose. Com esse residual foi observado um aumento da biodegradabilidade do efluente de até 50% nas doses aplicadas de ozônio, optando-se por nos tratamentos seguintes não se adicionar peróxido de hidrogênio aos efluentes. Na etapa posterior foi realizado o pré-tratamento com ozônio seguido de tratamento biológico, conseguindo-se um aumento da remoção de DQO (3%), COT (1,5%), AOX (9%) e lignina (9%) com uma dose de 5 mmol L-1 de ozônio. Avaliou-se também nessa etapa o comportamento na ozonização e no tratamento biológico das frações de alta e baixa massa molar, separadas através de membrana com limite de exclusão molar de 500 g mol-1. Foi observado que a remoção da matéria orgânica é muito mais eficiente na fração de baixa massa molar (< 500 g mol-1) e que a maior parte da matéria orgânica recalcitrante ao tratamento biológico está contida na fração de alta massa molar (> 500 g mol-1). A última etapa do trabalho consistiu na avaliação da influência do tempo de detenção hidráulica (TDH) na remoção dos parâmetros analisados e o uso de ozônio como tratamento intermediário a dois tratamentos biológicos. Foram coletadas amostras nos reatores biológicos da indústria em diferentes TDH teóricos (1,2; 2,3; 3,5; 7 e 14 horas) e do sistema de lodos ativados de bancada operado com diferentes TDH (2; 4; 8 e 12 horas). Embora as maiores remoções de DQO e DBO5 fossem conseguidas em TDH maiores que sete horas, a maior parte de todos os parâmetros avaliados foi removida dentro de duas horas de tratamento, tanto no sistema industrial como no laboratorial. Para a avaliação do uso de ozônio como tratamento intermediário, os efluentes tratados por 2 e 4 horas no laboratório foram submetidos à ozonização com doses de 2; 5 e 10 mmol L-1. O processo foi eficiente para remoção de cor e lignina, mas apresentou potencial limitado na remoção de DQO e COT. Foi observado um aumento da DBO5, que a princípio indicaria que um tratamento biológico posterior aumentaria a remoção de matéria orgânica, porém a DBO5 após a ozonização foi no máximo de 30 mg L-1, valor pequeno considerando-se que a legislação exige valores menores que 60 mg L-1. Esses resultados sugerem que o uso de ozônio como tratamento intermediário após tratamento biológico aeróbio não é viável do ponto de vista de remoção de DQO, mas é muito eficiente se o objetivo for a remoção de cor e de lignina.

O aumento da concentração de nutrientes nos corpos receptores, principalmente nitrogênio e fósforo oriundos de efluentes sanitários e industriais pode gerar o fenômeno da eutrofização. Para que isto não ocorra é necessário que este efluente passe por um tratamento adequado, no entanto, o papel desempenhado por diversos grupos de microrganismos encontrados nos sistemas de tratamento de efluentes não é completamente compreendido devido à complexidade das interações. Este trabalho teve como objetivo caracterizar a estrutura e dinâmica da comunidade microbiana (bactérias envolvidas no ciclo do nitrogênio e microfauna) e avaliar a atividade biológica dos reatores aeróbio e anaeróbio de uma indústria de alimentos. Os parâmetros físico-químicos da estação de tratamento foram monitorados, bem como foi feita a avaliação da estrutura e dinâmica da comunidade bacteriana envolvida no ciclo do nitrogênio por meio da técnica de Hibridização in situ Fluorescente. A microfauna do reator aeróbio foi caracterizada e classificada conforme o Índice Biótico do Lodo. A atividade biológica do lodo foi avaliada através do Teste de Respirometria e foram feitas correlações entre a microbiota encontrada no reator aeróbio e parâmetros físico-químicos. Os parâmetros físico-químicos analisados estiveram dentro dos limites permitidos pelas legislações federais e estaduais e os parâmetros Demanda Bioquímica de Oxigênio, Demanda Química de Oxigênio e Nitrogênio Kjeldahl foram reduzidos de 99,8%, 99,6% e 74,9%, respectivamente. Foi possível observar a presença tanto de bactérias oxidadoras de nitrito quanto de amônia em ambos os reatores analisados, bem como em cada ponto de coletas dentro dos reatores. A bactéria Pseudomonas fluorescens também ocorreu em todos os pontos de coleta dos dois reatores. Dentre os grupos que compõem a microfauna do lodo ativado, os ciliados rastejantes foram os mais frequentes, seguido pelas tecamebas, rotíferos, ciliados sésseis, ciliados livre natantes, flagelados e outros invertebrados. Além disso, não houve diferença entre as densidades dos grupos encontradas nos Pontos 1 e 2 do reator aeróbio e o Índice Biótico do Lodo encontrado foi igual a 8 (classe I). A semelhança apresentada entre a Taxa de Consumo de Oxigênio dos pontos 1 e 2, bem como a Taxa de Consumo de Oxigênio específica entre os pontos 1 e 2 sugere que o oxigênio é distribuído de forma homogênea dentro do tanque de aeração, fazendo com que os microrganismos tenham condições semelhantes de crescimento. Os ciliados livre natantes apresentaram correlação positiva com a DQO e DBO5 e os ciliados sésseis apresentaram correlação negativa com a DQO e com a DBO5. Os rotíferos apresentaram correlação negativa com Sólidos Suspensos Voláteis do reator aeróbio. Os ciliados rastejantes, tecamebas e rotíferos apresentaram correlação positiva com a microfauna total encontrada no reator aeróbio. Os ciliados livre natantes apresentaram correlação negativa com os ciliados sésseis, bactérias totais, Nitrobacter e outras bactérias; e correlação positiva com outros invertebrados. Os flagelados apresentaram correlação negativa com as bactérias totais, enquanto as outras bactérias apresentaram correlação positiva. Os outros invertebrados apresentaram correlação negativa com Nitrobacter. / The increasing concentration of nutrients in receiving water bodies, especially nitrogen and phosphorus originating from domestic and industrial effluent discharges can cause eutrophication. In order to avoid that, the effluents must be properly treated for nutrients removal in wastewater treatment plants prior discharge. However, the role played by various groups of microorganisms found in wastewater treatment systems is not completely understood due to the complexity of interactions. This study aimed to characterize the structure and dynamics of microbial community (with focus on bacteria involved in the nitrogen cycle and microfauna) and evaluate the biological activity of aerobic and anaerobic reactors for wastewater treatment operated at a food industry. The physical and chemical parameters of the treatment plant were monitored. At the same time, hybridization in situ fluorescent assessed the structure and dynamics of bacterial community involved in the nitrogen cycle. The microfauna in the aerobic reactor were characterized and classified according to the Sludge Biotic Index. The sludge biological activity was assessed by respirometry assays and correlations were made between the microbiota found in the aerobic reactor and selected physicochemical parameters. The physical and chemical parameters analysed complied with the limits allowed by the federal and state regulations and parameters Biochemical Oxygen Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD) and Kjeldahl nitrogen were reduced 99.8%, 99.6% and 74.9%, respectively. It was found the presence of both nitrite-oxidizing and ammonia-oxidizing bacteria in both reactors and in each sampling point within the reactors. Pseudomonas fluorescens bacteria also occurred in all collection points of both reactors. Among the microorganism groups observed in the activated sludge, crawling ciliates were the most frequent, followed by tecamoebians, rotifers, ciliates sessile, free natant ciliates, flagellates and other invertebrates. In addition, there was no difference between the densities of the groups found in Points 1 and 2 in the aerobic reactor and the Sludge Biotic Index was found equal to 8 (class I). The similarity between the presented Oxygen Consumption Rate of items 1 and 2 as well as the Oxygen Consumption Rate particularly between points 1 and 2 suggest that oxygen is distributed evenly within the aeration tank, causing the microorganisms to have similar growth conditions. The free natant ciliates were positively correlated with COD and BOD5 and sessile ciliates showed a negative correlation with the COD and the BOD5. Rotifers were negatively correlated with Suspended Volatile Solids in the aerobic reactor. Crawling ciliates, rotifers and the tecamoebians were positively correlated with the total microorganisms found in the aerobic reactor. The free natant ciliates showed a negative correlation with the sessile ciliates, total bacteria, Nitrobacter and other bacteria and a positive correlation with other invertebrates. The flagellates were negatively correlated with the total bacteria, while other bacteria were positively correlated. The other invertebrates showed a negative correlation with Nitrobacter.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PedroHSO_DISSERT.pdf: 2680953 bytes, checksum: 2a5742ac4e3d4679d06b09232988727f (MD5) Previous issue date: 2014-07-24 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / In wastewater treatment, activated sludge systems have been a technology widely applied as secondary treatment. During this step, which has a strong biological aspect, it is necessary to introduce oxygen supply for the maintenance of metabolic activity of the bacteria through the aerators. Aeration devices are responsible for most of the energy consumption in this stage. In this background, the influence of three aeration intensities (atmospheric air flow 3.5, 7.0 and 10.5 L.min-1) and the concentration of dissolved oxygen (DO) on the dimension of activated sludge flocs as well as on the efficiency of organic matter removal were assessed using a traditional activated sludge system which was fed with synthetic domestic wastewater. Samples were taken weekly from the three units that make up the system feed, aeration and storage tank in order to verify the Chemical Oxygen Demand (COD). It was established the process efficiency through a comparison between the initial and final COD. Besides the parameters already mentioned, this monitoring work on activated sludge batch system was also observed by Mixed Liquor Suspend Solids (MLSS), Volatile Suspend Solids (VSS), pH and temperature measures. The results have showed a maximum removal efficiency around 75% in the first aeration sequence and approximately 85% for the second and third one. For the first aeration, the DO concentration remained higher than 3.0 mg.L-1 and a diameter range from 10 to 60 &#956;m was observed. In the second e third sequence, the DO concentration remained higher than 4.0 mg.L-1 with a diameter range of 10 until 200 &#956;m. Although the sequence 1 and 2 have presented similar performances for organic matter removal, the sequence 2 promoted a regular floc size distribution and with lower values of Sludge Volumetric Index (SVI) meaning a better flocculating ability. In addition, the results reaffirmed what the literature has reported: higher DO concentrations produce flocs with greater dimensions / No tratamento de ?guas residu?rias, os sistemas de lodos ativados t?m sido uma tecnologia largamente aplicada como tratamento secund?rio. Durante essa etapa, a qual possui uma caracter?stica fortemente biol?gica, ? necess?rio o fornecimento de oxig?nio para a manuten??o da atividade metab?lica das bact?rias atrav?s de aeradores. Os dispositivos de aera??o s?o respons?veis pela maior parte do consumo de energia ao longo dessa fase. Nesse contexto, a influ?ncia de tr?s intensidades de aera??o (vaz?o de ar atmosf?rico de 3,5, 7,0 e 10, 5 L.min-1) e a concentra??o de oxig?nio dissolvido (OD) sobre a dimens?o de flocos de lodo ativado, e bem como sobre a efici?ncia de remo??o foram avaliadas utilizando um sistema tradicional de lodos ativados alimentado com efluente dom?stico sint?tico. Amostras foram retiradas semanalmente das tr?s unidades que compunham o sistema tanque de alimenta??o, de aera??o e de armazenamento para verificar a Demanda Qu?mica de Oxig?nio (DQO). A efici?ncia do processo foi estabelecida atrav?s da compara??o entre a DQO inicial e final. Al?m dos par?metros j? mencionados, este trabalho de monitoramento do sistema de lodos ativados de bancada foi observado tamb?m por meio de medi??es de S?lidos em Suspens?o Totais (SST) e Vol?teis (SSV), pH e temperatura. Os resultados mostraram uma efici?ncia m?xima de remo??o de quase 75% na primeira sequ?ncia de aera??o e aproximadamente 85% para a segunda e terceira sequ?ncias. Para a primeira aera??o, a concentra??o de OD manteve-se maior que 3,0 mg.L-1 e uma faixa de di?metro de 10 a 60 &#956;m foi observada, enquanto que na segunda e terceira sequ?ncia, a concentra??o de OD permaneceu superior a 4,0 mg.L-1 com uma faixa de di?metro de 10 a 200 &#956;m. Embora a sequ?ncia 2 e 3 tenham apresentado, ambas, desempenhos similares para remo??o de mat?ria org?nica, a sequ?ncia 3 promoveu uma distribui??o de tamanho de flocos mais regular e com baixos valores de ?ndices Volum?tricos do Lodo (IVL), configurando em uma melhor habilidade de sedimenta??o. Em adi??o, os resultados reafirmam o que literatura tem relatado, maiores concentra??es de OD produzem flocos com maiores dimens?es