A poluição relacionada a metais pesados tem recebido uma atenção especial devido a sua alta toxicidade, não biodegradabilidade e tendência de acumular-se na cadeia alimentar. Apesar disso, metais pesados também são considerados recursos valiosos, portanto a sua remoção em conjunto com a sua recuperação torna-se ainda mais importante. Este caso aplica-se aos rejeitos de mineração de cobre, os quais oferecem a possibilidade de recuperação do metal e de sua contenção de maneira segura do meio ambiente. Tais rejeitos se caracterizam por ocuparem enormes áreas inundadas e abrigarem soluções diluídas de cobre (II), porém, muitas vezes, acima dos limites seguros. Diversos processos tradicionais de tratamento mostram-se disponíveis para remover o cobre de tais soluções, no entanto, em certas aplicações eles podem ser ineficientes ou muito onerosos. Nesse contexto, a biossorção é uma alternativa interessante. Nesse processo, certos microrganismos, como fungos, bactérias e algas, ligam-se passivamente ao cobre na forma íons ou outras moléculas em soluções. No presente trabalho foi avaliado o potencial de biossorção de íons cobre (II) pela biomassa do fungo Rhizopus microsporus, coletado e isolado da área de rejeitos da Mina do Sossego, na região norte do Brasil. Isotermas de biossorção foram determinadas experimentalmente em bateladas sob temperatura de 25°C, agitação de 150 rpm, concentração de biomassa de 2,0 a 2,5 g/L e tempo de contato mínimo de 4 horas. O pH mostrou ser um fator importante no equilíbrio da biossorção, sendo o valor máximo da capacidade de biossorção de 33,12 mg de cobre / g biomassa encontrado em pH 6. Valores sucessivamente menores são encontrados pela acidificação da solução, sendo o pH 1 considerado adequado para o processo de dessorção, correspondendo a uma capacidade de biossorção de 1,95 mg/g. Modelos de adsorção de Langmuir e de Freundlich ajustaram-se adequadamente às isotermas tanto com pH controlado quanto não controlado. Foi constatado que a troca iônica é um dos mecanismos envolvidos na biossorção do cobre com Rhizopus microsporus. Tanto o modelo de pseudo-primeira ordem quanto o de pseudo-segunda ordem ajustaram-se aos dados cinéticos da biossorção, sendo que o equilíbrio ocorre em aproximadamente 4 horas. A biomassa conservou a capacidade de biossorção ao operar repetidamente em três ciclos de sorção-dessorção. A biomassa viável e a morta não apresentaram diferença estatisticamente significativa na capacidade de biossorção. / Heavy metal pollution has been receiving a special attention because of the high toxicity of these metals, by their non-biodegradability and by their tendency to accumulate throughout the food chain. Nevertheless, heavy metals are also considered valuable resources, hence their recovery and recycle assumes even greater significance. This is the case of copper mining tailings, which offer the possibility of metal recovery while it must be safely contained from the environment. These wastes are characterized by occupying huge flooded areas with very dilute copper (II) solutions, however, in many cases above safe limits. Various traditional treatment methods are available to remove copper from such solutions; however, for certain applications they may be either ineffective or too costly. In this context, biosorption becomes an interesting alternative. In this process, certain microorganisms such as fungi, bacteria and algae, passively bind to the copper ion or other molecules in solution. In the present study the biosorption potential of copper (II) by the fungal biomass of Rhizopus microsporus, collected and isolated from the tailings area of Sossego mine, located in the northern region of Brazil, has been evaluated. Biosorption isotherms have been experimentally determined by batch experiments at a temperature of 25C, agitation speed of 150 rpm, biosorbent concentration in the range of 2.0 to 2.5 mg/L, and contact time of at least 4 hours. The pH has been found to be a determining factor for the sorption equilibrium, a maximum sorption capacity of 33.12 mg copper / g biomass being found at pH 6. Successively smaller values have been found by the acidification of the solution. A pH value of 1 has been considered adequate for the desorption process, which correspond to a biosorption capacity of 1,95 mg/g. Both Langmuir and Freundlich adsorption models fitted well to equilibrium data using both pH methodologies, however the determination coefficient is slightly higher for the former model. It has been found that ion exchange is one of the mechanisms involved in copper (II) biosorption by Rhizopus microsporus. Both pseudo-first and pseudo-second order models have fitted well to biosorption kinetic data. Equilibrium approaches within approximately 4 hours. The biosorbent has proved to maintain its sorption efficiency after three regeneration cycles. Viable and dead biomasses have not exhibited statistically significant difference in sorption behavior.

A drenagem ácida de minas (DAM) é formada quando certos minerais sulfetados são expostos a condições de oxidação. A DAM é normalmente associada com a mineração de carvão, principalmente de depósitos de rejeitos de carvão, que possuem alta concentração de pirita (FeS2). A neutralização da DAM usando materiais alcalinos, como calcário e escórias de aciaria é uma das técnicas utilizadas para remediação deste problema. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar o desempenho da escória de aciaria elétrica do forno-panela na neutralização da DAM em leitos de percolação em comparação com calcário, material tradicionalmente empregado para tal fim. A metodologia de trabalho consistiu na construção de dois sistemas em escala de laboratório, um leito em canal aberto e um reator de leito empacotado. Estudos foram conduzidos para avaliar a capacidade de neutralização e a qualidade do efluente tratado, considerando os seguintes parâmetros: pH, Fe, Al, Cr, Mn, Zn, Ca, Mg, dureza, sulfatos, condutividade e efeitos toxicológicos para microcrustáceos e peixes. Adicionalmente, foram conduzidos estudos de caracterização da escória antes e após aplicação na neutralização da DAM, visando sua futura destinação. O uso de reator de leito empacotado para tratamento da DAM obteve melhores resultados do que o sistema de canal aberto. O reator evita a percolação do efluente por caminhos preferenciais, aumentando a relação volume tratado/volume de leito. Os ensaios realizados com a escória do forno-panela no reator de leito empacotado demonstraram que esse material apresenta uma alta basicidade, permitindo equalização do efluente de saída para que seja descartado na faixa neutra de pH com a remoção dos metais, enquanto com calcário a remoção dos metais foi parcial, ficando o Fe e Mn com valores acima do permitido pela legislação para o descartes de efluentes. Em ambos os casos, o efluente tratado não apresentou toxicidade. Um dos problemas identificados, para ambos os materiais, foi o recobrimento das partículas pelos hidróxidos metálicos na superfície dos materiais, que reduziu a vida útil dos sistemas e o volume de efluente tratado. O ensaio de expansibilidade demonstra que a escória do forno-panela, na sua forma original, apresenta característica expansiva. Após a neutralização do efluente, a escória apresentou expansão menor que o limite estabelecido na norma ASTM C1260, o que poderia viabilizar sua utilização como agregado na construção civil. Os estudos realizados neste trabalho permitiram concluir que o uso de escórias do forno-panela para neutralização de DAM é uma solução, no sentido de melhorar a qualidade da água em depósitos de rejeitos de carvão, possibilitando um destino para a escória de aciaria elétrica após o tratamento da DAM. / The acid mine drainage (AMD) is formed when certain sulfide minerals are exposed to oxidizing conditions. The AMD is commonly associated with coal mining, especially in coal waste deposits that contain high pyrite (FeS2) concentration. The neutralization of AMD using alkaline materials, like limestone and steel slag is one of the useful remediation techniques. The aim of this work was to study the performance of an electric steel slag of a ladle furnace in the neutralization of the AMD in a percolation bed in a comparative way with limestone, material normaly used for this purpose. The methodology of this work is based in the set up of two systems at labotatory scale, one with open channel bed and the other with bed packed reactor. The studies were directed in order to evaluate the neutralization capacity and the quality of the treated effluent, considering the following parameters: pH, Fe, Al, Cr, Mn, Zn, Ca, Mg, hardness, sulphate, conductivity, and toxicological efects to microcrustacean and fish. Addicionaly, some studies was carried out to caracterize the slag before and after application in the neutralization of the AMD, looking for a future destination. The use of the packed bed reactor for the AMD treatment showed better results than the open channels. The reactor avoids the percolation of the effluent to preferential ways, increasing the volume treated/volume of the bed ratio. The tests carried out with slag of the ladle furnace in the packed bed reactor proves that this material have great basicity allowing the equalization of the effluent output to be discharged in a neutral pH degree with metals removal, while with limestone the metals upstake is partial, remainig Fe and Mn with values above than the allowed by the legislation to effluent discharge. In both cases, the efluent didn’t show toxicity. One of the identified problems to both materials was the metalic hidroxid recovering in the surface, reducing the useful life of the system and the volume of treated effluent. The expansibility tests showed that the ladle furnace slag in the original form have expansive characterists. After the neutralization of the effluent, the slag expansion remains below of the standard border ASTM C1260, and could be possible the use as an aggregate in the civil construction. The results showed in this work allows the conclusion that the use of the ladle furnace slag for neutralization of the AMD is a possible solution to improve the water quality in coal waste deposits.

Orientador: Telma Teixeira Franco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T01:46:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Scoparo_CarlosHenriqueGimenes_M.pdf: 8721395 bytes, checksum: f551ca0f4783c7c7d5825095f8583c89 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho é uma contribuição ao desenvolvimento da tecnologia de sequestro de dióxido de carbono através do cultivo de microrganismos unicelulares fotossintetizantes (microalgas e cianobactérias). O aumento da concentração de gases de efeito estufa na atmosfera terrestre, principalmente CO2 formado na queima de combustíveis fósseis, e os temores relativos ao impacto do aquecimento global sobre o equilíbrio climático do planeta têm levado ao desenvolvimento de tecnologias que promovam o sequestro do CO2 emitido e a substituição de combustíveis fósseis por fontes sustentáveis e mais limpas como os biocombustíveis. As microalgas podem ser usadas simultaneamente para promover o sequestro de CO2 durante o crescimento fotossintético e ser a matéria-prima de diversos biocombustíveis, principalmente biodiesel e biogás. Neste sentido, este trabalho objetivou (1) quantificar as taxas de sequestro de CO2 nas fases líquida e gasosa durante o cultivo fotossintético da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli em fotobiorreator tubular de coluna de bolhas usando como meio de cultura efluente líquido da indústria petroquímica enriquecido com sais; (2) determinar quanto do CO2 sequestrado é efetivamente fixado na biomassa das microalgas; (3) quantificar o impacto do fotoperíodo de 12 horas de luminosidade sobre o desempenho do sistema de cultivo; (4) discutir a viabilidade energética e ambiental do processo. Os resultados experimentais demonstraram equivalência entre as taxas de sequestro de CO2 medidas nas fases líquida e gasosa do sistema, atingindo uma taxa máxima de sequestro de CO2 de 18,7 ± 0,5 mg/L/min em 96 horas de cultivo em batelada sob luminosidade constante. A operação em fotoperíodo de 12 horas de luminosidade levou a uma diminuição de 78% do total de CO2 sequestrado pelo sistema. O balanço parcial das rotas de conversão de carbono demonstrou que aproximadamente apenas 3% do CO2 sequestrado pelo sistema é efetivamente fixado na biomassa formada e que rotas biológicas de fixação de carbono, como a excreção de biopolímeros e liberação de compostos orgânicos voláteis, são predominantes durante o cultivo em detrimento de rotas físico-químicas. A análise de viabilidade energético-ambiental do processo em escala industrial demonstrou que o sistema é capaz de produzir mais energia do que consome durante o processo produtivo / Abstract: This work is a contribution to the development of the technology of carbon dioxide biofixation through the cultivation of unicellular photosynthesizing microorganisms (microalgae and cyanobacteria). The increase of greenhouse gases concentration in the earth atmosphere, mainly CO2 released through the burning of fossil fuels, and the worries about the impact of global warming on the planetary climate equilibrium has taken to the development of CO2 sequestration technologies and the replacement of fossil fuels for cleaner and sustainable fuels such as biofuels. Microalgae can be used simultaneously to promote CO2 sequestration during its photosynthetic growth and be a source of various types of biofuels, mainly biodiesel and biogas. In this regard, this work aimed to (1) quantify CO2 sequestration rates in both liquid and gaseous phases during the photosynthetic cultivation of the cyanobacteria Aphanothece microscopica Nägeli in bubble column photobioreactor using supplemented refinery wastewater as culture medium; (2) determine the percentage of carbon dioxide sequestered that is effectively fixed as microalgal biomass; (3) quantify the impact of intermittent illumination (light cycle of 12 hours) on the culture performance; (4) discuss the energetic and environmental viability of the process. The experimental results showed equivalence between CO2 sequestration rates measured on liquid and gaseous phases of the system. Maximum CO2 sequestration rates of 18.7 ± 0.5 mg/L/min were achieved at 96 hours of cultivation during the continuous illumination experiment. The cultivation in intermittent light regime resulted in a loss of 78% on the CO2 sequestration capacity. The partial balance of the carbon conversion routes showed that only a small fraction (about 3%) of the sequestered CO2 was effectively fixed as microalgae biomass. Additionally, biological conversion routes, as the excretion of biopolymers and the release of volatile organic compounds, seemed to be predominant in the bioreactor rather than physicochemical routes. The energetic and environmental viability analysis of the industrial process showed that the system is able to produce more energy than the amount that is consumed during the production process / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Edson Aparecido Abdul Nour / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-17T07:54:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Foco_MarioLuizRodrigues_M.pdf: 3471759 bytes, checksum: 1643f91209e0cdb8cb1ba9502091e4a1 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Sistemas de tratamento concebidos a promover a diminuição das concentrações: de amônia por meio da nitrificação e de Nitrogênio Total (NT) utilizando desnitrificação, são necessidades cada vez maiores para diminuir os impactos causados nos ecossistemas aquáticos quando do aporte de espécies nitrogenadas. Estudou-se o desempenho de um sistema combinado anaeróbio/aeróbio, tratando esgoto sanitário, do complexo hospitalar, da Unicamp, constituído por filtro anaeróbio (FA) seguido de biofiltro aerado submerso (BAS), empregados para a conversão de matéria orgânica e nitrogênio amoniacal, sem a recirculação de biomassa das unidades. A desnitrificação foi avaliada pelo encaminhamento do efluente formado no BAS para o FA, onde em ambiente redutor os doadores de elétrons utilizados foram os compostos orgânicos de rápida biodegradação presentes no esgoto bruto e os ácidos orgânicos formados no processo anaeróbio. O estudo foi dividido em 3 etapas experimentais: 1ª etapa, avaliou-se a conversão de matéria orgânica em dois regimes hidráulicos (TDH total de 23,2 e 20,9 h); 2ª etapa, buscou-se estabelecer o processo e a biomassa relacionada a nitrificação, em dois regimes hidráulicos (TDH total de 18,6 e 13,9 h); 3° etapa, avaliou-se a possibilidade de desnitrificação em dois regimes hidráulicos diferenciados pela ausência e presença de recirculação do efluente tratado pelo BAS, a razão de 0,5 (ambos com TDH total de 18,6 h) A melhor condição operacional (12,1 h no FA e 6,5 h no BAS), apresentou redução das concentrações de DQO, DBO e SST, respectivamente, de 93 ± 3 %, 99 ± 1 % e 98 ± 2 %, com concentrações médias efluentes de 48 ± 9 mg DQO L-1, 5 ± 1 mg DBO L-1 e 3 ± 2 mg SST L-1 (2° etapa), não havendo diferenças significativas (p>0,05) com o desempenho da 3° etapa. Nesta sem recirculação, com TCN de 0,22 ± 0,02 kg N-NH3 m-3 d-1 e TCO de 0,91± 0,31 kg DQO m-3 d-1, alcançou-se nitrificação no BAS de 0,10 ± 0,05 kg N-NO3- m-3 d-1, relação C/N de 4 ± 1,5 e conversão de NH3 de 54 ± 20 %; na 3° etapa com recirculação, com TCN de 0,34 ± 0,05 kg N-NH3 m-3 d-1 e TCO de 0,81 ± 0,16 kg DQO m-3 d-1, alcançou-se nitrificação no BAS de 0,17 ± 0,02 kg N-NO3- m-3 d-1, C/N de 3,4 ± 0,6, conversão de NH3 de 61 ± 20 % e de NT de 43 ± 10 %. No FA em virtude da recirculação de efluente a uma razão de 0,5 a taxa de carregamento de nitrato aplicada foi de 0,024 ± 0,011 kg N-NO3- m-3 d-1 com 89 ± 3 % de conversão. A recirculação do efluente não interferiu na conversão de matéria orgânica, indicando que a configuração e operação proposta está adequada a atender as expectativas sobre sua robustez e possibilidade de reduzir a concentração de carbono orgânico e compostos de nitrogênio, influenciou positivamente em relação a regulação da relação C/N no BAS, porém a recirculação foi insuficiente para promover a regulação da relação C/N-NOx no FA e possibilitar o aumento da conversão de nitrato / Abstract: Treatment systems designed to reduced concentrations ammonia through nitrification and Total Nitrogen (TN) using denitrification, are growing needs to reduce to the impacts on aquatic ecosystems by discharge of nutrients. Evaluated the performance combined anaerobic/aerobic system to treat sewage of the hospital complex, Unicamp, consisting of anaerobic filter (AF) followed by aerated submerged biofilter (ASB) used for the conversion of organic matter and ammonia nitrogen without recirculation of biomass between reactors. Denitrification was evaluated by recirculating part of the effluent formed in the ASB for the AF, in environment reducing where the electron donors used were those organic compounds of rapid biodegradation present in raw sewage and organic acids formed in the anaerobic process. The study was divided into three experimental steps. Step 1, evaluated the conversion of organic matter in two hydraulic regimes (total HRT of 23.2 and 20.9h), step 2, tried to establish the process and biomass related to nitrification in two HRT (18.6 and 13.9h), step 3, evaluated the possibility of denitrification in two HRT distinguished by the absence and presence of recirculation of treated effluent by ASB, ratio of 0.5 (both with HRT of 18.6h) The best operating condition (12.1h in AF and 6.5h in ASB) showed conversion efficiencies of COD, BOD and TSS, respectively, 93 ± 3% 99 ± 1% and 98 ± 2%, with average effluent concentrations of 48 ± 9 mg COD L-1, 5 ± 1 mg L-1 BOD and TSS 3 ± 2 mg L-1 (2nd stage), no differences significant (p>0.05) with the performance of the 3rd step. In this without recirculation, with NLR to 0.22 ± 0.02 kg NH3 m-3 d-1 and OLR 0.91 ± 0.31 kg COD m-3 d-1, was reached in nitrification ASB 0.10 ± 0.05 kg NO3- m-3 d-1, C/N of 1.5 ± 4, and NH3 conversion of 54 ± 20%, while on the 3rd stage with recirculation, with the NLR 0.34 ± 0.05 kg NH3 m-3 d-1 and OLR 0.81 ± 0.16 kg COD m-3 d-1, was reached in ASB nitrification of 0.17 ± 0.02 kg NO3- m-3 d-1, C/N of 3.4 ± 0.6, NH3 conversion of 61% ± 20 and NT 43 ± 10%. In the AF due to the effluent recycle ratio of 0.5 to nitrate loading rate applied was 0.024 ± 0.011 kg NO3- m-3 d-1 with 89 ± 3% conversion. The recirculation did not affect the conversion of organic matter and indicated that the proposed configuration and operation is adequate to meet the expectations of its robustness and ability to reduce the concentration of organic carbon and nitrogen compounds, positively influenced regarding the regulation of C/N ratio in ASB, but this was insufficient to promote the regulation of the C/N-NOx ratio in AF and to increase the conversion of nitrate / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Edson Tomaz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-15T13:26:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Baroni_Paula_M.pdf: 2153923 bytes, checksum: 0d73b228cc0146200966eb10e60b81f4 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A degradação de poluentes por biodegradação é um dos processos mais econômicos para o tratamento de compostos orgânicos. Na presença de substâncias tóxicas e recalcitrantes, entretanto, o processo biológico não é capaz de promover a degradação ou pode despender um tempo considerável para que a concentração requerida de um poluente seja alcançada. Os processos eletroquímicos foto-assistidos são uma alternativa ao tratamento de poluentes persistentes, possibilitando inclusive sua completa mineralização, devido à formação de radicais com alto poder de oxidação. O resultado positivo deste processo em diversos estudos levou à realização este trabalho, que tem como objetivo verificar a degradação de fenol em uma escala piloto. Foram utilizados quatro reatores tubulares em série, com área superficial interna de 0,18 m2 cada, revestidos com TiO2/RuO2 (70 %/30 %), que é o catalisador e anodo do sistema. No interior do reator apresenta-se o catodo, uma rede cilíndrica de titânio expandido a uma distância de 3 mm do anodo. Concentricamente ao catodo há um tubo de quartzo, dentro do qual a lâmpada ultravioleta permanece protegida. Os ensaios foram realizados em um volume de 80 L de uma solução de fenol de 100 mg.L-1 e 0,08 mol.L-1 de eletrólito suporte (K2SO4), avaliando-se a degradação de fenol, de carbono orgânico total e a formação dos intermediários de oxidação hidroquinona e benzoquinona, tendo como variáveis independentes no planejamento experimental a densidade de corrente, a vazão e o pH inicial. A densidade de corrente foi a variável mais significativa, sendo que a maior densidade utilizada (95 mA.cm-2) promoveu a melhor degradação, reduzindo 73 % da carga orgânica total e 99 % de fenol. Entretanto, a menor densidade de corrente garantiu maior eficiência energética ao processo. O ensaio com melhor desempenho (40 mA.cm-2; pH = 4,21; vazão = 3650 L.h-1) degradou 61 % de carbono orgânico total e 99 % de fenol, consumindo 2072 kWh por quilograma de carbono orgânico degradado e 1047 kWh por quilograma de fenol degradado, evidenciando a necessidade de otimização do processo. Alguns ensaios utilizando cloreto de sódio como eletrólito para a geração de cloro ativo no meio reacional não mostraram vantagens em relação ao uso de sulfato de potássio (K2SO4) / Abstract: The biodegradation of pollutants is one of the most economical types of treatment of organic wastewater. In the presence of toxic and recalcitrant compounds, however, the biological processes don't promote degradation or may spend considerable time to reach the required concentration of a pollutant. The photo-assisted electrochemical processes are an alternative treatment for recalcitrant pollutants, enabling their complete mineralization, due to the formation of radicals with high oxidation power. This process showed positive outcome for phenol degradation in several studies on laboratory scale, so this work aims to verify its efficiency in a pilot scale. It was used four tubular reactors in series, with inner surface area of 0.18 m2 each one, coated with an oxide layer composed of TiO2 / RuO2 (70% / 30%), which are the system's catalyst and also anode. Inside the reactor is the cathode, a cylindrical screen of expanded titanium, in a distance of 3 mm from the anode. Concentrically to the cathode is a quartz tube, within which the ultraviolet lamp remains protected. The experiments were carried out in 80 L of a 100 mg.L-1 phenol solution and 0.08 mol.L-1 of supporting electrolyte (K2SO4). In the experimental design, the dependent variables were the degradation of phenol, total organic carbon and the formation of the intermediates, hydroquinone and benzoquinone. The effects of current density, flow rate and initial pH on the degradation rate were investigated. The current density was the most significant variable and the highest density used (95 mA.cm-2) provided better degradation, reducing 73% of total organic carbon and 99% of phenol. However, the lower current density brought greater energy efficiency to the process. The best performance (40 mA.cm-2, pH = 4.21, F = 3650 L.h-1) degraded 61% of total organic carbon and 99% of phenol, consuming 2072 kWh per kilogram of organic carbon degraded and 1047 kWh per kilogram of phenol degraded, indicating the need for process optimization. Some tests using sodium chloride as electrolyte for the generation of active chlorine in the reaction, showed no advantages over the use of potassium sulphate (K2SO4) / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Submitted by Neusa Fagundes (neusa.fagundes@unioeste.br) on 2018-06-18T13:49:14Z No. of bitstreams: 2 Camila_Correa2017.pdf: 1275223 bytes, checksum: 77569c2521068112f0523744356a06c7 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-18T13:49:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Camila_Correa2017.pdf: 1275223 bytes, checksum: 77569c2521068112f0523744356a06c7 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-07-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The population development has affected the consumption increase in agricultural products, which leads to higher agrochemicals consumption. Thus, sprayers washing used in crops during agrochemicals applications has generated highly toxic effluents, consequently there is a great treatment need. Therefore, this research aims at investigating the effects of Fenton process parameters and the efficiency of photo-Fenton and Fenton processes on atrazine herbicide degradation. During this trial two steps were carried out. In the first step, a 2² central composite rotational design (CCRD) containing 3 central and 4 axial points for the Fenton process was proposed, with two factors: concentrations of Fe2+ (2.95, 5, 10, 15, 17.05 mg L-1) and H2O2 (29.5, 50, 100, 150 and 170.5 mg L-1), whose response factor was atrazine degradation. The obtained optimum conditions were Fe2+ = 17.05 mg L-1 and H2O2 = 128 mg L-1, and the maximum degradation was 91.00% in the validation tests. In the second step, kinetic tests were carried out using the best optimum operation conditions obtained at CCRD. The kinetics was investigated, and it reached reductions of 91.76 and 99.14%, respectively, in the Fenton and solar photo-Fenton processes, for a reaction times of 30 and 6 minutes. The behavior of pseudo-first order was observed. Although of the efficient degradation of atrazine, the results have indicated that the established values such as 2.0 μg L-1 of maximum allowed atrazine were not reached by CONAMA 357/2005 (the current Brazilian legislation). Finally, it can be concluded that the processes are promising in atrazine degradation and should be incorporated by farmers as part of the systems for the treatment of their contaminated effluents. / O crescimento populacional vem influenciando o aumento do consumo dos produtos agrícolas e, portanto, há maior consumo de agroquímicos. A lavagem dos pulverizadores utilizados nas aplicações de agroquímicos ocasiona a geração de efluentes altamente tóxicos, os quais necessitam de tratamento. Assim esta pesquisa teve como objetivos investigar os efeitos dos parâmetros operacionais do processo Fenton e a eficiência dos processos foto-Fenton solar e Fenton na degradação do herbicida atrazina. A pesquisa foi realizada em duas etapas. Na primeira etapa, foi proposto um delineamento composto central rotacional (DCCR) 2² contendo 3 pontos centrais e 4 axiais para o processo Fenton, com dois fatores: as concentrações de Fe2+ (2,95; 5; 10; 15; 17,05 mg L-1) e de H2O2 (29,5; 50; 100; 150 e 170,5 mg L-1), cujo fator resposta foi a degradação da atrazina. As condições ótimas encontradas foram de Fe2+ = 17,05 mg L-1 e de H2O2 = 128 mg L-1, e a máxima degradação encontrada foi de 91,00% nos testes de validação. Na segunda etapa, foram realizados testes cinéticos utilizando as melhores condições operacionais obtidas no DCCR. A cinética foi investigada e alcançou reduções de 91,76 e 99,14%, respectivamente, nos processos Fenton e foto-Fenton solar, para os tempos reacionais de 30 e de 6 minutos. Foi também observado comportamento de pseudo-primeira ordem. Apesar da eficiente degradação da atrazina, os resultados indicaram que não foram atingidos os valores estabelecidos como máximo permitido de 2,0 μg L-1 de atrazina pela resolução Conama 357/2005 (legislação brasileira vigente). Portanto, pode-se concluir que os processos são promissores na degradação da atrazina e poderão ser incorporados pelos agricultores como processos de polimento, como parte dos sistemas para o tratamento dos seus efluentes contaminados.

O presente trabalho teve por objetivo avaliar quanti/qualitativamente a água residuária do efluente suinícola no sistema de produção, no sistema de tratamento, e ainda, a reutilização do efluente em cultivo de pastagem do gênero Brachiária decumbens. A pesquisa desenvolveu-se em quatro etapas onde a primeira etapa foi um levantamento das propriedades suinícolas do Estado de São Paulo e suas condições de operacionalidade. Em seguida, escolheu-se uma determinada propriedade a fim de que as próximas etapas pudessem ser conduzidas. Sendo assim, analisou-se a água residuária de todas as fases do sistema criatório de suínos considerando os parâmetros químicos (pH, Al, B, Ba, B, Ca, Cd, Co, Cr, Fe, K, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, Sr e Zn), físicos (sólidos totais, dureza, turbidez e condutividade elétrica), bioquímicos (DBO e DQO) e microbiológicos (coliformes totais e E.coli). Logo após esta etapa, considerouse as mesmas análises para o sistema de tratamento presente na propriedade escolhida. Dos resultados obtidos pode-se concluir a existência de uma situação agravante ao qual se encontra as propriedades suinícolas do Estado de São Paulo frente ao descaso pelo problema ambiental provocada pelo efluente animal. Pelos parâmetros analisados, conclui-se pela segunda etapa desta pesquisa que, pelo elevado fator poluente do efluente de suínos, a aplicação deste na agricultura de forma bruta fica completamente comprometida. Como observado na fase III, há eficiência de remoção dos elementos tóxicos no decorrer do sistema de tratamento, podendo este efluente ser aplicável ao solo e a planta com o devido cuidado de manejo. Para a produtividade, resultados da fase IV comprovam o elevado incremento de massa verde e massa seca obtido nas amostras irrigadas com efluente das lagoas de tratamento, com destaque para a lagoa 2 que apresentaram maior produtividade. / This work aimed to evaluate quantitative and qualitative traits of residual water of swine effluents from pork production system and in treatment system, and also, the effluent reutilization in Brachiaria decumbens pasture. This investigation can be sheared in four steps. First, the management conditions of swine farms in São Paulo State were registered. Following, one farm was chosen in order to carry out the further steps. Thus, residual water from all phases of swine breeding system was analyzed considering chemical (pH, Al, B, Ba, B, Ca, Cd, Co, Cr, Fe, K, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, Sr e Zn); physicals (total solids, hardness, electrical conductivity); biochemical (DBO and DQO) and microbiological parameters (total coliforms and E. coli). Our results showed the worsening situation of swine farms in São Paulo State as a consequence of lacking attention to the environmental problem caused by hog pollution. Throughout the results found in second step of our study, we conclude that the high pollution potential of swine effluents prejudices its agricultural application in large scale. In the third step, we found the efficiency of removing toxic elements from treatment system, which become possible to use (with management cares) this cleaned effluent on soil and plants. For the productivity, in phase IV proved the increase in growth of green matter and dry matter in sample that were irrigated mainly with effluents from lagoon 2 did have increase of productivity.

Orientador: Bruno Coraucci Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-25T02:14:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marques_Adriana_M.pdf: 1587467 bytes, checksum: 87b1eed8c16c15a48054969fddf06d83 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Pesquisas de métodos de desinfecção alternativos à cloração vêm sendo desenvolvidas e dentre elas destacam-se a radiação ultravioleta e os processos oxidativos envolvendo geração do radical hidroxila ·OH, por meio da fotólise com uso do peróxido de hidrogênio, as quais foram investigadas neste trabalho. Utilizou-se um fotoreator linear com uma lâmpada germicida e o efluente foi bombeado com fluxo contínuo por meio de passagem única e coletado na saída para as análises físicas químicas e bacteriológicas. Os micro-organismos indicadores foram coliformes totais e fecais provenientes dos efluentes da lagoa anaeróbia. Os parâmetros monitorados nos ensaios fotoliticos e nos ensaios de mistura completa do peróxido de hidrogênio foram cor, turbidez, alcalinidade, sólidos em suspensão, pH e DQO. Os parâmetros de controle de desinfecção UV e UV/H2O2 foram a dose de radiação UV, carga bacteriana pré e pós - desinfecção, tempo de contato e volume e concentração do peróxido de hidrogênio. Os resultados demonstraram que os processos apresentaram eficiência de desinfecção bastantes significativos. No processo utilizando H2O2 com dose de 10 mg/L e tempo de contato de 45 minutos, atingui-se remoções significantes mas não totais de E.coli e coliformes fecais; enquanto que no processo fotolítico com dose de cerca de 25 mW.s/cm2 combinado com o H2O2 a remoção alcançou 99,99% para o referido parâmetro. O processo UV/H2O2 demonstrou ser o mais eficiente em comparação a UV e H2O2 permite a diminuição do volume utilizado de peróxido e do tempo de contato para uma dose de UV relativamente baixa variando de 20 a 35 mW.s/cm2 obtendo uma remoção superior a 4 ordens de magnitude / Abstract: Some alternative disinfection methods to chlorination have been developing recently, and among these, the UV irradiation and oxidation processes involving generation of OH. The use of hydrogen peroxide (H2O2), had deserved special attention, and were investigated in this work. For this purpose, it was utilized inline UV-reator with a germicide lamp. The effluent was mixed with hydrogen peroxide and was conducted through the channel of the reactor by a continue flow. The faecal micro-organisms E.coli and total coliformes were utilized as a pollution indicator combed through the entrance by a continue flow the process to be analysed. The parameters monitored in these process were colour, turbidity, alkalinity, COD and faecal coliformes. The control parameters of UV and H2O2. The results shown that both disinfection processes were efficient for anaerobic lagoon treatment. In the H2O2 process with 10 mg/L and 45 minutes. It was necessary to remove of 3 orders of magnitude faecal and total coliformes. The results shown also that the combined processes are more efficient in the microorganisms inactivation, and whereas for the low doses as 20-35 mWs/cm2 are able to remove 4 magnitude orders remove 4 orders of magnitude / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestra em Engenharia Civil

Orientador: Rodnei Bertazzoli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T18:47:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_JulioFabbri_D.pdf: 3150048 bytes, checksum: a6e8c86adf90e906935345fabd317f0c (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Neste trabalho foi desenvolvido um novo eletrodo de PbO2 eletrodepositado em titânio com uma pré camada de chumbo. As melhores condições para a obtenção da camada ativa e da pré camada foram exploradas em diferentes densidades de corrente, o tempo de cada processo foi alterado de maneira que a mesma carga fosse transferida. A solução utilizada na eletrodeposição foi 1 mol.L-1 Pb(NO3)2, acidificada com HNO3 até pH 1, na temperatura de 65 °C. A mesma solução foi utilizada para a deposição da pré camada de chumbo com uma corrente catódica e a deposição do revestimento de PbO2 com uma corrente anódica. As melhores condições de preparação foram obtidas à - 15 mA.cm-2 por 600 segundos, seguida por 30 mA.cm-2 por 1800 segundos. Com esses parâmetros o eletrodo apresentou um melhor desempenho no teste acelerado de tempo de serviço, principalmente quando comparado a um eletrodo onde a camada de PbO2 é eletrodepositada diretamente em titânio. Em comparação a um eletrodo com uma intercamada de platina, o sistema composto de Ti/Pb/PbO2 não apresentou diferenças significativas quanto aos valores das capacitâncias totais, 77 mF.cm-2 e 55 mF.cm-2 respectivamente. Além disso, o sistema sem Pt apresentou um melhor desempenho na degradação de uma solução contendo o corante preto remazol, uma característica atribuída à maior rugosidade ou "porosidade eletroquímica (?= 0,71)". A área ativa do eletrodo apresentou ser 3,5 vezes maior que sua área geométrica, uma grande vantagem para processos de eletroxidação de compostos orgânicos. O desempenho do sistema Ti/Pb/PbO2 foi melhor quando comparado ao eletrodo comercial de Ti/TiO2(0,7)/RuO2(0,3) (ADE) fornecido pela DeNora do Brasil na degradação de uma solução composta por um fármaco comercial com o princípio ativo amoxicilina. O decaimento da concentração do composto orgânico foi 2 vezes mais rápido em um densidade de corrente 3 vezes menor. O reator eletroquímico em fluxo de placas paralelas e auto bombeável foi projetado e montado com um anodo de Ti/Pb/PbO2 com 75 cm2. Soluções de glicerol e amoxicilina foram eletro degradadas nessa etapa do estudo. O decaimento do carbono orgânico total foi acompanhado, realizada a análise cinética obteve se constantes de velocidade para uma reação de primeira ordem. As constantes cinéticas obtidas nesses experimentos estão de acordo com os valores esperados, com uma ordem de grandeza de 10-6 m.s-1. As figuras de mérito em transferência de massa também foram obtidas por correlações de números adimensionais de Reynolds, Sherwood e Schimidt. O reator de placas paralelas e auto bombeável se apresentou como uma alternativa de configuração para reatores eletroquímicos / Abstract: We have developed a new PbO2 electrode by electrodeposition on titanium with a lead interlayer. Different current densities were used for obtaining the active layer and the lead interlayer, although the same charge was transferred by selecting the appropriate time interval. The solution used for electrodeposition was 1 mol l-1 Pb(NO3)2, acidified to pH 1 with HNO3 at 65 °C. The same solution was used for the deposition of the lead interlayer with a cathodic current and the deposition of the PbO2 coating with a anodic current. Best preparation conditions were obtained at - 15 mA.cm-2 for 600 seconds, followed by 30 mA.cm-2 for 1800 seconds. With these parameters the electrode showed better performance on an accelerated service life test, especially when compared to an electrode where the PbO2 layer was electroplated directly on titanium. Compared to the electrode with a platinum interlayer, the system Ti/Pb/PbO2 showed no significant differences in the values of total capacitance, 77 mF.cm -2 and 55 mF.cm-2 respectively. Furthermore, the system without Pt showed better performance in the degradation of a solution containing the dye Remazol black, a feature attributed to the higher roughness or "electrochemical porosity" (? = 0.71). The active surface area of the Ti/Pb/PbO2 electrode was 3,5 times greater than its geometric area, a great advantage for electrooxidation processes of organic compounds. The performance of the system Ti/Pb/PbO2 was better when compared to a commercial DSA type Ti/TiO2(0.7)/RuO2(0.3) supplied by DeNora of Brazil in the degradation of a solution containing amoxicillin. Concentration decay of the organic compound was 2 times faster at a current density 3 times smaller. A self pumped parallel plates flow electrochemical reactor was designed and mounted with a 75 cm2 Ti/Pb/PbO2 anode. Glycerol and amoxicillin solutions were electro-degraded in this experimental set up. Concentration decay of total organic carbon were followed and a kinetic analysis were performed which resulted in the calculation of first order rate constants. Kinetic constants obtained in these experiments are in agreement with the expected values with an order of magnitude of 10-6 m.s-1. Mass transfer figures of merit were also obtained by correlation of dimensionless numbers of Reynolds, Sherwood and Schimidt. The self pumped parallel plate reactor appears as an alternative configuration for flow electrochemical reactors / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

[pt] Águas e efluentes industriais contaminadas com detergentes são de difícil tratamento visto que esse tipo de contaminante apesar de comumente ser biodegradável, necessitaria de tempos de reação de dezenas de horas para tratamento por oxidação química ou biológica. Tais tempos longos não estão usualmente disponíveis nas estações de tratamento de águas que em geral operam com tempos totais de cerca de 2 h. Nesse contexto, existe interesse em se dispor de processos de remoção de tensoativos de águas e efluentes que possam ser rápidos e de baixo custo. Dentre os possíveis processos que possam oferecer essas características situam-se os chamados processos de oxidação avançada (POA). O presente projeto teve como objetivo, avaliar um POA obtido pela combinação do peróxido de hidrogênio [H(2)O(2)] com o hipoclorito de Sódio (NaClO) como sistema gerador de oxigênio singlete [(1)O(2)] para a degradação de surfactantes em águas e efluentes industriais. Foram avaliados sobre a eficiência de remoção do surfactante lauril sulfonato de sódio (SLS), os efeitos das possíveis variáveis operacionais: concentração inicial de tensoativo; pH; dose de H2O2 e dose de NaClO, em temperatura ambiente. O sistema combinado peróxido de hidrogênio + hipoclorito de sódio gerando oxigênio singlete, mostrou-se efetivo na degradação do lauril sulfato de sódio (SLS) em água, permitindo que em condições de [SLS]i: 5 ou 10 mg/L, pH = 6 a 8, razão molar ([H(2)O(2)] + [NaClO]) : [SLS] = 2,5:1, atinja-se uma uma concentração final de [SLS] < 0,5 mg/L em um t = 60 minutos – em batelada. / [en] Waters and wastewater polluted with detergents are of difficult treatment. In spite of that contaminant being biodegradable, times of reaction of several hours of treatment would be necessary for bio or chemical degradation. Such long times are not usually available in the water treatment plants, that in general operate with residence times of about 2 h. In that context, interest exists in studying processes for degradation of surfactants from waters and effluents that can be fast and have low cost. Among the possible processes that can offer those features are the advanced oxidation processes (AOPs). The present study had the objective, to evaluate an AOP driven by the combination of the hydrogen peroxide [H(2)O(2)] with hypochlorite (NaClO) as generating system of oxygen singlet (1O2), for the degradation of surfactants in waters and wastewaters. The effects of the possible operational variables investigated were: initial concentration of surfactant; pH; dose of H(2)O(2) and dose of NaClO, at room temperature. The combined system hydrogen peroxide + sodium hypochlorite generating oxygen singlet, was effective in the degradation of sodium lauryl sulphate (SLS) in water, allowing in conditions of [SLS]i: 5 or 10 mg/L, pH = 6 to 8; and molar ratio [H(2)O(2)] + [NaClO]) : [SLS] = 2,5:1, the achievement of a final concentration of [SLS] < 0,5 mg/L a t = 60 minutes – in batch reaction.