[pt] A extinta mineradora Cia. Mercantil e Industrial Ingá era responsável por grande parte da produção de zinco no país. Após decretada sua falência, em 1998, sua área permaneceu abandonada por mais de 10 anos. Durante essa década, insumos e resíduos foram armazenados e dispostos de forma inadequada, gerando um dos maiores passivos ambientais já vistos no estado do Rio de Janeiro. Sua barragem de rejeito, construída sem qualquer impermeabilização de base, continha aproximadamente 430.000 m3 de efluente com altas concentrações de zinco (824 mg/l) e cádmio (2,9 mg/l). Além do risco de contaminação das águas subterrâneas, a possibilidade de ruptura do dique desta barragem era cada vez mais evidente, principalmente durante as temporadas de chuva. Em 2004, a PUC-Rio foi contrada pela Massa Falida para assumir a área e propor medidas emergenciais para a remediação do passivo ambiental. Em 2008, a universidade desenvolveu um sistema de tratamento de efluente líquido, que conseguiu aumentar o volume tratado por mês, passando de 24.000 m3/mês para 160.000 m3/mês, eliminando o risco de ruptura do dique. O sucesso desse sistema deu origem a este trabalho. O propósito desta dissertação foi desenvolver o conceito do sistema utilizado na remediação ambiental da Cia. Mercantil e Industrial Ingá, dando origem a um projeto piloto compacto e eficiente, capaz de se adequar a diferentes tipos de efluentes. / [en] After bankruptcy in 1998, a major Brazilian zinc producer – Cia. Mercantil e Industrial Ingá – industrial site was abandoned for about ten years. As a result, raw materials and industrial waste were disposed in an inappropriate way for one decade, creating one of the biggest environmental liabilities in the State of Rio de Janeiro – Brazil. The company s waste dam contained around 430.000 m3 of effluent with high concentrations of zinc (824 mg/l) and cadmium (2,9 mg/l), even though it was not conveniently sealed. Besides de risk of contamination of underground reservoirs of water, the possibility of a dam breakdown became evident, especially during the raining seasons. In 2004, the Catholic University of Rio de Janeiro (PUC-Rio) was hired by the authority Massa Falida – legally responsible for managing the assets and liabilities of the bankrupted company – to propose urgent measures to repair the environmental damages caused by the mining company. In 2008, The Catholic University team developed a liquid effluent treatment system which increased the previous treatment capacity from 24.000 m3/month to 160.000 m3 /month. This increase eliminates any risk of a dam breakdown. Based on this important achievement, the present work intends to develop and systematize the conceptual approach applied to the Cia. Mercantil e Industrial Ingá case, in order to give birth to a compact e efficient pilot project, capable to be adjusted to different types of effluents.

[pt] A contaminação dos efluentes líquidos com metais pesados é uma ameaça ambiental comum, já que estes íons metálicos tóxicos encontram-se dissolvidos, atingindo eventualmente o topo da cadeia alimentar e assim se tornar um fator de risco para a saúde humana e ambiente. Diversos métodos de tratamento de efluentes como precipitação química, coagulação, floculação, flotação, troca iônica, filtração são empregadas para remoção dos metais pesados; estas possuem algumas desvantagens, quando empregados para tratamento de grandes volumes de efluentes líquidos com concentrações mínimas. Neste trabalho foi avaliada a cepa bacteriana Rhodococcus opacus como um potencial sorvente para a remoção de Ni(II) e Al(III) de soluções aquosas por flotação biossortiva, através de ensaios em batelada. O valor de pH adequado para a biossorção e flotação foi entorno de 5 para ambos metais. Os dados correspondentes à capacidade de captação do Rhodococcus opacus em função da concentração do níquel e do alumínio foram bem ajustados ao modelo de Redlich- Peterson e ao modelo de Temkin, respectivamente. As capacidades de captação máxima obtidas foram: 7,63 e 41,59 mg.g-1 para o níquel e alumínio, nesta ordem. A cinética de biossorção para o níquel e alumínio foi modelada pela equação de pseudosegunda ordem. Foram avaliadas também as propriedades superficiais do microorganismo antes e após a interação dos metais para poder determinar os possíveis mecanismos implicados na biossorção mediante medições eletrocinéticas e espectroscopia de infravermelho. Na flotação biossortiva, verificou-se que o microorganismo apresenta propriedades muito promissoras como coletor e espumante, obtendo-se porcentagens de remoção de 90% e 95% para o níquel e alumínio, respectivamente. Os resultados apresentados mostram que o Rhodococcus opacus apresenta características adequadas no que tange a flotação biossortiva para remoção de metais. / [en] Heavy metal pollution of wastewater is a common environmental threat, since the toxic metal ions dissolved can eventually reach the top of the food chain and thus, become a risk factor for people`s health. Various methods of effluent treatment such as chemical precipitation, coagulation, flocculation, flotation, ionic exchange and filtration are commonly used for heavy metals removal from liquid streams; these techniques possess some disadvantages, particularly, inadequate metals removal when applied to dilute effluents on a large scale basis. In this work, a Rhodococcus opacus strain was evaluated as a potential biosorbent for Ni(II) and Al(III) removal from aqueous solution for biosorptive flotation process, trough experimental batch experiments. The pH value suitable for biosorption and flotation was around 5 for both metals. The data pertaining to the uptake capacity of the Rhodococcus opacus as a function of the nickel and aluminum ion concentration had been fitted to the Redlich- Peterson and Temkin isotherm model, respectively; where the maximum uptake capacities obtained were: 7,63 and 41,59 mg.g-1 for nickel and aluminum, respectively. The nickel and aluminum kinetics biosorption were modeled using a pseudo second order rate equation. The superficial properties of the microorganism had also been evaluated before and after the interaction with the metals, to be able to find out the possible mechanism implied in the biosorption; by means of the electro kinetic measurements (Zeta Potential) and Infrared spectroscopy (FTIR). In the biossorptive flotation, it was verified that the microorganism presents excellent properties a collector and foaming agent, reaching 90% and 95% removal of nickel and aluminum. The results of this work showed that the Rhodococcus opacus has a strong and feasible engineering potential for heavy metals removal by biossorptive flotation.

[pt] A crescente contaminação das águas por atividades industriais é um dos maiores problemas da sociedade moderna, pois a água é essencial para a vida e para as atividades domésticas, agrícolas e industriais. Entre os principais poluentes orgânicos encontrados em efluentes aquosos, podemos citar o fenol e seus derivados. Estes compostos são tóxicos ao homem e as espécies aquáticas, mesmo em baixas concentrações e são gerados em quantidades consideráveis em efluentes da indústria siderúrgica, de petróleo, de resinas, papel e celulose entre outras. Este trabalho teve como objetivo geral investigar, dentro das técnicas de oxidação avançada, a potencialidade do ferro metálico como catalisador no processo para a degradação do fenol em efluentes industriais, utilizando para isto lã de aço comercial. O processo foi estudado em batelada, simulando um efluente com fenol na concentração de 200mg/L, típica destas indústrias. Foram avaliadas condições de pH (5, 6, 7, 8 e 9), relação de massa de lã de aço por volume de solução (1, 2,5, 5 e 7 g/L), dosagem de peróxido de hidrogênio (1, 2 e 3 g/L) e temperatura do processo (25, 35 e 45 °C). A degradação do fenol alcançou uma eficiência de 98 porcento da concentração inicial do poluente no tempo de 120 minutos. A análise de COT (Carbono Orgânico Total) mostrou uma mineralização em torno de 33 porcento. Assim, o uso de ferro metálico como catalisador na degradação oxidante de fenol em águas apresenta-se como uma alternativa viável, devido a sua eficiência e simplicidade operacional. / [en] The increasing contamination of water by industrial activities is one of the biggest problems of modern society, because water is essential for life and for domestic activities, agriculture and industry. Among the major organic pollutants found in aqueous solution can be mentioned phenol and its derivatives. These compounds are toxic to humans and aquatic species, even at low concentrations and are produced in considerable quantities in effluent of the steel industry, oil, resins, pulp and paper among others. This study aimed to investigate, within the techniques of advanced oxidation, the potential of metallic iron as a catalyst in the process for the degradation of phenol in industrial waste, using it for steel wool. The batch process was studied, simulating an effluent phenol concentration of 200mg / L, typical of these industries. We evaluated the pH conditions (5, 6, 7, 8 and 9), mass of steel wool (1, 2.5, 5 and 7 g), mass of hydrogen peroxide (1, 2 and 3g) and process temperature (25, 35 and 45 ° C). Analyses of the degradation of phenol, made by a spectrophotometer, with a specific methodology for this analysis showed a reduction of 98 percent of the initial concentration of pollutant at time of 120 minutes. The analysis of TOC (Total Organic Carbon) showed a mineralization of about 33 percent, as reported in the literature for this type of process. Thus, the use of metallic iron as a catalyst in water treatment and effluent is presented as a viable alternative in the degradation of this pollutant, due to its efficiency, in addition to low cost and operational simplicity.

[pt] Os efluentes industriais dos processos de mineração e metalurgia extrativa, podem conter variáveis teores de As, Se, Sb e Bi tornando-se uma fonte potencial de poluição. O presente trabalho teve como objetivo estudar a remoção de As, Se, Sb e Bi presentes na mesma solução aquosa, por precipitação química empregando íons de agentes precipitantes, em condições oxidantes e reduzidas. Para isso, foram empregadas soluções sintéticas mistas dos analitos. As variáveis avaliadas foram: tipo de agente precipitante (Fe(III), Fe(II), Al(III) e Ca(II)), pH, relação molar agente precipitante/analito, concentração inicial de As, Se, Sb e Bi e a pré-oxidação destes elementos com H2O2. Para soluções contendo concentração inicial de 200 mg/L dos analitos sem pré-oxidação, foi possível atingir 99,95 por cento de eficiência de remoção e concentrações residuais de 0,11 mg/L, 0,10 mg/L, 0,08 mg/L, 0,01 mg/L para As, Se, Sb e Bi, respectivamente, por precipitação com Fe(III), a pH 5 em 30 minutos de reação e relação molar Fe(III)/As, Se, Sb e Bi = 7. Esses valores obtidos enquadram-se dentro do permitido pela resolução CONAMA 430/2011 para descarte de efluentes de As e Se. Sendo que o pH ótimo para precipitar As, Se, Sb e Bi depende do estado de oxidação de seus oxiânions, enquanto o agente precipitante Fe(III) foi bem superior ao Fe(II), Al(III) e Ca(II) para remover As, Se, Sb e Bi sem ou com pré-oxidação. A pré-oxidação desses elementos com H2O2 influenciou na remoção de As e Se, uma vez que o As foi bem melhor removido com pré-oxidação e Se sem pré-oxidação. Já o Sb e Bi não foram influenciados pela pré-oxidação. A relação molar ótima de Fe(III)/As, Se, Sb e Bi foi de 5 e 7 Finalmente as micrografias obtidas por MEV mostram uma estrutura compacta aglomerada de tamanho irregular, variando de protuberância de várias dezenas de mícrons e, a análise semiquantitativa mostrou que estão constituídos principalmente pelos elementos As, Se, Sb, Bi, Fe, O, Cl e Na, estando Fe e O em maior quantidade. / [en] The industrial effluents from mining and extractive metallurgy processes may contain varying amounts of As, Se, Sb and Bi becoming a potential source of pollution. The object of the present work was to investigate the removal of As, Se, Sb and Bi present in the same aqueous solution, by chemical precipitation using cations of precipitating agents, under oxidizing and reduced conditions. For this, mixed synthetic solutions. The variables evaluated were: precipitating agent type (Fe (III), Fe (II), Al (III) and Ca (II)), pH, precipitating /analytes molar ratio, initial concentration of As, Se, Sb and Bi And the preoxidation of these elements with H2O2. For solutions containing the initial concentration of 200 mg / L of the analytes without pre-oxidation, it was possible to achieve 99.95 percent removal efficiency and residual concentrations of 0.11 mg / L, 0.10 mg / L, 0.08 mg / L, 0.01 mg / L for As, Se, Sb and Bi, respectively, by Fe (III) precipitation, at pH 5 in 30 minutes of reaction and Fe (III) / As, Se, Sb and Bi = 7. These values are within the limits allowed by CONAMA Resolution 430/2011 for the disposal of As and Se effluents. The optimum pH to precipitate As, Se, Sb and Bi depends on the oxidation state of its oxyanions, while the Fe (III) precipitating agent was well above Fe (II), Al (III) and Ca (II) to remove As, Se, Sb and Bi. Pre-oxidation of these elements with H2O2 influenced the removal of As and Se, however Sb and Bi were not influenced by pre-oxidation. The optimal molar ratio of Fe (III) / As, Se, Sb and Bi was 5 and 7 to precipitate these elements. Finally, the micrographs obtained by MEV show a compact agglomerated structure, and the semiquantitative analysis showed that they are constituted mainly by elements As, Se, Sb, Bi, Fe, O, Cl and Na , With Fe and O being in greater quantity.

[pt] Com base no procedimento EPA-3050B, estudou-se o teor de metais (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, e Zn) em lodos de esgoto da CETESB. Foram analisadas duas amostras e os resultados obtidos foram (Cd =3,4 ; Cr =367,5 ; Cu =263,0 ; Ni=290,6 ; Pb =91,5 ; Zn =1324,9 mg/ kg) para primeira amostra e (Cd =3,0 ; Cr =332,2 ; Cu =190,5 ; Ni=274,6 ; Pb =82,5 ; Zn =1284,2 mg/ kg) para segunda amostra, resultados estes inferiores aos descritos pela CETESB para amostras de lodo da mesma estação de tratamento. Dada uma potencial utilização deste material como adubo agrícola, foi determinada a fração disponível destes metais. Com exceção do níquel (25%), uma fração pequena dos metais estudados encontra-se na forma assimilável pelas plantas (< 20%), com base no procedimento descrito pela EMBRAPASolos (extração com DTPA). Os efeitos de uma eventual utilização de composto húmico mineral (CHM) como aditivo ao lodo, visando uma redução na fração assimilável de metais, foi estudada em função da quantidade de CHM aplicado e do pH da solução final. Os resultados obtidos demonstraram que o CHM possui um poder de complexação para os metais semelhante ao do DTPA e que, sua aplicação ao lodo de esgoto, teria, na realidade um efeito de potencializar a fração disponível de certos metais como o zinco. / [en] Based on the EPA-3050B procedure, the concentration of metals (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn) in sludge source at CETESB studied. Two samples were analyzed and the results obtained were (Cd =3,4 ; Cr =367,5 ; Cu =263,0 ; Ni=290,6 ; Pb =91,5 ; Zn =1324,9 mg/ kg) and (Cd =3,0 ; Cr =332,2 ; Cu =190,5 ; Ni=274,6 ; Pb =82,5 ; Zn =1284,2 mg/ kg). These concentrations were below those descried by SABESP for sludge samples measured in the same treatment station. Due to the potential utilization of these materials as manure in agriculture, the disposal fraction of these metals was determined. Except nickel (25%), a little fraction of metals studied is assimilated by plants (< 20%), base on the procedure already descried by EMBRAPA- Solos (extraction with DTPA). The effect of an eventual utilization to humic mineral compound (HMC), as additive in sludge, aiming the reduction of the assimilated fraction of metals, were studied in function of both, the amount of HMC applied and the final pH of the solution. The results obtained showed that HMC has a complexation potential for metals similar to DTPA and that, its application in sludge, has in fact, a potential effect on the disposal fraction of metals such as zinc.

[pt] Este trabalho investiga a eficiência do Processo Oxidativo Avançado eletro-Fenton (EF) no tratamento de efluentes da indústria de celulose e papel previamente tratados por processo biológico. Utilizou-se planejamento fatorial em três variáveis e dois níveis, variando-se pH inicial (4 e 6), dosagem de H2O2:COD (1:1 e 2:1mol/mol) e densidade de corrente (j) (4 e 10mA/cm2). Experimentos foram realizados em reator de 1L com eletrodos de aço SAE1010, em regime de batelada, com tempo de reação de 60min. Avaliou-se também o processo Fenton convencional e realizou-se ensaios de controle com oxidação por H2O2, Eletrocoagulação e Fenton Zero, em 20min. Quanto ao EF, observou-se que um tempo de 40min foi suficiente para estabilização da remoção de cor e compostos lignínicos e 20min para remoção de carbono orgânico dissolvido (COD) nos processos com maior j e 40min, naqueles com menor j. A melhor configuração do EF foi com pH inicial 4, relação H2O2:COD 1:1mol/mol e menor j (4mA/cm2), alcançando-se remoção de 82 porcento de COD, 99 porcento de compostos lignínicos e 99 porcento de cor verdadeira, com consumo energético de 1.0 kWh/m3. Comparando-se os processos avaliados, todos no ponto central do plano fatorial, observou-se maior eficiência do EF na remoção de cor e compostos lignínicos e menor eficiência na remoção de COD, em relação ao processo Fenton convencional, contudo, com maior eficiência em sua melhor condição operacional. Conclui-se que o EF se mostra eficiente no polimento deste efluente para remoção da matéria orgânica e cor verdadeira remanescentes do processo biológico e que o parâmetro de maior influência neste processo é a densidade de corrente. / [en] This study investigates the efficiency of the Advanced Oxidation Process electro-Fenton (EF) in the wastewater treatment from pulp and paper industry, previously treated biologically. A factorial design of three factors and two levels was used, varying initial pH (4 and 6), H2O2:COD ratio (1:1 and 2:1mole/mole) and current density (j) (4 and 10mA/cm2). Experiments were made in a 1L reactor in batch mode with SAE 1010 steel electrodes, in 60min reaction time. The conventional Fenton process was also evaluated and control tests were carried out with direct oxidation by H2O2, Electrocoagulation and Zero-valent Fenton, with 20min. As for the EF process, it was observed that a 40min reaction time was enough to stabilize the colour and removal of the lignin compounds, and 20 minutes to remove dissolved organic carbon (COD) in the processes with higher j and 40min, in those with lower j. The best configuration for the EF process was initial pH 4, H2O2:COD ratio 1:1mole/mole and lower j (4mA/cm2), leading to 82 percent COD, 99 percent lignin compounds and 99 percent colour removal, with energy consumption of 1.0kWh/m3. Comparing the evaluated processes, all at the central point of the factorial design matrix, it was observed greater efficiency of the EF in the colour and lignin compounds removal and lower efficiency in COD removal in relation to the conventional Fenton, nevertheless, with greater efficiency in its best overall condition. It was concluded that the EF-process is efficient as a polishing step of this wastewater treatment to remove the remaining organic compounds and true color from the biological process and that the parameter of greatest influence in the EF-process is the current density.