O fósforo é um elemento essencial para todas as formas de vida. Considerando a iminente escassez de recursos para produção de fertilizantes a base de fósforo, bem como os problemas ambientais causados por excessivas cargas desse nutriente em corpos hídricos, faz-se necessária sua recuperação. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o emprego de um sistema de eletrodiálise no tratamento de uma solução com baixo teor de fosfato visando a recuperação de fósforo de águas residuárias municipais. Empregando uma célula de eletrodiálise de bancada, os experimentos foram conduzidos em 4 etapas. A primeira etapa focou no estudo do transporte do fosfato no sistema de eletrodiálise, reportando-se uma restrição em sua extração percentual possivelmente devido à disponibilidade de H3PO4 decorrente de alterações de pH na interface membrana aniônica/solução diluída, ou ainda pela formação de PO43-, cujo transporte através da membrana pode ser dificultado. A segunda etapa visou a determinação das condições de operação para remover e concentrar fósforo de uma solução com baixa concentração de fosfato, observando-se alterações no sistema que podem comprometer a eficiência do tratamento em valores de taxa de desmineralização > 50 % A terceira etapa focou na recuperação (concentração) do fósforo empregando as condições de operação determinadas na etapa anterior, obtendo-se uma solução com concentração de fosfato > 0,100 g L-1 e fatores de concentração de sódio, fosfato e sulfato > 9,7. Na última etapa, avaliou-se a separação de sulfato e fosfato em condições de densidade de corrente acima da limite. Observou-se que a separação de sulfato do fosfato pode ter sido possível devido à formação de um “efeito barreira” proveniente de intensa dissociação da água na interface membrana aniônica/solução e/ou pela disponibilidade de PO43- decorrente da dissociação das espécies de fosfato. Alterações estruturais foram percebidas na membrana aniônica, limitando a viabilidade do processo à utilização de membranas resistentes a meios alcalinos. Superada essa condição, foi proposto um sistema de eletrodiálise em dois estágios visando a recuperação de fósforo de águas residuárias municipais com baixo teor de fosfato. / Phosphorus is an essential element for all life forms. Considering the imminent depletion of resources to produce phosphorus-based fertilizers, as well as the environmental problems caused by excessive loads of this nutrient in water bodies, its recovery is necessary. In this context, the objective of this work was to evaluate the use of an electrodialysis system in the treatment of a low phosphorus-containing solution aiming at the recovery of phosphorus from municipal wastewater. Employing a laboratory scale five-compartment electrodialysis cell, the study was held in four steps. The first step focused on the study of phosphate transport in the electrodialysis system, reporting a restriction in its percentage extraction possibly due to the availability of H3PO4 associated to pH changes at the anionic membrane/diluted solution interface or by the formation of PO43-, whose transport through the membrane may be hampered. The second step aimed at determining the operational conditions of the electrodialysis system to remove and concentrate phosphorus from a solution with a low phosphate concentration, observing changes in the system that could compromise the efficiency of treatment in values of demineralization rate > 50 % The third step focused on the recovery (concentration) of phosphorus using the operational conditions determined in the previous step, obtaining a solution with a phosphate concentration > 0.100 g L-1 and sodium, phosphate and sulfate concentration factors higher than 9.7. In the last step, the separation of sulfate and phosphate in current density conditions above the limiting one was evaluated. It was observed that the separation of sulfate from phosphate may have been possible due to the formation of a "barrier effect" from intense dissociation of water at the anionic membrane/diluted solution interface and/or to the availability of PO43- resulting from the dissociation of the phosphate species. Structural changes were observed in the anionic membrane, limiting the viability of the process to the use of alkali resistance anion-exchange membranes. Once this condition was overcome, a two-stage electrodialysis system was proposed aiming the recovery of phosphorus from municipal wastewater with low phosphate content.

Tese de mestr.. Engenharia do Ambiente. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2000

Tese de mestrado. Engenharia do Ambiente (Ramo Tratamento de Águas e Águas Residuais). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Instituto Superior Técnico. Universidade Técnica de Lisboa. 2007

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2014-08-06T18:07:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327447.pdf: 2730227 bytes, checksum: fe98da8f165abd428fd628f89bcc3efe (MD5) Previous issue date: 2014 / Dentre as tecnologias de saneamento descentralizado mais utilizadas para o tratamento de águas cinzas (AC), destacam-se os wetlands construídos. Este trabalho tem como objetivo geral avaliar o comportamento de wetlands construídos de fluxo horizontal (WH) e vertical (WV) empregados no tratamento de AC residencial e de escritório, respectivamente. Para tanto, foi realizada caracterização quali-quantitativa das AC geradas, por meio de amostragens simples e compostas, bem como por meio de medição de vazão in loco. Foram avaliadas, ainda, as eficiências alcançadas pelos WH (8 m² de área superficial) e WV (9,2 m² de área superficial) no tratamento das AC, bem como suas implicações de uso e viabilidade dos efluentes tratados à um potencial reúso. Não se observou diferença estatística entre os resultados das amostragens simples e compostas para nenhum parâmetro na AC da residência, contudo, para a AC do escritório, observou-se diferença no pH e N-NH4+. Com relação à caracterização quantitativa obteve-se 102,3 L/d (34 L/pessoa.d) para residência e 50 L/d (2,14 L/pessoa.d) para o escritório. Destaca-se que a AC da residência apresentou concentrações de DQO e de P-PO43- elevadas, com médias de 1025 mg/L e de 63 mg/L, respectivamente. Já para a AC do escritório, destaca-se uma concentração de DQO de 100 mg/L e de N-NH4+ de 20 mg/L. O WH atingiu elevadas eficiências de remoção de DQO (83%, considerando uma carga aplicada de 12,3 gDQO/m2.d), P-PO43- (73%) e SS (94%). No WV, também obtiveram-se expressivas remoções de DQO (88%, com carga de 0,5 gDQO/m².d), SS (93%) e N-NH4+ (97%), sendo, inclusive observada a nitrificação (7,5 mgNO3-/L no efluente tratado). A quantidade de efluente produzido em ambos os sistemas não atendeu por completo as potenciais demandas para um reúso nos empreendimentos. As AC tratadas não atenderam os limites estabelecidos na literatura brasileira vinculadas ao reúso em relação aos parâmetros turbidez, coliformes fecais, DBO, fósforo total, SST e SDT, contudo, podem ser lançados no ambiente por meio de infiltração no solo.<br> / Abstract : Among the most commonly used decentralized sanitation technologies for greywater (GW) treatment, highlights the constructed wetlands. The general aim of this work is to evaluate the behavior of constructed wetlands as horizontal flow (HW) and vertical flow (VW) applied on residential and office GW treatment, respectively. A qualitative and quantitative characterization of the GW generated was realized, through simple and compounds samples as well as an in loco flow measurement. The efficiencies reached by HW (8 m² superficial area) and VW (9.2 m² superficial area) were evaluated too, besides the implications of use and viability of the treated effluent reuse potential. No statistic differences was observed between the results of the simple and compounds GW?s samples for any parameter in the residence, however, in the offices GW were observed differences for pH and N-NH4+. In relation to the quantitative characterization was obtained 102.3 L/d (34 L/person.d) for the residence and 50 L/d (2.14 L/person.d) for the office. The residential?s GW showed high concentrations of COD and P-PO43-, with an average of 1025 mg/L and 63 mg/L. For the office?s GW, de average concentration was 100 mgCOD/L and 20 mgN-NH4+/L. The HW has reached good efficiencies of removal for COD (83%, considering an organic loading rate of 12,3 gCOD/m2.d), P-PO43- (73%) and SS (94%). In the VW also were obtained expressive removals of COD (88%, with organic loading rate of 0.5 gDQO/m².d), SS (93%) and N-NH4+ (97%), being inclusive observed nitrification (7.5 mgNO3-/L on treated effluent). The quantity of effluent produced in both systems did not reached the total potential demands for reuse. Both treated GW effluents did not reached the limits established on brazilian literature for reuse with respect to parameters turbidity, fecal coliforms, BOD, total phosphorus, SST and SDT, however, they could be disposed in the environment by soil infiltration.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-09-05T04:11:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348176.pdf: 5278553 bytes, checksum: 765f2963a977e252900c2f112585dd5c (MD5) Previous issue date: 2017 / Wetlands construídos (WC) são uma ecotecnologia descentralizada de tratamento de esgotos que fornece níveis satisfatórios de remoção de poluentes, conciliado a uma implantação e operação simplificada e de baixo custo. Sistemas de WC em série, ou também chamados de sistemas híbridos, visam a obtenção de elevados níveis de depuração de matéria orgânica, sólidos suspensos totais (SST) e compostos nitrogenados. Tendo em vista contribuir para com a consolidação desta ecotecnologia no contexto da região sul do Brasil, visto a lacuna apresentada na literatura atual e a potencilidade da tecnologia no fomento da universalização do saneamento básico, este trabalho avaliou o projeto, execução e desempenho, tanto em termos de remoção de poluentes quanto em aspectos hidráulicos de vazões de saída e evapotranspiração (ETP), de um sistema híbrido de WC ao longo de seus dois primeiros anos de operação. O sistema em estudo possuiu escala real e tratou esgoto sanitário em volume equivalente à contribuição de uma residência unifamiliar brasileira, sendo composto por um tanque séptico (TS), seguido por um wetland construído de fluxo vertical (WCVD) e por um wetland construído de fluxo horizontal (WCH). O sistema híbrido foi submetido a um carregamento de 39,6 ± 11,5 gDQO.mWCVD-2.d-1 e 63,2 ± 14,6 mmWCVD.d-1, aplicados de forma intermintente de 3 a 4 pulsos por dia e sob regime de alternância de módulos com metade da semana em operação e a outra em repouso. Os resultados mostraram uma não homogeneidade das vazões de saída para os diferentes pulsos e dias da semana, com um aumento das vazões máximas (Qmáx) ao longo do dia e da semana. O monitoramento hidráulico também revelou um decréscimo das Qmáx diárias ao longo da operação que, juntamente com a constatação de não acúmulo de sólidos no maciço filtrante, indicaram uma diminuição da condutividade hídraulica em função do crescimento das raízes. O balanço hidráulico realizado apurou uma diferença metodológica ao se utilizar diferentes intervalos temporais de análise para o balanço, sendo a semana operacional o intervalo de análise que apresentou resultados com menor desvio padrão. Os valores médios de ETP obtidos foram iguais a 6,0 ± 1,3 mm.d-1 para o WCVD e 1,0 ± 1,2 mm.d-1para o WCH. A remoção de poluentes no sistema híbrido atingiu elevadas remoções de DQO (98 ± 1,5%), SST (99 ± 2,9%), N-NH4+ (90,7 ± 9,3%) e P-PO43- (96,2 ± 2,8%) e remoção satisfatória de NT (68,7 ± 12,6). O WCVD foi a unidade que removeu maior carga poluidora de DQO, SST, N-NH4+ e P-PO43- no sistema híbrido, sendo a camada intermediária (0,3 a 0,5 m de profundidade) onde o maior percentual foi removido. O WCH foi responsável pela maior remoção de NT no sistema híbrido, sendo os primeiros 25% de seu comprimento a seção que apresentou maior relevância para remoção de DQO, N-NO2- e N-NH4+ na unidade. Contudo, o WCH apresentou limitada e instável remoção de N-NO3- (36,3 ± 31%) formado no WCVD, gerando um efluente final parcialmente desnitrificado, com concentração média de 19,4 ± 10 mgN-NO3-.L-1. A remoção limitada provavelmente se deu em função da baixa relação C:N afluente. Dessa forma, sugeriram-se estratégias operacionais para aporte de carbono no WCH e aumento da remoção de N-NO3- e NT na unidade. Apesar disso, o sistema híbrido foi capaz de gerar um efluente refinado, apto para lançamento em todos os parâmetros analisados conforme legislaçoes nacionais e estaduais.<br> / Abstract : Constructed wetlands (CW) are an on-site wastewater treatment ecotechnology that provides satisfactory pollutant removal rates associated with a simplified and low cost execution and operation. Arrangements os CW in series, also named hybrid systems, aim to guarantee high depuration levels of organic matter, total suspended solids (TSS) and nitrogen compounds. Owing to contribute to the consolidation of this ecotechnology in the sourthern region of Brazil, this study evaluated the project, execution and performance, in both pollutant removal and hydraulic behavior of outflow discharges and evapotranspiration (ETP), of a hybrid system throughout its first two operational years. The study is justified due to a notorious lack of information about hybrid systems applied in the southern region of Brazil and to a great potential of this ecotechnology to foment sanitation univesalisation in the country. The evaluated system was a full-scale wastewater treatment plant and has treated urban wastewater in an equivalent volume generated by a Brazilian household. It was composed by a septic tank (TS), followed by a Vertical subsurface Flow Constructed Wetland (VFCW) and by a Horizontal subsurface Flow Constructed Wetland (HFCW). The hybrid system received an organic loading rate (OLR) equal to 39.6 ± 11.5 gCOD.mVFCW-2.d-1 and a hydraulic loading rate (HLR) of 63.2 ± 14.6 mmVFCW.d-1. The feeding was intermittent (3 to 4 daily pulses) and alternated (3.5 days of operation and 3.5 days of rest). The results pointed to a non-homogeneity of outlet discharges for the different pulses and days of the week, with an increase of maximum outled discharge (Qmax) throughout the day and the week. The hydraulic monitoring also revelead a decrease in the daily Qmax throughout the operation, which, together with the finding of non-accumulation of solids in bed media, indicated a reduction on the hydraulic conductivity due to the root growth. The water budget showed a methodological difference when using different time steps for the budget analysis. The operational week was the step that presented the results with the smallest standard deviations. The average ETP were a 6.0 ± 1.3 mm.d-1 for the VFCW and 1.0 ± 1.2 mm.d-1for the HFCW. The pollutant removal achieved excellent removal rates of COD (98 ± 1.5%), TSS (99 ± 2.9%), NH4+-N (90.7 ± 9.3%) and PO43--P (96.2 ± 2.8%), besides a satisfactory removal of TN (68.7 ± 12.6%). The VFCW was the unit in which greater COD, TSS, NH4+-N and PO43--P load was removed, being the intermediate layer (0.3 to 0.5 m of depth) where the highest percentage was treated. The HFCW was responsible for the biggest TN removal and the first 25% of its length was the section that presented the greater relevance of COD, NO2--N and NH4+-N removal within the unit. However, the HFCW showed a limited and unstable NO3--N removal (36.3 ± 31%), which was previously formed in the VFCW. The final effluent was, therefore only partially denitrified, with an average concentration of 19.4 ± 10 mgNO3--N.L-1. Probably the limited NO3--N removal was due to the low C:N ratio in the HFCW influent. In that way, operational strategies were suggested to increase carbon input in the HFCW and, thus, to increase NO3--N and TN removal. Despite that, the hybrid system was able to generate a depurated effluent, always suitable to be discharged in the environment according to the nacional and state regulations.

O lançamento de águas residuárias contendo compostos nitrogenados tem um importante impacto sobre a saúde e o meio ambiente, tornando necessária a incorporação de processos de remoção desses compostos nos sistemas de tratamento de águas residuárias. Neste trabalho, foram estudadas as condições de operação para promover a remoção conjunta de nitrogênio e matéria orgânica em um biorreator de membrana (MBR), contínuo, operado sob aeração constante, alimentado com efluente sintético contendo nitrogênio amoniacal na concentração de 150 mg/L e matéria orgânica na concentração de 300 mg DQO/L A concentração de amônio se estabilizou após 25 dias de operação, com eficiência média de 95,1%. Essa eficiência manteve-se alta para diferentes concentrações de OD. Houve acúmulo de nitritos e nitratos durante os 51 dias de operação, indicando que o processo de desnitrificação ainda não havia se estabilizado. Houve desnitrificação máxima de 27% nos primeiros 11 dias de operação. A remoção de DQO foi de 100% até o 34° dia de operação. Houve remoção média de 71,42% do COT na proporção C/N igual a 2 e 81,25% em C/N igual a 3. O trabalho também avaliou a remoção de nitrogênio em um reator de disco rotativo (RDR), operado em modo SBR (Sequencing Batch Reactor), com aeração intermitente, alimentado com o mesmo efluente sintético utilizado no MBR. A oxidação de amônio obtida foi de 56,5% e a remoção global de nitrogênio foi de 60,5%. A média de remoção por SND ficou na ordem de 96,6%. O MBR se mostrou mais robusto na oxidação de amônio, no entanto o RDR mostrou uma eficiência de remoção de nitrogênio maior. / The release of wastewater containing nitrogenous compounds has an important impact on health and the environment, necessitating the incorporation process of removing these compounds in the systems of wastewater treatment. In this work, were studied the operating conditions to promote combined removal of nitrogen and organic matter in a membrane bioreactor (MBR), continuously operated under constant aeration, fed with synthetic wastewater containing ammonia nitrogen concentration of 150 mg/L and organic matter concentration of 300 mg COD/L The concentration of ammonium stabilized after 25 days of operation, with an average efficiency of 95.1%. This efficiency remained high for different concentrations of OD. There was accumulation of nitrites and nitrates during the 51 days of operation, indicating that the denitrification process had not yet stabilized. There denitrification of 27% in the first 11 days of operation. The COD removal was 100% until the 34th day of operation. There average removal of 71.42% TOC in the ratio C/N equal to 2 and 81.25% in C/N equals 3. The study also evaluated the nitrogen removal in a rotating disk reactor, operated in SBR (Sequencing Batch Reactor) with intermittent aeration, fed with the same synthetic wastewater used in the MBR. The oxidation of ammonia obtained was 56.5% and total nitrogen removal was 60.5%. The MBR was more robust in the oxidation of ammonia, however the RDR showed an efficiency of removal of nitrogen greater.

O fósforo é um elemento essencial para todas as formas de vida. Considerando a iminente escassez de recursos para produção de fertilizantes a base de fósforo, bem como os problemas ambientais causados por excessivas cargas desse nutriente em corpos hídricos, faz-se necessária sua recuperação. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o emprego de um sistema de eletrodiálise no tratamento de uma solução com baixo teor de fosfato visando a recuperação de fósforo de águas residuárias municipais. Empregando uma célula de eletrodiálise de bancada, os experimentos foram conduzidos em 4 etapas. A primeira etapa focou no estudo do transporte do fosfato no sistema de eletrodiálise, reportando-se uma restrição em sua extração percentual possivelmente devido à disponibilidade de H3PO4 decorrente de alterações de pH na interface membrana aniônica/solução diluída, ou ainda pela formação de PO43-, cujo transporte através da membrana pode ser dificultado. A segunda etapa visou a determinação das condições de operação para remover e concentrar fósforo de uma solução com baixa concentração de fosfato, observando-se alterações no sistema que podem comprometer a eficiência do tratamento em valores de taxa de desmineralização > 50 % A terceira etapa focou na recuperação (concentração) do fósforo empregando as condições de operação determinadas na etapa anterior, obtendo-se uma solução com concentração de fosfato > 0,100 g L-1 e fatores de concentração de sódio, fosfato e sulfato > 9,7. Na última etapa, avaliou-se a separação de sulfato e fosfato em condições de densidade de corrente acima da limite. Observou-se que a separação de sulfato do fosfato pode ter sido possível devido à formação de um “efeito barreira” proveniente de intensa dissociação da água na interface membrana aniônica/solução e/ou pela disponibilidade de PO43- decorrente da dissociação das espécies de fosfato. Alterações estruturais foram percebidas na membrana aniônica, limitando a viabilidade do processo à utilização de membranas resistentes a meios alcalinos. Superada essa condição, foi proposto um sistema de eletrodiálise em dois estágios visando a recuperação de fósforo de águas residuárias municipais com baixo teor de fosfato. / Phosphorus is an essential element for all life forms. Considering the imminent depletion of resources to produce phosphorus-based fertilizers, as well as the environmental problems caused by excessive loads of this nutrient in water bodies, its recovery is necessary. In this context, the objective of this work was to evaluate the use of an electrodialysis system in the treatment of a low phosphorus-containing solution aiming at the recovery of phosphorus from municipal wastewater. Employing a laboratory scale five-compartment electrodialysis cell, the study was held in four steps. The first step focused on the study of phosphate transport in the electrodialysis system, reporting a restriction in its percentage extraction possibly due to the availability of H3PO4 associated to pH changes at the anionic membrane/diluted solution interface or by the formation of PO43-, whose transport through the membrane may be hampered. The second step aimed at determining the operational conditions of the electrodialysis system to remove and concentrate phosphorus from a solution with a low phosphate concentration, observing changes in the system that could compromise the efficiency of treatment in values of demineralization rate > 50 % The third step focused on the recovery (concentration) of phosphorus using the operational conditions determined in the previous step, obtaining a solution with a phosphate concentration > 0.100 g L-1 and sodium, phosphate and sulfate concentration factors higher than 9.7. In the last step, the separation of sulfate and phosphate in current density conditions above the limiting one was evaluated. It was observed that the separation of sulfate from phosphate may have been possible due to the formation of a "barrier effect" from intense dissociation of water at the anionic membrane/diluted solution interface and/or to the availability of PO43- resulting from the dissociation of the phosphate species. Structural changes were observed in the anionic membrane, limiting the viability of the process to the use of alkali resistance anion-exchange membranes. Once this condition was overcome, a two-stage electrodialysis system was proposed aiming the recovery of phosphorus from municipal wastewater with low phosphate content.

Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Faculdade UnB de Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais, 2016. / Submitted by Raiane Silva (raianesilva@bce.unb.br) on 2017-07-24T16:44:26Z No. of bitstreams: 1 2016_PauloHenriqueMichelsBrito.pdf: 2305370 bytes, checksum: 1186e339f1fbdbc370add035580d036e (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-09-06T21:21:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_PauloHenriqueMichelsBrito.pdf: 2305370 bytes, checksum: 1186e339f1fbdbc370add035580d036e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-06T21:21:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_PauloHenriqueMichelsBrito.pdf: 2305370 bytes, checksum: 1186e339f1fbdbc370add035580d036e (MD5) Previous issue date: 2017-09-06 / O presente estudo objetivou a proposição de uma nova nanotecnologia para remoção do corante Direct Yellow 12 de meios aquosos, baseada no uso de nanoadsorventes magnéticos de custo reduzido, com pouca geração de resíduos e baixo potencial de impactos ambientais. Indústrias têxteis e de tintas utilizam uma grande quantidade de corantes, pigmentos e metais perigosos com alto potencial de poluição dos efluentes. Métodos tradicionais para a remoção da coloração das águas residuais incluem: separação por membranas, degradação biológica, oxidação química, coagulação e floculação. Mais recentemente, alguns métodos com base na separação química magneticamente assistida têm sido propostos, por serem mais eficientes e gerarem menos resíduos. Nesse contexto, foi proposta a síntese, a caracterização e a aplicação de nanoadsorventes magnéticos à base de nanopartículas de ferrita funcionalizadas com brometo de cetiltrimetilamônio. Os nanoadsorventes foram sintetizados a partir do método de coprecipitação em meio alcalino, com posterior tratamento de superfície, resultando em nanopartículas core-shell do tipo MnFe2O4@ɣ-Fe2O3. O controle do pH do meio permitiu a obtenção de amostras de dois tamanhos médios distintos. A funcionalização da superfície das nanopartículas se deu com a adição de brometo de cetiltrimetilamônio em meio aquoso em pH = 10. O estudo da cinética de adsorção, e da influência do pH, da concentração inicial de corante e da taxa de agitação no processo de adsorção foram estudados em soluções padronizadas de poluente com 0,5 g / L de nanoadsorvente. Após o processo de adsorção, os nanoadsorventes carregados com os poluentes foram separados com ímã de Nd-Fe-B, e a concentração final de Direct Yellow 12 na solução decantada foi determinada por espectroscopia UV-VIS em comprimento de onda de 396 nm. Os resultados foram analisados a partir dos modelos de Langmuir e Freundlich, evidenciando-se que o tamanho médio das nanopartículas possui influência importante sobre a adsorção do Direct Yellow 12. Os nanoadsorventes se mostraram mais eficientes em pH = 5,0. O tempo de contato necessário para atingir o equilíbrio foi de 30 minutos. Constatou-se que a capacidade máxima de adsorção foi aproximadamente 108% maior para o nanoadsorvente de menor tamanho médio (58,49 mg/g contra 28,10 mg/g) devido a sua maior área superficial. Finalmente, os nanoadsorventes foram recuperados a partir de ciclos de lavagens e reutilizados em testes de remoção com eficiência entre 50% e 55%. / The present study is aimed to propose a new nanotechnology for the removal of Direct Yellow 12 dye from aqueous media, in order to allow a reuse of nanoadsorbents in treatment plants, reducing the cost, waste generation and environmental impact potential. The textile and paint industries use a large quantity of dyes, pigments and dangerous metals with high pollution potential of the effluents. In this context, some methods for removal of these contaminants are available: separation by membrane, biologic degradation, chemical oxidation, coagulation and flocculation. Recently, chemical separation methods with magnetic assistance have been propose, since they are more efficient and produce fewer residues. In this context, it is proposed a synthesis, characterization and application of magnetic nanoadsorbents based on ferrite nanoparticles functionalized with cetyltrimethylammonium bromide. The nanoadsorbents were synthetized using the coprecipitation methods in alkaline medium, and later surface treated resulting in core-shell nanoparticles of the type MnFe2O4@ɣ-Fe2O3. The pH control allowed obtention of two distinct particle sizes. The functionalization of the nanoparticle surfaces was done adding cetyltrimethylammonium bromide in an aqueous solution of pH = 10. The adsorption kinetics, the pH influence, and the initial dye concentration were investigated in standard solutions of pollutant with 0.5 g / L of nanoadsorbent. After the adsorption process, the nanoadsorbents loaded with the pollutants were separated with Nd-Fe-B magnet, and the final concentration of Direct Yellow 12 in the decanted solution was determined by UVVIS spectroscopy with wavelength of 396 nm. The results were analyzed using the Langmuir and Freundlich models, illustrating the importance of the average particle size in the Direct Yellow 12 adsorption. Nanoadsorbents revealed to be more efficient at pH = 5.0. The contact time required to reach equilibrium was 30 minutes. It was found that the maximum adsorption capacity was approximately 108% higher for smaller sized nanoadsorbent (58.49 mg / g vs. 28.10 mg / g) due to its higher surface area. Finally, the nanoadsorbents were recovered from wash cycles and reused in removal tests with efficiency between 50% and 55%.

O objetivo principal deste trabalho foi avaliar a utilização da técnica respirométrica como ferramenta para monitorar processos de lodos ativados, quando condições adversas ao processo de tratamento são impostas ao sistema. Os efeitos estudados foram: alteração no tempo de detenção hidráulico (TDH) da estação de tratamento de águas residuárias experimental (ETAR), ausência de oxigênio dissolvido no reator aeróbio, impacto de elevadas concentrações de nitrogênio, sulfeto e fenol no lodo ativado. Valores decrescentes de TDH podem acarretar em uma sobrecarga de alimento aplicada no sistema e promover uma redução na eficiência do mesmo. Tal efeito pôde ser percebido nos testes de respirometria, tendo sido medidas reduções de até 51% na SOUR. Foi constatado que é possível realizar interrupções programadas ou não no fornecimento de oxigênio dissolvido para a ETAR. Quando o lodo ativado é submetido a concentrações superiores a 100 mg.L-1 de nitrogênio amoniacal, observou-se a rápida adaptação dos microrganismos, sem perda significativa de eficiência no processo de tratamento biológico de efluentes. Também foram avaliadas as influências de metais que catalisam a reação de oxidação do sulfeto em meios contendo este íon. O metal que apresentou um maior efeito catalítico, com consequente aumento na SOUR, foi o manganês, com 62%, e o que representou a menor efeito catalítico foi o níquel, com apenas 9,5% de aumento no consumo de oxigênio dissolvido. Porém, foi o níquel também, que apresentou o maior percentual de inibição na atividade das bactérias, cerca de 79%. Para um dos lodos ativados usados nos ensaios, determinou-se a concentração de fenol de 187 mg.L-1 como aquela que inibe 50% da atividade metabólica. Os resultados deste trabalho demonstraram claramente que a técnica respirométrica é eficaz para monitorar e detectar efeitos adversos em processos biológicos de tratamento de efluentes. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-07-10T17:42:12Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Carolina Lucena Rezende.pdf: 3370223 bytes, checksum: 94b65c38fcf3aa34c0eb93c11339e002 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-07-10T17:42:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Carolina Lucena Rezende.pdf: 3370223 bytes, checksum: 94b65c38fcf3aa34c0eb93c11339e002 (MD5) / PETROBRÁS / The main purpose of this work was to evaluate the use of the respirometric technique as a tool to monitor the activated sludge processes when adverse conditions to the treatment process are imposed to the system. The following effects were studied: change in hydraulic detention time (HDT) of the experimental wastewater treatment process, absence of dissolved oxygen in aerobic reactor, impact of high concentrations of nitrogen, sulfide and phenol in activated sludge. When the HDT of the experimental wastewater treatment process decreases, it can result in an overload of food applied on the system and promote a reduction in the efficiency. This effect could be observed in the respirometry tests, which presented reductions of up to 51% in the specific oxygen uptake rate (SOUR). It was noticed that it is possible to perform scheduled or not interruptions in the supply of dissolved oxygen to the system. When the activated sludge is subjected to concentrations higher than 100 mg L-1 of ammonia nitrogen, a rapid adaptation of micro-organisms was observed, without significant loss of efficiency in the biological wastewater treatment. The influence of metals that catalyze the reaction of oxidation of sulfide in medium containing this ion was also evaluated. The metal which showed the higher catalytic effect, with consequent increase in SOUR, was manganese, with 62%, and the one that presented the lowest catalytic effect was nickel, with only 9.5% increase in the consumption of dissolved oxygen. However, it was identified that nickel presented the highest percentage of inhibition, around 79%. For one of the aerobic biomass used in the tests, it was determined the concentration of phenol of 187 mg L-1 as the one which inhibits 50% of metabolic activity. The results of this study clearly demonstrated that the respirometric technique is effective to monitor and detect adverse effects on the biological wastewater treatment processes.

O lançamento de águas residuárias contendo compostos nitrogenados tem um importante impacto sobre a saúde e o meio ambiente, tornando necessária a incorporação de processos de remoção desses compostos nos sistemas de tratamento de águas residuárias. Neste trabalho, foram estudadas as condições de operação para promover a remoção conjunta de nitrogênio e matéria orgânica em um biorreator de membrana (MBR), contínuo, operado sob aeração constante, alimentado com efluente sintético contendo nitrogênio amoniacal na concentração de 150 mg/L e matéria orgânica na concentração de 300 mg DQO/L A concentração de amônio se estabilizou após 25 dias de operação, com eficiência média de 95,1%. Essa eficiência manteve-se alta para diferentes concentrações de OD. Houve acúmulo de nitritos e nitratos durante os 51 dias de operação, indicando que o processo de desnitrificação ainda não havia se estabilizado. Houve desnitrificação máxima de 27% nos primeiros 11 dias de operação. A remoção de DQO foi de 100% até o 34° dia de operação. Houve remoção média de 71,42% do COT na proporção C/N igual a 2 e 81,25% em C/N igual a 3. O trabalho também avaliou a remoção de nitrogênio em um reator de disco rotativo (RDR), operado em modo SBR (Sequencing Batch Reactor), com aeração intermitente, alimentado com o mesmo efluente sintético utilizado no MBR. A oxidação de amônio obtida foi de 56,5% e a remoção global de nitrogênio foi de 60,5%. A média de remoção por SND ficou na ordem de 96,6%. O MBR se mostrou mais robusto na oxidação de amônio, no entanto o RDR mostrou uma eficiência de remoção de nitrogênio maior. / The release of wastewater containing nitrogenous compounds has an important impact on health and the environment, necessitating the incorporation process of removing these compounds in the systems of wastewater treatment. In this work, were studied the operating conditions to promote combined removal of nitrogen and organic matter in a membrane bioreactor (MBR), continuously operated under constant aeration, fed with synthetic wastewater containing ammonia nitrogen concentration of 150 mg/L and organic matter concentration of 300 mg COD/L The concentration of ammonium stabilized after 25 days of operation, with an average efficiency of 95.1%. This efficiency remained high for different concentrations of OD. There was accumulation of nitrites and nitrates during the 51 days of operation, indicating that the denitrification process had not yet stabilized. There denitrification of 27% in the first 11 days of operation. The COD removal was 100% until the 34th day of operation. There average removal of 71.42% TOC in the ratio C/N equal to 2 and 81.25% in C/N equals 3. The study also evaluated the nitrogen removal in a rotating disk reactor, operated in SBR (Sequencing Batch Reactor) with intermittent aeration, fed with the same synthetic wastewater used in the MBR. The oxidation of ammonia obtained was 56.5% and total nitrogen removal was 60.5%. The MBR was more robust in the oxidation of ammonia, however the RDR showed an efficiency of removal of nitrogen greater.