Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / No Brasil, as estações de tratamento de esgoto têm suas configurações baseadas em processos anaeróbios seguidos ou não de pós tratamento, normalmente aeróbio. Estas configurações apresentam limitações como baixa eficiência de remoção de nutrientes. Assim, ao considerar aspectos técnicos, pretende-se avaliar a eficiência de remoção da matéria carbonácea, nitrogenada e fosfatada, em sistema de tratamento combinado anaeróbio (22,1 L), aeróbio (19,9 L) e anóxico (17,4 L) (AOA), tratando esgoto sintético. Anéis corrugados de Policloreto de Polivinila (PVC) foram utilizados como material suporte para fixação da biomassa. O comportamento do sistema foi avaliado em quatro etapas distintas, nas quais foram analisadas a influência da adição de carbono no reator anóxico e da redução do Tempo de Detenção Hidráulica (θh) nos reatores anaeróbios e aeróbios. O desempenho do sistema foi estudado por meio de perfis de amostragem temporal com determinação dos parâmetros físicoquímicos temperatura do líquido (TL), pH, alcalinidade total (AT), alcalinidade a bicarbonato (AB), ácidos voláteis (AV), oxigênio dissolvido (OD), potencial de oxirredução (REDOX), turbidez (UNT), demanda química de oxigênio (DQO) nitrogênio total kjeldahl (NTK), nitrogênio amoniacal (N-NH4 + ), nitrito (N-NO2 - ), nitrato (N-NO3 - ) e fósforo total (P-PO4 -3 ), em amostras do afluente e efluente de cada reator coletadas em intervalos de 3 h durante 24 h. Na Etapa 1 foram obtidas eficiências de remoção de matéria carbonácea, nitrogenada e fosfatada de 97%, 57% e 50%, respectivamente, para o sistema operado com θh de 8 h para o reator anaeróbio, 7,3 h para o reator aeróbio e 6,4 h para o reator anóxico. Na Etapa 2 com adição de 20% da vazão afluente de esgoto bruto (fonte de carbono) e manutenção dos valores de θh, as eficiências de remoção de carbono e nitrogênio total foram de 95% e 55%, não sendo reportada eficiência de remoção de fósforo. Na Etapa 3 com a retirada da fonte de carbono e redução do θh nos reatores anaeróbio e aeróbio para 4 h, foram obtidas eficiências de remoção de 96% de matéria carbonácea, 51% de nitrogênio total e 40% de fósforo. Na Etapa 4 com manutenção do θh de 4 h para o reator anaeróbio, 7,3 h para o reator aeróbio e 6,4 h para o reator anóxico, as eficiências de remoção resultaram em 97% de matéria carbonácea, 43% de nitrogênio total e 41% de fósforo. Com o estudo cinético foi possível verificar que a redução da relação C/N influenciou positivamente o desempenho dos microrganismos nitrificantes e desnitrificantes. Por fim, conclui-se que o sistema AOA apresentou eficiência de remoção de matéria carbonácea superior ao limite exigido na legislação e proporcionou remoção simultânea de nitrogênio e fósforo. / In Brazil, sewage treatment plants have their configurations based on anaerobic processes followed or not by post-treatment, usually aerobic. These configurations have limitations such as low nutrient removal efficiency. Thus, when considering technical aspects, it was intended to evaluate the efficiency of removal of carbonaceous, nitrogenous and phosphate in an anaerobic (22.1 L), aerobic (19.9 L) and anoxic (17.4 L) (AOA) treating synthetic wastewater. Polyvinyl chloride corrugated rings (PVC) were used as support material for biomass fixation. The behavior of the system was evaluated in four different stages in order to analyze the influence of the addition of carbon in the anoxic reactor and the reduction of Hydraulic Retention Times (θh) in the anaerobic and aerobic reactors. The performance of the system was studied by means of temporal sampling profiles with determination of the physicchemical parameters temperature, pH, alkalinity total (AT) and bicarbonate (AB), volatile acids (VA), dissolved oxygen (OD), oxidation potential (REDOX), turbidity (UNT), chemical oxygen demand (COD), total nitrogen kjeldahl (NTK), ammoniac nitrogen (N-NH4 + ), nitrite (N-NO2 - ), nitrate (N-NO3 - ), and total phosphorus (P-PO4 -3 ) in samples of the influent and effluent from each reactor collected at intervals of 3 h for 24 h. In Stage 1, the removal efficiency of 97%, 57% and 50% of carbonaceous, nitrogenous and phosphate matter was obtained for the system operated with θh of 8 h for the anaerobic reactor, 7.3 h for the aerobic reactor and 6.4 h for the anoxic reactor. In Stage 2 with the addition of 20% of the raw sewage inflow (carbon source) and maintenance of the θh values, the carbon and total nitrogen removal efficiencies were 95% and 55%, with no reported removal efficiency phosphor. In Stage 3, with the removal of the carbon source and reduction of the θh in the anaerobic and aerobic reactors for 4 h, removal efficiencies of 96% of carbonaceous matter, 51% of total nitrogen and 40% of phosphorus were obtained. In Stage 4 with the maintenance of the θh of 4 h for the anaerobic reactor, 7.3 h for the aerobic reactor and 6.4 h for the anoxic reactor, the removal efficiencies resulted in 97% of carbonaceous matter, 43% of total nitrogen and 41% phosphorus. With the kinetic study, it was possible to verify that the reduction of the C/N positively influenced the performance of the nitrifying and denitrifying microorganisms. Finally, it can be concluded that the AOA system presented removal efficiency of carbonaceous matter higher than the limit required by the legislation and provided simultaneous removal of nitrogen and phosphorus.

Orientador: Carlos Gomes da Nave Mendes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-07T08:45:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Higa_MarciaFernanda_M.pdf: 694032 bytes, checksum: 6aeb2dc109b978afe0fa9cd54037a168 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O presente trabalho teve como objetivo principal a investigação do potencial de utilização de reatores de lodos ativados intermitentes para o tratamento conjunto de diversos tipos de águas residuárias geradas na indústria de catalisadores químicos Degussa, localizada no município de Americana - SP, incluindo-se os esgotos sanitários. Foram utilizados reatores de bancada e estudadas duas idades de lodo, simulando-se a aeração convencional e aeração prolongada. Foram investigados também quatro cenários possíveis, ou seja, quatro amostras compostas distintas de efluentes, de serem implantados em escala real. Os resultados obtidos mostraram que o sistema de aeração prolongada foi preferível em todas as situações estudadas, e que três dos cenários foram adequados ao tratamento biológico de lodos ativados por batelada, uma vez que apresentaram eficiências de redução dos valores de DQO superiores à 80%. No caso do tratamento conjunto de todas as águas residuárias da indústria, essa eficiência foi de 85,7 e 92,1% para as idades de lodo de 7 e 20 dias, respectivamente, indicando que o uso de reatores biológicos de lodos ativados por batelada constituiu-se em alternativa viável para a Degussa / Abstract: The present work had as main objective the investigation of the utilization potential of activated sludge sequencing batch reactors on the combined treatment of several kinds of wastewaters originated in the chemical catalyst industry Degussa, located in Americana - SP, including the domestic sewage. Workbench reactors were used and two sludge ages were studied, simulating the conventional and the prolonged aerations. Four possible sceneries, or four different effluent compound samples, possible of being full-scale introduced, were also investigated. The results showed that the system of prolonged aeration was preferable in alI the studied situations, and that three of the sceneries were suitable for the biological treatment by activated sludge using sequencing batch reactors, once they achieved efficiencies of reduction in the COD values greater than 80%. In the treatment inc1uding the total reunion of the industry effluents, this efficiency was 85,7 and 92,1%, to the sludge age of 7 and 20 days, respectively, indicating that the use of activated sludge sequencing batch biological reactors is a feasible alternative for Degussa / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Diani Fernanda da Silva.pdf: 4308607 bytes, checksum: 15e7dca78e64eb979242f6e5eb152b6a (MD5) Previous issue date: 2014-02-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The use absence of domestic systems for wastewater treatment promotes the frequent cases of soil and water resources contamination, and contributes to the spread of diseases in the population. Within this context, the work aimed the development/proposition a methodology and alternative technology for treatment domestic sewage of residences located in rural area, specifically for the treatment of effluents generated in the kitchen sink and the toilet bowl. For this, was performed the domestic effluents source characterization through the management diagnostic of domestic wastewater in Paraná state and the city of Toledo; domestic effluents qualitative (physical, chemical and biological parameters) and quantitative (daily and monthly volume) characterization; performance evaluation of the conventional methods, processes and technologies for treatment of rural areas domestic sewage; the method and the technology design/developing for the rural domestic sewage treatment from the toilet bowl and kitchen sink; the construction, operation and monitoring of alternative technology; and the agreement analysis. From the results obtained in the first step, it was found that in Paraná state rural areas are generated over 261 thousand m³ day-1 of domestic sewage, in the city of Toledo rural area are produced 37,410.8 m3 of domestic effluent monthly. In the evaluation step of treatment methods and technologies it was verified the existence of technical limitations and bottlenecks in the equipment, prevailing the low treatment efficiency. Based on detailed studies of the physical, chemical and biological fundamentals and testing bench, was developed the project of alternative technology containing a feces and urine separator; a helical anaerobic bioreactor with tubular shape for the feces. The technology alternative prototype operation showed satisfactory results with respect the feces and urine separation and the feces stabilization in the reactor was completed in just 30 days of treatment forming a residual without the E. coli presence (<1 NMP g-1). / A ausência no uso de sistemas de tratamento de efluentes domésticos na área rural promove frequentes casos de contaminação do solo e dos recursos hídricos, bem como contribui com a disseminação de doenças entre a população. Nesse contexto, o objetivo do trabalho foi o desenvolvimento/proposição de uma tecnologia alternativa para o tratamento dos efluentes gerados no vaso sanitário e na pia da cozinha de residências da área rural. Para isso, realizou-se a caracterização da fonte geradora de efluentes domésticos por meio do diagnóstico da gestão dos efluentes doméstico no estado do Paraná e no município de Toledo; a caracterização quantitativa (volume diário e mensal) e qualitativa (parâmetros físicos, químicos e biológicos) dos efluentes domésticos; a avaliação do desempenho dos métodos, processos e tecnologias convencionais para o tratamento de efluentes domésticos das áreas rurais; o projeto/desenvolvimento do método e da tecnologia alternativa para o tratamento dos efluentes domésticos rurais provenientes do vaso sanitário e da pia da cozinha; a construção, operação e monitoramento da tecnologia alternativa; e a análise de concordância. A partir dos resultados obtidos na primeira etapa, constatou-se que nas áreas rurais do estado do Paraná são gerados mais de 261 mil m³. dia-1 de efluentes domésticos, na área rural da cidade de Toledo são produzidos 37410,8 m3 de esgoto domestico mensalmente. Na etapa de avaliação dos métodos e tecnologias de tratamento, constatou-se a existência de limitações e gargalos técnicos nos equipamentos, prevalecendo à baixa eficiência no tratamento. Com base em estudos detalhados dos fundamentos físicos, químicos e biológicos e dos testes de bancada, foi desenvolvido o projeto da tecnologia alternativa contendo um separador de fezes e urina, um biorreator anaeróbico helicoidal de formato tubular para o tratamento das fezes. A operação do protótipo da tecnologia alternativa apresentou resultados satisfatórios quanto a segregação das fezes e da urina e a estabilização dos dejetos no reator foi completa em apenas 30 dias de tratamento originando um composto sem a presença de E. coli (<1 NMP g-1).

O marco regulatório do saneamento básico no Brasil estabelece de forma clara as diretrizes que deverão ser seguidas pelos prestadores destes serviços de água e esgoto, porém quando a Constituição Federal delega aos municípios a titularidade destes serviços impõe aos decisores locais a atribuição escolha do modelo de gestão a ser adotado. As características próprias de cada município e região junto a necessidade da ponderação de atributos técnicos, econômicos e sociais de cada opção de modelo de gestão conferem elevada complexidade ao processo de decisão de qual o melhor modelo de gestão para cada município, constituindo em tema contemporâneo de estudos e de intensos debates pela população. Em função dessa complexidade, os métodos multicritérios de apoio à decisão se apresentam como ferramentas de auxílio aos tomadores de decisão tanto na estruturação destes problemas com objetivos conflitantes como também de suporte na priorização dos principais critérios envolvidos neste processo. Este estudo buscou estruturar processo de tomada de decisão sobre a escolha de modelo de gestão de serviços de água e esgoto com a priorização de critérios por meio do processo de hierarquia analítica (AHP). A partir das informações obtidas do SNIS-Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento, nove critérios foram estabelecidos e enviados à nove especialistas para validação da seleção e priorização. Os resultados apontaram nítida priorização de critérios técnicos e operacionais, seguidos dos associados a regulação e controle social e, menos prioritários, os critérios econômicos e financeiros. / The regulatory framework of basic sanitation in Brazil, establishes very clearly the guidelines that must be followed by these service providers of water and sewage, but when the Federal Constitution delegates to the municipalities the title transfer of these services, it imposes to the local decision makers the choice of management model to be adopted. Each municipality and region own characteristics, with the necessity of weighting of technical, economic and social attributions of each option of management model confers high complexity to the decision process of which management model is best for each municipality, composing a contemporary theme for studies and intense debating by the population. Because of this complexity, the multi-criteria methods of support to the decision serve as helping tools to the decision makers not only in the structuration of these problems with confliction objects but also as support in the prioritizing of the main criteria involved in this process. This study tried to structure the process of decision making about the choice of management model for services of water and sewage with the prioritizing of criteria through the Analytic Hierarchy Process. (AHP). From the information obtained by the SNIS (Sanitation Information National System), nine criteria were established and sent to nine experts for validation of the selection and prioritizing. The results show a clear prioritizing of technical and operational criteria, followed by those associated to the regulation and social control, and, less prioritized, the financial and economic criteria.

A Drenagem Ácida de Mina (DAM) é um dos mais graves problemas ambientais decorrentes da extração mineral, porque se não for tratada de forma correta afeta a qualidade das águas subterrâneas e superficiais, o solo e, consequentemente, a saúde humana. Esta água residuária é formada pela oxidação de minerais sulfetados quando expostos a intempéries, como água e oxigênio, gerando, assim, ácido que com as chuvas são carregados lixiviando os elementos presentes no minério e desta forma, caracteriza-se por sua baixa concentração de matéria orgânica e baixo valor de pH, alta condutividade, altas concentrações de sulfato e de metais pesados. Convencionalmente, na indústria. essa água residuária é tratada pela processo de neutralização usando óxidos de cálcio, porém uma alternativa a este processo é o tratamento biológico da DAM em reatores anaeróbios contendo bactérias redutoras de sulfato (BRS), que reduzem o sulfato a sulfeto consumindo íons (H+) neste processo. Consequentemente, há um aumento do pH final e este sulfeto reage com os metais presentes em solução, precipitando na forma de sulfetos metálicos. Todavia, além de saber como se procede o tratamento desta água residuária nos reatores anaeróbios, é importante o desenvolvimento de modelos matemáticos a partir dos dados para se compreender com detalhes o processo como um todo, visto que os modelos nos permitem ver claramente a influência de uma variável sobre as demais. Diante disto, o objetivo principal deste trabalho foi avaliar a aplicação de modelos matemáticos aos dados experimentais do tratamento anaeróbio da DAM de um reator em batelada em escala de bancada, previamente operado. Propôs-se o modelo de Malthus-Monod-Fick para verificar quais grupos de micro-organismos estavam atuando no sistema e também avaliar o efeito da transferência de massa interna no grânulo sobre a ordem global da reação. E para isto especificamente, foram exploradas ferramentas de inferência estatística pouco usadas nesta área de modelagem de reator, tais como o Método da Máxima Verossimilhança e o teste de hipótese Chi-quadrado, buscando, portanto, obter o máximo de informações do experimento por meio do modelo desenvolvido. O modelo proposto foi implantado em linguagem de programação usando C++ com a biblioteca Root, usada principalmente para processar grandes volumes de dados e realizar análises estatísticas, partindo da premissa mais simples que avalia a atuação de apenas um grupo bacteriano atuando no sistema até a mais complexa que leva em consideração restrição da difusão de substrato no grânulo. Concluiu-se neste trabalho que mais de um grupo bacteriano atuaram no sistema: as BRS e as bactérias fermentativas (neste grupo inclui todos os tipos de micro-organismos que competem com as BRS pelo doador de elétrons, etanol), que com o passar do tempo a comunidade microbiana tornou-se mais selecionada devido as condições operacionais do reator escolhidas para favorecer as BRS e que em decorrência desta seleção houve o crescimento do biofilme que atuou como uma restrição a transferência de massa interna. Finalmente, provou-se matematicamente, com validação estatística do modelo, que esta restrição a difusão de massa no grânulo com o passar do tempo era a responsável por um comportamento global de primeira ordem mesmo usando valores dos coeficientes de Monod (KS e KA) muito pequenos, típicos de uma cinética de ordem zero, no qual a velocidade de consumo de substrato é independente da concentração do mesmo. / The acid mine drainage (AMD) is one of the most serious environmental problems in mining industry, because it affects the quality of groundwater and surface water, soil and, consequently, human health. This wastewater is formed by the oxidation of sulphide minerals when exposed to weathering, such as water and oxygen, thus causing acid that with the rain is loaded leaching the elements present in the area. This wastewater is characterized by its low concentration of organic material and low pH, high conductivity, high concentrations of sulphate and heavy metals. Conventionally in industry, the AMD is treated by the process of neutralization using calcium oxides, but an alternative to this process is the anaerobic treatment of the AMD in anaerobic reactors containing sulfate reducing bacteria (SRB), which reduce sulfate to sulfide consuming ions (H+), consequently there is an increased of the pH effluent and this sulfide reacts with the metals present in solution, precipitating in the form of metal sulfides. However, in addition to know how to proceed the treatment of wastewater in anaerobic reactors it is important to realize the modeling of data to understand in detail all the process, since the model allows us to clearly see the influence of one variable on the others. So, the main objective of this study was to model the experimental data from anaerobic treatment of the AMD in a batch reactor in bench scale, previously operated. It was proposed the model of Malthus-Monod-Fick to determine which groups of microorganisms were active in the system and also to evaluate whether there was any effect of internal mass transfer in the granule over the overall order of the reaction. And for this specifically, it was explored statistical tools little used in reactor modeling area, such as Maximum Likelihood Method and the Chi-square test of hypothesis, looking for this way to obtain the maximum information through the developed model. The proposed model was implemented in programming language using C ++ with the Root library, used mainly to process large volumes of data and perform statistical analysis, based on the simple premise that evaluates the performance of only one bacterial group working in the system to the most complex premise that takes into account restriction of substrate diffusion inside the granule. It was concluded in this study that more than one bacterial group acted in the system, the SRB and the fermentative bacteria (this group includes all kinds of microorganisms that compete with SRB by electron donor, ethanol), that a long the time the microbial community became more selected because the reactor operating conditions chosed to favor SRB and due to this selection was the growth of a biofilm which acted as a restriction to intern mass transfer. Finally, it has been proven mathematically, with statistical validation model, this mass diffusion restriction over time was responsible for a overall behavior of the first order even using values Monod coefficients small (KS e KA), typical a zero-order kinetics, in which the substrate consumption rate is independent of the concentration of this same substrate. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais - FAPEMIG

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2019-02-25T11:12:15Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2065992 bytes, checksum: fc539640a5507d3ec970b1c692461946 (MD5) / Made available in DSpace on 2019-02-25T11:12:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2065992 bytes, checksum: fc539640a5507d3ec970b1c692461946 (MD5) Previous issue date: 2018-12-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Microrganismos Eficientes constituem uma comunidade de indivíduos aeróbios e anaeróbios que desempenham funções benéficas ao meio ambiente e são capazes de se desenvolver em diversos ecossistemas. Neste trabalho, a técnica de Microrganismos Eficientes (EM Technology®) foi aplicada com o objetivo de verificar se esses organismos são capazes de conferir melhorias no tratamento de esgoto urbano. O aparato experimental foi constituído de dois reatores UASB de bancada e somente um foi inoculado com Microrganismos Eficientes. Os reatores operaram durante 90 dias com tempos de detenção hidráulica de 12, 9 e 6 horas e foram avaliadas as eficiências de remoção de matéria orgânica e nutriente, bem como o processo de granulação anaeróbia. A eficiência dos processos foi analisada em termos de remoção de DQO, DBO 5 e nitrogênio amoniacal enquanto que o processo de granulação foi examinado por meio de testes de resistência ao cisalhamento do grânulo e quantificação de EPS (substâncias poliméricas extracelulares). Análises de diversidade microbiana dos domínios Bacteria e Archaea foram realizadas com o intuito de avaliar se o inóculo provocou alterações nas comunidades dos reatores em termos de diversidade de espécies dentro do período operacional proposto. Os resultados apontam que o inóculo de Microrganismos Eficientes não foi capaz de provocar diferença (a 5% de significância) na eficiência de remoção de compostos orgânicos e nutrientes do sistema. Os testes de resistência ao cisalhamento dos grânulos e de quantificação de EPS apontam que a presença dos Microrganismos Eficientes gerou grânulos mais resistentes e com melhores propriedades de agregação. O inóculo de Microrganismos Eficientes apresentou elevada abundância e baixa diversidade de espécies se comparado às amostras de lodo analisadas. As espécies com maior abundância no inóculo não foram capazes de sobreviver dentro do reator no período proposto. A elevada abundância de Archaeas metanogênicas acetoclásticas nos dois reatores, indicou que esses organismos contribuíram para processo de granulação dos reatores e conseguiram completar o seu ciclo de reações, gerando um efluente tratado com baixa carga orgânica. / Effective Microorganisms are a community of aerobic and anaerobic individuous which performed beneficial functions for the environment and are capable of developing in various ecosystems. In this work, the Effective Microorganisms technique (EM Technology®) was applied in order to verify whether these organisms, widely used in agriculture, are capable of enhancing domestic wastewater treatment. Two UASB bench reactors were built and one was inoculated with Effective Microorganisms to evaluate the performance of the inoculum. The UASB reactors were operated at hydraulic retention times of 12, 9 and 6 hours for thirty days each (90 days total) during which treatment efficiency and anaerobic granulation were compared. Treatment efficiency was analyzed in terms of COD, BOD 5 and ammonium removals while granulation was examined by measuring granule shear strength and extracellular polymeric substances (EPS) contents. In order to evaluate the difference in microbial communities caused by the inoculum during the operational period, analyses of microbial richness and abundance of the domains Bacteria and Archaea were performed. Results showed that the inoculum of Effective Microorganisms did not affect (5% significance level) organic matter and nutrient removals. Granules shear strengh tests and EPS contents indicated that inoculation with Effective Microorganisms resulted in more resistent granules, with better agregation properties. The Effective Microorganisms inoculum presented a higher species abundance, but lower diversity when compared to sludge samples analysed. Moreover, the more abundant species in the inoculum were not capable of developing in the reactor during the operational period. The high abundance of acetotrophic metanogen Archaeas in both reactors, considering the total number of reads, indicated that these organisms contributed to the granulation process in the reators and were able to complete their reaction cycle, generating treated wastewater with low organic load.

A Drenagem Ácida de Minas (DAM) é um sério problema de contaminação ambiental presente nas indústrias de mineração devido ao baixo pH, alta concentração de sulfato e de metais dissolvidos encontrados nesta água residuária. O tratamento biológico da DAM tem sido empregado em substituição ao processo físico-químico tradicional devido à alta eficiência obtida nestes biorreatores, que realizam a redução dos íons sulfato em sulfeto, através das bactérias redutoras de sulfato (BRS), na presença matéria orgânica e condições anaeróbias. Uma alternativa para o tratamento biológico da DAM consiste na biorremediação utilizando BRS autóctones, que garante uma maior segurança ambiental, redução de custos e melhor adaptabilidade. Este trabalho estudou o potencial de BRS autóctones para remoção de sulfato em reatores tipo batelada anaeróbios comparando-se duas fontes de inóculo. Uma biomassa autóctone (AUT), derivada de cultura enriquecida de sedimento de DAM, e uma biomassa não autóctone (N-AUT), proveniente lodo pré-aclimatado de reator sulfetogênico estável e adaptado com lactato como fonte de carbono, foram testadas. A remoção de sulfato usando doadores de elétrons com custo efetivo (etanol e formiato) e a resistência à acidez da inóculo AUT também foi verificado. Os resultados mostraram uma remoção similar de sulfato de 57% para o reator AUT, e 62% para o reator N-AUT. O estudo filogenético do grupo das BRS usando o sequenciamento das bandas excisadas do gel de DGGE para o gene dsrB revelou a presença de espécies Desulfotomaculum na comunidade AUT, enquanto que Desulfovibrio foi o genus predominante encontrado na comunidade NON-AUT. Quando etanol foi utilizado como fonte de carbono, uma remoção de sulfato de 42% foi encontrada e 35% para o formiato, demonstrando que em condições de neutralidade, o etanol é fonte de carbono que apresenta maior viabilidade para o processo de enriquecimento. Foi observada remoção de sulfato em pH ácido para todas as fontes de carbono estudadas, indicando que estes microrganismos são resistentes a redução do pH. Entretanto, a eficiência de remoção foi reduzida para lactato (apenas 30% em pH próximo a 3) e etanol (apenas 18% em pH próximo a 5), como doadores de elétron. Quando o formiato foi utilizado como fonte de carbono, a eficiência de remoção de sulfato foi mantida em aproximadamente 38% com a redução do pH para 3 e 4, e portanto, nestas condições, o formiato consiste na melhor fonte de carbono para realizar o enriquecimento das BRS. Conclui-se que a cultura AUT pode ser utilizada para o tratamento de DAM em substituição aos lodos provenientes de reatores sulfetogênicos. / Acid Mine Drainage (AMD) is a serious environmental problem in mining industries because of the low pH, high levels of sulfate and dissolved metals present in this wastewater. Biological AMD treatment have been used instead of the traditional method, due to high efficiency obtained in these bioreactors, which promote the sulfate reduction into sulfide by sulfate reducing bacteria (SRB) in the presence of organic matter and anaerobic conditions. An alternative for the biological treatment of AMD consists on the bioremediation using autochthonous SRB that guarantees environmental safety, cost effective and better adaptability. This work studied the potential of autochthonous SRB to sulfate removal in batch anaerobic reactors comparing two inoculum sources. An autochthonous (AUT) biomass, derived from enrichment culture of AMD sediments and, a non-autochthonous (NON-AUT), from a pre-acclimated sludge from a stable sufidogenic reactor adapted with lactate as carbon source, were tested. The sulfate reduction using cost effective electron donors (ethanol and formate) and the acidity resistance of AUT inoculum was also verified. Results showed a maximum sulfate removal of 57% for AUT and 62% for NON-AUT. Phylogenetic study of SRB group using sequencing of dsrB DGGE excised bands revealed the presence of Desulfotomaculum-related bacteria in AUT community, while Desulfovibrio was the predominant genus found in NON-AUT-derived community. When ethanol was used as carbon source, a sulfate reduction of 46% was found and 35% for formate, indicating that at neutral conditions, ethanol is the most viable alternative as carbon source for the enrichment process. At low pH, sulfate reduction still occurred, indicating that these microorganisms were resistants to acidic conditions. However the removal efficiency was reduced when lactate (only 30% on pH close to 3) and ethanol (only 18% on pH close to 5) were used as electron donors. When formate was the carbon source, the sulfate removal efficiency was maintained closely to 38% with pH reduction to 3 and 4, showing that at these conditions, formate is the best carbon source for SRB enrichment. Thus, AUT culture could be used for local AMD decontamination in substitution of pre-acclimated sludge from sulfidogenic reactors. / Programa Institucional de Bolsas de Pós-Graduação - PIB-PÓS

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-03-16T12:50:54Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_UtilizacaoCarocoAcai.pdf: 1448199 bytes, checksum: 336f37f773cb4d646ce34f651a678c7b (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-03-20T14:46:21Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_UtilizacaoCarocoAcai.pdf: 1448199 bytes, checksum: 336f37f773cb4d646ce34f651a678c7b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-20T14:46:21Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_UtilizacaoCarocoAcai.pdf: 1448199 bytes, checksum: 336f37f773cb4d646ce34f651a678c7b (MD5) Previous issue date: 2014-06-04 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta pesquisa consistiu em avaliar a aplicação dos resíduos gerados pelo despolpamento do açaí para a produção de um carvão alternativo para utilização como leito filtrante no processo de tratamento de água de abastecimento e água residuária, conferindo ao resíduo valor agregado e destinação final adequada. O trabalho foi desenvolvido em 4 etapas, primeiramente foi feito a coleta e a preparação dos caroços, para posterior caracterização do carvão alternativo, montagem dos filtros e verificação da qualidade da água e do esgoto tratado. O sistema experimental piloto foi constituído de duas colunas de tubos de PVC, com um diâmetro de 100 mm, com leito filtrante alternativo, um para o tratamento de águas de abastecimento e outro para pós-tratamento de esgoto, ambos com 1,0 m de altura. Utilizou-se apenas uma única camada de leito filtrante de 30 cm de altura de carvão alternativo em cada filtro que foi alimentado com 5,0 L de água bruta (AB), obtidos na entrada da Estação de Tratamento de Água e 5,0 L de esgoto tratado (ET) obtidos na saída da Estação de Tratamento de Esgoto de Vila da Barca. As análises físico-químicas da água e do esgoto filtrado pelo carvão alternativo eram realizadas a cada 24hs e 48hs, observando os tempos de contato que apresentaram melhor adsorção das partículas. O monitoramento dos filtros com leito filtrante de caroço de açaí calcinado apresentou bom desempenho, principalmente, no processo de retenção de Sólidos Suspensos com eficiência de 23%, na remoção de Cor com eficiência de 51% e Turbidez com eficiência de 32% para água. O tratamento de esgoto no filtro alternativo apresentou eficiência na remoção de 72% para nitrogênio amoniacal, 55% de eficiência na remoção de matéria orgânica representado pela DQO e 48% de eficiência de remoção de sólidos suspensos. A avaliação mediante testes de hipóteses, aplicado pra avaliar a equivalência entre os valores médios dos pares de variáveis (24hs e 48hs) representativas dos parâmetros físicoquímicos estudados na filtração alternativa para água e esgoto revelou equivalência entre os pares de: pH, Turbidez, Dureza (mg-CaCO3/L), Dureza (mg-MgCO3/L), ST e SS (referente a filtração da água); Fósforo Total, ST, SD e SF (referente a filtração do esgoto). Foi possível afirmar que não houve variação considerável nos valores médios dessas variáveis entre os tempos de contato (24hs e 48hs). Também, foi possível afirmar que o tempo de contato de 48hs provocou reduções mais acentuadas nas concentrações das variáveis, Cor (para água); N-Amoniacal, DQO e SS (para esgoto). O tempo de contato de 48hs foi o mais eficiente para a filtração alternativa por ter conseguido promover reduções significativas em algumas variáveis estudadas. / This research was to assess the implementation of the waste generated by pulping açaí for the production of an alternative coal for use as a filter bed in the treatment of water supply and wastewater process, giving added value and proper waste disposal. The study was conducted in 4 steps, first was done collecting and preparing the stones for further characterization of alternative coal, filter assembly and verification of water quality and sewage treatment. The experimental pilot system was composed of two columns of PVC pipe with a diameter of 100 mm, with alternate filter bed, one for the treatment water supply and the other for post-treatment of sewage, both with 1.0 m time. Was used only a single layer of the filter bed 30 cm in each alternate carbon filter which was fed with 5.0 L of raw water (AB), the input obtained from the Water Treatment Plant and 5.0 L treated sewage (ET) obtained at the output of the Vila da Barca sewage Treatment Plant. The physico-chemical analysis of water and sewage filtered by alternate coal were taken every 24 hours and 48 hours, observing the times of contact that showed better adsorption of the particles. Monitoring of filters with filter bed of lump calcined acai performed well, especially in the case of Suspended Solids retention with 23% efficiency in removing color with efficiency of 51% and Turbidity with efficiency 32% for water. Sewage treatment showed the alternate filter removal efficiency of 72% for ammonia nitrogen, 55% efficiency in removing organic matter represented by the COD and 48% removal efficiency of suspended solids. The review by hypothesis tests applied to assess the equivalence between the mean values of representative pairs of variables (24h and 48h) of physico-chemical parameters studied in alternative filtration for water and sewage showed equivalence between pairs of pH, Turbidity, hardness (mg-CaCO3 / L) hardness (mg- MgCO3 / L), TS and SS (relative to water filtration); Total phosphorus, ST, SD and SF (referring filtration of sewage). It was possible to state that there was considerable variation in the average of these variables between the contact times (24h and 48h) values. Also, it was possible to state that the contact time of 48 hours caused greater reductions in the concentrations of variables, Color (for water); Ammonia-N, COD and SS (sewage). The contact time of 48 hours was the most efficient alternative to filtration have gotten promote significant reductions in some variables.

No Brasil cerca de 50,3% da população é atendida por rede coletora de esgoto, do qual apenas 42,7% é tratado. Uma parcela de 12% da população total do país utiliza fossa séptica para o tratamento do esgoto gerado em suas residências. Apesar de suas vantagens, os tanques sépticos apresentam moderada remoção de matéria orgânica, girando em torno de 50%. Nesse sentido, vê-se a necessidade do aprimoramento desse sistema a fim de melhorar sua eficiência. O aumento da concentração de biomassa microbiana no sistema por meio da inserção de material suporte é um método frequentemente utilizado com este propósito, pois isso permite que os microrganismos fiquem por mais tempo dentro do sistema, aumentando seu tempo de contato com o esgoto e, consequentemente, elevando a eficiência de degradação da matéria orgânica. A garrafa PET tem sido estudada como material suporte em tanque séptico. O uso desse material em sistemas individuais de tratamento de esgoto está relacionado com o desenvolvimento de uma técnica sustentável e acessível a comunidades sem acesso à rede coletora. O objetivo desta pesquisa foi introduzir material suporte em tanque séptico em escala de bancada, o qual foi operado em quatro etapas: Etapa 1 (sem material suporte), Etapa 2 (50% de ocupação), Transição (sem material suporte) e Etapa 3 (10% de ocupação). O material suporte utilizado foram tiras de garrafa PET lixadas, com 1,5 cm de largura e 15,5 cm de comprimento. Os parâmetros de monitoramento, avaliados no esgoto afluente e efluente, foram: pH, alcalinidade total, ácidos graxos voláteis (AGV), DQO total e filtrada e série de sólidos. A concentração de microrganismos aderidos ao material suporte nas Etapas 2 e 3 foi monitorada por meio da concentração de proteínas (PT), polissacarídeos (PST) e sólidos totais voláteis aderidos (STVA). O resultado do monitoramento de pH, alcalinidade e AGV indicou estabilidade do sistema em todas as etapas de operação, sendo que a presença de material suporte não interferiu nesses resultados. A inserção de material suporte contribuiu para o aumento da eficiência do sistema, sendo que as maiores médias de remoção de DQOT e DQOF foram na Etapa 3 (77,9% e 74,4%) e as menores na Etapa 1 (49,7% e 40,5%). Em relação aos sólidos, a Etapa 2 apresentou as melhores eficiências de remoção de sólidos totais (42,1%) e sólidos em suspensão totais (82,3%) e a Etapa 3, as de sólidos dissolvidos totais (33,2%) e voláteis (87,4%). As análises de PT, PST e STVA indicaram a maior concentração de biomassa microbiana no material suporte na Etapa 2, fato esse que não refletiu na melhor eficiência de remoção de matéria orgânica. Conclui-se que a inserção de tiras de garrafa PET como material suporte em tanque séptico apresentou melhoria na eficiência de remoção de matéria orgânica, sendo que o percentual de ocupação de 10% apresentou os melhores resultados. / In Brazil about 50,3% of the population is served by a sewage collection network, of which only 42,7% is treated. A 12% share of the country’s total population uses septic tank to treat sewage generated in their homes. Despite their advantages, septic tanks present moderate removal of organic matter, spinning around 50%. In this sense, it is necessary to improve this system in order to improve its efficiency. The increase of microbial biomass concentration in the system by the insertion of support material is a method frequently used for this purpose, as this allows the microorganisms to remain for longer in the system, increasing their time of contact with the sewage and, consequently, increasing the efficiency of organic matter degradation. The PET bottle has been studied as a septic tank support material. The use of this material in individual sewage treatment systems is related to the development of a technique that is sustainable and accessible to communities without access to the collection network. In this sense, the objective of this research was the introduction of support material in a septic tank in a bench scale, which was operated in four stages: Step 1 (without support material), Step 2 (50% occupation), Transition (without support material) and Step 3 (10% occupation). The support material used were sands PET bottle strips, with 1,5 cm wide and 15,5 cm long. The monitoring parameters, evaluated in the influent and effluent sewage were: pH, total alkalinity, volatile fatty acids (VFA), total and filtered COD and solid series. The concentration of microorganisms adhered to the support material in Stages 2 and 3 was monitored by means of the concentration of proteins (PT), polysaccharides (PST) and adhered total volatile solids (STVA). The results of the monitoring of pH, alkalinity and VFA indicated stability of the system in all stages of operation, and the presence of support material did not interfere in these results. The insertion of support material contributed to increase the efficiency of the system, and the highest removal rates of DQOT and DQOF were in Step 3 (77.9% and 74.4%) and the lowest in Step 1 (49.7% % and 40.5%). In relation to solids, Step 2 presented the best removal efficiencies of total solids (42.1%) and total suspended solids (82.3%), and Step 3, total dissolved solids (33,2%) and volatile (87,4%). The analyzes of PT, PST and STVA indicated the highest concentration of microbial biomass on support material in Step 2, a fact that did not reflect the better efficiency of organic matter removal. It was concluded that the insertion of strips of PET bottle as a support material in septic tank showed an improvement in the organic matter removal efficiency, and the occupancy percentage of 10% presented the best results.

Fundação Araucária; CAPES / As indústrias alimentícias utilizam considerável volume de água para suprir a demanda de processos. Devido a isso, observa-se um grande volume gerado de efluentes que necessitam ser tratados para garantir o destino final adequado. Tendo em vista a crescente escassez de água, procedimentos de racionalização do uso da água e o reúso de efluentes tratados surgem como soluções para estes problemas. A aplicação de processos de separação por membranas no tratamento de efluentes da indústria alimentícia para reúso apresenta-se como um processo de tratamento avançado apropriado. Deste modo, o objetivo deste estudo foi avaliar a utilização dos processos de separação por membranas como tratamento avançado de águas residuárias agroindustriais provindas de um abatedouro e frigorífico de suínos, da região oeste do Paraná, visando à possibilidade de reúso destes efluentes. Para isso, foi necessário: realizar a caracterização físico-química dos efluentes agroindustriais; avaliar o emprego de microfiltração, ultrafiltração, e microfiltração seguida de ultrafiltração em diferentes condições operacionais de pressão aplicada à membrana, e avaliar a qualidade do efluente obtido pelos processos de separação com membranas, considerando o atendimento das exigências técnicas, legais e sanitárias para diferentes usos industriais. Os resultados mostraram que os processos de separação por membranas apresentaram, de uma maneira geral, uma sensível melhora na qualidade do efluente final quando comparados com o atual sistema de pós-tratamento empregado pela indústria (flotador físico-químico), que promove eficiências de remoção nas faixas oscilantes de 3% a 29%, 44% a 70%, 40% a 46% e 50% a 58,5%, aproximadamente, para os parâmetros sólidos totais voláteis, turbidez, nitrogênio amoniacal e DQO, respectivamente. A microfiltração apresentou as seguintes faixas de eficiência de remoção, aproximadas: sólidos totais voláteis (51% - 64%), turbidez (83% - 99%), nitrogênio amoniacal (21% - 24%) e DQO (64% - 72%). A ultrafiltração apresentou as seguintes faixas de eficiência de remoção, aproximadas: sólidos totais voláteis (23% - 51%), turbidez (87% - 99%), nitrogênio amoniacal (54% - 69%) e DQO (77% - 85%). A realização do ensaio de microfiltração seguido de ultrafiltração nas melhores condições experimentais investigadas obteve resultados satisfatórios na remoção de aproximadamente 97% para a turbidez, 17% para os sólidos totais voláteis, 67% para a DQO, 38% para o nitrogênio amoniacal, 96% a 99,95% para os coliformes termotolerantes e 93 a 99,69% para os coliformes termorresistentes. Com o aumento da pressão para a microfiltração e ultrafiltração foi obtido maior fluxo permeado e melhor qualidade do efluente final. Embora os efluentes tenham proporcionado distintos valores de fluxo permeado, foram obtidas curvas de desempenho bastante semelhantes, caracterizando-se por uma queda do fluxo permeado nos primeiros minutos de filtração, seguido de um período onde ocorre declínio gradual, com uma tendência ao equilíbrio. De acordo com os requisitos físico-químicos e microbiológicos mínimos exigidos para o reúso de efluentes tratados, a microfiltração e a ultrafiltração atenderam alguns dos parâmetros monitorados, alcançando a qualidade exigida para o reúso em torres de resfriamento, lavagem de pisos, irrigação de áreas verdes, lavagem de veículos, proteção contra incêndio e descarga sanitária. / The food industry uses large volumes of water to meet the demand processes. Because of this, there is a large volume of generated waste that need to be addressed to ensure proper final destination. In view of the growing scarcity of water, the use rationalization of procedures of the water and the reuse of treated effluent arise as solutions to these problems. Application of separation processes by membranes in the treatment of wastewater for reuse food industry presents itself as an appropriate advanced treatment process. Thus, the aim of this study was to evaluate the use of membrane separation processes as advanced treatment of agroindustrial wastewater stemmed from a swine slaughterhouse, the western region of Paraná, aiming at the possibility of recycling these effluents. For this it was necessary: to define the physical-chemical characterization of the agro-industrial effluents; evaluate the use of microfiltration, ultrafiltration, microfiltration and ultrafiltration then under different conditions of pressure applied to the membrane, and evaluate the quality of the effluent obtained by separation processes with membranes, considering the care of the technical, legal and health requirements for different uses industrial. The results showed that membrane separation processes presented in a general way a considerable improvement in final effluent quality compared with the current tertiary treatment system used by the industry (physicochemical flotation) which promotes removal efficiencies in oscillating ranges from 3% to 29%, 44% to 70%, 40% to 46%, 50% to 58.5%, approximately, for the parameters: total volatile solids, turbidity, ammonia nitrogen and COD, respectively. Microfiltration had the following removal efficiency ranges, approximate: total volatile solids (51% - 64%), turbidity (83% - 99%), ammonia nitrogen (21% - 24%) and COD (64% - 72%). Ultrafiltration showed the following removal efficiency ranges, approximate: total volatile solids (23% - 51%), turbidity (87% - 99%), ammonia nitrogen (54% - 69%) and COD (77% - 85%). The completion of the test microfiltration followed by ultrafiltration under the best experimental conditions investigated achieved satisfactory results in the removal of approximately 97% for the turbidity, 17% total volatile solids, 67% for COD, 38% for ammonia nitrogen, 96% to 99.95% for thermotolerant and 93 to 99.69% for the heat-resistant coliforms coliforms. With increasing pressure to microfiltration and ultrafiltration permeate flux was increased and better quality of the final effluent. Although the effluents have provided separate permeate flow rates, very similar performance curves were obtained, characterized by a drop in permeate flux during the first minute filtration followed by a period where there is a gradual decline, with a tendency toward equilibrium. According to the physicochemical requirements and minimum microbiological required for the reuse of treated wastewater, microfiltration and ultrafiltration attended some of the monitored parameters, achieving the required quality for reuse in cooling towers, floor washing, irrigation of green areas , washing vehicles, fire protection and sanitary discharge.