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

Orientador: Bruno Coraucci Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-09T15:44:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kanegae_AlexandrePatto_M.pdf: 1125389 bytes, checksum: dc519b3abb15e2a72d094f64448f7383 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho foi desenvolvido com o intuito de se verificar a utilização de filtros de areia, como um sistema de pós-tratamento de efluentes de filtros anaeróbios na remoção de organismos patogênicos presentes nos esgotos, tais como protozoários e helmintos. Para tanto, foi feita a verificação das melhores taxas de aplicação de efluente de filtro anaeróbio em 4 filtros de areia, com profundidades de 0,25; 0,50; 0,75 e 1,00 m. As taxas de aplicação foram de 20, 40, 60, 80 e 100 Lm-2dia -1. O tempo do experimento foi de Maio de 2003 a Agosto de 2004. Para verificação dos organismos presentes no efluente utilizou-se a metodologia adotada pela Cetesb, descrita pela norma L5.550 (1989) - Hoffman modificado e os resultados foram expressos em número de organismos/L. Os resultados demonstraram que o processo de tratamento biológico ocorrido nos filtros de areia com leito mais profundo (1,00 m) foi o que apresentou melhor performance. Não houve correlação entre o número de organismos encontrados e as taxas aplicadas, mas o valor estipulado pela NBR 7229 (1993) de 100 Lm-2dia-1 de efluente aplicado, apresentou resultados satisfatórios / Abstract: This project was developed with the aim of verifying the use of sand filters as a post treatment system of effluents from anaerobic filters. Most of the pathogens found in the wastewater can be classified as protozoans and helminths. For that, the best application rates of anaerobic effluent were studied in four sand filters. They were 0,25; 0,50; 0,75 and 1,00 m deep. The application rates were 20, 40,60,80 e 100 Lm-2day-1. The experiment was run from May 2003 to August 2004. To verify the presence of the organisms in the wastewater, the methodology adopted by Cetesb was used (described as Standard L5.550, 1989) - Hoffman modified and the results were expressed in number or organisms/L. The results show that the biological process of treatment occurred in the deepest sand filter (1,00 m) was the one which presented the best performance. There was no correlation between the number of microorganisms found and the applied rates but, the value established by NBR 7229 (1993) of 100 Lm-2day-1 of effluent presented satisfactory results / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil

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

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.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A coagulação, um processo importante no tratamento convencional de efluentes, promove a retirada de partículas leves demais para sedimentarem por ação da gravidade (coloides). A sedimentação destas partículas torna-se possível com a adição de agentes coagulantes, geralmente sais metálicos. Entretanto, o grande inconveniente no uso destes sais são os resíduos metálicos que permanecem no lodo, e que podem contaminar o solo. Agentes coagulantes à base de polieletrólitos orgânicos têm se mostrado interessantes pela sua capacidade de retirar matéria orgânica de efluentes. Este trabalho objetivou testar a eficiência de dois polieletrólitos naturais, quitosana e Tanfloc®, como coagulantes, para redução de DQO, turbidez e cor aparente de efluente advindo de um abatedouro e frigorífico de suínos, e de compará-la com a eficiência do cloreto férrico. A sequência de ensaios, conduzidos em Jar Test, foi realizada segundo planejamento experimental pré-definido para cada um dos coagulantes, com planejamento fracionado seguido de DCCR. A quitosana promoveu aumento considerável da DQO, ao invés de sua redução, mostrando-se ineficaz na redução desta resposta. Entretanto, como auxiliar de coagulação a quitosana favoreceu a formação de flocos maiores. O Tanfloc® proporcionou formação de flocos grandes em pH básico (7,75) e flocos pequenos em pH ácido (5,25). Em condição ótima e em pH básico, ainda para o Tanfloc®, a redução máxima foi de 86% para turbidez e 34% para cor aparente. Em pH ácido, a melhor redução foi de 96% para turbidez e 78% para cor aparente. A redução conseguida para DQO foi de cerca de 50%, independentemente do pH aplicado. Estes resultados foram satisfatórios e condizentes com o esperado para o coagulante Tanfloc®. Quanto ao cloreto férrico, este apresentou, de forma geral, um desempenho inferior ao Tanfloc®. Os resultados mostram que o Tanfloc® foi eficaz no papel de coagulante primário, substituindo, com vantagens, o cloreto férrico no tratamento de coagulação, floculação e sedimentação do efluente de estudo. / Coagulation, an important process in the conventional treatment of effluents, promotes the removal of particles too light to sediment by gravity action (colloids). The settling of these particles becomes possible with the addition of coagulating agents, generally metal salts. However, the major drawback in the use of such salts are metallic residues remaining in the sludge, which can contaminate soil. Coagulant agents based on organic polyelectrolytes have been interesting for their ability to remove organic matter from effluents. This study aimed to test the efficiency of two natural polyelectrolytes, chitosan and Tanfloc®, As coagulants, for the reduction of COD, turbidity and apparent colour of effluent coming from a pig slaughterhouse, and to compare it with the efficiency of ferric chloride. The sequence of tests, conducted in Jar Test, was performed according to a predefined experimental design for each of the coagulants, with fractional planning followed by DCCR. Chitosan promoted a considerable increase in COD, rather than its reduction, proving ineffective in reducing this response. However, as a coagulation aid, chitosan favored the formation of larger flakes. Tanfloc® provided formation of large flakes at basic pH (7.75) and small flakes at acid pH (5.25). In optimum condition and at basic pH, a maximum reduction of 86% for turbidity and 34% for apparent colour was obtained. At acid pH, the reduction achieved for the responses was 96% for turbidity and 78% for apparent colour. The COD reduction was about 50% regardless of the pH. These results were satisfactory and consistent with that expected for the coagulant. Regarding ferric chloride, it generally presented a lower performance than Tanfloc®. The results showed that Tanfloc® performed very well the role of primary coagulant, favorably replacing ferric chloride in the treatment of coagulation, flocculation and sedimentation of the study effluent.

Orientador: Tsunao Matsumoto / Banca: Francisco Javier Cuba Teran / Banca: Rejane Helena Ribeiro Costa / Resumo: O presente projeto de pesquisa avaliou o desempenho de remoção de nitrogênio num sistema de tratamento biológico das águas residuárias de produção intensiva de Tilápia Nilótica com recirculação utilizando decantador horizontal e um reator aeróbio de leito fluidizado com circulação em tubos concêntricos. Utilizou-se como material suporte carvão ativado granular com densidade aparente de 1,64g/cm3 e tamanho efetivo de 0,34mm numa concentração de 80g/L. Foram avaliadas as velocidades de circulação e as expansões de quatro configurações de reatores com diâmetro externo constante de 250mm e diâmetros internos variáveis de 100, 125, 150 e 200mm. O reator utilizado no sistema de tratamento possui um volume efetivo de 113L e diâmetro interno de 100mm. O sistema foi inoculado durante três semanas com água do Lago do Ipê do município de Ilha Solteira SP e foi feita a avaliação ao longo de oito semanas com reposição semanal de 55% do volume total de água do sistema; o período de detenção hidráulica no reator foi de 11,9 minutos. Durante o projeto foram monitorados os seguintes parâmetros: sólidos totais, suspensos voláteis e fixos, cor aparente, OD, pH, condutividade, temperatura, potencial redox, amônia, amônio, turbidez, DQO, DBO, nitrogênio total, fósforo total. Os resultados mostraram que as remoções médias de nitrogênio amoniacal total, DBO, DQO, fósforo e nitrogênio total foram de 27%, 47%, 75%, 38% e 24% respectivamente. O sistema de tratamento avaliado mostrou-se como uma alternativa efetiva para o reuso da água no sistema de recirculação capaz de manter as características de qualidade da água dentro dos valores recomendáveis para criação das Tilápias e dos valores permitidos pela legislação brasileira para lançamento de efluentes com exceção do fósforo. / Abstract: This research project evaluated the nitrogen removal efficiency in a biological treatment system of an intensive Nile Tilapia laboratory facility with recirculation by a rectangular sedimentation tank and a three phase aerobic fluidized bed internal-loop airlift reactor. Granular activated carbon was used as support particles with density of 1,64g/cm3 and effective size of 0,34mm in a concentration of 80g/L. Liquid circulation velocities and gas holdup were evaluated in four different reactor configurations with a 250mm constant external diameter and internal variable diameters of 100, 125, 150 and 200mm. On the evaluated reactor the effective volume was 113L and the internal diameter 100mm. The system was inoculated during three weeks with natural water from Ipê Lake localized in Ilha Solteira's SP municipality and was evaluated in an eigth week period with a 55% weekly total water exchange rate; reactor's hydraulic detention time was 11,9 minutes. During the study were measured the next parameters: total, suspended, volatile and fixed solids, apparent color, DO, pH, conductivity, temperature, oxidation reduction potential, ammonia, turbidity, COD, BOD, total nitrogen, total phosphorous. Results showed that average removal rates of total ammonia nitrogen, BOD, COD, phosphorus and total nitrogen were 27%, 47%, 75%, 38% and 24% respectively. Evaluated treatment system showed as an effective alternative for water reuse in the recirculation system capable of maintain water quality characteristics within the recommended values for fish farming and meeting the Brazilian standards for final effluent discharges with exception of phosphorous values. / Mestre

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-02-09T12:56:46Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1341620 bytes, checksum: 5eec1bf94acfa3b6d2ce2db9881fd4f3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-09T12:56:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1341620 bytes, checksum: 5eec1bf94acfa3b6d2ce2db9881fd4f3 (MD5) Previous issue date: 2002-08-14 / O sistema de tratamento por escoamento superficial tem recebido especial atenção como forma de dispor resíduos líquidos com produção de biomassa vegetal. Com o objetivo de melhor compreender e quantificar a remoção e a concentração de matéria orgânica (MO), fósforo (P), nitrogênio (N), sódio (Na), potássio (K), cálcio (Ca) e magnésio (Mg) em faixas de tratamento por escoamento superficial, foram conduzidos ensaios de campo para avaliar o desempenho desses sistemas de tratamento, sob taxas de aplicação de 0,24; 0,36 e 0,48 m 3 ·h -1 ·m -1 , em rampas de tratamento com 2% de declividade, instaladas nas dependências da Área Experimental do Departamento de Engenharia Agrícola (DEA) da Universidade Federal de Viçosa (UFV). Verificou-se que, para 8 m de comprimento de faixa, a menor taxa de aplicação (0,24 m 3 ·h -1 ·m -1 ) proporcionou a maior taxa de remoção dos nutrientes, tendo alcançado eficiências de 66,42% para demanda bioquímica de oxigênio aos 5 dias (DBO 5 ); 62,46% para demanda química de oxigênio (DQO); 47,46% para fósforo total (Pt); 47,45% para fósforo total dissolvido (Ptd); 42,60% para fósforo inorgânico dissolvido (Pid); 85,12% para fósforo orgânico dissolvido (Pod); 53,39% para nitrogênio total (N tot ); 55,55% para nitrogênio amoniacal (N am ); 68,98% para nitrogênio orgânico (N org ); 55,41% para amônio (N-NH 4+ ); 27,11% para Na e 12,34% para K. Entretanto, para fósforo total no resíduo (Ptr), a taxa de aplicação 0,36 m 3 ·h -1 ·m -1 resultou na maior eficiência de remoção de P, tendo alcançado o valor de 55,65%. Para nitrogênio nítrico (N nit ), a taxa de aplicação 0,48 m 3 ·h -1 ·m -1 resultou na maior eficiência de remoção de N, tendo alcançado o valor de 34,10%. Os coeficientes para o estágio 1 do modelo exponencial foram k = 0,00195 e n = 2,31541, para DBO; k = 0,02001 e n = 0,78463, para DQO; k = 0,00194 e n = 2,31368, para Pt; k = 0,01470 e n = 0,93652, para Ptr; k = 0,00163 e n = 2,34421, para Ptd; k = 0,00230 e n = 2,08953, para Pid; k = 0,00952 e n = 1,95454, para Pod; k = 0,01255 e n = 1,20646, para N tot ; k = 0,00591 e n = 1,73648, para N am ; k = 0,07736 e n = -0,34409, para N nit ; k = 0,00885 e n = 1,74748, para N org ; k = 0,00558 e n = 1,85048, para N-NH 4+ ; k = 0,01004 e n = 0,19381, para Na; e k = 0,00705 e n = 1,06897, para K. Após a análise de amostras de solos coletadas a 1 m do início da faixa, antes e depois da aplicação do esgoto, na camada C 1 (de 0 a 10 cm), para todas as taxas de aplicação estudadas, verificou-se diminuição no conteúdo de MO. Na camada C 2 (de 50 a 60 cm), para as taxas de aplicação 0,24 e 0,48 m 3 ·h -1 ·m -1 , houve aumento na referida variável enquanto que, para a taxa de aplicação 0,36 m 3 ·h -1 ·m -1 , houve diminuição. Para as taxas de aplicação 0,24 e 0,48 m 3 ·h -1 ·m -1 , nas camadas C 1 e C 2 , verificou-se diminuição no conteúdo de P. Para a taxa 0,36 m 3 ·h -1 ·m -1 , entretanto, em ambas as camadas, verificou-se aumento na referida variável. Observou-se uma tendência de os conteúdos de Na, K e Ca aumentarem, nas mesmas camadas, sob a taxa de aplicação 0,36 m 3 ·h -1 ·m -1 . Para o magnésio (Mg), estes aumentos foram verificados na camada C 1 , para a taxa 0,24 m 3 ·h -1 ·m -1 , e, na camada C 2 , para a taxa 0,48 m 3 ·h -1 ·m -1 . A taxa 0,36 m 3 ·h -1 ·m -1 proporcionou, no período de 137 dias de aplicação de esgoto, os maiores valores de rendimento acumulado na produção de biomassa e remoções de P, N, Na, K, Ca e Mg pelo capim-coastcross. / Domestic wastewater must be viewed not only as a waste to be disposed but also as resource of organic matter and macro and micronutrients. The overland flow treatment has received special attention since it utilizes this resource for plant biomass production. In order to evaluate the overland flow treatment efficiency at different application rates: 0.24, 0.36 and 0.48 m 3 ·h -1 ·m -1 of domestic wastewater, in flow slopes with a down-slope grade of 2%, an experiment was developed in the Experimental Area of the Agricultural Engineering Department at the Federal University of Viçosa. For the biomass production the coastcross bermudagrass Cynodon dactylon L. was used. The highest removal rates for samples collected at 8 m from the beginning of the borders occurred for the application rate of 0.24 m 3 ·h -1 ·m -1 : 66,42% for 5-day biochemical oxygen demand (BOD 5 ); 62,46% for chemical oxygen demand (COD); 47,46% for total phosphorus (TP); 47,45% for total dissolved phosphorus (TDP); 42,60% for inorganic dissolved phosphorus (IDP); 85,12% for organic dissolved phosphorus (ODP); 53,39% for total nitrogen (N tot ); 55,55% for ammoniacal nitrogen (N am ); 68,98% for organic nitrogen (N org ); 55,41% for ammonium nitrogen (NH 4+ -N); 27,11% for sodium (Na); and 12,34% for potassium (K). However, for total suspended phosphorus (TSP), the highest removal rate occurred for the application rate of 0.36 m 3 ·h -1 ·m -1 : 55,65%. For nitric nitrogen (N nit ), the highest removal rate occurred for the application rate of 0.48 m 3 ·h -1 ·m -1 : 34,10%. The coefficients for the stage 1 of the exponential model were k = 0,00195 and n = 2,31541, for BOD; k = 0,02001 and n = 0,78463, for COD; k = 0,00194 and n = 2,31368, for TP; k = 0,01470 and n = 0,93652, for TSP; k = 0,00163 and n = 2,34421, for TDP; k = 0,00230 and n = 2,08953, for IDP; k = 0,00952 and n = 1,95454, for ODP; k = 0,01255 and n = 1,20646, for N tot ; k = 0,00591 and n = 1,73648, for N am ; k = 0,07736 and n = -0,34409, for N nit ; k = 0,00885 and n = 1,74748, for N org ; k = 0,00558 and n = 1,85048, for NH 4+ -N; k = 0,01004 and n = 0,19381, for Na; and k = 0,00705 and n = 1,06897, for K. Soils samples were collected at two layers at 1 m from upper end: L 1 (0 to 10 cm) and L 2 (50 to 60 cm). For all treatments the amount of organic matter at L 1 decreased at the end of the experiment. At L 2 the amount of organic matter increased for the treatments with application rates of 0.24 and 0.48 m 3 ·h -1 ·m -1 , and decreased for the 0.36 m 3 ·h -1 ·m -1 . It was detected a decrease in P for both layers for the treatments with 0.24 and 0.48 m 3 ·h -1 ·m -1 of application rate. In an opposite way, the amount of P for the treatment with 0.36 m 3 ·h -1 ·m -1 increased. At L 1 and L 2 , the highest increase in Na, K and Ca were detected at the treatment with 0.36 m 3 ·h -1 ·m -1 of application rate, while the highest increase in Mg was detected at the treatment with 0.24 m 3 ·h -1 ·m -1 , for L 1 , and at the treatment with 0.48 m 3 ·h -1 ·m -1 for L 2 . The treatment with 0.36 m 3 ·h - ·m -1 of application rate, in 137 days, presented the highest values of biomass production and P, N, Na, K, Ca and Mg removals by the 'coastcross' bermudagrass. / Dissertação importada do Alexandria

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-02-10T09:54:12Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 952247 bytes, checksum: cf297358ff052a8b67a6aba25bd97843 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-10T09:54:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 952247 bytes, checksum: cf297358ff052a8b67a6aba25bd97843 (MD5) Previous issue date: 2002-08-26 / O trabalho foi dividido em duas etapas: montagem e operação de filtros orgânicos, utilizando-se bagaço de cana-de-açúcar e serragem de madeira como materiais filtrantes, e estudo do manejo desses materiais depois de descartados do filtro, pelo processo de compostagem, produzindo, ao final do período de maturação, adubo orgânico. Com base nos resultados obtidos, pôde-se concluir que todos os valores das concentrações relativas de sólidos nos efluentes dos filtros permaneceram aquém do valor de 50 mg.L -1 , citado por LEON e CAVALLINI (1999) como concentração admitida para um bom funcionamento do sistema de irrigação por gotejamento. O uso dos resíduos orgânicos mostrou-se eficiente para a filtragem das águas residuárias para fins de fertirrigação, notadamente em sistemas de irrigação localizada, uma vez que foram alcançadas taxas de remoção de 90 a 99 % de sólidos em suspensão (SS) e de 43 a 57 % de sólidos totais (ST) utilizando-se filtros de serragem de madeira e de 81 a 96 % de SS e de 50 a 56 % de ST com uso dos filtros de bagaço de cana-de-açúcar. A eficiência de filtragem aumentou com o passar do tempo, o que foi ocasionado pela obstrução gradativa dos poros, ocasionada pela retenção de sólidos das ARS nas colunas filtrantes. A altura da coluna filtrante entre 1,00m a 2,20m não alterou significativamente a eficiência dos filtros na remoção de SS. A eficiência média de remoção nos filtros foi superior a 80 % para SS e de 43 % para ST. Os materiais orgânicos utilizados como filtro, após terem sido retirados das colunas filtrantes, foram tratados pelo processo de compostagem. A utilização do dejeto de suínos na compostagem destes resíduos proporcionou a produção de adubos orgânicos de elevado valor fertilizante que, quando aplicados ao solo em taxas adequadas, torna-se excelente opção para a disposição harmônica desses resíduos no ambiente. Os parâmetros avaliados permitem concluir que o composto produzido apresentou características físicas, químicas e biológicas que atenderam a legislação federal, podendo ser classificado como composto orgânico, pois se enquadraram nas normas estabelecidas pelo Ministério da Agricultura. Pelos resultados obtidos na avaliação da composição química dos compostos maturados, as pilhas de bagaço de cana-de-açúcar + dejeto de suínos apresentaram teores mais elevados de N, Mg, Ca, Cu, Zn, Mn, Fe, Cd, Ni, Pb e Cr que o composto das pilhas de serragem de madeira + dejeto de suínos e inferiores quanto aos teores de P e K. A concentração total de metais pesados nos compostos produzidos pode ser considerada segura sob o ponto de vista de uso na adubação de culturas agrícolas. / The work was divided in two parts as following: the set up and operation of organic filters, using sugar cane-trash and saw dust as filtering material; and the study of handling these material after discarding the filter, by biological decomposition, producing organic fertilizer at the end of the maturation period. On the basis of these results it was concluded that all the values of the relative concentrations of solids in the filter effluents, remained below 50 mg.L -1 , reported by LEON and CAVALLINI (1999) as the accepted concentration for a good operation of the drip irrigation system. The use of the organic residues was shown efficient for the filtration of wastewater for fertirrigation uses. Particularly in systems of localized irrigation, once removal rates from 90 to 99 % of suspended solids (SS) and from 43 to 53% of total solids (TS) were reached using sawdust filters; and 81 to 96% of SS and 55 to 56 % of TS using cane-trash filters. The filtration efficiency increased with time, which was caused by the gradual obstruction of the pores, due to the wastewater solid retention in the filter columns. The filtering column height did not alter significantly filter efficiency in removing SS. The average filter removing efficiency was greater than 80% for SS and 43% for ST. After the organic materials used as filter have been removed from the filtering columns, they were treated by biological decomposition (composting). The use of swine manure in the decomposition of these residues provided the production of high value organic fertilizers. When these fertilizers are applied to the soil in adequate rates, they become excellent option for a harmonious disposal of these residues in the environment. The evaluated parameters permit the conclusion that the produced compost present physical, chemical and biological characteristics satisfying the federal legislation, and it can be classified as organic compost, as it meets the rules established by the Minister of Agriculture. The results obtained from the evaluation of the chemical composition of the matured compost showed that the cane-trash + swine residue heaps gave higher levels of N, Mg, Ca, Cu, Zn, Mn, Fe, Cd, Ni. Pb and Cr than the sawdust + swine residue heaps, and lower levels of F and K. The total concentration of heavy metals in the produced composts can be considered safe from the crop fertilization point of view. / Dissertação importada do Alexandria