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AnÃlise de EficiÃncia e Confiabilidade em Sistemas de Baixo Custo de Tratamento de Esgotos do Tipo Lagoas de EstabilizaÃÃo / Analysis of Efficiency and Reliability Systems Low Cost Wastewater Treatment of Type Stabilization Ponds

Ana GlÃucia MagalhÃes Silveira 11 November 2011 (has links)
nÃo hà / The present work aimed to analyze the performance, reliability and operational situation of stabilization ponds located in Fortaleza and its Metropolitan Region. The reliability was assessed by using the Coefficient of Reliability (COR) and the performance was assessed by using descriptive statistics, removal efficiency and percentage of compliance with the discharge limits. Finally, operational diagnostics of the Wastewater Treatment Plants (WTP) was carried out from field inspections. Eight stabilization ponds were selected and the analyzed data corresponded to the period from January 2007 to March 2011. The most important parameters were studied and analyzed over the period assessed: pH, COD, filtered COD, BOD, filtered BOD, DO, TSS, settleable solids, ammonia, total coliforms and E.coli. Shape verification of the frequency distribution for the treated sewage indicators BOD, COD, TSS, ammonia and E. coli was conducted in two stages. This verification consisted of adherence tests to normal, lognormal, gamma and exponential tests of compliance with normal distributions by using the chi-square (χ2) and Kolmogorov-Smirnov tests. The graphical test "Probability - Probability Plot" was used in some cases to verify the theoretical distribution that best fit the sample data. The computer programs used to perform the tests were Statistica 7.0 and Statgraphics Centurion XV. WTPs performances with regard to the parameters pH, filtered COD and filtered BOD was not very significant. However, the parameters DO, TSS, ammonia and E. coli showed a clear superiority of the type ANA + FAC + MAT. Regarding efficiency, the best results were verified for this configuration, which, for having a higher number of treatment units, also showed a higher stability. In the operational diagnostics, the most relevant aspects observed may indicate that the ponds were silted or needed to have the sludge dredged, which interfered in the TDH or they would be organically overloaded, which directly impaired the reliability, efficiency and performance of the studied WTPs. The adherence tests showed that most of the evaluated parameters followed a lognormal distribution, especially those with higher amounts of data. For all parameters, there was a great variability in terms of CV and COR, and there was not an evident correlation between the values of COR and treatment types. In relation to the discharge limits, there was also a superior performance of the ANA + FAC + MAT treatment type and a low non expected performance for the FAC type, showing a poor treatment when compared to other types of stabilization ponds. / A presente pesquisa teve como objetivo geral realizar uma anÃlise de desempenho, confiabilidade e situaÃÃo operacional de lagoas de estabilizaÃÃo localizadas em Fortaleza e na sua RegiÃo Metropolitana. A confiabilidade foi avaliada por meio do Coeficiente de Confiabilidade (CDC) e o desempenho foi avaliado por meio de estatÃstica descritiva, eficiÃncia de remoÃÃo e percentual de atendimento aos padrÃes ambientais de lanÃamento vigentes. Por fim, realizou-se um diagnÃstico operacional das EstaÃÃes de Tratamento de Esgotos (ETEÂs) a partir de inspeÃÃes de campo. Foram selecionadas oito lagoas de estabilizaÃÃo e os dados analisados corresponderam ao perÃodo de janeiro de 2007 a marÃo de 2011. Optou-se por estudar os parÃmetros de maior relevÃncia e mais analisados no perÃodo avaliado: pH, DQO, DQO filtrada, DBO, DBO filtrada, OD, SST, sÃlidos sedimentÃveis, amÃnia, coliformes totais e E.coli. A verificaÃÃo da forma da distribuiÃÃo de frequÃncia dos indicadores DBO, DQO, SST, AmÃnia e E.coli efluentes das ETEs foi efetuada em duas etapas. Esta verificaÃÃo consistiu de testes de aderÃncia Ãs distribuiÃÃes normal, lognormal, gama e exponencial, atravÃs dos testes do Qui-quadrado (χ2) e Kolmogorov-Smirnov. O teste grÃfico âProbability - Probability Plotâ foi utilizado, em alguns casos, para verificaÃÃo da distribuiÃÃo teÃrica que melhor se ajustava aos dados amostrais. Os âsoftwaresâ utilizados para execuÃÃo dos testes foram o Statistica 7.0 e Statgraphics Centurion XV. O desempenho das ETEs nos parÃmetros pH, DQO filtrada e DBO filtrada nÃo foi muito significativo, entretanto nos parÃmetros OD, SST, amÃnia e E.coli observou-se uma clara superioridade da tipologia ANA+FAC+MAT. Em relaÃÃo à eficiÃncia, verificou-se tambÃm os melhores resultados para esta tipologia, que por apresentar um maior nÃmero de unidades de tratamento tambÃm apresentou maior estabilidade. No diagnÃstico operacional, os aspectos mais relevantes observados podem indicar que as lagoas estavam assoreadas ou necessitavam de dragagem do lodo, interferindo no TDH ou ainda estariam sobrecarregadas organicamente, prejudicando diretamente a confiabilidade, a eficiÃncia e o desempenho das ETEs estudadas. Os testes de aderÃncia mostraram que a maioria dos parÃmetros avaliados seguiu uma distribuiÃÃo lognormal, em especial os que apresentavam maior quantidade de dados. Para todos os parÃmetros, foi grande a variabilidade dos coeficientes de variaÃÃo e de confiabilidade das ETEs, nÃo sendo evidenciada correlaÃÃo entre os valores de CDC e as modalidades de tratamento. Quanto ao percentual de atendimento à legislaÃÃo, verificou-se tambÃm um desempenho superior da modalidade ANA+FAC+MAT e um desempenho aquÃm do esperado para a tipologia FAC, demonstrando um tratamento deficiente se comparado Ãs outras modalidades de lagoas de estabilizaÃÃo.
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USO DE UM REATOR ANAERÃBIO DE MANTA DE LODO E FLUXO ASCENDENTE (UASB) NA REMOÃÃO DE SULFATO, DQO E DAS ESPÃCIES METÃLICAS NÃQUEL (NI2+), ZINCO (ZN2+) E COBRE (CU2+)

Vinicius Farias de Albuquerque 28 August 2010 (has links)
Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Este trabalho teve como objetivo analisar a eficiÃncia do uso de um reator anaerÃbio de fluxo ascendente e manta de lodo inoculado com lodo metanogÃnico proveniente de uma indÃstria de cerveja no tratamento de efluente sintÃtico contendo um meio basal constituÃdo de sulfato e posteriormente adicionado dos Ãons metÃlicos zinco (Zn2+), nÃquel (Ni2+) e cobre (Cu2+). O reator foi operado com um tempo de detenÃÃo hidrÃulico (TDH) de 18 horas e vazÃo de 14,9 L/dia, com o etanol como doador de elÃtrons. A carga orgÃnica volumÃtrica (COV) foi de 1,5 kgDQO/m3.d durante todo perÃodo de funcionamento do reator. O experimento em fluxo contÃnuo foi dividido em quatro etapas apÃs a obtenÃÃo de condiÃÃes estÃveis de operaÃÃo. Nas etapas 1 (DQO/SO4 2- = 2,26), 2 (DQO/SO4 2- = 1,13) e 3 (DQO/SO4 2- = 0,57) o afluente foi adicionado de sulfato em diferentes concentraÃÃes, permitindo a anÃlise do comportamento do reator sob diferentes relaÃÃes DQO/SO4 2-. Finalmente, na etapa quatro foram adicionados os Ãons metÃlicos. A etapa 1 (concentraÃÃo de sulfato de 500 mg/L) mostrou eficiÃncias mÃdias de remoÃÃo de DQO e sulfato de 83,61% e 67,00%, respectivamente, alÃm de mostrar que o reator se manteve estÃvel durante este perÃodo. Jà na etapa 2 (concentraÃÃo de sulfato de 1000 mg/L), o reator passou por um perÃodo de instabilidade devido ao choque de carga ocasionado pela nova concentraÃÃo de sulfato, mas ainda apresentou boas eficiÃncias mÃdias de remoÃÃo de DQO (70%) e sulfato (62%). A etapa 3 (concentraÃÃo de sulfato de 2000 mg/L) mostrou que sob relaÃÃes DQO/SO4 2- baixas o rendimento acaba caindo, principalmente devido à falta de doador de elÃtrons para a reduÃÃo de sulfato. As eficiÃncias mÃdias de remoÃÃo de DQO e sulfato foram de 62% e 44%, respectivamente. Na etapa 4, adicionou-se os Ãons metÃlicos inicialmente na concentraÃÃo de 50 mg/L, obtendo-se como eficiÃncias mÃdias de remoÃÃo para o Zn2+, Ni2+ e Cu2+ os seguintes valores, respectivamente: 99,17%, 99,15% e 99,90%. Para a concentraÃÃo afluente dos Ãons metÃlicos de 150 mg/L as eficiÃncias mÃdias de remoÃÃo de nÃquel, zinco e cobre foram de 99,4%, 99,5% e 99,8%, respectivamente. TambÃm foram analisadas amostras de lodo retiradas de diferentes alturas do reator para verificar a distribuiÃÃo dos metais ao longo da extensÃo do reator. Os resultados gerais mostraram boas eficiÃncias de remoÃÃo de DQO e sulfato, alÃm de mostrarem eficiÃncias de remoÃÃo das concentraÃÃes iniciais dos Ãons metÃlicos acima de 99%, mostrando a viabilidade do uso da reduÃÃo biolÃgica de sulfato no tratamento de efluentes contendo altas concentraÃÃes de matÃria orgÃnica, sulfato e metais pesados. / This work had the objective of analyze the efficiency of the use of an anaerobic upflow sludge bed reactor (UASB) inoculated with methanogenic sludge proceeding from a beer industry in a treatment of a synthetic effluent with sulfate and subsequently added with the metal ions zinc (Zn2+), nickel (Ni2+) and cooper (Cu2+). The reactor was operated with a hydraulic retention time (HRT) of 18 hours and a flow of 14,9 L/day with ethanol as electron donor. The organic loading rate (OLR) was 1,5 kgDQO/m3.d during the whole running period of the reactor. The continuous flow experiment was divided into four stages after stable conditions had been achieved. At stages 1 (DQO/SO4 2- = 2,26), 2 (DQO/SO4 2- = 1,13) e 3 (DQO/SO4 2- = 0,57) the influent was added with sulfate at different concentrations allowing the analysis of the reactor behavior under different relations DQO/SO4 2-. Finally, at the stage four the metals ions were added. The stage 1 (sulfate concentration of 500 mg/L) showed average removal efficiencies of COD and sulfate of 83,61% and 67,00%, respectively, in addiction to show that the reactor remained stable during this period. Now, in step 2 (sulfate concentration of 1000 mg/L), the reactor was undergoing a period of instability due to shock load caused by new sulfate concentration, but still showed good average removal efficiencies of COD (70%) and sulfate (62%). Step 3 (sulfate concentration of 2000 mg/L) showed that under low relations DQO/SO4 2- income ends up falling, mainly due to lack of electron donor for sulfate reduction. The average removal efficiencies of COD and sulfate were 62% and 44% respectively. In step 4, was added the metal ions, initially at a concentration of 50 mg/L, there was obtained as average removal efficiencies for Zn2+, Ni2+,and Cu2+ the following values, respectively 99.17% and 99.15% 99.90%. For the influent concentration of metal ions of 150 mg/L the average removal efficiencies of nickel, zinc and copper were 99.4%, 99.5% and 99.8%, respectively. Samples of sludge taken from different heights of the reactor were also analysed to determine the distribution of metals along the length of reactor. The overall results showed good removal efficiencies of COD and sulphate, and show removal efficiencies of initial concentrations of metal ions above 99%, demonstrating the feasibility of using biological reduction of sulfate in the treatment of effluents containing high concentrations of organic matter, sulfate and heavy metals.
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AvaliaÃÃo de Desreguladores EndÃcrinos e do Micropoluente Colesterol em EstaÃÃes de Tratamento de Esgoto SanitÃrio / Endocrine disruptors. Effluent Treatment Station. Gas Chromatography. Ecotoxicity. Emerging micropollutants.

Germana de Paiva Pessoa 23 November 2012 (has links)
FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Endocrine disruptors chemicals (EDCs), whose presence in sewage is mainly attributed to the natural hormones 17 &#61538;-estradiol (E2) and estrone (E1) and to the synthetic one 17&#61537;-ethinylestradiol (EE2), the main active ingredient of oral contraceptives, can cause a series of disturbances in the reproductive organs of humans and animals, since such compounds are not readily removed by biological processes of conventional treatment, being improperly released into water bodies. However, the above mentioned compounds are found at low concentrations (ng L -1/&#956;g L -1) in aqueous environmental matrices, which make their detection and quantification an analytical challenge. Thus, an analytical methodology using gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC/MS) was developed and optimized in order to evaluate the removal efficiency of EDs and the micropollutant cholesterol (CHOL) in wastewater treatment plants (WWTPs) from the Metropolitan Area of Fortaleza, as well as to detect them in surface waters. Acute and chronic ecotoxicity tests with effluents and EDs using the microcrustacean Daphnia magna as bioindicator. Five WWTPs were evaluated, which were divided in four types of technologies, namely: two WWTPs with facultative pond followed by maturation pond (FP+MP1 and FP+MP2), facultative pond (FP), activated sludge followed by chlorination step (AS+Cl) and upflow anaerobic sludge blanket reactor followed by chlorination step (UASB+Cl). The mean concentrations for micropollutants in effluents were: 557.4 ng.L-1 (E1), 144.4 ng.L-1 (E2), 266.4 ng.L-1 (E2-17A), 421.4 ng.L-1 (EE2) and 4691.9 ng.L-1 (CHOL). The maximum values obtained in surface water were: 212.75 ng.L-1 (E1), 256.25 ng.L-1 (E2) and 1175 ng.L-1 (CHOL). The estrogens E2-17A and EE2 were not detected. Regarding the EDs removal, the lowest removal efficiencies were found for low-rate systems (stabilization ponds) with 68.1% (FP+MP1), 79.9% (FP+MP2) and 54.0% (FP). The high-rate systems obtained satisfactory removal efficiency: 93.4% (LA+Cl), 95.4% (UASB+Cl). For CHOL, the best removal was obtained by the WWTP FP+MP2 with 94%, followed by the WWTPs AS+Cl (88%) and UASB+Cl (82%). No toxicity was detected in the effluent from the WWTP FP+MP2, however, in the effluents from FP+MP1 and FP, maximum EC50-48h was 61% and 57%, respectively. The toxicity level in the effluents from WWTPs UASB and AS was higher than that obtained in the influents. Probably, the toxicity increase was due to the presence of residual chlorine in the effluent since it was collected after the chlorination step. Concerning the chronic toxicity, significant effect in terms of reproduction (p <0.05) was detected only in the effluent from the WWTP FP+MP2 with NOEC (no observed effect concentration) of 20% and OEC (observed effect concentration) of 30%. In the effluents from the WWTPs AS+Cl and UASB+Cl, the OEC value for survival evaluation was 5%, evidencing the high toxicity. In the assay with a multielement estrogens solution, the survival chronic effect was not observed. However, there was a chronic effect in terms of sex change, showing values of NOEC and OEC of 2 and 4 &#956;g.L-1, respectively. In terms of reproduction, NOEC was 4 &#956;g.L-1 and CEO of 1 &#956;g.L-1. Based on these results, it can be concluded that there is a need for optimization of WWTPs operational parameters in order to improve micropollutants removal efficiency. / Os desreguladores endÃcrinos (DEs), cuja presenÃa em esgotos sanitÃrios deve-se principalmente aos hormÃnios naturais 17 &#946;-estradiol (E2) e estrona (E1) e ao sintÃtico 17&#945;-etinilestradiol (EE2), principal substÃncia ativa do contraceptivo oral, podem causar uma sÃrie de distÃrbios nos ÃrgÃos reprodutores dos seres humanos e animais, haja vista que tais compostos nÃo sÃo prontamente removidos por processos biolÃgicos de tratamento convencionais, sendo lanÃados de forma inadequada em corpos dâÃgua. No entanto, os compostos supramencionados se encontram em baixas concentraÃÃes (ng.L-1/&#956;g.L -1) em matrizes ambientais aquosas, tornando sua detecÃÃo e quantificaÃÃo um desafio analÃtico. Deste modo, buscou-se desenvolver e otimizar uma metodologia analÃtica utilizando a tÃcnica de cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (CG/MS) com o objetivo de avaliar a eficiÃncia de remoÃÃo dos DEs e do micropoluente colesterol (CHOL) em EstaÃÃes de Tratamento de Esgotos (ETEs) da RegiÃo Metropolitana de Fortaleza, assim como detectÃ-los em Ãguas superficiais. Foram realizados ensaios de ecotoxicidade aguda e crÃnica com os efluentes e DEs, utilizando o microcrustÃceo Daphnia magna como bioindicador. Foram avaliadas cinco ETEs, sendo quatro tipos de tecnologias, a saber: duas ETEs com lagoa facultativa seguida de lagoa de maturaÃÃo (LF+LM1 e LF+LM2), lagoa facultativa (LF), lodos ativados seguido da etapa de cloraÃÃo (LA+Cl) e reator de manta de lodo e fluxo ascendente seguido da etapa de cloraÃÃo (UASB+Cl). As concentraÃÃes mÃdias para os micropoluentes nos efluentes foram: 557,4 ng.L-1 (E1); 144,4 ng.L-1 (E2); 266,4 ng.L-1 (E2-17A); 421,4 ng.L-1 (EE2) e 4691,9 ng.L-1 (CHOL). Os valores mÃximos obtidos nas Ãguas superficiais foram de: 212,75 ng.L-1 (E1); 256,25 ng.L-1 (E2) e 1175 ng.L-1 (CHOL). Os estrogÃnios E2-17A e EE2 nÃo foram detectados. Com relaÃÃo à remoÃÃo dos DEs, as menores eficiÃncias de remoÃÃo foram encontradas para os sistemas de baixa taxa (lagoas de estabilizaÃÃo) com 68,1% (LF+LM1); 79,9% (LF+LM2) e 54,0% (LF). Os sistemas de alta taxa obtiveram eficiÃncias de remoÃÃo satisfatÃrias: 93,4% (LA+Cl); 95,4% (UASB+Cl). Para o CHOL o melhor Ãndice de remoÃÃo foi obtido na ETE LF+LM2 com 94%, seguida das ETEs LA+Cl (88%) e UASB+Cl (82%). Com relaÃÃo à avaliaÃÃo ecotoxicolÃgica aguda, nÃo foi detectada toxicidade no efluente proveniente da ETE LF+LM2, entretanto, nos efluentes da LF+LM1 e LF, a CE50-48h mÃxima foi de 61% e 57%, respectivamente. O nÃvel de toxicidade nos efluentes das ETE LA+Cl e UASB+Cl foi maior que o obtido nos afluentes. Provavelmente, o aumento de toxicidade deve-se à presenÃa de cloro residual no efluente, uma vez que este era coletado apÃs a etapa de cloraÃÃo. Tratando-se de toxicidade crÃnica, foi detectado efeito significativo em termos de reproduÃÃo (p < 0,05) apenas no efluente proveniente da ETE LF+LM2 com CENO (concentraÃÃo de efeito nÃo observado) de 20% e CEO (concentraÃÃo de efeito observado) de 30%. Nos efluentes provenientes das ETE LA+Cl e UASB+Cl, o valor de CEO para a avaliaÃÃo de sobrevivÃncia foi de 5%, evidenciando a elevada toxicidade. No ensaio realizado com a soluÃÃo multielementar de estrogÃnios, o efeito crÃnico de sobrevivÃncia nÃo foi observado, no entanto foi observado um efeito crÃnico em termos de mudanÃa de sexo, apresentando valores de CENO e CEO de 2 e 4 &#956;g.L-1, respectivamente. Em termos de reproduÃÃo, o CENO foi de 4 &#956;g.L-1 e o CEO de 1 &#956;g.L-1. Diante dos resultados obtidos, pode-se concluir que existe uma necessidade de otimizaÃÃo dos parÃmetros operacionais das ETEs com o objetivo de melhorar a eficiÃncia de remoÃÃo de micropoluentes.
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AvaliaÃÃo da MicroaeraÃÃo na EficiÃncia, Estabilidade Operacional, Qualidade do BiogÃs e Controle de Odor em Sistemas AnaerÃbios de Tratamento. / Assessment MicroaeraÃÃo in Efficiency, Stability Operations, Quality Biogas and Odor Control Systems Anaerobic.

Carla Jamile Sobreira de Oliveira 30 August 2013 (has links)
Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Esta pesquisa avaliou o sistema microaerÃbio como estratÃgia simples de remoÃÃo de sulfeto de hidrogÃnio da fraÃÃo gasosa com vistas ao controle de odor e qualidade do biogÃs em estaÃÃes de tratamento de esgotos (ETE). Adicionalmente, foi avaliado o impacto da microaeraÃÃo na estabilidade operacional do sistema anaerÃbio, alÃm de um estudo comparativo entre a tecnologia microaerÃbia e absorÃÃo quÃmica (NaOH) na remoÃÃo de H2S presente no biogÃs. Os experimentos foram conduzidos em fluxo contÃnuo em dois reatores mesofÃlicos (28ÂC) construÃdos em acrÃlico e alimentados com Ãgua residuÃria sintÃtica. O experimento foi dividido em quatro fases de operaÃÃo, para ambos os reatores, de modo que as duas primeiras fases foram para a estabilizaÃÃo dos reatores. Na fase III foi introduzido sulfato de sÃdio, em uma relaÃÃo DQO/SO42- de aproximadamente 7. Por fim, na fase IV foram adicionados aos reatores os sistemas de remoÃÃo de H2S, ou seja, o reator 1 (R1) foi operado em condiÃÃes estritamente anaerÃbias com lavagem cÃustica do biogÃs, enquanto que o reator 2 (R2) foi modificado para operar em condiÃÃes microaerÃbias a partir da injeÃÃo de 0,2 mL.min-1 de ar atmosfÃrico em seu headspace. Foram realizadas anÃlises fÃsico-quÃmicas no afluente e efluente dos reatores, como DQO, pH, alcalinidade, sulfato, sulfeto dissolvido e feita a caracterizaÃÃo do biogÃs em termos de N2, O2, CH4, CO2, H2S, NH3. Foi observado nas fases III e IV que ambos os reatores apresentaram boa estabilidade em termos de remoÃÃo de DQO (>80%) e remoÃÃo de sulfato (>90%). Durante o processo microaerÃbio o oxigÃnio adicionado nÃo modificou a remoÃÃo da matÃria orgÃnica. Em relaÃÃo à qualidade do biogÃs, observou-se que o conteÃdo de metano no sistema provido de microaeraÃÃo foi reduzido de 76% (Fase III) para 52% (Fase IV), devido à diluiÃÃo com o nitrogÃnio presente no ar atmosfÃrico. Entretanto, ao retirar a interferÃncia do N2 foram obtidas concentraÃÃes prÃximas ao da fase totalmente anaerÃbia (Fase III), indicando, portanto, que as arquÃias produtoras de metano nÃo foram afetadas significativamente pelo oxigÃnio introduzido. Em relaÃÃo à remoÃÃo de sulfeto, o processo microaerÃbio foi efetivo na reduÃÃo tanto na fase lÃquida como na gasosa, com remoÃÃo mÃdia de 42% e 94%, respectivamente. O processo de lavagem do biogÃs aplicado no R1 promoveu remoÃÃo de 100% do H2S do biogÃs bem como 100% de CO2 e NH3. Dessa forma, tanto o processo microaerÃbio como a lavagem foram eficientes na remoÃÃo do H2S e podem ser empregados no controle de odor em ETE. O estudo econÃmico preliminar das duas tecnologias (microaerÃbio e lavagem cÃustica) mostra que apesar do investimento inicial necessÃrio para a instalaÃÃo do processo microaerÃbio e os custos de eletricidade para aeraÃÃo contÃnua dos reatores, os custos operacionais com a aquisiÃÃo do reagente quÃmico no processo de lavagem superam os custos totais ao longo do tempo. Por fim, espera-se que o sistema microaerÃbio seja mais vantajoso do que a lavagem quÃmica tanto sob o ponto de vista econÃmico em uma anÃlise mais detalhada quanto na anÃlise de ciclo de vida, mas que novos estudos devam ser conduzidos para comprovar tais hipÃteses. / This research work evaluated the feasibility of the micro-aerobic process to remove sulfide from biogas in order to control biogas quality and odors in wastewater treatment plants (WWTP). Moreover, the impact of micro-aeration over the anaerobic system stability was evaluated, and a comparison of the micro-aerobic biotechnology with a chemical absorption process (NaOH) for sulfide removal from biogas was performed. The experiments were performed in a continuous mode in two acrylic-constructed mesophilic (28 C) bioreactors fed with synthetic wastewater. The experiment consisted into four operation phases for both reactors, being the two first phases used for the stabilization of the systems. During the operation phase III, sodium sulfate was introduced into the reactors at a COD/SO42- ratio of ~7. At the operation phase IV, the hydrogen sulfide removal systems were applied into the reactors, i.e. the reactor 1 (R1) was operated under strictly anaerobic conditions with a biogas caustic scrubbing, and the reactor 2 (R2) was operated at micro-aerobic conditions by using a 0,2 mL.min-1 atmospheric air injection into the headspace of the system. Physical-chemical analyses, such as COD, pH, alkalinity, sulfate, dissolved sulfide was performed, and biogas was characterized in terms of N2, O2, CH4, CO2, H2S, NH3. During the operation phases III and IV, both rectors showed a good stability in terms of COD removal (>80%) and sulfate removal (>90%). During the micro-aerobic process, the introduced oxygen did not affect organic matter removal. Regarding biogas quality, content of methane in the micro-aerobic system decreased to a value of 76% (phase III) and 52% (phase IV), due to the dilution with the nitrogen present in air. Meanwhile, when nitrogen interference was removed, similar concentrations to the anaerobic phase (phase III) were obtained, suggesting that methanogenic archaea was not significantly affected by the introduced oxygen. Regarding to sulfide removal, the micro-aerobic process was effective, both removing sulfide from the liquid and the gaseous phases, showing an average removal of 42% e 94%, respectively. The biogas cleaning process applied to R1 showed a 100% sulfide removal from biogas and 100% removal of CO2 and NH3. In this way, both, the micro-aerobic and the scrubbing processes were efficient for sulfide removal and can be used for odor control in WWTP. The preliminary economical study considering two technologies (micro-aerobic and the scrubbing) showed that even taking into account the initial investment for the aeration and the electricity costs for the continuous aeration, the operational costs with the chemical acquisition for the scrubbing process are much higher. Likely, the micro-aerobic process will be more advantageous than the scrubbing process after a detailed economic analysis or a life cycle assessment, however, it is necessary to perform more research in order to confirm these hypotheses.
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Tratamento de efluentes de tanques de piscicultura aplicando a tecnologia de eletrocoagulaÃÃo / Effluent treatment of fishponds applying technology electrocoagulation

Josà Pedro Varela da Silva 11 October 2013 (has links)
CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Para a realizaÃÃo deste trabalho, foi utilizada a tÃcnica da eletrocoagulaÃÃo (EC) para o tratamento de efluente de piscicultura. Um reator de EC em escala de laboratÃrio, com capacidade de 1,5 L foi montado, utilizando um conjunto de quatro placas de eletrodos de alumÃnio, um agitador mecÃnico de alto torque microprocessado, fios condutores com garras de jacarà e uma fonte de tensÃo com potÃncia regulÃvel. Os eletrodos foram arranjados dentro da cÃlula eletrolÃtica de forma monopolar, em paralelo e a uma distÃncia de 11 mm. O efluente utilizado neste estudo foi coletado em tanques de piscicultura do centro de criaÃÃo de peixes do Departamento de Engenharia de Pesca da Universidade Federal do CearÃ. Para a determinaÃÃo da melhor condiÃÃo de operaÃÃo do reator, foi feito um planejamento experimental por intermÃdio do Software âStatgraficsâ, definindo, as variÃveis operacionais e os seus respetivos intervalos de variaÃÃo (pH inicial de 4 a 8, condutividade de 1000 a 4000 &#956;S cm-1, tempo de eletrolise de 15 a 35 min., agitaÃÃo de 200 a 600 rpm e corrente de 1 a 2,5 A), que combinadas entre si totalizaram um total de 35 ensaios experimentais. Com base nos resultados obtidos por meio das anÃlises fÃsico-quÃmicas em laboratÃrio, pode-se afirmar que o pH inicial=8, condutividade=1000 &#956;S cm-1, tempo=35 min., agitaÃÃo=200 rpm e corrente=2,5 A, sÃo as condiÃÃes Ãtimas de operaÃÃo do reator. Nestas condiÃÃes, alcanÃaram remoÃÃo de 84,95% para DQO, 98,06% para nitrito, 82,43% para nitrato, 98,05% para fÃsforo total e 95,32% para a turbidez, sendo o custo operacional de 4,59 R$/m3 de efluente tratado. Com base nos resultados obtidos, pode-se concluir que alguns dos parÃmetros analisados (pH, turbidez, temperatura, STD, nitrito, nitrato e fÃsforo total) estÃo de acordo com os padrÃes estabelecidos para Ãgua doce, classe 2, pela ResoluÃÃo CONAMA n 357/05, e de acordo com a ResoluÃÃo CONAMA n 430/2011 e a Portaria n 154/2002 da SEMACE (CE), para lanÃamento do efluente final nos corpos receptores. A tÃcnica de eletrocoagulaÃÃo alÃm de ser um mÃtodo alternativo, eficiente e promissor para tratamento de efluentes de piscicultura, tambÃm mostrou ser ecologicamente correto por dispensar o consumo elevado de reagentes,ao contrÃrio do que acontece no tratamento convencional. / For this work, we used the technique of electrocoagulation (EC) for the treatment of effluent from fish farms. An EC reactor at laboratory scale with a capacity of 1,5 L was assembled using a set of four plates of aluminum electrodes, a mechanical stirrer high torque microprocessor, wires with alligator clips and a voltage source with power adjustable. The electrodes were arranged inside of the electrolytic cell in a monopolar form, in parallel and at a distance of 11 mm. The effluent used in this study was collected in fishponds of fish breeding center of the Engineering Department of Fisheries, Federal University of CearÃ. To determine the best operating condition of the reactor, an experimental design was performed using the software "Statgrafics", defining the operational variables and their respective intervals (Initial pH 4 to 8, conductivity from 1000 to 4000 &#956;S cm-1, electrolysis time 15 to 35 min., agitation 200-600 rpm and electrical current from 1 to 2,5 A), that combined together, performing a total of 35 runs. Based on the results obtained by means of physical-chemical analysis in the laboratory, it can be stated that the initial pH=8, conductivity=1000 &#956;S cm-1, time=35 min., agitation=200 rpm and electrical current=2,5 A, are the optimal operating conditions of the reactor. Under these conditions, removal reached 84,95% for COD, 98,06% for nitrite, 82,43% for nitrate, 98,05% for total phosphorus and 95,32% for turbidity, resulting an operating cost of R$ 4,59 per m3 of treated effluent. Based on the results obtained, it can be concluded that some of the analyzed parameters (pH, turbidity, temperature, STD, nitrite, nitrate and total phosphorus) are in accordance with the standards established for fresh water, class 2, by CONAMA Resolution n 357/05, and according to CONAMA Resolution n 430/2011 and Decree n 154/2002 of SEMACE (CE), for release of the final effluent in the receiving water bodies. The technique of electrocoagulation besides being an alternative, efficient and promising for treating effluents from fish farming, also proved to be environmentally friendly for taking the high consumption of reagents, contrary to what happens in conventional treatment.
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Desenvolvimento e aplicaÃÃo de sistema de Floco-FlotaÃÃo por Ar Dissolvido para tratamento de Ãgua de lavagem do filtro da ETA GaviÃo / Development and application system of flake-Dissolved Air Flotation for treating wash water filter

Karina Oliveira Chaves 20 July 2012 (has links)
Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / No cenÃrio brasileiro, os resÃduos de EstaÃÃes de Tratamento de Ãgua (ETAs) sÃo normalmente lanÃados in natura em corpos hÃdricos, apresentando-se como potencialmente danosos ao meio ambiente, sendo necessÃrio tratÃ-los para que sejam descartados conforme os aspectos legais. Estudos demonstram que a tecnologia da FlotaÃÃo por Ar Dissolvido (FAD) tem sido viÃvel para este fim. Acredita-se que a incorporaÃÃo da floculaÃÃo em cortinas numa mesma unidade de flotaÃÃo possa promover elevada eficÃcia ao sistema, traduzindo-se como uma inovaÃÃo tecnolÃgica: o Floco-Flotador por Ar Dissolvido (FFAD). Uma unidade piloto de FFAD foi construÃda para o tratamento da Ãgua de lavagem dos filtros da ETA GaviÃo, pertencente à Companhia de Ãgua e Esgoto do Cearà (CAGECE). Esta pesquisa teve como objetivo quantificar e verificar o atendimento da Ãgua de lavagem dos filtros (ALF) desta ETA e da Ãgua clarificada via FFAD aos padrÃes de lanÃamento de efluentes conforme as ResoluÃÃes n 430/11 e 357/05 do CONAMA e Portaria n 154/2002 da SEMACE. Estudos de tratabilidade da ALF em Jartest foram realizados para avaliar a influÃncia da dosagem de polÃmeros catiÃnicos e a viabilidade de gradientes de velocidade decrescente (35 a 5,6 s-1) a serem empregados no equipamento de FFAD desenvolvido. Ensaios de flotaÃÃo foram realizados a fim de avaliar a dosagem do polÃmero e os parÃmetros de processo como taxas de recirculaÃÃo (TR) e taxas de aplicaÃÃo superficial (TAS). ApÃs definidos estes parÃmetros, ensaios de FFAD foram realizados em triplicata para coleta da AC a fim de comparÃ-la com os principais padrÃes de lanÃamento de efluente em corpos hÃdricos classe II. Somente os parÃmetros pH, Fluoreto, AmÃnia, E. coli e SÃlidos dissolvidos da ALF atenderam aos padrÃes de lanÃamento. Ao aplicar polÃmero a 1 mg.L-1, taxa de recirculaÃÃo de 15%, gradientes de velocidade decrescente (19,3 a 5,6 s-1), taxa de aplicaÃÃo superficial de 57 m3.m-2.d-1 com tempo de detenÃÃo hidrÃulico de 22 minutos no FFAD, os resultados alcanÃaram elevada eficiÃncia na remoÃÃo de turbidez (superior a 98%) mesmo enfrentando variaÃÃes bruscas na qualidade da ALF (94,4 a 410 UT). Observou-se tambÃm significativa eficiÃncia mÃdia na remoÃÃo de coliformes totais (98,5%), cor aparente (97,6%), DQO (92,6%) e remoÃÃo de alumÃnio (84,1%). Diante destes resultados, constatou-se que a ALF da ETA GaviÃo tratada via Floco-flotaÃÃo por ar dissolvido atendeu aos referidos padrÃes de lanÃamento em corpos hÃdricos. / In Brazil the filter backwash wastewater is normally released in to the water resources without proper treatment, representing a potential danger to the environment. Thus, it is necessary to treat this wastewater in order to dispose it in accordance to federal and state environmental laws. Studies show that Dissolved Air Flotation (DAF) technology has been feasible for this purpose. It is believed that the incorporation of flocculation in curtains and air dissolved flotation system in the same unit can promote high efficiency and significant size reduction, which translates in a technological innovation: the Floculator - Dissolved Air Flotation (FFAD) unit. A FFAD pilot unit was built to evaluate the treatment of GaviÃo Water Treatment Plant filter backwash wastewater, owned by the Water and Wastewater Company of Cearà (CAGECE). This research had as main objective to quantify and verify the compliance of the filter backwash wastewater parameters to the Resolution No. 430/11 and 357/05 of CONAMA and Ordinance No. 154/2002 of SEMACE. Treatability studies were performed with filter backwash wastewater using Jartest to evaluate the influence of cationic polymer dosages and the feasibility of decreasing flocculation velocity gradients (35 to 5.6 s-1) in the FFAD. Experimental runs of the flocculation - flotation system were performed to evaluate the best polymer dosage and the process parameters such as recirculation rates (TR) and surface application rates (TAS). These parameters were compared by observing the lower residual turbidity and best removal efficiency in the clarified water (AC). The treated wastewater was again characterized using physicalchemical and bacteriological parameters and compared to the specific legislation. The results showed that the use of 1 mg.L-1 of polymer, recirculation rate of 15% and surface application rate of 57 m3.m-2.d-1, presented the highest turbidity efficiency removal (> 98%) and a very stable performance against sudden changes in the influent quality (94.4 to 410UT). It should be noted that the unity showed also a high average efficiency total coliforms removal (98.5%), apparent color removal (97.6%), DOC removal (92.6%), of aluminum (84.1%) removal and turbidity (99.2 %) removal. Given these results, it was concluded that the AC coming from the treatment of ALF by ETA WTP GaviÃo FFAD met the discharge parameters listed for water resources.
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Tratamento de Ãguas residuÃrias da bacia de sedimentaÃÃo com uso de um sistema combinado de reatores anaerÃbio e aerÃbio em uma fazenda de carcinicultura no municÃpio de Aracatà - CE. / Wastewater treatment basin sedimentation using a combined anaerobic and aerobic reactors in a shrimp farm in the municipality of Aracati - CE.

Francisco Josà Freire de AraÃjo 14 August 2013 (has links)
FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / A criaÃÃo de camarÃo vem se intensificando no Brasil, sobretudo no estado do CearÃ, em funÃÃo da alta rentabilidade econÃmica, condiÃÃes ambientais adequadas, elevada produtividade e fÃcil adaptaÃÃo da espÃcie Litopenaeus vannamei. Todavia, a carcinicultura vem sendo responsabilizada por muitos impactos ambientais, cuja extensÃo e magnitude podem variar de acordo com o tamanho do empreendimento, mÃtodos de cultivo, consumo de Ãgua, produÃÃo e processos de tratamento de efluentes. A pesquisa teve como objetivo avaliar a aplicaÃÃo do sistema combinado de reatores UASB-FSA operado em escala piloto para o tratamento dos efluentes da bacia de sedimentaÃÃo gerados a partir da despesca e recirculaÃÃo em fazendas de cultivo de camarÃo, visando alcanÃar os padrÃes de qualidade de lanÃamento e reÃso. O presente estudo foi desenvolvido em uma fazenda localizada no municÃpio de Aracati, Estado do CearÃ, e monitorou as etapas do tratamento biolÃgico a partir dos parÃmetros fÃsicos, quÃmicos e bacteriolÃgicos de efluentes armazenados em uma bacia de sedimentaÃÃo, a fim de conhecer as caracterÃsticas destas Ãguas residuÃrias e contribuir para sustentabilidade desta atividade pesqueira. A partida do reator UASB foi realizada com a formaÃÃo do prÃprio lodo biolÃgico e com uma vazÃo de 60 L/h por um perÃodo de 60 dias. O sistema biolÃgico foi monitorado de janeiro a julho de 2012, com uma vazÃo plena de 120 L/h. O tempo de detenÃÃo hidrÃulica (TDH) utilizado para operaÃÃo do reator UASB foi de aproximadamente 28,1 horas, enquanto para o FSA 19,8 horas e para o decantador secundÃrio interno de 8,3 horas. O reator aerÃbio foi preenchido com meio suporte de PEAD modelo MSS 265, o qual possui uma Ãrea superficial de 265 m2/m3. Os resultados alcanÃados para eficiÃncia de remoÃÃo das concentraÃÃes de nutrientes, material orgÃnico e bacteriolÃgico evidenciaram percentuais de 64,66% de DQO, 74,05% de DBO5, 61,31% de amÃnia total, 33,33% de nitrito, 28,74% de fÃsforo total, exceto para o parÃmetro de nitrato, sendo registrado um incremento de 29,63%. As fraÃÃes de sÃlidos suspenso (SS) apresentaram as melhores eficiÃncias de remoÃÃo, sendo verificado um percentual de 70,69% para os sÃlidos suspensos totais (SST), 85,81% de sÃlidos suspensos fixos (SSF) e 63,40% de sÃlidos suspensos volÃteis (SSV). O sistema biolÃgico tambÃm foi bastante eficiente para remoÃÃo dos parÃmetros de cor aparente e turbidez, tendo como resultados globais de 87,82% e 87,76%, respectivamente. Quanto aos parÃmetros relativos aos pigmentos contidos nas Ãguas residuÃrias tratadas, o sistema alcanÃou uma remoÃÃo de 98,03% de clorofila a e 90,48% para feofitina a. Baseado no monitoramento microbiolÃgico, o sistema combinado de reatores UASB-FSA conseguiu remover 61,08% de coliformes totais (CT) e 93,22% de coliformes termotolerantes (CTT). Deste modo, os resultados obtidos nesta pesquisa permitem o lanÃamento das Ãguas residuÃrias tratadas nos corpos receptores, viabilizam com a proposta de reÃso na fazenda para o enchimento dos viveiros de cultivo de camarÃo, promove uma economia de captaÃÃo de Ãgua e induz uma melhor gestÃo dos recursos hÃdricos, sobretudo em regiÃes que sofrem com limitaÃÃes de Ãgua. / Shrimp farming has been increasing in Brazil, especially in Cearà state, due to the high economic returns, suitable environmental conditions, high productivity and easy adaptation of Litopenaeus vannamei. However, the shrimp cultivation has been blamed for many environmental impacts, whose the extent and magnitude can vary according to the size of the undertaking, cultivation methods, water consumption, and production and processes of the effluent treatment. The research aimed to evaluate the application of the combined system of UASB - FSA reactors operated on a pilot scale for the treatment of the effluents from the sedimentation basin generated from the fishing and recirculation in shrimp farms in order to achieve the launch and reuse quality standards. This study was developed in a farm located in Aracati, Cearà state, and monitored the stages of biological treatment from the physical, chemical and bacteriological parameters of effluents stored in a sedimentation basin in order to know the characteristics of that wastewater and contribute to sustainability of that fishing activity. The starting of the UASB reactor was held with the formation of its own biological sludge and a flow rate of 60 L/h for a 60-day period. The biological system was monitored from January to July 2012, with a full flow of 120 L/h. The hydraulic retention time (HRT) used for operation of the UASB reactor was approximately 28.1 hours, while 19.8 hours for the FSA one and 8.3 hours for the internal secondary decanter. The aerobic reactor was filled with half support of HDPE model MSS 265, which has a surface area of 265m2/m3. The results obtained for removal efficiency of concentrations of nutrients, and organic and bacteriological material showed percentages of 64.66 % of COD, 74.05 % of BOD5, 61.31 % of total ammonia, 33.33 % of nitrite, 28.74 % of total phosphorus, except for the parameter of nitrate, registering an increase of 29.63 %. The fractions of suspended solids(SS) showed the best removal efficiencies, been confirmed a percentage of 70.69 % for total suspended solids(TSS), 85.81 % of fixed suspended solids(SSF) and 63.40 % of volatile suspended solids (VSS). The biological system was also quite efficient for the removal of parameters of perceived colors and turbidity, with the overall results of 87.82 % and 87.76 %, respectively. Regarding the parameters related to the pigments contained in the treated wastewater, the system achieved a removal of 98.03 % of chlorophyll a and 90.48 % for pheophytin a. Based on microbiological monitoring, the combined system of UASB-FSA reactors was able to remove 61.08 % of total coliforms(TC) and 93.22 % of faecal coliform (FC). Therefore, the results obtained in this study allow the discharge of treated wastewater in the receiving bodies, enable the proposal to reuse it in the farm to fill the ponds of shrimp farming, promote savings of water catchment and induce better management of water resources, especially in regions which suffer from limitations of water.
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AnÃlise da EficiÃncia e Confiabilidade em 56 EstaÃÃes de Tratamento de Esgotos (ETES) Localizadas na RegiÃo Metropolitana de Fortaleza (RMF)

Carlo RannyÃr Lopes Monteiro 27 August 2009 (has links)
FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Diversas estaÃÃes de tratamento de esgoto possuem sÃrios problemas de projeto e / ou operacionais os quais prejudicam o seu processo de tratamento e geram riscos de poluiÃÃo dos recursos hÃdricos receptores. Assim, hà a necessidade de tratamentos de esgotos cada vez mais eficientes e confiÃveis para obedecerem aos padrÃes de descarte definidos em legislaÃÃes ambientais cada vez mais restritivas. O objetivo do presente estudo foi analisar a eficiÃncia e a confiabilidade de 56 estaÃÃes de tratamento de esgotos situadas na RegiÃo Metropolitana de Fortaleza (RMF). Para tanto, foram avaliados cerca de 13.100 dados obtidos do monitoramento dos esgotos afluente e efluente Ãs ETEs, durante o perÃodo de janeiro de 2005 a abril de 2009, as quais foram divididas em nove modalidades de tratamento, quais sejam: decanto-digestor (DD), decanto-digestor seguido de filtro anaerÃbio (DD+FAN), decanto-digestor seguido de filtro anaerÃbio e cloraÃÃo (DD+FAN+Cl), lagoa facultativa (LF), lagoa facultativa seguida de lagoa de maturaÃÃo (LF+LM), lagoa anaerÃbia seguida por lagoa facultativa e lagoa de maturaÃÃo (LAN+LF+LM), lagoa aerada facultativa seguida por lagoa facultativa e lagoa de maturaÃÃo (LAF+LF+LM), reator UASB (UASB) e, por fim, reator UASB seguido de cloraÃÃo (UASB+Cl). Para o cÃlculo da confiabilidade das ETEs e do percentual esperado de atendimento aos padrÃes de lanÃamento foi utilizada uma metodologia baseada em um modelo de distribuiÃÃo log-normal dos dados, a qual determina concentraÃÃes mÃdias que o efluente da ETE deve ter para obedecer aos padrÃes ambientais de lanÃamento para um determinado nÃvel de confiabilidade (95%), levando em consideraÃÃo o coeficiente de confiabilidade (CDC). Os valores afluentes de pH, DQO, SST e CTT foram comparados aos que sÃo tipicamente encontrados para esse tipo de esgoto. Na avaliaÃÃo inicial dos dados observou-se nÃo haver freqÃÃncia de monitoramento, bem como, constatou-se a presenÃa de inconsistÃncias e outliers, os quais foram removidos. Os dados resultantes foram utilizados na seqÃÃncia da anÃlise. VÃrias tecnologias de tratamento tiveram valores de eficiÃncia inferiores ao que à registrado na literatura, indicando falhas operacionais no monitoramento das ETEs. Os maiores percentuais mÃdios de remoÃÃo de DQO, SST e CTT foram alcanÃados pelas modalidades LAN+LF+LM (91,4%), LAN+LF+LM (81,0%) e LAF+LF+LM (99,999%) e os menores foram DD+FAN (47,3%), DD (31,6%) e LF (95,36%), respectivamente. Estes resultados mostram-se condizentes com os encontrados na literatura para todas as tecnologias de tratamento, exceto para remoÃÃo de SST por DD (31,6%) e DD+FAN (37,3%). No que se refere ao cÃlculo do coeficiente de confiabilidade foram obtidos para DQO os maiores valores pelas modalidades LAF+LF+LM (0,57) e UASB (0,57) e o menor valor para DD+FAN+Cl (0,40). Jà para SST as tecnologias que se destacaram foram LAF+LF+LM (0,43) e LF (0,41) enquanto que o menor CDCs foi obtido por LAN+LF+LM (0,26). Os maiores percentuais esperados de atendimento Ãs metas de descarte para DQO foram alcanÃados pelos tratamentos compostos por lagoas de estabilizaÃÃo, todos acima de 98%, destacando-se a tecnologia LAF+LF+LM (99,9%). Para SST os maiores percentuais obtidos tambÃm foram para as lagoas de estabilizaÃÃo, ressaltando a tecnologia LAN+LF+LM (91%). A tecnologia de tratamento DD foi a de menor percentual para DQO (1,2%) e para SST (2,0%). As modalidades de tratamento de esgotos domÃsticos LAF+LF+LM e LAN+LF+LM apresentaram um melhor desempenho considerando as eficiÃncias mÃdias de remoÃÃo de DQO, SST e CTT, como tambÃm maiores valores de CDC e percentuais esperados de atendimento Ãs metas estabelecidas pela legislaÃÃo. / Many Wastewater Treatment Plants (WWTPs) have serious design and / or operational problems that decrease efficiency levels and pollute the environment. Thus, it is important to have efficient and reliable WWTPs to meet the discharge standards. The purpose of this study was to analyze the efficiency and reliability of 56 wastewater treatment plants located in the Metropolitan Region of Fortaleza (MRF). About 13,100 data were evaluated, which were obtained from the Company of Water and Wastewater of Cearà (CAGECE). The data were from January 2005 to April 2009, divided in nine treatment technologies: septic tank (ST), septic tank followed by anaerobic filter (ST + ANF), septic tank followed by anaerobic filter and chlorination (ST + ANF + Cl), facultative pond (FP), facultative pond followed by a maturation pond (FP + MP), anaerobic pond followed by facultative pond and maturation pond (ANP + FP + MP), facultative aerated pond followed by facultative pond and maturation pond (FAP + FP + MP), UASB reactor (UASB) and finally UASB reactor followed by chlorination (UASB + Cl). To calculate the reliability of WWTPs and expected attendance percentage to accomplish effluent standards, a log-normal distribution was used. The average concentrations that the effluent from WWTP must have to meet the discharge standard were calculated for a given reliability level (95%), taking into account the coefficient of reliability (COR). The affluent values of pH, COD, TSS and TTC were compared to those typically found for this type of wastewater. The initial data analysis indicated problems in the monitoring frequency, inconsistencies and outliers, which were removed. The resulting data were used afterwards. The average efficiency values obtained in some technologies are lower than those of comparative literature, indicating operational problems. The highest efficiency values for COD, TSS and TTC were achieved with the technologies of ANP + FP + MP (91,4%), ANP + FP + MP (81.0%) and FAP + FP + MP (99.999%); the lowest efficiencies were obtained with ST + ANF (47.3%), ST (31.6%) and FP (95.36%), respectively. Regarding the coefficient of reliability calculation, the highest values for COD removal were obtained with the technologies of FAP + FP + MP (0.57) and UASB (0.57) and the lowest efficiencies were found with DD + ANF + Cl (0.40). For TSS, the best technologies were FAP + FP + MP (0.43) and FP (0.41) while the lowest CORs were obtained with ANP + FP + MP (0.26). The highest percentage values for accomplishing COD discharge standards were achieved with stabilization ponds, all above 98%, specially the technology FAP + FP + MP (99.9%). For TSS the highest percentages were also achieved with stabilization ponds, highlighting the technology of ANP + FP + MP (91%). The technologies of FAP + FP + MP and ANP + FP + MP provided the best efficiency values for COD, TSS and TTC, as well as the highest values of COR and percentages to accomplish discharge standards.
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UtilizaÃÃo de Ensaios de Ecotoxicidade no Biomonitoramento de Efluentes de Etes Industriais, Hospitalares e De Aterro SanitÃrio, Localizadas no Estado do Cearà / Use of ecotoxicity tests on Biomonitoring of Industrial Effluents Etes, Hospital and Sanitary Landfill, located in the State of Ceara

MÃrcia Rodrigues de Sousa 29 September 2010 (has links)
CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / Avaliou-se o uso de testes de ecotoxicidade com o organismo-teste Daphnia magna no biomonitoramento de efluentes de ETEs industriais (real e sintÃtico), hospitalares e de aterro sanitÃrio. Para tanto, foram selecionadas algumas ETEs a citar: Industrial Real (Sistema Integrado do Distrito Industrial â SIDI), Industrial SintÃtico (Reator anaerÃbio seguido dos pÃs-tratamentos em Reator em Batelada SeqÃencial â RBS e Processo de OxidaÃÃo AvanÃado â POA do tipo H2O2/UV, tratando um efluente contendo o corante azo Reactive Black 5 - RB5), Hospitalar (Hospital Geral Waldemar de AlcÃntara â HGWA) e Aterro SanitÃrio (Lixiviado coletado na saÃda do sistema de lagoas de estabilizaÃÃo do Aterro SanitÃrio Metropolitano Oeste de Caucaia â ASMOC e submetido a um pÃs-tratamento por meio de um Reator Aerado Submerso â RAS). Os testes de toxicidade aguda realizados com o lixiviado indicaram que o efluente ao sistema ASMOC apresentou CE50 de 68%, o qual podia ser classificado como moderadamente tÃxico. Assim, alÃm de alguns parÃmetros fÃsico-quÃmicos nÃo estarem atendendo à Portaria n 154/02 da SEMACE, os resultados ecotoxicolÃgicos confirmaram o potencial poluidor do lixiviado em questÃo para ser descartado no Riacho Garoto, de baixa capacidade de diluiÃÃo. O pÃs-tratamento aerÃbio realizado no RAS contribuiu bastante na reduÃÃo da toxicidade do lixiviado, tanto em termos fÃsico-quÃmicos quanto em termos ecotoxicolÃgicos, aumentando o valor de CE50 para 95,04%, se configurando como uma boa opÃÃo de pÃs-tratamento. Os resultados obtidos com o esgoto afluente e efluente ao SIDI revelaram que o CE50 passou de 18,05% para 61,90%, mudando a classificaÃÃo de muito tÃxico para moderadamente tÃxico, respectivamente. Entretanto, o estudo efluente do SIDI, com as caracterÃsticas fÃsico-quÃmicas e de toxicidade encontradas, associadas à elevada vazÃo de esgotos tratados, representam um sistema com uma carga poluidora que merece ser investigada no corpo receptor. Em relaÃÃo ao esgoto hospitalar, observou-se que o esgoto bruto apresentou alta toxicidade e um CE50 de 7,27% (muito tÃxico) enquanto que o efluente tratado pela seqÃÃncia de reator UASB e lodo ativado apresentou CE50 de 30,83% (tÃxico). Portanto, os ensaios ecotoxicolÃgicos apontaram para o carÃter tÃxico do efluente em termos agudos, e podemos inferir a toxicidade crÃnica que tal efluente pode causar no corpo hÃdrico, jà que o mesmo pode conter elevadas concentraÃÃes de fÃrmacos, hormÃnios e outros micro-poluentes. O efluente sintÃtico bruto contendo o corante RB5 apresentou CE50 de 23,02%, sendo classificado como efluente muito tÃxico. ApÃs o tratamento no reator UASB, o valor de CE50 caiu para 40,34%, ou seja, houve uma diminuiÃÃo da toxicidade no tratamento anaerÃbio. No pÃs-tratamento pelo RBS ocorreu uma diminuiÃÃo significativa de toxicidade, em que o mesmo pode ser classificado como nÃo tÃxico. Entretanto, o POA do tipo do tipo UV/H2O2 provocou aumento da toxicidade, com o efluente apresentando CE50 de 20,17%, recebendo classificaÃÃo de muito tÃxico. A investigaÃÃo ecotoxicolÃgica em D. magna para avaliar o efeito da concentraÃÃo de H2O2 revelou elevada toxicidade do residual de perÃxido, sendo que em todas as diluiÃÃes testadas houve morte de 100% dos organismos expostos. Portanto, os estudos indicaram que muito embora o processo de oxidaÃÃo avanÃado (POA) do tipo H2O2/UV tenha uma boa perspectiva de aplicaÃÃo no tratamento de esgotos recalcitrantes, o perÃxido residual tem que ser cuidadosamente monitorado, nÃo sà por elevar a DQO do efluente como tambÃm por aumentar a toxicidade deste. Como conclusÃo geral da presente dissertaÃÃo foi possÃvel demonstrar a grande importÃncia dos testes ecotoxicolÃgicos agudos e crÃnicos no biomonitoramento de cargas poluidoras localizadas em corpos de Ãgua do CearÃ, assim como para um melhor entendimento dos processos biolÃgicos e nÃo biolÃgicos de tratamento de esgotos. / We evaluated the use of ecotoxicity tests with Daphnia magna for the biomonitoring of industrial effluents (real and synthetic), hospital effluent and leachate: real industrial wastewater (Integrated System of Industrial District - SIDI), synthetic industrial wastewater (anaerobic reactor followed by the post-treatments Sequential Batch Reactor - SBR and Advanced Oxidation Process - AOP type H2O2/UV, both treating a wastewater containing the azo dye Reactive Black 5 - RB5), Hospital effluent (Hospital Geral Waldemar de AlcÃntara - HGWA) and Leachate collected at the output of the stabilization ponds system located at the Metropolitan Sanitary Landfill West of Caucaia - ASMOC and submit to the post-treatment of Submerged Aerated Reactor - SAR. The acute toxicity tests conducted with the leachate indicated that the effluent from ASMOC system showed EC50 of 68%, which could be classified as moderately toxic. Thus, in addition to some physical and chemical parameters that are not complying with the limits defined in the Portaria nÂ. 154/02 of SEMACE, ecotoxicological results confirm the pollution potential of the leachate to be discharged at the Riacho Garoto, which has low dilution capacity. The post-aerobic treatment performed in SAR showed to greatly contribute in reducing the leachate toxicity in terms of physical-chemical and ecotoxicological characteristics, increasing the EC50 value to 95.04%, and showing to be a good post-treatment option. The results obtained with the real industrial influent and effluent from SIDI revealed that the EC50 increased from 18.05% to 61.90%, switching the classification from very toxic to moderately toxic, respectively. However, the SIDI effluent, considering the physico-chemical properties and toxicity found, associated with the high flow rate of treated wastewater, represents a system with a pollutant load that should be further investigated in the receiving water body. Regarding the hospital wastewater, it was observed that the raw wastewater had a high toxicity, with EC50 of 7.27% (very toxic), while the effluent treated by the sequence of UASB and activated sludge showed EC50 of 30.83% (toxic). Therefore, ecotoxicological tests revealed the toxic character of the effluent in terms of in acute toxicity and it can infer the chronic toxicity that such an effluent can cause in the water body, since it may contain high concentrations of drugs, hormones and other micro-pollutants. The synthetic wastewater containing the azo dye RB5 presented EC50 of 23.02%, classified as very toxic. After treatment in the UASB reactor, the EC50 value increased to 40.34%, i.e. there was a toxicity decrease by the anaerobic treatment. In the post-treatment by SBR, a significant reduction of toxicity was found and the effluent could be classified as non-toxic. However, the UV/H2O2 AOP increased the toxicity, in other words the EC50 decreased to 20.17%, being classified as very toxic. The effect of H2O2 concentration on the ecotoxicological test with D. magna was assessed and showed high toxicity of the residual peroxide, in all dilutions tested, causing death of 100% of the exposed organisms. Therefore, the studies indicated that although the H2O2/UV advanced oxidation process (AOP) has a good prospect for application on recalcitrant compounds, the peroxide residual has to be carefully monitored, not only because it increases the wastewater COD but also because it increases the effluent toxicity. As a general conclusion of this research, it was possible to show the great importance of acute and chronic ecotoxicological tests for the biomonitoring of pollution sources located in CearÃ, and also for a better understanding of biological and non-biological processes applied to wastewater treatment.

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