A proposta desta pesquisa foi avaliar a aplicação do processo oxidativo avançado (POA), peróxido de hidrogênio (\'H IND.2\'O IND.2\') e radiação ultravioleta (UV), como pós-tratamento de um reator anaeróbio utilizado para tratar efluentes de branqueamento de indústrias de celulose kraft. O principal objetivo do pós-tratamento químico foi aumentar a biodegradabilidade e a remoção de compostos recalcitrantes nos efluentes. O tratamento biológico foi realizado por meio de reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF), em escala de bancada, seguido pelo tratamento \'H IND.2\'O IND.2\'/UV dos efluentes. As doses do agente oxidante variaram de 50 a 500 mg \'H IND.2\'O IND.2\'/L e as aplicações de energia pela lâmpada de radiação ultravioleta foram variadas, principalmente, de 3,8 a 15,0 kWh por \'M POT.3\' de efluente tratado. Desta forma, amostras de efluentes foram coletadas de duas indústrias brasileiras de celulose kraft branqueada, originando respectivamente duas fases experimentais. Na primeira fase, o RAHLF apresentou boa estabilidade de operação, obtendo adequadas eficiências de remoção de DQO (61 ± 3%), COT (69 ± 9%), \'DBO IND.5\' (90 ± 5%) e AOX (55 ± 14%). Todavia, não ocorreu boa remoção dos compostos de absorbância na \'UV IND.254\'. Além disso, houve aumento de constituintes da lignina do afluente para o efluente do RAHLF. Por sua vez, o pós-tratamento com \'H IND.2\'O IND.2\'/UV no efluente anaeróbio proporcionou eficiência de remoção variada nos parâmetros DQO (0 a 11%), \'UV IND.254\' (16 a 35%), lignina (0 a 29%) e AOX (23 a 54%). Em relação a melhoria da biodegradabilidade, todas as dosagens de \'H IND.2\'O IND.2\' estudadas promoveram aumento na relação \'DBO IND.5\'/DQO. Para uma relação \'DBO IND.5\'/DQO média inicial igual a 0,09, correspondente ao efluente do RAHLF, o maior aumento obtido foi de 131% aplicando 500 mg \'H IND.2\'O IND.2\'/L e 7,5 kWh/\'M POT.3\'. O tratamento conjugado biológico e químico foi necessário para atingir ao padrão europeu de emissão de AOX (< 0,4 kg AOX por tonelada de polpa de celulose seca produzida). Na segunda fase, o RAHLF apresentou alguns problemas operacionais, tais como entupimento nas conexões e quebras do reator de vidro, pelo possível aumento da carga orgânica volumétrica aplicada presente nos efluentes coletados na segunda indústria de celulose. O pós-tratamento com \'H IND.2\'O IND.2\'/UV mostrou menor desempenho nessa fase experimental, o que pode ser explicado também pelo maior teor de matéria orgânica residual, lignina, alcalinidade e íons cloretos ainda remanescentes nos efluentes tratados biologicamente. Visando complementar os estudos, testes em reatores aeróbios nos efluentes do RAHLF, tratados e não tratados pelos processos \'H IND.2\'O IND.2\'/UV, foram avaliados. Os resultados demonstraram que os melhores resultados (menor tempo de aeração necessário para atingir a mesma concentração dos parâmetros avaliados) foram alcançados pelos reatores que receberam efluentes previamente tratados pelo POA. Uma avaliação simplificada do custo operacional associado com a aplicação do tratamento \'H IND.2\'O IND.2\'/UV, em escala plena, indicou um custo de R$ 1,87 por \'M POT.3\' de efluente tratado. / The purpose of this research was to assess the application of the advanced oxidation processes (AOP), hydrogen peroxide (\'H IND.2\'O IND.2\') and ultraviolet radiation (UV), as post-treatment for an anaerobic reactor used to treat bleaching effluents from kraft pulp mills. The main objective of the chemical post-treatment was to increase the biodegradability and remove recalcitrant compounds from the wastewater. The biological treatment was performed in a fixed bed anaerobic horizontal reactor (FBAHR), in bench scale, followed by \'H IND.2\'O IND.2\'/UV treatment of the effluents. The oxidizer dosage varied from 50 to 500 mg \'H IND.2\'O IND.2\'/L while the energy applied by the UV lamp ranged, mainly, from 3.8 to 15.0 kWh per \'M POT.3\' of treated effluent. This way, wastewater samples were collected from two brazilian bleached kraft pulp mills thus the results were reported as two different experimental phases. In the first phase the FBAHR showed good operational stability and reached the expected removal efficiencies for COD (61 ± 3%), TOC (69 ± 9%), \'BOD IND.5\' (90 ± 5%) and AOX (55 ± 14%). However, the anaerobic treatment did not provide good removal of compounds indicated by \'UV IND.254\' absorbency. Furthermore, there was an increase of lignin from the affluent to effluent of the FBAHR. In its turn the \'H IND.2\'O IND.2\'/UV post-treatment provided a wide range of removal depending upon the dosage: COD (0 to 11%), \'UV IND.254\' (16 to 35%), lignin (0 to 29%) and AOX (23 to 54%). Regarding to the improvement in biodegradability, all dosages of \'H IND.2\'O IND.2\' applied in this work promoted an increase in the \'BOD IND.5\'/COD ratio. For an average initial \'BOD IND.5\'/COD ratio equal to 0.09, which corresponds to the FBAHR effluent, the greatest increase was 131% with 500 mg \'H IND.2\'O IND.2\'/L and 7.5 kWh/\'M POT.3\'. It was necessary to couple the anaerobic and the oxidative treatment to reach the current European allowable AOX emission load (< 0.4 kg AOX per ton of produced dried cellulose pulp). During the second phase of the experiments, the FBAHR had operational problems as plugging of the tubes and cracking of the reactor wall that may be partially attributed to the higher organic load applied, as the effluents from the second mill were stronger. The AOP post-treatment also had lower performance during this experimental phase, which may be explained by the higher concentration of the organic matter, lignin, alkalinity and chloride ions, still present in the biologically treated effluents. To complete the experiments samples from effluents of the FBAHR and AOP process were submitted to aerobic assays. By tests done in aerobic reactors in the FBAHR effluents, treated and non-treated by the processes \'H IND.2\'O IND.2\'/UV, it was verified that the best results, shorter aeration time requirement to reach the same concentration of the evaluated parameters, were obtained from reactors that received previously treated by AOP effluents. A simplified evaluation of the operational cost associated with the use of the tested AOP, in full scale, indicated a cost of R$ 1.87 per \'M POT.3\' of treated effluent.

O controle das águas residuárias nas indústrias e nos terminais de armazenagem de produtos químicos líquidos a granel é uma difícil tarefa, por conta da alta rotatividade e grande variedade de produtos químicos orgânicos armazenados e movimentados em suas atividades. Oito terminais e duas indústrias químicas localizadas no Porto de Santos foram avaliados por 10 anos. Foram realizadas mais de 2.500 análises químicas e ecotoxicológicas em 200 amostras de efluentes brutos e tratados. Nosso principal objetivo foi verificar se o teste de toxicidade aguda usando Vibrio fischeri poderia ser utilizado na gestão de águas residuais nas diferentes instalações dos terminais químicos e mostrar o seu papel como instrumento de prevenção a poluição, reduzindo a descarga de substâncias tóxicas persistentes nos ambientes aquáticos. Os índices de biodegradabilidade obtidos pela relação de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO5) / Demanda Química de Oxigênio (DQO) dos efluentes brutos indicaram que 44% das amostras apresentaram matéria orgânica recalcitrante. Das 86 amostras do efluente final analisadas, 45 (52%) apresentaram resultados tóxicos para o teste com V. fischeri. Não houve correlação de DQO e ecotoxicidade, mostrando que efluentes com DQO baixa podem conter substâncias tóxicas com baixa capacidade de degradação. Foi possível recomendar a aplicação das melhores práticas operacionais, incluindo a segregação dos efluentes brutos ou um pré-tratamento com base nos resultados de ecotoxicidade e índice de biodegradabilidade. O reúso de água também foi abordado, indicando fontes e oportunidades de reutilização. Testes de ozonização também foram conduzidos nas águas pluviais dos terminais químicos e nos efluentes tratados das indústrias com resultados promissores. A integração da análise química e ecotoxicológica se mostraram uma excelente ferramenta para gestão de águas residuais nos terminais químicos, permitindo a tomada de decisão rápida para o controle da poluição e a adoção de medidas de prevenção / Wastewater control at industries and storage terminals of liquid chemical products in bulk is very difficult task due to the high turnover and great variety of organic chemicals handled and stored in their activities. Eight terminals and two chemical plants located in Santos Port, SP, Brazil had been evaluated for 10 years. More than 2,500 chemical and ecotoxicological analysis were performed in 200 samples of raw and treated effluents. Our main objective was to verify if the acute toxicity test using Vibrio fischeri could be used in the wastewater management of those facilities and show its role as a tool for pollution prevention by reducing the discharge of persistent toxic substances in estuarine systems. The indexes of biodegradability obtained by the ratio of Biochemical Oxygen Demand (BOD5) / Chemical Oxygen Demand (COD) of raw effluents indicated that 44% of the samples presented recalcitrant organic matter. Out of 86 final effluent samples analyzed, 45 (52%) presented toxic result for V. fischeri test. No correlation was observed of COD and ecotoxicity, showing that with low COD effluent may contain toxic substances with low degradation capacity. It was possible to recommend the use of best operational practices including segregation of influents or a pre-treatment based on toxicity results and index biodegradability. Water reuse was also discussed indicating sources and opportunities for reuse in these facilities. Ozonisation tests were also conducted on the rain waters collected at the terminals facilities and on the treated effluents of the industries, showing promising results. The integration of chemical and ecotoxicity analysis turned out to be an excellent tool for wastewater management in chemical terminals, allowing rapid decision making for pollution control and prevention measures

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:25:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Michael.pdf: 1358064 bytes, checksum: 7b7dc640218999c74c7f3b747a92d228 (MD5) Previous issue date: 2012-02-20 / In the twenty-first century, the broiler production has increased in the world and continues increasing due to the high consumption of this meat. The broiler litter is the largest amount of waste generated in poultry production. It is also characterized by its high concentration of organic matter. The broiler production integrated system defines a radius around it to settle down poultry farms in order to reduce costs. It has also increased the concentration of broiler litter in the producing regions and demanded waste treatment. So, the anaerobic digestion has come as an alternative treatment with high organic load removal. Thus, this trial aimed at evaluating the treatment capacity of broiler litter by anaerobic digestion into tubular biodigester with a semi-continuous flow. The applied treatments varied both the amount of added total volatile solids, from 2.93 to 3.72%, as well as the hydraulic retention time, from 11.60 to 28.40 days. The digesters were maintained at 27 ºC and considered stabilized when the removal efficiency of total solids, total volatile solids and chemical oxygen demand were according to the statistical quality control. Once stabilized, the 11 digesters of 0.6 m per 0.15 m (length per diameter) were evaluated for removal of solids and chemical oxygen demand with statistical quality control and design composite central rotational in a factorial design (22), at two levels (-1, 1), plus the axial points (-&#945;, &#945;) and the central point. The analysis of statistical quality control showed that the treatment with 3.32% added total volatile solids and 20 days of hydraulic retention time removed the highest amount of total solids (64.37%) and total volatile solids (72.38%), while the removal values of chemical oxygen demand were similar in all treatments, around 80%. Significant statistical models were registered with the central composite rotational design to remove total solids and for chemical oxygen demand. / No século XXI, a produção de frangos de corte ganhou espaço no mercado e continua crescendo, devido ao alto consumo da carne. A cama de frango é o resíduo gerado em maior quantidade na produção de frangos e caracteriza-se pela elevada concentração de matéria orgânica. O sistema de produção de frango de corte das empresas integradoras delimita um raio ao seu redor para implantação de aviários, visando à redução de custos, além de ocasionar a concentração de cama de frango nas regiões produtoras e gerar a necessidade de tratar o resíduo. A digestão anaeróbia é uma alternativa de tratamento, com alta remoção de carga orgânica. Logo, o objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade de tratamento da digestão anaeróbia da cama de frango em biodigestor tubular de fluxo semicontínuo. Os tratamentos aplicados variaram tanto a quantidade de sólidos totais voláteis adicionados, de 2,93 a 3,72% como o tempo de detenção hidráulica, de 11,60 a 28,40 dias. Os biodigestores foram mantidos a 27 ºC e considerados estabilizados quando as eficiências de remoção de sólidos totais, sólidos totais voláteis e demanda química de oxigênio encontraram-se dentro do controle estatístico de qualidade. Depois de estabilizados, os onze biodigestores de 0,60 m por 0,15 m (comprimento x diâmetro) foram avaliados quanto à remoção de sólidos e à demanda química de oxigênio com o controle estatístico de qualidade. O delineamento composto central rotacional foi em esquema fatorial (22), em dois níveis (1, +1), mais os pontos axiais (-&#945;, +&#945;) e o ponto central. A análise do controle estatístico de qualidade mostrou que o tratamento com 3,32% de sólidos totais voláteis adicionados e 20 dias de tempo de detenção hidráulica foi o que mais se destacou na remoção de sólidos totais (64,37%) e sólidos totais voláteis (72,38%) e os valores de remoção de demanda química de oxigênio foram próximos em todos os tratamentos, em torno de 80%. Com o delineamento composto central rotacional, foram verificados modelos estatísticos significativos para a remoção de sólidos totais e demanda química de oxigênio.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:48:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Michael.pdf: 1358064 bytes, checksum: 7b7dc640218999c74c7f3b747a92d228 (MD5) Previous issue date: 2012-02-20 / In the twenty-first century, the broiler production has increased in the world and continues increasing due to the high consumption of this meat. The broiler litter is the largest amount of waste generated in poultry production. It is also characterized by its high concentration of organic matter. The broiler production integrated system defines a radius around it to settle down poultry farms in order to reduce costs. It has also increased the concentration of broiler litter in the producing regions and demanded waste treatment. So, the anaerobic digestion has come as an alternative treatment with high organic load removal. Thus, this trial aimed at evaluating the treatment capacity of broiler litter by anaerobic digestion into tubular biodigester with a semi-continuous flow. The applied treatments varied both the amount of added total volatile solids, from 2.93 to 3.72%, as well as the hydraulic retention time, from 11.60 to 28.40 days. The digesters were maintained at 27 ºC and considered stabilized when the removal efficiency of total solids, total volatile solids and chemical oxygen demand were according to the statistical quality control. Once stabilized, the 11 digesters of 0.6 m per 0.15 m (length per diameter) were evaluated for removal of solids and chemical oxygen demand with statistical quality control and design composite central rotational in a factorial design (22), at two levels (-1, 1), plus the axial points (-&#945;, &#945;) and the central point. The analysis of statistical quality control showed that the treatment with 3.32% added total volatile solids and 20 days of hydraulic retention time removed the highest amount of total solids (64.37%) and total volatile solids (72.38%), while the removal values of chemical oxygen demand were similar in all treatments, around 80%. Significant statistical models were registered with the central composite rotational design to remove total solids and for chemical oxygen demand. / No século XXI, a produção de frangos de corte ganhou espaço no mercado e continua crescendo, devido ao alto consumo da carne. A cama de frango é o resíduo gerado em maior quantidade na produção de frangos e caracteriza-se pela elevada concentração de matéria orgânica. O sistema de produção de frango de corte das empresas integradoras delimita um raio ao seu redor para implantação de aviários, visando à redução de custos, além de ocasionar a concentração de cama de frango nas regiões produtoras e gerar a necessidade de tratar o resíduo. A digestão anaeróbia é uma alternativa de tratamento, com alta remoção de carga orgânica. Logo, o objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade de tratamento da digestão anaeróbia da cama de frango em biodigestor tubular de fluxo semicontínuo. Os tratamentos aplicados variaram tanto a quantidade de sólidos totais voláteis adicionados, de 2,93 a 3,72% como o tempo de detenção hidráulica, de 11,60 a 28,40 dias. Os biodigestores foram mantidos a 27 ºC e considerados estabilizados quando as eficiências de remoção de sólidos totais, sólidos totais voláteis e demanda química de oxigênio encontraram-se dentro do controle estatístico de qualidade. Depois de estabilizados, os onze biodigestores de 0,60 m por 0,15 m (comprimento x diâmetro) foram avaliados quanto à remoção de sólidos e à demanda química de oxigênio com o controle estatístico de qualidade. O delineamento composto central rotacional foi em esquema fatorial (22), em dois níveis (1, +1), mais os pontos axiais (-&#945;, +&#945;) e o ponto central. A análise do controle estatístico de qualidade mostrou que o tratamento com 3,32% de sólidos totais voláteis adicionados e 20 dias de tempo de detenção hidráulica foi o que mais se destacou na remoção de sólidos totais (64,37%) e sólidos totais voláteis (72,38%) e os valores de remoção de demanda química de oxigênio foram próximos em todos os tratamentos, em torno de 80%. Com o delineamento composto central rotacional, foram verificados modelos estatísticos significativos para a remoção de sólidos totais e demanda química de oxigênio.

O impacto da oxidação com ozônio na transformação de compostos orgânicos de elevada massa molar (HMW) para o aumento da biodegradabilidade dos efluentes da indústria de celulose e papel foi investigado sob diferentes doses de ozônio. Os experimentos foram realizados utilizando-se os efluentes primário e de extração alcalina de duas indústrias de celulose sob dois valores iniciais de pH (12 e 7). Utilizou-se um reator em escala de laboratório equipado com um difusor de bolhas finas para a aplicação do ozônio. Os resultados revelaram o potencial da aplicação de ozônio como uma etapa de tratamento anterior ao processo biológico convencional. Para o efluente primário, a aplicação de 0,70 mg\'O IND.3\'/mL efluente elevou a razão DBO5/DQO de 0,18 para 0,35 e foi alcançada uma remoção de cor na ordem de 87%. Para o efluente de extração alcalina da indústria Howe Sound, a razão DBO5/DQO foi elevada de 0,07 para 0,15 (pH inicial 12) e para 0,20 (pH inicial 7) e obteve-se uma remoção de cor por volta de 44% com a aplicação de 0,80 mg\'O IND.3\'/mL efluente. Para o efluente de extração alcalina da indústria Catalyst Paper, obteve-se uma remoção de cor por volta de 78% e a razão DBO5/DQO foi elevada de 0,07 para 0,16 após a aplicação de uma dose de ozônio de 0,80 mg\'O IND.3\'/mL efluente. Essas modificações foram alcançadas por uma redução nas frações de elevada massa molar durante a aplicação de ozônio. Para o efluente primário, observou-se uma elevada redução da faixa de maior massa molecular ( > 2kDa) após a aplicação de 0,72 mg\'O IND.3\'/mL efluente. Alcançaram-se 85% e 61% de remoção da faixa superior a 5 kDa para os efluentes de extração alcalina da indústria Howe Sound sob pH inicial 7 e 12, respectivamente, com a aplicação de cerca de 0,72 mg\'O IND.3\'/mL efluente. A faixa de maior massa molar ( > 10 kDa) dos efluentes de extração alcalina da indústria Catalyst Paper foi removida com a aplicação de aproximadamente 0,80 mg \'O IND.3\'/mL efluente. O papel do ozônio molecular disponível sob pH neutro parece ser de fundamental importância quando o objetivo é a redução dos compostos de elevada massa molecular. / The impact of ozone oxidation in transforming high molecular weight (HMW) organic compounds in order to improve the biodegradability of pulp and paper effluents was investigated under different ozone doses. The experiments were conducted uppon a primary treated effluent and an alkaline bleach plant effluent taken from two pulp mills. The effluents were investigated under different initial pH (7 and 12). Ozone was applied using a semi-batch reactor equipped with fine bubble diffuser. The results showed the potential for using ozone as a pre-treatment to the conventional biological process. Applying 0.70 mg\'O IND.3\'/mLww to the primary treated effluent enhanced the ratio of BOD5/COD was from 0.18 to 0.35 and decreased the colour by 87%. The ratio of BOD5/COD was increased from 0.07 to 0.15 (initial pH 12) and to 0.20 (initial pH 7) and colour was reduced by 44% after applying 0.80 mg\'O IND.3\'/mLww to the alkaline bleach effluent from Howe Sound\'s mill. A similar behavior was observed after 0.80 mg\'O IND.3\'/mLww was applied to the alkaline bleach effluent from Catalyst\'s mill. The ratio of BOD5/COD was increased from 0.07 to 0.16 and the effluent colour decreased by 78%. These changes were primarily driven by reductions of the HMW fractions of the effluent during ozonation. Organics with molecular range higher than 2 kDa were completely removed from the primary treated effluent. Aproximately 85% and 61% of the organics higher than 5 kDa were removed from the Howe Sound\'s alkaline bleach effluent under initial pH 7 and 12, respectively, after applying 0.72 mg\'O IND.3\'/mLww. Organic compounds with molecular weight higher than 10 kDa were completely removed from the Catalyst\'s alkaline bleach effluent after applying 0.80 mg\'O IND.3\'/mLww. Molecular ozone available under neutral conditions seems to play an important role when the removal of the high molecular weight organic compounds is the main objective.

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:18:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marielle Ferreira de Oliveira.pdf: 1255416 bytes, checksum: 2938d36ef06506a40bbe2b05c9695f98 (MD5) Previous issue date: 2012-03-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The research aimed to treat sewage through combined anaerobic/aerobic system, using primary sludge and lysed excess sludge as an endogenous carbon source for removal of nutrients, aiming to produce effluent with low concentrations of organic material and nutrients and lower production excess sludge. The experiment was conducted in three phases. In the first, were performed respirometric tests as tool to assess the biodegradability of lysed biological sludge, through by techniques of cellular lysis induced: mechanical action, thermal and acid-base reaction. In the second phase, was monitored a Sequential Batch Reactor (SBR) together with Fermentation and Hydrolysis Reactor (FHR), which received excess sludge of SBR, tritured by mechanical action and primary sludge. SBR and FHR were operated with TRC of 3.36 and 10 days respectively. The third phase consisted of an anaerobic reactor followed by Immobilized Submerged with support Medium (polyurethane synthetic sponge) Aerated Reactor (ISMAR) operated in recirculation batch system. The results obtained from the respirometric tests found that the thermal sludge showed concentration biodegradable readily material greater than the tritured sludge and treated sludge by acid-base reaction. Values of the percentages of COD solubilized varied from 1.6% to 4.2%, with an average of 2.6%. The system presented promising results for the removal of nutrients, with removal efficiency of 85%, 93% and 98% for phosphorus soluble, nitrate and nitrite, respectively. However, the final effluent was maintained with concentration average of ammonia of 27 mgN-NH , considered out of the discharge standards. The combined system, anaerobic reactor and Immobilized Submerged with support Medium Aerobic Reactor (ISMAR), removed efficiently carbonaceous material (88%), TSS (86%), SSV (90%), TKN (94%) and N-NH4 - (96%). Producing effluent with average concentrations of nitrite and nitrate, respectively of 0.19 mgN-NO2-.L-1 and 2.52 mgN-NO3-.L. After addition of primary sludge the system, this presented a better performance with efficiency of COD removal gross and filtered 95%. However, the process of phosphorus removal was considered unsatisfactory since there was sludge disposal in the ISMAR reactor. Introducing an efficiency of removing just 20% for total phosphorus and 22% for the orthophosphate. / A pesquisa teve como objetivo principal tratar esgotos sanitários através de sistema combinado anaeróbio/aeróbio, utilizando lodo primário e lodo de excesso lisado como fonte endógena de carbono para remoção de nutrientes, buscando produzir efluente com baixas concentrações de material carbonáceo e de nutrientes e menor produção de lodo de excesso. O experimento foi realizado em três fases. Na primeira, foram realizados testes respirométricos como ferramenta para avaliar a biodegradabilidade de lodo biológico lisado, por meio de técnicas de lise celular induzida: ação mecânica, térmica e reação ácido-base. Na segunda fase, foi monitorado um Reator em Batelada Seqüencial (RBS) conjuntamente com Reator de Hidrólise e Fermentação (RHF), o qual recebia lodo de excesso do RBS, triturado por ação mecânica e lodo primário. O RBS e o RHF foram operados com TRC de 3,36 e 10 dias, respectivamente. A terceira fase foi constituída de reator anaeróbio seguido de reator aerado com meio suporte (esponja sintética de poliuretano) submerso imobilizado (RAMSI) operado em regime de bateladas com recirculação. Os resultados obtidos através dos testes respirométricos constataram que o lodo térmico apresentou concentração de material rapidamente biodegradável superior ao lodo triturado e ao lodo lisado por reação ácido-base. Os valores dos percentuais da DQO solubilizada variaram de 1,6% a 4,2%, com uma média de 2,6%. O sistema apresentou resultados promissores para a remoção de nutrientes, com eficiência de remoção de 85%, 93% e 98% para fósforo solúvel, nitrato e nitrito, respectivamente. Entretanto, o efluente final manteve-se com concentração média de nitrogênio amoniacal de 27 mgN-NH4.L-1, considerada fora dos padrões de lançamento. O sistema combinado, reator anaeróbio e reator aeróbio com meio suporte submerso imobilizado (RAMSI), removeram de forma eficiente material carbonáceo (88%), SST (86%), SSV (90%), NTK (94%) e N-NH4 -(96%). Produzindo efluente com concentrações médias de nitrito e nitrato, respectivamente de 0,19 mgN-NO e 2,52 mgN-NO3 -.L-1. Após a adição do lodo primário no sistema, este apresentou um melhor desempenho, com eficiência de remoção de DQO bruta e filtrada de 95%. No entanto, o processo de remoção de fósforo foi considerado insatisfatório, visto que não havia descarte de lodo no reator RAMSI. Apresentando uma eficiência de remoção de apenas 20% para o fósforo total e 22% para o ortofosfato.

O impacto da oxidação com ozônio na transformação de compostos orgânicos de elevada massa molar (HMW) para o aumento da biodegradabilidade dos efluentes da indústria de celulose e papel foi investigado sob diferentes doses de ozônio. Os experimentos foram realizados utilizando-se os efluentes primário e de extração alcalina de duas indústrias de celulose sob dois valores iniciais de pH (12 e 7). Utilizou-se um reator em escala de laboratório equipado com um difusor de bolhas finas para a aplicação do ozônio. Os resultados revelaram o potencial da aplicação de ozônio como uma etapa de tratamento anterior ao processo biológico convencional. Para o efluente primário, a aplicação de 0,70 mg\'O IND.3\'/mL efluente elevou a razão DBO5/DQO de 0,18 para 0,35 e foi alcançada uma remoção de cor na ordem de 87%. Para o efluente de extração alcalina da indústria Howe Sound, a razão DBO5/DQO foi elevada de 0,07 para 0,15 (pH inicial 12) e para 0,20 (pH inicial 7) e obteve-se uma remoção de cor por volta de 44% com a aplicação de 0,80 mg\'O IND.3\'/mL efluente. Para o efluente de extração alcalina da indústria Catalyst Paper, obteve-se uma remoção de cor por volta de 78% e a razão DBO5/DQO foi elevada de 0,07 para 0,16 após a aplicação de uma dose de ozônio de 0,80 mg\'O IND.3\'/mL efluente. Essas modificações foram alcançadas por uma redução nas frações de elevada massa molar durante a aplicação de ozônio. Para o efluente primário, observou-se uma elevada redução da faixa de maior massa molecular ( > 2kDa) após a aplicação de 0,72 mg\'O IND.3\'/mL efluente. Alcançaram-se 85% e 61% de remoção da faixa superior a 5 kDa para os efluentes de extração alcalina da indústria Howe Sound sob pH inicial 7 e 12, respectivamente, com a aplicação de cerca de 0,72 mg\'O IND.3\'/mL efluente. A faixa de maior massa molar ( > 10 kDa) dos efluentes de extração alcalina da indústria Catalyst Paper foi removida com a aplicação de aproximadamente 0,80 mg \'O IND.3\'/mL efluente. O papel do ozônio molecular disponível sob pH neutro parece ser de fundamental importância quando o objetivo é a redução dos compostos de elevada massa molecular. / The impact of ozone oxidation in transforming high molecular weight (HMW) organic compounds in order to improve the biodegradability of pulp and paper effluents was investigated under different ozone doses. The experiments were conducted uppon a primary treated effluent and an alkaline bleach plant effluent taken from two pulp mills. The effluents were investigated under different initial pH (7 and 12). Ozone was applied using a semi-batch reactor equipped with fine bubble diffuser. The results showed the potential for using ozone as a pre-treatment to the conventional biological process. Applying 0.70 mg\'O IND.3\'/mLww to the primary treated effluent enhanced the ratio of BOD5/COD was from 0.18 to 0.35 and decreased the colour by 87%. The ratio of BOD5/COD was increased from 0.07 to 0.15 (initial pH 12) and to 0.20 (initial pH 7) and colour was reduced by 44% after applying 0.80 mg\'O IND.3\'/mLww to the alkaline bleach effluent from Howe Sound\'s mill. A similar behavior was observed after 0.80 mg\'O IND.3\'/mLww was applied to the alkaline bleach effluent from Catalyst\'s mill. The ratio of BOD5/COD was increased from 0.07 to 0.16 and the effluent colour decreased by 78%. These changes were primarily driven by reductions of the HMW fractions of the effluent during ozonation. Organics with molecular range higher than 2 kDa were completely removed from the primary treated effluent. Aproximately 85% and 61% of the organics higher than 5 kDa were removed from the Howe Sound\'s alkaline bleach effluent under initial pH 7 and 12, respectively, after applying 0.72 mg\'O IND.3\'/mLww. Organic compounds with molecular weight higher than 10 kDa were completely removed from the Catalyst\'s alkaline bleach effluent after applying 0.80 mg\'O IND.3\'/mLww. Molecular ozone available under neutral conditions seems to play an important role when the removal of the high molecular weight organic compounds is the main objective.

Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2018-04-26T23:32:00Z No. of bitstreams: 1 Aline_Pauli_2018.pdf: 5534766 bytes, checksum: 389503e1e5a4307c462f405e73451ed5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-26T23:32:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aline_Pauli_2018.pdf: 5534766 bytes, checksum: 389503e1e5a4307c462f405e73451ed5 (MD5) Previous issue date: 2018-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work aims to remove efficiently organic and inorganic pollutants from a municipal sanitary landfill leachate effluent (SLLE) through of the integrated purification treatment application, composed by the electrocoagulation (ECP) and biological oxidation processes (BOP), looking for the drastic drop on the toxicity. In the first treatment phase, an ECP-based reactor was constructed consisting in a series of 6 aluminum electrode, providing an effective area of 350 cm2 and a useful volume of 1,0 L. In the framework of the response surface methodology (RSM), a 3³ complete factorial experimental design (CFED) at three levels of the three ECP important parameters: initial pH, electric current density (ECD) and electrolysis time (ET) was regarded. A set of responses related to the ECP treatment, such as, the reduction of color, turbidity, COD and iron concentration, was interpreted within the RSM. Additionally, the Analysis of Variance (ANOVA was applied to assess the quality of the second-order polynomial mathematical models that were adjusted to the CFED data. Keeping fixed the best ECP condition (pH and ECD) for the pollutant removals, a set of kinetic tests was carried out regarding a wide range of ET values. The toxicity of ECP treated samples was assessed by the application of bioassays based on the mortality level of the brine shrimp (Artemia salina) and the germination of Lactuca sativa seeds. The toxicity level was assessed by a statistical estimation of the median lethal concentration (LC50) through the application of bioassays with Artemia salina and Lactuca sativa. The biodegradability index by applying the Zahn Wellens test was also assessed. Keeping fixed the ECP condition for which was obtained the lowest toxicity and the highest biodegradability index, the second phase of treatment by BOP was performed. In this regard, a biological reactor with a useful volume of 3.5 L was adjusted to operate keeping fixed the condition of pH 7, temperature of 33 oC and dissolved oxygen of 50%. A relation food/microorganism of one was considered. After that, the residual ammonia in samples was completely removed applying the stripping method (air injection of 50 Lh-1). From the CFED data related to the first treatment phase, the best ECP condition was found by setting the pH at 5, ET at 120 min and ECD at 128.57 Am-2 for which was obtained the maximum removal of 99, 98, 68 e 99% for color, turbidity, COD and iron concentration, respectively. From the kinetic tests, it was possible to verify that the application of the ECP has actually reduced the SLLE toxicity being an ET of 5 min enough to achieve the minimum time required to obtain the lowest toxicity index (LC50 of 43%) that was found in both biotests. The highest biodegradability index was found when an ET value of 45 min. was regarded. The second POB treatment has showed a significant performance on removals of the organic parameters, with values of 95% and 89% for COD and DOC, respectively. Because of achieving an almost 100% removal of the ammoniacal nitrogen, the main result was the substantial improvement on the LC50 value about of 95%, as suggested by the A. salina biotest. Thus, although there were small amounts of pollutants after both treatments (PEC and POB), an almost total toxicity depletion. / Este trabalho, tem como objetivo remover eficientemente os poluentes orgânicos e inorgânicos de efluente de lixiviado proveniente de aterro sanitário municipal mediante a aplicação do tratamento de purificação integrado composto pelos Processos de Eletrocoagulação (PEC) e Oxidação Biológica (POB), visando especificamente a queda da toxicidade e o cumprimento da condição ambientalmente segura para o descarte final em corpos hídricos. Para o PEC, construiu-se um reator com 6 eletrodos de alumínio, tendo uma área efetiva de 350 cm2 e um volume efetivo de efluente de 1,0 L. No contexto da Metodologia de Superfícies de Resposta (MSR), foi proposto um planejamento experimental 3³, variando-se três parâmetros importante do PEC: pH inicial, Densidade de Corrente Elétrica (DCE) e Tempo de Eletrólise (TE). As respostas ao tratamento por PEC (cor, turbidez, DQO e concentração de ferro) foram interpretadas dentro da MSR, verificando pela Análise de variância (ANOVA) a qualidade da representatividade dos modelos matemáticos, polinomiais de segunda ordem, ajustados aos dados. Mantendo fixa a melhor condição de remoção de poluentes pelo PEC quanto ao pH e DCE, experimentos cinéticos foram realizados considerando um amplo intervalo de TE. O nível de toxicidade foi inferido a partir da estimativa estatística da concentração letal mediana (CL50) mediante a aplicação de biotestes utilizando o microcrustáceo Artemia salina e sementes de Lactuca sativa. Avaliou-se o índice de biodegradabilidade, segundo o teste de Zahn Wellens. Na menor toxicidade e o maior índice de biodegradabilidade do lixiviado tratado pelo PEC foi realizada a aplicação da segunda fase de tratamento por POB. Para tanto, foi ajustado o reator biológico, com volume útil de 3,5 L a operar, de forma controlada, na condição de pH 7, temperatura de 33 oC e oxigênio dissolvido de 50%. Utilizou-se uma relação alimento/microrganismo igual a um. Após a realização da integração dos processos, foi feita a remoção de amônia residual do efluente pelo método de arraste (injeção de ar a 50 Lh-1). Da análise do planejamento da primeira fase de tratamento, encontrou-se a melhor condição do PEC no valor de pH igual a 5; TE em 120 min e DCE em 128,57 Am-2 cujo efeito foi a obtenção da máxima remoção de 99, 98, 68 e 99% na cor, turbidez, DQO e concentração de ferro, respectivamente. A partir dos testes cinéticos, foi possível verificar que o PEC reduziu consideravelmente a toxicidade, sendo o TE de 5 minutos a condição de menor toxicidade (CL50 de 43%) que foi encontrada por ambos os biotestes. O índice de biodegradabilidade do efluente de lixiviado tratado teve um aumento de aproximadamente 20% em relação ao efluente bruto para todos os tempos de tratamento por PEC; porém, o maior índice de biodegradabilidade foi encontrado quando houve um TE de 45 minutos. O segundo tratamento por POB apresentou expressiva remoção dos parâmetros orgânicos, sendo obtidas remoções de 95% e 89% para a DQO e o COD, respectivamente. Após a aplicação do processo de arraste de amônia, uma remoção de quase 100% do nitrogênio amoniacal foi alcançada, obtendo uma a CL50 da ordem de 95%, como revelada pelo bioteste com A. salina. Portanto, embora houvesse quantidades pequenas de poluentes após ambos os tratamentos (PEC e POB), atingiu-se a quase total depleção da toxicidade.

O controle das águas residuárias nas indústrias e nos terminais de armazenagem de produtos químicos líquidos a granel é uma difícil tarefa, por conta da alta rotatividade e grande variedade de produtos químicos orgânicos armazenados e movimentados em suas atividades. Oito terminais e duas indústrias químicas localizadas no Porto de Santos foram avaliados por 10 anos. Foram realizadas mais de 2.500 análises químicas e ecotoxicológicas em 200 amostras de efluentes brutos e tratados. Nosso principal objetivo foi verificar se o teste de toxicidade aguda usando Vibrio fischeri poderia ser utilizado na gestão de águas residuais nas diferentes instalações dos terminais químicos e mostrar o seu papel como instrumento de prevenção a poluição, reduzindo a descarga de substâncias tóxicas persistentes nos ambientes aquáticos. Os índices de biodegradabilidade obtidos pela relação de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO5) / Demanda Química de Oxigênio (DQO) dos efluentes brutos indicaram que 44% das amostras apresentaram matéria orgânica recalcitrante. Das 86 amostras do efluente final analisadas, 45 (52%) apresentaram resultados tóxicos para o teste com V. fischeri. Não houve correlação de DQO e ecotoxicidade, mostrando que efluentes com DQO baixa podem conter substâncias tóxicas com baixa capacidade de degradação. Foi possível recomendar a aplicação das melhores práticas operacionais, incluindo a segregação dos efluentes brutos ou um pré-tratamento com base nos resultados de ecotoxicidade e índice de biodegradabilidade. O reúso de água também foi abordado, indicando fontes e oportunidades de reutilização. Testes de ozonização também foram conduzidos nas águas pluviais dos terminais químicos e nos efluentes tratados das indústrias com resultados promissores. A integração da análise química e ecotoxicológica se mostraram uma excelente ferramenta para gestão de águas residuais nos terminais químicos, permitindo a tomada de decisão rápida para o controle da poluição e a adoção de medidas de prevenção / Wastewater control at industries and storage terminals of liquid chemical products in bulk is very difficult task due to the high turnover and great variety of organic chemicals handled and stored in their activities. Eight terminals and two chemical plants located in Santos Port, SP, Brazil had been evaluated for 10 years. More than 2,500 chemical and ecotoxicological analysis were performed in 200 samples of raw and treated effluents. Our main objective was to verify if the acute toxicity test using Vibrio fischeri could be used in the wastewater management of those facilities and show its role as a tool for pollution prevention by reducing the discharge of persistent toxic substances in estuarine systems. The indexes of biodegradability obtained by the ratio of Biochemical Oxygen Demand (BOD5) / Chemical Oxygen Demand (COD) of raw effluents indicated that 44% of the samples presented recalcitrant organic matter. Out of 86 final effluent samples analyzed, 45 (52%) presented toxic result for V. fischeri test. No correlation was observed of COD and ecotoxicity, showing that with low COD effluent may contain toxic substances with low degradation capacity. It was possible to recommend the use of best operational practices including segregation of influents or a pre-treatment based on toxicity results and index biodegradability. Water reuse was also discussed indicating sources and opportunities for reuse in these facilities. Ozonisation tests were also conducted on the rain waters collected at the terminals facilities and on the treated effluents of the industries, showing promising results. The integration of chemical and ecotoxicity analysis turned out to be an excellent tool for wastewater management in chemical terminals, allowing rapid decision making for pollution control and prevention measures

A proposta desta pesquisa foi avaliar a aplicação do processo oxidativo avançado (POA), peróxido de hidrogênio (\'H IND.2\'O IND.2\') e radiação ultravioleta (UV), como pós-tratamento de um reator anaeróbio utilizado para tratar efluentes de branqueamento de indústrias de celulose kraft. O principal objetivo do pós-tratamento químico foi aumentar a biodegradabilidade e a remoção de compostos recalcitrantes nos efluentes. O tratamento biológico foi realizado por meio de reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF), em escala de bancada, seguido pelo tratamento \'H IND.2\'O IND.2\'/UV dos efluentes. As doses do agente oxidante variaram de 50 a 500 mg \'H IND.2\'O IND.2\'/L e as aplicações de energia pela lâmpada de radiação ultravioleta foram variadas, principalmente, de 3,8 a 15,0 kWh por \'M POT.3\' de efluente tratado. Desta forma, amostras de efluentes foram coletadas de duas indústrias brasileiras de celulose kraft branqueada, originando respectivamente duas fases experimentais. Na primeira fase, o RAHLF apresentou boa estabilidade de operação, obtendo adequadas eficiências de remoção de DQO (61 ± 3%), COT (69 ± 9%), \'DBO IND.5\' (90 ± 5%) e AOX (55 ± 14%). Todavia, não ocorreu boa remoção dos compostos de absorbância na \'UV IND.254\'. Além disso, houve aumento de constituintes da lignina do afluente para o efluente do RAHLF. Por sua vez, o pós-tratamento com \'H IND.2\'O IND.2\'/UV no efluente anaeróbio proporcionou eficiência de remoção variada nos parâmetros DQO (0 a 11%), \'UV IND.254\' (16 a 35%), lignina (0 a 29%) e AOX (23 a 54%). Em relação a melhoria da biodegradabilidade, todas as dosagens de \'H IND.2\'O IND.2\' estudadas promoveram aumento na relação \'DBO IND.5\'/DQO. Para uma relação \'DBO IND.5\'/DQO média inicial igual a 0,09, correspondente ao efluente do RAHLF, o maior aumento obtido foi de 131% aplicando 500 mg \'H IND.2\'O IND.2\'/L e 7,5 kWh/\'M POT.3\'. O tratamento conjugado biológico e químico foi necessário para atingir ao padrão europeu de emissão de AOX (< 0,4 kg AOX por tonelada de polpa de celulose seca produzida). Na segunda fase, o RAHLF apresentou alguns problemas operacionais, tais como entupimento nas conexões e quebras do reator de vidro, pelo possível aumento da carga orgânica volumétrica aplicada presente nos efluentes coletados na segunda indústria de celulose. O pós-tratamento com \'H IND.2\'O IND.2\'/UV mostrou menor desempenho nessa fase experimental, o que pode ser explicado também pelo maior teor de matéria orgânica residual, lignina, alcalinidade e íons cloretos ainda remanescentes nos efluentes tratados biologicamente. Visando complementar os estudos, testes em reatores aeróbios nos efluentes do RAHLF, tratados e não tratados pelos processos \'H IND.2\'O IND.2\'/UV, foram avaliados. Os resultados demonstraram que os melhores resultados (menor tempo de aeração necessário para atingir a mesma concentração dos parâmetros avaliados) foram alcançados pelos reatores que receberam efluentes previamente tratados pelo POA. Uma avaliação simplificada do custo operacional associado com a aplicação do tratamento \'H IND.2\'O IND.2\'/UV, em escala plena, indicou um custo de R$ 1,87 por \'M POT.3\' de efluente tratado. / The purpose of this research was to assess the application of the advanced oxidation processes (AOP), hydrogen peroxide (\'H IND.2\'O IND.2\') and ultraviolet radiation (UV), as post-treatment for an anaerobic reactor used to treat bleaching effluents from kraft pulp mills. The main objective of the chemical post-treatment was to increase the biodegradability and remove recalcitrant compounds from the wastewater. The biological treatment was performed in a fixed bed anaerobic horizontal reactor (FBAHR), in bench scale, followed by \'H IND.2\'O IND.2\'/UV treatment of the effluents. The oxidizer dosage varied from 50 to 500 mg \'H IND.2\'O IND.2\'/L while the energy applied by the UV lamp ranged, mainly, from 3.8 to 15.0 kWh per \'M POT.3\' of treated effluent. This way, wastewater samples were collected from two brazilian bleached kraft pulp mills thus the results were reported as two different experimental phases. In the first phase the FBAHR showed good operational stability and reached the expected removal efficiencies for COD (61 ± 3%), TOC (69 ± 9%), \'BOD IND.5\' (90 ± 5%) and AOX (55 ± 14%). However, the anaerobic treatment did not provide good removal of compounds indicated by \'UV IND.254\' absorbency. Furthermore, there was an increase of lignin from the affluent to effluent of the FBAHR. In its turn the \'H IND.2\'O IND.2\'/UV post-treatment provided a wide range of removal depending upon the dosage: COD (0 to 11%), \'UV IND.254\' (16 to 35%), lignin (0 to 29%) and AOX (23 to 54%). Regarding to the improvement in biodegradability, all dosages of \'H IND.2\'O IND.2\' applied in this work promoted an increase in the \'BOD IND.5\'/COD ratio. For an average initial \'BOD IND.5\'/COD ratio equal to 0.09, which corresponds to the FBAHR effluent, the greatest increase was 131% with 500 mg \'H IND.2\'O IND.2\'/L and 7.5 kWh/\'M POT.3\'. It was necessary to couple the anaerobic and the oxidative treatment to reach the current European allowable AOX emission load (< 0.4 kg AOX per ton of produced dried cellulose pulp). During the second phase of the experiments, the FBAHR had operational problems as plugging of the tubes and cracking of the reactor wall that may be partially attributed to the higher organic load applied, as the effluents from the second mill were stronger. The AOP post-treatment also had lower performance during this experimental phase, which may be explained by the higher concentration of the organic matter, lignin, alkalinity and chloride ions, still present in the biologically treated effluents. To complete the experiments samples from effluents of the FBAHR and AOP process were submitted to aerobic assays. By tests done in aerobic reactors in the FBAHR effluents, treated and non-treated by the processes \'H IND.2\'O IND.2\'/UV, it was verified that the best results, shorter aeration time requirement to reach the same concentration of the evaluated parameters, were obtained from reactors that received previously treated by AOP effluents. A simplified evaluation of the operational cost associated with the use of the tested AOP, in full scale, indicated a cost of R$ 1.87 per \'M POT.3\' of treated effluent.