Orientador: José Euclides Stipp Paterniani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-24T13:50:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arantes_CamilaClementina_D.pdf: 4835208 bytes, checksum: 827e110b33ce1ea934a1d6cffa0675f9 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Coagulantes naturais e sistemas de filtração em múltiplas etapas integram as tecnologias de tratamento de água indicadas para comunidades rurais ou isoladas. Esta pesquisa tem como objetivo avaliar a potencialidade do uso do coagulante à base de sementes de Moringa oleifera na forma de sachês no tratamento de água por filtração. Sachês confeccionados com diferentes materiais (filtro de papel e geotêxtil sintético nãotecido com diferentes gramaturas), contendo 2,0 gramas de pó de sementes de Moringa oleifera, foram avaliados quanto à capacidade de dispersão de proteína e elevação da turbidez em água destilada ao longo de 24 horas. Posteriormente, em ensaios de clarificação de água com turbidez de 60,0 NTU foram testados sachês de filtro de papel contendo 0,6; 0,8 e 1,0 grama de pó em diferentes condições de dispersão (gradiente de velocidade de 10 e 20 s-1 por 30, 35 e 40 minutos). Em uma terceira etapa, sachês contendo 0,8 grama de pó foram testados em um sistema de filtração composto por pré-filtro ascendente e filtro lenta. Nos ensaios de dispersão da proteína constatou-se que os cinco tipos de sachês apresentaram potencial para uso, tendo sido adotado o sachê filtro de papel nas demais fases da pesquisa. Na sedimentação, verificou-se que os sachês contendo 0,8 e 1,0 grama de pó nas condições de dispersão 10 s-1 por 35 e 40 minutos e 20 s-1 por 30, 35 e 40 minutos não apresentam diferenças significativas quando comparados ao coagulante líquido. Nos ensaios de filtração houve diferenças significativas entre o uso do coagulante líquido e sachê no que se refere à redução de turbidez e cor aparente. Com o uso dos sachês o pré-filtro foi menos eficiente, tendo sido observadas reduções médias de turbidez igual 73,5% para o sachê e 82,5% para o coagulante líquido. No entanto, na filtração lenta a redução média de turbidez foi de 83,9% com o uso de sachês e de 60,2% para coagulante líquido. Para cor aparente foi constatado comportamento semelhante. Embora os sachês tenham apresentado potencial de uso quando se considera a redução de turbidez e cor aparente, a carreira de filtração teve menor duração nestes tratamentos. Desta forma conclui-se que o uso dos sachês pode ser recomendado, mas faz-se necessário o desenvolvimento de melhorias desta metodologia com o intuito de elevar a duração das carreiras de filtração / Abstract: Natural coagulants and filtration systems are suitable water treatment technologies in rural or isolated communities. This research aims to evaluate the potential use of the Moringa oleifera seeds in pouches as a coagulant for water treatment by filtration system. Pouchs made from different materials (filter paper and nonwoven fabrics) containing 2.0 g powdered Moringa oleifera seeds were evaluated for protein dispersion and increased turbidity in distilled water over 24 h. Subsequently pouches containing 0.6, 0.8, and 1.0 g powder were tested for clarification of water turbidity in the range of 60.0 NTU. The dispersion conditions were velocity gradient of 10 and 20 s-1 by 30, 35, and 40 minutes. In a third stage, pouches containing 0.8 g powder were submitted to the filtration system formed for one up flow gravel pre-filter and one slow sand filter. In the protein dispersion test, it was found that the five types of pouches showed great potential to be used in water treatments, and the filter paper pouch was adopted in the other stages of the present research. For the sedimentation test, no significant differences were observed for the pouches containing 0.8 and 1.0 g powder when compared to liquid coagulant in the following dispersion conditions: 10 s-1 for 35 and 40 min, and 20 s-1 for 30, 35 and 40 min. In the filtration experiments significant differences were observed for the liquid coagulant and pouches regarding the reduction of turbidity and apparent color. Although the up flow gravel pre-filter was less effective with the use of pouches, with an average reduction of turbidity of 73.5 and 82.5% for the pouches and liquid coagulant, respectively, the effluent of the slow filter presented lower turbidity, with an average reduction of 83.9 and 60.1% for the pouches and liquid coagulant, respectively. For the parameter apparent color, an analogous behavior was observed. Although the pouches showed great potential to be used considering the reduction of turbidity and apparent color, the filtration run was shorter. Thus it is concluded that the use of pouches may be recommended, but it is necessary to develop improvements of this method in order to increase the duration of filtration run / Doutorado / Saneamento e Ambiente / Doutora em Engenharia Civil

Orientadores: João Domingos Biagi, Rafael Augustus de Oliveira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-25T15:21:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nascimento_VaniaRosalGuimaraes_D.pdf: 3645328 bytes, checksum: b63d06f929921f324f1418bf827a40ea (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A radiação infravermelha aplicada na secagem de produtos agrícolas e alimentos apresenta a vantagem de aquecer diretamente o produto exposto, com poucas perdas com aquecimento do ar circundante, promovendo maior eficiência energética e redução do tempo de secagem. O produto estudado nesta pesquisa foi grãos de Moringa oleifera Lam, que dentre suas múltiplas aplicações, destaca-se como coagulante natural no tratamento de água, devido a uma proteína catiônica de ação clarificante. Embora seja constatada a necessidade de utilização de grãos secos nesses processos, não se verificou na literatura científica recomendação das condições de secagem adequadas aos grãos para serem utilizados na solução coagulante. Neste sentido, o uso combinado da radiação infravermelha com ar aquecido pode ser viável tecnicamente e eficiente na secagem de grãos de Moringa oleifera Lam, mantendo a qualidade dos grãos para utilização em tratamento de água. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial de aplicação da radiação infravermelha intermitente em associação com a secagem convectiva de grãos de Moringa oleifera L., quanto à eficiência de secagem, consumo energético e manutenção da qualidade dos grãos. Realizaram-se ensaios de secagem estudando os fatores temperatura e velocidade do ar, intensidade e tempo de aplicação da radiação infravermelha para definir aqueles que interferem no processo e seus níveis ótimos de operação. O aumento da intensidade da radiação infravermelha reduziu o tempo de secagem, o consumo de energia e propiciou maior eficiência na redução da turbidez de água quando esses grãos foram aplicados na produção de coagulante. A elevação dos níveis da velocidade do ar, por sua vez, diminuiu a taxa de secagem e aumentou o consumo de energia. O incremento da temperatura do ar de secagem provocou elevação da taxa de secagem, reduziu o tempo de secagem e contribuiu com a redução da turbidez de água sintética tratada com solução coagulante de grãos de Moringa oleifera L. O tempo de aplicação da radiação infravermelha aumentou a taxa de secagem e permitiu redução da turbidez de água sintética quando seus níveis foram aumentados. A difusividade efetiva variou entre 6,44x10-10 m² s-1 e 9,89x10-10 m² s-1. Os modelos de Fick e Midilli apresentaram melhores ajustes aos dados experimentais. A temperatura do ar e o tempo de aplicação da radiação infravermelha elevaram a temperatura do ar dentro do secador e a temperatura dentro dos grãos durante os ensaios de secagem. O tempo de aplicação da radiação infravermelha reduziu consideravelmente o consumo total de energia durante as secagens. A elevação do nível de temperatura do ar de secagem, no entanto, provocou proporcional aumento do consumo de energia. Constatou-se que a região do ponto central do planejamento experimental, temperatura do ar de 44°C e tempo de aplicação da radiação infravermelha de 3,4 min, apresentou a combinação entre os fatores com maior teor de proteína e que correspondeu maior remoção de turbidez quando esses grãos foram utilizados para produção de coagulante. Em relação à qualidade dos grãos de Moringa oleifera L., a secagem aumentou a concentração do teor de proteína, favoreceu a sedimentação dos sólidos devido à oxidação de lipídios e promoveu maior remoção da turbidez de água sintética tratada com solução a base desses grãos / Abstract: The infrared radiation applied for drying of agricultural products and foods presents the advantage of heating directly the exposed product, minimizing losses with heating of surrounding air, promoting grater energy efficiency and reducing in drying time. The product studied in this research was Moringa oleifera Lam grains, which among its many applications, stand out as a natural coagulant in water treatment, due to the presence of a cationic protein with clarifier action. Although it is observed the necessity to use dry grains in these processes, there was no recommendation in the scientific literature of appropriate drying conditions for grains to be used in the coagulant solution. In this way, the combined use of infrared radiation with heated air can be technically feasible and efficient in drying of Moringa oleifera L. grains, maintaining the quality attributes of grains for use in water treatment. This study aims to evaluate the potential application of intermittent infrared radiation in association with convective drying of Moringa oleifera L. grains, regarding the drying efficiency, energy consumption and maintenance of grains quality. Experimental runs were performed studying the factors air temperature, air velocity, infrared radiation intensity, and time of infrared radiation application to define those which have an effect on the process and its optimum levels of operation. The increased intensity of the infrared radiation reduced the drying time, energy consumption and propitiated greater efficiency in reducing the turbidity of water when these grains were applied in the coagulant production. Whereas elevated levels of air velocity decreased drying rate and increased energy consumption. The increase in the drying air temperature caused elevation of drying rate, decreased the drying time and contributed with turbidity reduction of synthetic water treated with coagulant solution of Moringa oleifera L. grains. The time of infrared radiation application increased the drying rate and allowed turbidity reduction of synthetic water when its levels were increased. The effective diffusivity ranged from 6.44x10-10 m² s-1 and 9.89x10-10 m² s-1. Fick and Midilli models showed better fit to the experimental data. Air temperature and time of infrared radiation application increased air temperature inside the dryer and the temperature inside the grains during drying experiments. The application of infrared radiation significantly reduced total energy consumption during drying. Increasing the level of air temperature caused a proportional increase in energy consumption. It was found that central point of the experimental design, air temperature of 44 °C and infrared time of 3.4 min, showed a combination of factors with higher protein content and corresponded to the highest turbidity removal when these grains were used for coagulant production. In relation to Moringa oleifera L. grain quality, drying increased the concentration of protein, favored the sedimentation of solids due to the oxidation of lipids and promoted greater removal of turbidity from synthetic water treated with these grains / Doutorado / Tecnologia Pós-Colheita / Doutora em Engenharia Agrícola

Orientador: José Euclides Stipp Paterniani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-21T23:30:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Francisco_AdrianaRibeiro_D.pdf: 3339113 bytes, checksum: 272d851f1d396f1bfb6de1b6a093faac (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O processo de coagulação natural aplicando solução a base de sementes de Moringa oleifera tem sido amplamente empregado como método alternativo de tratamento de água em regiões onde não há tratamentos convencionais. Para retenção de protozoários, como oocistos de Cryptosporidium spp., que atua de forma complexa no meio ambiente, e são resistentes à cloração no tratamento de água, a aplicação desse coagulante com sequencial filtração lenta pode ser uma alternativa promissora. Entretanto, para avaliar esse tratamento físico, não é necessário aplicar oocistos de Cryptosporidium spp. diretamente no sistema de tratamento, já que microesferas fluorescentes de poliestireno são empregadas como substituas desse organismo, por apresentar características físicas similares. Por essa razão, o presente estudo avaliou um sistema alternativo de tratamento de água empregando solução coagulante a base de sementes de Moringa oleifera, seguida de filtração lenta, testando 5 diferentes combinações de meios filtrantes constituídos de não tecidos e areia, para verificar a retenção de microesferas de poliestireno. A coagulação/floculação foi conduzida em Jar test, e sequencialmente as amostras foram destinadas à filtração lenta. Ao final dos ensaios utilizando Moringa oleifera, ensaios controle (sem coagulante) foram realizados. Os resultados mostraram que todos os filtros lentos apresentam eficiência significativa na redução de microesferas de poliestireno, com destaque para os filtros de areia e areia+não tecido, que obtiveram 100% de remoção de microesferas no sistema, mesmo ao longo de 5 ensaios consecutivos, em que não houve lavagem da areia. Todos os filtros que utilizaram apenas camadas de não tecidos sintéticos, apresentaram 2 log de remoção. Outros parâmetros de qualidade como a cor aparente e a turbidez também apresentaram redução significativa. Nos ensaios controle, foi possível observar que apenas a filtração lenta não foi eficiente para remover microesferas, turbidez e cor. Ao final deste trabalho foi possível concluir que a aplicação da solução coagulante a base de sementes de Moringa oleifera foi o fator determinante para auxiliar no sistema de filtração lenta, principalmente em filtros constituídos com meio filtrante de areia / Abstract: The natural coagulation process applying solution based on Moringa oleifera seeds have been used widely as an alternative method for water treatment in regions where there is an absence of conventional water treatments. For protozoan retention, such as Cryptosporidium spp. oocysts, which act in a complex behavior in the environment, and are resistant to the chlorination process, the application of the coagulant using sequential slow filtration might be a promising alternative. However, to evaluate this physical treatment, it is not necessary to apply Cryptosporidium spp. oocysts directly to the treatment system, since the polystyrene fluorescent microspheres are used as replacements for this organism, because they present similar physical characteristics. For this reason, the present study evaluated an alternative water treatment system using coagulant solution based on Moringa oleifera seeds, followed by slow filtration, testing 5 different combinations of filter media constituted of nonwoven and sand, to verify polystyrene microspheres retention. The coagulation/flocculation was conducted in Jar Test equipment, and sequentially the samples were sent to slow filtration. By the end of the essays using Moringa oleifera, control essays (without coagulant) were performed. The results showed that all slow filters present significant efficiency reducing polystyrene microspheres, especially the sand filters and sand+nonwoven, that obtained 100% microspheres removal in the system, even along 5 sequential essays, where there was no sand washing. The filters that used only synthetic nonwovens, presented 2 log removal. Other quality parameters such as apparent color and turbidity presented significant reductions also. At the control essays, it was possible to observe that using only slow filtration is ineffective for microspheres, turbidity and color removal. At the end of this work was possible to conclude that applying coagulant solution based on Moringa oleifera seeds was the determinant factor to assist in the slow filtration system, mainly in filters constituted by sand filter media / Doutorado / Agua e Solo / Doutora em Engenharia Agrícola

Por meio das mudanças de paradigmas relacionados à gestão ambiental e elevação dos custos de lançamento de efluente, captação e tratamento de água, as indústrias passam por processos de inovação que resultam em melhor utilização dos recursos e maior diminuição dos custos. Além disso, as empresas estão sujeitas a maiores exigências quanto à legislação ambiental vigente impulsionando-as a implantar sistemas de reúso de efluentes. Apesar de representar uma importante atividade econômica, a indústria de laticínios é responsável pela geração de efluentes líquidos com alto potencial poluidor. O presente trabalho teve como objetivo a redução de contaminantes e melhoria da biodegradabilidade de efluentes de laticínios utilizando tratamentos combinados, em destaque, coagulação/floculação, processos com membranas e oxidação/redução química fotocatalítica. Os efluentes foram provenientes de uma indústria da região, oriundos da etapa de nanofiltração do soro ultrafiltrado. Eles foram divididos em duas correntes, denominadas de concentrado de nanofiltração (corrente 1) e permeado de nanofiltração (corrente 2). Para o tratamento da corrente 1 foi proposto inicialmente coagulação/floculação utilizando diferentes agentes coagulantes naturais (quitosana, derivado de tanino e extrato de moringa), seguido do uso de processos com membranas do tipo microfiltração (0,40 ?m em polieterimida) e ultrafiltração (50 kDa em polietersulfona). Para a corrente 2 foi proposto a utilização de Processos Oxidativos e Redutivos Avançados. Em todas as etapas foi utilizada a Metodologia da Superfície de Resposta para identificação das condições otimizadas. Para o tratamento de coagulação/floculação da corrente 1 foram avaliadas as influências do pH, dos coagulantes naturais e da agitação sobre as variáveis resposta reduções de carbono orgânico total (COT), demanda química de oxigênio (DQO) e turbidez. Na condição indicada como ótima foram alcançadas reduções de 18,3% de COT, 12,7% de DQO e 19,6% de turbidez. A partir da condição otimizada a corrente 1 foi submetida aos processos com membranas, sendo selecionada a microfiltração como melhor tratamento. O uso dessas membranas possibilitou reduções de 1,25% em COT, 5,21% em DQO e 87,4% em turbidez. A combinação destas tecnologias possibilitou a eliminação de 20,1%, 18,0%, 89,8% em COT, DQO e turbidez, respectivamente. Para o tratamento da corrente 2 foram utilizados diferentes tipos de processos oxidativos avançados sendo eles, foto-Fenton (íons ferrosos) e foto-Fenton avançado (uso de ferro metálico). Nestes casos foram avaliadas a influência das concentrações de peróxido de hidrogênio e íon ferroso e ferro metálico considerando como variáveis resposta reduções de COT e DQO. Os resultados otimizados obtidos para o POA foto-Fenton permitiram reduções de 89,9% em COT e 50,8% em DQO, enquanto os resultados otimizados para POA foto-Fenton avançado foram reduções de 74,9% de COT e 41,0% de DQO. / Through the paradigm changes related to environmental management and rising costs of effluent discharge, water abstraction and treatment, industries undergo innovation processes that result in better use of resources and greater reduction in costs. Moreover, companies are submitted to greater requirements regarding environmental regulations driving them to deploy reuse of wastewater systems. Despite representing an important economic activity, the dairy industry is responsible for producing wastewater with high pollution potential. The present work was carried out in order to reduce contaminants and improve the biodegradability of dairy effluent by using an hybrid wastewater treatment based on coagulation/flocculation, membrane process and photocatalytic chemical oxidation/reduction. The effluents came from a regional industry and originating from the nanofiltration step of an ultrafiltrate whey. They were divided into two streams, called nanofiltration concentrate (stream 1) and nanofiltration permeate (stream 2). For the treatment of stream 1 was initially proposed coagulation/flocculation using different natural coagulant agents (chitosan, derivative tannin and moringa extract), followed by membrane processes type of microfiltration (0.40 ?m in polyetherimide) and ultrafiltration (50 kDa in polyethersulfone). For the stream 2 Advanced Oxidation and Reductive Processes were performed. In all steps of the work Response Surface Methodology was used to identify the optimum conditions. For the coagulation/flocculation treatment, the influence of the pH, natural coagulants and agitation were evaluated on the response variables total organic carbon (TOC), chemical oxygen demand (COD) and turbidity reductions. The optimized results reduced of 18.3% TOC, 12.7% COD and 19.6% turbidity. From the indicated condition stream 1 was submitted to membrane processes, being selected the microfiltration as the best treatment. The use of theses membranes provided 1.25% TOC, 5.21% COD and 87.4% turbidity reductions. The combination of these technologies has enabled the elimination of 20.1%, 18.0%, 89.8% in TOC, COD and turbidity, respectively. For the treatment of the stream 2 different types of Advanced Oxidation Processes were used being them, photo-Fenton (ferrous ions) and advanced photo-Fenton (metallic iron). In this cases the influence of the hydrogen peroxide, ferrous ion and metallic iron concentrations were evaluated, considering as response variables TOC and COD reductions. The optimized results for the photo-Fenton AOP allowed 89.9% TOC and 50.8% COD reductions, while the results optimized for advanced photo-Fenton AOP were 74.9% TOC and 41.0% COD reductions.

Por meio das mudanças de paradigmas relacionados à gestão ambiental e elevação dos custos de lançamento de efluente, captação e tratamento de água, as indústrias passam por processos de inovação que resultam em melhor utilização dos recursos e maior diminuição dos custos. Além disso, as empresas estão sujeitas a maiores exigências quanto à legislação ambiental vigente impulsionando-as a implantar sistemas de reúso de efluentes. Apesar de representar uma importante atividade econômica, a indústria de laticínios é responsável pela geração de efluentes líquidos com alto potencial poluidor. O presente trabalho teve como objetivo a redução de contaminantes e melhoria da biodegradabilidade de efluentes de laticínios utilizando tratamentos combinados, em destaque, coagulação/floculação, processos com membranas e oxidação/redução química fotocatalítica. Os efluentes foram provenientes de uma indústria da região, oriundos da etapa de nanofiltração do soro ultrafiltrado. Eles foram divididos em duas correntes, denominadas de concentrado de nanofiltração (corrente 1) e permeado de nanofiltração (corrente 2). Para o tratamento da corrente 1 foi proposto inicialmente coagulação/floculação utilizando diferentes agentes coagulantes naturais (quitosana, derivado de tanino e extrato de moringa), seguido do uso de processos com membranas do tipo microfiltração (0,40 ?m em polieterimida) e ultrafiltração (50 kDa em polietersulfona). Para a corrente 2 foi proposto a utilização de Processos Oxidativos e Redutivos Avançados. Em todas as etapas foi utilizada a Metodologia da Superfície de Resposta para identificação das condições otimizadas. Para o tratamento de coagulação/floculação da corrente 1 foram avaliadas as influências do pH, dos coagulantes naturais e da agitação sobre as variáveis resposta reduções de carbono orgânico total (COT), demanda química de oxigênio (DQO) e turbidez. Na condição indicada como ótima foram alcançadas reduções de 18,3% de COT, 12,7% de DQO e 19,6% de turbidez. A partir da condição otimizada a corrente 1 foi submetida aos processos com membranas, sendo selecionada a microfiltração como melhor tratamento. O uso dessas membranas possibilitou reduções de 1,25% em COT, 5,21% em DQO e 87,4% em turbidez. A combinação destas tecnologias possibilitou a eliminação de 20,1%, 18,0%, 89,8% em COT, DQO e turbidez, respectivamente. Para o tratamento da corrente 2 foram utilizados diferentes tipos de processos oxidativos avançados sendo eles, foto-Fenton (íons ferrosos) e foto-Fenton avançado (uso de ferro metálico). Nestes casos foram avaliadas a influência das concentrações de peróxido de hidrogênio e íon ferroso e ferro metálico considerando como variáveis resposta reduções de COT e DQO. Os resultados otimizados obtidos para o POA foto-Fenton permitiram reduções de 89,9% em COT e 50,8% em DQO, enquanto os resultados otimizados para POA foto-Fenton avançado foram reduções de 74,9% de COT e 41,0% de DQO. / Through the paradigm changes related to environmental management and rising costs of effluent discharge, water abstraction and treatment, industries undergo innovation processes that result in better use of resources and greater reduction in costs. Moreover, companies are submitted to greater requirements regarding environmental regulations driving them to deploy reuse of wastewater systems. Despite representing an important economic activity, the dairy industry is responsible for producing wastewater with high pollution potential. The present work was carried out in order to reduce contaminants and improve the biodegradability of dairy effluent by using an hybrid wastewater treatment based on coagulation/flocculation, membrane process and photocatalytic chemical oxidation/reduction. The effluents came from a regional industry and originating from the nanofiltration step of an ultrafiltrate whey. They were divided into two streams, called nanofiltration concentrate (stream 1) and nanofiltration permeate (stream 2). For the treatment of stream 1 was initially proposed coagulation/flocculation using different natural coagulant agents (chitosan, derivative tannin and moringa extract), followed by membrane processes type of microfiltration (0.40 ?m in polyetherimide) and ultrafiltration (50 kDa in polyethersulfone). For the stream 2 Advanced Oxidation and Reductive Processes were performed. In all steps of the work Response Surface Methodology was used to identify the optimum conditions. For the coagulation/flocculation treatment, the influence of the pH, natural coagulants and agitation were evaluated on the response variables total organic carbon (TOC), chemical oxygen demand (COD) and turbidity reductions. The optimized results reduced of 18.3% TOC, 12.7% COD and 19.6% turbidity. From the indicated condition stream 1 was submitted to membrane processes, being selected the microfiltration as the best treatment. The use of theses membranes provided 1.25% TOC, 5.21% COD and 87.4% turbidity reductions. The combination of these technologies has enabled the elimination of 20.1%, 18.0%, 89.8% in TOC, COD and turbidity, respectively. For the treatment of the stream 2 different types of Advanced Oxidation Processes were used being them, photo-Fenton (ferrous ions) and advanced photo-Fenton (metallic iron). In this cases the influence of the hydrogen peroxide, ferrous ion and metallic iron concentrations were evaluated, considering as response variables TOC and COD reductions. The optimized results for the photo-Fenton AOP allowed 89.9% TOC and 50.8% COD reductions, while the results optimized for advanced photo-Fenton AOP were 74.9% TOC and 41.0% COD reductions.

O objetivo deste trabalho foi aperfeiçoar o filtro lento em escala domiciliar (FLD) à realidade das comunidades isoladas brasileiras com o uso conjunto de pré-tratamento e pós-tratamento acessíveis. As espécies cactáceas Opuntia cochenillifera e Opuntia ficus indica foram avaliadas em ensaios de tratabilidade como coagulantes naturais em pó. A melhor condição para remoção de turbidez e cor aparente foi com 30 mg.L-1 de O. cochenillifera em pH sem a necessidade de correção (± 6,8). O pré-tratamento adaptado às comunidades isoladas utilizando o coagulante natural apresentou valores compatíveis de turbidez (7,83 ± 2,32 uT) para inserção aos filtros. Os FLDs em fluxo contínuo (taxa de filtração de 1,22 m³/m².dia) e em fluxo intermitente (taxa de filtração máxima de 2,79 m³/m².dia) demonstraram redução da turbidez, da cor aparente, dos coliformes totais e da Escherichia coli e produziram água filtrada com ausência de cistos de Giardia spp. e oocistos de Cryptosporidium spp. O FLD em fluxo contínuo teve a maior eficiência em relação à turbidez (± 81,2%); enquanto que o FLD operado em fluxo intermitente apresentou melhores eficiências para a remoção da cor aparente (48,4%), dos coliformes totais (2,60log ± 0,99) e da E. coli (2,86log ± 0,79). Os principais microrganismos atuantes no schmutzdecke dos FLDs foram ciliados (como, por exemplo, a Vorticella sp.), nematódeos e rotíferos. A esponja-vegetal (Luffa cylindrica) e o quiabo (Hibiscus esculentus) foram ponderados como desinfetantes alternativos para o pós-tratamento aos FLDs. As sementes da L. cylindrica e o fruto da H. esculentus foram avaliados através do preparo do extrato e as folhas da L. cylindrica através do preparo em pó. A melhor condição para inativação de E. coli foi com 1 g.L-1 do extrato de H. esculentus em pH sem a necessidade de correção (± 6,8) durante um tempo de contato de 30 min. Essa condição forneceu 1,12log (± 0,16) para a inativação de E. coli, contudo não afetou a viabilidade dos (oo)cistos de Giardia spp. e Cryptosporidium spp. Em ensaios toxicológicos com Chironomus xanthus, a água filtrada não apresentou toxicidade. / The aim of this study was to improve the household-scale slow sand filter (HSSF) to the reality of isolated Brazilian communities with combined use of pre-treatment and post-treatment approachable. Cacti species Opuntia cochenillifera e Opuntia ficus indica were evaluated in Jar tests as powder natural coagulants. The best condition for turbidity and apparent color removal was with 30 mg.L-1 of O. cochenillifera at pH without correction (± 6,8). Pre-treatment adapted to isolated communities using natural coagulant showed compatible turbidity values (7.83 ± 2.32 uT) for insertion into the filters. The HSSFs with continuous (filtration rate of 1,22 m³/m².day) and intermittent operation (maximum filtration rate of 2,79 m³/m².day) demonstrated reductions in turbidity, apparent color, total coliforms and Escherichia coli and produced filtered water without Giardia spp. cysts and Cryptosporidium spp. oocysts. The HSSF in continuous operation had the highest turbidity efficiency (± 81.2%); while the HSSF in intermittent operation had showed better efficiencies for the apparent color (48,4%), total coliforms (2,60log ± 0,99) and E. coli (2,86log ± 0,79). The main microorganisms active in the schmutzdecke were ciliates (for example, Vorticella spp.) nematodes and rotifers. Luffa cylindrica and Hibiscus esculentus were evaluated as alternative disinfectant for post-treatment to HSSF. L. cylindrica seed and H. esculentus fruit were tested as extract and L. cylindrica leave was tested powder. The best condition for E. coli inactivation was with 1 g.L-1 of H. esculentus extract at pH without correction (± 6,8) during 30 min. This condition provided 1,12log (± 0,16) for E. coli inactivation, however did not affect Giardia spp. cysts and Cryptosporidium spp. oocysts viability. In toxicological tests with Chironomus xanthus, the filtered water showed no toxicity.

O objetivo deste trabalho foi aperfeiçoar o filtro lento em escala domiciliar (FLD) à realidade das comunidades isoladas brasileiras com o uso conjunto de pré-tratamento e pós-tratamento acessíveis. As espécies cactáceas Opuntia cochenillifera e Opuntia ficus indica foram avaliadas em ensaios de tratabilidade como coagulantes naturais em pó. A melhor condição para remoção de turbidez e cor aparente foi com 30 mg.L-1 de O. cochenillifera em pH sem a necessidade de correção (± 6,8). O pré-tratamento adaptado às comunidades isoladas utilizando o coagulante natural apresentou valores compatíveis de turbidez (7,83 ± 2,32 uT) para inserção aos filtros. Os FLDs em fluxo contínuo (taxa de filtração de 1,22 m³/m².dia) e em fluxo intermitente (taxa de filtração máxima de 2,79 m³/m².dia) demonstraram redução da turbidez, da cor aparente, dos coliformes totais e da Escherichia coli e produziram água filtrada com ausência de cistos de Giardia spp. e oocistos de Cryptosporidium spp. O FLD em fluxo contínuo teve a maior eficiência em relação à turbidez (± 81,2%); enquanto que o FLD operado em fluxo intermitente apresentou melhores eficiências para a remoção da cor aparente (48,4%), dos coliformes totais (2,60log ± 0,99) e da E. coli (2,86log ± 0,79). Os principais microrganismos atuantes no schmutzdecke dos FLDs foram ciliados (como, por exemplo, a Vorticella sp.), nematódeos e rotíferos. A esponja-vegetal (Luffa cylindrica) e o quiabo (Hibiscus esculentus) foram ponderados como desinfetantes alternativos para o pós-tratamento aos FLDs. As sementes da L. cylindrica e o fruto da H. esculentus foram avaliados através do preparo do extrato e as folhas da L. cylindrica através do preparo em pó. A melhor condição para inativação de E. coli foi com 1 g.L-1 do extrato de H. esculentus em pH sem a necessidade de correção (± 6,8) durante um tempo de contato de 30 min. Essa condição forneceu 1,12log (± 0,16) para a inativação de E. coli, contudo não afetou a viabilidade dos (oo)cistos de Giardia spp. e Cryptosporidium spp. Em ensaios toxicológicos com Chironomus xanthus, a água filtrada não apresentou toxicidade. / The aim of this study was to improve the household-scale slow sand filter (HSSF) to the reality of isolated Brazilian communities with combined use of pre-treatment and post-treatment approachable. Cacti species Opuntia cochenillifera e Opuntia ficus indica were evaluated in Jar tests as powder natural coagulants. The best condition for turbidity and apparent color removal was with 30 mg.L-1 of O. cochenillifera at pH without correction (± 6,8). Pre-treatment adapted to isolated communities using natural coagulant showed compatible turbidity values (7.83 ± 2.32 uT) for insertion into the filters. The HSSFs with continuous (filtration rate of 1,22 m³/m².day) and intermittent operation (maximum filtration rate of 2,79 m³/m².day) demonstrated reductions in turbidity, apparent color, total coliforms and Escherichia coli and produced filtered water without Giardia spp. cysts and Cryptosporidium spp. oocysts. The HSSF in continuous operation had the highest turbidity efficiency (± 81.2%); while the HSSF in intermittent operation had showed better efficiencies for the apparent color (48,4%), total coliforms (2,60log ± 0,99) and E. coli (2,86log ± 0,79). The main microorganisms active in the schmutzdecke were ciliates (for example, Vorticella spp.) nematodes and rotifers. Luffa cylindrica and Hibiscus esculentus were evaluated as alternative disinfectant for post-treatment to HSSF. L. cylindrica seed and H. esculentus fruit were tested as extract and L. cylindrica leave was tested powder. The best condition for E. coli inactivation was with 1 g.L-1 of H. esculentus extract at pH without correction (± 6,8) during 30 min. This condition provided 1,12log (± 0,16) for E. coli inactivation, however did not affect Giardia spp. cysts and Cryptosporidium spp. oocysts viability. In toxicological tests with Chironomus xanthus, the filtered water showed no toxicity.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Eduardo Borges Lied.pdf: 1709683 bytes, checksum: afb03fea575cffbd1c379c5b02640807 (MD5) Previous issue date: 2012-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The cassava processing industry, especially potato starch, have a high pollution potential due to the release of their effluents on aquatic ecosystems. Among the main characteristics of this effluent highlights the high organic load and the presence of cyanide ion. The treatment of wastewater from potato starch has been done predominantly by treatment ponds. However, this type of system has limitations for wastewater treatment with the presence of cyanide. The cyanide ion is toxic to micro-organisms, and at certain concentrations the effect is significant, compromising both the removal of cyanide itself as other biodegradable compounds. In this context the present study evaluated the efficiency of starch factory effluent treatment by coagulation / flocculation, employing for that seed extracts of Moringa oleifera (M.O.) as a natural coagulant, as well as the use of the aquatic macrophyte Eichhornia crassipes as natural adsorbent. In the first stage of treatment, represented by the tests of coagulation/flocculation was used the methodology of experimental planning Central Composite Rotatable Design (DCCR). The variables studied were of the M.O. and concentration of salt solution of sodium chloride (NaCl). The test conditions were the following: fast mixing speed (VMR) of 100 rpm, mixing time (TMR) of 2 min; slow speed mixing (VML) of 20 rpm, mixing time (TML) 10 min, the settling time was 60 min. The response variables analyzed in this phase were: turbidity and color, COD and cyanide ion. The operating conditions were optimized: concentration M.O. of 2484 mg L-1 and salt concentration of 0.9 mol L-1. Under these conditions it was possible to remove 89.16% of Turbidity, 54.43% of apparent color, 66.39% of COD and 9.9% of cyanide ion. Given the low efficiency of removal of cyanide ion by coagulation is started for a subsequent treatment. For this, we adopted a treatment by batch adsorption using dry biomass of the aquatic macrophyte Eichhornia crassipes as an adsorbent. For the purpose of a further investigation was used a synthetic solution cyanide (NaCN solution). The best operating conditions of pH, adsorbent dosage and contact time were 2.0, 2.0 g L-1 and 20 min, respectively. By simulating a test combined coagulation/flocculation/adsorption with the effluent of cassava industry to greater removal of cyanide ion fit the sample with pH adjustment (2.0), removing around 31%, proving the thesis of the preliminary tests indicated for tests with a solution of sodium cyanide. / As indústrias de processamento de mandioca, especialmente as fecularias, apresentam alto potencial poluidor devido ao lançamento de seus efluentes sobre os ecossistemas aquáticos. Dentre as principais características deste efluente destaca-se a alta carga orgânica e a presença do íon cianeto. O tratamento das águas residuárias de fecularias vem sendo feito predominantemente por lagoas de tratamento. No entanto, esse tipo de sistema de tratamento apresenta limitações para efluentes com presença de cianetos. O íon cianeto é tóxico aos micro-organismos, sendo que em certas concentrações a influência é bastante significativa, comprometendo tanto a remoção do próprio cianeto como de outros compostos biodegradáveis. Neste contexto o presente estudo avaliou a eficiência do tratamento de efluentes de fecularia por coagulação/floculação, para isso empregando extratos de sementes de Moringa oleifera (MO) como coagulante natural, bem como o uso da macrófita aquática Eichhornia crassipes como adsorvente natural. Na primeira etapa do tratamento, representado pelos ensaios de coagulação/floculação foi utilizada a metodologia do planejamento experimental do tipo Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR). As variáveis estudadas foram: concentração de MO e concentração da solução salina de cloreto de sódio (NaCl). As condições de ensaio foram as seguintes: velocidade de mistura rápida (VMR) de 100 rpm, com tempo de mistura (TMR) de 2 min; velocidade de mistura lenta (VML) de 20 rpm, com tempo de mistura (TML) de 10 min; o tempo de sedimentação foi de 60 minutos. As variáveis de resposta analisadas nesta etapa foram: Turbidez, Cor Aparente, DQO e Íon Cianeto. As condições operacionais otimizadas foram: concentração de MO de 2484 mg L-1 e concentração salina de 0,9 mol L-1. Nestas condições foi possível remover 89,16% de turbidez, 54,43% de cor aparente, 66,39% de DQO e 9,9% de íon cianeto. Em face da baixa eficiência de remoção de íon cianeto por coagulação partiu-se para um tratamento subsequente. Para isso, adotou-se um tratamento por adsorção em batelada utilizando a biomassa seca da macrófita aquática Eichhornia crassipes como adsorvente. Para efeitos de uma melhor investigação utilizou-se uma solução sintética de cianeto (solução de NaCN). As melhores condições operacionais de pH, dosagem de adsorvente e tempo de contato foram 2,0; 2,0 g L-1 e 20 min, respectivamente. Ao simular um ensaio combinado de coagulação/floculação/adsorção com o efluente bruto de fecularia a maior remoção de íon cianeto coube a amostra com ajuste de pH (2,0), remoção em torno de 31%, comprovando a tese dos ensaios preliminares indicados pelos testes com a solução de cianeto de sódio.