A energia é algo essencial para a vida, auxiliando no desenvolvimento e conforto da humanidade, porém são necessários constantes avanços para produção de energias mais limpas e utilização com maior eficiência. Dentro deste enfoque destacam-se as fontes renováveis de energia, as quais atendem requisitos básicos de sustentabilidade e reduzida agressão ao ambiente. Nesta pesquisa o objetivo principal consistiu na avaliação da produtividade de microalgas em Lagoas de Alta Taxa (LAT) alimentadas com esgoto sanitário (bruto e pré-tratado em reator UASB) e operadas em condições de clima subtropical. A separação da biomassa algal foi realizada pelo processo de Flotação por Ar Dissolvido (FAD), utilizando dois coagulantes inorgânicos (cloreto férrico e sulfato de alumínio) e dois floculantes orgânicos (Sulfloc 5000 e Tanac sg). Foi também avaliada a remoção de matéria orgânica e nutrientes pelas lagoas e processo de flotação. A atividade experimental compreendeu duas Etapas, em função do TDH das lagoas, sendo que na Etapa I (TDH= 3 dias) a LAT-A foi alimentada por esgoto bruto e a LAT-B com efluente de reator UASB. Nesta Etapa foi empregado sistema de coagulação/floculação helicoidal para formação dos flocos de biomassa a serem separados na unidade de flotação. Na Etapa II as duas lagoas foram operadas com TDH= 6,1 dias e alimentadas com efluente do reator UASB. Nesta Etapa foi empregado sistema de coagulação/floculação mecanizado, devido à baixa eficiência obtida pelo floculador helicoidal. Durante a Etapa I, o emprego do coagulante cloreto férrico com dosagens de 20 mg/L resultou em maior eficiência de remoção de matéria orgânica (DQO5, DBO), sólidos e nutrientes (Pt, NTK), seguido pelo floculante orgânico sulfloc 5000 com dosagem de 50 mg/L. Na Etapa II o floculante orgânico Tanac sg resultou em maior eficiência, exceto na remoção de Pt, onde cloreto férrico com dosagem de 40 mg/L apresentou melhor resultado. A presença de microalgas na LAT- B, estimada pelo parâmetro Sólidos Suspensos Voláteis (SSV) durante a Etapa I e Etapa II foi de 90,7 ± 44,1 mg/L e 125,6 ± 68,3 mg/L respectivamente, obtendo produtividade de algas de 9,1 ± 4,4 g/(m²∙d) e 6,2± 3,4g/(m²∙d). Cabe também destacar que na primavera (setembro - dezembro) foram verificados os valores médios mais elevados de SSV, de 112,1 ± 55,1 mg/L para Etapa I e 159,8 ± 71,0 para Etapa II. Nesta pesquisa, a produtividade de algas na Etapa I, expressa em g/(m²∙d), atingiu valores 38 % mais elevados que na Etapa II devido a maior vazão aplicada. Porém na Etapa II foi obtido efluente final com melhor qualidade, o qual é um aspecto de importância para definição dos parâmetros recomendados para projeto de lagoas de alta taxa de produção de algas. / Energy is something essential for life, assisting in the development and comfort of humanity, however constant advances for the production of cleaner energy and more efficiently use is necessary. Within this approach the renewable source of the energy deserve attention, which meet basic requirements of sustainability and reduced environmental nuisance. In this research the main objective consisted of evaluating the productivity of microalgae cultivate on High Rate Ponds (HRP) fed with domestic wastewater (raw and pretreated in UASB) and operated in subtropical conditions. The biomass separation was performed by Dissolved Air Flotation (DAF), testing two inorganic coagulants (ferric chloride and aluminum sulfate) and two organics flocculants (Sulfloc 5000 and Tanac sg). It was also evaluated the removal of organic matter and nutrients obtained by the flotation process and raceways. The experiment involved two stages, according to the hydraulic retention time (HRT) of the pounds, where in Stage I (HRT = 3 days) the LAT- A was feed by raw wastewater and the LAT- B with UASB reactor effluent. In this Stage a coagulation/flocculation helical system was used to form flocs of biomass to be separated in the flotation unit. During Stage II the ponds were operated with a HRT= 6.1 days and fed with effluent from UASB. In this Stage was used a mechanical coagulation/flocculation system, owing to the low efficiency obtained by helical flocculator. During Stage I, the use of ferric chloride coagulant with dosages of 20 mg/L resulted in higher removal efficiency of organic matter (COD, BOD5), solids and nutrient (Pt, TKN), followed by the organic flocculant sulfloc 5000 with dosing 50 mg/L. In Stage II the organic flocculant Tanac sg resulted in greater efficiency, except for Pt removal, where ferric chloride at dosage of 40 mg/L showed better results. The amount of algae biomass in LAT- B, estimated by the parameter Volatile Suspended Solids (VSS) was 90.7 ± 44.1 mg/L and 125.6 ± 68.3 mg/L, during Stage I and II respectively, providing productivity of algae at 9.1 ± 4.4 g / (m²∙d)at Stage I and 6.2 ± 3.4 g / (m²∙d) ate Stage II. It is also worth noting that in the spring (September to December) were recorded the highest average values of VSS, namely 112.1 ± 55.1 mg/L for Stage I and 159.8 ± 71.0 for Stage II. In this research, algal productivity in Stage I in g / (m² ∙ d), reached values 38% higher than in Stage II due to increased flow applied. But in Stage II it was obtained better quality effluent, which is an aspect of importance for defining the recommended parameters for design and operation of high rate of algae production in raceways.

A separação de microrganismos fotossintetizantes no tratamento de efluentes possui dois aspectos fundamentais. O primeiro refere-se à qualidade do efluente tratado e seu impacto sobre os recursos hídricos e, o segundo, refere-se ao potencial deste material como fonte de energia renovável. Diversos trabalhos tem demostrado elevada eficiência na separação de algas no tratamento de efluentes. Entretanto, quando considerado o cultivo de microalgas para utilização da biomassa como matéria prima, para produção de biocombustível por exemplo, mais estudos científicos são necessários. Entre as operações de separação sólido-líquido, normalmente empregadas no tratamento de efluentes, a flotação por ar dissolvido tem se mostrado uma tecnologia vantajosa, pois, além de ser capaz de separar partículas com diâmetro reduzido e baixa velocidade de sedimentação, também permite a obtenção de um material flotado com maior percentual de sólidos, desejável para redução dos custos de processamento da biomassa algal. O objetivo deste trabalho foi avaliar a separação de microalgas cultivadas em uma lagoa de tratamento de esgoto de alta taxa através do processo de coagulação-floculação e flotação por ar dissolvido. Como contribuição aos estudos de separação por FAD, foi avaliado a estabilidade do material flotado submetido a uma agitação mecânica, utilizando a técnica de captura e análise de imagens digitais, segundo um parâmetro chamado porcentagem de área (αa) Este parâmetro é definido como o percentual de pixels pretos em relação ao total de pixels da imagem, e demonstra a instabilidade do material flotado. Os coagulantes cloreto férrico e Tanfloc SG (Tanac®) e os floculantes sintéticos do tipo poliacrilamidas (SNF Floerger®) catiônico (FO4550SH), aniônico (FA920SH) e não iônico (FA920SH) foram investigados em diferentes dosagens e combinações. O presente estudo mostrou que a separação de algas através deste sistema é viável tecnicamente, sendo que os melhores resultados apresentaram uma remoção de turbidez de 92% para a combinação de cloreto férrico (20mg/L) + FO4550SH (2mg/L) e 97% para Tanfloc SG (20mg/L) + AN956SH (1mg/L). Em relação à estabilidade do material flotado, as amostras que continham apenas coagulantes apresentaram valores de αa entre 4,26 e 5,49, indicando uma baixa estabilidade do material flotado. Enquanto as combinações de cloreto férrico (20mg/L) + FO4550SH(0.5mg/L) e Tanfloc SG (20mg/L) +FO4550SH (1 e 2mg/L) foram as que produziram um material flotado com maior estabilidade, apresentando αa=0,35 e αa=0,40, respectivamente, demonstrando que o uso dos polímeros proporciona uma maior estabilidade do material flotado, quando este está sujeito a turbulências. / Separation of photosynthetic microorganisms in the effluent treatment has two fundamental aspects. The first refers to the quality of the treated effluent and its impact on water resources, and the second refers to the potential of this material as a source of renewable energy. Several studies show high efficiency in the separation of algae in effluent treatment. However, more scientific studies are required considering the cultivation of microalgae for the use of them as a raw material for biomass, like biofuel for instance. Among solid-liquid separation operations normally employed in effluents treatment, dissolved air flotation has been shown to be an advantageous technology in order to separate algae, because allows not only the separation of particles with reduced diameter and low sedimentation velocity, but also produces a floating material with higher percentage of solids, which is desirable for reducing the processing costs of the algal biomass. The aim of this work was to evaluate the separation of microalgae originated on a high rate pond through the coagulation, flocculation and dissolved air flotation (DAF) processes. As a contribution to the DAF separation studies, the stability of the floating material was evaluated against mechanical agitation, using the technique of digital image analysis, according to a parameter called area percentage (αa) This parameter is defined as the percentage of pixels in relation to the total pixels of the image, and demonstrates the instability of the floating material. The ferric chloride and Tanfloc SG (Tanac®) coagulants and the synthetic flocculants polyacrylamide types (SNF Floerger®) cationic (FO4550SH), anionic (FA920SH) and nonionic (FA920SH) were investigated in different concentrations and combinations. The present study showed that algae separation through this system is technically feasible. The best results showed a turbidity removal of 92% for the combination of ferric chloride (20mg/L) + FO4550SH (2mg/L) and 97% for Tanfloc SG (20mg/ L) + AN956SH (1mg/L). In relation to the stability of the floated material, the samples containing only coagulants presented values of αa between 4.26 and 5.49, indicating a low stability of the floated material. While the ferric chloride (20mg / L) + FO4550SH (0.5mg / L) and Tanfloc SG (20mg / L) + FO4550SH (1 and 2mg / L) combinations were the ones that produced a floated material with greater stability, 0.35 and α = 0.40, respectively, demonstrating that the use of the polymers provides greater stability of the floated material when it is subjected to turbulence.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BrunoCB_DISSERT.pdf: 4196751 bytes, checksum: 815046ef78a951368bb3e92819e92b89 (MD5) Previous issue date: 2012-05-04 / The pegmatite rocks in Rio Grande do Norte are responsible for much of the production of industrial minerals like quartz and feldspar. Quartz and feldspar are minerals from pegmatite which may occur in pockets with metric to centimetric dimensions or as millimetric to sub millimetric intergrowths. The correct physical liberation of the mineral of interest, in case of intergrowths, requires an appropriate particle size, acquired by size reduction operations. The method for treating mineral which has a high efficiency fines particles recovery is flotation. The main purpose of the present study is to evaluate the recovery of quartz and potassium feldspar using cationic diamine and quaternary ammonium salt as collectors by means of dissolved air flotation DAF. The tests were performed based on a central composite design 24, by which the influence of process variables was statistically verified: concentration of the quaternary ammonium salt and diamine collectors, pH and conditioning time. The efficiency of flotation was calculated from the removal of turbidity of the solution. Results of maximum flotation efficiency (60%) were found in the level curves, plotted in conditions of low concentrations of collectors (1,0 x 10-5 mol.L-1). These high flotation efficiencies were obtained when operating at pH 4 to 8 with conditioning time ranging from 3 to 5 minutes. Thus, the results showed that the process variables have played important roles in the dissolved air flotation process concerning the flotability of the minerals. / No Rio Grande do Norte os pegmatitos respondem por grande parte da produ??o dos minerais industriais quartzo e feldspato. O quartzo e feldspato dos pegmatitos podem ocorrer em bols?es com dimens?es centim?tricas a m?tricas ou na forma de intercrescimentos milim?tricos a submilim?tricos. No caso dos intercrescimentos, a libera??o f?sica correta do mineral de interesse envolve a adequa??o granulom?trica atrav?s de opera??es de redu??o de tamanho. O m?todo no tratamento mineral que apresenta alta efici?ncia na recupera??o de finos ? a flota??o. O presente trabalho tem como objetivo principal avaliar a recupera??o de quartzo e feldspato pot?ssico utilizando os coletores cati?nicos diamina e sal quatern?rio de am?nio no processo de flota??o por ar dissolvido FAD. Os testes foram realizados baseados em um planejamento central composto 24, atrav?s do qual verificou-se estatisticamente a influ?ncia das vari?veis de processo: concentra??o dos coletores sal quatern?rio de am?nio e diamina, pH e tempo de condicionamento. A efici?ncia de flota??o foi calculada a partir do grau de remo??o de turbidez da solu??o. Resultados de m?xima efici?ncia de flota??o (60%) foram encontrados nas curvas de n?vel, plotadas nas condi??es de baixas concentra??es dos coletores (1,0x10-5 mol.L-1). Estas altas efici?ncias de flota??o foram obtidas operando-se na faixa de pH 4 8 com tempo de condicionamento variando de 3 a 5 minutos. Sendo assim, os resultados obtidos mostraram que as vari?veis de processo desempenharam pap?is importantes no processo de flota??o por ar dissolvido em rela??o ? flotabilidade dos minerais.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:03:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LorenaAAS_DISSERT.pdf: 1823749 bytes, checksum: 12d88ee29bda4ea738e34260da21491c (MD5) Previous issue date: 2013-09-06 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The struvite precipitation in wastewater treatments plants offer advantages to obtaining a economically viable product, containing phosphorus, nitrogen and magnesium, in a bioavailable conditions to plants. The precipitation process requires ideal conditions, but all of these aspects are difficult to obtain and may result in resistance to collect crystals during the sedimentation process. Therefore, instead find the best conditions for precipitation, we propose the dissolved air flotation as another method to retrieve the crystals. The application of dissolved air flotation method to promote separation of struvite crystals from sewage supernatant, was evaluated in a precipitation-flotation reactor (flotatest) and were compared with the precipitation-sedimentation assays (jar test). Finally, were observed that the dissolved air flotation process was as feasible as sedimentation to promote struvite crystals separation, and the pH are the most influencer factor for an efficient separation / A precipita??o de estruvita em Esta??es de Tratamento de Esgoto oferece como vantagem a obten??o de um produto economicamente vi?vel, com f?sforo, nitrog?nio e magn?sio em sua composi??o e biologicamente dispon?vel para as plantas. Este processo necessita de condi??es ideais para que ocorra a precipita??o, por?m a dificuldade de atingir tais condi??es pode resultar em resist?ncia na coleta de cristais durante o processo de sedimenta??o. Assim, em vez de buscar as melhores condi??es de precipita??o, que em muitos casos n?o podem ser atingidas, propomos utilizar a flota??o por ar dissolvido (FAD) como uma alternativa ? sedimenta??o de part?culas. A avalia??o da aplicabilidade do processo de Flota??o por Ar Dissolvido (FAD) na separa??o de cristais de estruvita em percolado de lodo foi realizada em reator de precipita??o-flota??o (flotateste) e comparada com ensaios de precipita??o-sedimenta??o (jar teste). Por fim, foi observado que a flota??o por ar dissolvido ? vi?vel na separa??o de cristais de estruvita tanto quanto a sedimenta??o, sendo o pH o fator que exerceu maior influ?ncia sobre a efici?ncia de separa??o

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:03:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CeresVCD_DISSERT.pdf: 2077286 bytes, checksum: e92bca4faf414c0d0c184dc10f694c85 (MD5) Previous issue date: 2013-05-24 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Experience in the use of stabilization ponds shows that this is a system with low cost, easy operation and maintenance and suitable for tropical countries. One of its disadvantages is due to high concentrations of suspended solids, mainly due to algal biomass in the effluents. Accordingly, the dissolved air flotation has been shown to be an efficient post-treatment technology. However, the efficiency of this process is related to coagulation and flocculation steps, as well as the adjustment of the involved variables in the process. The objective of this work was to evaluate the algae removal efficiency from wastewater stabilization ponds and the influence of the factors involved in the process using dissolved air flotation. For this, we used primary facultative and maturation effluents of ETE Ponta Negra in Natal. We did tests of coagulation, flocculation and flotation with the samples, using the equipment flotatest. In this process were tested coagulants aluminum sulfate and ferric chloride, and varied the factors pH, coagulant concentration, polymer concentration and rate of recirculation. At the end of the experiments were analyzed turbidity, suspended solids, color, COD and chlorophyll "a". These results were submitted to descriptive statistics to verify the efficiency of the process in general, and regression analysis to identify models that describe the process and demonstrate the factors that have greater influence on flotation. After step methodology, high values were found removal efficiency of suspended solids, reaching values greater than 90% in the best cases. It was concluded that flotation is more efficient in the facultative pond effluent using ferric chloride, and the variability of algae may negatively influence the process. Regression analyzes showed that pH is the most influential variable in the coagulation-flocculation-flotation, and its optimal value among the tested is 5.5 for both coagulants / A experi?ncia no uso de lagoas de estabiliza??o mostra que esse ? um sistema que apresenta baixo custo, f?cil opera??o e manuten??o e adequado a pa?ses tropicais. Apesar disso, uma de suas desvantagens est? relacionada ?s elevadas concentra??es de s?lidos suspensos, devido principalmente ? biomassa das algas nos efluentes. Com o objetivo de remover tais algas, a flota??o por ar dissolvido tem se mostrado como uma eficiente t?cnica de p?s-tratamento. No entanto, a efici?ncia desse processo est? relacionada ?s etapas de coagula??o e flocula??o pr?vias, bem como ao ajuste das vari?veis envolvidas no processo. Nesse contexto, o presente trabalho objetivou avaliar a efici?ncia de remo??o de algas de efluente de lagoas de estabiliza??o bem como a influ?ncia dos fatores envolvidos utilizando o processo de flota??o por ar dissolvido. Para isso, foi utilizado efluente das lagoas facultativa prim?ria e de matura??o da ETE Ponta Negra, em Natal. As amostras coletadas foram submetidas a ensaios de coagula??o, flocula??o e flota??o com vistas ? remo??o de s?lidos suspensos, utilizando-se o equipamento flotateste. Nesse processo foram testados os coagulantes sulfato de alum?nio e cloreto f?rrico, e variados os fatores pH, concentra??o de coagulante, concentra??o de pol?mero e taxa de recircula??o da ?gua saturada. Ao fim dos experimentos, foram analisados turbidez, s?lidos suspensos, cor, DQO e clorofila a . Esses resultados foram submetidos a estat?stica descritiva para verifica??o da efici?ncia do processo em geral, e an?lise de regress?o para identificar modelos que descrevam o processo e demonstrem os fatores que apresentam maior influ?ncia na flota??o. Ap?s o desenvolvimento dos ensaios, foram encontradas altas efici?ncias de remo??o de s?lidos suspensos, chegando a valores superiores a 90% nos melhores casos. Concluiu-se que a flota??o ? mais eficiente no efluente de lagoa facultativa utilizando-se o cloreto f?rrico, e que a variabilidade de algas pode influenciar negativamente no processo. As an?lises de regress?o demonstraram que o pH ? a vari?vel de maior influ?ncia na coagula??o-flocula??o-flota??o, sendo que o seu valor ?timo dentre os testados foi 5,5 para os dois coagulantes

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this study, we evaluated the quality of filter backwash water and sludge decanter Water Bom Jardim Treatment Plant, located in Uberlandia, Minas Gerais, after sequential treatment with drainage bed, flotation and filtration dissolved air, all bench scale. Compounds were evaluated drainage bed effluent three different types of geotextile webs: RT-21, RT-26 and RT-31, and tested three kinds of constituents of the sand grain size filters. The effluent drained, after passage through the drainage bed, passed through the flotation unit dissolved air and then by filtration units. Preliminary tests with crude sample of filter backwash water and sludge decanter, in order to characterize it and evaluate it as its physical, chemical and biological were performed. The geotextile webs used were chosen from results of previous studies, performed with the same type of system. The experiments were divided into stages I and II. In step I were conducted without addition of coagulant or auxiliary experiments on coagulation / flocculation flotation. The samples, after passage through the system, evaluating physical parameters pH, turbidity, true color and apparent color and about the chemical parameters, remaining concentrations of aluminum and iron. Step II The same tests were carried out in the same step I and determination of quality parameters, however, with aluminum sulphate dose of 5, 10 and 15 mg / L in the coagulation / flocculation flotation. Tests conducted in step I showed better performance were performed with the RT-26 blanket in the output of filter 01 with a reduction of 91.8% of the apparent color, 41.4% of true color and 97.6% turbidity. In phase II trials conducted in the best performance was drained with the RT-mat 26 the output of the filter 02 when subjected to a dosage of 15 mg / L aluminum sulfate as a coagulant agent. There was a reduction of 96.4% of the apparent color, 86.2% of true color and 99.6% turbidity. The presented results confirm the efficiency of the system in removing solids present in the water washing of filters and ETA decanter sludge studied and confirmed the capability of using this system as an alternative to disposal or optionally for a new water supply line treated. / Neste trabalho foi avaliada a qualidade da água de lavagem de filtros e de lodo de decantador da Estação de Tratamento de Água Bom Jardim, localizada na cidade de Uberlândia-MG, após tratamento sequencial por leito de drenagem, flotação por ar dissolvido e filtração, todos em escala de bancada. Foram avaliados efluentes de leitos de drenagem compostos de três tipos de mantas geotêxteis distintas: RT-21, RT-26 e RT-31, e testados três tipos de granulometria de areia constituintes dos filtros. O efluente drenado, após passagem pelo leito de drenagem, passava pela unidade de flotação por ar dissolvido e em seguida pelas unidades de filtração. Foram realizados testes preliminares com amostra bruta da água de lavagem de filtros e de lodo de decantador, com o objetivo de caracterizá-la e avaliá-la quanto as suas características físicas, químicas e biológicas. As mantas geotêxteis utilizadas foram escolhidas a partir de resultados de trabalhos anteriores, realizados com o mesmo tipo de sistema. Os experimentos foram divididos nas etapas, I e II. Na etapa I foram conduzidos experimentos sem adição de agente coagulante ou auxiliares na coagulação/floculação da flotação. As amostras, após passagem pelo sistema, foram avaliadas quanto aos parâmetros físicos pH, turbidez, cor verdadeira e cor aparente e quanto aos parâmetros químicos, concentrações remanescentes de Alumínio e Ferro. Na etapa II foram realizados os mesmos ensaios da etapa I e mesmas determinações dos parâmetros de qualidade, entretanto, com dosagem de sulfato de alumínio de 5, 10 e 15 mg/L na coagulação/floculação da flotação. Os ensaios conduzidos na etapa I que mostraram melhor desempenho foram os realizados com a manta RT-26 na saída do Filtro 01 com redução de 91,8% da cor aparente, 41,4% da cor verdadeira e 97,6% da turbidez. Nos ensaios conduzidos na etapa II o melhor desempenho foi com o drenado da manta RT-26 na saída do Filtro 02 quando submetido a uma dosagem de 15 mg/L de sulfato de alumínio, como agente coagulante. Houve redução de 96,4% da cor aparente, 86,2% da cor verdadeira e 99,6% da turbidez. Os resultados apresentados confirmam a eficiência do sistema na remoção de sólidos presentes na água de lavagem de filtros e de lodo de decantador da ETA estudada, e confirmam a potencialidade de utilização deste sistema como alternativa ao descarte e como opção de nova linha de fornecimento de água tratada. / Mestre em Engenharia Civil

A separação de microrganismos fotossintetizantes no tratamento de efluentes possui dois aspectos fundamentais. O primeiro refere-se à qualidade do efluente tratado e seu impacto sobre os recursos hídricos e, o segundo, refere-se ao potencial deste material como fonte de energia renovável. Diversos trabalhos tem demostrado elevada eficiência na separação de algas no tratamento de efluentes. Entretanto, quando considerado o cultivo de microalgas para utilização da biomassa como matéria prima, para produção de biocombustível por exemplo, mais estudos científicos são necessários. Entre as operações de separação sólido-líquido, normalmente empregadas no tratamento de efluentes, a flotação por ar dissolvido tem se mostrado uma tecnologia vantajosa, pois, além de ser capaz de separar partículas com diâmetro reduzido e baixa velocidade de sedimentação, também permite a obtenção de um material flotado com maior percentual de sólidos, desejável para redução dos custos de processamento da biomassa algal. O objetivo deste trabalho foi avaliar a separação de microalgas cultivadas em uma lagoa de tratamento de esgoto de alta taxa através do processo de coagulação-floculação e flotação por ar dissolvido. Como contribuição aos estudos de separação por FAD, foi avaliado a estabilidade do material flotado submetido a uma agitação mecânica, utilizando a técnica de captura e análise de imagens digitais, segundo um parâmetro chamado porcentagem de área (αa) Este parâmetro é definido como o percentual de pixels pretos em relação ao total de pixels da imagem, e demonstra a instabilidade do material flotado. Os coagulantes cloreto férrico e Tanfloc SG (Tanac®) e os floculantes sintéticos do tipo poliacrilamidas (SNF Floerger®) catiônico (FO4550SH), aniônico (FA920SH) e não iônico (FA920SH) foram investigados em diferentes dosagens e combinações. O presente estudo mostrou que a separação de algas através deste sistema é viável tecnicamente, sendo que os melhores resultados apresentaram uma remoção de turbidez de 92% para a combinação de cloreto férrico (20mg/L) + FO4550SH (2mg/L) e 97% para Tanfloc SG (20mg/L) + AN956SH (1mg/L). Em relação à estabilidade do material flotado, as amostras que continham apenas coagulantes apresentaram valores de αa entre 4,26 e 5,49, indicando uma baixa estabilidade do material flotado. Enquanto as combinações de cloreto férrico (20mg/L) + FO4550SH(0.5mg/L) e Tanfloc SG (20mg/L) +FO4550SH (1 e 2mg/L) foram as que produziram um material flotado com maior estabilidade, apresentando αa=0,35 e αa=0,40, respectivamente, demonstrando que o uso dos polímeros proporciona uma maior estabilidade do material flotado, quando este está sujeito a turbulências. / Separation of photosynthetic microorganisms in the effluent treatment has two fundamental aspects. The first refers to the quality of the treated effluent and its impact on water resources, and the second refers to the potential of this material as a source of renewable energy. Several studies show high efficiency in the separation of algae in effluent treatment. However, more scientific studies are required considering the cultivation of microalgae for the use of them as a raw material for biomass, like biofuel for instance. Among solid-liquid separation operations normally employed in effluents treatment, dissolved air flotation has been shown to be an advantageous technology in order to separate algae, because allows not only the separation of particles with reduced diameter and low sedimentation velocity, but also produces a floating material with higher percentage of solids, which is desirable for reducing the processing costs of the algal biomass. The aim of this work was to evaluate the separation of microalgae originated on a high rate pond through the coagulation, flocculation and dissolved air flotation (DAF) processes. As a contribution to the DAF separation studies, the stability of the floating material was evaluated against mechanical agitation, using the technique of digital image analysis, according to a parameter called area percentage (αa) This parameter is defined as the percentage of pixels in relation to the total pixels of the image, and demonstrates the instability of the floating material. The ferric chloride and Tanfloc SG (Tanac®) coagulants and the synthetic flocculants polyacrylamide types (SNF Floerger®) cationic (FO4550SH), anionic (FA920SH) and nonionic (FA920SH) were investigated in different concentrations and combinations. The present study showed that algae separation through this system is technically feasible. The best results showed a turbidity removal of 92% for the combination of ferric chloride (20mg/L) + FO4550SH (2mg/L) and 97% for Tanfloc SG (20mg/ L) + AN956SH (1mg/L). In relation to the stability of the floated material, the samples containing only coagulants presented values of αa between 4.26 and 5.49, indicating a low stability of the floated material. While the ferric chloride (20mg / L) + FO4550SH (0.5mg / L) and Tanfloc SG (20mg / L) + FO4550SH (1 and 2mg / L) combinations were the ones that produced a floated material with greater stability, 0.35 and α = 0.40, respectively, demonstrating that the use of the polymers provides greater stability of the floated material when it is subjected to turbulence.

A energia é algo essencial para a vida, auxiliando no desenvolvimento e conforto da humanidade, porém são necessários constantes avanços para produção de energias mais limpas e utilização com maior eficiência. Dentro deste enfoque destacam-se as fontes renováveis de energia, as quais atendem requisitos básicos de sustentabilidade e reduzida agressão ao ambiente. Nesta pesquisa o objetivo principal consistiu na avaliação da produtividade de microalgas em Lagoas de Alta Taxa (LAT) alimentadas com esgoto sanitário (bruto e pré-tratado em reator UASB) e operadas em condições de clima subtropical. A separação da biomassa algal foi realizada pelo processo de Flotação por Ar Dissolvido (FAD), utilizando dois coagulantes inorgânicos (cloreto férrico e sulfato de alumínio) e dois floculantes orgânicos (Sulfloc 5000 e Tanac sg). Foi também avaliada a remoção de matéria orgânica e nutrientes pelas lagoas e processo de flotação. A atividade experimental compreendeu duas Etapas, em função do TDH das lagoas, sendo que na Etapa I (TDH= 3 dias) a LAT-A foi alimentada por esgoto bruto e a LAT-B com efluente de reator UASB. Nesta Etapa foi empregado sistema de coagulação/floculação helicoidal para formação dos flocos de biomassa a serem separados na unidade de flotação. Na Etapa II as duas lagoas foram operadas com TDH= 6,1 dias e alimentadas com efluente do reator UASB. Nesta Etapa foi empregado sistema de coagulação/floculação mecanizado, devido à baixa eficiência obtida pelo floculador helicoidal. Durante a Etapa I, o emprego do coagulante cloreto férrico com dosagens de 20 mg/L resultou em maior eficiência de remoção de matéria orgânica (DQO5, DBO), sólidos e nutrientes (Pt, NTK), seguido pelo floculante orgânico sulfloc 5000 com dosagem de 50 mg/L. Na Etapa II o floculante orgânico Tanac sg resultou em maior eficiência, exceto na remoção de Pt, onde cloreto férrico com dosagem de 40 mg/L apresentou melhor resultado. A presença de microalgas na LAT- B, estimada pelo parâmetro Sólidos Suspensos Voláteis (SSV) durante a Etapa I e Etapa II foi de 90,7 ± 44,1 mg/L e 125,6 ± 68,3 mg/L respectivamente, obtendo produtividade de algas de 9,1 ± 4,4 g/(m²∙d) e 6,2± 3,4g/(m²∙d). Cabe também destacar que na primavera (setembro - dezembro) foram verificados os valores médios mais elevados de SSV, de 112,1 ± 55,1 mg/L para Etapa I e 159,8 ± 71,0 para Etapa II. Nesta pesquisa, a produtividade de algas na Etapa I, expressa em g/(m²∙d), atingiu valores 38 % mais elevados que na Etapa II devido a maior vazão aplicada. Porém na Etapa II foi obtido efluente final com melhor qualidade, o qual é um aspecto de importância para definição dos parâmetros recomendados para projeto de lagoas de alta taxa de produção de algas. / Energy is something essential for life, assisting in the development and comfort of humanity, however constant advances for the production of cleaner energy and more efficiently use is necessary. Within this approach the renewable source of the energy deserve attention, which meet basic requirements of sustainability and reduced environmental nuisance. In this research the main objective consisted of evaluating the productivity of microalgae cultivate on High Rate Ponds (HRP) fed with domestic wastewater (raw and pretreated in UASB) and operated in subtropical conditions. The biomass separation was performed by Dissolved Air Flotation (DAF), testing two inorganic coagulants (ferric chloride and aluminum sulfate) and two organics flocculants (Sulfloc 5000 and Tanac sg). It was also evaluated the removal of organic matter and nutrients obtained by the flotation process and raceways. The experiment involved two stages, according to the hydraulic retention time (HRT) of the pounds, where in Stage I (HRT = 3 days) the LAT- A was feed by raw wastewater and the LAT- B with UASB reactor effluent. In this Stage a coagulation/flocculation helical system was used to form flocs of biomass to be separated in the flotation unit. During Stage II the ponds were operated with a HRT= 6.1 days and fed with effluent from UASB. In this Stage was used a mechanical coagulation/flocculation system, owing to the low efficiency obtained by helical flocculator. During Stage I, the use of ferric chloride coagulant with dosages of 20 mg/L resulted in higher removal efficiency of organic matter (COD, BOD5), solids and nutrient (Pt, TKN), followed by the organic flocculant sulfloc 5000 with dosing 50 mg/L. In Stage II the organic flocculant Tanac sg resulted in greater efficiency, except for Pt removal, where ferric chloride at dosage of 40 mg/L showed better results. The amount of algae biomass in LAT- B, estimated by the parameter Volatile Suspended Solids (VSS) was 90.7 ± 44.1 mg/L and 125.6 ± 68.3 mg/L, during Stage I and II respectively, providing productivity of algae at 9.1 ± 4.4 g / (m²∙d)at Stage I and 6.2 ± 3.4 g / (m²∙d) ate Stage II. It is also worth noting that in the spring (September to December) were recorded the highest average values of VSS, namely 112.1 ± 55.1 mg/L for Stage I and 159.8 ± 71.0 for Stage II. In this research, algal productivity in Stage I in g / (m² ∙ d), reached values 38% higher than in Stage II due to increased flow applied. But in Stage II it was obtained better quality effluent, which is an aspect of importance for defining the recommended parameters for design and operation of high rate of algae production in raceways.

A energia é algo essencial para a vida, auxiliando no desenvolvimento e conforto da humanidade, porém são necessários constantes avanços para produção de energias mais limpas e utilização com maior eficiência. Dentro deste enfoque destacam-se as fontes renováveis de energia, as quais atendem requisitos básicos de sustentabilidade e reduzida agressão ao ambiente. Nesta pesquisa o objetivo principal consistiu na avaliação da produtividade de microalgas em Lagoas de Alta Taxa (LAT) alimentadas com esgoto sanitário (bruto e pré-tratado em reator UASB) e operadas em condições de clima subtropical. A separação da biomassa algal foi realizada pelo processo de Flotação por Ar Dissolvido (FAD), utilizando dois coagulantes inorgânicos (cloreto férrico e sulfato de alumínio) e dois floculantes orgânicos (Sulfloc 5000 e Tanac sg). Foi também avaliada a remoção de matéria orgânica e nutrientes pelas lagoas e processo de flotação. A atividade experimental compreendeu duas Etapas, em função do TDH das lagoas, sendo que na Etapa I (TDH= 3 dias) a LAT-A foi alimentada por esgoto bruto e a LAT-B com efluente de reator UASB. Nesta Etapa foi empregado sistema de coagulação/floculação helicoidal para formação dos flocos de biomassa a serem separados na unidade de flotação. Na Etapa II as duas lagoas foram operadas com TDH= 6,1 dias e alimentadas com efluente do reator UASB. Nesta Etapa foi empregado sistema de coagulação/floculação mecanizado, devido à baixa eficiência obtida pelo floculador helicoidal. Durante a Etapa I, o emprego do coagulante cloreto férrico com dosagens de 20 mg/L resultou em maior eficiência de remoção de matéria orgânica (DQO5, DBO), sólidos e nutrientes (Pt, NTK), seguido pelo floculante orgânico sulfloc 5000 com dosagem de 50 mg/L. Na Etapa II o floculante orgânico Tanac sg resultou em maior eficiência, exceto na remoção de Pt, onde cloreto férrico com dosagem de 40 mg/L apresentou melhor resultado. A presença de microalgas na LAT- B, estimada pelo parâmetro Sólidos Suspensos Voláteis (SSV) durante a Etapa I e Etapa II foi de 90,7 ± 44,1 mg/L e 125,6 ± 68,3 mg/L respectivamente, obtendo produtividade de algas de 9,1 ± 4,4 g/(m²∙d) e 6,2± 3,4g/(m²∙d). Cabe também destacar que na primavera (setembro - dezembro) foram verificados os valores médios mais elevados de SSV, de 112,1 ± 55,1 mg/L para Etapa I e 159,8 ± 71,0 para Etapa II. Nesta pesquisa, a produtividade de algas na Etapa I, expressa em g/(m²∙d), atingiu valores 38 % mais elevados que na Etapa II devido a maior vazão aplicada. Porém na Etapa II foi obtido efluente final com melhor qualidade, o qual é um aspecto de importância para definição dos parâmetros recomendados para projeto de lagoas de alta taxa de produção de algas. / Energy is something essential for life, assisting in the development and comfort of humanity, however constant advances for the production of cleaner energy and more efficiently use is necessary. Within this approach the renewable source of the energy deserve attention, which meet basic requirements of sustainability and reduced environmental nuisance. In this research the main objective consisted of evaluating the productivity of microalgae cultivate on High Rate Ponds (HRP) fed with domestic wastewater (raw and pretreated in UASB) and operated in subtropical conditions. The biomass separation was performed by Dissolved Air Flotation (DAF), testing two inorganic coagulants (ferric chloride and aluminum sulfate) and two organics flocculants (Sulfloc 5000 and Tanac sg). It was also evaluated the removal of organic matter and nutrients obtained by the flotation process and raceways. The experiment involved two stages, according to the hydraulic retention time (HRT) of the pounds, where in Stage I (HRT = 3 days) the LAT- A was feed by raw wastewater and the LAT- B with UASB reactor effluent. In this Stage a coagulation/flocculation helical system was used to form flocs of biomass to be separated in the flotation unit. During Stage II the ponds were operated with a HRT= 6.1 days and fed with effluent from UASB. In this Stage was used a mechanical coagulation/flocculation system, owing to the low efficiency obtained by helical flocculator. During Stage I, the use of ferric chloride coagulant with dosages of 20 mg/L resulted in higher removal efficiency of organic matter (COD, BOD5), solids and nutrient (Pt, TKN), followed by the organic flocculant sulfloc 5000 with dosing 50 mg/L. In Stage II the organic flocculant Tanac sg resulted in greater efficiency, except for Pt removal, where ferric chloride at dosage of 40 mg/L showed better results. The amount of algae biomass in LAT- B, estimated by the parameter Volatile Suspended Solids (VSS) was 90.7 ± 44.1 mg/L and 125.6 ± 68.3 mg/L, during Stage I and II respectively, providing productivity of algae at 9.1 ± 4.4 g / (m²∙d)at Stage I and 6.2 ± 3.4 g / (m²∙d) ate Stage II. It is also worth noting that in the spring (September to December) were recorded the highest average values of VSS, namely 112.1 ± 55.1 mg/L for Stage I and 159.8 ± 71.0 for Stage II. In this research, algal productivity in Stage I in g / (m² ∙ d), reached values 38% higher than in Stage II due to increased flow applied. But in Stage II it was obtained better quality effluent, which is an aspect of importance for defining the recommended parameters for design and operation of high rate of algae production in raceways.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Juliana Cecchet.pdf: 2090330 bytes, checksum: 58b3febaf50310456ede4d0b8648a7f0 (MD5) Previous issue date: 2007-07-06 / The aim of this work was to value the performance of three types of coagulants, two of them of polichlorate of alum class and one of them was organic, combined to three polyelectrolytes class (anionic, cationic and no ionic) applying the dissolved air flotation (DAF), to viability their use on treatment of effluents of soybean oil refinery. The study was conducted on laboratory scale where first was tested the coagulants on several dosages combined to several bands of pH and three ascension velocities (Va), finding a optimum band of this combination for one of each three batteries. For this, was fixed parameters how time and fast mixed gradient (1 min / 150 s-1), time and slow mixed gradient (10 min / 40 s-1 5 min / 20 s-1), pressure on saturation chamber (450 kPa) and recirculation ratio (30%). Finding the optimum concentration of coagulant (Cc ótima), optimum coagulation pH (pHcoag ótimo) and optimum ascension velocities (Vaótima), fix those parameters and then goes for a variation of polyelectrolyte, testing several dosages and finding a optimum concentrate of polyelectrolyte (Cf ótimo). Finally, with junction of all optimized parameters, was varied de recirculation rate (R) (10, 20 e 30%), choosing the best R and collecting samples for the determination of levels of turbidity, total suspended solids (TSS), volatile suspended solids (VSS), oil and greases (O&G) and chemical oxygen demand (COD) remaining on treated effluent presenting a percentage of remotion COD of 95,4%, 93,7% and 95,1% and O&G of 100%, 94,2% e 99,8% for the batteries 1, 2 e 3 respectively. Despite of being excellent efficiencies of remotion, the treated effluent was not present characteristics for the reuse on the cooling water towers, because its organics load on the raw effluent its too much higher and even with so good levels of remotion, still was necessary a pos treatment to think on reuse. / Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de avaliar o desempenho de três tipos de coagulantes, dois da classe dos PACs (cloreto de polialumínio) e um orgânico, combinados a três classes de polieletrólitos (aniônico, catiônico e não iônico), aplicando o uso de Flotação por Ar Dissolvido (FAD), para viabilizar seu uso em tratamento de efluentes de refinaria de óleo de soja. O experimento foi conduzido em escala de laboratório e primeiramente foram testados os coagulantes em diversas dosagens combinados a diversas faixas de pH e três velocidades ascensionais (Va), encontrando uma faixa ótima dessa combinação para cada uma das três baterias. Para tanto foram fixados parâmetros como tempo e gradiente de mistura rápida (1 min / 150 s-1) tempo e gradiente de mistura lenta (10 min / 40 s-1 5 min / 20 s-1), pressão na câmara de saturação (450 kPa) e razão de recirculação (30%). Encontrando-se a concentração de coagulante ótima (Cc ótima), pH de coagulação ótimo (pHcoag ótimo) e velocidade ascensional ótima (Vaótima). Fixados esses parâmetros foi verificada a variação do polieletrólito, testando-se em diversas dosagens e encontrando uma concentração de floculante ótima (Cf ótimo). Finalmente, com a junção de todos os parâmetros otimizados, efetua-se a variação da razão de recirculação (R) (10, 20 e 30%), escolhendo a melhor R e coletando-se amostras para a determinação dos níveis de turbidez, sólidos suspensos totais (SST), sólidos suspensos voláteis (SSV), óleos e graxas (O&G) e demanda química de oxigênio (DQO) remanescentes no efluente tratado apresentando um grau de remoção de DQO de 95,4%, 93,7% e 95,1% e de O&G de 100%, 94,2% e 99,8% para as baterias 1, 2 e 3 respectivamente. Apesar de serem eficiências excelentes de remoção, o efluente tratado não apresentou características de reuso em torres de resfriamento, pois sua carga orgânica no efluente bruto é muito alta e mesmo com níveis tão bons de remoção ainda seria necessário um pós-tratamento para se avaliar a possibilidade de reuso.