O presente trabalho teve como objetivo estudar a influência do gradiente médio de velocidade (Gzc), associado ao tempo de detenção hidráulico (tzc) e à taxa de aplicação superficial (TASzc), na zona de contato, na eficiência de clarificação de uma unidade retangular de flotação por ar dissolvido, em escala piloto, tratando água para abastecimento. Foram estudadas duas configurações da Unidade Piloto de Flotação por Ar Dissolvido (UPFAD) (A e B), as quais diferem no comprimento da zona de contato A (90 mm) e B (140 mm). A TASzc - A (133 ± 3 m/h) e B (86 ± 1 m/h) - e o tzc - A (54 ± 1s) e B (84 ± 1 s) - são diferentes. Foram avaliados três valores do Gzc A (1,8; 6,5;10,2) e B (0,9; 4,7; 6,3), através da inserção de telas com características diferentes no interior da zona de contato. E, Para cada valor de Gzc, foram investigados três valores de A/V (3,73; 4,90; 6,41). Em todos os ensaios realizados, foram fixados os seguintes parâmetros: vazão da água bruta preparada (5,4 m³/h); temperatura da água bruta preparada (26 ± 1ºC); pH de coagulação (6,5 ± 0,1); tempo de floculação (17,2 min); gradiente médio de velocidade de floculação (110 s-1); vazão de descarte após a floculação (0,8 m³/h); vazão de entrada para a flotação (Qe) (4,6 m³/h); velocidade de entrada para a flotação (ve) (180 m/h); velocidade cross-flow (45 m/h); TASzs (14,6 ± 0,2 m/h); pressão de saturação (4,5 ± 0,1 Kgf/cm²). A unidade piloto FAD foi alimentada com água preparada, que apresentou turbidez em torno de 7,4 ± 0,6 UNT, e cor aparente, em torno de 39,4 ± 4,3 UH. A fração removida dos parâmetros analisados para cada Gzc é menos sensível a variações de A/V na configuração A que na configuração B. Na configuração A, a tela que apresentou Gzc em torno de 6,5 s-1 gerou melhores resultados para cada A/V analisado. Na configuração B, a tela que gerou Gzc em torno de 4,7 s-1 proporcionou melhor fração removida de turbidez e cor para cada A/V estudado. Além disso, na configuração B, a fração removida de turbidez e cor foi menos sensível a variações de A/V, para Gzc de 4,7 s-1 que para os demais valores de Gzc. A tela que gerou resultados mais eficientes na configuração A foi a mesma para a configuração B. Portanto o uso da referida tela favoreceu o desempenho das configurações A e B. Comparando todas as situações estudadas nas duas configurações, o ensaio com a configuração A (com tzc de 54 s) com Gzc de 6,3 s-1 e A/V de 4,9 g/m³, apresentou as maiores frações de remoção de cor e turbidez. / The present work aimed to study the influence of velocity gradient (Gzc) associated with the hydraulic detention time (tzc) and the rate of surface application (TASzc) in the contact zone in the efficiency of clarification of a unit rectangular dissolved air flotation pilot scale, treating water supplies. Two different kinds of configurations of the reactor dissolved air flotation in pilot scale (UPFA) (A and B) were studied, which differ in the length of the contact zone - A (90 mm) and B (140 mm). The TASzc - A (133 ± 3 m/h) and B (86 ± 1 m/h) - and tzc - A (54 ± 1 s) and B (84 ± 1 s) were different. Three different values of Gzc were analysed - A (1.8, 6.5, 10.2 s-1) and B (0.9, 4.7, 6.3 s-1) by insertion of grilles with different characteristics within the zone contact. And for each value of Gzc, three values of A/V (3.73, 4.90, 6.41 g/m³) were investigated. In all trials, the following parameters were set: flow of synthetic raw water (5.4 m³/h), synthetic raw water temperature (26 ± 1ºC), coagulation pH (6.5 ± 0.1); flocculation time (17.2 minutes), the speed gradient flocculation (110 s-1); flow disposal after flocculation (0.8 m³/h), input flow to the flotation (Qe) (4, 6 m³/h), input speed for flotation (ve) (180 m/h), cross-flow velocity (45 m/h), TASzs (14.6 ± 0.2 m/h), saturation pressure (4.5 ± 0.1 kgf/cm ²). The pilot plant was fed with synthetic water, which showed turbidity of approximately 7.4 ± 0.6 NTU, and apparent color, about 39.4 ± 4.3 HU. The removal efficiency of the analyzed parameters for each Gzc is less sensitive to variations in the A/V in the configuration A than in the configuration B. In configuration A, the grille that showed Gzc about 6.5 s-1 gave better results for each A/V analysis. In configuration B, the grille that has generated Gzc around 4.7 s-1 provided the best removal efficiency of turbidity and color for each A/V studied. Furthermore, in the configuration B, the removal efficiency of color and turbidity was less sensitive to variations in A/V for Gzc 4.7 s-1 than for other values of Gzc. The grille that generated the best results in the configuration A was the same for the configuration B. Therefore the use of that grille favored the performance of configurations A and B. Comparing all the situations studied in two configurations, the test with the configuration A (with tzc the 54 s) with Gzc of 6.3 s-1 and A/V of 4.9 g/m³, had the highest removal efficiencies of color and turbidity.

O presente trabalho de pesquisa teve como objetivo principal avaliar a remoção de fitoplancton e microcistina em cinco fluxogramas de tratamento de água para abastecimento, que tiveram como seqüência básica as etapas de coagulação, floculação, flotação por ar dissolvido e filtração, complementados com oxidação química em diferentes pontos da seqüência básica de tratamento estabelecida. Os ensaios foram realizados em escala de laboratório, utilizando água de estudo preparada mediante a mistura de água coletada no reservatório de Barra Bonita, no Estado de São Paulo, e cultura com elevada concentração de microcistina preparada em laboratório. A concentração de microcistina na água de estudo foi mantida no intervalo de 14 a 17 µg/L. O cloreto férrico foi utilizado como agente coagulante, o permanganato de potássio e o cloro, na forma de hipoclorito de sódio, foram utilizados como agentes oxidantes. Foi observada eficiência de remoção de fitoplancton de cerca de 99,9% devido às etapas de coagulação, floculação e flotação por ar dissolvido e, conseqüentemente, remoção de microcistina contida no interior das células íntegras. A oxidação com cloro realizada após a filtração, bem como a oxidação com a associação do permanganato de potássio e cloro realizada após a flotação, resultaram em eficiência de remoção de microcistina extracelular (microcistina livre no meio líquido) da ordem de 95%, atendendo ao padrão de potabilidade com cocentrações de microcistina menores que 1,0 µg/L. A oxidação da água bruta com permanganato de potássio associada à oxidação da água flotada com cloro, apresentou o melhor desempenho de remoção de microcistina extracelular, com eficiência superior a 98%. Em todos os ensaios de oxidação química foi constatada a influência da variação do pH na remoção de microcistina, sendo que o aumento de eficiência foi associado à diminuição dos valores de pH. Foram observados indícios de remoção de trihalometanos pela flotação por ar dissolvido e redução da formação de trihalometanos quando a oxidação química foi feita com a associação do permanganato de potássio e cloro. / The aim of this research was to study the phytoplankton and microcystin removal at different treatment conditions, all based in coagulation, flocculation, dissolved air flotation and filtration, complemented by chemical oxidation applied at different points of the basic treatment sequency. The lab scale experiments was conduted with raw water prepared by a mixture of natural water, collected in Barra Bonita reservoir at São Paulo State, Brazil, and a high concentrated Microcystis culture prepared in laboratory. The microcystin concentration in raw water was kept in a range of 14 to 17 µg/L. Ferric chloride was used as coagulant, and, potassium permanganate and chlorine (sodium hypochlorite) were used as oxidants. The results showed phytoplankton removal efficiency about 99,9% by the sequency of coagulation, flocculation and dissolved air flotation, resulting a great removal of microcystin retained into the whole cells. The chlorine oxidation after filtration, as well as the oxidation with potassium permanganate and chlorine after dissolved air flotation, resulted in a microcystin removal of about 95% and concentrations under the World Health Organization drinking water guideline value of 1,0 µg/L. The raw water potassium permanganate oxidation associated with the chlorine oxidation after flotation, leaded to the best results concerning microcystin removal, with efficiency above 98%. All experimental conditions with chemical oxidation showed a relevant effect of the pH on the microcystin removal, the decrease of pH values contributed to the increase of microcystin removal. It was observed signs of THM´s removal by the dissolved air flotation and reduction of THM´s production when the chemical oxidation took place with the association of potassium permanganate and chlorine.

O desempenho de unidades de flotação por ar dissolvido (FAD) depende significativamente do projeto da zona de contato (ZC) dessas unidades, situada na entrada das mesmas e responsável por promover condições adequadas para que ocorram taxas satisfatórias de colisão entre as microbolhas de ar e os flocos formados na etapa antecedente de floculação da água para abastecimento. Os dois principais parâmetros de projeto da ZC são o tempo de detenção hidráulico ou tempo de contato (Tzc) e o gradiente médio de velocidade na ZC (Gzc). A presente dissertação apresenta os resultados de estudo sobre a influência do Tzc e do Gzc na ZC de uma unidade piloto de flotação por ar dissolvido (UPFAD) com escoamento contínuo aplicada ao tratamento de água para abastecimento. Foram utilizados módulos contendo tela metálica em seu interior com malha de #25 mm com diferentes dimensões, de modo a se obterem diferentes valores de Gzc e Tzc. Foram investigadas duas configurações na unidade de FAD (Configurações A e B), nas quais o comprimento (Lzc) e a altura (Hzc) da ZC foram variados, permitindo a alteração do Tzc e mantendo-se controlados os valores de Gzc (com a introdução ou não de diferentes módulos de tela metálica na ZC) e vice versa. Os demais parâmetros do processo de FAD não sofreram variações, tais como taxa de aplicação superficial (TAS) na zona de separação, tempo de floculação, entre outros. Para a configuração A, foram estudadas três alturas diferentes na ZC e para a configuração B, quatro alturas diferentes na ZC, o que acarretou, para cada valor de Gzc variação do Tzc. Para cada configuração da ZC, também foram testados três valores de vazão de recirculação de água saturada com ar de modo a se obterem três diferentes concentrações de ar (A/V) no processo de flotação. Para todos os parâmetros analisados (Turbidez, Cor, Absorbância), as maiores eficiências de remoção foram obtidas nos ensaios realizados com o uso da tela #25 mm tanto na configuração A (TASzc = 136 m/h e G = 6,1 s-1) quanto na configuração B (TASzc = 87 m/h e G = 3,2 s-1). Os resultados permitem concluir que o par de valores (Tzc, Gzc) é mais apropriado para o projeto da zona de contato de unidades FAD do que o par (Tzc, TASzc) usualmente adotado pelos projetistas, sendo que, na faixa de valores investigados a UPFAD apresentou melhor desempenho para o par: Tzc de 41 s e Gzc de 6,1 s-1. / The performance of units dissolved air flotation (DAF) depend significantly of design on the contact zone (CZ) of these units, situated at the entrance thereof and responsible for promoting appropriate conditions to occur satisfactory collision rates between air microbubbles and the flocs formed in the step of flocculation of potable water. The two main design parameters of the CZ are the hydraulic detention time or contact time (Tcz) and the velocity gradient in the CZ (Gcz). This work presents the results of study of the effects of varying the Tcz and Gcz at the contact zone of pilot unit DAF with continuous flow applied to the treatment of potable water. Were used modules containing metal grille with mesh of #25 mm, with different dimensions in order to obtain different values of Gcz and Tcz. Were investigated two configurations in the unit FAD ( configurations A and B) where the length (Lcz) and height (Hcz) of contact zone were varied, allowing the variation of Tzc and keeping the values of Gcz controlled (with the introduction or not of different modules in the metal grille in CZ) and vice versa, without changes in other process variables FAD, such as rate of surface application (TAS) in the separation zone, flocculation time, among others. For the configuration A were studied three different heights in the CZ and in configuration B, four different heights in the CZ, which resulted, for each value of Gcz (relative to the chosen value of Lcz) the variation of Tzc. For each configuration of CZ were also tested three values of recirculation flow of air saturated in order to obtain three different values of concentration in air (A/V) in the flotation process. For all parameters analyzed (turbidity, color, absorbance), the highest efficiencies were obtained in assays performed using the grille #25 mm, both in configuration A (TAScz = 136 m/h and L = 6,1 s-1) and configuration B (TAScz = 87 m/h and G = 3,2 s-1). The results indicate that the pair of values (Tcz, Gcz) is more suitable for project of the CZ of units FAD than the pair (Tcz, TAScz) usually adopted by the designers, and values in the range investigated in UPFAD showed performed better for Tcz of 41 s and Gcz of 6,1 s-1.

Os reatores anaeróbios de concepção mais moderna (e.g., UASB e RALEx) possibilitam a remoção de 65 a 75% de matéria orgânica do esgoto sanitário, com custos de implantação e operação relativamente baixos, em comparação com os processos aeróbios convencionais. Entretanto, esses reatores geralmente são pouco eficientes na remoção de nutrientes e seus efluentes podem apresentar concentrações relativamente elevadas de material orgânico e de sólidos suspensos. Para melhorar a qualidade dos efluentes desses reatores, algumas configurações de pós-tratamento têm sido empregadas no Brasil, dentre as quais os sistemas de lodo ativado e a coagulação/precipitação com sais metálicos, geralmente seguida de flotação por ar dissolvido. Nesta pesquisa, foi avaliada a aplicabilidade da coagulação/precipitação com cloreto férrico, a partir de testes em unidades de coagulação em escala de bancada (jar test e flotateste), para três sistemas de pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios, a saber: coagulação/precipitação do efluente de um reator anaeróbio (RALEx); co-precipitação em um sistema de lodo ativado; e pós-precipitação do efluente do sistema de lodo ativado. Cada um desses sistemas foi testado com separação de sólidos por sedimentação ou por flotação por ar dissolvido, constituindo seis distintas configurações de pós-tratamento. O pós-tratamento do efluente do reator anaeróbio por coagulação/precipitação se mostrou uma alternativa viável técnica e economicamente, tanto para a sedimentação quanto para a flotação por ar dissolvido. Os diagramas de coagulação obtidos tanto nos ensaios de sedimentação quanto nos de flotação demonstraram que a coagulação/precipitação do efluente do RALEx ocorria de modo mais eficiente para valores de pH entre 5 e 7. A coagulação/precipitação do licor misto com cloreto férrico também se mostrou uma opção atrativa, propiciando a obtenção de efluente bastante clarificado, com possibilidades de reúso. Nessa opção, obtiveram-se eficiências adicionais (i.e., em relação ao sobrenadante do licor misto) de remoção de turbidez, DQO e fósforo de, respectivamente, 80%, 72% e 85%, com dosagem de 80 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L (48 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'/L). Para a coagulação com cloreto férrico, a flotação não apresentou bons resultados na remoção de turbidez, DQO e fósforo para separação de sólidos do licor misto. O mesmo ocorreu para o efluente final da ETE quando a etapa de separação de sólidos foi a sedimentação. Quando a separação de sólidos foi feita por flotação, obtiveram-se eficiências de remoção de turbidez, DQO e fósforo de, respectivamente, 68%, 53% e 83%, com dosagem de 80 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L / The anaerobic reactors of modern conception (e.g., UASB and RALEx) remove from 65 to 75% of sanitary wastewater organic matter with relatively low construction, operation, and maintenance costs, in comparison with conventional aerobic processes. Nevertheless, that reactors are usually little efficient in nutrient removal and their effluents may present relatively high organic matter and suspended solid concentrations. In order to improve the quality of effluents from anaerobic reactors, some post-treatment concepts have been employed in Brazil, among which activated sludge systems and coagulation/precipitation with metallic salts, generally followed by dissolved air flotation. In this research, coagulation/precipitation with ferric chloride was assessed using sedimentation and flotation lab-scale test units (jar test and flotateste, respectively) to three post-treatment systems, namely: coagulation/precipitation of effluent from anaerobic reactor; co-precipitation (in the mixed liquor from activated sludge system); and post-precipitation of effluent from activated sludge system. Each system was assessed with solids separation with sedimentation and dissolved air flotation, constituting six different post-treatment scenarios. Coagulation/precipitation of the effluent from the anaerobic reactor showed to be technical and economically attractive, not only for sedimentation but also for dissolved air flotation. Coagulation diagrams obtained in sedimentation and flotation essays showed that coagulation/precipitation of the effluent from RALEX was more efficient when pH values were between 5 and 7. The mixed liquor coagulation/flocculation with ferric chloride were also an attractive option, resulting in a low turbidity effluent suitable for reuse. In this option, additional removals (i.e., in relation to decanted mixed liquor) of turbidity, COD e phosphorus were obtained: 80%, 72% and 85%, respectively, with the dosage of 80 mg \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L (48 mg \'FE\'\'CL IND.3\'/L). Flotation did not presented good results in the removal of turbidity, COD and phosphorus in mixed liquor coagulation/precipitation with ferric chloride. The same was to the effluent from the WWTP when sedimentation was employed in the solids separation step. When solids separation was made using flotation, the removal efficiencies of turbidity, COD and phosphorus were, respectively, 68%, 53%, and 83% for the dosage of 80 mg \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L

O desempenho de uma unidade de flotação por ar dissolvido (FAD) em escala piloto, tratando água destinada ao abastecimento contendo 50 uC e 05 uT, foi investigada sob o ponto de vista das partículas presentes (micro-bolhas e flocos) e da hidrodinâmica. A análise centrou-se na zona de reação da unidade de FAD onde foi desenvolvido o modelo matemático proposto por Reali (1991). A determinação das partículas foi realizada por método que emprega a análise de imagem. A condição hidrodinâmica foi avaliada por meio de ensaios de estímulo e resposta, combinada com a análise tridimensional do escoamento feita através de mapeamento utilizando equipamento que emprega ultra-som (sonda micro-ADV). Para a consecução do trabalho foram desenvolvidos dois métodos. Um para aquisição, tratamento e obtenção da distribuição de tamanho de micro-bolhas e flocos utilizando a análise de imagem digital em instalação com escoamento contínuo, sem a extração de amostras. Outro, envolvendo o desenvolvimento de programa (VelDigital3D) para tratamento dos dados da sonda utilizada. Inicialmente, foram realizados os ensaios de validação da utilização da sonda micro-ADV em água contendo micro-bolhas de ar e os ensaios de mapeamento da unidade utilizando a referida sonda conjugada ao programa VelDigital3D. Posteriormente, foram investigados alguns possíveis agentes na aglutinação das micro-bolhas após a despressurização tais como: i) as condições de mistura expressas em termos da taxa de aplicação superficial (TAS) e tempo de detenção na zona de reação (Tdz.r), ii) razão de recirculação (p), iii) a variação de pH e, iv) a dosagem de coagulante (\'AL POT.+3\'). Finalmente, a sensibilidade do modelo matemático proposto por Reali (1991) para a zona de reação de unidades de FAD convencional foi verificada com base nos parâmetros de projeto: tempo de detenção da zona de reação (Tdz.r) e taxa de aplicação superficial na zona de clarificação TASap. (downflow); e com base nos parâmetros operacionais: distribuição de tamanho de partículas (micro-bolhas e flocos) e razão de recirculação (p). As principais conclusões foram: i) a sonda micro-ADV pode ser utilizada para obtenção do perfil de velocidade em águas contendo micro-bolhas de ar, nas vazões investigadas; ii) o escoamento no interior da zona de reação apresentou um padrão bem definido de recirculação ao longo da altura, confirmando os resultados obtidos com os ensaios estímulo e resposta; iii) a variação do diâmetro médio das micro-bolhas foi muito pequena (de 20 a 30 \'mü\'m), embora tenha havido ressalvas e iv) o modelo proposto por Reali (1991) foi sensível aos parâmetros investigados e responde coerentemente com o desempenho da unidade piloto de FAD. / This work investigated the performance of a dissolved air flotation (DAF) pilot plant, used to treat drinking water containing 05 Tu and 50 Cu. The particles (micro-bubbles and flocs) and hydraulic characteristics were taken into account. The focus was given in the reaction zone as hypothesized by Reali\'s mathematic model (REALI, 1991). An image analyses was used to assess particles distribution sizes. The hydraulics of the DAF tank was assessed by using a pulse stimulus-response test combined with the three-dimensional flow analyses carried-out with equipment that applied ultra sound (microADV). Therefore, two methods were developed; one for the acquisition, treatment and also to obtain the micro-bubbles and flocs sizes distribution, without the need of extracting samples and another, involved the development of a software (VelDigital3D) in order to treat the microADV data. Initially, the application of the microADV in the DAF process was evaluated. After, the data collection was made and the result was treated by using the VelDigital3D software. Sequentially, the effects of some agents for micro-bubbles coalescence after the releasing point were investigated: i) mixture conditions in terms of hydraulic loading rate (HLR) and detention time (DT); ii) recirculation rate (p); iii) pH variation and, iv) coagulant dosage (\'AL POT.+3\'). Finally, the mathematic model behavior proposed by Reali (1991) was investigated by varying some parameters in the design, such as: detention time in the reaction zone (DTr.z) and hydraulic loading rate in the clarification zone HLRc.z (dowflow); and by varying some operational parameters, such as: particles sizes distribution (micro-bubbles and flocs) and recirculation rate (p). The main conclusions were: i) the microADV probe can be used to obtain the velocity flow profile in water containing micro-bubbles; ii) the flow within the reaction zone showed a well defined pattern of recirculation throughout the height of the unit, confirming the obtained results by using the stimulus-response tests; iii) the variation of micro-bubbles medium size was low (from 20 to 30 \'mü\'m) but some points regarding this aspect were discussed and, iv) the behavior of the mathematical model proposed by Reali (1991) showed a significant adjustment to the experimental data proving that it can be applied to analyzed design parameters.

O principal objetivo deste trabalho consistiu em avaliar o desempenho de um sistema experimental para pós-tratamento de reatores anaeróbios. Foram testados reator microaerado e reator com aeração intermitente, seguidos de flotação por ar dissolvido. Foram avaliadas condições para se obter nitrificação, desnitrificação e remoção de fósforo, em reator com baixa concentração de OD e em reator em que se alternaram fases aeróbia e anaeróbia. O trabalho foi desenvolvido em duas etapas distintas: a Etapa I constituiu de ensaios preliminares, utilizando instalação em escala de laboratório, alimentados com efluente de reator anaeróbio compartimentado, composta de sistema de aeração com quatro reatores em paralelo, com capacidade de 11,5 L cada, operando em regime hidráulico contínuo, com concentrações de OD na faixa de 0,2 a 0,9 mg/L, em temperatura controlada de 30±2°C. Na Etapa I também foram operados reatores com aeração intermitente. Na Etapa II, empregou-se instalação para tratamento aeróbio, com capacidade de 100 L, seguida de flotador, em temperatura ambiente de 25±6°C, sendo operado um reator microaerado e outro com aeração intermitente; ambos foram alimentados com efluente de um reator anaeróbio de leito expandido. O sistema com aeração intermitente (&#952h: 6 h) mostrou-se estável, apresentando elevada remoção média de DQO (92%), de P-PO4-3 (90%) e de nitrogênio (sem utilização de fonte externa de carbono; apenas com recirculação adequada do lodo). Para &#952h médio de 8 h, nos ensaios com ciclos alternados de 2 h, com aeração e 4 h, sem aeração, foi obtida remoção máxima de P-PO4-3, de 95% para as amostras brutas e 97% para as amostras filtradas, com remoção média de 84%, e 88%, respectivamente. Considerando apenas os valores médios, registrou-se ligeira queda de remoção de P-PO4-3, e de DQO em relação ao período com &#952h médio de 6 h. Os resultados com aeração intermitente foram sensivelmente melhores em relação aos obtidos com microaeração. / The aim of this research the performance evaluation of a pilot system for post treatment of anaerobic reactors. Microaeration and intermittent aeration reactors, followed by dissolved air flotation (DAF) were examined. It was assessed the conditions to obtain nitrification, denitrification and phosphorus removal, in reactor operated with low concentration of OD and in a reactor operated were alternated aerobic and anaerobic phases were used. The research was developed in two different stages. The first one, constituted of preliminary test, using installation in laboratory scale, fed with effiuent of compartment anaerobic reactor. This system was composed of aeration system with four reactors in parallel, with 11,5 L each, operating in continuous flow, with concentrations of DO between 0.2 to 0.9 mg/L, in controlled temperature of 30±2 ºC. The reactors were also operated with intermittent aeration. In the second stage, an installation with 100L was used for aerobic treatment, followed by DAF, in room temperature of 25±6°C. One reactor was operated under microaeration and another with intermittent aeration. Both were fed with effiuent of an expanded bed anaerobic reactor. The system with intermittent aeration (&#952h: 6 h) shown stable, presenting high COD removal of (92%) and phosphorus removal (90%), without use of external carbon source; just with adapted recirculation of the sludge. For an average hydraulic retention time of 8 h, in the test with alternate cycles of 2 h with aeration and 4 h without aeration, it was obtained a maximum removal of P-PO4-3 equal 95% for the raw samples and 97% for the filtered samples, with average removal of 84%, and 88%, respectively. The results with intermittent aeration were significantely better in relation to the obtained with microaeration.

La séparation de nanoparticules (NPs) contenues dans des milieux aqueux est un sérieux challenge pour le traitement des eaux à cause de la grande stabilité et de la nature colloïdale de ces particules. Ce travail concerne le développement de procédés efficaces de flottation pour la séparation de nanoparticules. La première partie du travail est conduite pour obtenir une connaissance plus étroite de la nature et du comportement colloïdal des nanoparticules en suspension. Des tests de modifications de leur surface et des expériences d’adsorption-agrégation sont ensuite menés pour comprendre les mécanismes d’interactions entre les NPs et des réactifs d’aide à la flottation. Deux type des techniques de flottation (la flottation à air dissout (DAF) et la flottation par des aphrons colloïdaux (CGAs)) sont utilisés : le premier type a ici pour objectif de séparer les nanoparticules par des bulles d’air avec l’aide d’acides humiques (HA), alors que le second utilise des microbulles dont la surface est fonctionnalisée par des tensioactifs (CGAs), dans l’objectif d’accroître l’efficacité de séparation. Les résultats montrent que, par mélange avec une solution basique de HA (pH 12.9), la charge de surface de nanoparticules de TiO2 (TNPs) est d’abord neutralisée par des ions OH- et ensuite écrantée par les polyanions de HA. Quand le pH des suspensions TNPs-HA est en dessous de 3 par ajout de solution mère de HA de pH 4.9-9.0, l’attraction électrostatique entre les TNPs et les anions est insuffisante, mais on observe quand même l’agrégation entre TNPs et la part colloïdale de l’HA. Par des essais de DAF en continu, le pH optimal de la solution mère de HA (pH≦ 9) et la concentration optimale en HA (11.1 mg/L COD) permettent d’éliminer plus de 95% des nanoparticules. La concentration résiduelle de HA reste à un très bas niveau même quand l’acide humique est surdosé. Quand le pH des suspensions TNPs-HA est très acide, la plupart des molécules d’acides humiques ne sont pas solubles et ne sont pas chargées. Elles peuvent s’agréger entre-elles et former un précipité colloïdal hydrophobe pour minimiser leur contact avec le milieu aqueux. En ce qui concerne les CGAs, leur caractérisation montre que la vitesse d’agitation est un paramètre crucial pour créer des aphrons de l’ordre de la dizaine de micromètres. Les CGAs peuvent être chargés négativement ou positivement en utilisant des tensioactifs adaptés. Différentes nanoparticules de SiO2 (SNPs) peuvent être efficacement (près de 100%) séparées de suspensions aqueuses par le procédé continu de flottation par CGAs. La comparaison entre flottation par CGAs et DAF montre l’avantage du premier procédé plus efficace avec une moindre quantité de surfactant / The removal of nanoparticles (NPs) from waters is a serious challenge in the water treatment field owing to the high stability and colloidal nature of particles. This study is devoted to develop effective flotation processes for NP separation. The investigation is firstly conducted to get a good knowledge of features and colloidal behaviors of NPs in suspension. Surface modification tests and adsorption-aggregation experiments are then carried out to understand the interaction mechanisms between NPs and flotation assisting reagents. Two types of flotation (dissolved air flotation (DAF) and colloidal gas aphrons (CGAs) involved flotation) were specially focused on: the former aims at using air bubbles to remove NP aggregates with the assistance of humic acid (HA), while the later employs the surface functionalized microbubbles, CGAs, to enhance the interaction of NP-bubble for the sake of high treating efficiency. Results show that, on mixing with the highly basic HA solution (pH12.9), the surface charge of TNPs is primarily neutralized by and then screened by polyanions of HA. When the pH of TNP-HA suspension is lower than 3 by adding HA stock solutions at pH4.0~9.0, the electrostatic attraction between TNPs and anions becomes insufficient but the aggregation of TNPs-colloidal HA occurs. In continuous DAF trials, the appropriate pH of HA stock solution (pH ≦ 9) and optimum HA concentration (11.1 mg/L DOC) for high TNP removals (> 95 %) are determined. The residual HA concentration remained in a low level even when HA is overdosed. When the pH of the TNP-HA suspension is highly acidic, most HA molecules are not really soluble and uncharged, and they may aggregate themselves and form hydrophobic colloidal precipitates to minimize the contact with the aqueous environment. As for the study of CGAs, the characterization results denote that introducing air flow during the CGA generation process can slow down the liquid drainage speed and may facilitate the particle separation performance; the stirring speed is a crucial parameter to create micron scale bubbles, and CGAs can be positively or negatively surface charged by using different surfactants. Different SiO2 NP (SNPs) can be efficiently separated from aqueous suspensions by the continuous CGA generation-flotation process with the highest SNP removal close to 100 %. The comparison tests between CGA-flotation and DAF denote that the former take the greater advantage because of its better treating effect and less surfactant demand

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PatriciaGSL.pdf: 4325839 bytes, checksum: ed5182708cd9548f2c8eca5937447cd6 (MD5) Previous issue date: 2008-12-22 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This work aims to investigate the process of Dissolved air Flotation (DAF) for clarifying water samples with low turbidity using aluminum sulphate and Moringa oleifera seeds as coagulants. The experimental procedure was carried out in a bench scale flotation unit. The influences on the pre-treatment conditions (coagulant dosage and flocculation time) and flotation parameters (superficial application rate and recirculation rate) were evaluated considering the efficiency of the process. The efficiency was evaluated by determining the turbidity of the untreated and treated water samples. The results obtained showed that turbidity reduction can be obtained very efficiently by using DAF and the latter coagulant in low turbidity water. Using aluminum sulphate in pH?s 5.0 and 6.0 better efficiencies were obtained with low concentrations (15 mg/L), achieving values of 92% of turbidity reduction. In the case of use of Moringa oleifera better efficiencies of reduction of turbidity were reported when using a concentration of 50 mg/L in all range of pH?s, achieving 86% of reduction. The zeta potential was also determined, in an attempt to aid comprehension of the coagulation mechanisms involved. The coagulation mechanisms with Moringa oleifera seeds were shown to be adsorption and charge neutralization, as well as adsorption and bridging. Concerning aluminum sulphate, the predominant mechanisms are adsorption and charge neutralization and enmeshment in a precipitate. The results indicate that for low turbidity water, Moringa oleifera seeds could potentially be a viable substitute for aluminum sulphate / O presente trabalho tem como objetivo investigar o processo da flota??o por ar dissolvido sob press?o - FAD para clarifica??o de ?guas com baixa turbidez utilizando sulfato de alum?nio e sementes de Moringa oleifera como coagulantes. O procedimento experimental foi realizado em uma unidade de flota??o em escala de bancada. Foram avaliadas as influ?ncias das condi??es do pr?-tratamento (dosagem de coagulante e tempo de flocula??o) e par?metros de processo da flota??o (taxa de aplica??o superficial e taxa de recircula??o) na efici?ncia do processo. A efici?ncia foi avaliada pela determina??o de turbidez nas amostras de ?gua bruta e tratada. Os resultados obtidos mostraram que elevadas efici?ncias de redu??o da turbidez podem ser conseguidas com o uso da FAD em ?guas com baixa turbidez utilizando estes coagulantes. Para o sulfato de alum?nio, nos pHs 5,0 e 6,0 as melhores efici?ncias foram alcan?adas com baixas dosagens (15 mg/L), alcan?ando valores de at? 92% de redu??o. Para a Moringa oleifera, as melhores efici?ncias de redu??o de turbidez foram ? dosagem aproximada de 50 mg/L para todos os pHs, alcan?ando valores de 86% de redu??o. Determinou-se tamb?m o potencial zeta, com o objetivo de auxiliar na compreens?o dos mecanismos envolvidos na coagula??o. Os mecanismos de coagula??o com sementes de Moringa oleifera indicam ser adsor??o e neutraliza??o de cargas e adsor??o e forma??o de pontes. No que diz respeito ao sulfato de alum?nio os mecanismos predominantes s?o adsor??o e neutraliza??o de cargas e varredura. Os resultados indicam que para ?guas de baixa turbidez, as sementes de Moringa oleifera podem ser um substituto potencialmente vi?vel em rela??o ao sulfato de alum?nio

O presente trabalho de pesquisa teve como objetivo principal avaliar a remoção de fitoplancton e microcistina em cinco fluxogramas de tratamento de água para abastecimento, que tiveram como seqüência básica as etapas de coagulação, floculação, flotação por ar dissolvido e filtração, complementados com oxidação química em diferentes pontos da seqüência básica de tratamento estabelecida. Os ensaios foram realizados em escala de laboratório, utilizando água de estudo preparada mediante a mistura de água coletada no reservatório de Barra Bonita, no Estado de São Paulo, e cultura com elevada concentração de microcistina preparada em laboratório. A concentração de microcistina na água de estudo foi mantida no intervalo de 14 a 17 µg/L. O cloreto férrico foi utilizado como agente coagulante, o permanganato de potássio e o cloro, na forma de hipoclorito de sódio, foram utilizados como agentes oxidantes. Foi observada eficiência de remoção de fitoplancton de cerca de 99,9% devido às etapas de coagulação, floculação e flotação por ar dissolvido e, conseqüentemente, remoção de microcistina contida no interior das células íntegras. A oxidação com cloro realizada após a filtração, bem como a oxidação com a associação do permanganato de potássio e cloro realizada após a flotação, resultaram em eficiência de remoção de microcistina extracelular (microcistina livre no meio líquido) da ordem de 95%, atendendo ao padrão de potabilidade com cocentrações de microcistina menores que 1,0 µg/L. A oxidação da água bruta com permanganato de potássio associada à oxidação da água flotada com cloro, apresentou o melhor desempenho de remoção de microcistina extracelular, com eficiência superior a 98%. Em todos os ensaios de oxidação química foi constatada a influência da variação do pH na remoção de microcistina, sendo que o aumento de eficiência foi associado à diminuição dos valores de pH. Foram observados indícios de remoção de trihalometanos pela flotação por ar dissolvido e redução da formação de trihalometanos quando a oxidação química foi feita com a associação do permanganato de potássio e cloro. / The aim of this research was to study the phytoplankton and microcystin removal at different treatment conditions, all based in coagulation, flocculation, dissolved air flotation and filtration, complemented by chemical oxidation applied at different points of the basic treatment sequency. The lab scale experiments was conduted with raw water prepared by a mixture of natural water, collected in Barra Bonita reservoir at São Paulo State, Brazil, and a high concentrated Microcystis culture prepared in laboratory. The microcystin concentration in raw water was kept in a range of 14 to 17 µg/L. Ferric chloride was used as coagulant, and, potassium permanganate and chlorine (sodium hypochlorite) were used as oxidants. The results showed phytoplankton removal efficiency about 99,9% by the sequency of coagulation, flocculation and dissolved air flotation, resulting a great removal of microcystin retained into the whole cells. The chlorine oxidation after filtration, as well as the oxidation with potassium permanganate and chlorine after dissolved air flotation, resulted in a microcystin removal of about 95% and concentrations under the World Health Organization drinking water guideline value of 1,0 µg/L. The raw water potassium permanganate oxidation associated with the chlorine oxidation after flotation, leaded to the best results concerning microcystin removal, with efficiency above 98%. All experimental conditions with chemical oxidation showed a relevant effect of the pH on the microcystin removal, the decrease of pH values contributed to the increase of microcystin removal. It was observed signs of THM´s removal by the dissolved air flotation and reduction of THM´s production when the chemical oxidation took place with the association of potassium permanganate and chlorine.

O principal objetivo deste trabalho consistiu em avaliar o desempenho de um sistema experimental para pós-tratamento de reatores anaeróbios. Foram testados reator microaerado e reator com aeração intermitente, seguidos de flotação por ar dissolvido. Foram avaliadas condições para se obter nitrificação, desnitrificação e remoção de fósforo, em reator com baixa concentração de OD e em reator em que se alternaram fases aeróbia e anaeróbia. O trabalho foi desenvolvido em duas etapas distintas: a Etapa I constituiu de ensaios preliminares, utilizando instalação em escala de laboratório, alimentados com efluente de reator anaeróbio compartimentado, composta de sistema de aeração com quatro reatores em paralelo, com capacidade de 11,5 L cada, operando em regime hidráulico contínuo, com concentrações de OD na faixa de 0,2 a 0,9 mg/L, em temperatura controlada de 30±2°C. Na Etapa I também foram operados reatores com aeração intermitente. Na Etapa II, empregou-se instalação para tratamento aeróbio, com capacidade de 100 L, seguida de flotador, em temperatura ambiente de 25±6°C, sendo operado um reator microaerado e outro com aeração intermitente; ambos foram alimentados com efluente de um reator anaeróbio de leito expandido. O sistema com aeração intermitente (&#952h: 6 h) mostrou-se estável, apresentando elevada remoção média de DQO (92%), de P-PO4-3 (90%) e de nitrogênio (sem utilização de fonte externa de carbono; apenas com recirculação adequada do lodo). Para &#952h médio de 8 h, nos ensaios com ciclos alternados de 2 h, com aeração e 4 h, sem aeração, foi obtida remoção máxima de P-PO4-3, de 95% para as amostras brutas e 97% para as amostras filtradas, com remoção média de 84%, e 88%, respectivamente. Considerando apenas os valores médios, registrou-se ligeira queda de remoção de P-PO4-3, e de DQO em relação ao período com &#952h médio de 6 h. Os resultados com aeração intermitente foram sensivelmente melhores em relação aos obtidos com microaeração. / The aim of this research the performance evaluation of a pilot system for post treatment of anaerobic reactors. Microaeration and intermittent aeration reactors, followed by dissolved air flotation (DAF) were examined. It was assessed the conditions to obtain nitrification, denitrification and phosphorus removal, in reactor operated with low concentration of OD and in a reactor operated were alternated aerobic and anaerobic phases were used. The research was developed in two different stages. The first one, constituted of preliminary test, using installation in laboratory scale, fed with effiuent of compartment anaerobic reactor. This system was composed of aeration system with four reactors in parallel, with 11,5 L each, operating in continuous flow, with concentrations of DO between 0.2 to 0.9 mg/L, in controlled temperature of 30±2 ºC. The reactors were also operated with intermittent aeration. In the second stage, an installation with 100L was used for aerobic treatment, followed by DAF, in room temperature of 25±6°C. One reactor was operated under microaeration and another with intermittent aeration. Both were fed with effiuent of an expanded bed anaerobic reactor. The system with intermittent aeration (&#952h: 6 h) shown stable, presenting high COD removal of (92%) and phosphorus removal (90%), without use of external carbon source; just with adapted recirculation of the sludge. For an average hydraulic retention time of 8 h, in the test with alternate cycles of 2 h with aeration and 4 h without aeration, it was obtained a maximum removal of P-PO4-3 equal 95% for the raw samples and 97% for the filtered samples, with average removal of 84%, and 88%, respectively. The results with intermittent aeration were significantely better in relation to the obtained with microaeration.