Margretelund wastewater treatment plant (WWTP) operated by the water utility Roslagsvatten AB, wasbuilt in 1956 and is located in Åkersberga town, Stockholm County, Sweden. Margretelund WWTP waslast renovated in 1999, and has been operated with the same physical, chemical, and biological processessince then. Due to issues with increased phosphorus emissions connected to increased concentration ofeffluent total suspended solids (TSS), Roslagsvatten would like to optimize the operation of their dissolvedair flotation (DAF) process and the author was tasked to conduct a study about the subject. The specificaim of the study was to propose one method for optimization with available means to reduce effluentTSS concentration during high flow rates for the present DAF process at Margretelund WWTP.Achieving the aim required an historical analysis of Margretelund WWTP’s DAF process and aninvestigation of the effect influent flow rate and effluent recycle rate (ERR) had on effluent TSSconcentration. The increase of effluent TSS was believed to be caused by increased flow rates frominfiltration and inflow (recorded to 32% of total volume the year 2020) affecting the dissolved air flotation(DAF) process.The literature study design parameters for a dissolved air flotation process, specifically the recycle flowpressurization configuration, generated information about which parameters to take into considerationwhen optimizing a DAF unit. Analysis of historic effluent measurements at Margretelund showed that42% of all samples analysed between January 2015 – January 2021 were below 10 mg/l TSS. Eachhistorical increase of surface load has brought a decreased effluent recycle rate (ERR) and consequentlyan increasing percentage of samples exceeding 10 mg/l. A Pearson correlation presented a negativecorrelation with both ERR and surface load in relation to effluent TSS concentration. This resulted inthe selection of the experimental factors ERR and surface load to be investigated in this study.Margretelunds WWTP’s DAF design of ERR being 10-15% and the design surface load of 4 m/h wasthe base values for the experimental runs. Increases of ERR percentage was done during the experimentfor four different surface loads (2.5, 4, 5 and 6 m/h), with five steps between 15% up to 35% ERR inone of the three parallel DAF units in Margretelund WWTP. TSS in the effluent was constantlymonitored using a TSS sensor. Influent TSS was measured at Roslagsvatten’s accredited laboratory in a24h composite sample with 1 hour for each sub-sample.The results showed that both the highest and the lowest ERR settings tested provided the lowest averageeffluent TSS concentrations. However, a decreased surface load was found to lower effluent TSSconcentration and ERR providing only minor differences within each surface load. Largest surface loadpossible was found to be 5 m/h, for an ERR of 15 or 35%. Surface load less than 5 m/h provided aconcentration under 10 mg/l for all ERR setting. / Margretelund avloppsreningsverk (ARV) placerat i Åkersberga, Stockholms län, byggdes 1956 och drivs av Roslagsvatten AB. Margretelund ARV har sedan 1956 renoverats vid två tillfällen senast 1999. Samma reningsprocess för fysisk, kemisk och biologisk rening har använts sedan senaste renoveringen. Roslagsvatten har haft problem med oönskat tillskottsvatten (motsvarade 32% av total volym 2020) som har påverkat deras flotationsprocess negativt gällande rening av suspenderat material. Detta har till slut lett till förhöjda utsläppsvärden av fosfor som finns bundet i det suspenderade materialet. Denna studie har utförts av författaren på efterfrågan av Roslagsvatten, med syfte att presentera optimeringsåtgärder till styrning av flotationsprocessen vid höga flöden. För att uppnå målet med studien gjordes en historisk analys av Margretelunds flotationsprocess samt undersökningar om hur variationer i inkommande flöde samt recirkuleringsgrad har påverkat koncentration av utgående suspenderat material.Teori undersöktes och information insamlades angående designparametrar gällande optimering av flotationsprocesser, mer specifikt en flotationsprocess med recirkulerat trycksatt flöde för avskiljning av susp. Analys av historiska utsläppsvärden från Margretelund ARV’s flotationsprocess visade på att 42% av proverna analyserade mellan januari 2015-januari 2021 låg under 10 mg/l för utgående suspenderat material. Varje historisk ökning av ytbelastning påvisade en minskande recirkuleringsgrad samt en ökande andel prover som översteg koncentrationen 10 mg/l. Utifrån en Pearson korrelation visades en negativ korrelationen för både ytbelastning och recirkulationsgrad gentemot koncentration av utgående suspenderat material. Både recirkuleringsgrad och ytbelastning valdes därför till denna studies experimentella faktorer. Flotationsprocessen på Margretelund ARV’s var designad för en recirkuleringsgrad på 10–15% vid ytbelastning på 4 m/h, och valdes som basvärde för experimentet. Fem olika grader av recirkulation testades för fyra olika ytbelastningar (2.5, 4, 5 och 6 m/h) i intervallet 15–35% i en av tre parallella flotations bassänger på Margretelund ARV. Koncentration utgående suspenderat material mättes kontinuerligt med en sensor. Inkommande koncentration bestämdes genom ett dygnsprov som analyserades av Roslagsvattens ackrediterade laboratorium.Ett resultat från experimenten var att både den högsta och lägsta inställningen av recirkuleringsgrad visade de lägsta medelvärdena för utgående koncentration av suspenderat material. Dock, visade resultaten att en minskande ytbelastning resulterade i lägre koncentrationer av utgående suspenderat material. Vidare sågs att recirkuleringsgraden enbart hade en låg påverkan på koncentrationerna för varje ytbelastning. Den högsta möjliga ytbelastningen utan att överstiga 10 mg/l visades vara 5 m/h med recirkuleringsgraderna 15% och 35%.

Pulp and paper mills are one of the top consumers of water related to industrial manufacturing, which ultimately leads to a large volume of heavily contaminated wastewater. This discharged effluent can have a harmful effect on the receiving aquatic environment and cause further ramifications downstream. Thus, a technically feasible and cost effective treatment solution for safe release from the mill is essential. Dissolved air flotation (DAF) has many applications and involves the formation of air microbubbles triggered by a drop to atmospheric pressure. When introduced into the wastewater, these microbubbles attach to the floc particles present and float to the surface. Another water treatment technology is ozone, a powerful oxidant, and has been widely used in water and wastewater treatment over recent decades, including color reduction in pulp and paper mill wastewater treatment. This thesis studied the effect pre-ozonation has on the DAF process in treating pulp and paper mill secondary effluent. Wastewaters from three mills with different initial water quality parameters were used, especially chemical oxygen demand (COD), turbidity, and color. The most suitable coagulant and coagulant aid, aluminum chlorohydrate and cationic polymer NS 4700P respectively, were selected, and an effective bench-scale experimental procedure was established. Pre-ozonation did not reduce the need for coagulant due to little change in the overall COD, color, or turbidity removal. However, ozonation did reduce color before coagulation, and the ultimate target removal of COD to 90 ppm was met with the conditions chosen. / Environmental Engineering

A presente pesquisa teve por objetivo a investigação da influência do tamanho de partículas floculadas na eficiência da clarificação de águas para abastecimento por flotação por ar dissolvido (FAD) com o emprego de método e equipamento para a aquisição e análise de imagens especialmente desenvolvidos, tendo em vista à caracterização da distribuição de tamanho de flocos e microbolhas de ar, bem como, o estudo dos aglomerados bolhas-floco (em termos de número de microbolhas de ar aderidas e velocidade ascensional) presentes no processo de flotação e comparação dos dados experimentais àqueles obtidos em simulação com o emprego do modelo matemático proposto por Reali (1991). Os ensaios foram realizados com água sintética (turbidez de 7,5±0,2 NTU; cor aparente de 38±1 uC; alcalinidade de 29,8±0,6 mg\'CA\'CO IND.3\'/L; condutividade de 59,3±0,8 \'mü\'S/cm; UV254nm de 0,128±0,004 \'CM POT.-1\'), a qual foi coagulada com a aplicação de 1,9 mg/L de \'AL POT. 3+\' (pH de 6,6±0,05) e divididos em duas Fases: Fase 1 - ensaios preliminares realizados em escala de laboratório, com o emprego do flotateste; Fase 2 - ensaios realizados em unidade piloto de flotação. Os resultados alcançados demonstraram que: i) a distribuição de tamanho de partículas floculadas influenciou diretamente a clarificação por flotação da água em estudo, sendo que as melhores condições de floculação foram aquelas que conduziram à formação, em sua maioria, de partículas floculadas com diâmetro médio de Feret acima de 300 \'mü\'m; ii) os menores valores residuais dos parâmetros analisados na água em estudo foram alcançados com o emprego do tempo de floculação de 17 min, entretanto a FAD foi capaz de operar também com boa eficiência com a utilização de tempo de floculação de 10 min; iii) o método e equipamento desenvolvidos nesta pesquisa para a aquisição e análise de imagens demonstraram constituir importantes ferramentas para a obtenção das distribuições de tamanho de flocos e microbolhas de ar, bem como, para a determinação do número de microbolhas de ar aderidas às superfícies dos flocos e da velocidade ascensional dos aglomerados bolhas-floco gerados no processo de flotação; iv) mesmo com as diversas simplificações adotadas no desenvolvimento do modelo matemático analisado e considerando as condições experimentais utilizadas nesta pesquisa, foi possível verificar para a água em estudo e para as condições operacionais empregadas nesta pesquisa, que a modelação matemática proposta por Reali (1991) foi capaz de fornecer subsídios para uma adequada estimativa do número de microbolhas de ar aderidas aos flocos, bem como, das velocidades ascensionais dos aglomerados bolhas-floco. / The goal of this research was to investigate the flocculated particles size distribution influence on the dissolved air flotation (DAF) efficiency. Special image acquisition method and equipment were used to characterize the flocculated particles and air microbubbles size distribution, as well as, the clusters (in terms of microbubbles number adhered and rise velocity) in the contact zone outlet of the DAF unit. Besides that, the experimental results were compared with those obtained from the DAF modeling proposed by Reali (1991). The trials were carried out with synthetic water (temperature of 26.0 ± 0.5oC; turbidity of 7.5±0.2 NTU; apparent color of 38±1 CU; alkalinity of 29.8±0.6 mg\'CA\'\'CO IND.3\'/L; conductivity of 59.3±0.8 \'mü\'S/cm; UV254nm of 0.128±0.004 \'CM POT.-1\'), that it was coagulated by applying 1.9 mg/L of \'AL POT.3+\' (22.5 mg/L alum). The trials were divided into two phases: Phase 1 - preliminary tests carried out in laboratory facilities (flotatest); Phase 2 - tests carried out in pilot facilities (DAF pilot unit). The results showed that: i) the flocculation conditions interfered directly on the efficiency of DAF process, and the best flocculation conditions were those that conducted to formation of flocculated particles size with Feret mean diameter above 300 \'mü\'m; ii) the best results were obtained applying flocculation time of 17 min, however, DAF was also capable of operating with a satisfactory efficiency when applying flocculation time of 10 min; iii) the special image acquisition method and equipment developed in this research proved to be a important tool to characterize the flocculated particles and air microbubbles size distribution, as well as, the number of air microbubbles adhered to the flocs surface and the clusters rise velocity; iv) the DAF modeling developed by Reali (1991) provided a reliable prediction of the microbubbles number adhered to the flocs surface, as well as, the clusters rise velocity.

Tendo em vista a potencialidade da remoção de algas utilizando a flotação por ar dissolvido, foi proposto o desenvolvimento de um equipamento de laboratório de fácil operação e manutenção, denominado Floteste, integrando as características geométricas do equipamento Jarteste neste trabalho. Foram realizados ensaios, utilizando água sintética contendo algas da ordem de 108 ind/L e natural proveniente de curso d\'água eutrofizado, possibilitando o aprimoramento do estudo das condições de coagulação, mistura rápida, floculação e flotação. Também, ensaios de flotação seguida de filtração em areia foram feitos visando melhorar a qualidade da água flotada. O jarro do Floteste possui placa de orifícios que proporciona perda de carga suficiente para a distribuição uniforme de água saturada pela seção quadrada do mesmo. Concluiu-se que, principalmente, que a dosagem de coagulante e o respectivo pH de coagulação, tempo e gradiente de velocidade médio de mistura rápida, tempo e gradiente de velocidade médio de floculação, tempo e pressão de saturação e a quantidade de ar fornecido exercem influência significativa na remoção de algas, turbidez, cor verdadeira e do número de partículas nos dois tipos de águas estudadas. / Due to the potentiality of the algae removal by dissolved air flotation, it was proposed the development of an equipment in laboratory scale of easy operation and maintenance, dominated Floteste, integrating the geometric characteristics of the Jarteste equipment in this work. Tests were carried out with synthetic water containing a high concentration of algae (~108 ind/L) and natural water from and eutrophicated source. Besides several improvements in the equipment developed in this study, the rapid mixing can be considered the most important, followed by flocculation and flotation. Also, flotation and sand filtration tests were performed to simulate the floto-filtration technology. The Flotateste vessel have a perforated plate that provides enough loss of load in order to uniform the distribution of saturated water in the bottom. It was concluded, mainly, that the coagulant dose and the pH of coagulation, time and velocity gradient of rapid mixing, time and velocity gradient of flocculation, time and saturation pressure chamber and the amount of air supplied played a significant role in the removal of algae, turbidity, true color and of the number of particles in the two types of water studied.

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

Tendo em vista a potencialidade da remoção de algas utilizando a flotação por ar dissolvido, foi proposto o desenvolvimento de um equipamento de laboratório de fácil operação e manutenção, denominado Floteste, integrando as características geométricas do equipamento Jarteste neste trabalho. Foram realizados ensaios, utilizando água sintética contendo algas da ordem de 108 ind/L e natural proveniente de curso d\'água eutrofizado, possibilitando o aprimoramento do estudo das condições de coagulação, mistura rápida, floculação e flotação. Também, ensaios de flotação seguida de filtração em areia foram feitos visando melhorar a qualidade da água flotada. O jarro do Floteste possui placa de orifícios que proporciona perda de carga suficiente para a distribuição uniforme de água saturada pela seção quadrada do mesmo. Concluiu-se que, principalmente, que a dosagem de coagulante e o respectivo pH de coagulação, tempo e gradiente de velocidade médio de mistura rápida, tempo e gradiente de velocidade médio de floculação, tempo e pressão de saturação e a quantidade de ar fornecido exercem influência significativa na remoção de algas, turbidez, cor verdadeira e do número de partículas nos dois tipos de águas estudadas. / Due to the potentiality of the algae removal by dissolved air flotation, it was proposed the development of an equipment in laboratory scale of easy operation and maintenance, dominated Floteste, integrating the geometric characteristics of the Jarteste equipment in this work. Tests were carried out with synthetic water containing a high concentration of algae (~108 ind/L) and natural water from and eutrophicated source. Besides several improvements in the equipment developed in this study, the rapid mixing can be considered the most important, followed by flocculation and flotation. Also, flotation and sand filtration tests were performed to simulate the floto-filtration technology. The Flotateste vessel have a perforated plate that provides enough loss of load in order to uniform the distribution of saturated water in the bottom. It was concluded, mainly, that the coagulant dose and the pH of coagulation, time and velocity gradient of rapid mixing, time and velocity gradient of flocculation, time and saturation pressure chamber and the amount of air supplied played a significant role in the removal of algae, turbidity, true color and of the number of particles in the two types of water studied.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:25:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dilcemara_Tese.pdf: 4581214 bytes, checksum: 25b88eff596bd89d7ebf85b090d39842 (MD5) Previous issue date: 2011-02-17 / Universidade Federal do Paraná. Campus de Palotina / Nowadays, much has been said about global warming and its possible causes, but the scientific consensus identifies increased levels of greenhouse gases produced by human activity as the main influence. One alternative to reduce emissions of greenhouse gases is to replace fossil fuels with renewable sources such as biodiesel. The process of biodiesel production is composed of the following steps: preparation of raw material, the transesterification reaction, phase separation, recovery and dehydration of alcohol, glycerine distillation and purification of this renewable fuel, with the byproduct glycerin and water as waste purification. Since, for each 100 liters of biodiesel, 10 kg of crude glycerin are produced, generating on average 60 liters of wastewater. Therefore, studying alternatives to the use of glycerin and economically viable treatment of wastewater has become an important aspect of this production chain. In order to meet these assumptions, this thesis is structured in two chapters. In Chapter 1, we tackle the treatment of wastewater from biodiesel production system in dissolved air flotation (DAF), which was tested in two coagulants (aluminum sulfate and ferric chloride) and two auxiliary of flocculation (polifloc and tanfloc). The experiment was conducted at the Laboratory of Environmental Sanitation of the State University of Paraná, using a Jar Test adapted for testing of flotation. The combination showed better efficiency in the clarification of the effluent to remove color and turbidity and also better efficiency in removing oil and grease and COD was combined with aluminum sulfate polifloc synthetic polymer at pH 6 and recirculation rates of 15%. In Chapter 2 we studied the production of methane in anaerobic co-digestion of glycerin and swine wastewater. During the process tested the increment in biogas production and methane with increasing initial organic load, performed by the addition of glycerol as substrate. The experiment was conducted at the Technical University of Lisbon/ Institute of Agronomy, in a complete mix anaerobic reactor of laboratory scale. The addition of glycerol in the ratio of 3% v / v proved effective in increasing the production of methane. / Nos dias atuais, muito se tem falado sobre o aquecimento global e suas possíveis causas, mas o consenso científico identifica os níveis aumentados de gases de efeito estufa produzidos pela atividade humana como a principal influência. Uma das alternativas para se reduzir as emissões de gases-estufa é substituir os combustíveis fósseis por fontes renováveis, como o biodiesel. O processo de produção de biodiesel é composto das seguintes etapas: preparação da matéria-prima, reação de transesterificação, separação de fases, recuperação e desidratação do álcool, destilação da glicerina e purificação desse combustível renovável, tendo como subproduto a glicerina e como resíduo água de purificação. Uma vez que, para cada 100 L de biodiesel são produzidos 10 kg de glicerina bruta e gera em média 60 L de água residuária, estudar alternativas para o aproveitamento economicamente viável da glicerina e tratamento da água residuária tornou-se um aspecto importante nessa cadeia produtora. Com o intuito de atender estes pressupostos, esta tese estruturouse em dois capítulos. No Capítulo 1 foi abordado o Tratamento da água residuária da produção de biodiesel em sistema de flotação por ar dissolvido (FAD), no qual foram testados dois coagulantes (sulfato de alumínio e cloreto férrico) e dois auxiliares de floculação (polifloc e tanfloc). O experimento foi realizado no Laboratório de Saneamento Ambiental da Universidade Estadual do Oeste do Paraná, utilizando-se um Jar Test adaptado para realização dos ensaios de flotação. A combinação que mostrou melhor eficiência na clarificação do efluente com remoção de cor e turbidez e também melhor eficiência na remoção de óleos e graxas e DQO foi sulfato de alumínio combinado ao polímero sintético polifloc em pH 6 e taxas de recirculação de 15%. No Capítulo 2 foi estudada a produção de metano na co-digestão anaeróbia de glicerina e água residuária da suinocultura. Durante o processo foi testado o incremento na produção de biogás e metano com o aumento da carga orgânica inicial, efetuada pela adição de glicerol como substrato. O experimento foi realizado na Universidade Técnica de Lisboa/Instituto Superior de Agronomia, num reator anaeróbio de mistura completa de escala laboratorial. A adição de glicerol na razão 3% v/v se mostrou eficiente no incremento da produção de metano.

A presente pesquisa teve por objetivo a investigação da influência do tamanho de partículas floculadas na eficiência da clarificação de águas para abastecimento por flotação por ar dissolvido (FAD) com o emprego de método e equipamento para a aquisição e análise de imagens especialmente desenvolvidos, tendo em vista à caracterização da distribuição de tamanho de flocos e microbolhas de ar, bem como, o estudo dos aglomerados bolhas-floco (em termos de número de microbolhas de ar aderidas e velocidade ascensional) presentes no processo de flotação e comparação dos dados experimentais àqueles obtidos em simulação com o emprego do modelo matemático proposto por Reali (1991). Os ensaios foram realizados com água sintética (turbidez de 7,5±0,2 NTU; cor aparente de 38±1 uC; alcalinidade de 29,8±0,6 mg\'CA\'CO IND.3\'/L; condutividade de 59,3±0,8 \'mü\'S/cm; UV254nm de 0,128±0,004 \'CM POT.-1\'), a qual foi coagulada com a aplicação de 1,9 mg/L de \'AL POT. 3+\' (pH de 6,6±0,05) e divididos em duas Fases: Fase 1 - ensaios preliminares realizados em escala de laboratório, com o emprego do flotateste; Fase 2 - ensaios realizados em unidade piloto de flotação. Os resultados alcançados demonstraram que: i) a distribuição de tamanho de partículas floculadas influenciou diretamente a clarificação por flotação da água em estudo, sendo que as melhores condições de floculação foram aquelas que conduziram à formação, em sua maioria, de partículas floculadas com diâmetro médio de Feret acima de 300 \'mü\'m; ii) os menores valores residuais dos parâmetros analisados na água em estudo foram alcançados com o emprego do tempo de floculação de 17 min, entretanto a FAD foi capaz de operar também com boa eficiência com a utilização de tempo de floculação de 10 min; iii) o método e equipamento desenvolvidos nesta pesquisa para a aquisição e análise de imagens demonstraram constituir importantes ferramentas para a obtenção das distribuições de tamanho de flocos e microbolhas de ar, bem como, para a determinação do número de microbolhas de ar aderidas às superfícies dos flocos e da velocidade ascensional dos aglomerados bolhas-floco gerados no processo de flotação; iv) mesmo com as diversas simplificações adotadas no desenvolvimento do modelo matemático analisado e considerando as condições experimentais utilizadas nesta pesquisa, foi possível verificar para a água em estudo e para as condições operacionais empregadas nesta pesquisa, que a modelação matemática proposta por Reali (1991) foi capaz de fornecer subsídios para uma adequada estimativa do número de microbolhas de ar aderidas aos flocos, bem como, das velocidades ascensionais dos aglomerados bolhas-floco. / The goal of this research was to investigate the flocculated particles size distribution influence on the dissolved air flotation (DAF) efficiency. Special image acquisition method and equipment were used to characterize the flocculated particles and air microbubbles size distribution, as well as, the clusters (in terms of microbubbles number adhered and rise velocity) in the contact zone outlet of the DAF unit. Besides that, the experimental results were compared with those obtained from the DAF modeling proposed by Reali (1991). The trials were carried out with synthetic water (temperature of 26.0 ± 0.5oC; turbidity of 7.5±0.2 NTU; apparent color of 38±1 CU; alkalinity of 29.8±0.6 mg\'CA\'\'CO IND.3\'/L; conductivity of 59.3±0.8 \'mü\'S/cm; UV254nm of 0.128±0.004 \'CM POT.-1\'), that it was coagulated by applying 1.9 mg/L of \'AL POT.3+\' (22.5 mg/L alum). The trials were divided into two phases: Phase 1 - preliminary tests carried out in laboratory facilities (flotatest); Phase 2 - tests carried out in pilot facilities (DAF pilot unit). The results showed that: i) the flocculation conditions interfered directly on the efficiency of DAF process, and the best flocculation conditions were those that conducted to formation of flocculated particles size with Feret mean diameter above 300 \'mü\'m; ii) the best results were obtained applying flocculation time of 17 min, however, DAF was also capable of operating with a satisfactory efficiency when applying flocculation time of 10 min; iii) the special image acquisition method and equipment developed in this research proved to be a important tool to characterize the flocculated particles and air microbubbles size distribution, as well as, the number of air microbubbles adhered to the flocs surface and the clusters rise velocity; iv) the DAF modeling developed by Reali (1991) provided a reliable prediction of the microbubbles number adhered to the flocs surface, as well as, the clusters rise velocity.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:48:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dilcemara_Tese.pdf: 4581214 bytes, checksum: 25b88eff596bd89d7ebf85b090d39842 (MD5) Previous issue date: 2011-02-17 / Universidade Federal do Paraná. Campus de Palotina / Nowadays, much has been said about global warming and its possible causes, but the scientific consensus identifies increased levels of greenhouse gases produced by human activity as the main influence. One alternative to reduce emissions of greenhouse gases is to replace fossil fuels with renewable sources such as biodiesel. The process of biodiesel production is composed of the following steps: preparation of raw material, the transesterification reaction, phase separation, recovery and dehydration of alcohol, glycerine distillation and purification of this renewable fuel, with the byproduct glycerin and water as waste purification. Since, for each 100 liters of biodiesel, 10 kg of crude glycerin are produced, generating on average 60 liters of wastewater. Therefore, studying alternatives to the use of glycerin and economically viable treatment of wastewater has become an important aspect of this production chain. In order to meet these assumptions, this thesis is structured in two chapters. In Chapter 1, we tackle the treatment of wastewater from biodiesel production system in dissolved air flotation (DAF), which was tested in two coagulants (aluminum sulfate and ferric chloride) and two auxiliary of flocculation (polifloc and tanfloc). The experiment was conducted at the Laboratory of Environmental Sanitation of the State University of Paraná, using a Jar Test adapted for testing of flotation. The combination showed better efficiency in the clarification of the effluent to remove color and turbidity and also better efficiency in removing oil and grease and COD was combined with aluminum sulfate polifloc synthetic polymer at pH 6 and recirculation rates of 15%. In Chapter 2 we studied the production of methane in anaerobic co-digestion of glycerin and swine wastewater. During the process tested the increment in biogas production and methane with increasing initial organic load, performed by the addition of glycerol as substrate. The experiment was conducted at the Technical University of Lisbon/ Institute of Agronomy, in a complete mix anaerobic reactor of laboratory scale. The addition of glycerol in the ratio of 3% v / v proved effective in increasing the production of methane. / Nos dias atuais, muito se tem falado sobre o aquecimento global e suas possíveis causas, mas o consenso científico identifica os níveis aumentados de gases de efeito estufa produzidos pela atividade humana como a principal influência. Uma das alternativas para se reduzir as emissões de gases-estufa é substituir os combustíveis fósseis por fontes renováveis, como o biodiesel. O processo de produção de biodiesel é composto das seguintes etapas: preparação da matéria-prima, reação de transesterificação, separação de fases, recuperação e desidratação do álcool, destilação da glicerina e purificação desse combustível renovável, tendo como subproduto a glicerina e como resíduo água de purificação. Uma vez que, para cada 100 L de biodiesel são produzidos 10 kg de glicerina bruta e gera em média 60 L de água residuária, estudar alternativas para o aproveitamento economicamente viável da glicerina e tratamento da água residuária tornou-se um aspecto importante nessa cadeia produtora. Com o intuito de atender estes pressupostos, esta tese estruturouse em dois capítulos. No Capítulo 1 foi abordado o Tratamento da água residuária da produção de biodiesel em sistema de flotação por ar dissolvido (FAD), no qual foram testados dois coagulantes (sulfato de alumínio e cloreto férrico) e dois auxiliares de floculação (polifloc e tanfloc). O experimento foi realizado no Laboratório de Saneamento Ambiental da Universidade Estadual do Oeste do Paraná, utilizando-se um Jar Test adaptado para realização dos ensaios de flotação. A combinação que mostrou melhor eficiência na clarificação do efluente com remoção de cor e turbidez e também melhor eficiência na remoção de óleos e graxas e DQO foi sulfato de alumínio combinado ao polímero sintético polifloc em pH 6 e taxas de recirculação de 15%. No Capítulo 2 foi estudada a produção de metano na co-digestão anaeróbia de glicerina e água residuária da suinocultura. Durante o processo foi testado o incremento na produção de biogás e metano com o aumento da carga orgânica inicial, efetuada pela adição de glicerol como substrato. O experimento foi realizado na Universidade Técnica de Lisboa/Instituto Superior de Agronomia, num reator anaeróbio de mistura completa de escala laboratorial. A adição de glicerol na razão 3% v/v se mostrou eficiente no incremento da produção de metano.

Orientador: Edson Pereira Tangerino / Banca: Dib Gebara / Banca: Carlos Gomes da Nave Mendes / Resumo: Novas tecnologias para o tratamento de água vêem sendo desenvolvidas e suas combinações podem apresentar bons resultados principalmente quando submetidas a variações sazonais de origem natural e antropicas. A crescente poluição dos corpos d'água causa florescimentos de algas e cianobactérias nos mananciais, com aparecimento de sabor e odor na água bruta, podendo ocorrer também a liberação de toxinas pelas cianobactérias. Os processos de tratamento de água convencionais têm apresentado deficiências quanto à remoção de cianobactérias e cianotoxinas, principalmente quanto ao aspecto de remoção das células viáveis e na capacidade de remover as toxinas extracelulares. As cianobactérias retidas no lodo dos decantadores representam riscos à qualidade final da água tratada. O presente projeto de pesquisa consistiu em experiência com floco-decantador de manta de lodo acoplado a flotador por ar dissolvido, formando um conjunto composto pelos dois tipos de equipamentos ou tecnologias e ainda com dispositivo limitador de manta. O objetivo da pesquisa foi avaliar o desempenho da instalação proposta quando submetida a variações da qualidade da água bruta, principalmente quando submetido à sobrecarga de algas e cianobactérias, simulando possíveis florações nos mananciais. Os resultados dos ensaios no modulo experimental com água natural apresentaram remoção satisfatória de turbidez , com valores abaixo de 3,0 uT da água floco-floto-decantada e em torno de 0,1 uT da água filtrada. Os ensaios realizados com água natural com presença elevada de algas e cianobactérias, evidenciaram a importância da unidade de flotação, com remoção de clorofila_a de 82% na água decantada/flotada e próximo de 99% na água filtrada, em relação à água bruta, sendo que a turbidez manteve-se abaixo de 3 uT na saída do modulo floco-floto-decantador e a turbidez... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: New technologies for water treatment have been developed and their combinations can produce good results especially when subjected to seasonal variations of natural and anthropogenic. The increasing pollution of water bodies causes blooms of algae and cyanobacteria in water sources, with the appearance of taste and odor in raw water, but may also occur the release of toxins by cyanobacteria. The processes of conventional water treatment have shown deficiencies in the removal of cyanobacteria and cyanotoxins, especially on the aspect of removal of viable cells and the ability to remove extracellular toxins. Cyanobacteria retained in the sludge of the sedimentation tanks pose to the final quality of treated water. This research project was to experiment with floc-settling sludge blanket coupled to dissolved air flotation, forming a group composed of two types of equipment or technology, and with relief device blanket. The research aimed to evaluate the performance of the proposed development when subjected to variations in raw water quality, especially when subjected to the overload of algae and cyanobacteria to simulate possible blooms in the springs. The results of tests on an experimental module with natural water showed satisfactory removal of turbidity, with values below 3 uT decanted and around 0,1 uT filtered water. Tests conducted with water with high presence of algae and cyanobacteria, have highlighted the importance of unity flotation Chlorophyll "a" with removal of 82% in the decanted water / rappel and around 99% in filtered water compared to raw water, and the turbidity remained below 3 uT the output of modulo-flake-floto sedimentation and turbidity of filtered water was below 0,6 uT. The limiting device of the ground and periodic removal of sludge, decreased the retention time of the cells retained in the sludge which may have prevented the release of toxins into the water... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre