A crescente degradação da qualidade dos mananciais que servem os sistemas públicos de abastecimento de água potável faz com que se busquem novas técnicas para remoção de compostos indesejáveis. Os fatores climáticos que predominam no Brasil favorecem o desenvolvimento, em ambientes eutrofizados, de microrganismos conhecidos como cianobactérias que podem ser potencialmente produtores de toxinas. Este trabalho estudou a eficiência de remoção de microcistinas em um sistema que associa coagulação, floculação, flotação por ar dissolvido, adsorção em carvão ativado e filtração, com o intuito de remover a maior quantidade possível de microcistina para minimizar as dosagens de carvão ativado necessárias à remoção de concentrações de microcistinas - hepatotoxinas produzidas por cianobactérias - uma vez que, em uma estação real, uma menor dosagem de carvão ativado representa menores custos. Até o momento, o estado da arte permite afirmar que a aplicação de carvão ativado constitui a etapa final de um sistema de tratamento usualmente utilizado para a eficiente remoção de toxinas. Em escala de laboratório, foram feitos ensaios em equipamentos com alimentação por batelada: jarteste e flotateste. Após a preparação da água de estudo, uma amostra foi submetida à mistura rápida em um equipamento de jarteste, com aplicação de produtos químicos para atingir valores desejados de pH e, em outros ensaios, também foi adicionado o carvão ativado em pó - CAP. Após a coagulação, a amostra ensaiada era transferida para o equipamento de flotateste para a floculação e posterior flotação por ar dissolvido e, em alguns casos, submetido à filtração em papel Whatman 40. Observou-se que o uso dos parâmetros de cor e turbidez não foram suficientes para garantir a também remoção de microcistina. No sistema proposto, a aplicação de CAP antes da mistura rápida apresentou melhor desempenho na remoção de microcistina do que quando aplicado posteriormente a esta etapa; foi necessário dosagem de 60 mg/L de CAP, aplicado a 1,5 hora antes da mistura rápida para que a concentração de microcistina ficasse inferior a 1 &#956g/L. O sistema que associa coagulação, floculação, flotação por ar dissolvido, adsorção em carvão ativado e filtração mostrou ser capaz de remover microcistina a níveis inferiores a 1 &#956g/L, conforme estabelecido na Portaria 518/04 do Ministério da Saúde. / The growing quality degradation of the water sources serving the public distribution of drinking water results in the search of new techniques for the removal of undesirable compounds. The brazilian climate factors are in favor of the development of eutrophic environments, and of microorganisms known as cyanobacteria that are potential sources of toxins. This work studied the microcystin removal efficiency in a system that associates, coagulation, flocculation, dissolved air flotation, adsorption in activated carbon and filtration, with the scope to remote the maximum possible quantity of toxins in order to minimize the activated carbon dosage need to the removal of microcystin concentration - hepatotoxins produced by cyanobacteria - taking into accounts that in a real plant, the less the activated carbon, the less the operation costs. So far, the state of art permits the affirmation that the activated carbon characterizes the final step of a treatment system usually used for the efficient removal of toxins. In the laboratory scale tests were done in batch equipments: jartest and flotatest. After the preparation of the water in study one sample was submitted to a quick mixture in a jartest, with the application of chemical products to reach the desired pH levels, and in other assays powder activated carbon PAC was also added. After the coagulation, the tried sample was transferred to the flotatest equipment to achieve flotation and posterior dissolved air flotation, and in some cases, submitted to filtration in Whatman 40. It could be observed that the use of color and turbidity parameters were not sufficient to guarantee the microcystin removal. In the proposed system, the PAC application before the quick mixture presented better performance in the removal of microcystins than the posterior application to this step; a dosage of 60 mg/L of PAC was necessary when applied 1,5 hour before the quick mixture for the microcystin concentration be as low as 1 &#956g/L. The system which associates coagulation, flocculation, dissolved air flotation, activated carbon adsorption and filtration, exhibits the ability of microcystin removal to levels below 1 &#956g/L as is established in Portaria 518 - 23/03/05 - Ministério da Saúde - Brazil.

Este trabalho apresenta e discute os resultados de um estudo amplo e aprofundado sobre os principais parâmetros operacionais da flotação por ar dissolvido, utilizada no pós-tratamento de efluentes de um reator anaeróbio de leito expandido (RALEx), tratando 10 m3/hora de esgoto sanitário. Foram realizados preliminarmente ensaios utilizando o flotateste, unidade de flotação em escala de laboratório, para identificar as melhores dosagens de coagulante (cloreto férrico), o polímero mais adequado, dentre os 26 testados, e sua respectiva dosagem, o pH de coagulação adequado, o tempo (Tf) e o gradiente de velocidade (Gf) de floculação mais apropriados e a quantidade de ar (S*) requerida. Para obtenção das condições operacionais adequadas para a unidade piloto de flotação, os valores de Tf e de Gf foram variados de zero a 24 minutos e de 40 a 100 s-1, respectivamente. As concentrações de cloreto férrico e de polímero sintético variaram de 15 a 92 mg/L e de 0,25 a 7,0 mg/L, respectivamente. S* variou de 2.85 a 28.5 gramas de ar por metro cúbico de efluente e a taxa de aplicação superficial na unidade de flotação abrangeu de 180 a 250 m3/m2/d. O desempenho da flotação durante a partida do reator anaeróbio também foi investigado. O uso de 50 mg/L de cloreto férrico, de Tf igual a 20 min e Gf de 80 s-1, de S* de 19,7 g de ar por m3 de efluente e taxa de 180 m3/m2/d produziu excelentes resultados nos ensaios com a instalação piloto de flotação, com elevadas remoções de carga de DQO (80,6%), de fósforo total (90,1%) e de sólidos suspensos totais (92,1%) e com turbidez entre 1,6 e 15,4 uT e residuais de ferro de 0,5 mg/L, com remoção estimada, na forma de lodo, de 77 gramas de SST por m3 de efluente tratado. Nestas mesmas condições, no sistema RALEx+FAD, foram observadas remoções globais de 91,6% de carga de DQO, de 90,1% de carga de fósforo e de 96,6% de carga de SST. O emprego da flotação por ar dissolvido (FAD) mostrou-se alternativa bastante atraente para o pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. Se a coagulação estiver bem ajustada, o sistema composto de reator anaeróbio seguido de unidade de flotação consegue alcançar excelente remoção de matéria orgânica, redução significativa da concentração de fósforo e de sólidos suspensos, além de precipitação dos sulfetos dissolvidos, gerados no reator anaeróbio. Bons resultados foram alcançados mesmo quando o reator RALEx produziu efluentes de baixa qualidade durante seu período de partida. Nesse período, o sistema de flotação atuou como barreira eficaz, evitando a emissão de efluente de baixa qualidade do sistema. / This research work presents ad discusses the results of a wide and deep study on the main operational parameters of DAF while used for the post-treatment of effluents from a pilot expanded-bed anaerobic (RALEx) reactor. The system received 10 m3 per hour of domestic sewage. Bench-scale assays in flota-test units were first carried out to achieve the best dosage of coagulants (ferric chloride), the best polymer and respective dosages, the adjusted pH for coagulation, the flocculation time (Tf), the proper velocity gradient (Gf) and the amont of air (S*) required. In order to obtain the proper operational conditions in the pilot DAF plant, Tf and Gf were made to vary from zero to 24 minutes and from 40 to 100 s-1, respectively. The chemicals ferric chloride and synthetic polymer concentrations ranged from 15 to 92 mg/L and 0.25 to 7.0 mg/L, repectively. S* varied from 2.85 to 28.5 grams of air per cubic meter of wastewater and the applied flotation rates ranged from 180 to 250 m3.m-2.d-1. DAF performance was also investigated during RALEx start-up period. At the DAF operational conditions of 50 mgFeCl3.l-1, Tf of 15 min, Gf of 80 s-1, S* of 19.7 g of air per m3 of wastewater and the applied loading rate of 180 m3.m-2.d-1, the removal efficiencies attained 80.6% for COD, 90.1% for phosphorus, 92.1% for suspended solids, producing effluents with turbidity ranged from 1.6 to 15.4 NTU, residual Fe of 0.5 mg/L, removing 77 grams of SST per cubic meter of wastewater. At the same conditions, the system RALEx-DAF presented global efficiencies of 91.6% for COD, 90.1% for phosphorus and 96.6% for suspended solids. The utilization of dissolved-air flotation (DAF) constitutes an attractive alternative for the post-treatment of anaerobic reactor´s effluents. If coagulation is well adjusted, such system composed of anaerobic reactor followed by DAF can achieve excellent organic matter removal, expressive solids and phosphorus reduction and precipitation of dissolved sulfide generated in the anaerobic unit. Good results were also obtained even when RALEx produced low quality effluents during start-up period. In such period, the DAF unit functioned as an efficient barrier for avoiding the emission of low quality system effluent.

O emprego da flotação por ar dissolvido (FAD) para o pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios aparenta ser atraente considerando algumas características desse processo físico-químico. A FAD é reconhecidamente um processo de alta taxa, particularmente eficiente na remoção de material particulado em suspensão e de flocos produzidos pela coagulação química de águas residuárias. Além disso, há produção de lodo espesso e provavelmente arraste de parcela de gases e de compostos voláteis, presentes nos efluentes anaeróbios. Entretanto, a concepção de sistemas de FAD deve ser precedida por ensaios em unidades de flotação em escala de laboratório, permitindo a determinação dos principais parâmetros do processo. Neste trabalho, são apresentados e discutidos os resultados obtidos em laboratório e em instalação piloto de flotação com escoamento contínuo recebendo efluente de reator anaeróbio de manta de lodo (UASB), com 18 m3 de volume, tratando esgoto sanitário. Os ensaios em unidade em escala de laboratório foram realizados utilizando diferentes dosagens de cloreto férrico (entre 30 e 110 mg/L) ou de polímero catiônico (entre 1,0 e 16,0 mg/L), atuando como coagulantes. Além disso, foram estudadas as condições de floculação (tempo de 15 e de 25 min, e gradiente médio de velocidade de floculação entre 30 e 100 s-1) e diferentes valores de quantidade de ar fornecido ao processo (S*, entre 4,7 e 28,5 g de ar por m3 de efluente). Com a instalação piloto de FAD foram realizados apenas ensaios preliminares variando-se a taxa de aplicação superficial (140 e 210 m3/m2/d) para diferentes valores de S* (14,8 a 29,5 g de ar por m3 de efluente). Com o emprego de dosagem de 65 mg/L de cloreto férrico, de tempo de 15 min e gradiente médio de velocidade de floculação de 80 s-1 e de 19 g de ar por m3 de efluente, foram observados excelentes resultados em laboratório, com elevadas remoções de DQO (89%), de fosfato total (96%), de sólidos suspensos totais (96%), de turbidez (98%), de cor aparente (91%), de sulfetos (não detectado) e NTK (47%). Considerando o sistema UASB e FAD, nos testes em laboratório, foram observadas remoções globais de 97,7% de DQO, de 98,0% de fosfato total, de 98,9% de SST, de 99,5% de turbidez, de 97,8% de cor aparente e de 59,0% de NTK. Nos ensaios com a instalação piloto de FAD, o sistema apresentou remoções de 93,6% de DQO, de 87,1% de SST, de 90% de sulfetos e de 30% de NTK. / The utilization of dissolved-air flotation (DAF) for the post-treatment of effluents from anaerobic reactors seems to be attractive considering some characteristics features of such a physical-chemical process. DAF is known to be a high-rate process particularly efficient for the removal of suspended particles and flocs produced by the chemical coagulation of wastewaters. Moreover, it produces a thick sludge and probably promotes the stripping of gases and volatile compounds present in anaerobic effluents. However, the design of DAF systems has to be preceeded by assays in lab-scale units permiting to establish the main process parameters. The results obtained from a lab-scale unit receiving effluent of a 18 m3 upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor treating domestic sewage are presented and discussed. The assays were performed firstly in a lab-scale unit, using ferric chloride (from 30 to 110 mg/L) or cationic polymer (from 1.0 to 16.0 mg/L) as coagulant under different concentrations. In order to obtain proper conditions for flocculation time (t) was fixed at 15 and 25 min and velocity gradient (G) was ranged form 30 to 100 s-1. The required quantity of air (S*) was ranged from 4.7 to 28.5 g of air per m3 of wastewater. Using a FAD pilot plant, only preliminary assays were performed, using two surface load rate values (140 e 210 m3/m2/d) and different S* values (from 14.8 to 29.5 g of air per m3 of wastewater). Using a lab-scale unit, 65 mg/L FeCl3, 15 min for t, 80 s-1 for G and 19.0 g of air per m3 of wastewater for S*, the removal efficiencies obtained were 89% for COD, 96% for total phosphate, 96% for suspended solids, 98% for turbidity, 91% for apparent color, 47% for TKN and sulphites were not detected in final effluent. For the UASB-DAF systems, still in labscale unit, global efficiencies were 97.7% for COD, 98.0% for total phosphate, 98.9% for suspended solids, 99.5% for turbidity, 97.8% for apparent color and 59.0% for TKN. Using DAF pilot plant, system global efficiencies were 93.6% for COD, 87.1% for suspended solids, 90% for sulphites and 30% for TKN.

O crescimento desordenado das cidades, a utilização de áreas para plantio próximas aos mananciais e o lançamento de águas residuárias domésticas e industriais sem tratamento são consideradas as principais fontes de poluição dos corpos d´água. Tal poluição contribui para o enriquecimento dos corpos hídricos em relação aos nutrientes. Isto, combinado com fatores climáticos proporciona condições para a ocorrência de florações de algas que podem apresentar espécies potencialmente tóxicas. Desta forma, aumenta a preocupação com desenvolvimento de técnicas de tratamento que forneçam água de qualidade garantindo a saúde da população consumidora. Nesta pesquisa, foram preparadas águas de estudo com diferentes concentrações de microcistina, com as quais foram testados alguns processos de tratamento, em escala de bancada, que consistiram na pré-cloração, adsorção em carvão ativado em pó, coagulação/floculação, flotação por ar dissolvido e centrifugação. O fluxograma de tratamento com aplicação de carvão ativado logo após a mistura rápida foi o que apresentou melhores resultados em termos de cor aparente, turbidez e concentração residual de microcistina. Foi avaliada a influência da concentração de microcistina nos tratamentos simulados. Constatou-se que para 104,92 µg/L de microcistina a aplicação de 3,0 mg\'CL IND.2\'/L (10 segundos antes da mistura rápida) e 30 mg/L de CAP (logo após a mistura rápida) não foram capazes de reduzir a concentração de microcistina para menos de 1 µg/L, conforme o limite estabelecido pela Portaria 518/04 do Ministério da Saúde. Assim, optou-se pela estimativa da dosagem mínima de carvão ativado em pó (CAP) em função da concentração inicial de microcistina das três águas preparadas. O residual de microcistina em cada água preparada, após a aplicação da dosagem estimada de CAP, foi: Água de Estudo 1 = 0,80 µg/L, Água de Estudo 2 = 0,82 µg/L e Água de Estudo 3 = 0,23 µg/L. / The disordered growth of cities, the use of planting areas near the water sources and the launch of domestic and industrial wastewater without treatment are the main sources of water bodies\' pollution. Such pollution contributes to increase the nutrient loading in the water bodies. In association with climatic factors, this enrichment of nutrient provides suitable conditions for the bloom of potentially toxic algae. Thus, increases the concern over to develop treatment techniques that provide water quality able to ensure the health of the consumer population. In this research, waters were prepared with different concentrations of microcystin and some treatments were tested in bench scale. These tests consisted in prechlorination, adsorption on powdered activated carbon, coagulation/flocculation, dissolved air flotation and centrifugation. The diagram of treatment with activated carbon application after the rapid mix showed better results of apparent color, turbidity and residual concentration of microcystin. The influence of the concentration of microcystin in the simulated treatments was evaluated. It was found that for 104.92 µg/L of microcystin the application of 3.0 mg\'CL IND.2\'/L (10 seconds before rapid mix) and 30 mg/L of PAC (after a quick mixture) were not able to reduce the concentration of microcystin to less than 1 µg/L, as the limit established by Order 518/04 of the Health Ministry. Thus, it was decided to estimate the minimum dosage of powdered activated carbon (PAC) according to the initial concentration of microcystin found in the three prepared waters. The residual concentration of microcystin in each water, after the estimated dosage application of PAC was: Water 1 = 0.80 µg/L; Water 2 = 0.82 µg/L; Water 3 = 0, 23 µg/L.

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 flotação por ar dissolvido (FAD) é um método de separação de fases bastante utilizado em sistemas de tratamento de efluentes industriais. Nos últimos 20 anos, numerosos avanços têm contribuído para uma maior eficiência deste processo. Entre estes, podem-se citar os avanços nos métodos para a saturação de ar na água. Atualmente tem-se realizado estudos com a utilização de bombas multifásicas em substituição às unidades de saturação tradicionais, com vistas a se buscar maior simplicidade e facilidade operacional, aliados à menor necessidade de manutenção periódica da unidade de saturação. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de uma bomba multifásica na geração de microbolhas de ar no processo de flotação por ar dissolvido para o tratamento de efluente de indústria têxtil. O projeto foi dividido nas seguintes etapas: Etapa I - com o emprego do Flotateste, foram determinadas as dosagens adequadas de coagulante e polímero para o tratamento do despejo líquido industrial em estudo; Etapa II - utilizando-se uma unidade piloto de flotação por ar dissolvido montada nas instalações de uma indústria têxtil, avaliou-se a influência das condições de operação (taxa de aplicação superficial, razão de recirculação, pressão de saturação e quantidade de ar fornecida) na eficiência do sistema constituído pela bomba multifásica. Considerando a taxa de aplicação superficial empregada neste estudo, a qual foi mantida em faixa estreita de valor (TASclar em torno de 128,6 ± 10 m/d), verificou-se que os maiores valores de eficiência de remoção dos parâmetros monitorados foram obtidos nos ensaios realizados com razão de recirculação igual a 30% associados ao fornecimento de ar de 13%. Nos ensaios onde se realizou a avaliação da concentração de ar presente na recirculação pressurizada, as concentrações de ar efetivamente fornecidas (fração dissolvida e não dissolvida) pelo sistema constituído pela bomba multifásica, foram superiores às concentrações máximas teóricas de ar dissolvido calculadas a partir da Lei de Henry. O valor da relação A/S que forneceu os melhores resultados situou-se em torno de 0,015 g ar/g sólidos. Desta forma, sugere-se tal valor como subsídio ao projeto de sistema de flotação constituído pela tecnologia em estudo nesta pesquisa. / The dissolved air flotation is a method for solid/liquid separation that is used in the industries to treat the wastewater. In the last 20 years, several advances have been added to increase the process\' efficiency. For example, there are the advances in the air saturation methods. Nowadays, studies have been carried out with the use of multiphase pumps instead of conventional saturator units. This way, the aim of this research was to evaluate the performance of a multiphase pump in the air microbubble generation for dissolved air flotation process that is applied to treat the effluent of textile industry. The research was performed in two stages: i) on laboratory scale (Flotatest), where the adequate dosages of coagulant and flocculation aid were carried out; ii) in a pilot unit, where studies were conducted aiming at the evaluation of operational conditions in the system\'s efficiency. In the pilot unit (hydraulic surface loading equal to 128,6 ± 10m/d) , it was verified that the best results in terms of removal efficiency of monitored parameters were obtained for the essays performed with recirculation ratio equal to 30%, air supply of 13% and A/S ratio equal to 0.015 g air/g solids. The air concentrations supplied (dissolved fraction and non-dissolved fraction) by the system were higher than the maximum theoretical concentration of dissolved air (Henry\'s law).

A crescente degradação da qualidade dos mananciais que servem os sistemas públicos de abastecimento de água potável faz com que se busquem novas técnicas para remoção de compostos indesejáveis. Os fatores climáticos que predominam no Brasil favorecem o desenvolvimento, em ambientes eutrofizados, de microrganismos conhecidos como cianobactérias que podem ser potencialmente produtores de toxinas. Este trabalho estudou a eficiência de remoção de microcistinas em um sistema que associa coagulação, floculação, flotação por ar dissolvido, adsorção em carvão ativado e filtração, com o intuito de remover a maior quantidade possível de microcistina para minimizar as dosagens de carvão ativado necessárias à remoção de concentrações de microcistinas - hepatotoxinas produzidas por cianobactérias - uma vez que, em uma estação real, uma menor dosagem de carvão ativado representa menores custos. Até o momento, o estado da arte permite afirmar que a aplicação de carvão ativado constitui a etapa final de um sistema de tratamento usualmente utilizado para a eficiente remoção de toxinas. Em escala de laboratório, foram feitos ensaios em equipamentos com alimentação por batelada: jarteste e flotateste. Após a preparação da água de estudo, uma amostra foi submetida à mistura rápida em um equipamento de jarteste, com aplicação de produtos químicos para atingir valores desejados de pH e, em outros ensaios, também foi adicionado o carvão ativado em pó - CAP. Após a coagulação, a amostra ensaiada era transferida para o equipamento de flotateste para a floculação e posterior flotação por ar dissolvido e, em alguns casos, submetido à filtração em papel Whatman 40. Observou-se que o uso dos parâmetros de cor e turbidez não foram suficientes para garantir a também remoção de microcistina. No sistema proposto, a aplicação de CAP antes da mistura rápida apresentou melhor desempenho na remoção de microcistina do que quando aplicado posteriormente a esta etapa; foi necessário dosagem de 60 mg/L de CAP, aplicado a 1,5 hora antes da mistura rápida para que a concentração de microcistina ficasse inferior a 1 &#956g/L. O sistema que associa coagulação, floculação, flotação por ar dissolvido, adsorção em carvão ativado e filtração mostrou ser capaz de remover microcistina a níveis inferiores a 1 &#956g/L, conforme estabelecido na Portaria 518/04 do Ministério da Saúde. / The growing quality degradation of the water sources serving the public distribution of drinking water results in the search of new techniques for the removal of undesirable compounds. The brazilian climate factors are in favor of the development of eutrophic environments, and of microorganisms known as cyanobacteria that are potential sources of toxins. This work studied the microcystin removal efficiency in a system that associates, coagulation, flocculation, dissolved air flotation, adsorption in activated carbon and filtration, with the scope to remote the maximum possible quantity of toxins in order to minimize the activated carbon dosage need to the removal of microcystin concentration - hepatotoxins produced by cyanobacteria - taking into accounts that in a real plant, the less the activated carbon, the less the operation costs. So far, the state of art permits the affirmation that the activated carbon characterizes the final step of a treatment system usually used for the efficient removal of toxins. In the laboratory scale tests were done in batch equipments: jartest and flotatest. After the preparation of the water in study one sample was submitted to a quick mixture in a jartest, with the application of chemical products to reach the desired pH levels, and in other assays powder activated carbon PAC was also added. After the coagulation, the tried sample was transferred to the flotatest equipment to achieve flotation and posterior dissolved air flotation, and in some cases, submitted to filtration in Whatman 40. It could be observed that the use of color and turbidity parameters were not sufficient to guarantee the microcystin removal. In the proposed system, the PAC application before the quick mixture presented better performance in the removal of microcystins than the posterior application to this step; a dosage of 60 mg/L of PAC was necessary when applied 1,5 hour before the quick mixture for the microcystin concentration be as low as 1 &#956g/L. The system which associates coagulation, flocculation, dissolved air flotation, activated carbon adsorption and filtration, exhibits the ability of microcystin removal to levels below 1 &#956g/L as is established in Portaria 518 - 23/03/05 - Ministério da Saúde - Brazil.

Este trabalho apresenta e discute os resultados de um estudo amplo e aprofundado sobre os principais parâmetros operacionais da flotação por ar dissolvido, utilizada no pós-tratamento de efluentes de um reator anaeróbio de leito expandido (RALEx), tratando 10 m3/hora de esgoto sanitário. Foram realizados preliminarmente ensaios utilizando o flotateste, unidade de flotação em escala de laboratório, para identificar as melhores dosagens de coagulante (cloreto férrico), o polímero mais adequado, dentre os 26 testados, e sua respectiva dosagem, o pH de coagulação adequado, o tempo (Tf) e o gradiente de velocidade (Gf) de floculação mais apropriados e a quantidade de ar (S*) requerida. Para obtenção das condições operacionais adequadas para a unidade piloto de flotação, os valores de Tf e de Gf foram variados de zero a 24 minutos e de 40 a 100 s-1, respectivamente. As concentrações de cloreto férrico e de polímero sintético variaram de 15 a 92 mg/L e de 0,25 a 7,0 mg/L, respectivamente. S* variou de 2.85 a 28.5 gramas de ar por metro cúbico de efluente e a taxa de aplicação superficial na unidade de flotação abrangeu de 180 a 250 m3/m2/d. O desempenho da flotação durante a partida do reator anaeróbio também foi investigado. O uso de 50 mg/L de cloreto férrico, de Tf igual a 20 min e Gf de 80 s-1, de S* de 19,7 g de ar por m3 de efluente e taxa de 180 m3/m2/d produziu excelentes resultados nos ensaios com a instalação piloto de flotação, com elevadas remoções de carga de DQO (80,6%), de fósforo total (90,1%) e de sólidos suspensos totais (92,1%) e com turbidez entre 1,6 e 15,4 uT e residuais de ferro de 0,5 mg/L, com remoção estimada, na forma de lodo, de 77 gramas de SST por m3 de efluente tratado. Nestas mesmas condições, no sistema RALEx+FAD, foram observadas remoções globais de 91,6% de carga de DQO, de 90,1% de carga de fósforo e de 96,6% de carga de SST. O emprego da flotação por ar dissolvido (FAD) mostrou-se alternativa bastante atraente para o pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. Se a coagulação estiver bem ajustada, o sistema composto de reator anaeróbio seguido de unidade de flotação consegue alcançar excelente remoção de matéria orgânica, redução significativa da concentração de fósforo e de sólidos suspensos, além de precipitação dos sulfetos dissolvidos, gerados no reator anaeróbio. Bons resultados foram alcançados mesmo quando o reator RALEx produziu efluentes de baixa qualidade durante seu período de partida. Nesse período, o sistema de flotação atuou como barreira eficaz, evitando a emissão de efluente de baixa qualidade do sistema. / This research work presents ad discusses the results of a wide and deep study on the main operational parameters of DAF while used for the post-treatment of effluents from a pilot expanded-bed anaerobic (RALEx) reactor. The system received 10 m3 per hour of domestic sewage. Bench-scale assays in flota-test units were first carried out to achieve the best dosage of coagulants (ferric chloride), the best polymer and respective dosages, the adjusted pH for coagulation, the flocculation time (Tf), the proper velocity gradient (Gf) and the amont of air (S*) required. In order to obtain the proper operational conditions in the pilot DAF plant, Tf and Gf were made to vary from zero to 24 minutes and from 40 to 100 s-1, respectively. The chemicals ferric chloride and synthetic polymer concentrations ranged from 15 to 92 mg/L and 0.25 to 7.0 mg/L, repectively. S* varied from 2.85 to 28.5 grams of air per cubic meter of wastewater and the applied flotation rates ranged from 180 to 250 m3.m-2.d-1. DAF performance was also investigated during RALEx start-up period. At the DAF operational conditions of 50 mgFeCl3.l-1, Tf of 15 min, Gf of 80 s-1, S* of 19.7 g of air per m3 of wastewater and the applied loading rate of 180 m3.m-2.d-1, the removal efficiencies attained 80.6% for COD, 90.1% for phosphorus, 92.1% for suspended solids, producing effluents with turbidity ranged from 1.6 to 15.4 NTU, residual Fe of 0.5 mg/L, removing 77 grams of SST per cubic meter of wastewater. At the same conditions, the system RALEx-DAF presented global efficiencies of 91.6% for COD, 90.1% for phosphorus and 96.6% for suspended solids. The utilization of dissolved-air flotation (DAF) constitutes an attractive alternative for the post-treatment of anaerobic reactor´s effluents. If coagulation is well adjusted, such system composed of anaerobic reactor followed by DAF can achieve excellent organic matter removal, expressive solids and phosphorus reduction and precipitation of dissolved sulfide generated in the anaerobic unit. Good results were also obtained even when RALEx produced low quality effluents during start-up period. In such period, the DAF unit functioned as an efficient barrier for avoiding the emission of low quality system effluent.

O emprego da flotação por ar dissolvido (FAD) para o pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios aparenta ser atraente considerando algumas características desse processo físico-químico. A FAD é reconhecidamente um processo de alta taxa, particularmente eficiente na remoção de material particulado em suspensão e de flocos produzidos pela coagulação química de águas residuárias. Além disso, há produção de lodo espesso e provavelmente arraste de parcela de gases e de compostos voláteis, presentes nos efluentes anaeróbios. Entretanto, a concepção de sistemas de FAD deve ser precedida por ensaios em unidades de flotação em escala de laboratório, permitindo a determinação dos principais parâmetros do processo. Neste trabalho, são apresentados e discutidos os resultados obtidos em laboratório e em instalação piloto de flotação com escoamento contínuo recebendo efluente de reator anaeróbio de manta de lodo (UASB), com 18 m3 de volume, tratando esgoto sanitário. Os ensaios em unidade em escala de laboratório foram realizados utilizando diferentes dosagens de cloreto férrico (entre 30 e 110 mg/L) ou de polímero catiônico (entre 1,0 e 16,0 mg/L), atuando como coagulantes. Além disso, foram estudadas as condições de floculação (tempo de 15 e de 25 min, e gradiente médio de velocidade de floculação entre 30 e 100 s-1) e diferentes valores de quantidade de ar fornecido ao processo (S*, entre 4,7 e 28,5 g de ar por m3 de efluente). Com a instalação piloto de FAD foram realizados apenas ensaios preliminares variando-se a taxa de aplicação superficial (140 e 210 m3/m2/d) para diferentes valores de S* (14,8 a 29,5 g de ar por m3 de efluente). Com o emprego de dosagem de 65 mg/L de cloreto férrico, de tempo de 15 min e gradiente médio de velocidade de floculação de 80 s-1 e de 19 g de ar por m3 de efluente, foram observados excelentes resultados em laboratório, com elevadas remoções de DQO (89%), de fosfato total (96%), de sólidos suspensos totais (96%), de turbidez (98%), de cor aparente (91%), de sulfetos (não detectado) e NTK (47%). Considerando o sistema UASB e FAD, nos testes em laboratório, foram observadas remoções globais de 97,7% de DQO, de 98,0% de fosfato total, de 98,9% de SST, de 99,5% de turbidez, de 97,8% de cor aparente e de 59,0% de NTK. Nos ensaios com a instalação piloto de FAD, o sistema apresentou remoções de 93,6% de DQO, de 87,1% de SST, de 90% de sulfetos e de 30% de NTK. / The utilization of dissolved-air flotation (DAF) for the post-treatment of effluents from anaerobic reactors seems to be attractive considering some characteristics features of such a physical-chemical process. DAF is known to be a high-rate process particularly efficient for the removal of suspended particles and flocs produced by the chemical coagulation of wastewaters. Moreover, it produces a thick sludge and probably promotes the stripping of gases and volatile compounds present in anaerobic effluents. However, the design of DAF systems has to be preceeded by assays in lab-scale units permiting to establish the main process parameters. The results obtained from a lab-scale unit receiving effluent of a 18 m3 upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor treating domestic sewage are presented and discussed. The assays were performed firstly in a lab-scale unit, using ferric chloride (from 30 to 110 mg/L) or cationic polymer (from 1.0 to 16.0 mg/L) as coagulant under different concentrations. In order to obtain proper conditions for flocculation time (t) was fixed at 15 and 25 min and velocity gradient (G) was ranged form 30 to 100 s-1. The required quantity of air (S*) was ranged from 4.7 to 28.5 g of air per m3 of wastewater. Using a FAD pilot plant, only preliminary assays were performed, using two surface load rate values (140 e 210 m3/m2/d) and different S* values (from 14.8 to 29.5 g of air per m3 of wastewater). Using a lab-scale unit, 65 mg/L FeCl3, 15 min for t, 80 s-1 for G and 19.0 g of air per m3 of wastewater for S*, the removal efficiencies obtained were 89% for COD, 96% for total phosphate, 96% for suspended solids, 98% for turbidity, 91% for apparent color, 47% for TKN and sulphites were not detected in final effluent. For the UASB-DAF systems, still in labscale unit, global efficiencies were 97.7% for COD, 98.0% for total phosphate, 98.9% for suspended solids, 99.5% for turbidity, 97.8% for apparent color and 59.0% for TKN. Using DAF pilot plant, system global efficiencies were 93.6% for COD, 87.1% for suspended solids, 90% for sulphites and 30% for TKN.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:47:16Z (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.