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).

O reator de FAD deve propiciar condições adequadas para contato entre as micro-bolhas e os flocos formados no pré-tratamento e também condições para que o conjunto floco/bolha possa ser direcionado ao topo do reator, e assim ser removido. O projeto de pesquisa visou estudar condições hidrodinâmicas proporcionadas pela variação da Velocidade Cross-Flow (VCF) e assim verificar a influência na eficiência de uma estação piloto de flotação por ar dissolvido. A VCF é importante parâmetro para concepção de unidades de FAD e é função da vazão de entrada no tanque de flotação e da área entre o nível d\'água no tanque de flotação e o anteparo que separa a zona de contato da zona de separação. A velocidade cross-flow constitui um parâmetro de grande importância para projetos de unidades de flotação. Nesta região de transição entre a zona de contato e a zona de separação, ocorre a passagem do conjunto floco/bolha, e turbulência excessiva pode causar o rompimento do conjunto e assim comprometer a eficiência da flotação. Além disso, o padrão de escoamento observado na zona de separação dos flotadores, onde ocorre a separação dos aglomerados \"flocos + bolhas\", depende fortemente do valor médio da velocidade cross-flow, conforme comentado por Lundh et al. (2000 e 2002) e por Reali e Patrizzi (2007). Daí a necessidade de se investigar mais profundamente a influência da VCF na eficiência da clarificação por flotação. O projeto de pesquisa foi dividido em duas etapas. Para realização das etapas foi estudado um tipo de água preparada em laboratório, através da adição de substância húmica e caulinita, para obtenção de cor aparente e turbidez, respectivamente. A água estudada possui cor aparente e turbidez moderada (1 mg/L de substância húmica e 8,5 mg/L de caulinita) resultando em valores de turbidez por volta de 7 NTU e cor aparente por volta de 40 UH. A etapa 1 consistiu na determinação do par, pH de coagulação e dosagem de coagulante (sulfato de alumínio), gradiente médio de floculação e tempo médio de floculação adequado para a água de estudo. Para realização da etapa 1 foi utilizado equipamento de flotação de bancada de regime de batelada (Flotateste), que se encontra nas dependências do Laboratório de Tratamento Avançado e Reuso de Águas - LATAR/SHS/EESC/USP. Foram mantidos fixos os seguintes parâmetros: \'T IND.MR\', \'G IND.MR\', \'T IND.F\', \'G IND.F\', \'P IND.SAT\', \'T IND.REC\', \'V IND.FLOT\'. Conforme preconizado por Reali et al (2007), foi variada a dosagem de coagulante. Após determinado o melhor par pH e dosagem de coagulante foram realizados ensaios visando determinar o melhor \'G IND.F\' e \'T IND.F\' para a água em estudo. Para a água de estudo foram escolhidas duas condições de potencial Zeta, determinados na etapa 1 do projeto de pesquisa. A primeira condição o potencial Zeta permaneceria com valor próximo de 0 mV e na segunda condição o potencial Zeta seria positivo, por volta de +12 mV. A etapa 2 consistiu em variar a velocidade cross-flow, através da variação da altura do vertedor de saída da água flotada de uma unidade piloto de flotação, de forma a se obter diferentes valores de VCF (mantendo-se constantes os valores de tempo de contato e taxa de aplicação superficial na zona de contato), para dois valores de Taxas de Aplicação Superficial (TAS) (7,67 m/h e 15 m/h) na zona de separação e os dois valores de potencial Zeta (PZ), e com isto avaliar a sua influencia na eficiência de remoção de sólidos suspensos totais, cor e turbidez da instalação piloto retangular de FAD. / The reactor DAF should provide adequate conditions for contact between the micro-bubbles and the flakes formed in the pretreatment conditions and also for the aggregate flocs/bubble can be directed to the top of the reactor, and thus be removed. The research project aimed at studying hydrodynamic conditions provided by the variation of Cross-Flow Velocity (VCF) and thus checks the influence on the efficiency of a pilot plant of dissolved air flotation. The VCF is an important parameter to design units of DAF and is a function of input flow in the flotation tank and the area between the water level in the flotation tank and the bulkhead that separates the contact zone of the zone of separation. The cross-flow velocity is a parameter of great importance to projects of flotation units. In this region of the transition zone between the contact zone and the separation zone, occurs the passage of the aggregate flocs/bubble, and excessive turbulence can cause disruption of the aggregate and thereby harm the flotation efficiency. Moreover, the pattern of flow observed in the flotation separation zone, which occurs the separation of aggregates \"flakes + bubbles\", depends strongly on the average value of cross-flow velocity as described by Lundh et al. (2000 and 2002) and Reali and Patrizzi (2007). Hence the needs to investigate further the influence of VCF on the clarification efficiency by flotation. The research project was divided into two steps. To perform the steps has been studied a type of water prepared in the laboratory, through the addition of humic substances and kaolin, to obtain apparent color and turbidity, respectively. The study water has moderate turbidity and apparent color (1 mg/L of humic substance and 8.5 mg/L of kaolin) resulting in turbidity values around 7 NTU and color apparent by 40 HU. Step 1 consisted in the determination of the pair, coagulation pH and coagulant dosage (aluminum sulfate), flocculation gradient and time flocculation suitable for the study water. For the implementation of step 1 was used bench batch flotation system equipment (Flotatest), located on the Laboratory for Advanced Treatment and Reuse Water - LATAR / SHS / EESC / USP. Were kept fixed the following parameters: \'T IND.MR\', \'G IND.MR\', \'T IND.F\', \'G IND.F\', \'P IND.SAT\', \'T IND.REC\', \'V IND.FLOT\'. As predicted by Reali et al (2007), was varied the dosage of coagulant. After determined the best pair of coagulant dosage and pH coagulation the tests were performed to determine the best \'G IND.F\' and \'T IND.F\' for the study water. For the study water were chosen two conditions of Zeta potential values, determined in the step 1 of the research project, where the first condition the Zeta potential value kept near 0 mV and the second condition kept a positive value of Zeta potential, around +12 mV. The step 2 consisted of varying the cross-flow velocity, by varying the height of the outlet weir of the clarified water of the flotation pilot plant to obtain different values of VCF (keeping constant the values of time contact and application rate on the contact zone) for two values of superficial application rates (7.67 m/h and 15 m/h) in the zone of separation and the two values of Zeta potential (PZ) and then was availed the influence on removal efficiency of total suspended solids, colour and turbidity of the rectangular pilot plant of DAF.

A presença de substâncias húmicas em águas destinadas ao abastecimento tem ocasionado diversos problemas, entre eles a formação de subprodutos halogenados, principalmente quando se emprega a pré-oxidação com cloro. Com o reagente de Fenton não há a possibilidade de formação desses indesejáveis compostos halogenados, pois o forte poder oxidativo do reagente de Fenton é devido ao radical hidroxila (OH). Aliado a isto, com o mesmo produto químico se pode ter a pré-oxidação e coagulação de compostos orgânicos, pois o reagente de Fenton consiste na aplicação de íons de Fe+2 e peróxido de hidrogênio em meio ácido, sendo o Fe+2 oxidado a Fe+3. Como esses íons formam espécies hidrolisadas que atuam como coagulantes, o reagente de Fenton pode ter a dupla função de oxidação e coagulação nos processos de tratamento. Por isso, neste trabalho foi proposta uma metodologia para emprego do reagente de Fenton como agente coagulante no tratamento de águas contendo cor elevada causada pela introdução de substâncias húmicas extraídas de turfa. Além disto, foi estudado o efeito da massa molecular das substâncias húmicas na eficiência da coagulação, floculação e flotação de águas; para isto foram preparadas 4 águas distintas apresentado a mesma cor verdadeira, mas com substâncias húmicas de diferentes massas moleculares, obtidas por fracionamento por ultrafiltração. Por meio da otimização da dosagem de coagulante e respectivo pH de coagulação e posterior construção dos diagramas de coagulação para cada água de estudo, verificou-se que a água preparada com as substâncias húmicas de menor massa molecular apresentou maior grau de dificuldade para tratamento, requerendo dosagens de coagulante (reagente de Fenton) bem mais elevadas em relação às águas preparadas com substâncias húmicas de maior massa molecular. Adicionalmente, foram realizados ensaios de filtração em areia após a flotação, procurando-se simular tratamento em ciclo completo, tendo sido constatado que com o reagente de Fenton empregado como agente coagulante, a água filtrada atendeu ao padrão de potabilidade vigente no Brasil em relação aos parâmetros medidos (cor aparente < ou = 3 uH, turbidez < 0,5 uT e ferro total residual < 0,005 mg/L). Os valores de absorvância e carbono orgânico total da água filtrada também foram muito pequenos, indicando que a formação dos subprodutos da desinfecção com cloro seriam insignificantes. / Humic substances\' presence in water destined for supply has brought many problems, such as halogenated byproducts formation, mainly when chlorine is used as preoxidant. With Fenton\'s reagent there is no formation possibility of these undesirable halogenated compounds, since the strong oxidative power of Fenton\'s reagent is due to hydroxyl radical (OH). In addition, with the same chemical product, it is possible to have the preoxidation and coagulation of organic compounds, because Fenton\'s reagent consists of Fe+2 ions and hydrogen peroxide application under acid conditions, with Fe+2 oxidized to Fe+3. Since these ions form hydrolyzed species that act as coagulants, Fenton\'s reagent can have the double function of oxidation and coagulation on treatment processes. Because of this, the current work proposed a methodology to use Fenton\'s reagent as coagulant agent in the treatment of waters having high true color caused by the introduction of humic substances extracted by peat. Besides this, humic substances molecular weight effect on coagulation, flocculation and flotation of waters was studied; for this, 4 distinct waters having the same true color were prepared, but with different humic substances molecular weights, obtained by ultrafiltration fractioning. Through optimization of coagulant dosage and respective coagulation pH and posterior construction of coagulation diagrams for each studied water, it was verified that the water prepared withthe smallest molecular weight humic substances was more difficult to treat, requiring higher coagulant (Fenton\'s reagent) dosages compared with the waters prepared with larger molecular weight humic substances. Furthermore, experiments of filtration after flotation were carried out, trying to simulate a complete cycle treatment, which verified that with Fenton\'s reagent, employed as coagulant agent, the filtered water reached the brazilian potable standards concerning the measured parameters (apparent color < ou = 3 HU, turbidity < 0.5 TU and residual total iron < 0.005 mg/L). The absorbance and total organic carbon values of filtered water were also very low, indicating that the disinfection byproducts formation with chlorine would be insignificant.

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.

O uso de polímeros sintéticos como auxiliares de floculação no tratamento de águas para abastecimento é uma prática que vem sendo bastante estimulada. Contudo o uso na floculação visando a flotação de águas para abastecimento tem sido pouco estudado. Neste trabalho, são apresentados os resultados de estudo da influência da aplicação de polímeros sintéticos como auxiliares de floculação na clarificação, por flotação, de água preparada com cor elevada (100 ± 9,0 uC) e baixa turbidez (6,80 ± 1,0 uT). Foram investigados três diferentes tipos de polímeros (catiônico, aniônico e não iônico), aplicados conjuntamente ao coagulante primário (sulfato de alumínio). Após a otimização da dosagem deste coagulante (40 mg/L), sem emprego de polímeros, foi estudado o desempenho da flotação diante a redução da dosagem de coagulante conjugado à aplicação de diferentes dosagens de polímeros. Também foram investigadas a influência do tempo decorrido após a mistura rápida para a adição do polímero, e do tempo e gradiente médio de velocidade na floculação para a flotação. Foram utilizadas duas unidades de flotação por ar dissolvido, uma em escala de laboratório (Flotateste) e outra em escala piloto (com escoamento contínuo). Após a adequação dos parâmetros de floculação, os ensaios obtidos com o flotateste mostraram que a aplicação de 0,25 mg/L de polímero não iônico permitiu a redução de 50% na dosagem de coagulante, sem queda significativa na eficiência de remoção de cor e turbidez (96% e 93% respectivamente). Por sua vez, o polímero catiônico, na dosagem de 0,25 mg/L, possibilitou redução de 70% na dosagem de sulfato de alumínio, com eficiência de remoção de cor e turbidez de 90%. A instalação piloto de flotação operando com TASap de 262 m3/m2d, e aplicação de polímeros, nas condições otimizadas com o flotateste, foi capaz de fornecer bons resultados de remoção de cor aparente (82% e cor no efluente de 18,6 uC) e de turbidez (80% com turbidez de 1,40 uT no efluente). Nos ensaios com a unidade piloto de flotação operando com TASap de 525 m3/m2d, com redução de 70% na dosagem de coagulante (aplicação de 0,25 mg/L de polímero catiônico), observou-se redução de até 79% na massa de Iodo gerada. / The usage of synthetic polymers as flocculation aids for the treatment of supply water is a practice which have been widely stimulated, however its usage in flocculation aiming supply water flocculation has been scarcely studied. This work presents the results of the study of the influence of synthetic polymer application as a flocculation aids for clarifying prepared water containing high levei of color (100 ± 9.0 CU) and low turbidity (6.80 ± 1.0 NTU) through flotation. Three different kinds of polymers were investigated - cationic, anionic and non-ionic - which were applied together with the primary cogulant (aluminium sulphate). After the optimization of this coagulant dosage (40 mg/L), without the utilization of polymers, it was studied the flotation performance by the reduction of the coagulant dosage together with the application of different polymer dosages. It was also studied the influence of the time after rapid mixing for the polymer addition, and of time and average velocity gradient and flotation. Two units of dissolved air flotation were used, a bench unit and a pilot plant unit (with continuous flow). After the flocculation parameters adequacy, the essays obtained with FLOTATESTE showed that the application of 0.5 mg/L of non-ionic polymer allowed a reduction of 50% on coagulant dosage, without meningful drops of the color and turbidity removal efficient (96% and 93% respectively). On the other hand, the cationic polymer, at 0.25 mg/L, enabled a 70% reduction on the aluminium sulphate dosage with color and turbidity removal efficiency of 90%. The plant flotation unit, operating under a flow rate of 262 m3/m2d and with polymer application, under conditions optimized by FLOTATESTE, was able to provide good results of colour removal (82% and effluent color of 18.6 CU) and turbicity removal (83% with turbicity of 1.23 NTU in the effluent). In the essays with the pilot plant flotation unit, operating under a flow rate of 525 m3/m2d after reduction of 70% on the coagulant dosage (application of 0,25 mg/L of cationic polymer) , an up to 79% reduction in mass of sludge generated was observed.

A flotação por ar dissolvido (FAD) é reconhecida atualmente como técnica eficiente para a etapa de clarificação em sistemas de tratamento de água para abastecimento. Diversos estudos vêm sendo realizados para aprimoramento dessa técnica e das características físicas das unidades FAD. Seguindo essa tendência, o presente trabalho teve como objetivo estudar os efeitos da velocidade na entrada da zona de contato (\'V IND.EZC\') na eficiência de clarificação de unidades retangulares FAD. Para o presente estudo foi utilizada água sintética preparada através da adição de 1,0 mg/L de ácido húmico e 8,5 mg/L de caulinita, a qual foi coagulada com sulfato de alumínio. A pesquisa foi dividida em duas fases: FASE I - com o emprego do Flotateste foram determinadas as dosagens adequadas de coagulante, o pH adequado de coagulação com a medição do potencial zeta das partículas (PZ), o gradiente médio de velocidade para floculação e o tempo médio para floculação para o tratamento da água sintética em estudo; FASE II - utilizando unidade FAD em escala piloto foram realizados ensaios para diferentes variações na altura da entrada da zona de contato (he) da câmara de flotação de forma a se obter diferentes valores de \'V IND.EZC\'. Nesta fase foram investigadas duas diferentes condições de coagulação as quais forneceram bons resultados por flotação: 1ª condição, aplicação de 42,5 mg/L de \'AL IND.2\'(\'SO IND.4\')IND.3\' e pH de 6,35 \'+ OU -\' 0,05 na qual resultou em PZ positivo em torno de +10 mV e para 2ª condição, aplicação de 22,5 mg/L de \'AL IND.2\'(\'SO IND.4\')IND.3\' e pH de 6,40 \'+ OU -\' 0,05 na qual resultou em PZ próximo de 0 mV. Os ensaios foram monitorados e comparados entre si os valores residuais de turbidez e cor aparente. Em todos os ensaios as taxas de aplicação superficial foram mantidas em faixas estreitas de verificando-se que os melhores resultados residuais dos parâmetros monitorados foram obtidos para a 1ª condição de estudo com valores de 0,66 NTU de turbidez e cor aparente igual a 2 uC (eficiências de 90,5 e 93,9% respectivamente). Os resultados demonstraram que para a faixa de valores de \'V IND.EZC\' entre 62,2 e 12.432,4 m/h pouca influência desse parâmetro foi observada na eficiência do processo de clarificação por flotação para ambas as condições de coagulação investigadas. Entretanto, a faixa de valores de \'V IND.EZC\' entre 124,3 e 180,2 m/h forneceram as melhores condições de flotação. Portanto, sugere-se tal faixa de valores como subsídio ao projeto de sistemas de flotação constituído pelas características apresentadas nesta pesquisa. / Dissolved air flotation (DAF) is currently recognized as an efficient technique for water clarification in water treatment systems. Several studies have been conducted to improve this technique and the physical characteristics of DAF units in order to constantly improve their performance. Following this trend, the aim of this research was to evaluate the effects of the velocity in the contact zone entrance on the clarification efficiency of rectangular DAF units. A DAF pilot plant fed with synthetic water prepared by adding 1.0 mg/L of humic acid and 8.5 mg/L of kaolin, and coagulated with aluminum sulfate was used. The research was divided into two phases: I) by using a laboratory scale DAF unit (Flotatest) the optimal coagulation, flocculation, and flotation conditions for the synthetic water previously described were investigated; and II) by using a DAF pilot unit tests were performed for different variations in the height of the contact zone entrance (he) of the flotation chamber to obtain different values of velocity in the contact zone entrance. In this phase two different conditions of coagulation were investigated yielding good results: 1st condition: application of 42.5 mg/L of \'AL IND.2\'(\'SO IND.4\')IND.3\' and pH 6.35 \'+ OR -\' 0.05, which resulted in zeta potential of positive particles around +10 mV, and 2nd condition: application of 22.5 mg/L \'AL IND.2\'(\'SO IND.4\')IND.3\' and pH 6.40 \'+ OR -\' 0.05, which resulted in zeta potential of particles near zero. The tests were monitored and the residual values of turbidity and apparent color were compared. In all experiments, the hydraulic surface loadings were kept in narrow bands of values (in the contact zone equal to 180 \'+ OR -\' 4 m/h and in the clarification zone, equal to 184 \'+ OR -\' 4 m/d). It was verified that the best residual results of the parameters monitored were obtained for the 1st condition with 0.66 NTU turbidity and apparent color equal to 2 uC (efficiencies of 90.5 and 93.9%, respectively). The results showed that for the range of values of velocity in the contact zone entrance between 62.2 and 12432.4 m/h little influence of this parameter was observed on the clarification efficiency process by flotation for both coagulation conditions investigated. However, as the range of values between 124.3 and 180.2 m/h provided the best flotation conditions, such a range should be adopted for the designs of rectangular DAF units.

Este trabalho avaliou o desempenho de uma unidade piloto de floto-filtração, que utilizou polímeros associados ao cloreto férrico no pós-tratamento de efluente de reator anaeróbio de leito expansível (RALEx), tratando esgoto sanitário. Preliminarmente, testaram-se em ensaios de flotação por ar dissolvido em escala de bancada (flotateste), baixas dosagens de polímero sintético catiônico de alto peso molecular como auxiliar de flotação. As dosagens de coagulante deram-se na relação de mg Fe/L por unidade de turbidez (NTU) do RALEx (Fe/turbidez) e variou de 0,08 a 0,18 nos ensaios de bancada. As dosagens fixas de polímero, associadas ao cloreto férrico ocorreram entre 0,1 e 0,4 mg/L. As variáveis operacionais dos ensaios de flotateste e de floto-filtração em escala piloto utilizadas foram: gradiente de floculação de 90/s, tempo de floculação de 18 min, recirculação de 15%, pressão de saturação na câmara com 450±10 kPa e taxa de aplicação superficial igual a 300 \'M POT.3\'/\'M POT.2\'.d. Para os ensaios piloto de floto-filtração foi utilizado leito filtrante de areia, com tamanho efetivo de 0,8 mm e profundidade igual a 1,10 m. Dentre os ensaios piloto de floto-filtração realizados, foram obtidos os melhores resultados ao utilizar dosagens variáveis de cloreto férrico respeitando a relação de 0,15 mg Fe/L para cada unidade de turbidez (Fe/turbidez), associado a dosagens fixas de 0,4 mg/L de polímero, produzindo efluente final com SST < 2 mg/L. Para as condições da presente pesquisa, o polímero que propiciou em flotateste efluente com turbidez mais baixa, tem como características: catiônico, alto peso molecular e altíssima densidade de carga. Foi verificado nos ensaios piloto com dosagens de polímero entre 0,4 e 1,2 mg/L um teor de sólidos totais > 3% no lodo flotado. / This work assessed the performance of domestic sewage treatment pilot unit consisting of anaerobic reactor followed dissolved-air flotation/filtration (DAFF). Associated ferric chloride was used polyelectrolytes. First, was tested in lab-scale dissolved-air flotation (LSDAF), low dosages of cationic synthetic polymer with high molecular weight as aiding of flotation. Coagulant dosages was given in mg Fe/L by unit of turbidity (NTU) of RALEx and it varied from 0,08 to 0,16 in LSDAF. The fixed dosages of polymer associated to the ferric chloride happened between 0,1 and 0,4 mg/L.The variables operational of the LSDAF and DAFF were: velocity gradient (90/s), flocculation time (18 min), recirculation rate (15%), air requirements (12 g air/\'M POT.3\'), saturation pressure (450±10 kPa) and surface load (300 \'M POT.3\'/\'M POT.2\'.d). In pilot unit DAFF, of bed filter of sand was used, with effective size of 0,8 mm and depth the same to 1,10 m. Best results were achieved with 0,15 mg Fe/L per turbidity associated to 0,4 mg/L of polyelectrolytes, producing final effluent with TSS < 2 mg/L. For the conditions of this research, provide that the polyelectrolyte in LSDAF, effluent with lower turbidity, is characterized: cationic, high molecular weight and high load density. It was verified in the pilot essays with dosages of polymer between 0,4 and 1,2 mg/L thickening sludge > 3%.

Orientador: Carlos Gomes da Nave Mendes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-04T11:01:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Magalhaes_AlexFabianoRibeirode_M.pdf: 2242026 bytes, checksum: b4ae2e107eb7317d892ade5a7815f862 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo:Com a intenção de preencher a lacuna decorrente de poucos estudos sobre o tratamento de efluentes da lavagem de veículos, na presente pesquisa, propõe-se um sistema de tratamento composto de biofiltros aerados submersos seguidos por flotação por ar dissolvido na remoção dos principais contaminantes contidos nos mesmos. Para isso, foi concebida, instalada e operada uma instalação protótipo em escala real, visando possibilitar a reutilização do efluente tratado. O sistema foi montado em uma transportadora e destinado ao tratamento dos efluentes de lavagens de caminhões tipo baú através de lavador tipo ¿rollover¿. Apesar de terem sido previstos três meses para a operação do sistema, vários problemas de origem operacional do próprio lavador de veículos impediram a realização dos testes de longa duração. Mesmo assim, o período de testes foi útil para estabelecer-se quais alterações físicas deveriam ser incorporadas à instalação proposta para a solução de diversos problemas específicos relativos à concepção original do sistema, subsidiando dados para a otimização de futuros sistemas a serem implantados em escala real. Concluiu-se que, após as modificações introduzidas, tais como a alteração de dispositivos de entrada e saída dos reatores, substituição de acessórios de controle de pressão e vazão, entre outros, a alternativa proposta para tratamento e reúso deste tipo de efluente é plenamente viável / Abstract: With the intention to contribute for aim of filling out the emptiness provoked by few studies on the treatment of carwash affluent, in this research, it intends to create a treatment system composed of aerated submerged biological filter (BAS) following for the dissolved air flotation (FAD) on the removal of the main pollutants present in this effluent type. For that, it was become designed, installed and operated an installation prototype in real scale, seeking the water recycling. The system was installed at cargo transport interprise and destined to the treatment of the carwash effluent type "rollover". In spite of it have been preview three months for the operation time of the system, several operational problems of the washer accomplish of the long time tests. Even so, the time of tests was useful to establish which physical alterations should be incorporate in the installation proposed for the solution of problems to the original conception of the system, subsidizing data for the otimization of the future systems to be implanted in real scale. This research was finish, after the modifications, such as the alteration of inlet and outlet devices of the reactors, pressure and flow control, among other, the proposal alternative for treatment and reuse of rollover type carwash effluent type is fully viable / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil

Abstract Oily wastewaters are heterogeneous, containing various types of oils, surfactants from detergents, metals etc. Oily wastewaters are produced from a wide range of industries such as metalworking, petroleum refineries, the petrochemical industry, transportation as well as the textile and food industries. Oily wastewaters, especially those containing stable oil-in-water emulsions, require advanced treatment as conventional treatment methods have their limitations to meet ever-stricter environmental regulations. Ultrafiltration is a widely accepted and commonly used treatment method for oily wastewaters. The first aim of this thesis was to increase knowledge concerning the performance of an industrial-scaled ultrafiltration-based process treating concentrated real oily wastewaters. The demand for a more effective pre-treatment method for ultrafiltration to enhance performance and decrease fouling of membrane was observed. The second aim of the thesis was to investigate the suitability and efficiency of different methods for treating concentrated model oil-in-water emulsions and real oily wastewaters. The treatment methods studied were electrocoagulation (electrolytic dissolution of anodic metal), conventional coagulation-flocculation followed by either sedimentation or dissolved air flotation, and dissolved air flotation utilising cationic air bubbles. Electrocoagulation was discovered to be a promising treatment method for various types of oil-in-water emulsions. Dissolved air flotation with cationic modified air bubbles was proven to be an efficient method with even higher treatment results with smaller chemical doses when compared to conventional coagulation-flocculation followed by dissolved air flotation. The biodegradation of various components is an important measure of their impact on the environment in case of spillage. The third aim of the thesis was to explore the biodegradability of different types of oils and surfactants in solution conditions and soils. It was discovered that the biodegradation of light fuel oil continued during a three-month time period, reaching a biodegradation degree of over 60% in mineral-rich soil. For surfactants, their distinct effect on the biodegradation of organic material in soil was observed, and it masked the biodegradation of the surfactants themselves. / Tiivistelmä Öljyiset jätevedet ovat heterogeenisiä, sisältäen mm. erityyppisiä öljyjä, metalleja ja pesuaineiden pinta-aktiivisia aineita. Öljyisiä jätevesiä muodostuu laajalti eri teollisuuksista, kuten metallintyöstöstä, öljyn jalostuksesta, petrokemian teollisuudesta, ruoka- ja tekstiiliteollisuudesta sekä liikenteestä. Öljyiset jätevedet, varsinkin stabiileja öljyemulsioita sisältävät, vaativat tehokkaan käsittelymenetelmän, jotta ympäristölainsäädännön ja luvituksen ehdot täyttyvät. Ultrasuodatus on yleisesti käytössä oleva öljyisten jätevesien käsittelymenetelmä. Tämän väitöstyön ensimmäinen tavoite oli lisätä tietoutta teollisen mittakaavan konsentroituneiden öljyisten jätevesien ultrasuodatusprosessien tehokkuudesta. Prosessien strategisista kohdista kerättyjen öljyisten jätevesien karakterisointitulosten perusteella havaittiin, että ennen ultrasuodatusta tarvitaan tehokas esikäsittelyvaihe prosessin tehostamiseksi ja ultrasuodattimen tukkeutumisen vähentämiseksi. Täten toinen väitöstyön tavoite oli selvittää eri menetelmien soveltuvuutta ja tehokkuutta konsentroituneiden malliaineina käytettyjen öljyemulsioiden ja öljyisten jätevesien käsittelyssä. Tutkitut käsittelymenetelmät olivat elektrokoagulaatio (sähkökemiallinen flokkaavien metalli-ionien liuottaminen anodilta), koagulaatio-flokkulaatio ja laskeutus/korkeapaineflotaatio sekä korkeapaineflotaatiomenetelmä, joka hyödyntää kationisia ilmakuplia. Elektrokoagulaation todettiin olevan erittäin tehokas käsittelymenetelmä, jolla saavutettiin korkeat puhdistustulokset erityyppisille öljyemulsioille. Korkeapaineflotaatiolla, joka hyödyntää kationisia ilmakuplia, saavutettiin hyvät puhdistustulokset jopa pienemmillä kemikaalimäärillä verrattuna perinteiseen koagulaatio-flokkulaatioon ja korkepaineflotaation. Erilaisten komponenttien biohajoavuus on tärkeä suure arvioitaessa niiden ympäristövaikutuksia. Väitöstyön kolmas tavoite oli selvittää erilaisten öljyjen ja pinta-aktiivisten aineiden biohajoavuutta erilaisissa liuosolosuhteissa ja maa-aineksissa. Tärkeimmät biohajoavuustutkimustulokset olivat, että kevyt polttoöljy saavutti kolmen kuukauden mittauksen aikana yli 60 % biohajoavuusasteen mineraalirikkaassa maa-aineksessa. Pinta-aktiivisten aineiden havaittiin lisäävän huomattavasti maan orgaanisen aineksen biohajoamista, ja tämä vaikeutti itse pinta-aktiivisten aineiden biohajoamisen arviointia.

Norrvatten är en av Sveriges största dricksvattenproducenter. Med ett ökande behov av en större produktionskapacitet och nya regleringar, planerar dem att förbättra sin reningsprocess. En aspekt som kräver omfattande undersökning är val av reningsmetod för att nå den nya gränsen från Livsmedelsverket för fyra PFAS kemikalier. PFAS är en grupp kemikalier som är mänskligt producerade sedan 1950-talet, vilka är persistenta och farliga för människors hälsa. Deras stabilitet i miljön leder till att de ackumulerar i naturen och hamnar i mat och dricksvatten. För att uppnå de nya regleringarna måste Norrvatten minska sin PFAS4 koncentration från cirka 5.7 ng/L till 4 ng/L. PFAS-separationen är planerad att genomföras via antingen aktivt kol eller en kombination där flotation även implementeras. Aktivt kol har en bevisad möjlighet att separera och destruera PFAS4, men nyligen har indikationer på en potential hos flotation uppenbarats. Dock är forskningen kring dess effektivitet begränsad vilket medför ett behov av att utvärdera dess användbarhet. Denna rapport syftar till att förse Norrvatten med ett underlag på effektiviteten och gynnsamheten med flotation inför beslutet att implementera flotation. Av den anledningen undersöktes separationseffektiviteten som uppnås i en befintlig flotationsbassäng i Norrvattens vattenverk. Genom att mäta PFAS4 koncentrationen i inflödet, utflödet och slammet kunde en borttagningseffektivitet på 19-38% bestämmas för olika belastningar. Slamkoncentrationen mättes till ungefär 200-700 ng/L. Felkällor kunde identifieras i mätningarna eftersom massbalansen inte stämde överens trots att mätosäkerheten från analysen adderades. Dessutom gjordes en omanalys av två prover som skilde sig från det förväntade resultatet, vilket gav avsevärda skillnader i resultatet. Trots att några felkällor kunde identifieras kunde inte en fullständig förklaring till avvikelserna fastställas. Trots detta kunde slutsatser dras att den uppmätta separationseffektiviteten och slamkoncentrationen kunde förse ett korrekt intervall. Dessutom indikerade resultaten att flotation inte kan appliceras enskilt för att nå koncentrationsmålet utan bör kombineras med kompletterande kolfilter f ̈or att nå gränsvärdet. Flotation ger upphov till en mer koncentrerad ström av PFAS som kräver behandling för att eliminera kemikalierna från miljöns kretslopp. Flera potentiella behandlingsmetoder identifierades för hur slammet kan hanteras. Jämförelsen inkluderade aktivt kolfilter, jonbytare, membran, oxidationsprocesser, sonolys, förbränning, deponi, jordrening, flotation, skumfraktionering, behandling på reningsverk och återanvändning för jordförbättring. Metoderna jämfördes utifrån bevisad robusthet, kostnad och applicerbarhet. Ett möjligt slamhanteringsalternativ visade sig vara ett sekundärt steg med flotation, förbränning av det uppkoncentrerade slammet och behandling av permeatet med jonbytare. Med den föreslagna slamhanteringen kunde implementering av flotation utvärderas baserat på maximal PFAS destruktion, ekonomi, koldioxidutsläpp och energiförbrukning. Det visade sig att energiförbrukningen är större för processen som inkluderar flotation men koldioxidutsläppen är mindre. Dock är det möjligt att avgränsningarna för koldioxid kan ha gynnat flotationsprocessen eftersom utsläpp från reaktivering av kolfilter inkluderades men inte utsläpp från förbränning eller energiproduktion. PFAS destruktionen blev ungefär 1-2% större för processen med exklusivt kolfilter eftersom flotationsprocessen innehåller ytterligare en ström som släpper ut PFAS efter behandling med jonbytare. Det mest ekonomiska alternativet visade sig bero på koncentrationsgränsen där implementering av flotation var dyrare för en PFAS4 koncentration på 4 ng/L i dricksvattnet, men billigare vid en gräns på 3 ng/L. Slutligen upptäcktes det att volymen av sekundärt slam som beräknades att skickas till förbränning har en stor påverkan på driftkostnaderna. Därför bör optimeringar genomföras för att minimera den sekundära slamvolymen om flotation implementeras. / Norrvatten is one of the largest drinking water producers in Sweden. With the need to increase their production capacity and new regulations, they are planning to improve their treatment process. One aspect that requires extensive investigation, is the treatment approach to reach the new limit from the Swedish Food Agency of four PFAS chemicals. PFAS is a group of chemicals that have been humanely produced since the 1950s, which are persistent and hazardous to human health. Their environmental stability causes them to accumulate in nature and ends up in foods and drinking water. To fulfill the new regulations, Norrvatten has to decrease the PFAS4 concentration in their drinking water from approximately 5.7 ng/L to 4 ng/L. The removal is planned to be achieved through either activated carbon filters or a combination where dissolved air flotation is included. Activated carbon has a proven separation and destruction possibility for PFAS4 but recently, DAF has appeared to be a promising alternative. However, there is limited research on its efficiency, which establishes a need for investigations on the potential of DAF for PFAS removal. To navigate Norrvatten through the decision between exclusively applying GAC filters or implementing a combination with DAF, this thesis intends to provide a basis of its efficiency and favorability. Therefore, this thesis investigated the removal efficiency that was obtained in one existing DAF basin in Norrvattens waterworks. By measuring the PFAS4 concentration in the inlet, outlet, and sludge flow, a removal efficiency of 19-38% was acquired for different flow levels. In addition, the sludge concentration was measured to approximately 200-700 ng/L in the water phase. Presence of sources of errors could be identified in the measurements as the mass balance did not add up despite the addition of the measurement uncertainty in the analysis. Also, two samples were analyzed twice as the results differed from the expected results, which provided significant variations. Although some sources of error were identified, a full explanation for the differing results could not be disclosed. However, through some consistency, it was possible to conclude that the removal efficiency and sludge concentration could provide an accurate interval to illustrate the reality. In addition, the results indicate that DAF cannot be applied alone to reach the concentration goal, but has to be combined with additional GAC filters to reach the target. DAF provides a separation of PFAS into a sludge stream that requires treatment to remove the chemicals from the environmental cycle. To investigate how the sludge could be managed, several treatment methods were identified. The comparison included GAC, AIX, membranes, oxidation processes, sonolysis, incineration, landfill, soil cleaning, DAF, foam fractionation, treatment at a wastewater facility, and reuse for soil improvement. The methods were compared based on proven robustness, cost, and applicability. It was concluded that a viable alternative was to transfer the sludge to a second stage of DAF, incinerate the concentrated sludge, and treat the permeate with AIX. From the sludge management proposal, the implementation of DAF was analyzed based on maximum PFAS destruction, economics, carbon emissions, and energy requirements. It was found that the energy requirement was larger for the process including DAF but the carbon emissions are smaller. However, the delimitations on the carbon emissions may have been in favor of the DAF process as the GAC reactivation emissions are included but emissions due to incineration or energy production are excluded. The PFAS destruction was approximately 1-2% larger for the process that excluded DAF as an additional stream containing PFAS would be released into the environment after AIX, which is not present when only GAC is implemented. The economic out-come depended on the concentration limit, where implementation of DAF was more expensive for a treatment target of 4 ng/L in the drinking water and more economical for 3 ng/L. Lastly, it was found that the volume of the concentrated sludge that would be sent for incineration had a large impact on the operational cost. Therefore, if DAF is implemented optimizations are of relevance to minimize the volume of that stream.