Fish farming is an important process of food production that seeks to meet the population growth, however is a source of pollution generating large volumes of contaminated water, causing environmental pollution. In order to minimize this impact, this study aimed to evaluate the efficiency of two advanced oxidative techniques to treat real effluent from fish farming, the Fenton reaction and electrochemistry. Treatments were carry out on a pilot scale (60L) and laboratory scale (250 mL). The efficiency of the reactions was assessed by the reduction of turbidity and COD of the effluent, as well as the toxicity of the effluent after treatment in germination lettuce (Lactura sativa) and mortality and sensory performance of the Nile tilapia (Oreochromis niloticus). For the Fenton reaction, it assessed the influence of the concentration of Fenton reagent (Fe2+ and H2O2), and the electrochemical process evaluated the applied current density and the supporting electrolyte (Na2SO4, H2SO4 and NaCl). According to the results of the physicochemical analyzes, both technologies were also effective in the treatment of this effluent, with reductions of 99% and 95% of the turbidity and COD respectively, for the Fenton reaction followed by flocculation; and 95% to 89% in turbidity and COD respectively, for the electrochemical process. In the electrochemical process the efficiency was associated with direct and indirect oxidation of pollutants and flotation of the particulate material through electrogenerated gas. In toxicological test of Fenton reagent with lettuce seeds, the Fe2+ concentrations showed no toxicity, since the H2O2 concentrations indicated high toxicity. Tests with Nile tilapia corroborate the results of lettuce seeds. After the treatment with Fenton's reaction effluent treated with 10 mmol of H2O2 L-1 and 0.5 mmol Fe2+ had the same germination and root growth rates of the raw wastewater, as in the tests with Nile tilapia effluent showed considerable toxicity, possibly due to residual peroxide. In the electrochemical process the best results were obtained when employed the H2SO4 as supporting electrolyte and the lowest current density (10 mA cm-2). The toxicology tests with lettuce and Nile tilapia indicated that the treated effluent has low toxicity with germination rate and lettuce radicle growth equal to control, and Nile tilapia the mortality rate was zero, even after 96 hours of fish contact with the treated effluent. The techniques applied in this study showed high efficiency in the treatment of real effluent from fish farming, making it adequate for disposal or reutilization. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A piscicultura é um importante processo de produção de alimentos que busca atender o crescimento populacional, porém pode ser uma fonte poluidora, gerando grandes volumes de água contaminada, causando poluição ambiental. Visando minimizar esse impacto, esse trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência de dois processos oxidativas avançadas no tratamento de efluente real gerado pela piscicultura, a reação de Fenton e a eletroquímica. Os tratamentos foram realizados em escalas, piloto (60 L) e de bancada (250 mL). A eficiência das reações foi avaliada pela redução da turbidez e DQO (Demanda Química de Oxigênio) do efluente, bem como a toxicidade do efluente após o tratamento frente à germinação da alface (Lactura sativa) e mortandade e comportamento sensorial da tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus). Para a reação de Fenton, avaliou-se a influência da concentração dos seus reagentes (Fe2+ e H2O2), e para o processo eletroquímico avaliou-se a densidade de corrente aplicada e o eletrólito suporte (Na2SO4, H2SO4 e NaCl). De acordo com os resultados das análises físico-químicas, os dois processos apresentaram alta eficiência no tratamento deste efluente, com reduções de 99% (turbidez) e 95% (DQO), para a reação de Fenton seguida de floculação, e para o processo eletroquímico as reduções foram de 95% (turbidez) e 89% (DQO). No processo eletroquímico a eficiência foi associada à oxidação direta e indireta dos poluentes e flotação do material particulado através dos gases eletrogerados. Nos ensaios toxicológicos dos reagentes de Fenton com sementes da alface, as concentrações de Fe+2 não apresentaram toxicidade, já as concentrações de H2O2 indicaram elevado grau toxicológico. Os ensaios com tilápia do Nilo corroboraram com os resultados das sementes da alface. Após o tratamento com reação de Fenton o efluente tratado com 10 mmol L-1 de H2O2 e 0,5 mmol de Fe2+ apresentou os mesmos índices de germinação e crescimento da radícula do efluente bruto, já nos testes com tilápia do Nilo o efluente apresentou considerável toxicidade, possivelmente devido a peróxido residual. No processo eletroquímico os melhores resultados foram obtidos quando empregado H2SO4 como eletrólito suporte e a menor densidade de corrente (10 mA cm-2). Os testes toxicológicos com alface e tilápia do Nilo indicaram que o efluente tratado apresenta baixa toxicidade com índice de germinação e de crescimento da radícula da alface igual a do controle, e com tilápia do Nilo o índice de mortandade foi nulo, mesmo após 96h de contato dos peixes com o efluente tratado. As técnicas aplicadas neste estudo apresentaram alta eficácia no tratamento do efluente real da piscicultura, tornando-o adequado para descarte ou mesmo reutilizado em sistema de ciclo fechado.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Em várias regiões do mundo, assim como no Brasil, um alto percentual da população e até comunidades inteiras não têm acesso a um sistema de tratamento de esgoto centralizado, sendo comum o uso das fossas sépticas e/ou sumidouros e, em muitos casos, os esgotos são lançados in natura diretamente nos corpos hídricos. Com o objetivo de oferecer uma alternativa tecnológica de baixo custo de implantação e operação com vistas à minimização dos impactos ambientais e em atendimento a pequenas comunidades isoladas e de interesse social, o presente projeto desenvolveu com base em sistemas apresentados na literatura, um ecossistema engenheirado compacto para o tratamento de esgoto domiciliar de pequenos geradores. O sistema é composto por tratamento preliminar (caixa controladora de vazão e caixa de gordura), primário (fossa séptica), secundário (filtro aerado submerso e decantador secundário) e um conjunto de tanques vegetados por macrófitas aquáticas (Eichhornia crassipes, Schoenoplectus sp., Panicum cf. racemosum) intercalados por um tanque de algas para remoção da carga poluidora remanescente e nutrientes. O sistema foi instalado no CEADS/UERJ na Vila de Dois Rios, Ilha Grande, litoral Sul do Rio de Janeiro, operado e monitorado desde Abril de 2009, sendo que o presente estudo referese aos primeiros 200 dias de monitoramento. A remoção da carga poluidora foi monitorada na vazão de 200 L/h, posteriormente corrigida para 52 L/h, almejando alcançar os padrões de lançamento da Resolução CONAMA 357 e a NBR 13969 da ABNT, para os parâmetros de OD, pH, Temperatura, Nitrato, N amoniacal, DBO5, DQO, SSD, Cloreto e, Óleos e Graxas e outros parâmetros não incluídos na Resolução (Cond. Elétrica, COT, Alcalinidade, Dureza, Nitrito, Fósforo total e demais Sólidos (ST, SST, SSV, SSF e SDT ). Os resultados obtidos indicam que o sistema foi mais eficiente quando operado na vazão de 52 L/h, quando apresentou as seguintes taxas de remoção: 96 % (Nitrito); 71 % (Nitrato); 47 % (N amoniacal); 96,7 % (DQO); 95,7 % (DBO5); 10 % (Fósforo total). O sistema apresentou uma evolução ao longo do tempo de operação e após a redução na vazão, garantiu o enquadramento de 12 dos 14 parâmetros analisados (exceto N amoniacal e Fósforo total), nos padrões de lançamento contemplados pela Legislação Federal, CONAMA 357 e Legislação Estadual do RJ, SP, MG e GO. Para aumento da eficiência de tratamento, recomenda-se redimensionamento do filtro aerado submerso-decantador e tanques vegetados, com base nas recomendações do PROSAB 2. / In different regions of the world as well as in Brazil, a high percentage of the population and even entire communities do not have access to sewerage and/or centralized sewage treatment. The common scenario is the presence of septic tanks and sinks or, in many cases, sewage discharge directly into recipient water bodies. With the objective of making available a technological alternative with low cost of implementation and operation and to minimize environmental impacts, the present project developed based on systems reported in the literature, a compacted engineering ecosystem for treatment of domestic sewage from small generators. The system is formed by a preliminary (flow controller and grease tank), primary (septic tank) and a secondary treatment (submersed aerated filter and secondary decanter) and a group of tanks with aquatic macrophytes (Eichhornia crassipes, Schoenoplectus sp., Panicum cf. racemosum) interlaced by a tank with algae for removal of the remaining pollutants and nutrients. The system was installed at CEADS/UERJ, Vila de Dois Rios, Ilha Grande in the south coast of Rio de Janeiro and it has been operated and monitored since April 2009; this study reports the first 200 monitoring days. The removal efficiencies of the polluted load were monitored during the flow 200 L/h, later corrected to 52 L/h, with the aim of meeting the threshold limits established by the Resolution CONAMA 357 and NBR 13969 of ABNT, for the following parameters: DO, pH, Temperature, Nitrate, Ammoniacal Nitrogen, BOD5, COD, sedimentable solids chloride, Grease and Oil, and parameters not included in those Resolutions (EC, TOC, alkalinity, hardness, Nitrite, Total Phosphorus, and different categories of solids (TS, TSS, VSS, FSS and TDS). The results showed that the system was more efficient when operated with the lower flow (52L/h), when it achieved the following percentages of removal: 96% (Nitrite); 71% (Nitrate); 47% (Ammoniacal nitrogen); 96.7% (COD); 95.7% (BOD5); 10% (Total Phosphorus). The system presented an evolution throughout the operation period. After the flow reduction, 12 among 14 parameters analyzed, met the threshold limits established by the Federal Legislation, the Resolution CONAMA 357 and environmental legislations from the States of Rio de Janeiro, São Paulo, Minas Gerais and Goiás. To increase the treatment efficiency, it is recommended redesigning the submerged aerated filter and planted tanks, based on recommendations found in PROSAB 2.

[pt] O uso do carvão ativado (CA) no tratamento de águas e efluentes possui importante papel na eliminação de cor, odor, mau gosto e remoção de compostos orgânicos, fenólicos e substâncias que diminuem a qualidade da água e pode ser obtido de diferentes fontes de origem vegetal com alto teor de carbono tais como coco, café, casca de arroz, entre outros. No Brasil são produzidos anualmente cerca de 12 milhões de t/ano de arroz em casca, que quando beneficiados geram aproximadamente 2,4 milhões de t/ano de casca de arroz, a qual tem sido queimada em termoelétricas para a geração de energia elétrica, sobrando como resíduos a cinza da casca de arroz (CCA). Visando a obtenção de um adsorvente através de um resíduo abundante para utilização como filtro de tratamento de água e de efluente, o presente trabalho apresenta um estudo de caracterização do CA produzido a partir do resíduo de cinza da casca do arroz (CACCA) para verificar as condições de utilização do mesmo como filtro de tratamento de água e de efluentes. Para tanto, o CACCA foi caracterizado por: Área Superficial, Fluorescência de Raios X, Difração de Raios X e Microscopia Eletrônica de Varredura, Teor de Cinzas, pH e comparado a cinza de casca de arroz (CCA) e ao produto comercial (COM) atualmente utilizado. Após a constatação de que o mesmo possui características de um CA e similares ao comercial, foram analisadas a sua efetividade em melhorias de propriedades físico-químicas e biológicas (cor aparente, turbidez, pH, DQO, absorção de sódio e coliformes) de quatro amostras selecionadas para verificar os resultados comparados ao produtos comercial, demonstrando a sua eficiência como adsorvente. / [en] Urban agglomerations and water consumption have been increased. As a consequence, its necessary to construct structures for capture, transport and storage of water and even develop treatment techniques for the different water sources in order to provide quality water for the population (FUNASA , 2007). However, Brazilian governament doesn t invest enough to supply improvements in basic infrastructure, and that generates deficits in the sanitation sector. According to Brazilian National Sanitation Information System (SNIS, 2013), only 48.6 percent of the population has sewage collection and only 39 percent are treated. 7 percent of the urban population does not have access to the supply network of water. These indexes indicate the reality of sanitation in Brazil, but the current numbers of official information systems do not analyze the quality of these water.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Em várias regiões do mundo, assim como no Brasil, um alto percentual da população e até comunidades inteiras não têm acesso a um sistema de tratamento de esgoto centralizado, sendo comum o uso das fossas sépticas e/ou sumidouros e, em muitos casos, os esgotos são lançados in natura diretamente nos corpos hídricos. Com o objetivo de oferecer uma alternativa tecnológica de baixo custo de implantação e operação com vistas à minimização dos impactos ambientais e em atendimento a pequenas comunidades isoladas e de interesse social, o presente projeto desenvolveu com base em sistemas apresentados na literatura, um ecossistema engenheirado compacto para o tratamento de esgoto domiciliar de pequenos geradores. O sistema é composto por tratamento preliminar (caixa controladora de vazão e caixa de gordura), primário (fossa séptica), secundário (filtro aerado submerso e decantador secundário) e um conjunto de tanques vegetados por macrófitas aquáticas (Eichhornia crassipes, Schoenoplectus sp., Panicum cf. racemosum) intercalados por um tanque de algas para remoção da carga poluidora remanescente e nutrientes. O sistema foi instalado no CEADS/UERJ na Vila de Dois Rios, Ilha Grande, litoral Sul do Rio de Janeiro, operado e monitorado desde Abril de 2009, sendo que o presente estudo referese aos primeiros 200 dias de monitoramento. A remoção da carga poluidora foi monitorada na vazão de 200 L/h, posteriormente corrigida para 52 L/h, almejando alcançar os padrões de lançamento da Resolução CONAMA 357 e a NBR 13969 da ABNT, para os parâmetros de OD, pH, Temperatura, Nitrato, N amoniacal, DBO5, DQO, SSD, Cloreto e, Óleos e Graxas e outros parâmetros não incluídos na Resolução (Cond. Elétrica, COT, Alcalinidade, Dureza, Nitrito, Fósforo total e demais Sólidos (ST, SST, SSV, SSF e SDT ). Os resultados obtidos indicam que o sistema foi mais eficiente quando operado na vazão de 52 L/h, quando apresentou as seguintes taxas de remoção: 96 % (Nitrito); 71 % (Nitrato); 47 % (N amoniacal); 96,7 % (DQO); 95,7 % (DBO5); 10 % (Fósforo total). O sistema apresentou uma evolução ao longo do tempo de operação e após a redução na vazão, garantiu o enquadramento de 12 dos 14 parâmetros analisados (exceto N amoniacal e Fósforo total), nos padrões de lançamento contemplados pela Legislação Federal, CONAMA 357 e Legislação Estadual do RJ, SP, MG e GO. Para aumento da eficiência de tratamento, recomenda-se redimensionamento do filtro aerado submerso-decantador e tanques vegetados, com base nas recomendações do PROSAB 2. / In different regions of the world as well as in Brazil, a high percentage of the population and even entire communities do not have access to sewerage and/or centralized sewage treatment. The common scenario is the presence of septic tanks and sinks or, in many cases, sewage discharge directly into recipient water bodies. With the objective of making available a technological alternative with low cost of implementation and operation and to minimize environmental impacts, the present project developed based on systems reported in the literature, a compacted engineering ecosystem for treatment of domestic sewage from small generators. The system is formed by a preliminary (flow controller and grease tank), primary (septic tank) and a secondary treatment (submersed aerated filter and secondary decanter) and a group of tanks with aquatic macrophytes (Eichhornia crassipes, Schoenoplectus sp., Panicum cf. racemosum) interlaced by a tank with algae for removal of the remaining pollutants and nutrients. The system was installed at CEADS/UERJ, Vila de Dois Rios, Ilha Grande in the south coast of Rio de Janeiro and it has been operated and monitored since April 2009; this study reports the first 200 monitoring days. The removal efficiencies of the polluted load were monitored during the flow 200 L/h, later corrected to 52 L/h, with the aim of meeting the threshold limits established by the Resolution CONAMA 357 and NBR 13969 of ABNT, for the following parameters: DO, pH, Temperature, Nitrate, Ammoniacal Nitrogen, BOD5, COD, sedimentable solids chloride, Grease and Oil, and parameters not included in those Resolutions (EC, TOC, alkalinity, hardness, Nitrite, Total Phosphorus, and different categories of solids (TS, TSS, VSS, FSS and TDS). The results showed that the system was more efficient when operated with the lower flow (52L/h), when it achieved the following percentages of removal: 96% (Nitrite); 71% (Nitrate); 47% (Ammoniacal nitrogen); 96.7% (COD); 95.7% (BOD5); 10% (Total Phosphorus). The system presented an evolution throughout the operation period. After the flow reduction, 12 among 14 parameters analyzed, met the threshold limits established by the Federal Legislation, the Resolution CONAMA 357 and environmental legislations from the States of Rio de Janeiro, São Paulo, Minas Gerais and Goiás. To increase the treatment efficiency, it is recommended redesigning the submerged aerated filter and planted tanks, based on recommendations found in PROSAB 2.

Orientadores: Denis Miguel Roston / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-09T10:15:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gondim_JosaniaAbreu_M.pdf: 41317417 bytes, checksum: f6b903d20ea4ee4e68f3485a6f6b6d44 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Os plásticos fazem parte dos resíduos sólidos urbanos, que devido ao grande volume gerado, tem causado entre outros fatores, impactos ambientais e redução da vida útil dos aterros. Uma das propostas básicas apresentada pela Agenda 21 para gerenciamento dos resíduos sólidos, é a reciclagem dos materiais, que apresenta importantes benefícios, como redução dos impactos ambientais, aumento de matéria-prima de fontes não renováveis, aumento da vida útil dos aterros e ganhos econômicos. O Brasil é o terceiro maior reciclador mundial de plásticos que ocorre principalmente através do processo mecânico. Uma das etapas neste processo é a lavagem dos plásticos produzindo efluente. Pouca literatura tem sido encontrada sobre sistemas de tratamento deste tipo de efluente. Os dados obtidos destinaram-se, principalmente, à prática da reciclagem dos plásticos dentro de uma tecnologia sustentável. O presente experimento, em escala real, caracterizou efluente de uma indústria recicladora dos plásticos PEBD, PEAD e PP, no município de Sumaré/SP, implantou sistema de tratamento através de reator anaeróbio compartimentado (RAC) e leitos cultivados (LCFSS), monitorou e operou o sistema durante, respectivamente, 8 e 6 meses. O sistema escolhido fundamentou-se na eficiência, viabilidade econômica, atendimento à realidade da empresa e aproveitamento de estruturas de tratamento já existentes. O volume de água consumido por kg de plástico lavado era em média 0,66 L, o que produzia um volume diário de 10m3 de efluente/dia. A vazão de aplicação no sistema foi de 1,25 m3/h.A empresa reciclava em média 300 1.de plásticos por mês, produzindo 200 m3 de efluente. O sistema ocupou a área de 305 m2, era composto por 8 estruturas em alvenaria, num total de 175 m2 de área construída e foi monitorado durante 245 dias. A vegetação utilizada no leito cultivado foi taboa (Typha domingensis Person). O TDH total do sistema foi de 32,64 h, onde no RAC foi de 15 h e no leito cultivado de 12 h. Foram analisados 31 parâmetros. O efluente apresentava valores médios de pH 5,5, inferior a chorume, de nitrato acima da concentração típica dos esgotos domésticos e de fósforo dentro da faixa destes. Os pontos de coleta foram: na entrada do sistema, entrada do RAC, entrada do leito cultivado, lançamento. As remoções médias do sistema foram as seguintes: ST 97,6%, STF 83%, STV 94,9%, SST 97,1%, SSF 98,4%, SSV 96,7%, STD 93,7%, SDF 79,3%, SDV 96,4%, SS 100%, DQO 48,3%, turbidez 80,9%, amônia NH352,1%, nitrato N03 47%, fósforo Pt 53,3%, fosfato P04 55,3%, ortofosfato P2Os55%, Coliformes Totais 96,4%, E. coli 94,7%, metais pesados cádmio 72,3%, chumbo 89,8%, cobre 82%, cromo total 82,7%, zinco 74,1%. Os valores de lançamento foram dentro dos limites da CONAMA 357/05 e ou NBR 9800/87 e Decreto 8.468/76 para efluente lançado em rede pública coletora de esgoto. Os valores médios da turbidez e dos SST no lançamento indicaram ser possível a recirculação do efluente tratado, para uso na lavagem dos plásticos, reduzindo o consumo de água. Cerca de 0,5 1. de resíduos plásticos ao mês eram retirados do efluente e poderiam retomar para a produção após secagem. Valores maiores de remoções poderiam ser alcançados, em especial de fósforo e nitrogênio, caso todos leitos cultivados fossem operados e alcançassem maturidade. Mesmo assim, o sistema implantado mostrou ser eficiente no tratamento de efluente de lavagem de plásticos / Abstract: Plastics are part of the urban solid waste, due at the great volume generated, it has caused among other facts, enviromental impacts and reduction of the useful landfill life. One of the basics proposal presented by Agenda 21 to management of the solid waste is the recycling, that presents benefits, like enviromental impact reduction, raw material incrise as non replace font, increasing of useful life of the landings and profits gain. Brazil is the third world wide plastics recycling that mainly occurs at mechanically process. One step in this process is the washing of plastics that produce effluents. Few literature has been made about treatment sistems of this kind of effluent. The destination of the data obtained, mainly, the recycling pratice of plastics in a defensible technology. To this present experiment, in real scale, it was characterized the effluents from a plastic recycling plant, types PEBD, PEAD and PP in Sumare city - SP, wich implanteda treatment system using a compartment anaerobic reactor (RAC) and constructed wetland (LCFSS), checked and opperated this system during, respectively 8 and 6 months. The chosen system was based in the efficient, economic viability, attending the company needs and utilization of the treatment structure existed. The water volume used for each plastickg washed on an average 0,66 liter, and produced a daily volume of 10m3 of effluent. The drainage of the sistem was 1,25 m3Ih. The company recycled on an average of 300 ton of plastic monthly, producing 200 m3 of effluent. The area of the sistem uses 305 m2, 8 warehouse, in a total of 175m2 of built area and has been monitored during 245 days. The used vegetable in the cultivable bed was taboa (Typha domingensis Person). The TFD total in the sistem was 32,64 h, where the RAC was 15 h and in the cultivable bed 12 h. It was analysed 31 parameters. The effluent showed on an average of pH 5,5, under the fact, nitrate above of tipical concentration on domestic sewer, and phosphorus in this zone. The collection points was: system entrance, RAC entrance, constructed wetland entrance, sewer. On an average the removed material was: ST 97,6%, STF 83%, STV 94,9%, SS1'97,1 %, SSF 98,4%, SSV 96,7%, STD 93,7%, SDF 79,3%, SDV 96,4%, SS 100%, DQO 48,3%, muddle 80,9%, ammonia NH352,1%, nitrate NO347%, phosphorus Pt 53,3%, phosphate PO455,3%, orthophosphate P2Os55%, Total Coliformes 96,4%, E. coZi 94,7%, cadmium 72,3%, lead 89,8%, copper 82%, chromium 82,7%, zinc 74,1%. The sewer amount was in the limits of CONAMA 357/05 and/or NBR 9800/87 and Decree 8.468/76 for effluent launched in public sewer system. The middle and SST values launched indicated the possibility of recirculating the effluent afier treatment, to using plastic washing, reducing the water consume. About 0,5 ton monthly of plastics was removed from effluent and could retum afier dry up to production. We could reach bigger remotion, specially phosphorus and nitrogem, if all cultivable bed was used and the taboa reach the maturity. The system, anyway, prove to be efficient at the effluent treatment for plastics washing / Mestrado / Agua e Solo / Mestre em Engenharia Agrícola

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:18:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maria Celia Cavalcante de Paula e Silva.pdf: 1646404 bytes, checksum: 531c05f26494def9885f1aa26f617cd2 (MD5) Previous issue date: 2011-01-31 / The contamination of water bodies by domestic and industrial wastewaters is one of the principle causes of environmental pollution causing eutrophication and a reduction in the sanitary quality of water resources. During various decades immobilized algae have been used in the treatment of wastewaters. The technology of immobilizing microalgae in beads of calcium alginate increases the photosynthetic longevity, viability, durability and cellular activity, This study investigated at laboratory scale, the potential of the microalgae Chlorella sp. in removing phosphorus and thermo-tolerant coliform bacteria from secondary effluents. The strains of Chlorella sp. species were isolated from a series of four shallow waste stabilization ponds 1m in width, 5m in length and 0.5m deep that were treating sanitary landfill leachate with high concentrations of ammonia. The experimental system comprised 10 bioreactors (with volumes from 0.1 to 1L), filled with beads of microalgae immobilized in calcium alginate at concentrations of 2%, 4% and 6%. The bioreactors were fed with effluent from a septic tank (TS) and from an intermittent sand filter (receiving the septic tank effluent). The bioreactors were operated in batch mode with contact times of 3 and 5h for phosphorus removal and 6h for thermo-tolerant coliform removal. The experiments were performed at 27 0 C and with illumination provided by 4 fluorescent tubes of 40 watts. The principal mechanisms involved in the treatment of the effluents were the photosynthetic activity of the microalgae and the biochemical reactions between the constituents of the immobilizing matrix and the effluent. Significant removals of total phosphorus (80%) occurred with 3h of contact in the bioreactors of volumes of 0.1 and 1.0L and mean reductions of 99,9999% for thermo-tolerant coliforms with contact times of 6h with the influent (mean concentration of 10 6 CFU/100ml) using bioreactors of a volume of 0.1L. In the bioreactors of 1L volume with microalgae immobilized in 4 and 6% alginate, the large volume of algal beads and the elevated concentrations of alginate limited light penetration and compromised effluent quality. / A contaminação dos mananciais por esgotos domésticos e industriais é um dos principais causadores da poluição ambiental, gerando eutrofização e queda na qualidade sanitária dos recursos hídricos. Há algumas décadas, as algas imobilizadas têm sido usadas no tratamento de águas residuárias. A tecnologia de imobilização de microalgas em esferas de alginato de cálcio aumenta a longevidade fotossintética, viabilidade, durabilidade e atividade biocatalisadora celular. Esse estudo investigou em escala de laboratório, o potencial da microalga Chlorella sp. na remoção de fósforo e coliformes termotolerantes de efluente secundário. As cepas de Chlorella sp. foram isoladas de um sistema de 4 lagoas rasas com dimensões de 1m de largura, 5m de comprimento e 0,5m de profundidade que tratava lixiviado, com alta concentração de nitrogênio amoniacal. O sistema experimental constituiu-se por 10 bioreatores (volumes de 0,1L e 1,0L), preenchidos com algas imobilizadas em esferas de alginato de cálcio em concentrações de 2%, 4% e 6%. Os bioreatores foram alimentados por efluente do TS (tanque séptico) e do FI (filtro intermitente) em regime de batelada intermitente com tempo de contato de 3 e 5 h para fósforo, e 6 h para coliformes termotolerantes. O experimento foi realizado em temperatura controlada de 27 0 C e sob a iluminação de 4 lâmpadas fluorescentes de 40 Watts. Os principais mecanismos envolvidos no tratamento dos efluentes foram a atividade fotossintética das algas e as reações bioquímicas entre os constituintes da matriz imobilizante e o efluente. Remoções significativas de fósforo total (80%) ocorreram em 3 h de contato em bioreatores com 0,1L e 1,0L de volume e reduções médias de 99,9999% de coliformes termotolerantes em 6 horas de contato dos afluentes (concentração média de 10 6 UFC/100mL). Em bioreatores com 1L de volume com algas imobilizadas em alginato a 4% e 6%, o grande volume de esferas e elevada concentração de alginato, dificultaram a penetração da luz, comprometendo a qualidade do efluente final.

Este trabalho teve como objetivos principais a caracterização da mina de turfa de Eugênio de Melo, localizada no Estado de São Paulo, região do Vale do Rio Paraíba do Sul, bem como uma amostra representativa do seu minério. Esta amostra foi testada sob duas condições – in natura e tratada com ácido clorídrico – como adsorvente de metais pesados visando a aplicação do minério em processos de tratamento de efluentes líquidos. Adotaram-se como estudos de caso lixívias obtidas a partir de resíduos da mineração de sulfetos de chumbo e metais associados existentes na região do alto curso do Rio Ribeira de Iguape, geradas em laboratório. Tais depósitos encontram-se sob a forma de extensos corpos às margens de importantes drenagens, circunscritas à região de Adrianópolis (PR). A possibilidade de liberação dos metais pesados presentes nestes depósitos para o ambiente foi avaliada através de estudos granulométricos, mineralógicos e químicos de uma coluna amostrada num destes depósitos. Os teores dos metais presentes nas lixívias enquadraram-nas como não passíveis de descarte para o ambiente sem tratamento prévio, segundo a legislação estadual e federal que regem o assunto. Os resíduos da mineração aqui estudados, compreendendo rejeitos das plantas de concentração mineral e escórias de uma unidade de metalurgia, foram caracterizados como Classe I (perigosos) de acordo com metodologia adotada pela Associação Brasileira de Normas Técnicas. A capacidade adsortiva da turfa para 5 dos metais presentes nas lixívias foi avaliada através de experimentos de equilíbrio, conduzidos em batelada, em sistemas de componente único. Os dados obtidos apresentaram ajuste ao modelo cinético de Langmuir. A afinidade química da turfa revelou-se mais forte para chumbo, cobre e cádmio, e mais reduzida para zinco e manganês. Cálcio e magnésio, provenientes dos metadolomitos hospedeiros das mineralizações sulfetadas, apresentam-se em grande quantidade nas lixívias e foram caracterizados como elementos interferentes no processo adsortivo, que se mostrou, também, influenciado pelo pH e temperatura de realização dos ensaios. As lixívias foram submetidas a 5 ciclos sucessivos de contato com a turfa para se avaliar a eficiência do processo adsortivo em enquadrá-las à legislação ambiental de descarte. Nesta simulação de tratamento de efluentes por bateladas, em situação de adsorção competitiva, a turfa revelou-se um bom adsorvedor para chumbo e cobre. Seu modesto desempenho relativamente a cádmio, zinco e manganês posiciona-a como insumo adequado a processos de descontaminação de efluentes líquidos preferencialmente após etapa de tratamento primário. / This work has as main objectives the characterization of the Eugênio de Melo peat mine, located in the Paraíba do Sul River Valley, State of São Paulo, as well as a representative sample of its ore. This sample was tested as an absorbent material in two conditions – both in natura and treated with hydrochloric acid – in order to assess its use in liquid effluent treatment process. It were adopted as case studies lab generated leaches obtained from mining residues of lead and associated metals sulfides present at the upper course of the Ribeira do Iguape River region, accumulated as huge deposits close to important drainages, near the Adrianópolis (PR) region. The possibility of the heavy metals’ environmental release from those deposits was assessed through grain size distribution, mineralogical and chemical approaches. These studies were led in a vertical profile surveyed in a specified deposit. The leaches’ heavy metal contents surpass the limits set by both state and federal environmental permits, so they are not allowed for discharge to the environment without prior treatment. The mining residues studied here – mining wastes and metallurgical slags – were characterized as Type I (perilous material) according to Brazilian Guidelines for Residues Classification set by Brazilian Association for Technical Standards. The peat’s adsorptive capacity was assessed for 5 of the heavy metals present in the leaches by means of batch equilibrium essays conducted in single component systems. The data of these experiments fitted to Langmuir’s kinetic model. The chemical affinity of the peat was stronger for lead, copper and cadmium, and weaker for zinc and manganese. Calcium and magnesium derived from metadolomites that hosts sulfide mineralization are in great amount in the leaches. They were identified as interferential constituents to the adsorptive process, which are also affected by the pH and temperature of the assays. The leaches were undergone to 5 cycles of contact with peat in order to assess if the adsorptive process fit them to the legal discharge environmental standards. In this simulation of batch effluent treatment by means of competitive adsorption, the peat revealed itself as a good adsorbent for both lead and copper. The weak adsorptive performance for cadmium, zinc and manganese ranked peat only as a qualified supplies to remediation process entailing liquid effluents, preferably after primary treatment process.

Oriunda da etapa de destilação do caldo do caldo da cana-de-açúcar, a vinhaça é um subproduto da produção de etanol. Apesar de seu difundido uso na agricultura canavieira como fertirrigação, sua disposição no solo tem sido questionada quanto a possíveis riscos ambientais. Uma destinação alternativa à vinhaça e seu tratamento anaeróbio, considerado bastante atrativo haja vista a possibilidade de recuperação de energia na forma de biogás, sem interferir em suas qualidades como biofertilizante. Entre os sistemas de tratamento anaeróbios, os reatores de leito fixo têm sido amplamente utilizados devido à sua estabilidade operacional. A modelagem abrangente destes tipos reatores tende a ser complexa de forma que o estudo dos escoamentos em seu interior do reator é vital. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi analisar e simular numericamente a hidrodinâmica de reator de leito fixo de fluxo ascendente tipo APBR (anaerobic packed bed reactor). Em termos gerais, os resultados obtidos por simulação foram confrontados tanto com os correspondentes valores experimentais como com aqueles obtidos a partir dos modelos uniparamétricos comumente usados para representar reatores não ideais. Para tanto, foram empregados dados pré-existentes de ensaios hidrodinâmicos conduzidos no início e no final da operação, com biorreator alimentado com solução-traçador na forma de degrau a vazões de 4,6 L/dia e 2,3 L/dia. Foram considerados os modelos de dispersão de pequena e grande intensidade bem como o modelo de tanques agitados em série. Quanto às simulações numéricas, foi usado o software de CFD (fluidodinâmica computacional)COMSOL Multiphysics ® 4.3b.As curvas DTR obtidas via simulação e com base nos modelos para reatores não ideais foram confrontadas com as curvas obtidas experimentalmente. Para o reator operando com vazão de 2,3 L/dia, nenhum dos modelos propostos mostrou-se adequado quanto ao final da operação, em razão da incapacidade em representar o surgimento de picos de concentração que podem estar associados ao acúmulo de biomassa no interior do biorreator, mas também ao tipo de traçador utilizado para a realização do experimento. As demais curvas DTR sugerem que o reator em questão aproxima-se do tipo pistonado. O simulador CFD representou de forma bem adequada os dados experimentais em comparação com resultados obtidos a partir dos modelos para reatores não ideais. A simulação numérica de biorreatores para tratamento de efluentes mostrou-se, pois, capaz de fornecer informações mais detalhadas e precisas, geralmente úteis a engenharia do processo. Adicionalmente, foi implementado um simulador com base no método de Boltzmann em rede (lattice Boltzmann method, LBM) capaz de simular escoamento laminar bidimensional em regime permanente no interior de um canal. No escopo de uma linha de pesquisa em simulação LBM de biossistemas agroindustriais, trata-se de um esforço inicial quanto à simulação LBM da hidrodinâmica de biorreatores para tratamento de efluentes em geral. / Resulting from sugarcane juice distillation, vinasse is a by-product from ethanol industry. Despite its widespread use as fertirrigation at crops, direct deposition of vinasse into soils has raised environmental issues. Alternatively, it may undergo anaerobic treatment, which is very attractive in view of energy recovery as biogas while preserving vinasse quality as biofertilizer. Among anaerobic treatment systems, fixed-bed reactors come forward due to their operational stability. Their comprehensive modeling is prone to be complex so that the study of fluid flows prevailing inside is fundamental. Accordingly, the goal of this work was to numerically analyze and simulate the hydrodynamics within a particular upflow fixedbed reactor, namely anaerobic packed bed reactor. In general, results from simulations were compared with experimental counterparts as well as against results from well-known single-parameter models for non-ideal reactors. Existing data from hydrodynamic tests were then used, concerning operation at both start-up and shut-down and bioreactor stepwise feeding with tracer solution flow at 4,6 L/day and 2,3 L/day. Non-ideal reactor models comprised either low or high-dispersion together with continuous stirred-tank reactor model while COMSOL Multiphysics ® 4.3b CFD (computational fluid dynamics) software was employed for simulations. Retention time distribution (RTD) curves from simulations and from model calculations were compared to experimental ones. For operation at 2,3 L/day flow, no models proved to be suitable as far as shut-down operation is concerned, due to biomass accumulation inside the bioreactor. Remaining RTD curves suggested that reactor behavior resembles plug-flow type. Compared to non-ideal reactor models, CFD simulations proved to properly reproduce experimental data while being able to provide detailed and accurate information for process engineering towards effluent treatment. Furthermore, a numerical simulator was implemented as based on the lattice Boltzmann method (LBM) in order to deal with two-dimensional steady-state laminar flow inside a channel. As part of research work on LBM simulation of agroindustrial biosystems, aforesaid simulator contributed to LBM simulation of hydrodynamics within bioreactors for wastewater treatment in general.

[pt] Água de produção consiste de uma das principais preocupações ambientais relacionadas à produção de petróleo. Substâncias húmicas (SH) são naturalmente formadas durante a humificação de matéria orgânica por microorganismos, apresentando uma série de propriedades, dentre essas, a de captura de grande parte dos íons metálicos. O presente trabalho teve com o objetivo principal avaliar a viabilidade da utilização de SH no tratamento da água de produção, considerando a utilização de três diferentes compostos húmicos (HMC). Em relação ao tempo para a completa coagulação/floculação, observou-se uma variação em função da concentração utilizada, para todos os três casos de HMC. HMC-3 apresentou os menores intervalos de tempo, além de interface bem definida e sobrenadante final de aspecto límpido. Os resultados do teor de bário, após adição das HMC, mostram a redução do valor inicial em todos os casos, sendo que a maior redução para 4mL do HMC- 1. Ensaios realizados com as algas detectaram tanto um aumento da clorofila quanto das áreas médias das algas na presença de água de produção, sendo este mais acentuado quando também da presença de HMC-3. Os resultados mostraram ser factível o uso de substâncias húmicas em tratamentos que envolvam uma etapa de cogulação/floculação e confirmam a capacidade das SH de reter espécies metálicas como o bário. Nos ensaios com algas, teve-se forte indicativo da contribuição positiva da presença da água de produção para seu crescimento, especialmente da água de produção com SH. Estes resultados reafirmam o grande potencial do uso das SH em tratamentos ambientais. / [en] Produced water consists in one of the biggest environmental concerns related to oil production activities. Humic Substances (HS) are naturally formed during the humification organic residues by microorganisms and present several properties, amongst them, the ability to bind great part of the metal ions. The present work objectifies the avaluation the viability of the use of HS in the treatment of produced water, consideraing three different humic compounds (HMC-1, 2 e 3). In relation to the time for complete coagulation/floculation, a variation of the times as a function of the concentration of HS was observed, in all three cases. HMC-3 presented the shortest times, well defined interface and supernatant of clear aspect. The results of barium content, after HMC addition, clearly present the reduction of the initial values. The biggest reduction being obtained by 4 mL HMC-1. Tests algae detected an increase in the chlorophyll, as well as in the algae average areas, being this effect was even more accentuated in the presence of HMC-3. The results of the test show the possibility of HS use in treatments which involve a coagulation/floculation step nad confirm the HS capacity to bind metal species such as barium. The tests with algae strongly indicates the positive contribution of the presence of produced water to its growth, especially in the case of the produced water with HS. These results reaffirm the great potential of the use of HS in environmental treatments.

A local integrated pulp and paper Kraft mill had come under pressure from the local communities and mill personnel to reduce the odours that were perceived to be generated at the Farm Dams and irrigation farm situated adjacent to the mill. The typical odours associated with Kraft mills are due to the generation of four reduced sulphur compounds such as hydrogen sulphide (H2S), methyl-mercaptan (CH3SH), dimethyl-sulphide (CH3)2S and dimethyl-disulphide (CH3)2S2. These compounds are collectively referred to as Total Reduced Sulphur (TRS) components which are generated as a direct result of the Kraft pulping and chemical recovery process. These components can either be in the gaseous or aqueous phase depending on the characteristics of the effluent. Gaseous and aqueous TRS profiling of the mill indicated that hydrogen sulphide (H2S) was the main odour component generated and emitted from the Clarifiers and the Treated Effluent Transfer Sump (TETS) at the effluent treatment plant. The hydrogen sulphide (H2S) emission levels were affected by process upsets, sludge removal frequencies, chemical composition of the effluent, Sulphate Reducing Bacteria (SRB) activity, pH and temperature fluctuations. Treatment options such as pH control using slaked lime, dosing of biocides, addition of biomodifiers and/or a sulphate reduction inhibitor were investigated. The use of slaked lime, Ca(OH) 2, for pH control was not practical due to continuous pH fluctuations, increasing the pH would increase the scaling tendencies of the effluent and would also affect the soil cation-anion exchange properties of the irrigated farm land. The use of non-oxidising biocides was effective in reducing SRB activity between 99.2% and 99.8% at dosages between 4 mg/l and 25 mg/l. However, the use of biocides was not considered as a long term treatment option due to the various disadvantages such as the stability of the biocides at fluctuating pH and temperatures, half-life, environmental accumulation, toxicity and costs. The aqueous H2S level was reduced by 79% using different combinations of biomodifiers (nitrates, nitrites, molybdenum). Increasing the dosages of the biomodifiers (> 500mg/l) would be required to increase the reduction of H2S levels by more than 79%. The increased dosages would significantly increase the cost of the treatment programme. The accumulation of nitrates, nitrites and molybdenum could affect the soil texture, cation-anion exchange capacity, permeability, Sodium Absorption Ratio (SAR) and nutrient availability. A more environmentally friendly and cost effective treatment was found using sodium nitrate (biomodifier) together with AQ (sulphate reduction inhibitor). The continuous dosing of 50 mg/l sodium nitrate together with 4 mg/l AQ would be effective in reducing the average aqueous H2S levels (40 mg/l) by at least 92%. This treatment would also be compatible with aeration or oxidation procedures to further increase the removal of H2S to achieve an aqueous H2S level of <1 mg/l. Aeration or oxidation would also increase the dissolved oxygen and COD levels, increase the inhibition of SRB activity and oxidise any reduced sulphur. The dosing of sodium nitrate and AQ to control the generation of H2S is not patented in South Africa. It can, therefore, be used to treat the Kraft mill effluent without violating any intellectual property rights in South Africa. / Dissertation (MSc(Applied Science))--University of Pretoria, 2008. / Chemical Engineering / unrestricted