Fundação Araucária; CNPq / O elevado número de alternativas somado ao número de variáveis, que nem sempre são mensuráveis e muitas vezes são conflitantes, torna a escolha do sistema de tratamento de efluentes um difícil processo de decisão. A fim de assegurar que a melhor alternativa seja selecionada é necessário uma análise aprofundada, que considere o maior número de aspectos relacionados à tomada de decisão. Deste modo, este trabalho forneceu uma nova abordagem para a seleção de tecnologias de tratamento de águas residuais, considerando as dimensões econômicas, sociais, técnicas e ambientais. O modelo seguiu três etapas, sendo a primeira a definição das alternativas do modelo, as quais foram definidas através do estudo da viabilidade econômica de 37 tecnologias usuais no cenário brasileiro. Na segunda etapa, foram definidos dois grupos de critérios, de acordo com a vazão e a população, por meio da utilização do método de Copeland. E na terceira foi aplicado o método PROMETHEE II para ranqueamento das alternativas. Considerando os aspectos avaliados, as tecnologias infiltração lenta, infiltração rápida e lagoa anaeróbia seguida de lagoa facultativa foram as alternativas preferidas para as pequenas comunidades, ao passo que os sistemas UASB, seguido de póstratamento foram as opções menos preferidas. Para os centros urbanos as alternativas de destaque foram: infiltração rápida, reator UASB com filtro anaeróbio, já as de menor potencial foram os sistemas de lagoas. Os resultados contribuem para o desenvolvimento do saneamento, uma vez que o trabalho forneceu um processo de determinação mais robusto para seleção de tecnologias de tratamento, avaliando os critérios relevantes, como diretrizes para a determinação. / The high number of alternatives added to the number of variables, which are not always measurable and often conflicting, makes choosing the wastewater treatment system a difficult decision process. In order to ensure that the best alternative is selected, a depth analysis is required, which considers the greatest number of decision-making aspects. Therefore, this work has provided a new approach for the selection of wastewater treatment technologies, considering the economic, social, technical and environmental dimensions. The model has followed three stages: the first one was the definition of the model alternatives, which were defined through the economic viability study of 37 technologies usual in Brazil; in the second stage, two groups of criteria were defined, according to flow rate and population, using the Copeland method; and in the third one, the PROMETHEE II method was applied in order to rank the alternatives. Considering the aspects evaluated, the technologies as slow and fast infiltration, anaerobic pond followed by facultative pond were the preferred alternatives for small communities, while UASB systems followed by post-treatment were the less preferred options. For the urban groups the preferred alternatives were: fast infiltration, UASB reactor with anaerobic filter, while the ones with the least potential were the pond systems. The results contribute to the sanitation development, since the work has provided a robust determination process for the selection of the treatment technologies, by evaluating the most relevant criteria.

O tratamento de esgoto por meio de reatores anaeróbios, entre eles o tipo “Up-flow Anaerobic Slugde Blanket” – UASB é realizado há vários anos em alguns estados do Brasil. Para o dimensionamento e o controle destes reatores é considerada uma série de fatores como temperatura, pH do meio, carga hidráulica e, o objeto deste estudo, relação de nutrientes do afluente. As Estações de Tratamento de Esgoto recebem afluentes com variadas relações de nutrientes e não há na literatura consenso acerca de quais seriam os valores ótimos para funcionamento dos reatores. A fim de buscar maior entendimento sobre o assunto e assessorar o projeto, dimensionamento, e controle dos reatores anaeróbios, foi avaliada a influência da relação dos principais nutrientes (carbono, nitrogênio e fósforo) no desempenho de reatores tipo UASB tratando afluente sintético. Neste trabalho foram utilizados quatro reatores tipo UASB com as mesmas características, além disso, condições como TDH, carga orgânica e temperatura também eram constantes entre os reatores, sendo a única variável entre eles a relação C:N:P do afluente. O afluente sintético produzido tinha DQO esperada de 500 mg/L, valor próximo ao de esgotos domésticos. As análises se dividiram em duas partes, o monitoramento que durou 362 dias e os três perfis com 10 horas cada. No monitoramento foram realizadas análises de DQO, alcalinidade, ácidos voláteis, produção de gás metano, além da medição de temperatura e ph. Nos perfis foram feitas análises de DQO, fosfatos e nitrogênio amoniacal. Para discussão dos resultados foram realizados testes estatísticos a fim de indicar a existência de correlação entre as relações C:N:P dos afluentes e alguns dos resultados encontrados como: remoção de DQO, produção e consumo de alcalinidade e ácidos voláteis e produção de metano. Foi encontrada correlação apenas entre a produção de metano e as relações C:N:P testadas, sendo que para as outras análises esta correlação não foi confirmada. Todos os reatores obtiveram altas taxas quanto à remoção de DQO, estando estas acima de 75%, isto provavelmente se deve a fonte de carbono do afluente sintético ser a glicose; com relação a alcalinidade e ácidos voláteis, os resultados entre os reatores foram próximos e indicaram o bom funcionamentos destes; e quanto a geração de metano, o reator que operou sob a relação prevista de 300:5:1 obteve um rendimento 40% maior que os demais, alcançando a média diária de 162,05 mLCH4/gDQO. / Wastewater treatment using Anaerobic reactors, such as Up-flow Anaerobic Sludge Blanket – known as UASB, has been utilized for several years in some regions of Brazil. For design criteria and process control, it is considered several parameters as temperature, substrate pH, hydraulic load and nutrient ratio. Wastewater treatment plants process effluents with a variety of nutrient ratios and there is no consensus about what would be the optimal ranges for operating those reactors. Aiming to understand and assist the design, dimensioning and control of these reactors, this work evaluated the influence of the ratios of major nutrients (carbon, nitrogen and phosphorus) in the performance of a UASB reactor treating synthetic effluent. This work has used four UASB reactors with same characteristics, besides that, conditions such as HRT, organic load and temperature were the same among reactors, the only condition varying was C:N:P affluent ratios. The synthetic affluent produced had a COD expected of 500 mg/L, value similar to domestic wastewater. The analyses were divided in two parts: monitoring lasting 362 days and three profiles of 10 hours each. During monitoring were realized analyses of COD, alkalinity, volatile fatty acids, methane production, besides temperature and pH. Profiles analysed COD, phosphate and ammoniacal nitrogen. For the results discussion were realized statistical tests in order to find a correlation between affluents C:N:P ratios and results of COD removal, production and consumption of alkalinity and volatile fatty acids, and methane production rates. It was only found correlation between methane production and C:N:P ratios tested; for the other analyses no correlation was confirmed. All reactors obtained high COD removal rates - above 75 percent, this probably happened because synthetic affluent source of carbon was glycose; production of alkalinity and consume of volatile fatty acids among the reactors were similar, indicating an effective functioning. Regarding methane production, the reactor that operated with expected ratio of 300:5:1 obtained a performance 40% higher than the others, reaching a daily average of 162,05 mLCH4/gDQO.

O lançamento de esgoto não tratado é um dos principais fatores que contribuem para a poluição das águas. O tratamento de esgotos, quando existente, em grande parte dos casos é insuficiente para a remoção satisfatória de poluentes, principalmente para o atendimento aos padrões legais. Dentre os diversos motivos desta ineficiência, destacam-se o desconhecimento da composição efetiva do esgoto bruto de entrada e das eficiências dos processos unitários em diferentes locais de instalação, com alterações de clima, relevo, vegetação, dentre outros. Assim como para outras atividades, os projetos de estações e a seleção dos sistemas de tratamentos de esgoto contemplam um processo trabalhoso e demorado devido à grande quantidade de variáveis que devem ser considerados. A inexistência de modelamento sistêmico para tomada de decisão em projeto relacionados ao tratamento de esgotos dificulta ainda mais este processo. No intuito de atender esta carência, o presente projeto de pesquisa propõe que se elabore uma ferramenta que auxilie a tomada de decisão para projetos de ETE's de pequeno porte, possibilitando com uma consulta rápida, a partir do fornecimento de algumas informações sobre o local de instalação e da população a ser atendida, identificar os processos mais indicados para compor a estação de tratamento. / The release of untreated sewage is a major factor that helps contributing to water pollution. The sewage treatment, if any, in most cases is insufficient for satisfactory removal of pollutants, primarily for compliance with legal standards. Among the many reasons for this inefficiency, it was highlighted the lack of effective composition of raw sewage input and efficiencies of unit processes at different installation sites, with changes in climate, topography, vegetation, among others. As for other activities, projects of stations and selection of wastewater treatment systems include a laborious and time consuming due to the large number of factors that must be considered. The absence of auxiliary systems for decision making on project related to sewage treatment complicates this process. In order to meet this need, this research project proposes to develop a tool of decision making for projects of small WTP's, allowing with a quick query, providing some information about their location and population to be served, identify the processes that best suits to compose the treatment station.

O lançamento de esgoto não tratado é um dos principais fatores que contribuem para a poluição das águas. O tratamento de esgotos, quando existente, em grande parte dos casos é insuficiente para a remoção satisfatória de poluentes, principalmente para o atendimento aos padrões legais. Dentre os diversos motivos desta ineficiência, destacam-se o desconhecimento da composição efetiva do esgoto bruto de entrada e das eficiências dos processos unitários em diferentes locais de instalação, com alterações de clima, relevo, vegetação, dentre outros. Assim como para outras atividades, os projetos de estações e a seleção dos sistemas de tratamentos de esgoto contemplam um processo trabalhoso e demorado devido à grande quantidade de variáveis que devem ser considerados. A inexistência de modelamento sistêmico para tomada de decisão em projeto relacionados ao tratamento de esgotos dificulta ainda mais este processo. No intuito de atender esta carência, o presente projeto de pesquisa propõe que se elabore uma ferramenta que auxilie a tomada de decisão para projetos de ETE's de pequeno porte, possibilitando com uma consulta rápida, a partir do fornecimento de algumas informações sobre o local de instalação e da população a ser atendida, identificar os processos mais indicados para compor a estação de tratamento. / The release of untreated sewage is a major factor that helps contributing to water pollution. The sewage treatment, if any, in most cases is insufficient for satisfactory removal of pollutants, primarily for compliance with legal standards. Among the many reasons for this inefficiency, it was highlighted the lack of effective composition of raw sewage input and efficiencies of unit processes at different installation sites, with changes in climate, topography, vegetation, among others. As for other activities, projects of stations and selection of wastewater treatment systems include a laborious and time consuming due to the large number of factors that must be considered. The absence of auxiliary systems for decision making on project related to sewage treatment complicates this process. In order to meet this need, this research project proposes to develop a tool of decision making for projects of small WTP's, allowing with a quick query, providing some information about their location and population to be served, identify the processes that best suits to compose the treatment station.

Orientador: José Teixeira Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-16T21:13:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Piedade_AlineRegina_D.pdf: 10351385 bytes, checksum: 593830ddbd99d3342ee3c371badce31f (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O uso de leitos cultivados é uma alternativa no tratamento de águas residuárias, pois atuam na depuração de efluentes. Um aspecto importante deste tema está associado à complexidade ecossistêmica dos leitos. Com base neste enfoque, objetivou-se neste trabalho avaliar a dinâmica da retenção/remoção de fósforo em três sistemas de fluxo subsuperficial, com leitos cultivados por Typha sp. sob suporte de brita, o qual atuou no pós-tratamento de efluentes de esgoto doméstico de Reatores Anaeróbios Compartimentados (RAC). Para a determinação de critérios de projetos, houve o monitoramento da quantidade de água (vazão, volume, TDH e evaporação/evapotranspiração), da qualidade de água (concentração, carga e eficiência de retenção/remoção de fósforo), bem como dos levantamentos fisiológicos da vegetação e meteorológicos do local. Os leitos cultivados com a macrófita Typha sp. (leito Typha 1 e leito Typha 2) apresentaram eficiências de retenção de fósforo superiores ao leito no qual continha apenas brita (leito Brita). Em relação aos leitos cultivados com a macrófita, as vazões médias de entrada/saída foram de 55,4 e 51,2 l h-1, respectivamente, com taxa de evapotranspiração média de 8,9 mm. O TDH médio foi de 1,99 dias. As concentrações médias de fósforo de entrada/saída foram de 4,0 e 3,3 mg l-1, respectivamente. A carga média de fósforo de entrada foi de 226,3 mg h-1 e a carga média de saída foi de 175,6 mg h-1. A eficiência média de retenção de fósforo total foi de 22,4% e a eficiência média de remoção pela Typha sp. foi de 10,6%. Quanto ao desenvolvimento da vegetação, foram obtidas médias de 407 plantas e altura de 173,2 cm, sendo que cada planta tinha, em média, 11 folhas e área foliar de, aproximadamente, 0,27 m2. A vegetação apresentou massa de matéria fresca de 35,8 kg e massa de matéria seca de 6,4 kg, totalizando 17,8% de matéria seca. A concentração média de fósforo total na parte aérea das plantas foi de 2,5 g kg-1, que representou uma quantidade de 16,2 g de fósforo. Em relação às variáveis meteorológicas, notou-se grande influência do Déficit de Pressão de Vapor Saturado (DPVS) na demanda de evapotranspiração das plantas. Conclui-se que os sistemas de leitos cultivados com Typha sp. têm potencialidade de aplicação para tratamento de efluentes de esgoto doméstico / Abstract: Constructed wetlands are important alternatives for polluted water treatment because they carry the secondary treatment of effluents in the purification process. The characteristic ecosystem complexity of the wetlands is an important issue in this subject matter. Based on that consideration, the objective of this research work was established in evaluating phosphorus retention in three subsurface flow systems in constructed wetlands, using gravel medium (substrate) cultivated with macrophyte Typha sp., which acts as post-treatment domestic effluents of anaerobic baffled reactor (ABR). In order to establish criteria for projects, wetlands monitoring included flow recording, transpiration, water quantity (flow, evaporation/evapotranspiration and TDH), water quality (concentration, load and phosphorous retention efficiency) as well as surveys of physiological vegetation and meteorological site. Results indicated the constructed wetlands with the macrophyta Typha sp. (Typha be 1 and Typha 2) presented higher phosphorous retention efficiency if compared with gravel bed. Results also showed an average water input flow of 55.4 l h-1 and an output water flow of 51.2 l h-1 yielding a balance of 4.2 l h-1 which represents an average evapotranspiration rate of 8.9 mm. Average TDH was noted to be of 1.99 days. Inlet water showed an average phosphorous concentration of 4.0 mg l-1 meanwhile the outlet water presented of 3.3 mg l-1 holding a difference of 0.7 mg l-1. Average phosphorous concentration of inlet water was recorded as 226.3 mg h-1 meanwhile the average phosphorous concentration at the outlet water was of 175.6 mg h-1, holding a difference of 50.8 mg h-1. Average phosphorous total retention efficiency was of 22.4% and of 10.6% of remotion by Typha sp. Vegetation development indicated na average value of 173.2 cm measured in 407 individuals, observing that an average number of 11 leaves for each plant and a foliar area close to 0.27 m2. Total vegetation presented 35.8 kg of fresh mass and 6.4 kg of dry mass, representing 17.8% of dry matter. Average phosphorous total concentration in the aerial part was of 2.5 g kg-1 corresponding to a total value of 16.2 g. Among the metheorological variables associated to the physiological vegetative development, the variable named DPVS was noted to exhibit major influence on the plant evapotranspiration demand. It can be concluded that constructed wetlands with Typha sp. showed potential application in the wastewater treatment of domestic sewage / Doutorado / Agua e Solo / Doutor em Engenharia Agrícola

Orientador: Edson Aparecido Abdul Nour / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-11T03:49:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Castagnato_Renata_M.pdf: 1224635 bytes, checksum: 513cfc1c14b5af1159379a00e5d00297 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O formaldeído é um composto orgânico muito utilizado em diversos setores da indústria e serviços de saúde. Em hospitais e laboratórios de anatomia, ele é empregado em solução de 8 a 10 %, que ao se tornar imprópria para uso, necessita ser disposta adequadamente para não afetar os ecossistemas presentes nos corpos d¿água ou nos processos biológicos das estações de tratamento de esgotos. Pois, dependendo da concentração que o formaldeído se encontra, pode ser extremamente tóxico. O presente estudo teve o objetivo de verificar a tratabilidade de esgoto sanitário contendo formaldeído em um sistema combinado composto de um filtro anaeróbio (FA) seguido de um biofiltro aerado submerso (BAS). O volume útil de cada reator era de 17,6 L e o tempo de detenção hidráulica de 12 h. As concentrações de formaldeído aplicadas ao esgoto sanitário afluente ao sistema foram de 50, 100, 200 e 400 mg L-1, dividas em quatro fases de operação. Durante o monitoramento do sistema, foi verificado que a eficiência de remoção de formaldeído variou de 85,0 a 99,4 %, sendo que a partir do início da segunda fase (quando a concentração aplicada era de 100 mg L-1), a média de remoção foi de 98,0 ± 1,2 %. A média de remoção de DQO, durante as quatro fases de aplicação, foi de 84,4 ± 7,3 %, apesar do formaldeído não ter sido a única fonte de carbono. O valor máximo de carga de formaldeído removida no sistema foi de 0,407 kgm-3 d-1, quando sua aplicação no esgoto bruto era de 0,411 kg m-3 d-1 (concentração de 410,8 mg L-1). Foi observado também que a maior concentração de formaldeído encontrada no efluente tratado pelo sistema foi de 5,8 mg L-1, com valor médio de 1,9 ± 1,4 mg L-1. Houve inibição do processo de nitrificação no BAS a partir de 50 mg L-1 de formaldeído presente no esgoto afluente. Verificou-se que o sistema proposto foi adequado ao tratamento de esgoto sanitário com formaldeído, pois em todas as concentrações do composto aplicado (0 a 410,8 mg L-1), o seu desempenho se manteve estável, principalmente com relação à remoção de DQO e do próprio formaldeído. Palavras-chave: Formaldeído, sistema combinado anaeróbio/aeróbio, filtro anaeróbio, biofiltro aerado submerso, nitrificação, esgoto sanitário / Abstract: Formaldehyde is an organic compound largely used in several industrial sectors and health services, for example in hospitals and anatomy laboratories in a proportion of 8 to 10 %. When it becomes inadequate to be used, this solution must be properly disposed in order not to affect the ecosystems in water streams or in the biological process in the treatment sewage works, because depending on its concentration it can be extremely toxic. This study aims to verify the treatability of domestic wastewater containing formaldehyde in a combined system formed by an Anaerobic Filter followed by a Biological Aerated Filter. Each reactor presented a volume of 17,6 l and 12 h of hydraulic retention time (HRT). This type of system aggregates the advantages of these combined processes: anaerobic and aerobic. The concentration of formaldehyde used in domestic wastewater influent in the system was divided into 4 phases of operation, which corresponded to 50, 100, 200 and 400 mg L-1. The efficacy of removal of formaldehyde in the system varied from 85,0 and 99,4 %, and it must be noted that from the beginning of the 2nd phase (100 mg L-1) the average of removal was 98,0 ± 1,2 %. The average of removal of COD, during the whole 4 phases of operation, was 84,4 ± 7,3 %. It must be said that formaldehyde was not the only carbon source. The removal rate of formaldehyde achieved a maximum of 0,407 kg m-3 d-1, when the applied rate in the system was 0,411 kg m-3 d-1. This fact happened when the concentration of aldehyde in the influent was 410,8 mg L-1. The maximum concentration verified of formaldehyde in the effluent of system was 5,8 mg L-1, with an average of 1,9 ± 1,4 mg L-1. The process of nitrification has been inhibited in the Biological Aerated Filter from 50 mg L-1 of formaldehyde present in the influent. The proposed system was adequate to the treatment of domestic wastewater plus formaldehyde because in all concentration of aldehyde applied (0 a 410,8 mg L-1) its performance was kept stable, mainly in relation to COD removal and formaldehyde itself. Key words: Formaldehyde, combined system anaerobic/aerobic, anaerobic filter, biological aerated filter, nitrification, domestic wastewater / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil

CAPES / O processo de digestão anaeróbia é muito importante no tratamento dos esgotos sanitários, por ser eficiente, simples e de baixo custo de implantação, operação e manutenção. Embora o Brasil tenha à disposição processos anaeróbios consolidados, o saneamento básico ainda é deficiente no país, e a otimização de reatores anaeróbios tem o intuito de melhorar a viabilidade, efetividade e ampliação dos sistemas de tratamento dos esgotos sanitários. O objetivo deste projeto foi avaliar o desempenho através do comportamento dinâmico e hidrodinâmico de reator anaeróbio híbrido (UAHB), com variação do tempo de detenção hidráulica (TDH) de 4 a 12 h e da DQO (amostras brutas) de 250 a 1250 mgO2L-1. O reator, com volume útil de 22,1 L, foi operado com meio suporte de anéis corrugados de Policloreto de Polivinila (PVC) e mantido a temperatura ambiente, sendo o afluente de alimentação, sintético simulando o esgoto sanitário. Foram analisados os parâmetros físico-químicos: temperatura do líquido e do ar, pH, alcalinidade total (AT), alcalinidade a bicarbonato (AB), ácidos voláteis (AV), demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de oxigênio (DBO520), Turbidez, Sólidos Totais (ST), Sólidos Suspensos Totais (SST), nitrogênio total kjeldahl (N-NTK), nitrogênio amoniacal (Namon), nitrito(N-NO2-), nitrato (N-NO3-) e fósforo total (P). Foi avaliado o comportamento hidrodinâmico e verificada a existência de anomalias hidráulicas, pela técnica de estímulo-resposta tipo pulso com injeção do traçador eosina Y. Ao final dos experimentos, foi realizada a análise estatística para encontrar a condição operacional ótima, bem como os modelos estatísticos para validação dos experimentos. Em todas as condições operacionais foi possível observar que o reator UAHB entrou em equilíbrio dinâmico aparente (EEDA) com produção de alcalinidade para neutralizar os ácidos voláteis produzidos no processo de acidogênese e acetogênese da digestão anaeróbia. O aumento da carga orgânica volumétrica acarretou no aumento das eficiências de remoção em DQO (amostras brutas e filtradas), DBO520 e Turbidez, mas reduziu as remoções de Sólidos Totais e Sólidos Suspensos Totais. A diminuição do TDH reduziu as eficiências de remoção dos parâmetros DQO (amostras brutas e filtradas), DBO520, Sólidos Totais, Sólidos Suspensos Totais e Turbidez. Em relação à hidrodinâmica, em todas as condições operacionais foi observado o efeito de cauda longa, o regime de escoamento no interior do reator UAHB foi classificado como de tanques de mistura completa em série (NCSTR). Foi verificada a presença de zonas mortas no reator, a eficiência hidráulica foi em média 65% para as três condições e não foi possível observar a presença de curtos-circuitos para os três TDH testados. Pela análise estatística do delineamento composto central rotativo (DCCR), a condição ótima de operação para o reator foi para o TDH 12 h e DQO (amostras brutas) 553 mgO2.L-1. / The anaerobic digestion process is very important in the treatment of sewage, as it is an efficient, simple process and low cost of implementation, operation and maintenance. Although Brazil has provided consolidated anaerobic processes, sanitation is still poor in the country, and the optimization of anaerobic reactors aims to improve the viability, effectiveness and expansion of treatment systems for sewage. The aim of this research project is to evaluate the reactor's performance through dynamic and hydrodynamic behavior of hybrid anaerobic reactor (UAHB) with a range of hydraulic retention time (HRT) of 4 to 12 hours and COD (gross samples) 250 - 1250 mgO2L -1. The reactor, with a volume of 22.1 L was operated with support means corrugated rings of Polyvinyl chloride (PVC) and kept at room temperature, the influent feed, simulating the synthetic wastewater. the physicochemical parameters were analyzed: temperature of the liquid and air, pH, total alkalinity (TA), bicarbonate alkalinity (BA), volatile acids (VA), chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD ), Turbidity, Total Solids (TS), total suspended solids (TSS), nitrogen Total Kjeldahl (NTK-N), ammonia nitrogen (amon-N), nitrite (NO2-N), nitrate (NO3-N) and Total phosphorus (P). It evaluated the hydrodynamic behavior and the determination of hydraulic anomalies, the stimulus-response pulse technique with injection of the tracer eosin Y. At the end of the experiments, statistical analysis was performed to find the optimal operating condition as well as the statistical models for validation experiments. In all operating conditions it was observed that the UAHB Reactor became apparent dynamic equilibrium (ADE) with alkalinity production to neutralize the volatile acids produced in acetogenesis process of anaerobic digestion. The increased of organic loading rate resulted in increased efficiencies in the removal of COD (gross and filtered samples), BOD and Turbidity, but reduced removals of Total Solids and Total Suspended Solids. The decrease in HRT reduced the removal efficiencies of COD parameters (grosss and filtered samples), BOD, Total Solids, Total Suspended Solids and Turbidity. Regarding the hydrodynamic in all operating conditions was observed long tail effect, the flow regime inside the reactor UAHB was rated as complete mixing tanks in series (N-CSTR). The presence of dead zones in the reactor was checked, the hydraulic efficiency was averaged 65% for the three conditions and it was not possible to observe the presence of short circuits for the three HRT tested. For the statistical analysis of the central rotary compound design (CRCD), the optimum operating condition for the reactor was to HRT 12 h and COD (gross samples) 553 mgCOD.L-1.

CAPES / O processo de digestão anaeróbia é muito importante no tratamento dos esgotos sanitários, por ser eficiente, simples e de baixo custo de implantação, operação e manutenção. Embora o Brasil tenha à disposição processos anaeróbios consolidados, o saneamento básico ainda é deficiente no país, e a otimização de reatores anaeróbios tem o intuito de melhorar a viabilidade, efetividade e ampliação dos sistemas de tratamento dos esgotos sanitários. O objetivo deste projeto foi avaliar o desempenho através do comportamento dinâmico e hidrodinâmico de reator anaeróbio híbrido (UAHB), com variação do tempo de detenção hidráulica (TDH) de 4 a 12 h e da DQO (amostras brutas) de 250 a 1250 mgO2L-1. O reator, com volume útil de 22,1 L, foi operado com meio suporte de anéis corrugados de Policloreto de Polivinila (PVC) e mantido a temperatura ambiente, sendo o afluente de alimentação, sintético simulando o esgoto sanitário. Foram analisados os parâmetros físico-químicos: temperatura do líquido e do ar, pH, alcalinidade total (AT), alcalinidade a bicarbonato (AB), ácidos voláteis (AV), demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de oxigênio (DBO520), Turbidez, Sólidos Totais (ST), Sólidos Suspensos Totais (SST), nitrogênio total kjeldahl (N-NTK), nitrogênio amoniacal (Namon), nitrito(N-NO2-), nitrato (N-NO3-) e fósforo total (P). Foi avaliado o comportamento hidrodinâmico e verificada a existência de anomalias hidráulicas, pela técnica de estímulo-resposta tipo pulso com injeção do traçador eosina Y. Ao final dos experimentos, foi realizada a análise estatística para encontrar a condição operacional ótima, bem como os modelos estatísticos para validação dos experimentos. Em todas as condições operacionais foi possível observar que o reator UAHB entrou em equilíbrio dinâmico aparente (EEDA) com produção de alcalinidade para neutralizar os ácidos voláteis produzidos no processo de acidogênese e acetogênese da digestão anaeróbia. O aumento da carga orgânica volumétrica acarretou no aumento das eficiências de remoção em DQO (amostras brutas e filtradas), DBO520 e Turbidez, mas reduziu as remoções de Sólidos Totais e Sólidos Suspensos Totais. A diminuição do TDH reduziu as eficiências de remoção dos parâmetros DQO (amostras brutas e filtradas), DBO520, Sólidos Totais, Sólidos Suspensos Totais e Turbidez. Em relação à hidrodinâmica, em todas as condições operacionais foi observado o efeito de cauda longa, o regime de escoamento no interior do reator UAHB foi classificado como de tanques de mistura completa em série (NCSTR). Foi verificada a presença de zonas mortas no reator, a eficiência hidráulica foi em média 65% para as três condições e não foi possível observar a presença de curtos-circuitos para os três TDH testados. Pela análise estatística do delineamento composto central rotativo (DCCR), a condição ótima de operação para o reator foi para o TDH 12 h e DQO (amostras brutas) 553 mgO2.L-1. / The anaerobic digestion process is very important in the treatment of sewage, as it is an efficient, simple process and low cost of implementation, operation and maintenance. Although Brazil has provided consolidated anaerobic processes, sanitation is still poor in the country, and the optimization of anaerobic reactors aims to improve the viability, effectiveness and expansion of treatment systems for sewage. The aim of this research project is to evaluate the reactor's performance through dynamic and hydrodynamic behavior of hybrid anaerobic reactor (UAHB) with a range of hydraulic retention time (HRT) of 4 to 12 hours and COD (gross samples) 250 - 1250 mgO2L -1. The reactor, with a volume of 22.1 L was operated with support means corrugated rings of Polyvinyl chloride (PVC) and kept at room temperature, the influent feed, simulating the synthetic wastewater. the physicochemical parameters were analyzed: temperature of the liquid and air, pH, total alkalinity (TA), bicarbonate alkalinity (BA), volatile acids (VA), chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD ), Turbidity, Total Solids (TS), total suspended solids (TSS), nitrogen Total Kjeldahl (NTK-N), ammonia nitrogen (amon-N), nitrite (NO2-N), nitrate (NO3-N) and Total phosphorus (P). It evaluated the hydrodynamic behavior and the determination of hydraulic anomalies, the stimulus-response pulse technique with injection of the tracer eosin Y. At the end of the experiments, statistical analysis was performed to find the optimal operating condition as well as the statistical models for validation experiments. In all operating conditions it was observed that the UAHB Reactor became apparent dynamic equilibrium (ADE) with alkalinity production to neutralize the volatile acids produced in acetogenesis process of anaerobic digestion. The increased of organic loading rate resulted in increased efficiencies in the removal of COD (gross and filtered samples), BOD and Turbidity, but reduced removals of Total Solids and Total Suspended Solids. The decrease in HRT reduced the removal efficiencies of COD parameters (grosss and filtered samples), BOD, Total Solids, Total Suspended Solids and Turbidity. Regarding the hydrodynamic in all operating conditions was observed long tail effect, the flow regime inside the reactor UAHB was rated as complete mixing tanks in series (N-CSTR). The presence of dead zones in the reactor was checked, the hydraulic efficiency was averaged 65% for the three conditions and it was not possible to observe the presence of short circuits for the three HRT tested. For the statistical analysis of the central rotary compound design (CRCD), the optimum operating condition for the reactor was to HRT 12 h and COD (gross samples) 553 mgCOD.L-1.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this work the degradation of the antibiotic ciprofloxacin CIP (33.1 mg L-1) by photo- Fenton process using artificial radiation was evaluated. First, the effect of different concentrations of Fe 3+ (1.4, 5.6, 11.2 and 16.8 mg L -1) on the kinetics of CIP and dissolved organic carbon DOC (mineralization), as well as the consumption of H2O2 using 510 mg L-1 of H2O2and pH 2.5-2.8 was studied. The CIP concentration was below of the quantitation limit of the equipment - LQ (<0.163 mg L-1) in just 2 minutes, for all concentration of Fe3+ evaluated, it was not possible to verify the effect of this operating parameter for the removal of CIP. Regarding the results of mineralization and consumption of H2O2, the best fit mathematical observed for all the experimental data obtained at different concentrations of Fe3+ evaluated, was first order. Furthermore, it was observed that the concentration of Fe3+ resulted in a proportional increase in the rate of mineralization and consumption of H2O2, being the concentration of 11.2 mg L-1 of Fe3+ chosen for the subsequent experiments. Next, the effect of different concentrations of H2O2 (85, 170, 340, 510 and 680 mg L-1) on kinetics of CIP mineralization and consumption of H2O2 using the best concentration of Fe3+ (11.2 mg L-1), and at pH 2.5-2.8 was evaluated. Similar behavior observed for the different concentrations of Fe3+ was obtained, the best mathematical fit for CIP mineralization and H2O2 consumption was of first order. The rate of CIP mineralization also increased proportionally with H2O2 concentration, but up to a certain amount of H2O2 (340 mg L-1). Above of this concentration, there was a decrease in the rate of mineralization due to the occurrence of inefficient reactions. These results demonstrate the importance of evaluating the operational parameters, such as the concentrations of Fenton´s reagents, in order to optimize the efficiency of the photodegradation process, as well as reduce the costs of processes with chemical reagents. Thus, the best concentrations obtained experimentally in deionized water (DW) in relation to the operational parameters evaluated considering the CIP mineralization using artificial radiation were: [Fe3+] = 11.2 mg L-1 and [H2O2] = 340 mg L-1. Under these experimental conditions, the influence of different aqueous matrices (simulated seawater - SW and treated effluent from sewage treatment plant - STP) in the CIP degradation was evaluated, and the results were compared to those obtained in DW. Complete removal of CIP (considering the LQ equipment) was influenced by the composition of the matrices, since in DW occurred after 2 minutes of the photo-Fenton process, while 10 minutes were required in SW and STP effluent. This is probably due to the presence of inorganic anions (chloride and sulphate) in SW, which form stable complexes with iron, and also act as scavengers of hydroxyl radicals, as well as by the presence of natural organic matter present in the effluent of STP, which also competes with the target-compound by hydroxyl radicals, influencing the degradation process. Based on the results obtained in this work, it was observed that the photo-Fenton process can be an alternative of treatment to waters containing CIP, since there was complete removal of CIP (considering the LQ equipment) after only 2 minutes, followed by 75% of DOC removal and reduction of acute toxicity to A. saline from 76.7% ± 4.7% to 20.0% ± 10.0% after 60 minutes. Since several ecotoxicological effects are associated with waste pharmaceuticals, in specific antibiotics, in aquatic environments and conventional processes fail to remove them efficiently, the application of this process appears quite feasible. / Neste trabalho foi avaliada a degradação do antibiótico ciprofloxacino CIP (33,1mg L-1)pelo processo foto-Fenton utilizando radiação artificial. Primeiramente avaliou-se diferentes concentrações de Fe3+ (1,4, 5,6, 11,2 e 16,8 mg L-1) na cinética de remoção de CIP e carbono orgânico dissolvido - COD (mineralização), bem como no consumo de H2O2 utilizando-se 510 mg L-1 de H2O2 e pH 2,5-2,8. A concentração de CIP ficou abaixo do limite de quantificação do equipamento - LQ (< 0,163 mg L-1) em apenas 2 minutos, para todas as concentrações de Fe3+ avaliadas, não sendo possível verificar o efeito deste parâmetro operacional para a remoção de CIP. Em relação aos resultados de mineralização e consumo de H2O2, o melhor ajuste matemático observado para todos os dados experimentais obtidos nos diferentes níveis de concentração de Fe3+ avaliados foi de primeira ordem. Além disso, foi observado que o aumento da concentração de Fe3+ resultou num aumento proporcional na velocidade de mineralização e de consumo de H2O2, sendo a concentração de 11,2 mg L-1 de Fe3+ escolhida para os experimentos posteriores. A seguir, foi avaliado o efeito de diferentes concentrações de H2O2 (85, 170, 340, 510 e 680 mg L-1) na cinética de mineralização de CIP e consumo de H2O2 utilizando a melhor concentração de Fe3+ (11,2 mg L-1), e, em pH 2,5-2,8. Comportamento semelhante ao observado para as diferentes concentrações de Fe3+ foi obtido, melhor ajuste matemático para a mineralização de CIP e consumo de H2O2 sendo de primeira ordem. A velocidade de mineralização de CIP também aumentou proporcionalmente com a concentração de H2O2, contudo até um determinado valor de H2O2 (340 mg L-1). Acima desta concentração, houve um decréscimo na velocidade de mineralização devido à ocorrência de reações ineficientes. Estes resultados, demonstram a importância de avaliar os parâmetros operacionais, tais como as concentrações dos reagentes de Fenton, a fim de otimizar a eficiência do processo de fotodegradação, bem como reduzir os custos dos processos com reagentes químicos. Assim, as melhores concentrações obtidas experimentalmente em água deionizada (AD) em relação aos parâmetros operacionais avaliados considerando a mineralização de CIP utilizando radiação artificial foram: [Fe3+] = 11,2 mg L-1 e [H2O2] = 340 mg L-1. Sob tais condições experimentais, a influência de diferentes matrizes aquosas (água de mar simulada AM, e, efluente tratado de estação de tratamento de esgoto - ETE) na degradação de CIP foi avaliada, e os resultados foram comparados aos obtidos em AD. A completa remoção de CIP (considerando o LQ do equipamento) foi influenciada pela composição da matriz, uma vez que em AD ocorreu após 2 minutos do processo foto-Fenton, enquanto que 10 minutos foram necessários para a AM e efluente de ETE. Isto ocorreu provavelmente devido à presença de ânions inorgânicos (cloreto e sulfato) em AM, os quais formam complexos estáveis com ferro, e que também atuam como sequestradores de radicais hidroxilas, assim como pela presença de matéria orgânica natural presente no efluente de ETE, a qual também compete com o composto-alvo pelos radicais hidroxila, influenciando assim o processo de degradação. Baseado nos resultados obtidos neste trabalho pode ser observado que o processo foto-Fenton pode ser uma alternativa de tratamento de águas contendo CIP, pois houve completa remoção de CIP (considerando o LQ do equipamento) após apenas 2 minutos, seguido de 75% de remoção de COD e redução da toxicidade aguda para A. salina de 76,7% ± 4,7% para 20,0% ± 10,0% após 60 minutos. Visto que vários efeitos ecotoxicológicos estão associados aos resíduos de fármacos, em específico antibióticos, presentes nos ambientes aquáticos e que os processos convencionais não conseguem removê-los eficientemente, a aplicação deste processo se mostra bastante viável. / Mestre em Química