[ES] En la presente tesis doctoral se ha estudiado la degradación de diferentes mezclas de contaminantes mediante el proceso de oxidación avanzada foto-Fenton solar, buscando alternativas que lo hagan más eficiente a un pH próximo a la neutralidad. Este proceso oxidativo se ha llevado a cabo a pH 5 mediante la adición de sustancias tipo húmicas (STH) extraídas de diferentes residuos orgánicos. Las STH se han extraído del residuo de la producción del aceite de oliva, del residuo del café y de lodos de depuradora deshidratados del reactor anaerobio de EDAR. Estas STH se han caracterizado por diferentes técnicas analíticas y se han adicionado al proceso foto-Fenton para comprobar su eficacia y eficiencia en el mismo. En el caso del uso de las STH provenientes del residuo de la oliva se han obtenido diferentes tiempos de fermentación y diferentes tamaños de fracciones. El estudio sobre STH preparadas sobre residuos con diferentes tiempos de fermentación, demuestra que los mejores resultados de degradación se obtienen con las muestras fermentada un mes, pero en cualquier caso no son significativas las diferencias, por lo que no sería necesario someter al residuo a ningún tiempo de fermentación previo a la extracción de las STH. En los ensayos con diferentes fracciones de STH, se determina que no es necesario el proceso de separación por membranas ya que las degradaciones obtenidas son muy similares, independientemente del uso de una u otra. Se ha probado su eficiencia en diferentes matrices de agua y se ha comprobado su capacidad para complejar el hierro manteniéndolo en disolución, obteniendo buenos resultados en todos los casos. Se han realizado ensayos de toxicidad sobre diferentes organismos para comprobar la detoxificación de las muestras tratadas. Los ensayos de toxicidad determinan que el compuesto clorfenvinfos es el más tóxico y que las muestras en presencia de las STH son más tóxicas antes de aplicar ningún tratamiento, debido a la capacidad surfactante de las mismas. El tratamiento de una mezcla de parabenos con STH de diferente procedencia, mejora los resultados de degradación de contaminantes cuando el proceso se aplica a pH próximo a la neutralidad. Se determina que las STH extraídas del café aplicadas con una cantidad extra de peróxido de hidrógeno (doble de la estequiométrica) proporcionan mejores resultados de degradación de contaminantes que las STH obtenidas de la oliva y del lodo de depuradora. De los ensayos toxicológicos realizados y del de disrupción endocrina, se concluye que el tratamiento durante un t30w de 30 minutos, pese a que consigue la degradación de los parabenos, no resulta suficiente para detoxificar las muestras, ya que las disoluciones finales presentan mayor toxicidad que las intermedias, por lo que se considera prolongar los tratamientos. Las STH extraídas del lodo de depuradora se han utilizado para el lavado de contaminantes cuando se quiere aumentar su concentración y tratar menores volumenes con mayor concentración. Se han acoplado procesos de membrana y procesos oxidativos. Se comprueba que las STH son capaces de atrapar el contaminante por la formación de micelas, impidiendo su paso por la membrana y facilitando el posterior tratamiento por proceso foto-Fenton del retentado obtenido. El análisis realizado por PARAFAC determina que existe una interacción entre las STH y el contaminante. Por otro lado, se ha comprobado la capacidad de generar especies reactivas por parte de las STH en presencia de Fe(II) y Fe(III) obteniéndose una velocidad de reacción más lenta, aunque más estable a lo largo del tiempo con el uso del Fe(III). Las STH extraídas de diferentes residuos han resultado eficientes para la degradación de contaminantes emergentes cuando se lleva el proceso foto-Fenton a pH 5 debido a su capacidad por un lado de complejar el hierro manteniéndolo en disolución y por otro a la capacidad de generar especies reactivas durante el proceso. / [CA] En la present tesi doctoral s'ha estudiat la degradació de diferents mescles de contaminants mitjançant el procés d'oxidació avançada foto-Fenton solar, buscant alternatives que ho facen més eficient a un pH pròxim a la neutralitat. Aquest procés oxidatiu s'ha dut a terme a pH 5 mitjançant l'addició de substàncies tipus húmiques (STH) extragudes de diferents tipus de residus orgànics. Les STH s'han extret del residu de la producció de l'oli d'oliva, del residu del café i de lodes de depuradora deshidratats del reactor anaerobi d'EDAR. S¿han caracteritzat per diferents tècniques analítiques i s'han addicionat al procés foto-Fenton per a comprovar la seua eficàcia i eficiència en el mateix. En el cas de les STH provinents del residu de l'oliva s'han obtingut diferents temps de fermentació i diferents tamanys de fraccions. En l'ús de diferents temps de fermentació millors resultats de degradació s'observen en el cas de la mostra fermentada un mes, però, en qualsevol cas no son significatives les diferències, per el que no és necesari sotmetre al residu a cap temps de fermentació abans de l'extracció. Respecte al assatjos en els diferents tamanys de fraccions es determina que no es necessari la separació per membranes, ja que, les degradacions obtenides son molt similars independentment de l'ús d'una fracció o altra. S'ha comprovat l'efectivitat en diferents matrius d'aigua i la capacitat de les mateixes per a complexar el ferro mantenint-lo en disolució, en bons resultats en tots els casos estudiats. Complementàriament s'han realitzat assajos de toxicitat sobre diferents organismes per tal de comprovar la detoxificació de les mostres tractades. Els assatjos de toxicitat determinen que el compost clorfenvinfos és el més tòxic i que les mostres en presència de les STH són més tòxiques, a causa de la capacitat surfactant d'aquestes. El tractament d'una mescla de parabens en STH de diferent procedència milloren els resultats de degradació de contaminants quan es porta el procés a pH pròxim a la neutralitat. Es determina que les STH extragudes del residu del café quan s'adiciona al procés una quantitat extra de peròxid de hidrògen (doble de la quantitat estequiomètrica) milloren els resultats de degradació de contaminnats comparant en les STH obtingudes de l'oliva i del lodes de depuradora. Dels assatjos toxicològics realitzats i del de disrupció endocrina, es conclou que el tractamnet en una duració de t30w 30 minuts no és suficient per a detoxificar les mostres encara que, la degradació dels parabens es consegueix. Per lo que es considera prolongar el temps de tractament. Les STH procedents del lodes de depuradora s'han utilitzat per al llavat de contaminants quan es troben a concentracions elevades. S'han acoplat processos de membrana i procesos oxidatius. Es comproba que les STH poden atrapar contaminnats per la formació de micel-les, bloquejant el pas del contaminant a través de la membrana i sent més fàcil el posterior tractament per foto-Fenton del retentat obtingut. L'anàlisi realitzat per PARAFAC determina que existeix una interacció entre les STH i el contaminant. D'altra banda, s'ha estudiat el mecanisme de reacció de les STH i la seua capacitat per a generar espècies reactives en presència de Fe(II) i Fe(III), obtinguen una reacció més lenta encara que més estable al llarg del temps en el Fe(III). Les STH extragudes de diferents residus han resultat eficients per a la degradció de contaminants emergents quan es porta el procés foto-Fenton a pH 5 a causa de la seua capacitat per un costat de complexar el ferro mantenint-lo en dissolució i d'altra banda per la seua capacitat de genera espècies reactives durant el procés. / [EN] In the present doctoral thesis, degradation of different pollutant mixtures using the advanced oxidation process called photo-Fenton has been studied, gaining further insight in how this process would take place at circumneutral pHs. Photo-Fenton was carried out at pH 5 by adding humic like substances (HLS) isolated from different organic residues. HLS have been isolated from olive mill wastes, coffee wastes and from wastewater treatment plant sludges. These HLS have been characterized by different analytical techniques and were added to photo-Fenton process to determine their efficacy and efficiency. In the use of HLS isolated from olive mill wastes, different fermentation times and different sizes were obtained. For the HLS from different fermentation times slightly better degradation results were obtained with one month fermentation time, however differences were insignificant to take it into account, and the conclusion of no need of residue fermentation was achieved. In the use of different sizes, the pollutant degradation kinetics were practically the same, concluding that the best option is to use a mixture of them all. Iron complexing ability were studied using different water matrixes with good results in all cases. Toxicity bioassays were carried out using different organisms to know which level of detoxification has achieved. Concluding that these HLS were able to act as iron complexing agents, and that chlorfenvinphos is the most toxic compound, and that water samples containing HLS seems to be more toxic at the end of the treatment time due to their surfactant capacity. A mixture of parabens was treated using different origin HLS at mild photo-Fenton process. HLS isolated from coffee were the most efficient when and extra amount of hydrogen peroxide were added (stoichiometric doble amount). The conclusion reached from toxicology bioassays and endocrine disruption is that the treatment time t30w 30 minutes is not enough to eliminated toxicity, even when the parabens removal was obtained. HLS from sludges were used for contaminant washing when pollutant concentration is high, fitting together membrane system and oxidative process. HLS formed micelles and can catch the pollutant inside, blocking the pass through the membrane. Thus, less volume is treated then by photo-Fenton making easier the process. PARAFAC analysis shows that exist an interaction between HLS and the pollutant. Finally, mechanism reaction between HLS with Fe(II) and Fe(III) and their capacity of generate reactive species were studies. Obtaining that in presence of Fe(III) the reaction is slower but the complex is most stable. HLS isolated from different residue types are useful when photo-Fenton process takes place at circumneutral conditions due to their ability to complex iron, remaining it in solution, and their ability to generate reactive species during the process. Is possible to eliminate emerging pollutants present in wastewaters by photo-Fenton process at mild pH conditions by adding these substances, adding value to the process, and promoting circular economy. / Quiero agradecer al Ministerio de Economía, Industria y Competitividad la concesión de la beca FPI asociada a un proyecto del Plan Nacional de I+D+i (BES- 2016-077962) “Tecnologías eficientes para la eliminación de contaminantes de preocupación emergente, contenidos en Directiva 2013/39/CE o de riesgo significativo según Directiva 2008/105/CE” dentro del que se engloba el trabajo realizado en la presente tesis doctoral. Así como a la Unión Europea por la financiación para la realización de las estancias internacionales. / García Negueroles, P. (2021). Empleo de sustancias tipo húmicas obtenidas a partir de diferentes residuos orgánicos en la eliminación de contaminantes emergentes [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/177595

[pt] Concentrações de manganês acima de 0.02 mg L(-1) são suficientes para promover alterações organolépticas na água. O impacto conhecido como água preta capaz de manchar roupas e utensílios é gerado pela oxidação espontânea do íon Mn(II) para Mn(IV) e sua consequente precipitação na forma de MnO2. Essa oxidação pode ocorrer por diferentes agentes oxidantes como cloro e o próprio oxigênio dissolvido. Nas estações de tratamento de água, a remoção desse contaminante se dá geralmente pela oxidação iniciando na etapa de pré oxidação e terminando na filtração. Os oxidantes mais utilizados são permanganato de potássio, cloro e ozônio. O presente trabalho visou estudar a eficiência na remoção de manganês com o agente oxidante peróxido de hidrogênio através do processo de adsorção e oxidação. A água utilizada para o trabalho foi preparada sinteticamente mimetizando propriedades da água natural. O sistema consiste do Fe(OH)3 sólido para promover a adsorção de manganês dissolvido e a ação de dois floculantes: FeSO4 e Fe2(SO4)3. Foram elaborados 4 grupos de experimentos de plano fatorial completo com 3 fatores e 2 níveis. Dois desses quatro grupos foram utilizando FeSO4 como floculante enquanto os outros dois grupos com o floculante Fe2(SO4)3. Para cada floculante, um grupo de plano fatorial completo possuiu concentrações iniciais de peróxido de hidrogênio iguais a 3.7 e 7.4 mg L(-1) enquanto o outro possuiu as concentrações iniciais iguais a 0 e 7.4 mg L(-1). O outro fator analisado foi o pH que em todos os quatro grupos apresentou os níveis 6 e 9. Foram obtidos dois tipos de resultados principais para cada experimento, sendo um deles a concentração de manganês através da técnica de ICP-OES e o outro a concentração residual de peróxido de hidrogênio pela técnica de reflectância. Todos os resultados passaram pela análise de variância para indicar quais fatores foram significativos seja para a remoção de manganês, seja para o consumo de peróxido de hidrogênio. O pH foi observado como fator significativo o que já era esperado pela revisão bibliográfica. O agente oxidante só foi observado como significativo no grupo com Fe(3+) e concentrações iniciais de H2O2 iguais a 0 e 7.4 mg L(-1) . Dos 30 experimentos elaborados, 8 terminaram com concentrações de Mn(2+) abaixo do limite legal 0.1 mg L(-1) (Portaria MS 888/2021). Desses 8 experimentos, 6 continham pelo menos um dos íons de ferro e todos apresentaram pH igual a 9. Um desses resultados foi sem a adição de agente oxidante ou de íons de ferro. Em pH 7.5 a [Mn] pode ser reduzida para 0.2 mg L(-1) com [H2O2] = 5.5 mg L(-1) e [Fe] = 7.5 mg L(-1) . Os íons de ferro aumentam o impacto gerado na remoção de manganês à medida em que o tempo de reação aumenta. / [en] Manganese concentrations above 0.02 mg L(-1) are sufficient to promote organoleptic changes in water. The impact known as black water is capable of staining clothes and utensils. It is generated by the spontaneous oxidation of Mn(II) to Mn(IV) and its consequent precipitation in the form of MnO2. Thisoxidation occurs by different oxidizing agents such as chlorine and dissolved oxygen. In water treatment plants, the removal of this contaminant generally occurs through oxidation, starting in the peroxidation stage and ending with filtration. The most used oxidants are potassium permanganate, chlorine, and ozone. The present work aims to study the efficiency in removing manganese withthe oxidizing agent hydrogen peroxide through the process of adsorption and oxidation. Water used in the present work was prepared trying to mimic natural water. The system consists of solid Fe(OH)3 responsible for the adsorption of dissolved manganese and two flocculants: FeSO4 and Fe2(SO4)3. Four complete factorial groups were created with 3 factors 2 levels each. Two of these groups are using FeSO4 as flocculant while the other two groups use the flocculant Fe2(SO4)3. For each flocculant, one factorial group has initial hydrogen peroxide concentrations equal to 3.7 and 7.4 mg L(-1) while the other group has initial concentrations equal to 0 and 7.4 mg L(-1). The last factor analyzed was the pH, which in all four groups presented levels 6 and 9. Two types of main results were obtained for each experiment, one being the concentration of manganese through ICP-OES technique and the other is concentration of residual hydrogen peroxideby the reflectance technique. All results underwent analysis of variance to indicate which factors were significant for both manganese removal and hydrogen peroxide consumption. The pH was observed to be a significant factor, which was expected from the literature review. The oxidizing agent was only observed assignificant in the group with Fe(3+) ion and initial concentrations of H2O2 equal to 0and 7.4 mg L(-1). Out of the 30 experiments, 8 showed Mn(2+) concentrations belowthe legal limit of 0.1 mg L(-1)(Brazilian Drinking water standard MS 888/2021). Of the 8 experiments, 6 contained at least one of the iron ions and all had a pH of 9. One of these results had no oxidizing agent nor iron ions. In pH 7.5, the [Mn] canachieve 0.2 mg L(-1) as long as [H2O2] = 5.5 mg L(-1) and [Fe] = 7.5 mg L(-1). Iron ions have their effects increased in the removal of manganese as the reaction advancesin time.

Suite à leur utilisation, les médicaments sont souvent partiellement métabolisés; ainsi ces substances pharmaceutiques et/ou leurs métabolites sont rejetés continuellement dans les eaux usées. Leur présence et accumulation dans les eaux naturelles constituent une pollution émergente conduisant à la perturbation des écosystèmes et l'accroissement de mal fonctionnement de la reproduction des espèces aquatiques telles que les poissons. Parmi les polluants pharmaceutiques, les antibiotiques méritent une attention particulière parce qu'ils sont utilisés en grande quantité d'une part et constituent des molécules biologiquement actives pouvant interagir avec des cibles biologiques spécifiques conduisant à l'apparition du phénomène de résistance des micro-organismes potentiellement pathogènes tels que les bactéries (vis-à-vis de ces médicaments employés pour les combattre). Une action préventive est donc indispensable pour réduire leur présence dans les milieux aquatiques naturels. Dans ce travail nous avons appliqué le procédé électro-Fenton (EF), une méthode indirecte d'oxydation électrochimique très performante, à la dégradation des polluants pharmaceutiques sélectionnés, trois antibiotiques couramment utilisés : le sulfaméthoxazole (SMX), l'amoxicilline (AMX) et sulfachloropyridazine (SCP). Le traitement des solutions aqueuses de ces antibiotiques été réalisé en milieux aqueux acide à l'aide des radicaux hydroxyles générés électrochimiquement. Les radicaux hydroxyles sont produits in situ à courant constant dans une cellule électrochimique non divisée, munie d'une cathode tridimensionnelle de grande surface spécifique (feutre de carbone) et d'une anode de Pt ou de BDD afin de suivre la cinétique d'oxydation avec les radicaux hydroxyles et la minéralisation de leurs solutions aqueuses. Ces radicaux sont générés à travers la réaction de Fenton : H2O2 + Fe2+ + H+ → Fe3+ + H2O + *OH dans laquelle les réactifs générés (H2O2) ou régénéré (Fe2+ en tant que catalyseur) électrocatalytiquemment. L'influence des différents paramètres sur la cinétique de dégradation des antibiotiques et sur la cinétique de minéralisation des solutions d'antibiotiques a été étudiée. L'effet co-catalytique des ions Cu2+ a été aussi examiné. Les radicaux hydroxyles formés sont des oxydantes très puissants et réagissent sur les antibiotiques en question conduisant à leur minéralisation. L'étude cinétique montre que la dégradation oxydative des trois antibiotiques suit une cinétique de réaction du pseudo-premier ordre, avec des temps de dégradation assez courts. Par exemple, avec une anode de Pt, l'oxydation complète des molécules SMX, AMX et SCP a été achevée en moins de 15 min à 300 mA. Afin d'établir les voies de dégradation avec les radicaux hydroxyles, les intermédiaires aromatiques, les acides carboxyliques formés ainsi que les ions inorganiques libérés dans la solution lors du traitement ont été identifiés et leur évolution dans le temps a été suivie. Les valeurs des constantes de vitesse des réactions entre les *OH et les antibiotiques et leurs intermédiaires ont été déterminés par la technique de cinétique de compétition à l'aide d'un composé de référence, l'acide p-hydroxybenzoϊque. L'efficacité du procédé d'oxydation anodique (OA) avec une anode Pt et BDD à titre comparatif avec le procédé électro-Fenton a été aussi étudiée. L'efficacité de minéralisation des solutions aqueuses d'antibiotique à été évaluée par mesure du carbone organique total (COT). Le suivi de la toxicité lors du traitement des solutions d'antibiotiques par la méthode Microtox®, (une méthode basée sur la mesure de la luminescence des bactéries marines Vibrio fischeri) a montré la formation des intermédiaires plus toxiques que les molécules mères. L'ensemble des résultats obtenus confirme l'efficacité du procédé électro-Fenton pour la dépollution des effluents aqueux chargés d'antibiotiques.

Wood is a material with an enormous number of applications. For decades, the development of wastewater treatment technologies tailored for the wood sector has focused on those industries that have water as an integral part of the industrial production, such as paper and pulp. However, there is a large and potentially growing sector that has been neglected, which is formed by industries in which water is not part of their production line, as for example, the wood floor and furniture industries (named wood-based dry industries). These industries still produces relatively low volumes of highly polluted wastewaters, with COD up to 30,000 mg/L, due to cleaning/washing procedure (named cleaning wastewaters). These cleaning wastewaters are often sent to the municipal wastewater treatment plant after dilution with potable water. Once there, recalcitrant pollutants are diluted and discharged into recipient water bodies or trapped in the municipal wastewater sludge. Another type of contaminated water these “dry industries” often generate in high volumes, and which is usually discharged with no previous treatment, is storm-water containing contaminants that have leached from large wood storage areas. The overall aim of this thesis was to increase the level of knowledge and competence and to present on-site wastewater treatment options for wood-based dry industries using the wood floor industry as a case-study, with a focus on combined treatment methods and solutions applicable to both the cleaning wastewater and storm-water. Among the treatment technologies investigated, electrocoagulation was studied both as a standalone treatment and combined with sorption using activated carbon. The combined treatment achieved a COD reduction of approximately 70%. Some advanced oxidation processes (AOP) were also studied: a COD reduction of approximately 70% was achieved by photo-Fenton, but the most successful AOP was ozone combined with UV light, were a COD reduction around 90% was achieved, with additional improvement in the biodegradability of the treated effluent. Ozone also proved to be effective in degrading organic compounds (approximately 70% COD reduction) and enhanced the biodegradability of the storm-water runoff from wood storage areas. The results have shown that the application of ozone can be considered an option for treatment of cleaning wastewaters and possibly for storm-water biodegradation enhancement. / Trä är ett material med ett stort antal möjliga användningsområden. Inom träindustrin har utvecklingen av vattenbehandlingsmetoder varit inriktat på de branscher som har vatten som en del av produktionen, såsom papper- och massaindustrin. Men det finns en stor och potentiellt växande sektor inom träindustrin som har försummats, den utgörs av industrier som inte har vatten som en del av produktionen, t.ex. trägolv och trämöbel industrier. Trots detta så producerar dessa industrier fortfarande relativt kraftigt förorenade avloppsvatten med t.ex. COD-värden upp till 30000 mg/l men i relativt låga volymer. Dessa avloppsvatten uppkommer vid rengöring av maskiner och städning av lokaler, varefter de oftast efter utspädning med dricksvatten skickas till det kommunala reningsverket. Väl där späds det förorenade vattnet vidare ut med annat inkommande vatten men passerar dock till stor del obehandlat och släpps ut i mottagande vattendrag eller så fastnar föroreningarna i avloppsslamet. Dagvatten är en annan typ av förorenat vatten från dessa "torra industrier" som ofta genereras i stora volymer och innehåller föroreningar som lakats från de trämaterial som förvaras i de stora upplag som ofta förekommer vid denna typ av industrier. Det övergripande syftet med avhandlingen var att öka kunskapen och kompetensen för att kunna miljömässigt riktigt och ekonomiskt billigt behandla industriavloppsvatten lokalt på plats inom trävaruindustrin, genom att använda en trä-golvsindustri som fallstudie. Fokus lades på kombinerade behandlingsmetoder och lösningar som skulle kunna vara lämpliga både för industriavloppsvatten och dagvatten. Ett antal behandlingstekniker har undersökts; elektrokoagulering studerades både som en fristående behandling och i kombination med aktivt kol. Den kombinerade behandlingen gav en COD-reduktion på ungefär 70 %. Flera avancerade oxidationsprocesser (AOP) studerades också, och en COD-reduktion på cirka 70% uppnåddes med en kombination av UV-ljus och Fenton behandling. Den mest framgångsrika behandlingen var ozon i kombination med UV-ljus där en COD-reduktion runt 90 % uppnåddes varvid en avsevärd förbättring av den biologisk nedbrytbarhet på det behandlade avloppsvattenet erhölls. Ozon visade sig också vara effektivt för nedbrytning av organiska föreningar (ca 70% COD reduktion) och förbättrade den biologiska nedbrytbarheten av föroreningarna i dagvattnet från den studerade industrin. Resultaten har visat att ozon kan anses vara ett lämpligt alternativ för att behandla industriavloppsvatten inom trävarusektorn och möjligen för att öka den biologiska nedbrytbarheten av dagvattnet från dessa industrier / Integrated Approach for Handling of Industrial Wastewater and Stormwater / Triple Helix Collaboration on Industrial Water Conservation in Småland and the Islands

In metal machining processes, the regulation of heat generation and lubrication at the contact point are achieved by application of a fluid referred to as metalworking fluid (MWF). This has the combined features of the cooling properties of water and lubricity of oil. MWFs inevitably become operationally exhausted with age and intensive use, which leads to compromised properties, thereby necessitating their safe disposal. Disposal of this waste through a biological route is an increasingly attractive option, since it is effective with relatively low energy demands when compared to current physical and chemical options. However, biological treatment is challenging since MWF are chemically complex, including the addition of toxic biocides which are added specifically to retard microbial deterioration whilst the fluids are operational. This makes bacterial treatment exceptionally challenging and has stimulated the search and need to assess technologies which complement biological treatment. In this study the remediation, specifically of the recalcitrant component of a semi-synthetic MWF, employing a novel hybrid treatment approach consisting of both bacteriological and chemical treatment, was investigated. Three chemical pre-treatment methods (Fenton’s oxidation, nano-zerovalent iron (nZVI) oxidation and ozonation) of the recalcitrant components followed by bacterial degradation were examined. The synergistic interaction of Fenton’s-biological oxidation and nZVI-biodegradation led to an overall COD reduction of 92% and 95.5% respectively, whereas pre-treatment with ozone reduced the total pollution load by 70% after a post-biological step. An enhancement in biodegradability was observed after each of the chemical treatments, thus facilitating the overall treatment process. The findings from this study established that the use of non-pathogenic microorganisms to remediate organic materials present in MWF wastewater is a favourable alternative to energy demanding physical and chemical treatment options. However, optimal performance of this biological process may require chemical enhancement, particularly for those components that are resistant to biological transformation.

A disposição ambientalmente adequada dos resíduos sólidos em aterros sanitários requer atenção ao tratamento do lixiviado gerado, que atualmente representa um desafio aos engenheiros, técnicos e pesquisadores da área. Esse trabalho avalia a tratabilidade do lixiviado pelo processo oxidativo avançado Reagente de Fenton, seguido por tratamento consorciado com esgoto sanitário em biofiltro aerado submerso. Os ensaios com Reagente de Fenton foram realizados em escala de bancada, com tempo de duração de 70 min por batelada; constatou-se que a razão mássica mais eficiente em termos de remoção de DQO do lixiviado bruto foi de 2:1 (H2O2:Fe II). Os resultados mostraram que esse tratamento reduziu, em média, 62% da DQO do lixiviado bruto. Entretanto, houve acréscimo do teor de sólidos no efluente e formação de lodo. Quanto ao tratamento consorciado com esgoto sanitário, foram utilizados dois biofiltros aerados submersos - reator controle (R1) e reator R2, que recebia 2% de lixiviado tratado por reagente de Fenton - com vazões de 330 mL/h e 450 mL/h, respectivamente, ambos com tempo de detenção hidráulica de 12 h. No período monitorado e considerando as eficiências médias de remoção de DQO de 75% e 70% e de DBO de 95% e 88% nos reatores R1 e R2, respectivamente, não foi possível concluir se houve tratamento do lixiviado ou apenas diluição. Entretanto, foi observado que a adição de lixiviado comprometeu a eficiência de remoção de matéria orgânica na forma de COD, no biofiltro R2. / The environmentally sound disposal of solid waste in landfills requires attention to the treatment of the leachate generated, which currently represents a challenge to the engineers, technicians and researchers. This research assesses the treatability of leachate by advanced oxidation process Fenton\'s reagent, followed by combined treatment with sewage submerged aerated biofilters. Assays with Fenton\'s reagent were performed in a bench scale, with a duration of 70 min per batch, it was found that the most efficient weight ratio in terms of COD removal of crude leachate was 2:1 (H2O2:Fe II). Results shows that treatment decreased on average 62% of the COD of the crude leachate. However, there was an increase of solids in the effluent and sludge formation. As for combination with sewage treatment, two submerged aerated biofilters were used - control reactor (R1) and R2 reactor, which received 2% of treated leachate by Fenton\'s reagent - with flows of 330 mL/h and 450 mL/h, respectively, both with a hydraulic retention time of 12 h. In the monitored period and considering the average COD removal efficiencies of 75% and 70% of BOD and 95% and 88% in the reactors R1 and R2, respectively, it was not possible to conclude whether there was treatment of leachate or just dilution. However, it was observed that the addition of leachate compromised the efficiency of removal of organic material in the form of COD in the biofilter R2.

Devido à alta toxicidade, a produção e comercialização dos PCBs (Polychlorinated Biphenyls - Bifenilas Policloradas) estão proibidas no mundo todo. Esses compostos foram utilizados principalmente como base de misturas comerciais em óleos dielétricos para transformadores e capacitores. Hoje existem diversas áreas contaminadas com essas substâncias que são de difícil degradação ocasionada pela sua elevada estabilidade térmica e química. Há diversos estudos sobre diferentes técnicas de tratamento de áreas contaminadas por PCBs. A técnica proposta nesse trabalho foi a de oxidação química através do reagente de Fenton. Para isso, foi simulado em laboratório experimentos de tratamento de solo contaminados artificialmente por ascarel (mistura comercial de PCBs). A oxidação foi realizada segundo a técnica do planejamento experimental fatorial de dois níveis e duas variáveis. Manteve-se constante a concentração do contaminante - em torno de 6000 mg de PCB/ kg de solo - e variou-se a concentração de Fe2+ (0,04 a 0,1 mol/L) e H2O2 (2,07 a 4,15 mol/L). Os ensaios foram realizados ainda nos seguintes tempos de reação: 0, 5, 24 e 48 horas. A análise dos dados foi realizada através de cromatografia gasosa acoplada a um espectrômetro de massa - GC/MS. Dos resultados, concluiu-se que o experimento cuja concentração do reagente de Fenton era 4,15 mol/L de H2O2 e 0,04 mol/L de Fe2+, apresentou melhor percentual de remoção, em torno de 76% para o pentaclorobifenila, 67% para o hexaclorobifenila e 72% para o heptaclorobifenila. Além disso, observou-se que, dentro da região experimental estudada, o efeito da concentração de íons ferrosos foi mais significativo do que o causado pela concentração de peróxido de hidrogênio e que o mesmo tem um efeito negativo pois aumentando a concentração dos íons ferrosos diminui-se a remoção dos contaminantes. / Production and trading of polychlorinated biphenyls (PCBs) are prohibited at whole world due to their high toxicity. They were used mainly as dielectric oils for transformers and capacitors. Recently there are many contaminated areas with these compounds. The high thermic and chemistry stability of PCBs are responsible for their hard degradation. Many studies have been conducted about several techniques of soil remediation. The main purpose of this research is to study chemical oxidation using Fenton\'s reagent to soils treatment. It was simulated in laboratory experiments of soil treatment which was artificially contaminated with Ascarel (PCBs commercial mixture). Process oxidation was made according to factorial experimental planning technique of two levels and two variables (22). The contaminant concentration was constant - 6000 mg PCB/ kg soil - and it was varied the Fe2+ concentration (0,04 mol/L to 0,10 mol/L) and H2O2 concentration (2,07 mol/L to 4,15 mol/L). The times reaction of experiments were: 0, 5, 24 and 48 hours. It was used gas chromatography coupled with mass spectrometer - GC/MS. The better result shown removal rate of 76% to pentachlorobiphenyl, 67% to hexachlorobiphenyl and 72% to heptachlorobiphenyl, experimental conditions were Fe2+ concentration of 0,04 mol/L and H2O2 concentration of 4,15 mol/L. Besides it was observed that studied region the concentration effect of ferrous ions was more significant than concentration effect of hydrogen peroxide. The concentration effect of ferrous ions was negative on system because removal rate of contaminants decreases when [Fe2+] increases.

A disposição ambientalmente adequada dos resíduos sólidos em aterros sanitários requer atenção ao tratamento do lixiviado gerado, que atualmente representa um desafio aos engenheiros, técnicos e pesquisadores da área. Esse trabalho avalia a tratabilidade do lixiviado pelo processo oxidativo avançado Reagente de Fenton, seguido por tratamento consorciado com esgoto sanitário em biofiltro aerado submerso. Os ensaios com Reagente de Fenton foram realizados em escala de bancada, com tempo de duração de 70 min por batelada; constatou-se que a razão mássica mais eficiente em termos de remoção de DQO do lixiviado bruto foi de 2:1 (H2O2:Fe II). Os resultados mostraram que esse tratamento reduziu, em média, 62% da DQO do lixiviado bruto. Entretanto, houve acréscimo do teor de sólidos no efluente e formação de lodo. Quanto ao tratamento consorciado com esgoto sanitário, foram utilizados dois biofiltros aerados submersos - reator controle (R1) e reator R2, que recebia 2% de lixiviado tratado por reagente de Fenton - com vazões de 330 mL/h e 450 mL/h, respectivamente, ambos com tempo de detenção hidráulica de 12 h. No período monitorado e considerando as eficiências médias de remoção de DQO de 75% e 70% e de DBO de 95% e 88% nos reatores R1 e R2, respectivamente, não foi possível concluir se houve tratamento do lixiviado ou apenas diluição. Entretanto, foi observado que a adição de lixiviado comprometeu a eficiência de remoção de matéria orgânica na forma de COD, no biofiltro R2. / The environmentally sound disposal of solid waste in landfills requires attention to the treatment of the leachate generated, which currently represents a challenge to the engineers, technicians and researchers. This research assesses the treatability of leachate by advanced oxidation process Fenton\'s reagent, followed by combined treatment with sewage submerged aerated biofilters. Assays with Fenton\'s reagent were performed in a bench scale, with a duration of 70 min per batch, it was found that the most efficient weight ratio in terms of COD removal of crude leachate was 2:1 (H2O2:Fe II). Results shows that treatment decreased on average 62% of the COD of the crude leachate. However, there was an increase of solids in the effluent and sludge formation. As for combination with sewage treatment, two submerged aerated biofilters were used - control reactor (R1) and R2 reactor, which received 2% of treated leachate by Fenton\'s reagent - with flows of 330 mL/h and 450 mL/h, respectively, both with a hydraulic retention time of 12 h. In the monitored period and considering the average COD removal efficiencies of 75% and 70% of BOD and 95% and 88% in the reactors R1 and R2, respectively, it was not possible to conclude whether there was treatment of leachate or just dilution. However, it was observed that the addition of leachate compromised the efficiency of removal of organic material in the form of COD in the biofilter R2.

O presente trabalho objetivou estudar aspectos relacionados ao projeto de processos de tratamento de águas efluentes industriais baseados em reatores fotoquímicos. Estudou-se uma unidade de tratamento constituída por um reator solar tubular com coletores parabólicos compostos, o qual opera acoplado a um reator com lâmpadas do tipo tanque. O modelo matemático para simulação do processo foi adaptado a partir dos resultados experimentais obtidos em trabalhos anteriores da equipe de pesquisa deste Departamento, principalmente por Ribeiro (2009). O modelo matemático foi validado por meio de simulações para o sistema operando em regime transiente. O modelo matemático foi adaptado à configuração aqui estudada, de modo a poder ser aplicado ao sistema de reatores operando em regime contínuo, isto é, com alimentação e retirada de material constantes ao longo do tempo. Foi realizado, inicialmente, um estudo de sensibilidade desse modelo em relação às variáveis de processo, baseado em simulações para volumes diferentes do reator solar e reator multi-lâmpadas. A otimização do sistema teve o objetivo de selecionar as configurações do sistema que representam mínimo custo, para os diferentes cenários estudados, para uma concentração especificada de contaminante na corrente de saída. O problema de otimização foi baseado no método da função de penalidade, em que a função de restrição é inserida na função objetivo, transformando assim o problema de otimização num problema irrestrito. O procedimento de busca utiliza o Método Simplex modificado de Nelder e Mead. Para os diferentes cenários estudados, foi comprovado que o fator determinante do custo horário de tratamento fotoquímico é o custo do reagente peróxido de hidrogênio, seguido pelo custo de energia elétrica, custo de investimento do reator de lâmpadas, custo de investimento do reator e das bombas e, por último, o custo de investimento do reator solar. A imposição de limites mais rigorosos para a concentração de saída do efluente faz com que o custo de tratamento seja proibitivo. Portanto, nestes casos é mais interessante, do ponto de vista econômico, utilizar primeiro o processo foto-Fenton até o efluente atingir o limite de biodegradabilidade de 300 mgC/L e, em seguida, submeter este efluente ao tratamento biológico (de menor custo). / The aim of the present study was to investigate aspects related to the design of processes for treating industrial wastewater based on photochemical reactors. The system consisted of a solar tubular reactor with compound parabolic collectors, which operates connected to a multi-lamp stirred tank reactor. The mathematical model for simulating the process was adapted from previous results obtained by the research team of this Department, mainly by Ribeiro (2009). The model was validated by comparing simulation and experimental results obtained with a pilot plant operating in transient regime. The mathematical model was adapted to the configuration in this paper, so that it could be applied to the reactor system operating in continuous regime, i.e., with constant flow rate of the input and output streams. A sensitivity analysis of this model was carried out in relation to process variables, based on simulations for different volumes of the solar reactor and multi-lamp reactor. The optimization of the system aimed to select configurations that represent minimum cost for different scenarios studied for a specified output contaminant concentration. The optimization was based on the penalty function method, in which the restriction function was inserted in the objective function, so as to transform the optimization problem into an unconstrained one. The search procedure was based on the modified Simplex method of Nelder and Mead. For the different scenarios studied, it was verified that the determining factor affecting the treatment cost is the cost of hydrogen peroxide, followed by the electricity cost, investment cost of the lamp reactor, investment cost of pumps and of the solar reactor. The treatment cost increases significantly when lower concentration limits are specified for the output stream. Therefore, as a general recommendation, it is more advantageous from the economic point of view to use the photo-Fenton process until the pollutant concentration is decreased to the threshold of biodegradability (adopted as 300mgC/L in the present study) and then submitting it to a biological treatment.

Nos últimos anos, os processos oxidativos avançados (POAs) têm emergido como métodos potencialmente poderosos para transformar poluentes orgânicos recalcitrantes em substâncias menos tóxicas. O presente trabalho visa estudar a degradação de clorofenóis 2,4-diclorofenol (2,4-DCF) e pentaclorofenol (PCF) em solução aquosa por meio do processo foto-Fenton. Os experimentos foram realizados em um reator fotoquímico, em regime batelada, com recirculação e admissão contínua de peróxido de hidrogênio. Os efeitos das concentrações iniciais de clorofenóis, H2O2 e Fe(II), bem como, da potência da lâmpada de vapor de mercúrio, foram estudados a partir de um planejamento experimental Doehlert em multiplos níveis e analisados segundo a metodologia de superfícies de respostas. A foto-oxidação foi monitorada por medidas da concentração de carbono orgânico total (TOC) e do espectro de absorção da solução ao longo do tempo e, em alguns casos, medidas de toxicidade por meio de bioensaios com Artemia sp. Os resultados dos experimentos realizados com 2,4-DCF evidenciaram degradação gradativa, com remoções de TOC superiores a 99%, após 1 hora de tratamento, além de remoção de toxicidade, mesmo para altas concentrações iniciais do poluente (até ca. 415 mgC L-1). Nos experimentos realizados com PCF observouse decaimento inicial de TOC bastante rápido (15 minutos), o que sugere que a degradação dos clorofenóis torna-se mais rápida com o aumento do número de átomos de cloro ligados ao anel aromático. Foi removida mais da metade do TOC inicial por volta de 30 minutos de reação, obtendo-se remoções de até 90,8% ao final do tratamento. Por outro lado, comparado ao 2,4-DCF, no caso do PCF observou-se redução acentuada da taxa de remoção de TOC após esse tempo, o que pode ser explicado a partir da maior concentração de íons cloreto em solução, da formação de complexo estável desses íons com Fe(III) e de espécies geradas a partir de reações envolvendo esse complexo. No conjunto, os resultados comprovam a viabilidade do processo foto-Fenton para remediação de efluentes aquosos contendo clorofenóis. / In recent years, advanced oxidation processes (AOP) have emerged as potentially powerful methods to transforming organic pollutants into harmless substances. The present work aims to study the degradation of chlorophenols (2,4-dichlorophenol and pentachlorophenol) in aqueous solution by the photo-Fenton process. The experiments were conducted in a batch recycle photochemical reactor with continuous feed of hydrogen peroxide solution. The effects of the initial concentrations of chlorophenols, H2O2, and Fe(II), as well as of the electric power of mercury vapor lamp, were studied by means of a Doehlert multivariate experimental design at multiple levels. Experimental results were analyzed according to the response surface methodology. In order to characterize the degradation of the pollutant, time-measurements of the total organic carbon concentration (TOC) as well as the absorbance spectra of the solution, were carried out. In some cases toxicity bioassays were carried out with Artemia sp. The results obtained from experiments with 2,4-dichlorophenol showed a gradual degradation, with more than 99% of TOC removals after 1 hour of treatment, along with toxicity removal, even for high initial pollutant concentrations (ca. 415 mgC L-1). In the case of pentachlorophenol, a fast initial TOC decrease (around 15 minutes) was observed, suggesting that chlorophenols degradation becomes faster with the increment of chloro atoms number bounded to the aromatic ring. More than a half of the initial TOC was removed around 30 minutes of reaction, rising 90.8% of TOC removal at the end of the treatment. In the other hand, comparing to 2,4-DCF, for PCF a marked reduction of the maximum rate of TOC removal after that time. This can be explained by higher concentrations of chloride ions in the solution, for the formation of stable complexes with Fe(III) ion and resulting species in reaction involving such complexes. As a whole, the results confirm the effectiveness of the photo-Fenton process for the remediation of aqueous solutions containing chlorophenols.