O objetivo principal desta pesquisa foi comparar o desempenho de dois reatores anaeróbios híbridos de biomassa imobilizada (RAHBI), em escala de laboratório, no processamento da vinhaça de cana-de-açúcar. Um (reator 1) recebendo vinhaça sem tratamento prévio e outro (reator 2) processando vinhaça previamente submetida à coagulação, utilizando-se de um biopolímero experimental a base de cálcio. Os reatores foram construídos em acrílico, com volume de 1,5 litros cada, provido de sistema de recirculação com razão igual a 3. A operação dos reatores foi dividida em duas etapas: a primeira, com duração de 69 dias, teve seu fim caracterizado por um colapso apresentado pelo reator 2. A segunda fase, com duração de 37 dias, onde se observou outro colapso. O principal parâmetro de controle no monitoramento dos reatores foi a quantificação de matéria orgânica, em termos de Demanda Química de Oxigênio (DQO). Durante a Fase I, o reator 1 apresentou eficiência de remoção média de 82,9 ± 4,4% , e o reator 2 de 72,2 ± 18,1%. A carga orgânica volumétrica (COV) média aplicada para o reator 1, durante esta fase, foi de 5,3 ± 1,3 kg DQO/\'M POT.3\'d, e para o reator 2 foi de 5,3 ± 1,6 kg DQO/\'M POT.3\'d. O colapso ocorrido no reator 2 foi evidenciada pelo decréscimo acentuado da eficiência de remoção, chegando a 33,7%. Durante a Fase II, o reator 1 apresentou eficiência de remoção média de 77,5 ± 9,4% , e o reator 2 de 79,2 ± 9,7%. A carga orgânica volumétrica (COV) média aplicada para o reator 1, durante esta fase, foi de 5,1 ± 2,4 kg DQO/\'M POT.3\'d, e para o reator 2 foi de 5,0 ± 2,3 kg DQO/\'M POT.3\'. Ao final desta fase o reator 1 apresentou eficiência de remoção de 80,9%, e o reator 2 65.8%. Foram analisados, também, alcalinidade e produção de metano (\'CH IND.4\'). Durante todas as fases, a alcalinidade dos dois reatores esteve acima de 1000 mg \'CA\'CO IND.3\'/l, indicando estabilidade, em relação a este parâmetro, dos reatores. A produção de \'CH IND.4\' do reator 1 foi de 0,0507 ± 0,0232 l \'CH IND.4\'/h e 0,0838 ± 0,0326 l \'CH IND.4\'/h nas fases I e II, respectivamente. Para o reator 2, esta produção foi de 0,0307 ± 0,0137 l \'CH IND.4\'/h e 0,0800 ± 0,0297 l \'CH IND.4\'/h, para as fases I e II, respectivamente. Foram feitos ensaios de resistência mecânica dos grânulos, análise de microscopia eletrônica de varredura (MEV), Espectrometria de Energia Dispersiva de Raios-X (EDS) e análise da comunidade microbiana, empregando técnicas de biologia molecular. Os testes de resistência mecânica dos grânulos indicam que os grânulos contidos no inóculo, reatores 1 e 2 possuem resistência à desintegração. As análises de MEV e EDS indicam a presença do elemento cálcio com aproximadamente 22% para o inóculo, 39% para o reator 1 e 50% para o reator 2, na massa dos elementos analisados das amostras de grânulos. As análises de biologia molecular indicaram similaridades entre os reatores 1 e 2 de 66,5 e 58%, para os domínios Bacteria e Archea, respectivamente. Desta forma, supõe-se que esta diferença da biota entre os reatores não estaria contribuindo para a falha conferida no reator 2. / This research aimed at compare the performance of two hybrid anaerobic immobilized biomass (HAIB), in laboratory scale, processing vinasse from sugar cane alcohol destilery. Reactor 1 received vinasse without pre-treatment. Reactor 2 processed coagulated vinasse using a calcium-based biopolymer as coagulant. The two reactors were built in acrylic, with a volume of 1,5 liters each. The recirculation flow rate was 3. The operation of the reactors was divided in two phases: first, lasting 69 days, came to an end characterized by a failure (collapse) presented by the reactor 2. The second phase, lasting 37 days, came to an end characterized by another collapse. The main control parameter in the monitoring of the reactors was the quantification of organic matter in terms of COD. During Phase I, the reactor 1 showed average removal efficiency of 82,9 ± 4,4%, and the reactor 2 72,2 ± 18,1%. The organic loading rate (VOC) average applied to reactor 1, during this phase, was 5,3 ± 1,3 kg DQO/\'M POT.3\'d, and 5,3 ± 1,6 kg DQO/\'M POT.3\'d for the reactor 2. The failure occurred in the reactor 2 was evidenced by the sharp decrease of removal efficiency, reaching 33.7%. During Phase II, the reactor 1 showed average removal efficiency of 77,5 ± 9,4%, and the reactor 2 79,2 ± 9,7%. The average VOC applied to reactor 1, during this phase, was 5,1 ± 2,4 kg DQO/\'M POT.3\'d, and 5,0 ± 2,3 kg DQO/\'M POT.3\'d for reactor 2. At the end of this phase, the reactor 1 showed a removal efficiency of 80.9%, and the reactor 2 65.8%. Has also been analyzed, alkalinity and methane (\'CH IND.4\'). During all the phases, the alkalinity of both reactors was above 1000 mg \'CA\'CO IND.3\'/l, indicating stability in the reactors. The production of \'CH IND.4\' was 0.0507 ± 0.0232 l \'CH IND.4\'/h and 0.0326 ± 0.0838 l \'CH IND.4\'/h in phases I and II, respectively. For the reactor 2, the production of \'CH IND.4\' was 0,0307 ± 0,0137 l \'CH IND.4\'/h e 0,0800 ± 0,0297 l \'CH IND.4\'/h for the phases I and II, respectively. Assays were performed in mechanical granules strength, analysis of scanning electron microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy X-ray (EDS) and analysis of the microbial community, using molecular biology techniques. The tests of mechanical of granules strength indicate that the granules contained in the inoculum, reactors 1 and 2 are resistant to disintegration. The SEM and EDS analysis indicated the presence of calcium element with approximately 22% inoculum, 39% for reactor 1 and 50% for reactor 2, in the mass of the elements analyzed samples of granules. The microbial community analyzes indicated molecular similarity between the first and second reactor of 66.5 and 58% for Bacteria and Archea domain, respectively. Thus, it is assumed that the difference between the biota of the reactors would not be contributing to the failure given in the reactor 2.

A proposta deste trabalho foi utilizar quatro diferentes coagulantes - sulfato de alumínio, cloreto férrico, hidroxicloreto de aluminio e sulfato ferrico; construir os diagramas de coagulação; e assimilar as regiões de maior ou menor eficiência da remoção de turbidez ou da cor. Para permitir uma avaliação de custos na utilização dos coagulantes, observo-se nos diagramas as regiões onde os valores de turbidez remanescente são aproximadamente iguais para diferentes coagulantes. Com essa consideração, foi stabelecida a relação entre consumo e custo dos produtos quimícos utilizados. Os coagulantes que apresentaram particularidades para as águas estudadas foram: o cloreto ferrico que mostrou melhor desempenho para valores de ph baixos; o sulfato ferrico que mostrou-se mais economico; e o hidroxicloreto de aluminio que atua numa grande faixa de ph. Na conclusão dos estudos, verifica-se que cada água a ser tratada deve ser analisada através de diagramas de coagulação, visando a otimização dos parâmetros de ph versus dosagem e buscando o melhor coagulante pelo menor custo. / The purpose of this study was to use four different coagulants - aluminum sulphate, iron chloride, polyaluminum hidroxichloride and ferric sulphate; to build the coagulation diagrams; and to mark the regions of higher or lower efficiency in the removal of turbidity or color. To allow a cost appraisal in the use of the coagulants, the region where the values of remaining turbidity, which are approximately the same for different coagulants, was examined in the diagrams. This being taken into consideration, the relation between consumption and cost of the chemical products was established. The coagulants that presented certain peculiarities for the studied waters were: iron chloride, that showed better performance for low pH values; the ferric sulphate, that showed itself as more economical; and the polyaluminum hidroxichloride, that functions in a large interval of pH. In the conclusion of the study, it was observed that each type of water to be treated must be analyzed through coagulation diagrams, aiming at the optimization of pH parameters versus dosages and looking for the best coagulant with lower cost.

Orientadores: Gonçalo Amarante Guimarães Pereira, Juan Lucas Argueso / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-24T01:08:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_Aline_D.pdf: 13944014 bytes, checksum: afa01e0dfca6ca3f789845a68d9a1018 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A floculação é um processo de agregação celular observado em muitas linhagens de Saccharomyces cerevisiae que resulta em sedimentação, prejudicando o rendimento fermentativo e a operação de destilarias produtoras de bioetanol. A maioria das linhagens utilizadas por essa indústria, incluindo a linhagem PE-2/JAY270, foi selecionada pela incapacidade de flocular. O controle genético da floculação é bem caracterizado, vários genes foram associados ao fenômeno, incluindo principalmente a família de genes FLO. Previamente observamos que a linhagem JAY291 (haploide derivado de JAY270) não flocula, apesar de possuir o alelo funcional do regulador positivo de floculação FLO8, sugerindo que seu fenótipo envolve outro passo dessa via. A análise da progênie F2 do cruzamento de JAY291 com a linhagem de laboratório S288 (flo8-1) revelou uma proporção fenotípica de ~1:8 (floculantes/não floculantes), esperada para uma característica controlada por três genes não ligados. Sequenciamos os genomas de oito indivíduos F2 floculantes segregando ~40.000 SNPs existentes entre S288c e JAY291. As sequências foram comparadas entre si para localizarmos regiões que co-segregavam com a floculação. Esse mapeamento preliminar foi refinado por PCR-RFLP, revelando um segundo gene, FLO1, que está ausente em JAY291. Para identificar o terceiro gene, analisamos fenotipicamente novos haploides F2 segregantes de um cruzamento entre S288c (FLO8::KanMX4 FLO1::HphMX4) e JAY291 (FLO8 flo1?), dentre os quais os indivíduos FLO1:HphMX4 foram divididos em dois "bulks" (floculante e não floculante) e sequenciados. As frequências alélicas S288c ou JAY291 nos "bulks" foram interrogadas e validadas estatisticamente, revelando um terceiro gene fortemente associado ao fenótipo: MSS11 (fator de transcrição envolvido em floculação). Encontramos ainda outros doze loci contendo genes de efeito menor, mas que atuam como modificadores do fenótipo. Em experimentos independentes, observamos alteração na morfologia de colônia de JAY270 e troca de seu típico fenótipo liso para rugoso, também associado com um grau baixo de floculação. Tais colônias rugosas também são frequentemente encontradas na indústria. Curiosamente, o mesmo fenótipo foi observado cruzando-se haploides específicos derivados de JAY270. Os cruzamentos sugeriram que o fenótipo era controlado um único gene, porém específico de diploides. O mapeamento em genomas de haploides de JAY270 revelou o gene responsável pela alteração de fenótipo: ACE2, envolvido com separação celular. JAY270 é heterozigota para uma mutação frameshift em ACE2 (ACE2/ace2-7A). O fenótipo rugoso ocorre por recombinação mitótica associada com viii perda de heterozigosidade (LOH), produzindo células com duas cópias mutadas desse gene. Para evitar futuros problemas industriais causados pela sedimentação de linhagens rugosas resultantes de LOH na região de ACE2, o defeito detectado ace2-7A foi reparado no genoma da JAY270. O diploide FGY050 (ura3?/ura3?), derivado de JAY270 e auxotrófico para uracila, foi utilizado como plataforma. A linhagem desenvolvida passou a ter duas cópias do alelo selvagem de ACE2 (ACE2/ACE2) e portanto é incapaz de se tornar rugosa por recombinação. Finalmente, em um estudo não relacionado com floculação ou morfologia de colônia, testamos se LOH pode estar relacionada com alguma consequência fenotípica benéfica à JAY270. Dentre onze linhagens LOH testadas em ensaios fermentativos de competição direta com o parental, encontramos uma com ganho de competitividade durante a fermentação / Abstract: Flocculation is a process of cellular aggregation observed in several Saccharomyces cerevisiae strains which results in sedimentation, impairing the fermentation yield and the operation of Brazilian bioethanol distilleries. Most strains used in this industry, including the PE-2/JAY270 strain, were selected for their inability to flocculate. The genetic control of flocculation is well characterized and several genes were associated with this phenomenon, including the FLO family of genes. We previously observed that the JAY291 strain (derivative haploid of JAY270) does not flocculate, despite having the functional allele of the positive regulator of flocculation FLO8, suggesting that its phenotype involves another step of this pathway. Analysis of the F2 progeny from crossing JAY291 with the laboratory strain S288c (flo8-1) revealed the phenotypic ratio of ~1:8 (flocculent/non-flocculent), expected for a trait controlled by three unlinked genes. We sequenced the genomes of eight flocculent F2 individuals segregating ~40.000 SNPs that exist between S288c and JAY291. The sequences were compared to each other to localize regions that co-segregated with the flocculation. This preliminary mapping was refined by PCR-RFLP, revealing a second gene, FLO1, which is absent in JAY291. To identify the third gene, we phenotypically analyzed new F2 haploids segregating from a cross between S288c (FLO8::KanMX4 FLO1::HphMX4) and JAY291 (FLO8 flo1?), among which FLO1:HphMX4 individuals were separated into two bulks (flocculent and non-flocculent) and sequenced. Allele frequencies S288c or JAY291 in bulks were interrogated and statistically validated, revealing a third gene strongly associated with the phenotype: MSS11 (transcription factor involved in flocculation). We also found twelve other loci containing minor effect genes, but acting as modifiers of the phenotype. In independent experiments, we observed alterations in the colony morphology of JAY270 and a transition from its typical rough to smooth phenotype, also associated with a low degree of flocculation. This type of colony is often found in the industry. Interestingly the same phenotype was observed crossing specific haploids derivatives of JAY270. The crosses suggested that the phenotype was controlled by a single gene, but diploid specific. Mapping genomes of haploids of JAY270 revealed the gene responsible for the altered phenotype: ACE2, involved in cell separation. The JAY270 is heterozygous to a frameshift mutation in the ACE2 (ACE2/ace2-7A). The rough phenotype occurs by mitotic recombination associated with loss-of-heterozygosity (LOH), producing cells with two mutated copies of this gene. x To avoid future industrial problems caused by sedimentation of rough strains derived from LOH in the ACE2 region, the ace2-7A defect was repaired in the JAY270 genome. The diploid FGY050 (ura3?/ura3?), derived from JAY270 and auxotrophic to uracil was used as a platform. The developed strain has two copies of the ACE2 wild-type allele (ACE2/ACE2) and is therefore unable to become roughened by recombination. Finally, in a study unrelated to flocculation or colony morphology, we tested whether LOH may be associated with some phenotypic consequence beneficial to the JAY270. Out of eleven LOH strains tested in fermentative assays of direct competition against their parental strain, we found one with gain in competitiveness during fermentation / Doutorado / Genetica de Microorganismos / Doutora em Genética e Biologia Molecular

Orientador: José Euclides Stipp Paterniani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-19T22:54:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_GabrielaKurokawae_M.pdf: 4064663 bytes, checksum: efbd782b012dc54eda697fca32638d9f (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O acesso à água com padrões de qualidade adequados ao consumo humano tem sido tema de muitos estudos que visam desenvolver novas tecnologias ou aprimorar tecnologias já existentes para possibilitar o uso dessa água para abastecimento público. Como muitas tecnologias dependem de elevados investimentos e mão-de-obra qualificada, uma alternativa mais acessível para população de pequenas comunidades ou com menor poder aquisitivo é a utilização de coagulantes naturais. Um deles é o coagulante à base de sementes de Moringa oleifera. Alguns pesquisadores verificaram que a proteína presente nas sementes é responsável pelo processo de coagulação e que o material excedente das mesmas pode comprometer o tratamento de água. O presente trabalho visou desenvolver nova tecnologia de aplicação desse coagulante. Foi desenvolvido um sachê contendo o pó das sementes de Moringa oleifera que libera a proteína responsável pelo efeito coagulante das sementes. Após a determinação do material para confecção dos sachês, foram testadas 3 massas de pó adicionadas ao interior dos sachês (0,6 g, 0,8 g e 1,0 g) em ensaios para clarificação de água com turbidez sintética, sendo feita a comparação do desempenho dos sachês com o coagulante líquido. Utilizando-se equipamento Jar-Test, os ensaios consistiram na dissolução da proteína dos sachês na água com turbidez sintética, incluindo as operações unitárias de coagulação e floculação em alguns ensaios e em outros não e, por fim, foi feita a sedimentação por 60 minutos. Nos ensaios de clarificação com coagulação e floculação, as dosagens de 0,8 g e 1,0 g obtiveram eficiências de clarificação bastante próximas do coagulante líquido. Nos ensaios com coagulação e floculação, observou-se eficiência de redução de turbidez dos sachês variando de 85,5% a 97,4%, respectivamente para 0,6 g e 1,0 g, sendo que o coagulante líquido apresentou eficiência de 97,9%. Já quando não houve a realização dessas etapas, 50,6%, 89,92% e 94,8%, respectivamente. Com relação à cor aparente, essas eficiências foram 88,7%, 97,8% e 99,0% quando houve coagulação e floculação e 56,1%. 91,3% e 96,3% quando não houve. Concluiu-se que quando houve a realização da coagulação e sedimentação as amostras ficaram mais homogêneas, além de resultarem maiores valores de eficiência de redução de turbidez e cor aparente. Assim, conclui-se que a utilização dos sachês é um processo eficiente quando comparado com a aplicação do coagulante de Moringa oleifera na forma de solução / Abstract: The access to water with good quality to human consumption has been the subject of many studies which the main goal is the development of new technologies or the improvement of the existing structures used to provide water to public supply. As many technologies depends on high investments and qualified labor, the most accessible alternative to small communities or people with less purchasing is to use natural coagulants. One of them is the seed-based coagulant of Moringa oleifera. Some researches find that the protein on the seeds is the responsible by the coagulation and that the surplus material of them may compromise the water treatment. This objective of this paperwork presents a new technology of application of this coagulant. It was developed a sachet with Moringa oleifera powder seeds that releases the protein responsible for the coagulant effects of seeds. After determining the material to manufacture the sachets, 3 different levels of powder in the sachets (0,6 g, 0,8 g and 1,0 g) were tested for water clarification with synthetic turbidity, subsequently the comparison of the performance of the sachets with the liquid coagulant. Using an equipment Jar-Test, the tests consisted in the dissolution of the protein of the sachets on water with synthetic turbidity, including the unit operations of coagulation and flocculation on some tests and not in the others, finally it was made the sedimentation for 60 minutes. In the tests of clarification with the coagulation and flocculation steps, the dosages 0,8 g and 1,0 g obtained efficient results in clarification similar with the liquid coagulant. In the tests with coagulation and flocculation, we can see the efficiency of turbidity reduction of the sachets ranging from 85,5% to 97,4%, respectively to 0,6 g to 1,0 g, and considering that the liquid coagulant showed 97,9% of efficient. About the apparent color, this efficiencies were 88,7%, 97,8% and 90,0% when there was coagulation and flocculation, and 56,1%, 91,3% and 96,3% when there wasn't. The final results found show us that when the coagulation and flocculation were used, the samples were more homogenous and presented improved values of efficiency of turbidity and apparent color reduction. Thus, it was concluded that the use of sachets is a process efficient compared with the application of Moringa oleifera coagulant as a solution / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil

A constante exploração dos recursos hídricos para os mais diferentes usos sem um planejamento adequado, tem levado ao comprometimento desses recursos, verificando-se cada vez mais aumento no número de pesquisas e investimentos, visando o estudo de alternativas que viabilizem o tratamento avançado de águas residuárias e sua reutilização. Entre essas alternativas, estão as técnicas de separação dos materiais contaminantes por membranas. Neste trabalho estudou-se a viabilidade da utilização da microfiltração tangencial como alternativa de pós-tratamento de efluente de Reator Anaeróbio de Leito Expandido alimentado com esgoto sanitário, analisando-se a influência da utilização de cloreto férrico como coagulante, bem como, membranas com diferentes tamanhos de poro (0,2 e 1,0 &#956m), no desempenho da microfiltração tangencial. Os ensaios no sistema de microfiltração tangencial foram realizados em batelada, com amostras de efluente do reator anaeróbio de leito expandido (RALEX). Verificou-se que para os ensaios realizados com a membrana de 0,2 &#956m, o aumento das dosagens de cloreto férrico, contribuiu para diminuição nos valores de luxo de permeado. Esta relação não ocorreu de forma direta com a membrana de 1,0 &#956m. Os processos de coagulação e floculação foram essenciais para ambas membranas no aumento na eficiência de remoção da demanda química total de oxigênio (mg/l), fosfato total (mg P/l) e turbidez, no entanto, em relação aos valores de fluxo do permeado,foi prejudicial, pois nos ensaios em que as amostras de efluente do RALEX não foram previamente coaguladas e floculadas, a permeabilidade das membranas foi bem maios. O sistema de microfiltração tangencial operando com a membrana de 0,2 &#956m apresentou melhor desempenho, com valores de fluxo do permeado, em geral superiores a 100 L/m2.h, eficiência de 100% na remoção de coliformes totais e fecais, e a dosagem de 40 mg/l de cloreto férrico, já foi suficiente para uma eficiência média de remoção de DQOt de 95%; P.PO4-3 (89,5%) e Turbidez (96,4%). Portanto, a microfiltração tangencial pode ser considerada uma alternativa eficaz como unidade de pós-tratamento de efluente de reator anaeróbio de leito expandido, produzindo efluente que atende os padrões de reuso na agricultura, para coliforme totais e fecais. / The constant exploration of water resources for the most different uses, without an appropriate planning, has lead to the exhaustion of this resources. This scenery has showed the need of increasing researches and investments on alternative forms of wastewater treatment. This work studied the viability of using crossflow microfiltration as an alternative form of advanced treatment of effluents of Anaerobic Reactor Expanded Bed feed with sewage, examining the effect of the use of ferric chloride as coagulam, as well as of different pore size membranes (0,2 and 1,0 &#956m) on the performance of crossflow microfiltration. The experiments on crossflow microfiltration system were carried out in batch, using effluent samples of anaerobic reactor expanded bed. The results obtained with the 0,2 &#956m membrane showed that the increase of ferric chloride dosages contributed for the reduction on flux values. The 1,0 &#956m membrane did not presented this relation. The flocculation and coagulation processes were essentials for increasing the removal efficiency of Total Chemical Oxygen Demand, Total Phosphorus and Turbidity for both membranes, however, for the flux values the effect was harmful, because when the samples of the Anaerobic Reactor Expanded Bed were not previously coagulated and flocculated, the membranes penneability were higher. The Crossflow Microfiltration System, operating with the 0,2 &#956m membrane, presented better performance, with flux values generally superior than 100 L/m2.h, efficiency around 100% on the removal of Total and Fecal Coliforms. For this membrane (0,2 &#956m) the dosage of 40 mg/l of FeCl3 (first stage) was enough for an average of removal efficiency of Total Chemical Oxygen Demand (95%); Turbidity (96.4%); and P.PO4-3 (89,5%). Therefore, crossflow mocrofiltration can be considered an effective alternative for advanced treatment of effluents of Anaerobic Reactor Expanded Bed, producing a final effluent with large potentiality to be used in agriculture.

A presente pesquisa teve por objetivo a investigação da influência do tamanho de partículas floculadas na eficiência da clarificação de águas para abastecimento por flotação por ar dissolvido (FAD) com o emprego de método e equipamento para a aquisição e análise de imagens especialmente desenvolvidos, tendo em vista à caracterização da distribuição de tamanho de flocos e microbolhas de ar, bem como, o estudo dos aglomerados bolhas-floco (em termos de número de microbolhas de ar aderidas e velocidade ascensional) presentes no processo de flotação e comparação dos dados experimentais àqueles obtidos em simulação com o emprego do modelo matemático proposto por Reali (1991). Os ensaios foram realizados com água sintética (turbidez de 7,5±0,2 NTU; cor aparente de 38±1 uC; alcalinidade de 29,8±0,6 mg\'CA\'CO IND.3\'/L; condutividade de 59,3±0,8 \'mü\'S/cm; UV254nm de 0,128±0,004 \'CM POT.-1\'), a qual foi coagulada com a aplicação de 1,9 mg/L de \'AL POT. 3+\' (pH de 6,6±0,05) e divididos em duas Fases: Fase 1 - ensaios preliminares realizados em escala de laboratório, com o emprego do flotateste; Fase 2 - ensaios realizados em unidade piloto de flotação. Os resultados alcançados demonstraram que: i) a distribuição de tamanho de partículas floculadas influenciou diretamente a clarificação por flotação da água em estudo, sendo que as melhores condições de floculação foram aquelas que conduziram à formação, em sua maioria, de partículas floculadas com diâmetro médio de Feret acima de 300 \'mü\'m; ii) os menores valores residuais dos parâmetros analisados na água em estudo foram alcançados com o emprego do tempo de floculação de 17 min, entretanto a FAD foi capaz de operar também com boa eficiência com a utilização de tempo de floculação de 10 min; iii) o método e equipamento desenvolvidos nesta pesquisa para a aquisição e análise de imagens demonstraram constituir importantes ferramentas para a obtenção das distribuições de tamanho de flocos e microbolhas de ar, bem como, para a determinação do número de microbolhas de ar aderidas às superfícies dos flocos e da velocidade ascensional dos aglomerados bolhas-floco gerados no processo de flotação; iv) mesmo com as diversas simplificações adotadas no desenvolvimento do modelo matemático analisado e considerando as condições experimentais utilizadas nesta pesquisa, foi possível verificar para a água em estudo e para as condições operacionais empregadas nesta pesquisa, que a modelação matemática proposta por Reali (1991) foi capaz de fornecer subsídios para uma adequada estimativa do número de microbolhas de ar aderidas aos flocos, bem como, das velocidades ascensionais dos aglomerados bolhas-floco. / The goal of this research was to investigate the flocculated particles size distribution influence on the dissolved air flotation (DAF) efficiency. Special image acquisition method and equipment were used to characterize the flocculated particles and air microbubbles size distribution, as well as, the clusters (in terms of microbubbles number adhered and rise velocity) in the contact zone outlet of the DAF unit. Besides that, the experimental results were compared with those obtained from the DAF modeling proposed by Reali (1991). The trials were carried out with synthetic water (temperature of 26.0 ± 0.5oC; turbidity of 7.5±0.2 NTU; apparent color of 38±1 CU; alkalinity of 29.8±0.6 mg\'CA\'\'CO IND.3\'/L; conductivity of 59.3±0.8 \'mü\'S/cm; UV254nm of 0.128±0.004 \'CM POT.-1\'), that it was coagulated by applying 1.9 mg/L of \'AL POT.3+\' (22.5 mg/L alum). The trials were divided into two phases: Phase 1 - preliminary tests carried out in laboratory facilities (flotatest); Phase 2 - tests carried out in pilot facilities (DAF pilot unit). The results showed that: i) the flocculation conditions interfered directly on the efficiency of DAF process, and the best flocculation conditions were those that conducted to formation of flocculated particles size with Feret mean diameter above 300 \'mü\'m; ii) the best results were obtained applying flocculation time of 17 min, however, DAF was also capable of operating with a satisfactory efficiency when applying flocculation time of 10 min; iii) the special image acquisition method and equipment developed in this research proved to be a important tool to characterize the flocculated particles and air microbubbles size distribution, as well as, the number of air microbubbles adhered to the flocs surface and the clusters rise velocity; iv) the DAF modeling developed by Reali (1991) provided a reliable prediction of the microbubbles number adhered to the flocs surface, as well as, the clusters rise velocity.

Tendo em vista a potencialidade da remoção de algas utilizando a flotação por ar dissolvido, foi proposto o desenvolvimento de um equipamento de laboratório de fácil operação e manutenção, denominado Floteste, integrando as características geométricas do equipamento Jarteste neste trabalho. Foram realizados ensaios, utilizando água sintética contendo algas da ordem de 108 ind/L e natural proveniente de curso d\'água eutrofizado, possibilitando o aprimoramento do estudo das condições de coagulação, mistura rápida, floculação e flotação. Também, ensaios de flotação seguida de filtração em areia foram feitos visando melhorar a qualidade da água flotada. O jarro do Floteste possui placa de orifícios que proporciona perda de carga suficiente para a distribuição uniforme de água saturada pela seção quadrada do mesmo. Concluiu-se que, principalmente, que a dosagem de coagulante e o respectivo pH de coagulação, tempo e gradiente de velocidade médio de mistura rápida, tempo e gradiente de velocidade médio de floculação, tempo e pressão de saturação e a quantidade de ar fornecido exercem influência significativa na remoção de algas, turbidez, cor verdadeira e do número de partículas nos dois tipos de águas estudadas. / Due to the potentiality of the algae removal by dissolved air flotation, it was proposed the development of an equipment in laboratory scale of easy operation and maintenance, dominated Floteste, integrating the geometric characteristics of the Jarteste equipment in this work. Tests were carried out with synthetic water containing a high concentration of algae (~108 ind/L) and natural water from and eutrophicated source. Besides several improvements in the equipment developed in this study, the rapid mixing can be considered the most important, followed by flocculation and flotation. Also, flotation and sand filtration tests were performed to simulate the floto-filtration technology. The Flotateste vessel have a perforated plate that provides enough loss of load in order to uniform the distribution of saturated water in the bottom. It was concluded, mainly, that the coagulant dose and the pH of coagulation, time and velocity gradient of rapid mixing, time and velocity gradient of flocculation, time and saturation pressure chamber and the amount of air supplied played a significant role in the removal of algae, turbidity, true color and of the number of particles in the two types of water studied.

A aplicação de sais de alumínio para tratamento de efluentes é questionada devido a possíveis impactos nocivos aos seres humanos e organismos vivos, em decorrência de residuais de alumínio remanescentes na água tratada e das quantidades de lodo sedimentado que contém o metal. Portanto, o uso combinado de sais metálicos e taninos vegetais, a fim de reduzir as concentrações do primeiro, aplicadas na coagulação-floculação de contaminantes dos efluentes é importante, inclusive pelas vantagens do uso de taninos, como polímeros orgânicos biodegradáveis. Assim, este trabalho visa aplicar sulfato de alumínio e taninos, em uso individual e em combinação, para remoção de contaminantes por meio de coagulação-floculação. Os ensaios foram realizados com três efluentes, um com elevada carga orgânica, um com baixa carga orgânica e um efluente de acabamento, todos de um mesmo curtume que realiza operações de acabamento molhado a acabamento final de couro wet-blue. No efluente de alta carga orgânica, foram testados 5 tipos de taninos em seis dosagens, e os taninos Tanfloc SM e Tanfloc SH, com melhor eficiência, também foram testados no efluente de menor carga orgânica, assim como o sulfato de alumínio, nas mesmas concentrações utilizadas inicialmente a fim de apresentar os resultados atingidos em efluentes com características de altas e baixas dosagens de químicos Após, foram realizadas combinações de sulfato de alumínio com Tanfloc SM e Tanfloc SH, em diferentes concentrações, e realizados ensaios nos três efluentes, com o intuito de apresentar a eficiência do uso combinado destes produtos em diferentes características de efluentes e verificar a redução das dosagens de sulfato de alumínio. Os melhores resultados obtidos na aplicação combinada de sulfato de alumínio e taninos, mostraram remoção de cor, turbidez e COT estatisticamente iguais à aplicação do uso individual destes, porém utilizando menores dosagens de sulfato de alumínio na composição. Assim, conclui-se que é possível realizar, de forma eficiente e satisfatória, o uso de misturas de sulfato de alumínio com taninos de forma a reduzir as dosagens de sulfato de alumínio, obtendo bons resultados de remoção de cor, turbidez e remoções superiores de COT quando comparadas com a aplicação de todos os coagulantes/floculantes individualmente. / The use of aluminum salts for the treatment of effluents is questioned due to possible harmful impacts on humans and living organisms with aluminum residuals remaining in the treated water and the quantities of sedimented sludge containing the metal. Therefore, the combined use of metal salts and vegetable tannins, in order to reduce the concentrations of the former, applied in the coagulation-flocculation of effluent contaminants is important, including the advantages of the use of tannins, such as biodegradable organic polymers. Thus, this work aims to apply aluminum sulfate and tannins, in individual use and in combination, to remove contaminants by means of coagulation-flocculation. The tests were carried out with three effluents, one with high organic load, one with low organic load and one finishing effluent, all from the same tannery that performs wet finishing operations with the final wet-blue leather finish. In the high organic matter effluent, five types of tannins were tested in six dosages, and Tanfloc SM and Tanfloc SH tannins with better efficiency were also tested in the less organic effluent as well as aluminum sulfate in the same concentrations used in order to present the results achieved in effluents with characteristics of high and low chemical dosages Afterwards, combinations of aluminum sulphate with Tanfloc SM and Tanfloc SH were carried out in different concentrations, and tests were carried out on the three effluents, in order to show the efficiency of the combined use of these products in different effluent characteristics and verify the reduction of the dosages of aluminum sulfate. The best results obtained in the combined application of aluminum sulphate and tannins showed color removal, turbidity and TOC statistically equal to the application of the individual use of these, but using lower dosages of aluminum sulphate in the composition. Thus, it is concluded that it is possible to efficiently and satisfactorily carry out the use of aluminum sulphate mixtures with tannins in order to reduce the dosages of aluminum sulphate, obtaining good results of color removal, turbidity and higher removals of COT when compared to the application of all coagulants/flocculants individually.

No processo de fabricação do papel, a formação é muito importante, pois impacta na qualidade do produto assim como na maquinabilidade e produção. Para uma boa formação, um sistema de retenção e drenagem com aditivos eficientes é muito importante. Desta forma uma sílica nanopartículada, devido a sua área superficial, pode ser a diferença neste sistema e na resistência a úmido na fabricação de papel. Através de testes que simulam a floculação padrão (espalhamento de luz dinâmico) tentou-se identificar qual seriam as variáveis (pH, concentração iônica do meio, tamanho de nanopartícula) que influenciariam no processo de floculação assim como verificar qual o mecanismo e o que ocorre com o floco durante a floculação/defloculação/refloculação. Utilizando como modelo uma máquina de papel offset que usa fibra de celulose branqueada e carga verifica-se a condição de fabricação (receita) e o sistema de retenção e drenagem utilizado atende os parâmetros de resistência e formação da folha de papel. Constatou-se que o pH exerce uma influência no tamanho do floco formado e que o mecanismo de refloculação, para diferentes tipos de cisalhamento, são diferentes. A concentração ideal de sílica e polímero pode ser otimizada a fim de trazer uma redução de custo e melhoria do processo. / In the process of paper manufacturing, formation is important to product quality, runnability and production. To have a good formation, a retention and drainage system with efficient chemicals is important. Thus silica nanoparticles, because their surface area, may be the difference in this systems and wet resistance in the paper manufacture. Using flocculation tests (light dynamic scattering equipment) were identified what conditions (pH, ionic concentration, size particle) had some influence on the flocculation process and verify what is the mechanism and what do happen with the floc during the flocculation/deflocculation/reflocculation. To have an offset paper machine using bleached cellulose and filler, it checked if the mill`s recipe and the retention and drainage system correspond the level of resistance and formation required. I found the pH has had influence in the floc and have had differences in the reflocculation mechanism when submitted to different shears (sonification and stirring). The polymer and silica dosage can be optimized to a saving cost and to improve the process.

Este trabalho teve como propósito investigar a cinética de floculação de água bruta com baixa turbidez, utilizando o sulfato de alumínio (Al2(SO4)3o18H2O) e o cloreto férrico (FeCl3o6H2O) como coagulantes. Os resultados experimentais foram obtidos em ensaios de \"jar test\". A água bruta utilizada nos ensaios foi preparada em laboratório, simulando um manancial superficial eutrofizado contendo células da cianobactéria Microcystis aeruginosa. Foram testadas 5 dosagens distintas de cada coagulante, 3 valores de G, 2 valores de TAS e 12 tempos de floculação. Utilizou-se a turbidez como medida principal de avaliação dos resultados experimentais. O valor de turbidez inicial (N0) foi corrigido, levando-se em consideração o acréscimo de turbidez em função das dosagens de coagulante. Determinou-se que as dosagens mais efetivas, em termos de remoção de turbidez, foram 20 mg.L-1 para o sulfato de alumínio e 40 mg.L-1 para o cloreto férrico (ambas expressas como massa de coagulante). Para ambos os coagulantes, constatou-se que G = 20 s-1 e TAS = 27 m3.m-2.dia-1 resultaram nas melhores eficiências de remoção de turbidez. Verificou-se também a variação do potencial zeta em função das dosagens de coagulante. Observou-se que o aumento da dosagem de coagulante leva à redução do potencial zeta, aproximando-o do ponto isoelétrico. Porém, o ponto isoelétrico não necessariamente coincide com a melhor eficiência em termos de remoção de turbidez. Com base nos resultados experimentais, foi proposta uma modificação ao modelo clássico da cinética de floculação de suspensões coloidais. Nesta, foi incluso um segundo termo referente à ruptura de flocos (quebra irreversível). O ajuste do modelo proposto foi obtido através de procedimentos de iteração numérica computacional com a função \"Solver\" do programa Microsoft Excel®. Foram calculados os valores das constantes KA, KB e KC do modelo proposto. Amostras do lodo gerado nos ensaios de cinética de floculação foram caracterizadas visualmente através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). / The purpose of this work was to investigate flocculation kinetics of low-turbidity raw water, using aluminum sulfate (Al2(SO4)3o18H2O) and ferric chloride (FeCl3o6H2O) as coagulants. Experimental results were obtained in jar tests. Raw water used in the jar tests was prepared in laboratory, simulating a eutrophic natural water source containing cells of the cyanobacteria Microcystis aeruginosa. 5 different coagulant doses were tested for each coagulant, 3 G values, 2 SLR values and 12 flocculation times. Turbidity was selected as the major parameter for experimental results analysis. Initial turbidity values (N0) were corrected taking into account turbidity increase due to coagulant dosing. In terms of turbidity removal, it was determined that the most effective dosage for aluminum sulfate was 20 mg.L-1, and for ferric chloride, 40 mg.L-1 (both expressed as coagulant mass). For both coagulants, it was found that G = 20 s-1 and SLR = 27 m3.m-2.day-1 resulted in the best turbidity removal efficiencies. Zeta potential variation, due to coagulant dosing, was also verified. It was noted that increasing coagulant dosing led to zeta potential reduction, bringing it closer to the isoelectric point. However, the isoelectric point does not necessary coincides with the best turbidity removal efficiency. Based on the experimental results, it was proposed a modification to the classic colloidal suspension flocculation kinetics model. In this modification, a second term regarding floc rupture (irreversible breakage) was included. Through computer numeric iteration using Microsoft Excel®\'s \"Solver\" function, the proposed model adjustment was obtained. Kinetics constants KA, KB e KC values, from the proposed model, were calculated. Sludge samples, generated during flocculation kinetics tests, were visually characterized through scanning electronic microscopy (SEM).