Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Curso de Pós-Graduação em Físico-Química / Made available in DSpace on 2012-10-16T00:09:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T15:30:39Z : No. of bitstreams: 1 202916.pdf: 2670521 bytes, checksum: 8fb41a5cfc10dc279ed4d9ec44ec37e8 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Aquicultura, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:53:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327507.pdf: 600051 bytes, checksum: b0c628d8c65c41838d8dcadbbb503316 (MD5) Previous issue date: 2014 / Na intensificação da carcinicultura, os cultivos vêm se desenvolvendo em sistemas fechados, dispensando as altas taxas de renovação e realizando a recirculação da água. Porém, nestes sistemas, existe um grande acúmulo de material em suspensão dentro das unidades de cultivo; sejam excretas dos animais, restos de ração ou mesmo da biomassa bacteriana (bioflocos). Para que esse acúmulo não seja prejudicial ao crescimento dos camarões é necessário realizar o controle da qualidade da água através da remoção periódica desses sólidos. A flotação por ar dissolvido (FAD) aparece como uma opção para realizar essa função, a qual pode oferecer algumas vantagens sobre outros métodos atualmente utilizados. Por isso, esta pesquisa visou avaliar em escala de bancada os parâmetros de projeto para o dimensionamento de flotadores por ar dissolvido para a retirada de sólidos suspensos totais (SST) da água do cultivo superintensivo de camarões marinhos Litopeneaus vannamei com biofloco e troca zero de água. As condições testadas foram pressão de saturação (4,0, 4,5 e 5,0 bar) e taxa de recirculação (10, 15 e 20%). Os resultados comprovaram que a utilização da flotação apresentou bons índices na remoção de SST, turbidez e DBO5, chegando a eficiências de remoção em até 60,08%, 89,47% e 91,35% respectivamente. Os valores de velocidade de flotação variaram de 2,99 a 11,74 cm min-1 e a razão ar/sólidos ficou entre 0,005 e 0,016 mg ar mg sólidos-1. Considerando todos os parâmetros de qualidade de água analisados, a flotação por ar dissolvido teve melhor desempenho de remoção quando aplicada a pressão de saturação acima de 4,5 bar e taxa de recirculação acima de 15%, com tempo de saturação de 8 minutos.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2012-10-23T07:44:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 246667.pdf: 3121556 bytes, checksum: ba2dff30d7541caf19d0c2c919e23959 (MD5) / A ozoflotação é um processo que associa a propriedade de oxidação do ozônio com os aspectos físicos da flotação, o que torna favorável sua utilização como pré-tratamento de águas eutrofizadas, a fim de minimizar os problemas operacionais apresentados nos sistema de tratamento de água por FD (Filtração Direta). Este trabalho estudou a ozoflotação em um sistema contínuo de tratamento de água, em uma instalação piloto montada no LALP/UFSC - Lagoa do Peri, onde as investigações experimentais apresentaram no fitoplâncton da água bruta da Lagoa do Perí, como característica predominante, as espécies de cianobactérias: C. raciborskii, Pseudanabaena sp, Planktolynbya sp e as cianotoxinas (extracelular) na água, como: a microcistina na concentração máxima de 0,56 g/L; a saxitoxina na concentração máxima de 24,1 g/L - STX e a cilindrospermopsina na concentração de 0,516 g/L, na forma intracelular. A unidade de ozoflotação, seguida de filtração, foi efetiva na remoção das microalgas, apresentando para as cianobactérias uma remoção de 79,2% na câmara de flotação, 75,9% na filtração do efluente ozoflotado e 95% de remoção geral do fitoplâncton, entre a água bruta e o efluente do filtro, demonstrando que o ozônio auxiliou na remoção dos filamentos de cianobactérias. Ficou evidenciada, também, a ausência de cianotoxinas com a aplicação de 3,7 e 4,1 mg/L de ozônio, produzindo um efluente com valores médios <0,67 uT para turbidez e <1 uH para cor aparente no efluente filtrado.

[pt] O principal método de beneficiamento da rocha fosfática para concentração da apatita é a flotação. A flotação da apatita com baixo teor costuma utilizar surfactantes sintéticos, que apesar de caros apresentam boa seletividade. A fim de reduzir custo sem perder eficiência, surgiram pesquisas com o intuito de substituir estes surfactantes convencionais por biossurfactantes. Esta rota de bioprocessamento mineral revela-se atrativa sob o aspecto comercial, visto que além de apresentar baixo custo é ambientalmente aceitável, pois ao utilizar microrganismos não patogênicos cria-se uma nova classe de reagentes biodegradáveis, modificando o cenário da flotação convencional. Este trabalho tem como objetivo avaliar o uso da estirpe bacteriana Rhodococcus erythropolis e do biossurfactante extraído desta na bioflotação da apatita. Foram realizados ensaios de bioflotação utilizando tubo de Hallimond, na faixa de pH entre 3 e 11, faixa granulométrica da apatita entre 75 e 106 micrômetros, com solução de 10(-3)M de NaCl, diferentes concentrações dos biorreagentes e tempo de flotação igual a 2, 5 e 7 minutos. O biossurfactante apresentou melhor desempenho, quando comparado com a biomassa. Em todos os casos, observou-se um incremento da flotabilidade em valores de pH menor que 7, no entanto, a maior flotabilidade apresentou-se em pH igual a 4 com a utilização de 140 mg/L de biossurfactante. / [en] The main method of processing phosphate rock, for apatite concentration, is flotation. The flotation of apatite with low content usually uses synthetic surfactants, which are expensive, but present good selectivity. In order to reduce costs without losing efficiency, research has emerged with the purpose of replacing these conventional surfactants by biosurfactants. This mineral bioprocessing route is attractive in the commercial aspect, since low cost and environmentally friendly, when using non-pathogenic microorganisms, creating a new class of biodegradable reagents and modifying the conventional flotation scenario. This work aims to evaluate the use of bacterial strain Rhodococcus erythropolis and the biosurfactant extracted from in apatite bioflotation. Bioflotation tests were performed using a Hallimond tube in the pH range of 3 to 11, apatite granulometric range between 75 and 106 micrometers in a solution of 10(-3)M NaCl, different concentrations of the bioreagents and flotation time equal to 2, 5 and 7 minutes. The biosurfactant presented better performance, recovering more apatite than the biomass. In all cases an increase in flotability was observed at pH bigger than 7, however, the highest flotability was at pH to be 4 with 140 mg/L of biosurfactant.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológco. Programa de Pos-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2012-10-24T21:16:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 265974.pdf: 4305989 bytes, checksum: b109bbdcf6372cb25d9bfd5724bb95d8 (MD5) / O aumento nas ocorrências de florações de cianobactérias em diversos mananciais de abastecimento, assim como a preocupação com a potencialidade das toxinas produzidas por estes organismos, remete a estudos de processos de tratamento eficazes para este fim. Neste sentido, a flotação por ar dissolvido (FAD) se destaca como um processo eficiente na remoção de células intactas de cianobactérias, de forma a reduzir a potencialidade de liberação de toxinas para a água tratada. A nanofiltração, por sua vez, se apresenta como tecnologia eficaz na remoção de cianotoxina extracelular, e, por este motivo, a associação destes processos como uma seqüência de tratamento para águas oriundas de ambientes eutrofizados, torna-se de ampla relevância, tendo sido adotada como objetivo do presente estudo. A investigação experimental foi realizada, utilizando como água base, água proveniente da Lagoa do Peri, manancial de abastecimento localizado em Florianópolis, SC, e que apresenta elevada densidade de cianobactérias, em particular, da espécie Cylindrospermopsis raciborskii. Os experimentos foram realizados em quatro etapas distintas, subdivididas em função de sua complexidade. Na primeira fase, procurou-se estudar as variáveis referentes ao processo de flotação por ar dissolvido, procedendo-se, em um primeiro momento, a construção do diagrama de coagulação da água da lagoa, visando estabelecer a melhor relação "dosagem de coagulante x pH de coagulação" em função das características da água de estudo. A partir desta determinação, procurou-se avaliar a influência de diferentes parâmetros de projeto sobre a eficiência do processo estudado, considerando a etapa de floculação e o processo de flotação, a saber: gradiente de floculação (Gf); tempo de floculação (Tf); pressão de saturação (Psat); tempo de saturação (Tsat); taxa de recirculação (R); e velocidade de flotação (Vf). Em seguida, promoveu-se a construção do diagrama de coagulação para concentrações mais elevadas de cianobactérias, a partir da inoculação de células de C. raciborskii cultivadas em laboratório, visando avaliar a eficiência do processo em condições menos favoráveis. A terceira etapa consistiu na avaliação da nanofiltração em relação à remoção de saxitoxina e congêneres, utilizando-se duas membranas de nanofiltração (NF-270 e NF-90), com características ligeiramente distintas, em diferentes pressões de trabalho. Na última etapa do estudo, avaliou-se a associação dos processos estudados quanto à remoção seqüencial de cianobactérias e cianotoxinas, em função dos resultados obtidos anteriormente. Os resultados demonstraram a eficiência do processo de flotação por ar dissolvido para a água da lagoa, com remoções de 97,5% de células, 78% de cor e 74% de turbidez, para dosagem de coagulante de 50 mg.L-1 e pH de coagulação de 6,36. Em relação aos parâmetros de projeto avaliados, verificou-se melhores remoções para Gf e Tf de 25 s-1 e 15 minutos, respectivamente, e Psat, Tsat, R e Vf de 400 kPa, 8 minutos, 10% e 5 cm.min-1, respectivamente. A aplicação da FAD para maiores concentrações de célula, neste experimento, mostrou-se menos satisfatória, com remoção de célula igual a 69,4%. Em relação a nanofiltração, verificou-se a eficiência do processo na remoção de cianotoxinas, principalmente para a membrana NF-90, que permitiu a remoção total das toxinas avaliadas, com exceção da toxina GTX-2. A adoção da nanofiltração como tratamento após a FAD resultou em remoções satisfatórias para diversos parâmetros analíticos, considerando cor aparente residual igual a 1 uH e turbidez média de 0,2 uT, com total remoção de cianobactérias. Em função dos resultados obtidos, pode-se considerar que a associação dos processos de flotação por ar dissolvido e nanofiltração, constitui em uma escolha adequada para o tratamento de águas com presença de cianobactérias e cianotoxinas

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-22T14:41:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 224900.pdf: 648874 bytes, checksum: 2a60966b613c403ac26906b2ad505f4d (MD5) / Nos matadouros e frigoríficos os efluentes são volumosos e representam um sério problema pelo alto teor de matéria orgânica, necessitando portanto de um tratamento eficaz para redução da mesma. Nesse sentido o tratamento primário desempenha um importante papel por ser responsável pela eliminação de grande parte da carga poluidora do despejo e de seu condicionamento para as etapas posteriores. No presente trabalho foi avaliada a eficiência do processo de flotação em escala laboratorial como tratamento primário de efluentes de abatedouro de aves. Na primeira etapa do trabalho avaliou-se o desempenho dos coagulantes SF-PIX, CF-PIX, SF-LEMA e PAC juntamente com o floculante FLONEX 9073. As máximas eficiências de remoção de turbidez, SS, OG, DQOt, fósforo e NO3- atingidas foram: 97%, 96%, 90%, 82%, 98% e 90%, respectivamente. Em termos gerais, o coagulante SF-PIX proporcionou os melhores resultados, reduzindo de forma significativa a carga poluidora do efluente. A segunda etapa do trabalho consistiu em avaliar a influência da taxa de aeração no processo de flotação, para tanto utilizou-se o SF-PIX e o floculante FLONEX 9073 aplicando vazões de gás que oscilaram entre 0,2 a 1,0 L.min-1. Pôde-se constatar que vazões de ar mais elevadas requerem um menor tempo para consolidação do tratamento. A qualidade do efluente ao processo em termos de remoção dos parâmetros físico-químicos foi sensivelmente afetada pela taxa de aeração, a utilização da vazão de 0,2 L.min-1 resultou nas melhores eficiências, principalmente para turbidez, cor e DQO. O processo de flotação mostrou ser muito eficiente para condicionamento do efluente em questão, atingindo altos índices de remoção dos parâmetros físico-químicos, destacando-se a elevada redução da carga de nutrientes.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2013-07-16T01:34:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 213685.pdf: 968087 bytes, checksum: 08b25194d915987dce4f817b71e31cd7 (MD5) / A indústria de processamento de carnes gera uma grande quantidade de efluentes líquidos com elevada concentração de poluentes, necessitando de tratamentos de alta eficiência para a minimização dos impactos ao meio ambiente.

[pt] Metais pesados contidos em efluentes industriais são fontes de grande potencial de degradação ambiental; visto que eles produzem alterações físicoquímicas na qualidade da água. Estas alterações têm um impacto direto na mortandade da flora e fauna afetando indiretamente a saúde dos seres humanos. Esta dissertação refere-se ao estudo dos aspectos cinéticos da remoção de cromo (III) por flotação de precipitados a partir de cloreto de cromo hexahidratado, utilizando dodecilsulfato de sódio (DSS) como coletor aniônico. Para este estudo, foram realizadas medidas de potencial zeta, bem como ensaios de flotação do cromo (III) para determinar os parâmetros adequados de operação: vazão de ar, concentração de coletor e concentração de espumante. Medições de potencial zeta das partículas de hidróxido de cromo na presença de eletrólito indiferente KCl, indicaram ponto isoelétrico (PIE) em pH em torno de 8,5. A presença do coletor aniônico (DSS) no sistema hidróxido de cromo-água indicou uma redução do potencial zeta, para os três níveis de concentrações investigados. Havendo um deslocamento do PIE na direção de valores de pH mais inferiores, atribuindo tal comportamento à adsorção do coletor sobre o Cr(OH)3 através de interação eletrostática. Com relação aos resultados dos ensaios de flotação de precipitados do cromo (III), obtiveram-se remoções de aproximadamente 96,2%, conseguindo-se chegar a valores inferiores ao estabelecido pela norma do CONAMA (20/86), ou seja, [Cr3+]£0,5 mg/L. O estudo da cinética da flotação mediante as análises integral e diferencial evidenciaram que o processo de remoção do precipitado de hidróxido de cromo segue um modelo de primeira ordem. / [en] Heavy metals contained in industrial effluents are sources of great potential environmental degradation, since their presence produce physicochemical alterations harming in the quality of the water. These alterations have a direct impact in the mortality of the flora and fauna affecting indirectly the human health. This dissertation refers to the study of the kinetic aspects of chromium (III)removal by precipitate flotation from chromium chloride (CrCl3.6H2O), using sodium dodecylsulfate (SDS) as anionic collector. For this study, measurements of zeta potential were accomplished as well as chromium (III) tests of flotation to determine the appropriate parameters operation: gas flow rate, concentration of collector and frother. Measurements of zeta potential of the particles of chromium (III) hydroxide in the presence of indifferent electrolyte KCl, indicated an isoelectric point (PIE)in pH around 8,5. The particles of chromium (III) hydroxide in the presence of anionic collector (SDS) showed a decrease in module of the zeta potential, for the three levels of concentrations investigated, as well as a displacement of the PIE in the direction of the more inferior pH values. This behavior can be attributed to the adsorption of the anionic collector on Cr(OH)3 due to the electrostatic attraction. Chromium (III) removals of 96,2% were obtained by precipitate flotation. Residual values of chromium reached are lower than the standards values established by the CONAMA (20/86), that mean [Cr3+]£0,5 mg/L. The kinetic flotation study showed that the removal of chromium (III)hydroxide precipitates followed a first order model.

[pt] A bactéria Rhodococcus opacus foi avaliada como biorreagente para a flotação dos minerais da magnesita calcita e barita. As análises para determinar a conformação de parede o R. opacus estabelecem que é constituída por macromoléculas com características anfipáticas. O balanço entre grupos catiônicos e aniônicos da parede atribui um ponto isoelétrico equivalente de 3,2. Os resultados dos testes de aderência indicam que a bactéria R. opacus tem uma forte afinidade por superfícies de características ácido - base. Medidas dos minerais antes e após da interação com o R. opacus revelaram que embora fossem observadas modificações sobre todas as superfícies dos minerais, a bactéria R. opacus apresentou uma melhor afinidade pela superfície da magnesita. A capacidade de adsorção das células sobre as superfícies foi fortemente dependente dos valores de pH e a velocidade de adsorção atingiu a máxima concentração de células nos primeiros 5 minutos. As isotermas para a adsorção da bactéria sobre os minerais poderiam ser categorizadas do tipo Lagmuir (L) , II. A melhor flotabilidade foi observada em pH 7. Para a magnesita, a porcentagem foi de 92% usando uma concentração de R. opacus de 100 ppm. Para calcita os melhores resultados apresentaram flotabilidade de 55% para uma concentração de 250 ppm. Em relação à barita, os melhores valores de flotabilidade (60%) foram obtidos para uma concentração de R. opacus de 350 ppm. A aproximação termodinâmica determinou que a energia de adesão era negativa para todos os sistemas, sugerindo assim uma adsorção espontânea da bactéria sobre as superfícies minerais. Para magnesita e calcita as teorias DLVO confirmam os resultados experimentais, as atrações eletrostáticas entre as partículas determinaram as forças de interação. Já para barita, a teoria de XDLVO poderia predizer o comportamento das células sobre o mineral. Neste caso as interações ácido-base seriam as responsáveis pela adesão. / [en] Rhodococcus opacus micro-organism was evaluated as a biocollector for flotation of calcite and magnesite and barite. Analyses of R. opacus cell wall indicated the macromolecules configurationl. The IEP value of R. opacus was around 3.2,. The acidic IEP value of R. opacus could be due to the presence of anionic groups on the wall that dominate over the cationic groups. The adherence test showed the R. opacus affinity for acid-base surfaces.The behavior of the minerals, before and after R. opacus interaction, was evaluated and showed that the cells adhesion shifted both the minerals zeta potential curves and the reversal charges in comparison to their original isoelectric points. Adhesion tests suggested a higher affinity of the bacteria for magnesite than calcite and barite. The experiments of the adsorption rate of the R. opacus on the minerals surfaces showed fast behavior, achieving a maximum of cell adsorption after 5 minutes. Adsorption isotherm curves for the minerals could be categorized as Lagmuir (L) type II. The best bioflotability results for the minerals were achieved for pH 7. Magnesite reached values around 93% for a R. opacus concentration of 100 ppm. For calcite the best flotability was of 55% for a R. opacus concentration of 220 ppm. For barite, the best flotability achieved 70% for a bacterial concentration of 350 ppm. Using the thermodynamic approach of the minerals systems, the adhesion energy of R. opacus on the surfaces was negative. The result suggested a spontaneous adsorption of R. opacus on to the all minerals. For magnesite and calcite, the DLVO theory can predict the cell behavior on the minerals surfaces. The electrostatic attractions determine the interaction forces. For barite and pH 7, the X- DLVO theory predicted the R. opacus adhesion on the surface by acid base interactions.

[pt] Este trabalho refere-se a uma aplicação em equipamentos de separação de óleo da água produzida em plataformas de produção de petróleo. O objetivo principal é analisar a influência da geometria na eficiência de separação de óleo-água de um flotador, com o intuito de otimizar a sua operação. Isto permitirá, entre outras coisas, a reconfiguração interna de equipamentos já existentes, e a comparação entre eficiências de equipamentos com geometrias diferentes. Para simulação do flotador á proposta uma metodologia onde é utilizada a modelagem numérica do escoamento e do processo de flotação. É utilizada a técnica de volumes finitos onde são resolvidas as equações de conservação de massa e de quantidade de movimento linear, juntamente com as duas equações do modelo de turbulência k- épsilon. Para a modelagem da flotação, são utilizados alguns modelos para cálculo da probabilidade de colisão, aderência e estabilidade da bolha na gota de óleo, utilizando o campo de taxa de dissipação de turbulência da simulação numérica do escoamento. A trajetória das gotas de óleo é acompanhada no campo de velocidades para verificação do destino e eficiência de separação. Posteriormente é feita uma validação da metodologia utilizada com dados experimentais já disponíveis na literatura. Finalmente é analisado um caso variando a geometria e alguns parâmetros importantes no processo de flotação. / [en] This work refers to an application for the treatment of produced water in oil and gas production platforms. It focuses on the analysis of flotation cells design and geometry influence in the oil-water separation process, in order to optimize their performance. Examples of application for the simulation tool are: internal retrofitting of existing equipments and performance comparisons for different design/geometries. The use of a numeric modeling methodology is proposed for the simulation of a flotation cell. The technique of finite volumes is used to solve mass conservation and linear momentum conservation equations, with the two equations for the k- épsilon turbulence model. For the flotation process, some models are used for the calculation of the collision probability, the adherence and the stability of the gas bubble - oil droplet system and the field of turbulence dissipation. The trajectory of the oil droplets is investigated for predicting the separation efficiency. Empiric data available in the literature is used in the validation of the methodology. Finally, a case study is analyzed for different design and geometries and for verifying the importance of the physical parameters in the flotation process.