Στην παρούσα διατριβή διερευνήθηκε για πρώτη φορά η δυνατότητα επέκτασης του ορίου εφαρμογής της γεωδαιτικής μεθόδου μέτρησης μετακινήσεων σε πλέον άκαμπτες (υψίσυχνες) κατασκευές με τη χρήση οργάνων GPS δειγματοληψίας 100Hz. Τα όργανα αυτά αποτελούν πρόκληση για διάφορους τομείς καθώς έχουν δυνατότητα δειγματοληψίας σχεδόν ίδιας τάξης μεγέθους με όργανα που χρησιμοποιούνται παραδοσιακά για την καταγραφή δυναμικών κινήσεων όπως επιταχυνσιογράφοι, σεισμόμετρα κτλ. Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκαν τα χαρακτηριστικά του θορύβου των οργάνων GPS-100Hz μέσα από συστηματικά πειράματα “supervised learning”, όπου στατικοί δέκτες ή δέκτες κινούμενοι σε γνωστές οριζόντιες και κατακόρυφες τροχιές, επέτρεπαν να καταγραφεί και να αναλυθεί ο στατικός και δυναμικός θόρυβος διαφόρων τύπων. Η περαιτέρω μελέτη του θορύβου έδειξε ότι οι συσχετίσεις και το εύρος του επηρεάζονται σημαντικά από το εύρος συχνοτήτων του βρόχου PLL (Phase-Locked Loop bandwidth) του δέκτη GPS. Η χρήση βρόχου PLL με εύρος συχνοτήτων (bandwidth) 100Hz εξασφαλίζει ασυσχέτιστες μετρήσεις αλλά αυξάνει σημαντικά το εύρος του θορύβου (τυπική απόκλιση περίπου 3mm στους οριζόντιους άξονες και περίπου 6-7mm στον κατακόρυφο). Το φάσμα συχνοτήτων του θορύβου των χρονοσειρών συντεταγμένων GPS-100Hz χαρακτηρίζεται από μη τυχαίο (χρωματισμένο) θόρυβο στις χαμηλές συχνότητες (μέχρι περίπου 0.5Hz) και πρακτικά τυχαίο θόρυβο για τις υψηλές συχνότητες. Επιπλέον λόγω της δυνατότητας υψηλού ρυθμού δειγματοληψίας των οργάνων GPS-100Hz, έγινε δυνατό να διερευνηθεί για πρώτη φορά το φαινόμενο της δυναμικής πολυανάκλασης του δορυφορικού σήματος από κινούμενες ανακλαστικές επιφάνειες (dynamic multipath) και η επίδρασή του στις χρονοσειρές στιγμιαίων συντεταγμένων GPS. Με βάση τα συμπεράσματα της ανάλυσης των πειραματικών δεδομένων αναπτύχθηκε μεθοδολογία απομείωσης του θορύβου των χρονοσειρών στιγμιαίων μετατοπίσεων κατασκευών ενδιαφέροντος Πολιτικού Μηχανικού με βάση ψηφιακά φίλτρα ζώνης. Η μεθοδολογία αυτή επιτρέπει να εκτιμηθούν οριζόντιες και κατακόρυφες μετακινήσεις της τάξης των λίγων χιλιοστών. Η παραπάνω μεθοδολογία εφαρμόστηκε στις καταγραφές των ταλαντώσεων μίας ξύλινης πεζογέφυρας στην περιοχή της Πάτρας. Από αφιλτράριστες μετρήσεις GPS-100Hz εκτιμήθηκε εύρος εγκάρσιας ταλάντωσης της τάξης των 60-70mm και συχνότητα ταλάντωσης 0.92Hz. Στον κατακόρυφο άξονα εκτιμήθηκε συχνότητα ταλάντωσης 6.5Hz ενώ μετά την απομάκρυνση του θορύβου των μετρήσεων εκτιμήθηκε εύρος κατακόρυφης ταλάντωσης της τάξης των 3mm. Η πειραματική και αναλυτική διερεύνηση δείχνουν ότι η υψηλή δειγματοληψία που παρέχουν τα νέα όργανα GPS-100Hz προσφέρει δυνατότητα καλύτερης εκτίμησης των χαρακτηριστικών ταλάντωσης (συχνότητα/εύρος) σχετικά εύκαμπτων κατασκευών αλλά και επέκτασης των ορίων εφαρμογής του GPS σε μέτρηση δυναμικών μετακινήσεων δύσκαμπτων κατασκευών (ιδιοσυχνότητα μεγαλύτερη των 5Hz) με εύρος μέχρι λίγα χιλιοστά. / The possibility of the newly introduced GNSS receivers, with sampling rate up to 100Hz, for broadening the limits of application of GPS technology toward measuring the displacements of stiff (high-frequency) Civil Engineering Structures was studied in the present thesis. The new generation GPS receivers present a great challenge for various applications since they offer a sampling rate similar to the sampling rate of traditional instruments used in vibration measurement/monitoring like accelerometers and seismometers. The noise characteristics of the 100Hz GPS measurements were studied on the basis of systematic “supervised learning” experiments where instantaneous coordinate time-series from stationary receivers or receivers performing motions with known characteristics permitted to study static and dynamic noise of several types including noise due to dynamic multipath. The last phenomenon has been identified during the measurements of the response of bridges due to excitation by passing vehicles. The study of noise characteristics indicated that the correlations and noise amplitude is highly dependent on the PLL (Phase-Locked Loop) bandwidth used by the GPS receiver. The use of a 100Hz PLL bandwidth ensures uncorrelated instantaneous coordinates but at the cost of high amplitude noise (standard deviation approximately 3mm and 6-7mm along the horizontal and vertical axes respectively). The noise spectrum is characterized by a power-law with colored noise affecting low frequencies up to approximately 0.5Hz and white noise affecting higher frequencies. A methodology for the reduction of noise of the instantaneous coordinate time-series using band-pass filtering has been designed on the basis of the results of the experimental data. Application of the methodology permits the identification of millimeter level dynamic displacements similar to the ones developed during structural vibrations. The methodology was applied on the measurements of the oscillations of a timber bridge in Patras, Greece. Oscillation amplitudes around 60-70mm and a fundamental natural frequency of 0.92Hz were identified along the lateral axis of the bridge on the basis of unfiltered GPS coordinates. The first natural frequency along the vertical axis was estimated at 6.5Hz. After the de-noising of the GPS coordinates vertical oscillation amplitudes of around 3mm were successfully identified. The main result from the experimental and analytical investigation carried out in the present thesis is that the newly introduced GPS receivers with sampling rate up to 100Hz provide the opportunity of more detailed measurement of the oscillations and extraction of the dynamic characteristics of relatively flexible structures as well as the broadening of the limits of applications of GPS toward the measurement of dynamic displacements of stiff (natural frequencies >5Hz) structures.

A energia é algo essencial para a vida, auxiliando no desenvolvimento e conforto da humanidade, porém são necessários constantes avanços para produção de energias mais limpas e utilização com maior eficiência. Dentro deste enfoque destacam-se as fontes renováveis de energia, as quais atendem requisitos básicos de sustentabilidade e reduzida agressão ao ambiente. Nesta pesquisa o objetivo principal consistiu na avaliação da produtividade de microalgas em Lagoas de Alta Taxa (LAT) alimentadas com esgoto sanitário (bruto e pré-tratado em reator UASB) e operadas em condições de clima subtropical. A separação da biomassa algal foi realizada pelo processo de Flotação por Ar Dissolvido (FAD), utilizando dois coagulantes inorgânicos (cloreto férrico e sulfato de alumínio) e dois floculantes orgânicos (Sulfloc 5000 e Tanac sg). Foi também avaliada a remoção de matéria orgânica e nutrientes pelas lagoas e processo de flotação. A atividade experimental compreendeu duas Etapas, em função do TDH das lagoas, sendo que na Etapa I (TDH= 3 dias) a LAT-A foi alimentada por esgoto bruto e a LAT-B com efluente de reator UASB. Nesta Etapa foi empregado sistema de coagulação/floculação helicoidal para formação dos flocos de biomassa a serem separados na unidade de flotação. Na Etapa II as duas lagoas foram operadas com TDH= 6,1 dias e alimentadas com efluente do reator UASB. Nesta Etapa foi empregado sistema de coagulação/floculação mecanizado, devido à baixa eficiência obtida pelo floculador helicoidal. Durante a Etapa I, o emprego do coagulante cloreto férrico com dosagens de 20 mg/L resultou em maior eficiência de remoção de matéria orgânica (DQO5, DBO), sólidos e nutrientes (Pt, NTK), seguido pelo floculante orgânico sulfloc 5000 com dosagem de 50 mg/L. Na Etapa II o floculante orgânico Tanac sg resultou em maior eficiência, exceto na remoção de Pt, onde cloreto férrico com dosagem de 40 mg/L apresentou melhor resultado. A presença de microalgas na LAT- B, estimada pelo parâmetro Sólidos Suspensos Voláteis (SSV) durante a Etapa I e Etapa II foi de 90,7 ± 44,1 mg/L e 125,6 ± 68,3 mg/L respectivamente, obtendo produtividade de algas de 9,1 ± 4,4 g/(m²∙d) e 6,2± 3,4g/(m²∙d). Cabe também destacar que na primavera (setembro - dezembro) foram verificados os valores médios mais elevados de SSV, de 112,1 ± 55,1 mg/L para Etapa I e 159,8 ± 71,0 para Etapa II. Nesta pesquisa, a produtividade de algas na Etapa I, expressa em g/(m²∙d), atingiu valores 38 % mais elevados que na Etapa II devido a maior vazão aplicada. Porém na Etapa II foi obtido efluente final com melhor qualidade, o qual é um aspecto de importância para definição dos parâmetros recomendados para projeto de lagoas de alta taxa de produção de algas. / Energy is something essential for life, assisting in the development and comfort of humanity, however constant advances for the production of cleaner energy and more efficiently use is necessary. Within this approach the renewable source of the energy deserve attention, which meet basic requirements of sustainability and reduced environmental nuisance. In this research the main objective consisted of evaluating the productivity of microalgae cultivate on High Rate Ponds (HRP) fed with domestic wastewater (raw and pretreated in UASB) and operated in subtropical conditions. The biomass separation was performed by Dissolved Air Flotation (DAF), testing two inorganic coagulants (ferric chloride and aluminum sulfate) and two organics flocculants (Sulfloc 5000 and Tanac sg). It was also evaluated the removal of organic matter and nutrients obtained by the flotation process and raceways. The experiment involved two stages, according to the hydraulic retention time (HRT) of the pounds, where in Stage I (HRT = 3 days) the LAT- A was feed by raw wastewater and the LAT- B with UASB reactor effluent. In this Stage a coagulation/flocculation helical system was used to form flocs of biomass to be separated in the flotation unit. During Stage II the ponds were operated with a HRT= 6.1 days and fed with effluent from UASB. In this Stage was used a mechanical coagulation/flocculation system, owing to the low efficiency obtained by helical flocculator. During Stage I, the use of ferric chloride coagulant with dosages of 20 mg/L resulted in higher removal efficiency of organic matter (COD, BOD5), solids and nutrient (Pt, TKN), followed by the organic flocculant sulfloc 5000 with dosing 50 mg/L. In Stage II the organic flocculant Tanac sg resulted in greater efficiency, except for Pt removal, where ferric chloride at dosage of 40 mg/L showed better results. The amount of algae biomass in LAT- B, estimated by the parameter Volatile Suspended Solids (VSS) was 90.7 ± 44.1 mg/L and 125.6 ± 68.3 mg/L, during Stage I and II respectively, providing productivity of algae at 9.1 ± 4.4 g / (m²∙d)at Stage I and 6.2 ± 3.4 g / (m²∙d) ate Stage II. It is also worth noting that in the spring (September to December) were recorded the highest average values of VSS, namely 112.1 ± 55.1 mg/L for Stage I and 159.8 ± 71.0 for Stage II. In this research, algal productivity in Stage I in g / (m² ∙ d), reached values 38% higher than in Stage II due to increased flow applied. But in Stage II it was obtained better quality effluent, which is an aspect of importance for defining the recommended parameters for design and operation of high rate of algae production in raceways.

A energia é algo essencial para a vida, auxiliando no desenvolvimento e conforto da humanidade, porém são necessários constantes avanços para produção de energias mais limpas e utilização com maior eficiência. Dentro deste enfoque destacam-se as fontes renováveis de energia, as quais atendem requisitos básicos de sustentabilidade e reduzida agressão ao ambiente. Nesta pesquisa o objetivo principal consistiu na avaliação da produtividade de microalgas em Lagoas de Alta Taxa (LAT) alimentadas com esgoto sanitário (bruto e pré-tratado em reator UASB) e operadas em condições de clima subtropical. A separação da biomassa algal foi realizada pelo processo de Flotação por Ar Dissolvido (FAD), utilizando dois coagulantes inorgânicos (cloreto férrico e sulfato de alumínio) e dois floculantes orgânicos (Sulfloc 5000 e Tanac sg). Foi também avaliada a remoção de matéria orgânica e nutrientes pelas lagoas e processo de flotação. A atividade experimental compreendeu duas Etapas, em função do TDH das lagoas, sendo que na Etapa I (TDH= 3 dias) a LAT-A foi alimentada por esgoto bruto e a LAT-B com efluente de reator UASB. Nesta Etapa foi empregado sistema de coagulação/floculação helicoidal para formação dos flocos de biomassa a serem separados na unidade de flotação. Na Etapa II as duas lagoas foram operadas com TDH= 6,1 dias e alimentadas com efluente do reator UASB. Nesta Etapa foi empregado sistema de coagulação/floculação mecanizado, devido à baixa eficiência obtida pelo floculador helicoidal. Durante a Etapa I, o emprego do coagulante cloreto férrico com dosagens de 20 mg/L resultou em maior eficiência de remoção de matéria orgânica (DQO5, DBO), sólidos e nutrientes (Pt, NTK), seguido pelo floculante orgânico sulfloc 5000 com dosagem de 50 mg/L. Na Etapa II o floculante orgânico Tanac sg resultou em maior eficiência, exceto na remoção de Pt, onde cloreto férrico com dosagem de 40 mg/L apresentou melhor resultado. A presença de microalgas na LAT- B, estimada pelo parâmetro Sólidos Suspensos Voláteis (SSV) durante a Etapa I e Etapa II foi de 90,7 ± 44,1 mg/L e 125,6 ± 68,3 mg/L respectivamente, obtendo produtividade de algas de 9,1 ± 4,4 g/(m²∙d) e 6,2± 3,4g/(m²∙d). Cabe também destacar que na primavera (setembro - dezembro) foram verificados os valores médios mais elevados de SSV, de 112,1 ± 55,1 mg/L para Etapa I e 159,8 ± 71,0 para Etapa II. Nesta pesquisa, a produtividade de algas na Etapa I, expressa em g/(m²∙d), atingiu valores 38 % mais elevados que na Etapa II devido a maior vazão aplicada. Porém na Etapa II foi obtido efluente final com melhor qualidade, o qual é um aspecto de importância para definição dos parâmetros recomendados para projeto de lagoas de alta taxa de produção de algas. / Energy is something essential for life, assisting in the development and comfort of humanity, however constant advances for the production of cleaner energy and more efficiently use is necessary. Within this approach the renewable source of the energy deserve attention, which meet basic requirements of sustainability and reduced environmental nuisance. In this research the main objective consisted of evaluating the productivity of microalgae cultivate on High Rate Ponds (HRP) fed with domestic wastewater (raw and pretreated in UASB) and operated in subtropical conditions. The biomass separation was performed by Dissolved Air Flotation (DAF), testing two inorganic coagulants (ferric chloride and aluminum sulfate) and two organics flocculants (Sulfloc 5000 and Tanac sg). It was also evaluated the removal of organic matter and nutrients obtained by the flotation process and raceways. The experiment involved two stages, according to the hydraulic retention time (HRT) of the pounds, where in Stage I (HRT = 3 days) the LAT- A was feed by raw wastewater and the LAT- B with UASB reactor effluent. In this Stage a coagulation/flocculation helical system was used to form flocs of biomass to be separated in the flotation unit. During Stage II the ponds were operated with a HRT= 6.1 days and fed with effluent from UASB. In this Stage was used a mechanical coagulation/flocculation system, owing to the low efficiency obtained by helical flocculator. During Stage I, the use of ferric chloride coagulant with dosages of 20 mg/L resulted in higher removal efficiency of organic matter (COD, BOD5), solids and nutrient (Pt, TKN), followed by the organic flocculant sulfloc 5000 with dosing 50 mg/L. In Stage II the organic flocculant Tanac sg resulted in greater efficiency, except for Pt removal, where ferric chloride at dosage of 40 mg/L showed better results. The amount of algae biomass in LAT- B, estimated by the parameter Volatile Suspended Solids (VSS) was 90.7 ± 44.1 mg/L and 125.6 ± 68.3 mg/L, during Stage I and II respectively, providing productivity of algae at 9.1 ± 4.4 g / (m²∙d)at Stage I and 6.2 ± 3.4 g / (m²∙d) ate Stage II. It is also worth noting that in the spring (September to December) were recorded the highest average values of VSS, namely 112.1 ± 55.1 mg/L for Stage I and 159.8 ± 71.0 for Stage II. In this research, algal productivity in Stage I in g / (m² ∙ d), reached values 38% higher than in Stage II due to increased flow applied. But in Stage II it was obtained better quality effluent, which is an aspect of importance for defining the recommended parameters for design and operation of high rate of algae production in raceways.

A energia é algo essencial para a vida, auxiliando no desenvolvimento e conforto da humanidade, porém são necessários constantes avanços para produção de energias mais limpas e utilização com maior eficiência. Dentro deste enfoque destacam-se as fontes renováveis de energia, as quais atendem requisitos básicos de sustentabilidade e reduzida agressão ao ambiente. Nesta pesquisa o objetivo principal consistiu na avaliação da produtividade de microalgas em Lagoas de Alta Taxa (LAT) alimentadas com esgoto sanitário (bruto e pré-tratado em reator UASB) e operadas em condições de clima subtropical. A separação da biomassa algal foi realizada pelo processo de Flotação por Ar Dissolvido (FAD), utilizando dois coagulantes inorgânicos (cloreto férrico e sulfato de alumínio) e dois floculantes orgânicos (Sulfloc 5000 e Tanac sg). Foi também avaliada a remoção de matéria orgânica e nutrientes pelas lagoas e processo de flotação. A atividade experimental compreendeu duas Etapas, em função do TDH das lagoas, sendo que na Etapa I (TDH= 3 dias) a LAT-A foi alimentada por esgoto bruto e a LAT-B com efluente de reator UASB. Nesta Etapa foi empregado sistema de coagulação/floculação helicoidal para formação dos flocos de biomassa a serem separados na unidade de flotação. Na Etapa II as duas lagoas foram operadas com TDH= 6,1 dias e alimentadas com efluente do reator UASB. Nesta Etapa foi empregado sistema de coagulação/floculação mecanizado, devido à baixa eficiência obtida pelo floculador helicoidal. Durante a Etapa I, o emprego do coagulante cloreto férrico com dosagens de 20 mg/L resultou em maior eficiência de remoção de matéria orgânica (DQO5, DBO), sólidos e nutrientes (Pt, NTK), seguido pelo floculante orgânico sulfloc 5000 com dosagem de 50 mg/L. Na Etapa II o floculante orgânico Tanac sg resultou em maior eficiência, exceto na remoção de Pt, onde cloreto férrico com dosagem de 40 mg/L apresentou melhor resultado. A presença de microalgas na LAT- B, estimada pelo parâmetro Sólidos Suspensos Voláteis (SSV) durante a Etapa I e Etapa II foi de 90,7 ± 44,1 mg/L e 125,6 ± 68,3 mg/L respectivamente, obtendo produtividade de algas de 9,1 ± 4,4 g/(m²∙d) e 6,2± 3,4g/(m²∙d). Cabe também destacar que na primavera (setembro - dezembro) foram verificados os valores médios mais elevados de SSV, de 112,1 ± 55,1 mg/L para Etapa I e 159,8 ± 71,0 para Etapa II. Nesta pesquisa, a produtividade de algas na Etapa I, expressa em g/(m²∙d), atingiu valores 38 % mais elevados que na Etapa II devido a maior vazão aplicada. Porém na Etapa II foi obtido efluente final com melhor qualidade, o qual é um aspecto de importância para definição dos parâmetros recomendados para projeto de lagoas de alta taxa de produção de algas. / Energy is something essential for life, assisting in the development and comfort of humanity, however constant advances for the production of cleaner energy and more efficiently use is necessary. Within this approach the renewable source of the energy deserve attention, which meet basic requirements of sustainability and reduced environmental nuisance. In this research the main objective consisted of evaluating the productivity of microalgae cultivate on High Rate Ponds (HRP) fed with domestic wastewater (raw and pretreated in UASB) and operated in subtropical conditions. The biomass separation was performed by Dissolved Air Flotation (DAF), testing two inorganic coagulants (ferric chloride and aluminum sulfate) and two organics flocculants (Sulfloc 5000 and Tanac sg). It was also evaluated the removal of organic matter and nutrients obtained by the flotation process and raceways. The experiment involved two stages, according to the hydraulic retention time (HRT) of the pounds, where in Stage I (HRT = 3 days) the LAT- A was feed by raw wastewater and the LAT- B with UASB reactor effluent. In this Stage a coagulation/flocculation helical system was used to form flocs of biomass to be separated in the flotation unit. During Stage II the ponds were operated with a HRT= 6.1 days and fed with effluent from UASB. In this Stage was used a mechanical coagulation/flocculation system, owing to the low efficiency obtained by helical flocculator. During Stage I, the use of ferric chloride coagulant with dosages of 20 mg/L resulted in higher removal efficiency of organic matter (COD, BOD5), solids and nutrient (Pt, TKN), followed by the organic flocculant sulfloc 5000 with dosing 50 mg/L. In Stage II the organic flocculant Tanac sg resulted in greater efficiency, except for Pt removal, where ferric chloride at dosage of 40 mg/L showed better results. The amount of algae biomass in LAT- B, estimated by the parameter Volatile Suspended Solids (VSS) was 90.7 ± 44.1 mg/L and 125.6 ± 68.3 mg/L, during Stage I and II respectively, providing productivity of algae at 9.1 ± 4.4 g / (m²∙d)at Stage I and 6.2 ± 3.4 g / (m²∙d) ate Stage II. It is also worth noting that in the spring (September to December) were recorded the highest average values of VSS, namely 112.1 ± 55.1 mg/L for Stage I and 159.8 ± 71.0 for Stage II. In this research, algal productivity in Stage I in g / (m² ∙ d), reached values 38% higher than in Stage II due to increased flow applied. But in Stage II it was obtained better quality effluent, which is an aspect of importance for defining the recommended parameters for design and operation of high rate of algae production in raceways.

O presente trabalho teve como objetivo o estudo da potencialidade de aplicação da flotação por ar dissolvido (FAD) lamelar (de alta taxa) e convencional como parte final de sistema de tratamento sequencial de esgoto sanitário, constituído de reatores anaeróbios de manta de lodo (UASB) seguidos de tanque de aeração. O trabalho, desenvolvido na Estação de Tratamento de Esgotos Jardim das Flores da cidade de Rio Claro, foi dividido em três etapas. Na primeira etapa, realizada com equipamento Flotateste, foram investigados os valores mais adequados de dosagens de polímero sintético catiônico, amido de araruta, cloreto férrico e associações entre cloreto férrico e polímero ou amido de araruta, de razão ar/sólidos (A/S), bem como de tempo e gradiente de mistura rápida e de floculação. Nessa etapa, os melhores desempenhos da FAD foram obtidos com o emprego de polímero catiônico, tanto isoladamente quanto associado ao cloreto férrico, sendo esta última condição imprescindível para maior remoção de fósforo. A flotação de liquor misto utilizando apenas o cloreto férrico como coagulante, apresentou desempenho extremamente insatisfatório, com a formação de flocos com características ruins de flotabilidade. Além disso, observou-se que a flotação desse tipo de efluente requisitou condições mais amenas de mistura, sendo que, em muitos casos, os melhores resultados foram obtidos mediante a eliminação da mistura rápida ou da floculação. Nas segunda e terceira etapas, realizadas com unidades piloto de flotação lamelar de alta taxa (FADAT) e convencional, respectivamente, e empregando apenas polímero como auxiliar de floculação/flotação (dosagem em torno de 1 g de polímero/kg de SST), foram investigados os valores mais adequados de Taxa de Aplicação Superficial (TAS), Taxa de Aplicação de Sólidos (TS) e quantidade de ar fornecida à flotação, calculada através da razão A/S ou da dosagem de ar (Dar), em g de ar/'M POT.3' de esgoto afluente, dependendo da concentração de sólidos suspensos totais afluentes à flotação (SSTafl). Através dos resultados dos ensaios pôde-se observar que a razão A/S é mais adequada para o cálculo da quantidade de ar na flotação de suspensões concentradas (SSTafl acima de 1100 mg/L no presente estudo), ao passo que Dar é mais representativo no caso da flotação de suspensões diluídas. Empregando a unidade FADAT, alimentada com liquor misto de tanque de aeração em boas condições de biofloculação, foi possível obter resultados satisfatórios para TAS de até 350 'M POT.3'/'M POT.2'.dia e TS entre 120 e 250 kg de SST/'M POT.2'.dia, desde que fornecida quantidade adequada de ar ao processo (Dar na faixa de 15,0 a 18,0 g de ar/'M POT.3' de afluente), para SSTafl entre 800 e 1100 mg/L. Na flotação lamelar de alta taxa, constatou-se que o bom desempenho esteve diretamente relacionado a baixos valores de SSTafl. As recomendações para a flotação com unidade de FAD convencional tiveram que ser mais conservadoras, devido às condições ruins de biofloculação apresentadas pelo liquor misto do tanque de aeração durante a realização da terceira etapa do trabalho. Nesses ensaios, os resultados mais satisfatórios foram obtidos com o emprego de TAS em torno de 200 'M POT.3'/'M POT.2'.dia, TS menor que 200 kg de SST/'M POT.2'.dia e A/S em torno de 0,020 (Dar de 21,0 g de ar/'M POT.3' de afluente), para SSTafl em torno de 1400 mg/L / The aim of this research was the study of the lamella design (high rate) and conventional dissolved air flotation (DAF) process potentiality of application as the final part of a domestic sewage sequential treatment system made up anaerobic reactors (UASB) followed by aeration tank. The work, developed at the Jardim das Flores WWTP of Rio Claro city, was separated in three phases. In the first phase, using the flotatest apparatus, the most suitable values of chemical (synthetic cationic polymer, arrow-root starch, ferric chloride and ferric chloride combined with polymer or arrow-root starch) dosages, air to solids ratio (A/S), as well as rapid mix and flocculation time and mean velocity gradient values, were investigated. In this phase, the best DAF performances were obtained with the application of cationic polymer, alone and associated to ferric chloride. The use of ferric chloride was essential to obtain better phosphorus removal results. The mixed liquor flotation using ferric chloride alone as primary coagulant presented extremely unsatisfactory performance, with the formation of flocks showing bad characteristics of flotability. Moreover, it was observed that flotation of this kind of effluent had requested gentler mixture conditions. In many cases, the best results were obtained by means of rapid mix or flocculation step elimination. In the second and third phases, using the lamella design and conventional flotation units respectively and cationic polymer as the only flocculation/flotation aid (dosage around 1 g of polymer/kg TSS), the most suitable values of Overflow Rate (OR), Solids Application Rate (SAR) and amount of air supplied to the flotation process, expressed as the A/S ratio or air dosage (AD, in g of air/'M POT.3' of influent) depending on influent total suspended solids concentration (TSSinfl), were investigated. The flotation essays results showed that the A/S ratio is more suitable for the air supply estimation in flotation of concentrated suspensions (TSSinfl above 1100 mg/L in this study). Contrarily, the parameter AD is more representative in cases of flotation of diluted suspensions. Using the lamella design unit, fed with aeration tank mixed liquor presenting good bio-flocculation conditions, it was possible to obtain adequate results applying OR as high as 350 'M POT.3'/('M POT.2'.day) combined with SAR values between 120 and 250 kg of TSS/('M POT.2'.day), since the adequate amount of air has been provided for the process (AD values between 15,0 and 18,0 g of air/'M POT.3' of influent), for TSSinfl between 800 and 1100 mg/L. For the lamella flotation, it was noticed that the best performance has been directly associated to lower values of TSSinfl. The recommendations for flotation using the conventional DAF unit had to be more conservative, taking into account the poor bio-flocculation conditions presented by the mixed liquor during the third phase of work. In theses essays, the more adequate results were obtained by applying OR around 200 'M POT.3'/('M POT.2'.day), SAR under 200 kg of TSS/('M POT.2'.day) and A/S ratio around 0,020 (AD of 21,0 g of air/'M POT.3' of influent), for TSSinfl around 1400 mg/L

No presente trabalho foi utilizado um sistema de tratamento seqüencial de esgoto sanitário constituído de um reator anaeróbio de leito expandido (Ralex), com vazão de 10 m3/h, seguido de unidade piloto de flotação por ar dissolvido de alta taxa (FADAT) contendo placas paralelas em seu interior, com vazão de 5,58 m3/h. Para tempo de floculação de 20 min, foram estudados, como coagulantes, dosagens de cloreto férrico de 50 mg/L e 70 mg/L, taxas de aplicação superficial de 21 m/h e 42 m/h, gradiente médio de velocidade de floculação de 60 s-1, 80 s-1 e 100 s-1 e frações de recirculação de 8%, 13% e 18%. Dentre o conjunto de condições operacionais da unidade piloto FADAT estudada, foi considerado o mais vantajoso: taxa de aplicação superficial no flotador de 21 m/h, dosagem de cloreto férrico de 70 mg/L, gradiente médio de velocidade de floculação de 80 s-1 e 8,1 g de ar/m3 de efluente. Nessas condições foram obtidas as seguintes remoções: 84% de turbidez (residual entre 6,3 e 62 uT), 73% de DQO (residual entre 20 e 156 mgO2/L), 75% de fósforo (residual entre 0,5 e 1,9 mgP/L) e 67% de SST (residual entre 8 e 80 mg/L de SST). Os resultados demonstraram que o emprego da unidade FADAT como pós-tratamento de efluente de reator anaeróbio proporciona economia de energia, tendo em vista requererem de 75 a 50% da quantidade de ar exigida pelos sistemas de flotação convencional. / In this wok a sewage sequential treatment consisting of an expanded bed anaerobic reactor (EBAR) with 10 m3/h flow was used, folowed by a high rate DAF containing parallel plates in its interior, with 58 m3/h. For a floculation time of 20 minutes, were studied chemical additives, ferric chlorode dosages of 50 mg/L and 70 mg/L, overflow rates of 21 m/h and 42 m/h, velocity gradients of 60 s-1, 80 s-1 e 100 s-1 and reciculation rate between 8%, 13% and 18%. Among the group of operational conditions of the pilot unit studied high rate DAF the most advantageous was considered: overflow rates of 21 m/h in the high rate DAF of 21 m/h, ferric chlorode dosages of 70 mg/L, velocity gradients of 60 s-1, and air requirements of 8,1 g of air/m3 of wastewater. In those conditions they were obtained the following removals: 84% of turbidez (residual between 6,3 and 62 UT), 73% of DQO (residual\' between 20 and 156 mgO2/L), 75% of phosphorus (residual between 0,5 and 1,9 mgP/L) and 67% of SST (residual between 8 and 80 mg/L of SST). The results demonstrated that the employment of the unit high rate DAF as post-treatment of the anaerobic eflluents provides economy of energy, tends in view they request of 75 to 50% of the amount of air demanded by the systems of conventional flotation.

O objetivo desse trabalho foi o de avaliar o desempenho de um reator anaeróbio híbrido de alta taxa (AHHR), contendo biomassa imobilizada em leito ordenado, alimentado com a fração líquida de esterco bovino, na produção de biogás. No estudo, foi utilizado um reator anaeróbio de fluxo ascendente de 12,4 L de volume total (9,2 L de volume útil) com leito ordenado composto por hastes de espuma de poliuretano (PU). O leito ordenado utilizado possuía 32 hastes de espuma de 1,25 cm2 de seção com 50,0 cm de comprimento, posicionadas verticalmente no interior do reator. A alimentação do reator e a recirculação foram realizadas por meio de bombas dosadoras de diafragma. O reator operou na faixa mesofílica de temperatura (de 20 a 40 &#176C) sem a utilização de mecanismos de controle de temperatura. Foram testadas 7 condições operacionais diferentes, variando o tempo de detenção hidráulica (TDH), carga orgânica volumétrica (COV) aplicada e a utilização de recirculação interna. Para cada fase operacional, foram avaliadas a remoção de matéria orgânica e a produção de biogás. O sistema apresentou elevada remoção de matéria orgânica operando com TDH de 3 e 1d, respectivamente, com valores médios de remoção de DQO de 79 &#37 e 71 &#37. O biogás produzido pelo reator apresentou concentração de metano de 57,6 ± 0,5 &#37 e não foi detectada a presença de sulfeto. A maior produção média de metano foi de 1,676 L CH4/d, obtida com COV de 20 kg DQO/m3.d e TDH de 1d, enquanto a maior produção relativa de metano foi de 0,023 L CH4./ g SV.d, obtida com COV de 5 kg DQO/m3.d e TDH de 1d e recirculação. A relação entre alcalinidade intermediária e parcial teve valor médio de 0,32, oscilando na maior parte do tempo entre 0,27 e 0,33, indicando a estabilidade do processo de digestão anaeróbia. Os resultados obtidos indicaram o potencial satisfatório do AHHR para a remoção de matéria orgânica e produção de biogás a partir da fração líquida do esterco bovino nas condições operacionais testadas na pesquisa. / This study aimed at evaluating the biogas production for electricity generation performance of an anaerobic high-rate hybrid reactor (AHHR), containing immobilized biomass in structured-bed, fed with the liquid fraction of cattle manure. In this study, it was used an upflow 12,4 L anaerobic reactor (9,2 L working volume) with structuredbed composed by 32 PU foam stripes (1,25 cm2 cross section and 500 mm length) vertically fixed inside the reactor. The reactor feeding and internal recirculation was made by diaphragm metering pumps. The reactor operated at mesophilic temperature (20 - 40 &#176C) without temperature control system. Different operating conditions were tested (7 stages), changing hydraulic retention time (HRT), organic loading rate (OLR) and recirculation use. COD removal and biogas production were evaluated for each operational condition. The system resulted in high COD removal operating with HRT of 3 and 1d, respectively, with average COD removal of 79 &#37 and 71 &#37. Produced biogas had 57,6 ± 0,5 &#37 of methane and no sulfide. The highest average volumetric methane production was 1,676 L CH4, obtained with OLR of 20 kg COD/m3.d and 1d HRT, and the highest methane yield was 0,023 L CH4/ g VS obtained with OLR of 5 kg COD/m3.d, 1d HRT and recirculation. The intermediate and partial alkalinity relation had an average value of 0,32, varying most of the time between 0,27 and 0,33, indicating the anaerobic digestion process stability. The results indicated the decent COD removal and biogas production using the AHHR fed with the liquid fraction of cattle manure at the operation conditions used in this study.

The UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) reactor, developed by Prof. Gatze Lettinga and his colleagues in the Netherlands more than thirty years ago, is successfully employed in many sewage treatment plants in countries with tropical and subtropical climate. However, are still reported serious operational issues related to the three-phase separators and problematic aspects involving the complexity of its influent distribution system. The focus of this research was to simplify the introduction and dispersion of the sewage in the reactor as well as enhancing the sludge retention, by replacing the characteristic piping system for a mechanical mixing apparatus and substituting the (conventional) three-phase separators by a high-rate settler, respectively. In essence, it was proposed a system partitioned into two distinct regions: one for reaction (i.e. anaerobic digestion of organic matter), in which the sludge blanket was mechanically mixed through the action of a rotating impeller, and another for the removal of suspended solids by the use of a lamella plate clarifier; a sludge recirculation system was also implanted, to pump the settled biomass back to the digestion compartment. The research was subdivided into three main phases: in the first two phases, bench-scale experiments were performed in order to obtain basic data for the design of the mechanical mixing and sedimentation devices, while the third phase consisted of the application of these technologies in a pilot-scale system with total volume of 20.8 m3 (comprised of a 17.0 m3 digestion chamber and a 3.8 m3 compartment for solids removal), as well as its performance assessment. During the development of the research, domestic sewage was applied to feed the experimental system, which was located at the School of Engineering of São Carlos (Campus I) in São Carlos (São Paulo State, Brazil). Throughout the period of effective operation, which lasted 130 days, four distinct operating modes were tested (characterized by intermittent mixing and varying hydraulic loading rates, ranging between 27.6 and 66.5 m3.d-1) and the system reached maximum removal efficiencies of BOD, COD and TSS at rates of 82%, 72% and 83%, respectively. The high-rate settler presented an impressive efficiency removing suspended solids (rates up to 98%). The research showed that the new \"Anaerobic Activated Sludge Blanket\" system (A2SB) can provide satisfactory performance even operating without the three-phase separator and influent distribution system. / O reator UASB, desenvolvido pelo Prof. Gatze Lettinga e colaboradores na Holanda há mais de trinta anos, é utilizado com sucesso em muitas estações de tratamento de esgoto sanitário em países de clima tropical e subtropical. Entretanto, ainda são relatadas sérias questões operacionais relacionadas aos separadores trifásicos e aspectos problemáticos envolvendo a complexidade de seu sistema de distribuição do esgoto afluente. O foco da presente pesquisa foi o de simplificar a distribuição e dispersão do esgoto no reator, assim como aprimorar a retenção de lodo, mediante substituição do sistema convencional de tubos por misturador mecânico e do (tradicional) separador trifásico por decantador de alta taxa, respectivamente. Em essência, propôs-se reator dividido em duas regiões distintas: uma para reação (i.e. digestão anaeróbia da matéria orgânica), na qual a manta de lodo foi agitada mecanicamente através do movimento rotacional de um impelidor, e outra, para remoção de sólidos suspensos mediante uso de decantador com placas paralelas; um sistema de recirculação do lodo também foi implantado, para bombear a biomassa sedimentada até o compartimento de digestão. A pesquisa foi subdividida em três fases: nas duas primeiras, experimentos em escala de bancada foram realizados visando obtenção de dados básicos para dimensionamento dos sistemas de agitação e de decantação, enquanto que a terceira fase consistiu na aplicação dessas tecnologias em sistema de tratamento, em escala piloto, com volume útil total de 20,8 m3 (composto por uma câmara de digestão de 17,0 m3 e um compartimento de 3,8 m3 para remoção de sólidos), assim como na análise de seu desempenho. Durante a pesquisa, esgoto sanitário foi utilizado para alimentar o sistema experimental, instalado na Escola de Engenharia de São Carlos. Ao longo do período de operação, que durou 130 dias, quatro condições operacionais foram testadas (caracterizadas pela agitação intermitente e diferentes taxas de carregamento hidráulico, que variaram entre 27,6 e 66,5 m3.d-1) e o sistema alcançou eficiências de remoção máxima para DBO, DQO e SST de 82%, 72% e 83%, respectivamente. O decantador de alta taxa apresentou surpreendente eficiência de remoção de sólidos suspensos (taxas de até 98%). A pesquisa demonstrou que o novo sistema A2SB (Anaerobic Activated Sludge Blanket) pode apresentar desempenhos satisfatórios, mesmo operando sem separador trifásico e sistema de distribuição do esgoto afluente.

Os reatores UASB (upflow anaerobic sludge blanket reactors) foram um marco histórico no tratamento de efluentes ao propiciar alta retenção de sólidos e boa mistura entre biomassa e afluente. Apesar de os reatores com a concepção original dos UASB serem usados com sucesso em muitas estações de tratamento de esgoto, algumas questões relacionadas a sua operação, construção e manutenção ainda prevalecem. Sendo assim, novas configurações baseadas na concepção tradicional de reatores de manta de lodo podem simbolizar novas tentativas para sanar essas questões. Neste contexto, uma configuração que emprega manta de lodo, objetivando principalmente a eliminação dos separadores trifásicos e adoção mistura com jatos, é aqui proposta, almejando simplificar a distribuição/mistura do esgoto afluente. A pesquisa foi, assim, realizada primeiramente em escala de bancada para determinar do gradiente de velocidade médio necessário para suspensão de sólidos, resultando em valores favoráveis de até 20 s-1. Na segunda fase, uma instalação piloto de 2,69 m3, construída em acrílico, foi utilizada para o estudo das características do jato e dos bocais, e do regime de mistura proporcionado pelo mesmo. Com auxílio das informações obtidas na primeira e segunda fases, a terceira fase do experimento abrangeu a reforma de um reator UASB tradicional, em escala piloto de 20,8 m3, para a implantação desse novo sistema de tratamento: removeram-se os sistemas para coleta de gases e de distribuição de fundo e implantou-se alimentação intermitente por meio de jatos, além de unidade de decantador de alta taxa. Em essência, o novo sistema foi dividido em duas zonas distintas: uma para as reações e outra provida de decantação laminar para a remoção de sólidos suspensos. Na primeira zona, a entrada de esgoto sanitário deu-se por meio de bocal que proporcionou jato para mistura da manta de lodo através da carga manométrica fornecida por reservatório elevado. A velocidade de entrada no reator e o alcance do jato puderam ser determinados, constatando-se que o número de pontos de entrada no reator pode ser reduzido (em relação ao número de pontos recomendados tradicionalmente: 2 a 4 m2, por ponto). O gradiente de velocidade aplicado durante cada jato (com 30 segundos de duração) foi de 16,6 s-1. Para o reator da terceira fase, na fase estável da operação, obteve-se eficiência de remoção de 52,79%, 70,90 % e 47,00% para DQO, DBO e SST, respectivamente. Adicionalmente, avaliou-se o uso de filtro rápido de camada única de areia para o pós-tratamento do efluente do reator anaeróbio, cujas remoções de DQO, SST e Turbidez (para taxa de aplicação de 100 m3.m-2.dia-1) foram de 54,94%, 84,44% e 81,71% respectivamente. Concluiu-se, desta forma, a viabilidade da operação do reator de manta de lodo com alimentação intermitente e sem necessidade de instalação do sistema separador trifásico. / In spite of reactors with the original design of UASB are successfully used in many wastewater treatment plants, some issues regarding the operation, construction and maintenance of these reactors still prevail. Thus, new configurations based on the traditional conception of sludge blanket reactors may signify new tries to solve these issues. In this context, this research proposes a new configuration, using sludge blanket, mainly aiming at the elimination of the three-phase separators and adoption of a mixture through jets in order to simplify distribution / mixing of the influent. Therefore firstly a bench scale study was conducted to determine the required average velocity gradient for suspension of solids, resulting in favorable values up to 20 s-1. In the second phase, a 2.69 m3 pilot plant was built in acrylic to study the characteristics of the jet and the nozzles, and the resulting mixing state. After this stage, and with the contribution of information obtained in the earlier stages, a traditional pilotscale UASB reactor of 20.8 m3 was adapted for the implementation of this new treatment system: the systems for gas collection and distribution of background were removed, and a high-rate sedimentation unit and intermittently feed through jets were introduced. In essence, the new system has been divided into two distinct zones: one for reactions and other provided of laminar decantation to remove suspended solids. In the reaction zone the entry of sewage was given through jet for mixing the sludge blanket. The mixing energy was provided by jet stemmed on an elevated tank, where the sewer was accumulated. The jet range and entry velocity into the reactor could be determined, noting that the number of entry points in the reactor can be reduced (relative to the number of points traditionally recommended: 2 to 4 m2 per point). The velocity gradient applied during each jet (with a 30 seconds duration) was 16.6 s-1. The pilot-scale reactor (third phase), in stable-phase operation, got a removal efficiency of 52.79%, 70.90% and 47.00% for COD, BOD and TSS, respectively. Additionally, were evaluated the use of unique coating rapid sand filter to the post-treatment of the effluent in the anaerobic reactor. The removals obtained for COD, TSS and Turbidity (for application rate of 100 m3.m-2.dia-1) were 54.94%, 84.44% and 81.71% respectively. It was concluded, therefore, the viability of the sludge blanket reactor operation with intermittent feed and without threephase separator system installation.

Le contexte industriel de cette étude est la modification de surface de l’alliage 690(60%Ni, 30%Cr, 10%Fe) utilisé dans la fabrication de tubes de générateurs de vapeur.L’objectif de ce travail de thèse est donc de former, par traitement de fusion par laser nanopulsé, une couche de Cr2O3 étanche au relâchement du nickel. Pour maîtriser la formation decette couche, il est primordial de déterminer les paramètres opératoires influant sur lespropriétés de cette couche. L’objectif scientifique est alors d’expliquer les phénomènesintervenant pendant et après l’impulsion laser au niveau de l’extrême surface.Suite à une étude paramétrique détaillée, un traitement de fusion superficielle par laser nanopulsé a permis d’obtenir un fort rapport Cr/Ni en surface et une couche d’oxyde dense etcontinue. Afin de vérifier l’efficacité du traitement, des coupons traités ont été introduits dansune boucle simulant le milieu primaire.Des expériences et des calculs ont été mis en oeuvre pour tenter d’expliquer l’enrichissementen chrome de la surface à l’aide de ce procédé. Les résultats expliquent l’enrichissement enchrome jusqu’à la solidification du bain liquide en surface qui précède la formation du Cr2O3favorisée par la forte affinité du chrome avec l’oxygène et la grande stabilité de l’oxyde Cr2O3. / Alloy 690 (60%Ni, 30%Cr, 10%Fe) is mainly used in primary circuit pipes fornuclear power plants.The aim of this thesis is to form a Cr2O3 layer, using laser surface melting, with the objective ofcreating a chromium-rich oxide layer. In order to optimize the treatment, it was first important todetermine parameters influence on the layer oxide properties then, with the objective of adeeper understanding of mechanisms involved, to address thermo-physical phenomenaoccurring during and after the laser pulse striking the upper surface.A deep parametric study first enabled to find an optimized laser surface treatment whichproduces chromium enrichment of the upper surface and a dense and continuous oxide layer.This treatment has been applied on samples, set in a primary medium simulation loop.Experiments and calculations were carried out to provide understanding of surface chromiumenrichment by laser process. The results were shown to explain chromium enrichment until meltpool solidification occurred on the upper surface, assumingly just before chromium oxideformation. This was also promoted by a high affinity with oxygen and a higher stability of Cr2O3oxide compared with other potential oxide formation.