Made available in DSpace on 2017-06-01T18:20:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 robson_souza_vasconcelos.pdf: 2328772 bytes, checksum: 33965c207f7afa9baa550e0bb0bdff79 (MD5) Previous issue date: 2015-12-01 / The implantation costs of dissolved air flotation (DAF) pilot units require special strategies due to the lack of correlations between laboratory and industrial scale, as novel flotation methods have been considered strictly from an economic standpoint. In this sense, significant efforts have been made to describe and model a scale-up to the process of FAD, being necessary to design and validate a scale-up forecasting model to promote a change in the required scale. In this study a scale-up correlation for a pilot unit project was determined based on the analysis of dynamic similarity correlations involving the predominant phenomena of a dissolved air flotation (DAF) chamber used in separating and recovering oily water. With the aid of computational fluid dynamics and videos of microbubble and floc flow, inertia and gravity were identified as the predominant phenomena in a DAF chamber by the discrepancy between the average speeds of rise of microbubbles and flakes of 8.73 10-7 m/s and 1.17510-5 m/s, respectively. The simulations were performed using ANSYS software and measurements were made with the aid of a camera. The strategy described herein is simple and reduces the likelihood of future risks in scale-up investments. / Os custos com a implantação de unidades piloto de flotação por ar dissolvido (FAD) requerem estratégias especiais em função da falta de correlações entre a escala laboratorial e a industrial, uma vez que os projetos de FAD têm sido concebidos apenas sob o ponto de vista econômico. Nesse sentido, tem-se realizado esforços significativos para descrever e modelar um scale-up para o processo de FAD, sendo necessário elaborar e validar um modelo de previsão de scale-up para promover a mudança de escala necessária. No presente trabalho foi obtida uma correlação de scale-up como base para o projeto de uma unidade piloto, a partir de um modelo físico em escala de laboratório por meio da análise de correlações de semelhança dinâmica envolvendo grandezas predominantes em uma câmara de FAD usada na separação e recuperação de águas oleosas. Com auxílio da fluidodinâmica computacional e de vídeos dos fluxos de microbolhas e flocos, as forças de inércia e de gravidade foram identificadas como as grandezas predominantes em uma câmara de FAD pela discrepância entre as velocidades médias de ascensão de microbolhas e flocos, de 8,7310-7 m/s e 1,17510-5 m/s, respectivamente. As simulações foram realizadas por meio do software ANSYS e as medidas foram efetuadas com o auxílio de uma câmera fotográfica. A metodologia de trabalho empregada permitiu o desenvolvimento de uma técnica simples e de baixo custo, diminuindo a probabilidade de riscos futuros em um investimento de scale-up.

CAPES; CNPq / In the activated sludge process, problems of foaming and filamentous bulking can occur due to overgrowth of certain filamentous bacteria. Nowadays, these microorganisms are typically monitored by means of light microscopy combined with staining techniques. As drawbacks, these methods are susceptible to human errors, subjectivity and limited by the use of discontinuous microscopy. The present project aims the application of an in situ microscope (ISM) for continuous monitoring of filamentous bacteria, providing real-time examination, automated analysis and elimination of sampling, preparation and transport of samples. The ISM previously developed at the Hochschule Mannheim required adaptations for use within wastewater environment, specially in terms of impermeability and development of a cleaning mechanism. With a new objective lens design, the system was simplified to a single tubus and an externally activated cleaning system based on magnetism was created. A proper image processing algorithm was designed for automated recognition and measurement of filamentous objects, allowing real-time evaluation of images without any staining, phase-contrast or dilution techniques. Three main operations are performed: preprocessing and binarization; recognition of filaments using distance-maps and shape descriptors; measurement and display of total extended filament length. A 3D-printed prototype was used for experiments with respect to the new ISM’s design, providing images with resolution very close to the ones acquired with the previous microscope. The designed cleaning system has shown to be effective, removing dirt settled above the lens during tests. For evaluation of the image processing algorithm, samples from an industrial activated sludge plant were collected weekly for a period of twelve months and imaged without any prior conditioning, replicating real environment conditions. Experiments have shown that the developed algorithm correctly identifies trends of filament growth rate, which is the most important parameter for decision making. For reference images whose filaments were marked by specialists, the algorithm correctly recognized 72% of the filaments pixels, with a false positive rate of at most 14%. An average execution time of 0.7 second per image was achieved, demonstrating the algorithm suitability for real-time monitoring. / Em processos de lodo ativado, problemas de foaming e filamentous bulking podem ocorrer devido ao crescimento exagerado de bactérias filamentosas. Atualmente, o monitoramento de tais micro-organismos é feito por meio de métodos baseados em microscopia ótica combinada com técnicas de marcadores, os quais apresentam limitações intrínsecas da microscopia descontínua, são subjetivos e suscetíveis a erro humano. O presente projeto visa a aplicação de um microscópio in situ (ISM) para monitoramento contínuo de bactérias filamentosas, de forma a possibilitar análise instantânea, computadorizada, sem necessidades de recolher, preparar e transportar amostras. O ISM previamente desenvolvido na Hochschule Mannheim teve que ser adaptado para análise de águas residuais, especialmente em termos de impermeabilidade e a criação de um mecanismo de limpeza. Com a utilização de uma nova objetiva, o novo ISM foi simplificado para um tubo único e um sistema de limpeza ativado externamente baseado em magnetismo foi criado. Um algoritmo de processamento de imagens foi elaborado para reconhecimento e medição de comprimento de estruturas filamentosas, permitindo avaliação em tempo real de imagens sem qualquer técnica de marcadores, contraste de fase ou diluição. O mesmo consiste em três operações principais: pré-processamento e binarização; reconhecimento de filamentos por meio de mapeamento de dis- tâncias e descritores de forma; e, finalmente, medição e visualização do comprimento de cada filamento. Um protótipo construído via impressão 3D foi utilizado para avaliação o novo design do microscópio, fornecendo imagens com resolução bastante próxima das adquiridas com a versão anterior do sistema. O mecanismo de limpeza desenvolvido mostrou-se efetivo, capaz de remover partículas sedimentadas acima das lentes durante os testes. Para avaliação do algoritmo de processamento de imagens, amostras de uma planta industrial de lodo ativado foram coletadas semanalmente por um período de doze meses e imageadas sem qualquer condicionamento prévio, replicando condições reais de ambiente. Experimentos demonstraram que o algoritmo desenvolvido identifica corretamente tendências de aumento/decréscimo da concentração de filamentos, o que constitui o principal parâmetro para tomadas de decisão. Para imagens de referência cujos filamentos foram marcados por especialistas, o algoritmo reconheceu corretamente 80% dos pixels atribuídos a filamentos, com uma taxa de falso positivos de até 24%. Um tempo de execução médio de 0,7 segundo por imagem foi obtido, provando sua aptidão para formar uma ferramenta de monitoramento em tempo real.

Orientador: Carlos Gomes da Nave Mendes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-07T08:45:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Higa_MarciaFernanda_M.pdf: 694032 bytes, checksum: 6aeb2dc109b978afe0fa9cd54037a168 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O presente trabalho teve como objetivo principal a investigação do potencial de utilização de reatores de lodos ativados intermitentes para o tratamento conjunto de diversos tipos de águas residuárias geradas na indústria de catalisadores químicos Degussa, localizada no município de Americana - SP, incluindo-se os esgotos sanitários. Foram utilizados reatores de bancada e estudadas duas idades de lodo, simulando-se a aeração convencional e aeração prolongada. Foram investigados também quatro cenários possíveis, ou seja, quatro amostras compostas distintas de efluentes, de serem implantados em escala real. Os resultados obtidos mostraram que o sistema de aeração prolongada foi preferível em todas as situações estudadas, e que três dos cenários foram adequados ao tratamento biológico de lodos ativados por batelada, uma vez que apresentaram eficiências de redução dos valores de DQO superiores à 80%. No caso do tratamento conjunto de todas as águas residuárias da indústria, essa eficiência foi de 85,7 e 92,1% para as idades de lodo de 7 e 20 dias, respectivamente, indicando que o uso de reatores biológicos de lodos ativados por batelada constituiu-se em alternativa viável para a Degussa / Abstract: The present work had as main objective the investigation of the utilization potential of activated sludge sequencing batch reactors on the combined treatment of several kinds of wastewaters originated in the chemical catalyst industry Degussa, located in Americana - SP, including the domestic sewage. Workbench reactors were used and two sludge ages were studied, simulating the conventional and the prolonged aerations. Four possible sceneries, or four different effluent compound samples, possible of being full-scale introduced, were also investigated. The results showed that the system of prolonged aeration was preferable in alI the studied situations, and that three of the sceneries were suitable for the biological treatment by activated sludge using sequencing batch reactors, once they achieved efficiencies of reduction in the COD values greater than 80%. In the treatment inc1uding the total reunion of the industry effluents, this efficiency was 85,7 and 92,1%, to the sludge age of 7 and 20 days, respectively, indicating that the use of activated sludge sequencing batch biological reactors is a feasible alternative for Degussa / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil