Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-22T06:19:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 207869.pdf: 5392356 bytes, checksum: 94d7c73653b933665af371b087c905e1 (MD5) / Efluentes com elevados teores de gorduras e proteínas, como os gerados em frigoríficos, abatedouros, laticínios e indústrias de alimentos em geral, apresentam demanda química e biológica de oxigênio elevada. A digestão anaeróbia destes rejeitos é um processo lento, tendo como etapa limitante à liberação de ácidos graxos pelos microrganismos específicos com atividade lipolítica. Além disso, as gorduras podem solidificar-se a temperaturas mais baixas, causando prejuízos de ordem operacional tais como, a formação de escuma pelas camadas de lipídeos e de caminhos preferenciais no leito de lodo e arraste da biomassa, levando à perda da eficiência e até mesmo ao colapso do reator. Para contornar estes problemas, faz-se necessário o emprego de dispositivos para retenção de gorduras, como separadores água-óleo e flotadores. Estas técnicas estão sujeitas às falhas constantes associadas à variação temporal da carga de gordura e outros fatores de ordem operacional. Deste modo, para solucionar estes problemas e evitar os inconvenientes anteriormente citados, um pré-tratamento destes efluentes por meio da adição da enzima lipase vem sendo considerado como uma técnica bastante promissora para reduzir o tempo de retenção destes efluentes na digestão anaeróbia com conseqüente redução dos impactos ambientais. Objetivou-se neste trabalho, viabilizar tecnicamente a aplicação de um pré-tratamento enzimático para a remoção de gorduras dos resíduos gerados por indústrias de produtos avícolas. O enfoque foi baseado no uso de preparações de lipases disponíveis comercialmente. O trabalho experimental foi realizado em três etapas. Numa primeira etapa, o rejeito foi caracterizado segundo normas técnicas recomendadas, e os valores encontrados para os diversos componentes analisados, como índice de saponificação (IS) igual 188,60 mg KOH/g; teor de óleos e gorduras de 48,3 g/L e de demanda química de oxigênio de 3930 ppm, indicam que a composição química do efluente está dentro dos limites esperados. Em seguida, o rejeito foi submetido à hidrólise enzimática empregando diferentes preparações de lipases comerciais visando selecionar a enzima mais adequada considerando-se os fatores custo e eficiência. Nessa etapa foram testadas cinco preparações de lipases comerciais, duas de origem animal (pâncreas de porco-LPP e pancreatina-LKM) e três de fonte microbiana (Candida rugosa - LCR, Lipolase e Lipozyme). Dentre as lipases testadas, o desempenho mais eficiente foi demonstrado pela Lipozyme (Hidrólise = 20,4%), entretanto devido ao seu elevado custo o emprego desta preparação fica comprometido para este tipo de tratamento. Desta forma, selecionou-se para testes posteriores a lipase microbiana de Candida rugosa (LCR) e a preparação de lipase pancreática-LKM que apresentaram comportamentos satisfatórios atingindo porcentagem de hidrólise de 13,2% e 18,8%, respectivamente. Na segunda etapa, a metodologia de planejamento experimental foi utilizada para determinar os efeitos das seguintes variáveis: concentração de enzima (x1), concentração de agente emulsificante (x2), concentração de íons cálcio (x3) e ajuste do pH do efluente (x4), na porcentagem de hidrólise (Y) dos triglicerídeos presentes no efluente. Para cada preparação de lipase foi realizado um planejamento fatorial fracionário 24-1, sendo obtidos distintos comportamentos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2012-10-19T18:37:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 192321.pdf: 3186765 bytes, checksum: 50a0bb670f9cb8b01627c617902ead0a (MD5)

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T06:09:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T22:52:07Z : No. of bitstreams: 1 139862.pdf: 28912506 bytes, checksum: 79df908926689a65b56633227469d7ab (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-23T04:06:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2013-07-16T20:03:15Z : No. of bitstreams: 1 249158.pdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / A poluição ambiental é uma das grandes preocupações a nível mundial, exigindo esforços de todos, e especialmente da comunidade científica no sentido de apresentar alternativas que possibilitem a sua redução. A Indústria Têxtil é uma das grandes geradoras de poluição através de seus efluentes aquosos altamente coloridos, sendo um grande desafio a remoção da cor destes efluentes, que são recalcitrantes ao tratamento biológico convencional. No presente trabalho é investigada uma nova proposta para descoloração e acidificação de efluentes aquosos brutos da Indústria Têxtil, baseada somente em vias microbiológicas, onde foram alcançados valores de remoção de cor de 75% e tendo ainda como resultado a acidificação do efluente como conseqüência do próprio processo microbiológico, sem adição de substâncias químicas. Foram ainda analisados três corantes comerciais, dosados isoladamente, sendo dois reativos com concentração de 12 mg/L (Preto Remazol B e Azul Remazol RR) e um disperso com concentração de 24 mg/L (Castanho Amarelado Dianix CC). Foram avaliados em paralelo os processos aeróbio (tratamento apenas por lodos ativados) e combinado (tratamento microaerado seguido de lodos ativados). O sistema em estudo é composto de uma planta piloto, operando continuamente a uma vazão de 0,1 m3/h e tanques de 1,2 m3. A primeira etapa foi a equalização e biodescoloração microaerada, do efluente, com tempo de retenção hidráulica (TRH) de 12 horas. Em um segundo tanque aerado, com TRH de 64,8 horas, foi realizada a depuração biológica através de lodos ativados. Por último a água é clarificada pelo decantador. Os corantes reativos apresentaram remoção de cor similar no sistema combinado, com valores médios de 63% e 73% para o Preto e Azul, respectivamente. Na operação do sistema somente com tanque aerado as eficiências reduziram para 27% e 37%, respectivamente. O corante disperso também apresentou remoção de cor, com eficiência de 52% no processo combinado e 28% no processo somente aerado. Verificou-se que no processo combinado microaerado+aerado obteve-se uma eficiência muito superior em relação aos processos operando isoladamente. Além da descoloração, também foi avaliada a toxicidade antes e após o tratamento no sistema, empregando os bioindicadores Daphnia magna e o Vibrio fischeri , demonstrando que o sistema apresentou elevada eficiência para o primeiro bioindicador e foi parcialmente eficiente para o segundo. O sistema foi também acompanhado em escala industrial (180 m3/h) na empresa Karsten S.A., mostrando-se eficaz na redução do pH e da cor. The environmental pollution is one of the great global concerns, demanding efforts from everybody, and especially of the scientific community in the sense of presenting alternatives that facilitate its reduction. The Textile Industry is generating high levels of pollution through its heavily colored wastewater. The removal of color from the wastewater of textile mills is a great challenge by the fact that the substances used in the dying processes are recalcitrant to the conventional biological treatment. In the present work a new proposal is investigated for acidification and dye removal of raw wastewater of the Textile Industry, only based on a microbiological process, where values of color removal of 75% were reached with the additional effect of wastewater acidification as a consequence of the specific microbiological process applied, without addition of chemical substances. Three commercial dyes were analyzed using a pilot plant. The substances were dosed separately, two reactive dyes with initial concentration of 12 mg/L (Black Remazol B and Blue Remazol RR) and a disperse dye with initial concentration of 12 mg/L (Yellow Chestnut Dianix CC). The tests included two separate conditions where the process consisted in a combination of microaerobic and aerobic oxygen supply, and separately a purely aerobic oxygen condition. The system in study is composed of a pilot plant, operating continually at a wastewater input of 0,1 m3/h and tanks 1,2 m3. The first stage was composed of biodecolorization microaerobics, with a hydraulic detention time of the wastewater of 12 hours. In a second aerobic tank, with a retention time of 64,8 hours, the biological purification was accomplished through activated sludge. Last the water is clarified by a secondary clarifier. The dyes presented similar results in respect of color removal in the combined system, with medium values of 63% and 73% for the Black and Blue, respectively. In the operation of the system only with activated sludge, the removal efficiencies reduced to values of 27% and 37%, respectively. The dispersed dye also presented color removal, with efficiency of 52% in the combined process and 28% in the aerobic process. The process combining microaerobic and aerobic oxygen conditions proved to be more efficient in color reduction when compared to the process operating only under strictly aerobic conditions. Besides color removal, toxicity was also evaluated before and after the treatment, using the microcrustaceans Daphnia magna and the bacteria Vibrio fischeri as bioindicators. It was demonstrated that the system was completely efficient in removing toxic effects for Daphnia and partially efficient when Vibrio was used as an indicator. The microaerophilic system was also accompanied in the WWTP of the Textile Industry Karsten S.A., proving its effectiveness in the reduction of pH and color in the industrial scale.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pos-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2013-07-16T03:09:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 225786.pdf: 5551294 bytes, checksum: b723e784e8d92a6e468b9c7a7b28f612 (MD5) / Filtros plantados com macrófitas, constructed wetlands, são sistemas naturais projetados sob critérios de engenharia e empregados no tratamento de esgotos domésticos, industriais e agrícolas. Estudos e aplicações da combinação destes filtros com lagoas de estabilização no tratamento de esgotos domésticos, vêm sendo intensificados desde 1990, principalmente, na Europa. Em regiões de clima subtropical, caso do sul do Brasil, inexistem trabalhos utilizando a seqüência lagoas de estabilização seguido de filtros plantados com macrófitas no tratamento de esgotos domésticos, contribuindo para o déficit do saneamento da região. Este trabalho tem como objetivo geral identificar e avaliar a potencialidade de filtros plantados com macrófitas no pós-tratamento de efluente de lagoas de estabilização empregadas sob clima subtropical, a fim de aplicá-los como alternativa tecnológica para o tratamento descentralizado de esgotos domésticos. A base metodologia empregada conduziu a ações diferenciadas em quatro etapas, sendo uma em laboratório, duas em experimento de campo conduzidas simultaneamente e uma por simulação computacional empregando-se o software AQUASIM®. Em laboratório, durante um período de sete meses, buscou-se através de ensaios em colunas de PVC (DN 150) a identificação do material filtrante a ser empregado nos filtros plantados. Para as etapas de campo, foram construídos e avaliados, durante um período de vinte e dois meses, dois FPMHs em paralelo (10m2 de área; 0,60m profundidade, cada unidade), plantados com Typha domingensis, implantados a jusante de duas lagoas facultativas pilotos de tratamento secundário de esgotos domésticos, a fim de se identificar as potencialidades dos filtros no polimento de efluente de lagoas facultativas, notadamente em relação a remoção dos sólidos em suspensão. Apenas um FPMH (submetido a uma taxa hidráulica de 83mm/d) foi empregado no polimento do efluente das lagoas facultativas, enquanto que o outro permaneceu em repouso durante doze meses, sendo então posto em operação como unidade complementar FPMVs, (também sob uma taxa hidráulica de 83mm/d e plantados com a mesma macrófita) durante a segunda etapa de campo. Para esta segunda etapa de campo, realizada durante um período de nove meses, implantou-se seis módulos de FPMVs (2,57m2 de área em cada módulo, com densidade de plantio de 4mudas/m2 de Typha domingensis), submetidos a diferentes taxas hidráulicas (153,70mm/d, 230,74mm/d e 307,39mm/d) e diferentes cargas de sólidos suspensos (10gSS/m2.d, 15gSS/m2.d e 20gSS/m2.d), com o objetivo de se identificar as potencialidades de nitrificação do efluente da lagoa anaeróbia e da desnitrificação, sem introdução de carbono, promovida pelo FPMH pós FPMVs. Os resultados obtidos ao longo de todas as etapas apontaram: (i) à utilização da areia (d10 = 0,20mm e U = 4,9) como material filtrante dos filtros plantados; (ii) uma potencialidade de remoção de 80% de DBO5 e 94% de SS quando da utilização de FPMH pós lagoas anaeróbia seguidas de facultativas; (iii) nitrificação de 73% do total de nitrogênio amoniacal removido no FPMV com 0,75m de espessura de material filtrante (0,05m de brita 1 no topo, 0,60m de areia no meio e 0,10m de brita 1 no fundo), submetido a uma taxa hidráulica de 230,74mm/d e cargas orgânicas de 41gDQO/m2.d, 15gSS/m2.d, 12,7gNTK/m2.d e 10,2gNH4-N/m2.d.; (iv) desnitrificação no FPMH de 61% do nitrogênio nitrato efluente dos FPMVs, sem a necessidade da introdução forçada de carbono orgânico no filtro; (v) uma adaptação das macrófitas em todos os filtros e (vi) uma boa indicação do potencial de nitrificação em filtros verticais através da simulação computacional, quando utilizado cinéticas e coeficientes estequimétricos definidos pelo modelo ASM1 (Active Sludge Model N°1). A partir das conclusões geradas neste estudo, recomenda-se o uso de filtros plantados com macrófitas associadas às lagoas de estabilização no tratamento de esgotos domésticos, principalmente para locais com densidade populacional inferior a 50 habitantes/km2, caso verificado em oito dos treze municípios da Grande Florianópolis, estado de Santa Catarina, sul do Brasil. Soil filters planted with macrophytes, known as constructed wetlands, are natural systems designed using engineering criteria which are applied in the treatment of domestic, industrial and agricultural wastewaters. Studies and applications of a combination of these filters with stabilization ponds in the treatment of domestic wastewaters have been increasing since 1990, mainly in Europe. In regions with a subtropical climate, as in the case of southern Brazil, there have been no studies to date which use a sequence of stabilization ponds followed by constructed wetlands in the treatment of domestic wastewaters, contributing to the lack of sanitary facilities in the region. The overall aim of this study is to identify and evaluate the potential for constructed wetlands in the post-treatment of effluent from stabilization ponds applied in a subtropical climate, with a view to applying them as an alternative technology for the decentralized treatment of domestic wastewaters. The basic methodology employed led to four stages, one in the laboratory, two field experiments carried out simultaneously and one computer simulation using the software AQUASIM®. In the laboratory, for a period of seven months, tests were carried out in PVC (DN 150) columns to identify the filter material to be employed in the constructed wetlands. For the field stages, two HFCWs in parallel (10m2 area; 0.60m depth, each unit), planted with Typha domingensis, installed next to two pilot facultative treatment ponds for the secondary treatment of domestic wastewaters, were constructed and evaluated for a period of twenty-two months, in order to identify the potential of the filters in the polishing of the facultative pond effluents, particularly in relation to the removal of suspended solids. Only one HFCW (submitted to a hydraulic loading rate of 83mm/d) was employed in the polishing of the effluent from the facultative ponds while the other remained at rest for twelve months, it then being put into operation as a complementary VFCWs unit (also with a hydraulic loading rate of 83mm/d and planted with the same macrophyte) for the second field stage. For this second field stage, carried out for a period of nine months, six VFCW modules were installed (2.57m2 area in each module, with a plant density of 4seedlings/m2 of Typha domingensis), and submitted to different hydraulic loading rates (153.70mm/d, 230.74mm/d and 307.39mm/d) and different suspended solids loads (10gSS/m2.d, 15gSS/m2.d and 20gSS/m2.d), in order to identify the potential for nitrification and denitrification of the anaerobic pond, without the introduction of carbon, offered by the HFCW after VFCWs. The results obtained over all of the stages indicated: (i) the use of sand (d10 = 0.20mm and U = 4.9) as the filter material for the constructed wetlands; (ii) a potential removal of 80% for BOD5 and 94% for SS when using a HFCW after anaerobic, followed by facultative, ponds; (iii) nitrification of 73% of total ammoniacal nitrogen removed in the VFCW with 0.75m of filter material thickness (0.05m of gravel 1 on top, 0.60m of sand in the middle and 0.10m of gravel 1 at the botton), submitted to a hydraulic loading rate of 230.74mm/d and organic loadings of 41gCOD/m2.d, 15gSS/m2.d, 12.7gTKN/m2.d and 10.2g NH4-N /m2.d.; (iv) denitrification in the HFCW of 61% of the nitrate nitrogen in the effluent of the VFCWs, without the need to introduce organic carbon into the filter; (v) an adaptation of the macrophytes in all of the filters; and (vi) a good potential for nitrification in vertical filters through the computational simulation, when using kinetic and stoichiometric coefficients defined by the ASM 1 model (Active Sludge Model N°1). From the conclusions generated by this study, the use of constructed wetlands together with stabilization ponds in the treatment of domestic wastewaters can be recommended, particularly for places with a population density lower than 50 inhabitants/Km2, as is the case for eight of the thirteen municipalities of Greater Florianopolis, state of Santa Catarina, Brazil.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2012-10-21T14:17:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 207177.pdf: 2290023 bytes, checksum: 7a497e81909bc74b5a3e32952d06dd15 (MD5) / O processo de microfiltração é uma técnica que vem ganhando uma maior importância no campo do tratamento de esgotos. Este trabalho tem como objetivo geral o estudo da microfiltração tangencial no tratamento terciário de um efluente doméstico tratado pelo processo de lodos ativados. A unidade de filtração compreende de um reator piloto com capacidade de 75 litros e uma membrana de material cerâmico, monotubular com 7 canais e diâmetro de poro de 0,20mm. As condições hidrodinâmicas de operação, como freqüência e pressão, foram variadas. O decréscimo do fluxo do permeado devido ao fenômeno da colmatação foi avaliado, assim como as características do efluente antes e depois da filtração através da membrana. Os resultados mostraram uma estabilização do fluxo de permeado após 30 minutos de filtração e os maiores fluxos de permeado ocorreram a maiores pressões e freqüências. A qualidade do permeado foi satisfatória apresentando-se uma redução significativa na DQO, sólidos suspensos, turbidez, cor e coliformes totais e fecais. O processo de limpeza utilizado foi o CIP (clean in place) utilizando ácido nítrico (1%) e hidróxido de sódio (1%) recuperando-se a capacidade inicial de filtração da membrana. Realizaram-se testes adicionando diferentes dosagens de cloreto férrico e sulfato de alumínio para avaliar a influência dos coagulantes na vazão do permeado, obtendo as melhores vazões com as dosagens de 10 mg/l para ambos coagulantes. Finalmente foi testado o acionamento do processo de descolmatação mecânica pelo sistema de retropropulsão (backflushing) em intervalos de tempo de 5, 2, 1 e 0,5 minutos. Foi obtido um acréscimo significativo no fluxo do permeado quando realizada a descolmatação mecânica a cada 0,5 minutos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2012-10-20T16:38:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 199774.pdf: 2609299 bytes, checksum: 47a035a310d27dd1ab15357256eb6f04 (MD5) / O processo na indústria têxtil, principalmente nas etapas de tingimento e acabamento, requer um grande volume de água. Corantes são largamente utilizados e os efluentes gerados tornam-se altamente contaminados por esses corantes. Esse trabalho teve por objetivo avaliar a remoção de cor de um efluente têxtil através de um processo biológico aeróbio com