Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2016-02-26T12:41:19Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) PDF - Elivânia Vasconcelos Moraes dos Santos.pdf: 12370912 bytes, checksum: 6d2546d30ef4aaab7cbd742d981ddf1f (MD5) / Approved for entry into archive by Secta BC (secta.csu.bc@uepb.edu.br) on 2016-03-09T14:13:43Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) PDF - Elivânia Vasconcelos Moraes dos Santos.pdf: 12370912 bytes, checksum: 6d2546d30ef4aaab7cbd742d981ddf1f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-09T14:13:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) PDF - Elivânia Vasconcelos Moraes dos Santos.pdf: 12370912 bytes, checksum: 6d2546d30ef4aaab7cbd742d981ddf1f (MD5) Previous issue date: 2014-12-15 / In recent years there has been an intensified studies on the biological removal of phosphorus from wastewater and as a result, a breakthrough in the understanding of the microbial groups involved in this process. This was possible due to the availability of different laboratory techniques for the identification and quantification of these organisms that often is associated with molecular biology. As part of sanitary engineering, new approaches can be inserted to enable the determination of operating parameters that support rational projects, such respirometry combined with mathematical modeling of microbial metabolisms. Furthermore, the possibility of identifying the predominance of phosphorus accumulating organisms (PAO) by means of techniques available and low cost is attractive in countries such as Brazil. For this reason, nine activated sludge systems were operated with different strategies to stimulate not only the predominance of PAO, in four of these systems as well as in other settings, the prevalence of other bacterial groups as glycogen storage batteries (GAO), heterotrophic ordinary (OHO) and mixed populations. Five tools based on physico-chemical and respirometric tests were used to assess the prevalence of different populations from stoichiometric ratios and kinetic data. The PAO predominance strategy that got the most attention in average temperature of 25°C, which consisted of a system that promoted denitrification via nitrite using exclusively propionate as organic carbon source. From the data obtained was built an array of predominance of PAO, also using mixed sludge, OHO and GAO comparatively. The results obtained in this study can be applied in rational models and optimized projects and support other biotechnological applications. / Nos últimos anos, tem havido uma intensificação de estudos sobre a remoção biológica de fósforo de águas residuárias e, como consequência, um avanço no conhecimento dos grupos microbianos envolvidos neste processo. Isso foi possível devido à disponibilidade de diferentes técnicas laboratoriais para a identificação e quantificação desses organismos que frequentemente encontra-se associada à biologia molecular. No âmbito da engenharia sanitária, novas abordagens podem ser inseridas para viabilizar a determinação de parâmetros operacionais que subsidiem projetos racionais, a exemplo da respirometria aliada à modelagem matemática de metabolismos microbianos. Além disso, a possibilidade de identificar a predominância de organismos acumuladores de fósforo (PAO) por meio de técnicas acessíveis e de baixo custo é atrativa para países como o Brasil. Por esse motivo, nove sistemas de lodo ativado foram operados com diferentes estratégias para estimular não só o predomínio de PAO, em quatro destes sistemas, bem como, nas demais configurações, a predominância de outros grupos bacterianos como acumuladores de glicogênio (GAO), heterotróficos ordinários (OHO) e populações mistas. Foram utilizadas cinco ferramentas com base em análises físico-químicas e testes respirométricos, para avaliar a predominância de populações diferentes a partir de relações estequiométricas e dados cinéticos. A estratégia de predominância de PAO que obteve maior destaque, em temperatura média de 25°C, foi a que consistia em um sistema que promovia desnitrificação via nitrito utilizando exclusivamente propionato como fonte de carbono orgânico. A partir dos dados obtidos foi construída uma matriz de predominância de PAO, utilizando também lodos mistos, OHO e GAO de forma comparativa. Os resultados obtidos neste trabalho poderão ser aplicados em modelos racionais e projetos otimizados e fundamentar outras aplicações biotecnológicas.

Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2018-05-23T17:33:13Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Jenzura, Nathanna Tessari.pdf: 1299612 bytes, checksum: 393334e0cc91397299fbbc9f1ed6cb45 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-23T17:33:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Jenzura, Nathanna Tessari.pdf: 1299612 bytes, checksum: 393334e0cc91397299fbbc9f1ed6cb45 (MD5) Previous issue date: 2017-03-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O fenômeno da eutrofização é caracterizado pelo crescimento excessivo de algas devido ao excesso de nitrogênio e fósforo em corpos d’água. Combinado a esse fator, temos o fato de que as ETEs (Estação de Tratamento de Efluentes) brasileiras foram projetadas para remover a DQO (Demanda Química de Oxigênio) e não os nutrientes, com isso é necessário o tratamento terciário para atendimento à legislação. Pesquisas mostram que há a possibilidade de remover DQO e nitrogênio em um único compartimento, o que geraria economia na implantação e operação de ETEs. O objetivo dessa pesquisa foi avaliar a eficiência deum reator de leito estruturado comaeração intermitente e fluxo contínuo na remoção de nitrogênio e DQO do esgoto sanitário bruto misturado com efluente de RALF (Reator Anaeróbio de Leito Fluidizado). O reator apresentava volume útil de 8,6 L.O leito estruturado era composto por 13 cilindros de espuma de poliuretano com diâmetro igual a 2,5 cm e comprimento de 63 cm, dispostos verticalmente no interior do reator. A alimentação era feita continuamente com 50% de esgoto sanitário bruto e 50% de efluente de RALF. O experimento foi feito seguindo-se planejamento fatorial 22, que resultou em sete ensaios com quatro pontos nos níveis extremos (+1 e -1) e a triplicata do ponto central. Os fatores e respectivos níveis estipulados foram TDH (Tempos de Detenção Hidráulica) de 8, 10 e 12 horas, e tempo de aeração de 60, 75 e 90 minutos, em ciclos de 180 minutos. A razão de recirculação foi igual a 2 vezes a vazão de entrada. Nestas condições foram encontrados como média de remoção de DQO de 76%e NT (nitrogênio total) de 83%. O melhor resultado de eficiência de DQO (92%) e NT (88%), foi encontrado quando o reator operou com tempo de aeração de 60 minutos e TDH de 8 horas, tendo como concentração final DQO igual a 18 mg.L-1 eNT de 4,3 mg.L-1. A superfície de resposta foi utilizada para se avaliar os efeitos dos fatores sobre as respostas encontradas, e para desenvolver um modelo matemático que possibilitasse prever a eficiência do reator em relação à nitrificação e remoção de NT. Os resultados obtidos indicaram que o reator de leito estruturado com aeração intermitente é uma alternativa viável para remoção simultânea de DQO e NT. O modelo matemático obtido mostrou ser preditivo com relação à eficiência de nitrificação e remoção de NT. Com TDH de 9 horas e aeração de 60 minutos a eficiência teórica de nitrificação e remoção de NT obtida com os modelos propostos foi de 94 e 85%, respectivamente, e os resultados experimentais obtidos foram de 89 e 81%, respectivamente, próximos aos teóricos. / The phenomenon of eutrophication is characterized by excessive growth of algae due to excess nitrogen and phosphorus in water bodies. Combined with this factor, we have the fact that the Brazilian Effluent Treatment Plants (ETP) were designed to remove COD (Chemical Oxygen Demand) and not nutrients, so it is necessary the tertiary treatment to comply with the legislation. Research shows that there is the possibility of removing COD and nitrogen in a single compartment, which would generate savings in the implementation and operation of ETP. The objective of this research was to evaluate the efficiency of a structured bed reactor with intermittent and continuous flow in the removal of nitrogen and COD from the raw sanitary sewage mixed with UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) effluent. The reactor had a useful volume of 8,6 L. The structured bed was composed of 13 cylinders of polyurethane foam with a diameter of 2,5 cm and a length of 63 cm, arranged vertically inside the reactor. The feed was continuously fed with 50% crude sanitary sewage and 50% RALF effluent. The experiment was done following a factorial design 22, which resulted in seven tests with four points at the extreme levels (+1 and -1) and the triplicate of the central point. The factors and respective stipulated levels were HRT (Hydraulic Retention Times) of 8, 10 and 12 hours, and aeration time of 60, 75 and 90 minutes in 180 minute cycles. The recirculation ratio was equal to 2 times the inlet flow rate. Under these conditions were found to be COD removal average of 76% and NT (Total Nitrogen) of 83%. The best COD (92%) and NT (88%) efficiency results were found when the reactor operated with 60 minute aeration time and 8 hour HRT, having a final COD concentration of 18 mg.L-1 and NT of 4.3 mg.L-1. The response surface was used to verify the effects of the factors on the responses and to design a mathematic model to predict NT removal and nitrification. The results obtained allow us to consider that the structured bed reactor with intermittent aeration is a viable alternative for the simultaneous removal of COD and nitrogen compounds.The mathematical model obtained was predictive, and with a HRT of 9 hours and aeration of 60 minutes, the experimental responses for TN removal and nitrification efficiency was 81% and 89%, respectively, very close to the predicted one, that was 85% and 94%.

O fósforo é apontado como o principal responsável pelo enriquecimento nutricional de mananciais de abastecimento público, desencadeando por meio do fenômeno de eutrofização, a floração de grupos algais tóxicos e, portanto a sua remoção passa a ter grande significado para a saúde pública e para o meio ambiente. O presente trabalho foi desenvolvido com os objetivos de: avaliar a eficiência de remoção de fósforo do efluente de um sistema convencional de lodos ativados (Estação de Tratamento de Esgotos de Barueri) pelo lodo de uma estação de tratamento de água, que utiliza sulfato de alumínio como coagulante (Estação de Tratamento de Água do Alto Cotia) e verificar a influência das seguintes variáveis nesta remoção: tempo de permanência do lodo no decantador, dosagem de lodo, potencial zeta, teor de matéria orgânica no lodo, pH da mistura lodo/efluente e uso de polímero na coagulação/floculação da água bruta. Para o desenvolvimento prático da pesquisa, foram realizados ensaios de jarros, variando as condições operacionais, de tal forma a averiguar o efeito das variáveis mencionadas anteriormente na remoção do fósforo. Observou-se que esta remoção era dependente do pH; da dosagem de lodo; do tempo de permanência do mesmo no decantador; do tempo de mistura e da presença de polímero. Independia do potencial zeta e do tempo de sedimentação. A máxima remoção obtida foi de 100% (concentração inicial de 2,9 mg P/L), em pH de 4,5, com dosagem de 37 mg lodo/L, tempo de mistura de 15 minutos a 40 s-1 de gradiente, tempo de sedimentação de 30 minutos, tempo de permanência do lodo no decantador de 80 dias, sem polímero. Nestas condições, a concentração de fósforo do efluente tratado foi de 0,01mg P/L. Os resultados obtidos no presente trabalho sinalizam uma alternativa tecnológica, que pode vir a ser utilizada em projetos sustentáveis, em que as estações de tratamento de esgotos e estações de tratamento de água sejam planejadas de forma integrada, considerando o reaproveitamento e encaminhamento do lodo de ETA como insumo a ser utilizado no fim do processo de tratamento de esgotos para remoção de fósforo do efluente final, em consonância com os conceitos de produção mais limpa na busca da qualidade. / Phosphorus is considered as the main responsible for the nutritional enrichment of reservoirs of public drinking water supplies, because eutrophication process has resulted in toxic algae blooms, and therefore its removal has a great significance since these toxins represent a public health risk and environment. The aim of this research work was to evaluate the efficiency of removal of phosphate from activated sludge process (Barueri Wastewater Treatment Plant) by sludge from water treatment plant that uses aluminum sulfate as coagulant (WTP Alto Cotia) and verify the influence of following operational parameters in this removal: aging of sludge, sludge dose, zeta potential, mixing time, sedimentation time, concentration of organic matter, pH and use of polymer in coagulation/flocculation process. For the experimental research, the jar tests were operated with different conditions. The removal of phosphate was dependent of pH, sludge dose, aging of sludge, mixing time and presence of polymer. It was independent of zeta potential and sedimentation time. It was verified that maximum efficiency of phosphate removal was around 100% (initial concentration = 2,9 mgP/L), in pH 4,5 with the use of 37 mg of sludge from Alto Cotia Water Treatment Plant per liter of effluent from Barueri Wastewater Treatment Plant, with a mixing time of 15 minutes at 40 s-1, 30 minutes for sedimentation time, 80 days for aging of sludge, without polymer. Under these conditions it was obtained phosphate concentrations around 0,01mgP/L. Results obtained in this research work show a technological alternative, that can be used in projects, that sewage and water treatment plants can be planned together, considering the reuse and forwarding the water treatment plant sludge as beneficial use in the end of the sewage treatment process for the phosphorus removal, in consonance with concepts of a cleaner production practices in Environmental Management Systems.

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.

Este trabalho apresenta e discute os resultados de um estudo amplo e aprofundado sobre os principais parâmetros operacionais da flotação por ar dissolvido, utilizada no pós-tratamento de efluentes de um reator anaeróbio de leito expandido (RALEx), tratando 10 m3/hora de esgoto sanitário. Foram realizados preliminarmente ensaios utilizando o flotateste, unidade de flotação em escala de laboratório, para identificar as melhores dosagens de coagulante (cloreto férrico), o polímero mais adequado, dentre os 26 testados, e sua respectiva dosagem, o pH de coagulação adequado, o tempo (Tf) e o gradiente de velocidade (Gf) de floculação mais apropriados e a quantidade de ar (S*) requerida. Para obtenção das condições operacionais adequadas para a unidade piloto de flotação, os valores de Tf e de Gf foram variados de zero a 24 minutos e de 40 a 100 s-1, respectivamente. As concentrações de cloreto férrico e de polímero sintético variaram de 15 a 92 mg/L e de 0,25 a 7,0 mg/L, respectivamente. S* variou de 2.85 a 28.5 gramas de ar por metro cúbico de efluente e a taxa de aplicação superficial na unidade de flotação abrangeu de 180 a 250 m3/m2/d. O desempenho da flotação durante a partida do reator anaeróbio também foi investigado. O uso de 50 mg/L de cloreto férrico, de Tf igual a 20 min e Gf de 80 s-1, de S* de 19,7 g de ar por m3 de efluente e taxa de 180 m3/m2/d produziu excelentes resultados nos ensaios com a instalação piloto de flotação, com elevadas remoções de carga de DQO (80,6%), de fósforo total (90,1%) e de sólidos suspensos totais (92,1%) e com turbidez entre 1,6 e 15,4 uT e residuais de ferro de 0,5 mg/L, com remoção estimada, na forma de lodo, de 77 gramas de SST por m3 de efluente tratado. Nestas mesmas condições, no sistema RALEx+FAD, foram observadas remoções globais de 91,6% de carga de DQO, de 90,1% de carga de fósforo e de 96,6% de carga de SST. O emprego da flotação por ar dissolvido (FAD) mostrou-se alternativa bastante atraente para o pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. Se a coagulação estiver bem ajustada, o sistema composto de reator anaeróbio seguido de unidade de flotação consegue alcançar excelente remoção de matéria orgânica, redução significativa da concentração de fósforo e de sólidos suspensos, além de precipitação dos sulfetos dissolvidos, gerados no reator anaeróbio. Bons resultados foram alcançados mesmo quando o reator RALEx produziu efluentes de baixa qualidade durante seu período de partida. Nesse período, o sistema de flotação atuou como barreira eficaz, evitando a emissão de efluente de baixa qualidade do sistema. / This research work presents ad discusses the results of a wide and deep study on the main operational parameters of DAF while used for the post-treatment of effluents from a pilot expanded-bed anaerobic (RALEx) reactor. The system received 10 m3 per hour of domestic sewage. Bench-scale assays in flota-test units were first carried out to achieve the best dosage of coagulants (ferric chloride), the best polymer and respective dosages, the adjusted pH for coagulation, the flocculation time (Tf), the proper velocity gradient (Gf) and the amont of air (S*) required. In order to obtain the proper operational conditions in the pilot DAF plant, Tf and Gf were made to vary from zero to 24 minutes and from 40 to 100 s-1, respectively. The chemicals ferric chloride and synthetic polymer concentrations ranged from 15 to 92 mg/L and 0.25 to 7.0 mg/L, repectively. S* varied from 2.85 to 28.5 grams of air per cubic meter of wastewater and the applied flotation rates ranged from 180 to 250 m3.m-2.d-1. DAF performance was also investigated during RALEx start-up period. At the DAF operational conditions of 50 mgFeCl3.l-1, Tf of 15 min, Gf of 80 s-1, S* of 19.7 g of air per m3 of wastewater and the applied loading rate of 180 m3.m-2.d-1, the removal efficiencies attained 80.6% for COD, 90.1% for phosphorus, 92.1% for suspended solids, producing effluents with turbidity ranged from 1.6 to 15.4 NTU, residual Fe of 0.5 mg/L, removing 77 grams of SST per cubic meter of wastewater. At the same conditions, the system RALEx-DAF presented global efficiencies of 91.6% for COD, 90.1% for phosphorus and 96.6% for suspended solids. The utilization of dissolved-air flotation (DAF) constitutes an attractive alternative for the post-treatment of anaerobic reactor´s effluents. If coagulation is well adjusted, such system composed of anaerobic reactor followed by DAF can achieve excellent organic matter removal, expressive solids and phosphorus reduction and precipitation of dissolved sulfide generated in the anaerobic unit. Good results were also obtained even when RALEx produced low quality effluents during start-up period. In such period, the DAF unit functioned as an efficient barrier for avoiding the emission of low quality system effluent.

O emprego da flotação por ar dissolvido (FAD) para o pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios aparenta ser atraente considerando algumas características desse processo físico-químico. A FAD é reconhecidamente um processo de alta taxa, particularmente eficiente na remoção de material particulado em suspensão e de flocos produzidos pela coagulação química de águas residuárias. Além disso, há produção de lodo espesso e provavelmente arraste de parcela de gases e de compostos voláteis, presentes nos efluentes anaeróbios. Entretanto, a concepção de sistemas de FAD deve ser precedida por ensaios em unidades de flotação em escala de laboratório, permitindo a determinação dos principais parâmetros do processo. Neste trabalho, são apresentados e discutidos os resultados obtidos em laboratório e em instalação piloto de flotação com escoamento contínuo recebendo efluente de reator anaeróbio de manta de lodo (UASB), com 18 m3 de volume, tratando esgoto sanitário. Os ensaios em unidade em escala de laboratório foram realizados utilizando diferentes dosagens de cloreto férrico (entre 30 e 110 mg/L) ou de polímero catiônico (entre 1,0 e 16,0 mg/L), atuando como coagulantes. Além disso, foram estudadas as condições de floculação (tempo de 15 e de 25 min, e gradiente médio de velocidade de floculação entre 30 e 100 s-1) e diferentes valores de quantidade de ar fornecido ao processo (S*, entre 4,7 e 28,5 g de ar por m3 de efluente). Com a instalação piloto de FAD foram realizados apenas ensaios preliminares variando-se a taxa de aplicação superficial (140 e 210 m3/m2/d) para diferentes valores de S* (14,8 a 29,5 g de ar por m3 de efluente). Com o emprego de dosagem de 65 mg/L de cloreto férrico, de tempo de 15 min e gradiente médio de velocidade de floculação de 80 s-1 e de 19 g de ar por m3 de efluente, foram observados excelentes resultados em laboratório, com elevadas remoções de DQO (89%), de fosfato total (96%), de sólidos suspensos totais (96%), de turbidez (98%), de cor aparente (91%), de sulfetos (não detectado) e NTK (47%). Considerando o sistema UASB e FAD, nos testes em laboratório, foram observadas remoções globais de 97,7% de DQO, de 98,0% de fosfato total, de 98,9% de SST, de 99,5% de turbidez, de 97,8% de cor aparente e de 59,0% de NTK. Nos ensaios com a instalação piloto de FAD, o sistema apresentou remoções de 93,6% de DQO, de 87,1% de SST, de 90% de sulfetos e de 30% de NTK. / The utilization of dissolved-air flotation (DAF) for the post-treatment of effluents from anaerobic reactors seems to be attractive considering some characteristics features of such a physical-chemical process. DAF is known to be a high-rate process particularly efficient for the removal of suspended particles and flocs produced by the chemical coagulation of wastewaters. Moreover, it produces a thick sludge and probably promotes the stripping of gases and volatile compounds present in anaerobic effluents. However, the design of DAF systems has to be preceeded by assays in lab-scale units permiting to establish the main process parameters. The results obtained from a lab-scale unit receiving effluent of a 18 m3 upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor treating domestic sewage are presented and discussed. The assays were performed firstly in a lab-scale unit, using ferric chloride (from 30 to 110 mg/L) or cationic polymer (from 1.0 to 16.0 mg/L) as coagulant under different concentrations. In order to obtain proper conditions for flocculation time (t) was fixed at 15 and 25 min and velocity gradient (G) was ranged form 30 to 100 s-1. The required quantity of air (S*) was ranged from 4.7 to 28.5 g of air per m3 of wastewater. Using a FAD pilot plant, only preliminary assays were performed, using two surface load rate values (140 e 210 m3/m2/d) and different S* values (from 14.8 to 29.5 g of air per m3 of wastewater). Using a lab-scale unit, 65 mg/L FeCl3, 15 min for t, 80 s-1 for G and 19.0 g of air per m3 of wastewater for S*, the removal efficiencies obtained were 89% for COD, 96% for total phosphate, 96% for suspended solids, 98% for turbidity, 91% for apparent color, 47% for TKN and sulphites were not detected in final effluent. For the UASB-DAF systems, still in labscale unit, global efficiencies were 97.7% for COD, 98.0% for total phosphate, 98.9% for suspended solids, 99.5% for turbidity, 97.8% for apparent color and 59.0% for TKN. Using DAF pilot plant, system global efficiencies were 93.6% for COD, 87.1% for suspended solids, 90% for sulphites and 30% for TKN.

O fósforo é apontado como o principal responsável pelo enriquecimento nutricional de mananciais de abastecimento público, desencadeando por meio do fenômeno de eutrofização, a floração de grupos algais tóxicos e, portanto a sua remoção passa a ter grande significado para a saúde pública e para o meio ambiente. O presente trabalho foi desenvolvido com os objetivos de: avaliar a eficiência de remoção de fósforo do efluente de um sistema convencional de lodos ativados (Estação de Tratamento de Esgotos de Barueri) pelo lodo de uma estação de tratamento de água, que utiliza sulfato de alumínio como coagulante (Estação de Tratamento de Água do Alto Cotia) e verificar a influência das seguintes variáveis nesta remoção: tempo de permanência do lodo no decantador, dosagem de lodo, potencial zeta, teor de matéria orgânica no lodo, pH da mistura lodo/efluente e uso de polímero na coagulação/floculação da água bruta. Para o desenvolvimento prático da pesquisa, foram realizados ensaios de jarros, variando as condições operacionais, de tal forma a averiguar o efeito das variáveis mencionadas anteriormente na remoção do fósforo. Observou-se que esta remoção era dependente do pH; da dosagem de lodo; do tempo de permanência do mesmo no decantador; do tempo de mistura e da presença de polímero. Independia do potencial zeta e do tempo de sedimentação. A máxima remoção obtida foi de 100% (concentração inicial de 2,9 mg P/L), em pH de 4,5, com dosagem de 37 mg lodo/L, tempo de mistura de 15 minutos a 40 s-1 de gradiente, tempo de sedimentação de 30 minutos, tempo de permanência do lodo no decantador de 80 dias, sem polímero. Nestas condições, a concentração de fósforo do efluente tratado foi de 0,01mg P/L. Os resultados obtidos no presente trabalho sinalizam uma alternativa tecnológica, que pode vir a ser utilizada em projetos sustentáveis, em que as estações de tratamento de esgotos e estações de tratamento de água sejam planejadas de forma integrada, considerando o reaproveitamento e encaminhamento do lodo de ETA como insumo a ser utilizado no fim do processo de tratamento de esgotos para remoção de fósforo do efluente final, em consonância com os conceitos de produção mais limpa na busca da qualidade. / Phosphorus is considered as the main responsible for the nutritional enrichment of reservoirs of public drinking water supplies, because eutrophication process has resulted in toxic algae blooms, and therefore its removal has a great significance since these toxins represent a public health risk and environment. The aim of this research work was to evaluate the efficiency of removal of phosphate from activated sludge process (Barueri Wastewater Treatment Plant) by sludge from water treatment plant that uses aluminum sulfate as coagulant (WTP Alto Cotia) and verify the influence of following operational parameters in this removal: aging of sludge, sludge dose, zeta potential, mixing time, sedimentation time, concentration of organic matter, pH and use of polymer in coagulation/flocculation process. For the experimental research, the jar tests were operated with different conditions. The removal of phosphate was dependent of pH, sludge dose, aging of sludge, mixing time and presence of polymer. It was independent of zeta potential and sedimentation time. It was verified that maximum efficiency of phosphate removal was around 100% (initial concentration = 2,9 mgP/L), in pH 4,5 with the use of 37 mg of sludge from Alto Cotia Water Treatment Plant per liter of effluent from Barueri Wastewater Treatment Plant, with a mixing time of 15 minutes at 40 s-1, 30 minutes for sedimentation time, 80 days for aging of sludge, without polymer. Under these conditions it was obtained phosphate concentrations around 0,01mgP/L. Results obtained in this research work show a technological alternative, that can be used in projects, that sewage and water treatment plants can be planned together, considering the reuse and forwarding the water treatment plant sludge as beneficial use in the end of the sewage treatment process for the phosphorus removal, in consonance with concepts of a cleaner production practices in Environmental Management Systems.

Este trabalho apresenta e discute os resultados de um estudo amplo e aprofundado sobre os principais parâmetros operacionais da flotação por ar dissolvido, utilizada no pós-tratamento de efluentes de um reator anaeróbio de leito expandido (RALEx), tratando 10 m3/hora de esgoto sanitário. Foram realizados preliminarmente ensaios utilizando o flotateste, unidade de flotação em escala de laboratório, para identificar as melhores dosagens de coagulante (cloreto férrico), o polímero mais adequado, dentre os 26 testados, e sua respectiva dosagem, o pH de coagulação adequado, o tempo (Tf) e o gradiente de velocidade (Gf) de floculação mais apropriados e a quantidade de ar (S*) requerida. Para obtenção das condições operacionais adequadas para a unidade piloto de flotação, os valores de Tf e de Gf foram variados de zero a 24 minutos e de 40 a 100 s-1, respectivamente. As concentrações de cloreto férrico e de polímero sintético variaram de 15 a 92 mg/L e de 0,25 a 7,0 mg/L, respectivamente. S* variou de 2.85 a 28.5 gramas de ar por metro cúbico de efluente e a taxa de aplicação superficial na unidade de flotação abrangeu de 180 a 250 m3/m2/d. O desempenho da flotação durante a partida do reator anaeróbio também foi investigado. O uso de 50 mg/L de cloreto férrico, de Tf igual a 20 min e Gf de 80 s-1, de S* de 19,7 g de ar por m3 de efluente e taxa de 180 m3/m2/d produziu excelentes resultados nos ensaios com a instalação piloto de flotação, com elevadas remoções de carga de DQO (80,6%), de fósforo total (90,1%) e de sólidos suspensos totais (92,1%) e com turbidez entre 1,6 e 15,4 uT e residuais de ferro de 0,5 mg/L, com remoção estimada, na forma de lodo, de 77 gramas de SST por m3 de efluente tratado. Nestas mesmas condições, no sistema RALEx+FAD, foram observadas remoções globais de 91,6% de carga de DQO, de 90,1% de carga de fósforo e de 96,6% de carga de SST. O emprego da flotação por ar dissolvido (FAD) mostrou-se alternativa bastante atraente para o pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. Se a coagulação estiver bem ajustada, o sistema composto de reator anaeróbio seguido de unidade de flotação consegue alcançar excelente remoção de matéria orgânica, redução significativa da concentração de fósforo e de sólidos suspensos, além de precipitação dos sulfetos dissolvidos, gerados no reator anaeróbio. Bons resultados foram alcançados mesmo quando o reator RALEx produziu efluentes de baixa qualidade durante seu período de partida. Nesse período, o sistema de flotação atuou como barreira eficaz, evitando a emissão de efluente de baixa qualidade do sistema. / This research work presents ad discusses the results of a wide and deep study on the main operational parameters of DAF while used for the post-treatment of effluents from a pilot expanded-bed anaerobic (RALEx) reactor. The system received 10 m3 per hour of domestic sewage. Bench-scale assays in flota-test units were first carried out to achieve the best dosage of coagulants (ferric chloride), the best polymer and respective dosages, the adjusted pH for coagulation, the flocculation time (Tf), the proper velocity gradient (Gf) and the amont of air (S*) required. In order to obtain the proper operational conditions in the pilot DAF plant, Tf and Gf were made to vary from zero to 24 minutes and from 40 to 100 s-1, respectively. The chemicals ferric chloride and synthetic polymer concentrations ranged from 15 to 92 mg/L and 0.25 to 7.0 mg/L, repectively. S* varied from 2.85 to 28.5 grams of air per cubic meter of wastewater and the applied flotation rates ranged from 180 to 250 m3.m-2.d-1. DAF performance was also investigated during RALEx start-up period. At the DAF operational conditions of 50 mgFeCl3.l-1, Tf of 15 min, Gf of 80 s-1, S* of 19.7 g of air per m3 of wastewater and the applied loading rate of 180 m3.m-2.d-1, the removal efficiencies attained 80.6% for COD, 90.1% for phosphorus, 92.1% for suspended solids, producing effluents with turbidity ranged from 1.6 to 15.4 NTU, residual Fe of 0.5 mg/L, removing 77 grams of SST per cubic meter of wastewater. At the same conditions, the system RALEx-DAF presented global efficiencies of 91.6% for COD, 90.1% for phosphorus and 96.6% for suspended solids. The utilization of dissolved-air flotation (DAF) constitutes an attractive alternative for the post-treatment of anaerobic reactor´s effluents. If coagulation is well adjusted, such system composed of anaerobic reactor followed by DAF can achieve excellent organic matter removal, expressive solids and phosphorus reduction and precipitation of dissolved sulfide generated in the anaerobic unit. Good results were also obtained even when RALEx produced low quality effluents during start-up period. In such period, the DAF unit functioned as an efficient barrier for avoiding the emission of low quality system effluent.

O emprego da flotação por ar dissolvido (FAD) para o pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios aparenta ser atraente considerando algumas características desse processo físico-químico. A FAD é reconhecidamente um processo de alta taxa, particularmente eficiente na remoção de material particulado em suspensão e de flocos produzidos pela coagulação química de águas residuárias. Além disso, há produção de lodo espesso e provavelmente arraste de parcela de gases e de compostos voláteis, presentes nos efluentes anaeróbios. Entretanto, a concepção de sistemas de FAD deve ser precedida por ensaios em unidades de flotação em escala de laboratório, permitindo a determinação dos principais parâmetros do processo. Neste trabalho, são apresentados e discutidos os resultados obtidos em laboratório e em instalação piloto de flotação com escoamento contínuo recebendo efluente de reator anaeróbio de manta de lodo (UASB), com 18 m3 de volume, tratando esgoto sanitário. Os ensaios em unidade em escala de laboratório foram realizados utilizando diferentes dosagens de cloreto férrico (entre 30 e 110 mg/L) ou de polímero catiônico (entre 1,0 e 16,0 mg/L), atuando como coagulantes. Além disso, foram estudadas as condições de floculação (tempo de 15 e de 25 min, e gradiente médio de velocidade de floculação entre 30 e 100 s-1) e diferentes valores de quantidade de ar fornecido ao processo (S*, entre 4,7 e 28,5 g de ar por m3 de efluente). Com a instalação piloto de FAD foram realizados apenas ensaios preliminares variando-se a taxa de aplicação superficial (140 e 210 m3/m2/d) para diferentes valores de S* (14,8 a 29,5 g de ar por m3 de efluente). Com o emprego de dosagem de 65 mg/L de cloreto férrico, de tempo de 15 min e gradiente médio de velocidade de floculação de 80 s-1 e de 19 g de ar por m3 de efluente, foram observados excelentes resultados em laboratório, com elevadas remoções de DQO (89%), de fosfato total (96%), de sólidos suspensos totais (96%), de turbidez (98%), de cor aparente (91%), de sulfetos (não detectado) e NTK (47%). Considerando o sistema UASB e FAD, nos testes em laboratório, foram observadas remoções globais de 97,7% de DQO, de 98,0% de fosfato total, de 98,9% de SST, de 99,5% de turbidez, de 97,8% de cor aparente e de 59,0% de NTK. Nos ensaios com a instalação piloto de FAD, o sistema apresentou remoções de 93,6% de DQO, de 87,1% de SST, de 90% de sulfetos e de 30% de NTK. / The utilization of dissolved-air flotation (DAF) for the post-treatment of effluents from anaerobic reactors seems to be attractive considering some characteristics features of such a physical-chemical process. DAF is known to be a high-rate process particularly efficient for the removal of suspended particles and flocs produced by the chemical coagulation of wastewaters. Moreover, it produces a thick sludge and probably promotes the stripping of gases and volatile compounds present in anaerobic effluents. However, the design of DAF systems has to be preceeded by assays in lab-scale units permiting to establish the main process parameters. The results obtained from a lab-scale unit receiving effluent of a 18 m3 upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor treating domestic sewage are presented and discussed. The assays were performed firstly in a lab-scale unit, using ferric chloride (from 30 to 110 mg/L) or cationic polymer (from 1.0 to 16.0 mg/L) as coagulant under different concentrations. In order to obtain proper conditions for flocculation time (t) was fixed at 15 and 25 min and velocity gradient (G) was ranged form 30 to 100 s-1. The required quantity of air (S*) was ranged from 4.7 to 28.5 g of air per m3 of wastewater. Using a FAD pilot plant, only preliminary assays were performed, using two surface load rate values (140 e 210 m3/m2/d) and different S* values (from 14.8 to 29.5 g of air per m3 of wastewater). Using a lab-scale unit, 65 mg/L FeCl3, 15 min for t, 80 s-1 for G and 19.0 g of air per m3 of wastewater for S*, the removal efficiencies obtained were 89% for COD, 96% for total phosphate, 96% for suspended solids, 98% for turbidity, 91% for apparent color, 47% for TKN and sulphites were not detected in final effluent. For the UASB-DAF systems, still in labscale unit, global efficiencies were 97.7% for COD, 98.0% for total phosphate, 98.9% for suspended solids, 99.5% for turbidity, 97.8% for apparent color and 59.0% for TKN. Using DAF pilot plant, system global efficiencies were 93.6% for COD, 87.1% for suspended solids, 90% for sulphites and 30% for TKN.

Orientadora: Profª. Drª. Lúcia Helena Gomes Coelho / Coorientadora. Profª. Drª. Roseli Frederigi Benassi / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental, Santo André, 2018. / De acordo com a Organização Mundial da Saúde (OMS), a água potável segura e o saneamento adequado são fundamentais para a redução da pobreza e para o desenvolvimento sustentável. Entretanto, o aumento da poluição ambiental, o uso excessivo da água sem gerenciamento e a aceleração da eutrofização de corpos hídricos ao longo dos anos tem contribuído para maiores danos à saúde humana e para o desequilíbrio ecossistêmico. Pensando nesse cenário, faz-se necessário desenvolver soluções eficazes e econômicas para o tratamento de efluentes. No presente estudo, foi avaliado um sistema piloto de alagado construído (SAC) com plantas emergentes (Eleocharis sp.) para o pós-tratamento de esgoto sanitário proveniente de uma estação de tratamento de esgoto no município de Arujá - SP. O sistema foi monitorado em duas etapas, sendo a primeira para avaliar o sistema plantado frente ao sistema controle (não plantado) e a segunda, para avaliar o desempenho dos SACs plantados em tempos de detenção hidráulica (TDHs) diferentes, de 2, 4 e 6 dias. Objetivou-se, principalmente, avaliar a eficiência de remoção de nutrientes (N e P), sob elevada condição de oxigenação, em diferentes TDHs e também frente ao SAC controle. O SAC plantado, em geral, obteve remoções superiores em relação ao SAC controle, evidenciando a influência positiva das plantas no sistema. Em relação à etapa II, o SAC operado com TDH = 6 dias foi o que obteve os melhores resultados, com remoções médias de 36,1 % de nitrogênio total, 59,6 % de cor aparente, 62,9 % de turbidez e 78,4 % de Carbono Orgânico Total (COT). Não foi observada influência significativa do TDH na remoção de fósforo total, embora o SAC com maior TDH tenha atingido mais de 74,0 % de remoção em determinado momento. Destaca-se ainda que os níveis de oxigênio dissolvido não foram limitantes para o processo de nitrificação nos SACs, no entanto, podem ter interferido na desnitrificação dos mesmos. Conclui-se, portanto, que o tratamento terciário de efluentes por sistema de alagado construído é viável para remoção de nutrientes, embora parâmetros como oxigênio dissolvido, TDH, manejo das macrófitas e manutenção do substrato devam ser otimizados para melhor desempenho do sistema. / According to the World Health Organization (WHO), safe drinking water and adequate sanitation are the key to poverty reduction and sustainable development. However, the increase of the pollution, extensive use of water without previous planning, and the accelerated eutrophication of water bodies over the years have contributed to further damage to human health and ecosystem imbalance. In this context, it is essential the development and implementation of wastewater treatment systems. In the present study, constructed wetland system (CWS) with emergent plants (Eleocharis sp.) was evaluated for post-treatment of effluent from a wastewater treatment plant in the city of Arujá - SP. The system was monitored in two stages, the first was to evaluate between the system planted and not planted (control system ) and the second phase was made to evaluate the performance of the CWS at different hydraulic retention times (HRT) of 2, 4 and 6 days. The main objective was to evaluate the efficiency of nutrient removal (N and P) under high oxygenation condition in different HRT and also in relation to the control CWS. The planted CWS, in general, obtained superior removals in relation to the control CWS, evidencing the positive influence of the plants in the system. In relation to stage II, the CWS operated with HRT = 6 days was the one that obtained the best results, with mean removals of 36.1 % of total nitrogen, 59.6 % of apparent color, 62.9 % of turbidity and 78.4 % Total Organic Carbon (TOC). No significant influence of HRT was observed in the removal of total phosphorus, although the CWS with greater HRT reached more than 74.0 % of removal at any given moment. It is also worth noting that dissolved oxygen levels were not limiting for the nitrification process in the CWS, however, they may have interfered in the denitrification of the system. It is concluded, therefore, that tertiary effluent treatment by constructed wetland system is feasible for nutrient removal, although parameters such as dissolved oxygen, HRT, macrophyte management and substrate maintenance should be optimized for better system performance.