Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The settling vessels are equipment destined to solid-liquid separation; usually have continuous operation, with a circular section, presenting one conic and one cylindrical part. The solid particle splitting with small granular becomes difficult through the operation of conventional sedimentation. An expedient very used in the industry is the flocculant substance addition, whose objective is to promote the precipitation of particles, in which decantation speed is upper than the single one. The present work aim the study of the burst operational conditions that influence the formation and the stability of these aggregates, the flake and the effect of pH and the concentration of flocculant in the capacity of conventional settling vessel, which area of the transversal remains constant, considering this operational conditions. The experiments were made using a kaolin suspension, with pH adjustment and iron sulfate as flocculant. It was made batch sedimentation tests to find great points of pH and flocculant concentration on sedimentation and calculate the maxim rate of sedimentation by Kynch (1952) method. The experimental design results in a great pH of 7,5 and flocculant concentration of 0,0031mL/g of kaulim; using the flocculation process the diameter particle raised of 5,06 to 311_m; the batch sedimentation experiments were very efficient in spite of simplicity, obtaining a good adjustment of experimental data by constitutive equations of TILLER e LEU (1980) for pression and permeability; the area of transversal section had an influence in sedimentation velocity, the biggest one provide a bigger velocity, indicating a wall effect in the process; calculating the settling vessel capacity by Kynch (1952) method, a great performance was showed up with flocculation process, showing its importance in sedimentation of very small particles, and this study ended in a suggestion of a procedure to a continuous operation of a conventional settling vessel with suspensions previously flocculated. / A sedimentação é uma das operações unitárias mais utilizadas na indústria química. Nela, as fases sólida e líquida são separadas devido à diferença de peso. Para o caso de partículas sólidas muito pequenas, a eficiência de separação diminui drasticamente, inviabilizando a separação com padrões aceitáveis, tornando-se então necessária a pesquisa de métodos para otimização da eficiência de separação. Uma maneira de contornar tal situação consiste na adição de agentes floculantes, cuja ação consiste em produzir estruturas complexas (flocos) com os quais as partículas sólidas interagem e podem ser adsorvidas. Tais estruturas possuem peso suficientemente alto para promover a separação de forma adequada. Os objetivos desse trabalho foram estudar as variáveis que afetam o desempenho de sedimentadores convencionais operando com suspensões previamente floculadas, tais como o pH e a massa de material floculante e apresentar um procedimento para sedimentação contínua com floculação utilizando o sedimentador convencional. Os experimentos foram conduzidos utilizando-se suspensões aquosas de caulim, com ajuste de pH, floculada com sulfato férrico. Foram feitos experimentos em batelada em proveta para encontrar os pontos ótimos de pH e concentração de floculante na sedimentação; experimentos em batelada em proveta e no sedimentador para determinação da taxa máxima de sedimentação pelos métodos de Kynch (1952) e Tiller e Chen (1988). O planejamento experimental resultou em um pH ótimo de operação de 7,5 e concentração ótima de floculante de 0,0031mL/g de caulim; utilizando o processo de floculação conseguiu-se um aumento do diâmetro médio da partícula de 2,9 para 311_m; os ensaios de proveta se mostraram muito eficientes apesar da simplicidade, pois obteve-se um bom ajuste dos resultados experimentais pelas equações constitutivas de TILLER e LEU (1980) para pressão e permeabilidade; houve uma influência da área da seção transversal na velocidade de sedimentação, as provetas de maiores diâmetros proporcionaram as maiores velocidades, indicando que o efeito de parede interfere no processo; o calculo da capacidade do sedimentador pelos métodos de Kynch e Tiller e Chen forneceram um melhor desempenho utilizando-se o processo de floculação, mostrando assim a importância de se utilizar este processo nos casos de sedimentação de partículas muito finas.O estudo da sedimentação com floculação proporcionou a sugestão de um procedimento para a operação contínua do sedimentador convencional operando com suspensões previamente floculadas. / Mestre em Engenharia Química

Due to the growing concern for the environment, several Technologies for treatment of industrial effluents are being developed in order to minimize the impacts on water resources. Amid the various studied technologies, Advanced Oxidations Processes (AOPs) have received attention considerable. Among AOPs, the Fenton reaction, as source of generation hydroxyl radicals, has been outstanding. The Fenton reaction is the catalytic process of decomposition of hydrogen peroxide (H2O2) by ferrous ion (Fe2+) generating hydroxyl radicals, (HO•). The hydroxyl radical has a high oxidizing power, which leads to a partial or total degradation of large number of pollutants compounds. The ferrous ion, in appropriate pH, has the coagulant properties and may contribute to the removal of suspended particles in solution. The efficiency of the Fenton reaction can be enhanced when combined with the settling process. Depending of effluent, the sedimentation may be a slow step that can to reduce the application process on an industrial scale. The use of settler can accelerate the process, allowing the use of the method and also in continuous flow and also the use of iron concentrations higher, increasing the efficiency of treatment. In this study it was evaluated the efficiency of the coagulation processes, Fenton / flocculation, and coagulation followed by Fenton / flocculation in the treatment of effluents from the paints industries. In this study also was projected a lamellar settler to accelerate the sedimentation process. The results confirmed the efficiency of Fenton reaction followed by coagulation / flocculation in the treatment of real effluent of paint industry. The treatment led to a reduction of approximately 95% of COD of effluent, it suitable for disposal. Applying the same technology, using the settler in the sedimentation processes, the efficiency of COD reduction was the same, however, the treatment time was about eight times lower. The application of the Fenton reaction followed by sedimentation trough the lamellar settling led to a reduction of 95% of COD of effluent. The system Fenton / flocculation with lamellar settler was the process more promising, due using of lower concentrations of reactants. The process can be applied in the treatment of industrial effluent, with advantages over conventional methods. / Em função da crescente preocupação com o meio ambiente diversas tecnologias de tratamento de efluentes industriais estão sendo desenvolvidas, visando minimizar os impactos gerados sobre os recursos hídricos. Em meio às diversas tecnologias estudadas, os Processos Oxidativos Avançados (POAs) têm recebido considerável atenção. Dentre os POAs a utilização da reação de Fenton como fonte geradora de radical hidroxila tem se destacado. A reação de Fenton consiste no processo catalítico de decomposição do peróxido de hidrogênio (H2O2) pelo íon ferroso (Fe2+) gerando os radicais hidroxila (HO•). Os radicais hidroxilas têm alto poder de oxidação, o que leva a uma degradação parcial ou total de inúmeros compostos poluentes. O íon ferroso, em pH apropriado, apresenta propriedades coagulante, podendo contribuir com a remoção de partículas suspensas em solução. A eficiência da reação de Fenton pode ser ampliada quando associada ao processo de sedimentação. Dependendo do efluente tratado, a sedimentação pode ser uma etapa lenta que pode prejudicar a aplicação do processo em escala industrial. A utilização de sedimentadores pode acelerar o processo, permitindo a utilização do método em regime continuo e também trabalhar com altas concentrações de ferro, aumentando a eficiência do tratamento. Neste estudo buscou-se avaliar a eficiência dos processos de coagulação, Fenton /Floculação, e coagulação seguida de Fenton / Floculação no tratamento de efluentes oriundos da indústria de tintas. Também empregou-se um sedimentador lamelar tubular para acelerar o processo de sedimentação.Os resultados comprovaram a eficiência da coagulação seguida de Fenton / Floculação no tratamento de um efluente real de uma indústria de tinta local. O tratamento levou a redução de aproximadamente 95% da DQO do efluente, adequando-o para descarte. Aplicando-se a mesma tecnologia, utilizando o sedimentador lamelar nos processos de sedimentação, a eficiência para a redução da DQO foi basicamente a mesma, no entanto, o tempo d o tratamento foi aproximadamente oito vezes menor. A aplicação da reação de Fenton seguida de sedimentação através do sedimentador lamelar levou a redução de 95% da DQO do efluente. Dos processos estudados o sistema Fenton / Floculação com sedimentador lamelar foi o mais promissor, pois, utilizou menores concentrações dos reagentes, podendo ser aplicado no tratamento do efluente industrial, com vantagens frente aos métodos convencionais utilizados.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:00:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissAOF.pdf: 6243442 bytes, checksum: ee1b36639019670cbb0ec3ede6df6bcd (MD5) Previous issue date: 2004-02-27 / Water supply systems utilize, in most cases, conventional Water Treatment Plants (WTPs). These plants use alum and ferric salts in their coagulation process, and produce residues (sludge) mainly in filter systems and decanter tanks. The produced residues may be toxic to man and are usually disposed of on environment without any kind of treatment, therefore causing pollution. They present fluid characteristic with low solid content and great amount of water. Such characteristic hampers its transportation and proper disposal. The Cardoso plant used to fit the profile of pollutant, dumping its untreated sludge directly into a nearby stream. As a solution to this problem a system with a drainage bed for the sludge from decanter tank and a sedimentation tank for the backwash water from filters have been built. The system was built within the plant area itself. The drainage bed consists of a brick tank with a gravel layer support coated with a geotextile. The solid mass from the dewatered sludge showed adequate conditions as far as characteristics necessary for its final transportation and proper disposal. The water drained from sludge (effluent) is sent to the sedimentation tank. The turbidity, solids and COD were greatly reduced. The system was designed for a less than 30 days utilization period. The sedimentation tank consists of a fiberglass vase installed in a position that allows it to also receive the effluent from the drainage bed. The clarified water is recirculated to the influent of the water treatment plant and the solids are pumped to the drainage bed together the sludge from decanter tank. The system s operation does not require much labor and equipment. The aim of the research carried out was to design and analyze the drainage bed behavior according to prototype developed in the PROSAB 2 research Tema IV, integrated with Sedimentation Tank. Such integrated technology is an effective solution for the great majority of Water Treatment Plants with available areas. It is recommended that such system (Drainage bed and Sedimentation Tank) to be implemented should be always arranged to properly each individual Water Treatment Plant. Further studies should be also made on alternative of throwing clarified water straight from decanter tank to filters before dumping the sludge into drainage bed. / Os sistemas de abastecimento utilizam, na maioria, as Estações de Tratamento de Água (ETAs) convencionais. Essas estações utilizam em seu processo de coagulação sais de ferro ou de alumínio e produzem resíduos (lodos), principalmente, nos decantadores e filtros. Os resíduos produzidos podem ser tóxicos ao homem e normalmente são dispostos sem nenhum tipo de tratamento no meio ambiente causando poluição. Apresentam característica fluida com baixos teores de sólidos e grande quantidade de água. Essa característica dificulta seu manejo para transporte e disposição adequada. A ETA Cardoso, se enquadrava no perfil de poluidora lançando seus resíduos sem tratamento diretamente no corpo d água existente nas proximidades. Como solução para este problema foi implantado um sistema constituído de Leito de Drenagem para os lodos de decantadores e Sedimentador para as águas de lavagem de filtros. O sistema foi construído na própria área da ETA. O Leito de drenagem é constituído de um tanque em alvenaria e meio drenante com camada suporte de brita recoberto com manta geotextil. A massa final de sólido do lodo desaguado apresentou condição suficiente para manejo de retirada, transporte e disposição. O drenado foi encaminhado ao Sedimentador para reuso. Apresentou grande redução de turbidez, sólidos e DQO. O sistema foi projetado para um período de utilização inferior a 30 dias. O Sedimentador é constituído de um tanque em fibra de vidro instalado em posição que possa receber também o drenado do leito de drenagem. A água clarificada do Sedimentador e o drenado do Leito de Drenagem são recirculadas para o início da ETA. Os sólidos sedimentados no Sedimentador são bombeados para o Leito de Drenagem juntamente com o lodo de decantador. A operação do sistema demanda pouca mão de obra e equipamentos. A pesquisa realizada teve como objetivo projetar e analisar o comportamento do Leito de Drenagem, de acordo com o protótipo desenvolvido na pesquisa do PROSAB 2 Tema IV, integrado com o Sedimentador. Essa tecnologia integrada se apresenta como solução efetiva para a grande maioria de ETAs com disponibilidade de área. É recomendado que sempre seja implantado o sistema (Leito de Drenagem e Sedimentador) em arranjos convenientes para cada ETA. A redução da área do Leito de Drenagem é função de estudos para lançamento da água clarificada dos decantadores diretamente para os filtros.