Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissALRTS.pdf: 5118290 bytes, checksum: 16861c414f1f2c71ab507accdc5d0b41 (MD5) Previous issue date: 2006-07-31 / Universidade Federal de Sao Carlos / Suitable destination of industrial solid wastes that have not well established or completely successful mitigation techniques is nowadays a fundamental important subject, all over the world. In Brazil, one of the most pollution-intensive industries is the tanning skin and processing leather industry. Among its wastes, there is a hazardous chromium-containing waste, named leather shaving, which needs technological alternatives to reintegrate its great quantity generated to materials life cycle. Based on materials engineering concepts, and from the experiences related in bibliography, this work proposes the leather shaving dissolution in phosphoric acid and later incorporation of this new product in Portland cement mortar; changes on the strength of mortar are very important, being the focus of this work. Mortars and cement pastes were made to serve as standards, and treated waste-containing samples were produced to compare the results and to try explaining their causes. The analysis of the experimental results shows that treated leather shaving addition inhibits hydration of Portland cement compounds, due to the phosphoric acid; this retard is disclosed by the increased paste setting time and the mortar mechanical strength development after 91 days, this strength is close to the standard sample one. Porosity remained almost unaltered, and the main microstructural change found was the calcium phosphate phase formation, detected by XRD and SEM. At last, cement matrix was effective at fixing chemically Cr (III), an important result in view of environmental aspects. / A destinação adequada dos resíduos sólidos industriais para os quais medidas mitigadoras de sua geração ainda não tiveram sucesso ou, ainda que tendo, não conseguiram suprimi-la em definitivo é uma das questões de fundamental importância atualmente, em nível mundial. Os passivos estocados são cada vez maiores, e as contravenções ambientais, resultante de descartes inadequados, constantes. No Brasil, um dos setores industriais de maior impacto sobre o meio ambiente é aquele do curtimento de peles e processamento do couro. Dentre seus resíduos sólidos, encontra-se a serragem ou raspa de couro, resíduo perigoso em razão do cromo presente e cujo imenso volume diariamente gerado necessita de alternativas tecnológicas que se somem para sua reintegração ao ciclo de vida dos materiais. Baseado nos conceitos de engenharia de materiais, e a partir das experiências reunidas em bibliografia, este projeto traz como proposta a dissolução da serragem de couro em ácido fosfórico e posterior incorporação do produto formado à argamassa de cimento Portland; o efeito em sua resistência é prioritariamente importante e constitui-se no foco deste trabalho. Foram moldadas amostras referenciais de argamassa e de pasta de cimento e outras contendo resíduo tratado para posterior comparação dos resultados e explicação dos seus mecanismos responsáveis. Os dados obtidos permitem afirmar que, devido ao ácido fosfórico, a incorporação da serragem tratada provocou uma lenta hidratação dos componentes do cimento refletida no aumento do tempo de pega e no desenvolvimento da resistência mecânica das argamassas - que apresentavam valores muito pouco abaixo daquelas sem resíduo ao final de 91 dias. A porosidade permaneceu praticamente inalterada; já a principal mudança microestrutural observada foi a formação da fase fosfato de cálcio, detectada por DRX e microscopia eletrônica. Ainda, a matriz de cimento mostrou-se eficaz na fixação química do Cr (III), resultado importante do ponto de vista ambiental.

Com a utilização de filtros percoladores aeróbios, procurou-se promover a remoção de nitrogênio amoniacal do esgoto sanitário efluente de reator anaeróbio compartimentado, através do processo de nitrificação. O trabalho foi desenvolvido em duas fases; na primeira foi realizada a preparação da serragem de couro utilizando-se peneiramento e lavagens e a seguir iniciou-se a aplicação do esgoto sanitário em quatro filtros percoladores. Os filtros F1 e F2 foram operados com a mesma taxa de aplicação (1,91 'M POT.3'/'M POT.2'.dia) e diferentes meios suportes, sendo brita e serragem de couro do tipo wet blue respectivamente. Os filtros F3 e F4 foram preenchidos com serragem de couro e operaram com taxa de aplicação hidráulica de 4,00 e 6,00 'M POT.3'/'M POT.2'.dia . O filtro F3 apresentou melhores eficiências de remoção para todos os parâmetros, com eficiência média de remoção de NTK, 'N'-'NH IND.3' e DQO de 71%; sendo que a partir do sexagésimo quarto dia, esse filtro passou a apresentar 100% de remoção de NTK e 'N'-'NH IND.3'. Os filtros F1 e F2 podem ter tido problemas com a aeração, já que foram operados com menores taxas de aplicação hidráulica e deveriam apresentar melhores resultados. O filtro F4 apresentou baixas eficiências de remoção, provavelmente devido a maior taxa de aplicação hidráulica. / The aim of the work is to promote the ammoniacal nitrogen removal from anaerobic baffed reactor effluent using aerobic trickling filters, through the nitrification process. The research was developed in two phases; firstly the leather sawing was prepared through sieving and washing, later the domestic sewage was applied into four tricking filters. The F1 and F2 filters were operated with the same hydraulic loading (1,91 'M POT.3'/'M POT.2'.day) and different filter packing. For the F1 filter was used rock and for the F2 wet blue leather sawing. The F3 and F4 filters were filled with leather sawing and operated in a hydraulic loading of 4,00 and 6,00 'M POT.3'/'M POT.2'.day respectively. The F3 filter presented better removal efficiencies for all the parameters, with 70% of average removal efficiency of KTN (Kjeldahl Total Nitrogen), 'NH IND.3'-'N' (ammoniacal nitrogen) and COD (Chemical Oxygen Demand). From the 49th day on, this filter presented 100% of removal efficiency of KTN and 'NH IND.3'-'N'. The F1 and F2 filter were supposed to present better results due to the lower hydraulic loading, but it did not happen, probably because the aeration was not enough. The F4 filter presented low removal efficiency, possibly due to the higher hydraulic loading.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2428.pdf: 6914695 bytes, checksum: dcfbcf149510425af36b572daf84a14b (MD5) Previous issue date: 2009-05-15 / Universidade Federal de Sao Carlos / The purpose of this study was to examine the major environmental concern for the large volume of toxic wastes generated by industries of tanneries and the search for a technological solution for the treatment of this waste. The attempt to tie the chromium ion present on residue, shave chrome leather, was used in three steps. In the first step, solutions were prepared with different pHs (acidic, neutral, and basic) and concentrations of residue, obtaining the solution called waste treated . In the second stage, cement pastes were obtained by mixture of the cement Portland, water, and addition of different proportions of waste treated (5 and 10% on the mass of cement). Normal test of consistency, workability, and the set time were applied on these pastes in its fresh state. Also, the pHs of the paste were evaluated to verify the influence of it on setting time. Finally, in the third stage, samples were prepared using mortar and after 28 days were physically characterized and tested for axial compressive strength. The most promising compositions were subjected for the structural characterization for analysis of the phases formed (DRX) and the microstructure (MEV / EDS). The results show that the reagents used for the pre-treatment of the residue are effective, but it causes some decrease of the mechanical strength of the mortar. The pHs of the waste treated do not modify that much on characteristic of the paste and mortar on the fresh and hardened state. It is expected that these results will contribute a solution to an environmental problem of a very important sector for Brazilian companies, which is industries of tannery for the production of leather. / A crescente preocupação com o meio ambiente em relação ao grande volume de resíduos tóxicos que são gerados pelas indústrias de curtumes e a busca por uma solução tecnológica para o tratamento destes resíduos são objetos deste estudo. O resíduo (serragem cromada ou raspa de couro) passou, durante a execução deste projeto por um tratamento químico, na tentativa de imobilização do íon cromo presente em uma matriz de cimento Portland. Na primeira etapa, foram preparadas soluções com diferentes pHs (ácido, neutro e básico), bem como concentrações de resíduo distintas para estes três meios, obtendo-se, assim, as soluções denominadas resíduo tratado . Numa segunda etapa, pastas cimentícias foram obtidas por meio da mistura do cimento Portland composto, água e adições de diferentes proporções de soluções de resíduo tratado (5 e 10% em relação à massa do cimento). Foi medido o pH das pastas no seu estado fresco e submetidas ao ensaio de consistência normal (trabalhabilidade) e de tempo de pega. Por fim, em uma terceira etapa, corpos-de-prova foram confeccionados utilizando-se argamassas, ou seja, misturas dos elementos que formam as pastas juntamente com o agregado fino (areia). Estes corpos-de-prova foram submetidos, após a idade de 28 dias, à caracterização física e ao ensaio de resistência mecânica à compressão axial. Para as composições mais promissoras foram realizados ensaios de caracterização estrutural, utilizandose as técnicas de difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura (MEV) em conjunto com espectroscopia dispersiva de energia por raios X (EDS). Os resultados mostraram que os meios utilizados para o pré-tratamento do resíduo foram eficientes para a dissolução do material, mas interferem na resistência mecânica das argamassas. Os pHs das soluções químicas de resíduo tratado não influenciaram significativamente nas características das pastas e argamassas no estado fresco e endurecido. Dessa forma, esperou-se contribuir, de maneira científica e tecnológica, para um problema ambiental de um setor extremamente importante para o Brasil, que é a indústria de curtume para a produção de couro.

Com a utilização de filtros percoladores aeróbios, procurou-se promover a remoção de nitrogênio amoniacal do esgoto sanitário efluente de reator anaeróbio compartimentado, através do processo de nitrificação. O trabalho foi desenvolvido em duas fases; na primeira foi realizada a preparação da serragem de couro utilizando-se peneiramento e lavagens e a seguir iniciou-se a aplicação do esgoto sanitário em quatro filtros percoladores. Os filtros F1 e F2 foram operados com a mesma taxa de aplicação (1,91 'M POT.3'/'M POT.2'.dia) e diferentes meios suportes, sendo brita e serragem de couro do tipo wet blue respectivamente. Os filtros F3 e F4 foram preenchidos com serragem de couro e operaram com taxa de aplicação hidráulica de 4,00 e 6,00 'M POT.3'/'M POT.2'.dia . O filtro F3 apresentou melhores eficiências de remoção para todos os parâmetros, com eficiência média de remoção de NTK, 'N'-'NH IND.3' e DQO de 71%; sendo que a partir do sexagésimo quarto dia, esse filtro passou a apresentar 100% de remoção de NTK e 'N'-'NH IND.3'. Os filtros F1 e F2 podem ter tido problemas com a aeração, já que foram operados com menores taxas de aplicação hidráulica e deveriam apresentar melhores resultados. O filtro F4 apresentou baixas eficiências de remoção, provavelmente devido a maior taxa de aplicação hidráulica. / The aim of the work is to promote the ammoniacal nitrogen removal from anaerobic baffed reactor effluent using aerobic trickling filters, through the nitrification process. The research was developed in two phases; firstly the leather sawing was prepared through sieving and washing, later the domestic sewage was applied into four tricking filters. The F1 and F2 filters were operated with the same hydraulic loading (1,91 'M POT.3'/'M POT.2'.day) and different filter packing. For the F1 filter was used rock and for the F2 wet blue leather sawing. The F3 and F4 filters were filled with leather sawing and operated in a hydraulic loading of 4,00 and 6,00 'M POT.3'/'M POT.2'.day respectively. The F3 filter presented better removal efficiencies for all the parameters, with 70% of average removal efficiency of KTN (Kjeldahl Total Nitrogen), 'NH IND.3'-'N' (ammoniacal nitrogen) and COD (Chemical Oxygen Demand). From the 49th day on, this filter presented 100% of removal efficiency of KTN and 'NH IND.3'-'N'. The F1 and F2 filter were supposed to present better results due to the lower hydraulic loading, but it did not happen, probably because the aeration was not enough. The F4 filter presented low removal efficiency, possibly due to the higher hydraulic loading.

A proposta desta pesquisa foi fazer um teste preliminar da hipótese que serragem de couro tipo wet blue seria adequado meio suporte para filtros percoladores destinados ao pós-tratamento de esgoto sanitário. Para verificar a possível ação biológica e a eficiência desse material, neste estudo foram realizadas: avaliação do desempenho dos filtros percoladores no pós-tratamento de esgoto sanitário, utilizando como meio suporte serragem desse tipo, gerada em curtumes - essa é uma forma de resolver o problema do pós-tratamento de esgoto sanitário e de atenuar os efeitos tóxicos da serragem de couro curtido tipo wet blue; avaliação e monitoramento de parâmetros indicadores que permitam controle simples sobre o processo - pode-se citar entre eles: DBO5, DQO, NTK e nitrogênio amoniacal; e verificar a eficiência dos filtros percoladores na redução da quantidade de coliformes fecais presentes em esgoto sanitário. O sistema apresentou excelente eficiência principalmente na remoção de DQOtotal de 60% (&#963= ±30%) e DQOdissolvida 60% (&#963= ±13%). De início a remoção de coliformes foi total - o que pode evidenciar o efeito tóxico da serragem, devido à grande presença de cromo na serragem; no entanto, exames posteriores detectaram a existência de coliformes nos efluentes de todos os filtros levantando uma dúvida a respeito da toxicidade da serragem. Ainda que se conheçam inúmeras formas de tratamento de efluentes líquidos, a proposta de usar serragem de couro - que é gerada em curtumes em grande quantidade - como meio suporte em filtros percoladores pode significar um passo para que se encontre solução conjunta tanto para a serragem - resíduo indesejável - como para o pós-tratamento de esgoto sanitário. / The research proposal was to perform a preliminar test upon the hypothesis that type wet blue leather sawing would be adequated as a means of percolator filter support destinated to the sanitary sewage post treatment. To investigate the possible biological action and that of the material efficiency some actions were taken: performance evaluation of the percolators filters in the sanitary sewage post treatment, using as a support means the sawing of that type, generated in a tanning plant - this is one way of solving the problem of sanitary sewage post treatment, as well as, to attenuate the toxic effects of the type wet blue leather sawing; the evaluation and monitoring of indicator parameters that turn to a possible simple control on the process - such as BOD5, COD, NTK and amoniacal nitrogen; to investigate the percolator filter efficiency in the reduction of fecal coliform population that are present in the sanitary sewage. The system presented an excellent efficiency, mainly in the removal of CODtotal 60% (&#963 = ±30%) and CODdissolved 60% (&#963 = ±13%). In the beginning the coliform removal was total - what could have been caused by the sawing toxic effect, due to substancial amounts of chromium in the sawing; however, later analysis detected the existence of coliforms in the effluents of all filters originating a questionable subject about the sawing toxicity. Despite the fact that there are a great number of liquid effluenttreatments, the proposal of the use of leather sawing - generated in large amounts in tanning plants - as a support means for percolator filters, might be a step to find out a conjunction solution for the sawing - undesirable residue - as well as for the sanitary sewage post treatment.

Nesta tese foi estudada a utilização da serragem de couro do tipo wet blue como meio suporte de filtros percoladores no pós-tratamento de esgoto sanitário. O desenvolvimento deu-se em três fases: na primeira fase foram realizadas a classificação e caracterização da serragem, bem como a sua preparação através de peneiramento, lavagens e secagem. Foram realizados dois tipos de lavagens: uma em batelada com solução alcalina de pH em torno de 9,0 e outra contínua com água corrente com pH em torno de 7,0. Na segunda fase foram utilizados quatro filtros percoladores com volume aproximado de 10 litros; dois foram preenchidos com serragem de couro bruta peneirada e os outros dois com serragem de couro peneirada, lavada e seca ao ar livre. Esses filtros operaram em série com quatro filtros de volume aproximado de 30 litros, preenchidos da mesma forma. Os quatro primeiros filtros receberam o efluente de um reator anaeróbio compartimentado e os demais receberam os efluentes dos primeiros. A terceira fase consistiu do uso apenas dos filtros percoladores de maiores volumes, os quais operaram aerados e com o afluente alcalinizado. Os conjuntos de filtros que operaram em série na segunda fase apresentaram eficiências de remoção de coliformes totais e fecais que variaram em torno de 94 e 92%, respectivamente. A eficiência de remoção de DBO5 total foi cerca de 80%. Na terceira fase, os filtros apresentaram eficiências de remoção de coliformes totais e fecais de cerca de 98 e 99%, respectivamente. Com relação à eficiência de remoção de DBO5, o valor encontrado foi de aproximadamente 80%. Nesta terceira fase foram encontradas excelentes reduções de NTK e de nitrogênio amoniacal com eficiências médias de remoção, para os dois parâmetros, de 83% antes da alcalinização e de 100% após a alcalinização. / This thesis studied the use of leather sawing (wet blue type) as packed bed of trickling filters in the wastewater post-treatment. The thesis was divided into three stages: as first stage the classification and characterization of the leather sawings were accomplished, as well as its conditioning through sieving, washing and drying. Two washing techniques were accomplished: a batch one with alkaline solution of pH around 9,0 and a continuous one with water of pH around 7,0. In the second stage four trickling filters were used with an approximated volume of 10 L; two were filled with sifted raw leather sawing and the two others with sifted, washed and open-air dryed leather sawing. Those filters operated in series with four other filters with an approximated volume of 30 L, filled in the same way. The 10 L filters received the efluent of an anaerobic baffled reactor and the others received the efluents of the first ones. The third stage consisted on the 30 L trickling filters alone, which were aerated and feeded with alkalinized influent. The group of filters that operated in series in the second stage presented total and fecal coliform removal efficiencies that varied around 94 and 92%, respectively. The efficiency of total BOD5 removal was around 80%. In the third stage filters presented total and fecal coliformes removal efficiencies around 98 and 99%, respectively. About BOD5 removal efficiency, it was found a value of approximately 80%. In this stage it was achieved excellent KTN and ammoniacal nitrogen removals with average removal efficiencies of 83% before alkalinization and 100% after alkalinization.

A proposta desta pesquisa foi fazer um teste preliminar da hipótese que serragem de couro tipo wet blue seria adequado meio suporte para filtros percoladores destinados ao pós-tratamento de esgoto sanitário. Para verificar a possível ação biológica e a eficiência desse material, neste estudo foram realizadas: avaliação do desempenho dos filtros percoladores no pós-tratamento de esgoto sanitário, utilizando como meio suporte serragem desse tipo, gerada em curtumes - essa é uma forma de resolver o problema do pós-tratamento de esgoto sanitário e de atenuar os efeitos tóxicos da serragem de couro curtido tipo wet blue; avaliação e monitoramento de parâmetros indicadores que permitam controle simples sobre o processo - pode-se citar entre eles: DBO5, DQO, NTK e nitrogênio amoniacal; e verificar a eficiência dos filtros percoladores na redução da quantidade de coliformes fecais presentes em esgoto sanitário. O sistema apresentou excelente eficiência principalmente na remoção de DQOtotal de 60% (&#963= ±30%) e DQOdissolvida 60% (&#963= ±13%). De início a remoção de coliformes foi total - o que pode evidenciar o efeito tóxico da serragem, devido à grande presença de cromo na serragem; no entanto, exames posteriores detectaram a existência de coliformes nos efluentes de todos os filtros levantando uma dúvida a respeito da toxicidade da serragem. Ainda que se conheçam inúmeras formas de tratamento de efluentes líquidos, a proposta de usar serragem de couro - que é gerada em curtumes em grande quantidade - como meio suporte em filtros percoladores pode significar um passo para que se encontre solução conjunta tanto para a serragem - resíduo indesejável - como para o pós-tratamento de esgoto sanitário. / The research proposal was to perform a preliminar test upon the hypothesis that type wet blue leather sawing would be adequated as a means of percolator filter support destinated to the sanitary sewage post treatment. To investigate the possible biological action and that of the material efficiency some actions were taken: performance evaluation of the percolators filters in the sanitary sewage post treatment, using as a support means the sawing of that type, generated in a tanning plant - this is one way of solving the problem of sanitary sewage post treatment, as well as, to attenuate the toxic effects of the type wet blue leather sawing; the evaluation and monitoring of indicator parameters that turn to a possible simple control on the process - such as BOD5, COD, NTK and amoniacal nitrogen; to investigate the percolator filter efficiency in the reduction of fecal coliform population that are present in the sanitary sewage. The system presented an excellent efficiency, mainly in the removal of CODtotal 60% (&#963 = ±30%) and CODdissolved 60% (&#963 = ±13%). In the beginning the coliform removal was total - what could have been caused by the sawing toxic effect, due to substancial amounts of chromium in the sawing; however, later analysis detected the existence of coliforms in the effluents of all filters originating a questionable subject about the sawing toxicity. Despite the fact that there are a great number of liquid effluenttreatments, the proposal of the use of leather sawing - generated in large amounts in tanning plants - as a support means for percolator filters, might be a step to find out a conjunction solution for the sawing - undesirable residue - as well as for the sanitary sewage post treatment.

Nesta tese foi estudada a utilização da serragem de couro do tipo wet blue como meio suporte de filtros percoladores no pós-tratamento de esgoto sanitário. O desenvolvimento deu-se em três fases: na primeira fase foram realizadas a classificação e caracterização da serragem, bem como a sua preparação através de peneiramento, lavagens e secagem. Foram realizados dois tipos de lavagens: uma em batelada com solução alcalina de pH em torno de 9,0 e outra contínua com água corrente com pH em torno de 7,0. Na segunda fase foram utilizados quatro filtros percoladores com volume aproximado de 10 litros; dois foram preenchidos com serragem de couro bruta peneirada e os outros dois com serragem de couro peneirada, lavada e seca ao ar livre. Esses filtros operaram em série com quatro filtros de volume aproximado de 30 litros, preenchidos da mesma forma. Os quatro primeiros filtros receberam o efluente de um reator anaeróbio compartimentado e os demais receberam os efluentes dos primeiros. A terceira fase consistiu do uso apenas dos filtros percoladores de maiores volumes, os quais operaram aerados e com o afluente alcalinizado. Os conjuntos de filtros que operaram em série na segunda fase apresentaram eficiências de remoção de coliformes totais e fecais que variaram em torno de 94 e 92%, respectivamente. A eficiência de remoção de DBO5 total foi cerca de 80%. Na terceira fase, os filtros apresentaram eficiências de remoção de coliformes totais e fecais de cerca de 98 e 99%, respectivamente. Com relação à eficiência de remoção de DBO5, o valor encontrado foi de aproximadamente 80%. Nesta terceira fase foram encontradas excelentes reduções de NTK e de nitrogênio amoniacal com eficiências médias de remoção, para os dois parâmetros, de 83% antes da alcalinização e de 100% após a alcalinização. / This thesis studied the use of leather sawing (wet blue type) as packed bed of trickling filters in the wastewater post-treatment. The thesis was divided into three stages: as first stage the classification and characterization of the leather sawings were accomplished, as well as its conditioning through sieving, washing and drying. Two washing techniques were accomplished: a batch one with alkaline solution of pH around 9,0 and a continuous one with water of pH around 7,0. In the second stage four trickling filters were used with an approximated volume of 10 L; two were filled with sifted raw leather sawing and the two others with sifted, washed and open-air dryed leather sawing. Those filters operated in series with four other filters with an approximated volume of 30 L, filled in the same way. The 10 L filters received the efluent of an anaerobic baffled reactor and the others received the efluents of the first ones. The third stage consisted on the 30 L trickling filters alone, which were aerated and feeded with alkalinized influent. The group of filters that operated in series in the second stage presented total and fecal coliform removal efficiencies that varied around 94 and 92%, respectively. The efficiency of total BOD5 removal was around 80%. In the third stage filters presented total and fecal coliformes removal efficiencies around 98 and 99%, respectively. About BOD5 removal efficiency, it was found a value of approximately 80%. In this stage it was achieved excellent KTN and ammoniacal nitrogen removals with average removal efficiencies of 83% before alkalinization and 100% after alkalinization.