Neste trabalho de doutorado utilizou-se um reator anaeróbio em batelada seqüencial contendo biomassa imobilizada em matrizes cúbicas de espuma de poliuretano e agitação mecânica, com volume total de 5.5 L e volume útil de 4.5 L. A agitação do meio líquido foi realizada com quatro tipos de impelidores (turbina tipo hélice, lâminas planas, lâminas planas inclinadas e lâminas curvas, testados individualmente, sempre em número de 3), com 6 cm de diâmetro. A pesquisa foi realizada em quatro etapas experimentais. A etapa 1 objetivou determinar o tempo de mistura no reator para cada tipo de impelidor, ou seja, o tempo necessário para que o meio líquido ficasse totalmente homogêneo. A etapa 2 objetivou selecionar o tipo de impelidor e a respectiva intensidade de agitação que garantisse a minimização da resistência à transferência de massa externa no sistema. As intensidades de agitação testadas variaram de 200 a 1100 rpm, dependendo do tipo de impelidor. A etapa 3 foi realizada com tipo de impelidor e intensidade de agitação definidos na etapa 2, mas variando-se o tamanho da biopartícula (0,5, 1,0, 2,0 e 3,0 cm de aresta). O objetivo desta etapa foi selecionar o tamanho de biopartícula que minimizasse a resistência à transferência de massa interna. De posse das condições operacionais otimizadas (tipo de impelidor, intensidade de agitação e tamanho de partícula de suporte), a etapa 4 constituiu na aplicação das mesmas para o tratamento de um resíduo real, sendo escolhida água residuária de suinocultura. Na etapa 1, os resultados mostraram que os tempos de mistura para todos os tipos de impelidores foram desprezíveis em relação ao tempo total de ciclo. A etapa 2 revelou tempos de partida muito curtos (cerca de 20 dias), em todas as condições testadas, sendo atingidas remoções de DQO próximas de 70%. Além disso, o tipo de impelidor exerceu grande influência na qualidade final do efluente, fato este claramente constatado quando as frações de DQO foram consideradas separadamente (filtrada e suspensa). De acordo com os resultados obtidos na etapa 3, o tamanho da biopartícula teve influência decisiva no desempenho do sistema, nas condições testadas. As velocidades de dissolução foram aparentemente influenciadas pelo empacotamento do leito de espuma, enquanto que o consumo da fração de DQO correspondente às amostras filtradas foi provavelmente influenciado por fatores mais complexos. Finalmente, o teste realizado com resíduo diluído de suinocultura demonstrou que a operação do reator em estudo para o tratamento deste tipo de água residuária é possível. Os dados operacionais mostraram que o reator permaneceu estável durante o período testado. A agitação mecânica provou ser eficiente para melhorar a degradação da DQO suspensa, um dos maiores problemas no tratamento deste tipo de água residuária. Sendo assim, de acordo com os dados experimentais obtidos ao longo do trabalho, pode-se afirmar que a agitação em reatores em batelada mostrou-se importante não somente para proporcionar boas condições de mistura ou melhorar a transferência de massa na fase líquida, mas também para melhorar a solubilização da matéria orgânica particulada, melhorando as velocidades de consumo de matéria orgânica. / The bench-scale anaerobic sequencing batch reactor containing immobilized biomass and provided with mechanical stirring employed in this work had total and useful volumes of 5.5 and 4.5 L, respectively. The biomass was immobilized on cubic polyurethane foam matrices, and the agitation of the liquid medium was provided by four types of impellers (propeller, flat-blade, pitched-blade and curved-blade turbines, individually tested, always in a set of three), with 6 cm of diameter. The research was divided into 4 experimental steps. The first one aimed at determining the mixing time in the reactor for each sort of impeller, i.e., the time necessary for the system to be completely homogeneized. As for the second step, its objective was to choose the sort of impeller and the agitation rate suitable for minimizing the external mass-transfer resistance. The agitation rates tests ranged from 200 to 1100 rpm, depending on the impeller type. The step 3 was carried out utilizing the chosen impeller and agitation rate, but varying the bioparticle size (0.5, 1.0, 2.0 and 3.0 cm of side). The aim of these experiments was to determine the bioparticle size that minimized the solid-phase mass transfer. Using these optimized operational conditions (type of impeller and bioparticle size), the step 4 consisted of the utilization of them in the treatment of a real wastewater (diluted swine manure). As for the results, step 1 showed the mixing times were very low compared to the total cycle times employed in the experiments (8 and 24 h). Very short start-up periods were revealed by the second experimental part (about 20 days in average) for all conditions tested, and the removal efficiencies reached approximately 70%. Besides that, the impeller type exerted great influence on the final quality of the effluent, fact clearly observed when the COD fractions were analyzed separately (filtered and suspended). According to the data obtained in the step 3, the bioparticle size influenced decisively on the performance of the system, in the conditions tested. The bed packing apparently influenced the dissolution rates, whereas the consumption of the COD correspondent to the filtered samples was defined by more complex factors. Finally, the test with the diluted swine manure demonstrated that the operation of this reactor with this type of wastewater is feasible, as the operational data showed the reactor remained stable during all the period tested. The mechanical stirring proved to be efficient to improve the degradation of the suspended COD, one of the major problems in the treatment of this type of wastewater. In this sense, according to the experimental data obtained in this work, it can be affirmed the mechanical stirring in anaerobic sequencing batch reactors showed to be not only important to provide good mixing conditions and improve the liquid phase mass transfer, but also to improve the solubilization of the particulate organic matter and increase the overall organic matter consumption rates.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a remoção de três concentrações diferentes de microcistina extracelular em diferentes combinações de tratamento de águas para abastecimento, em escala de bancada, que tiveram como sequência básica a clarificação associada ou não aos processos de pré-oxidação com \'K\'MN\'O IND.4\', adsorção em CAP e pós-cloração. Os resultados mostraram que para todas as águas estudadas o permanganato de potássio não interferiu nos mecanismos de coagulação/floculação e ainda mostrou-se uma alternativa segura para realização da pré-oxidação no que tange à formação de THMs. Na Fase 1, com concentração inicial de microcistina extracelular em torno de 1,4 \'mü\'g/L, a clarificação (coagulação, floculação, flotação por ar dissolvido e clarificação final) atendeu ao padrão de potabilidade que determina concentrações de microcistina menores que 1,0 \'mü\'g/L. Já na Fase 2, com concentração inicial microcistina extracelular em torno de 21,7 \'mü\'g/L, para o atendimento à legislação foi necessário associar a clarificação à pré-oxidação, dosando-se 1,0 ou 2,0 mg \'K\'MN\'O IND.4\'/L, e à pós-cloração com 3,0 mg \'CL IND.2\'/L. Na Fase 3, com concentração inicial de microcistina extracelular em torno de 64,1 \'mü\'g/L, a associação da clarificação com a adsorção com 60,0 mg/L de CAP e com a pós-cloração com 3,0 mg \'CL IND.2\'/L proporcionou residuais de microcistina extracelular inferiores à 1,0 \'mü\'g/L. Observou-se ainda, que nas Fases 1 e 3 a presença de matéria orgânica dissolvida interferiu negativamente nas sequências de tratamento ao consumir parte do permanganato de potássio destinado à oxidação da microcistina extracelular. Entretanto, na Fase 2 a demanda do pré-oxidante pelas substâncias húmicas parece ter impedido a lise de parte das células de Microcystis sp. / The present work had as objective to evaluate the removal of three different concentrations of extracellular microcystins in different combinations of water treatment for supplying, in bench scale, that had as basic sequence the clarification associated or not with the processes of pre-oxidation with \'K\'MN\'O IND.4\', adsorption on PAC and post-chlorination. The results showed that for all waters studied the potassium permanganate did not interfere in the mechanisms of coagulation/flocculation and also proved to be a safe alternative for achieving the pre-oxidation with regard to the formation of THMs. In Phase 1, with initial concentration of extracellular microcystin around 1.4 \'mü\'g/L, the clarification (coagulation, flocculation, dissolved air flotation and clarification final) met the World Health Organization drinking water guideline value of 1.0 \'mü\'g/L of microcystin. Already, in Phase 2, with initial concentration extracellular microcystin around 21.7 \'mü\'g/L, to meet the legislation was necessary to involved the clarification with the pre-oxidation, dosing 1.0 or 2.0 mg \'K\'MN\'O IND.4\'/L, and with the post-chlorination with 3.0 mg \'CL IND.2\'/L. In Phase 3, with initial concentration of extracellular microcystin around 64.1 \'mü\'g/L, the association of clarification with the adsorption with 60.0 mg/L of PAC and the post-chlorination with 3.0 mg\'CL IND.2\'/L provided residual extracellular microcystin below 1.0 \'mü\'g/L. It was also observed that in Phases 1 and 3 the presence of dissolved organic matter intervened negatively in the sequence of treatment when consuming part of the potassium permanganate destined to the oxidation of extracellular microcystin. However, in Phase 2 the demand for pre-oxidizing by the humic substances seems to have prevented the lysis of some cells of Microcystis sp.

Considerando o aumento da ocorrência de florações de cianobactérias e a possibilidade de formação de subprodutos em diversos mananciais destinados ao consumo humano, este trabalho teve como objetivo, avaliar a remoção de células e subprodutos de Microcystis spp. pelos processos de dupla filtração com filtração ascendente em pedregulho e de filtração descendente em areia, oxidação e adsorção com carvões ativados pulverizado e granular. Na fase 1 foram realizados ensaios de bancada para estabelecimento das condições operacionais dos ensaios a serem realizados em instalação piloto, utilizando-se água de estudo preparada com adição de cultura de cepa tóxica de Microcystis spp. e ou extrato de microcistinas. Em seguida, foram realizados ensaios em instalação piloto de escoamento contínuo para águas de estudo preparadas com adição de cultura de cepa tóxica de Microcystis spp. e de extrato de microcistinas – fase 2 e de material coletado no reservatório de Barra Bonita – SP - fase 3. A concepção de dupla filtração utilizada mostrou ser bastante eficiente na remoção de células de Microcystis spp. e, consequentemente, de microcistinas intracelulares, porém, a remoção ou degradação de microcistinas extracelulares só foi significativa com o emprego de processos complementares de oxidação e ou adsorção. Para as águas de estudo empregadas, não houve formação expressiva de subprodutos organohalogenados nos efluentes dos processos de tratamento, após serem submetidas à cloração e tempo de contato de 1 dia. Adicionalmente, foram realizados estudos prospectivos no sentido de avaliar a toxicidade de extrato, águas de estudo e efluentes dos processos de tratamento por meio de bioensaios com cladóceros e camundongos, além de biomonitoramento com a espécie de peixe Danio rerio. / Considering the increase in the frequency of cyanobacterial blooms and the possibility of by-product formation in water supply sources for human consumption, this work was carried out in order to evaluate the removal of cells and by-products of Microcystis spp. using the processes of double filtration (gravel upflow filtration of coagulated water followed by rapid sand downflow filtration), oxidation and adsorption in powdered and granular activated carbons. Bench scale assays were performed in phase 1 to determine the operational conditions of the tests to be performed in a continuous flow pilot plant, using a study water prepared with filtered water in the water treatment plant 2 of Sao Carlos and culture of a toxic strain of Microcystis spp. and/or microcystins extract. Based on the conditions stated in phase 1, phase 2 was carried out by performing tests in the pilot plant for study waters prepared with culture of toxic strain of Microcystis spp. and phase 3 of microcystins extract from material collect in the de Barra Bonita – SP reservoir. The double filtration system used resulted very efficient concerning the removal of cells of Microcystis spp., but, on the other hand, the removal or degradation of extracellular microcystins was significant with the use of complementary processes such as oxidation and or activated carbon adsorption. With regards to the waters studied, there wasn’t significant formation of by-products due to the oxidation of the effluent of each combination of processes, when submitted to chlorination with detention time of 1 day. Additionally, it was observed the toxicity effect by bioassays with crustaceans and mices, besides Danio rerio fish screening.

O desempenho de unidades de flotação por ar dissolvido (FAD) depende significativamente do projeto da zona de contato (ZC) dessas unidades, situada na entrada das mesmas e responsável por promover condições adequadas para que ocorram taxas satisfatórias de colisão entre as microbolhas de ar e os flocos formados na etapa antecedente de floculação da água para abastecimento. Os dois principais parâmetros de projeto da ZC são o tempo de detenção hidráulico ou tempo de contato (Tzc) e o gradiente médio de velocidade na ZC (Gzc). A presente dissertação apresenta os resultados de estudo sobre a influência do Tzc e do Gzc na ZC de uma unidade piloto de flotação por ar dissolvido (UPFAD) com escoamento contínuo aplicada ao tratamento de água para abastecimento. Foram utilizados módulos contendo tela metálica em seu interior com malha de #25 mm com diferentes dimensões, de modo a se obterem diferentes valores de Gzc e Tzc. Foram investigadas duas configurações na unidade de FAD (Configurações A e B), nas quais o comprimento (Lzc) e a altura (Hzc) da ZC foram variados, permitindo a alteração do Tzc e mantendo-se controlados os valores de Gzc (com a introdução ou não de diferentes módulos de tela metálica na ZC) e vice versa. Os demais parâmetros do processo de FAD não sofreram variações, tais como taxa de aplicação superficial (TAS) na zona de separação, tempo de floculação, entre outros. Para a configuração A, foram estudadas três alturas diferentes na ZC e para a configuração B, quatro alturas diferentes na ZC, o que acarretou, para cada valor de Gzc variação do Tzc. Para cada configuração da ZC, também foram testados três valores de vazão de recirculação de água saturada com ar de modo a se obterem três diferentes concentrações de ar (A/V) no processo de flotação. Para todos os parâmetros analisados (Turbidez, Cor, Absorbância), as maiores eficiências de remoção foram obtidas nos ensaios realizados com o uso da tela #25 mm tanto na configuração A (TASzc = 136 m/h e G = 6,1 s-1) quanto na configuração B (TASzc = 87 m/h e G = 3,2 s-1). Os resultados permitem concluir que o par de valores (Tzc, Gzc) é mais apropriado para o projeto da zona de contato de unidades FAD do que o par (Tzc, TASzc) usualmente adotado pelos projetistas, sendo que, na faixa de valores investigados a UPFAD apresentou melhor desempenho para o par: Tzc de 41 s e Gzc de 6,1 s-1. / The performance of units dissolved air flotation (DAF) depend significantly of design on the contact zone (CZ) of these units, situated at the entrance thereof and responsible for promoting appropriate conditions to occur satisfactory collision rates between air microbubbles and the flocs formed in the step of flocculation of potable water. The two main design parameters of the CZ are the hydraulic detention time or contact time (Tcz) and the velocity gradient in the CZ (Gcz). This work presents the results of study of the effects of varying the Tcz and Gcz at the contact zone of pilot unit DAF with continuous flow applied to the treatment of potable water. Were used modules containing metal grille with mesh of #25 mm, with different dimensions in order to obtain different values of Gcz and Tcz. Were investigated two configurations in the unit FAD ( configurations A and B) where the length (Lcz) and height (Hcz) of contact zone were varied, allowing the variation of Tzc and keeping the values of Gcz controlled (with the introduction or not of different modules in the metal grille in CZ) and vice versa, without changes in other process variables FAD, such as rate of surface application (TAS) in the separation zone, flocculation time, among others. For the configuration A were studied three different heights in the CZ and in configuration B, four different heights in the CZ, which resulted, for each value of Gcz (relative to the chosen value of Lcz) the variation of Tzc. For each configuration of CZ were also tested three values of recirculation flow of air saturated in order to obtain three different values of concentration in air (A/V) in the flotation process. For all parameters analyzed (turbidity, color, absorbance), the highest efficiencies were obtained in assays performed using the grille #25 mm, both in configuration A (TAScz = 136 m/h and L = 6,1 s-1) and configuration B (TAScz = 87 m/h and G = 3,2 s-1). The results indicate that the pair of values (Tcz, Gcz) is more suitable for project of the CZ of units FAD than the pair (Tcz, TAScz) usually adopted by the designers, and values in the range investigated in UPFAD showed performed better for Tcz of 41 s and Gcz of 6,1 s-1.

A sociedade necessita de indicadores capazes de medir a susceptibilidade ao risco de degradação de um manancial de abastecimento público. O percentual de cobertura florestal de uma bacia hidrográfica pode ser utilizado como um dos indicativos na avaliação da qualidade de um manancial de abastecimento público. O custo do tratamento de águas provenientes de bacias hidrográficas com diferentes percentuais de cobertura florestal é um componente que pode subsidiar discussões sobre a importância da cobertura florestal em mananciais de abastecimento público, como recurso ambiental a ser priorizado pelo poder público e exigido pela sociedade, tendo em vista os benefícios econômicos e de minimização de riscos à saúde humana. O trabalho determinou os custos do tratamento da água proveniente de bacias hidrográficas com diversos percentuais de cobertura florestal através da análise das características operacionais de diversas Estações de Tratamento de Água (ETAs) e suas respectivas captações. Para seis dos sete sistemas e ETAs estudadas, o custo específico com produtos químicos na ETA eleva- se com a redução do percentual de cobertura florestal da bacia de abastecimento. Não se pretendeu situar e associar a localização das áreas de cobertura florestal a outros fatores como, por exemplo, a susceptibilidade do solo à erosão ou ao percentual de área florestada situada em APP’s. Considerando-se o enfoque do trabalho sobre a qualidade de mananciais de abastecimento público e a relevância do episódio de rejeição do rio Piracicaba no ano 2000 como principal manancial de abastecimento público do município de mesmo nome, em decorrência da perda de qualidade de suas águas, dos altos custos do tratamento e da impossibilidade de garantir água de consumo humano de qualidade , o trabalho teve por objetivo também analisar as perspectivas para a qualidade das águas do rio Corumbataí, novo manancial eleito para Piracicaba. Utilizou-se como recurso a análise de dados de caracterização física das bacias e sócio-econômica dos municípios das bacias dos rios Piracicaba e Corumbataí, e da qualidade das águas dos rios Piracicaba e Corumbataí. O estudo faz uma reflexão sobre o atual arranjo de instituições públicas, suas atribuições legais e ferramentas para a aplicação de leis e implementação de ações de planejamento regional nas bacias dos rios Corumbataí e Piracicaba. / The Society needs to be able to check when a water source for public supply is about to reach a degradation level. The percentage off forest covered in the watershed can be used as one of the indicators to measure the quality of a public water source. The cost of water treatment from different water supply areas containing different percentage of soil forest cover, is a component that can be brought into discussions about the importance of the forest cover in drinking water public supply areas, as an environmental natural resource, to be prioritized by the Authorities, and mandatory by the Society, heading to both economical benefits and the human health risks minimization. This work has determined the costs of water treatment from water supply areas with different percentages of natural forest cover, analysis of all operating data of all Treatment Water Stations (ETAs), as well as their water sources. For six out of seven studied systems and ETAs, the specific cost with chemical products in one ETA increases with the reduction of the known portion of rain forest for the watershed. Certainly this study was not intended to try to associate the forest location areas to other factors, as for example, the erosion soil characteristic or to the portion of forest cover, located in riparian areas. Considering the focus of this work about the public supply of drinking water and the recent episode of the Piracicaba river rejection as the main water supply for the Region in year 2000, because of the low level quality of its water, the high treatment costs, and the impossibility to make feasible to count on it to distribute good quality water, this work had also the purpose of analyzing the perspectives for the Corumbataí river, to be elected as the main source of water supply for Piracicaba. Socio-economic of all cities along the river basins of Piracicaba and Corumbataí has been studied. Besides the organization of all administrative offices in charge with the problem, their legal functions and possible available tools to plan and to work properly, has also been analyzed.

Foi pesquisada a aplicação de métodos, em nível de laboratório, através dos quais é possível otimizar, tratar e dispor resíduos de lavagem de filtros de estações de tratamento de água (Caso ETA do rio Descoberto - ETA-RD Brasília). Na clarificação da água de lavagem dos filtros, observou-se o efeito favorável da adição de polímero para melhorar a separação líquido-sólido é, portanto, as eficiências de remoção de turbidez, cor aparente, sólidos suspensos e coliformes totais. Observou-se melhor sedimentabilidade do lodo a ser desaguado. Os ensaios de centrifugação, em escala de bancada, mostraram que o método aplicado auxilia na determinação da dosagem a ser usada numa centrífuga em escala real. Foram avaliados três métodos de disposição do lodo adensado da ETA-RD em ETE: 1) sedimentação com esgoto sanitário e posterior digestão anaeróbia do lodo; 2) Digestão anaeróbia e 3) digestão aeróbia. Os melhores resultados foram obtidos com a digestão anaeróbia. Os estudos realizados mostraram que há diversas alternativas de tratamento e disposição desses resíduos, mas é necessário, sempre que possível, a avaliação das diferentes alternativas para selecionar a(s) mais apropriada(s) a cada caso em particular, pois fatores como custos e disponibilidade de de sistemas ou equipamentos, definirão a aplicabilidade ou não de determinado método. / It was researched the application of methods on laboratory bench scale to optimize the reuse, treatment and disposal of wastes from filter backwash of Water Treatment Plant - WTP (WTP-RD Descoberto River, Brasília case). In the clarification process of this waste, favorable effect of addition of polymer for best liquid-solid separation and, thus, better removal efficiencies of turbidity, apparent color, suspended solids and total coliforms was observed. Better sedimentability of the sludge occurred. The centrifugation tests showed that the applied method help on determination of dosagem to be used in full scale. Three methods to dispose thickened sludge of WTP-RD on wastewater treatment Plants - WWTP were evaluated: 1) Sedimentation with domestic sewage and anaerobic digestion of sludge; 2) Anaerobic digestion and 3) Aerobic digestion. Best results were obtained with anaerobic digestion. The results showed that there are alternatives of treatment and disposal of wastes of WTP, but is necessary, if possible, to make the evaluation of this alternatives to select the most appropriate(s) in each case because factors as costs, systems or equipments availability, will define the applicability or not of a particular method.

A tecnologia de tratamento com dupla filtração encontra-se em estágio relativamente elevado de desenvolvimento, porém, ainda são poucos os dados de operação em escala real. Este trabalho teve como objetivo avaliar um sistema de dupla filtração em escala real (ETA2) para tratamento de água, do serviço autônomo de água e esgoto da cidade de São Carlos - SP, que trata água bruta proveniente do Ribeirão do Feijão e é constituída de três unidades de filtração cada uma contendo um filtro ascendente e um descendente. Em uma primeira etapa foram levantadas as medidas das unidades de dupla filtração, caracterizado o material filtrante e avaliadas as condições operacionais da ETA 2. Posteriormente, foi estudada a situação geral da ETA por meio de diversos parâmetros (turbidez, pH, expansão da areia na lavagem, contagem de partículas, de coliformes totais e Escherichia. coli), para verificar os principais problemas. Em seguida, realizou-se uma comparação da ETA2 com uma Instalação Piloto de Dupla Filtração. Este trabalho permitiu concluir principalmente que: i) devido às baixas taxas de filtração de unidades filtrantes da ETA2, excessivas dosagens de coagulante e falta de controle de lavagens, geralmente foi baixa a produção efetiva de água (em torno de 90%); ii) o desempenho, algumas vezes insatisfatório das unidades de filtração ascendente e descendente, deveu-se principalmente à ineficiência da mistura de coagulante na água bruta, falta de areia nos filtros ascendentes e à diferença de granulometria nos filtros descendentes; iii) o desenvolvimento da perda de carga nos filtros ascendentes da ETA2 foi mais acentuado na Instalação Piloto devido à mistura de seus materiais filtrantes. / Water treatment by means of a double filtration system is in a relatively high stage of development, however, there are still few data on real scale operations. The aim of this work was to evaluate a double filtration system in a real scale (ETA2) for the treatment of water, of the autonomous service of water and sewer of the city of São Carlos - SP, which treats water from the Ribeirão do Feijão (name of a local river), and is constituted of three filtration units, each a contain a direct up-flow sand filter, and a rapid filter. In the first stage, the sand of the filters was characterized, and the operational conditions of the ETA2 were evaluated. Next, the general situation of the ETA was studied by means of several parameters (turbidity, pH, expansion of the sand during washing process, counting of particles, total coliforms and Escherichia coli), in a order to detect the main problems. Finally, a confrontation between the ETA2 an a double filtration pilot Plant was carried through. This study made infer that: I) due to the low filtration rates of the ETA2`s filtration units, excessive doses of coagulant and lack of control of the washings, the actual production of water was low (around 90%); ii) the sometimes insufficient performance of the direct up-flow sand filtration and rapid filtration systems was mainly caused by an inefficient mixing of the coagulant with the natural water, lack of sand in direct up-flow filters; iii) the building up of the lossof cargo in the direct up-flow san filtration in filters of the ETA2 was more accentuated than in the Pilot Plant due to the mixture of the filtration materials.

O tratamento de esgotos é essencial à manutenção de suprimento de água nos centros urbanos em condições desejáveis à saúde pública. A carência de saneamento em nosso país mostra a necessidade de alternativas tecnológicas para o tratamento de esgotos. Na busca de novas opções, iniciou-se na CETESB em 1983, o estudo de sistemas compactos para tratamento direto de esgotos pela via anaeróbia. O reator anaeróbio de fluxo ascendente e manto de lodo (reator UASB) foi estudado em escala piloto e mostrou-se viável e eficiente, levando à necessidade de se efetuar o aumento de escala para o completo desenvolvimento da tecnologia. Um reator UASB de 120 m3 foi construído. Durante sete anos (de 1987 a 1993) funcionou sob observação, o que possibilitou o domínio da tecnologia. O sistema operou à temperatura ambiente em três períodos distintos. No primeiro período estudou-se as eficiências de remoção de matéria orgânica e a produção de gás e de lodo. Com tempo de retenção hidráulica médio de 6,5 horas, obteve-se efluente com 113 mg DQO/L, 48 mg DBO/L e 39 mg SST/L. As eficiências de remoção de DQO, DBO e SST foram respectivamente de 59, 65 e 76 por cento. A remoção de Coliformes totais e fecais ficou entre 70 e 90 por cento. Sua desinfecção através de métodos convencionais como cloração, ozonização ou radiação ultravioleta mostrou-se eficiente, a exemplo da maioria dos sistemas secundários de tratamento de efluentes. Obteve-se como fator de produção de lodo 0,2 kg ST/kg DQO da alimentação, sendo esta baixa produção de lodo uma das grandes vantagens do processo anaeróbio tendo em vista o custo e o trabalho que representam o tratamento e disposição do lodo no tratamento de esgotos. A produção de gás foi de 120 NL/kg de DQO alimentado. Efetuou-se também o acompanhamento microbiológico do lodo através de metodologia específica de acompanhamento de biomassa de biodigestores, o que possibilitou o aprimoramento dos conhecimentos da formação da biomassa no decorrer do processo. No segundo período de operação comprovou-se os resultados obtidos no primeiro período. No terceiro período de operação, apoiando-se nas técnicas de análise microbiológica da biomassa, estudou-se a partida a fim de diminuir o tempo para se atingir o regime estacionário. A utilização de inóculo não adaptado, como o lodo de esgoto de reator convencional, requer três a quatro meses para atingir o estado estacionário, com as eficiências relatadas. A partir da experiência adquirida são efetuadas recomendações e considerações para dimensionamento, partida, operação, manutenção e monitoramento para servir como guia aqueles que forem utilizar esta nova tecnologia. Após a partida o sistema apresenta reprodutibilidade, confiabilidade e estabilidade de operação. O controle do sistema, quando se trata de esgoto doméstico, é bastante simples, necessitando apenas remoção periódica de lodo, além da manutenção e limpeza. Há necessidade de remoção periódica de escuma. O dimensionamento do reator sofreu aperfeiçoamentos para melhorar a separação das três fases sólida, líquida e gasosa. Além dos critérios adotados anteriormente a partir do reator piloto de 106 L que possibilitou o estabelecimento de critérios como velocidade superficial no decantador de O,7 m3/m2/h, velocidade do líquido através da abertura inferior do decantador de 5 m3/m2/h e inclinação das paredes do decantador de 50°, observou-se que o transpasse entre a parede do decantador e do defletor de gases deve ter no mínimo 15 em para assegurar que o gás não desvie para dentro do decantador. O limite de velocidade no corpo do reator não deve ultrapassar 1 m3/m2h para garantir o acúmulo de lodo no reator. O lodo apresentou granulação com diâmetros de até 2 mm. Os processos de pós tratamento que vem sendo testados dão os polimentos necessários e adequados às diversas condições de reuso ou descarte do efluente. O sistema é hoje relativamente bastante utilizado, quando se leva em conta os parcos investimentos havidos no setor nos últimos anos. No Estado de São Paulo, a aplicação desta tecnologia foi efetuada através de um convênio entre a CETESB e o DAE-Sumaré, no Jardim Santa Maria, um loteamento de 1500 habitantes. Esse trabalho, mostrou a viabilidade de sua aplicação e comprovou os resultados obtidos, assim como várias experiências realizadas por outras instituições com processo anaeróbio também o demonstraram. No Estado do Paraná, o processo anaeróbio tem sido empregado sistematicamente para o tratamento de esgotos pela Companhia de Saneamento daquele Estado, a SANEPAR. A divulgação dessas experiências e de tantas outras existentes, deve proporcionar a confiança na tecnologia possibilitando sua expansão e a melhoria da qualidade de nossas águas. / Sewage treatment is essential to water supplying in urban nuclei with desirable conditions of public health. The lack of sanitation in our country shows the necessity of sewage treatment technologies compatible to our reality. Searching for new technologies, CETESB has started in 1983, the study of new compact anaerobic treatment systems for sewage. The UASB reactor was studied in pilot scale showing the need of scaling up for it\'s complete technological development. For this purpose a 120m3 UASB reactor was built. During seven years (from 1987 to 1993) the system worked with methodological observation, which made possible the mastering of the technology. The system operated at ambient temperature in three distinct periods. In the first one the performance of organic matter removal and the gas and sludge production were studied. The results showed effluent with 113 mg COD/L, 48 mg BOD/L and 39 mg SST/L with 6.5 hours of hydraulic retention time. The COD, BOD and SST removal performances were respectively 59, 65 and 76 per cent. The faecal and total Coliform removal showed values between 70 and 90 per cent. The effluent disinfection by conventional methods as chlorination, ozonation and ultra violet radiation has showed to be efficient, as the majority of effluent secondary treatment systems. The sludge production was 0.2 kg ST/kg COD in the feed. This low sludge production is one of the biggest advantages of the anaerobic process, in view of the costly and great disturbances that represent the sludge treatment and disposal in the sewage treatment. The gas production was 120 NL/kg COD of the feed. The biomass growth was followed by means of a microbilogical analysis specially developed for biodigesters sludge. In the second operation period the results were confirmed. In the third operation period, also followed by means of microbiological technical analysis, the shortening of the start up time was studied. It was found that starting up with unacclimatized inoculum, the stationary condition takes three to four months to be achieved, with the performances related. Based on the experience gathered, recommendations are made for system design, start up, operation, maintenance and monitoring. After the start up, the system shows reproducibility, reliability and stable operation. For essentially domestic sewage, the control system is very simple, necessitating only periodical sludge removal in addition to the maintenance activities. There is necessity of periodically scum removal. The design of the reactor was changed to improve the separation of solid, liquid and gaseous phases. Besides the design criteria described before, based on pilot scale experience, such as surface velocity in the settler area of O.7 m3/m2.h, liquid velocity in the lower aperture of the settling chamber 5 m3/m2.h with minimum HRT of four hours and slope of settling chamber walls of 50°, it was observed that it needs 15 cm in the crossing between the settler wall and the gas deflector to assure no gas deviation to the settler compartment. The maximum upflow velocity in the reactor body is 1 m3/m2.h to warrant retention of sludge in the reactor. Pellets in sludge presented up to 2 mm in diameter. Post-treatments may be necessary to give the effluent the appropriated conditions for its reuse or discharge. Today, the system is quite used in Brazil, taking in account the low investments in the sector. In the State of Sao Paulo, an example of this technology transfer is the agreement signed by CETESB and DAE-Sumaré, at \"Jardim Sta. Maria\", a small community of 1500 inhabitants. This work confirmed the results obtained and showed the feasibility of its application. Other experiences made by other institutions with anaerobic process confirmed them as well. In the State of Parana, the anaerobic process has been employed systematically for sewage treatment by the State Sanitation Company. The diffusion of this experiences and of many others existing might provide the confidence in the technology, enabling its expansion and the improvement of the quality of our waters.

Made available in DSpace on 2017-07-20T13:41:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vitor da Silveira Freitas.pdf: 1933649 bytes, checksum: a5cfbb4c538352e89ea78bce140383ec (MD5) Previous issue date: 2015-02-03 / Endocrine disrupters (EDs) are substances that simulate, mimic or block the action of natural hormones in humans and other animals. Its presence in surface water and wastewater generates harmful effects that is proven in some fish species, but studies about effects in humans are still controversial. Among the EDs is the 17α-ethinylestradiol (EE2), a synthetic hormone used contraceptives and hormone replacement treatments. This work evaluated the removal of EE2 in water prepared in laboratory, by the conventional treatment in bench scale (CT), CT with addition of powdered activated carbon (CT + PAC) and CT with a subsequent step of heterogeneous photocatalysis using TiO2 (CT + TiO2). The study water was prepared by adding kaolin to raise the turbidity up to 100 ± 10 NTU and, EE2 to a final concentration of 40 mg L-1. The CT was constituited by coagulation using aluminum sulfate (12 mg L-1), followed by flocculation, sedimentation and filtration. The CT + PAC differed by the addition of powdered activated carbon at concentrations of 5 mg L-1 and 7.5 mg L-1 before the coagulation step. The CT + TiO2 step was made of the way after the completion of the CT, 1 L of sample was stored and treated by the heterogeneous photocatalysis. The CT showed removal of EE2 41,75% and 44,33%. The treatment that added activated carbon proved to be more effective removing EE2 (59.63% and 62.25%), and the removal percentage increased with increasing the concentration of powdered activated carbon. The CT + TiO2 also proved an effective treatment, removing 52,5 to 56,4% of EE2. / Interferentes endócrinos (IEs) são substâncias que simulam, bloqueiam ou memetizam a ação de hormônios naturais em humanos e outros animais. Sua presença em águas superficiais e residuárias gera efeitos nocivos já comprovados em espécies de peixes, porém estudos sobre efeitos causados em seres humanos ainda são controversos. Entre os IEs, está o 17α-etinilestradiol (EE2), hormônio sintético utilizado em pílulas anticoncepcionais e tratamentos de reposição hormonal. Neste trabalho foi avaliada a remoção do EE2 em água preparada para estudo utilizando tratamento convencional (TC), TC com adição de carvão ativado em pó (TC + CAP) e TC com posterior etapa de fotocatálise heterogênea utilizando TiO2 (TC + TiO2). Os ensaios foram realizados em equipamento de jarteste, com sulfato de alumínio como coagulante. A água de estudo foi preparada adicionando-se caulinita para elevar a turbidez até 100 ± 10 uT e EE2 (Sigma-Aldrich®) até concentração final de 40 mg L-1. O TC foi constituído de coagulação com dosagem de sulfato de alumínio de 12 mg L-1 seguida de floculação, sedimentação e filtração. O TC + CA diferenciou-se pela adição de carvão ativado em pó nas concentrações de 5 mg L-1 e 7,5 mg L-1 antes da etapa de coagulação. O TC + TiO2 foi realizado com 1 L de amostra após TC, a qual foi armazenada e efetuada a etapa de fotocatálise heterogênea. O TC apresentou remoção de EE2, na ordem de 41,8% e 44,3%. O TC + CAP apresentou melhor eficiência de remoção do EE2 (59,6% e 62,3%), e sua porcentagem de remoção aumentou com aumento da concentração de carvão ativado em pó. Com TC + TiO2 obteve-se eficiência de remoção de EE2 de 52,5 a 56,4% nos ensaios realizados.

Em instalação piloto, de 06/1998 a 10/1999, utilizando-se água natural de superfície com baixas turbidez e cor, foram avaliados dois sistemas de dupla filtração, com pré-tratamento em filtração direta ascendente em areia com taxas de 200 a 360 m3/m2.dia (sistema S01) e em filtração direta ascendente em pedregulho com taxas de 80 a 190 m3/m2.dia (sistema S02) e com tratamento final em filtração rápida descendente com taxas de 115 a 480 m3/m2.dia. As dosagens do coagulante (produto comercial de sulfato de alumínio) foram definidas utilizando-se filtro de laboratório de areia, havendo indicações de coagulação no mecanismo de adsorção, com neutralização parcial de carga. Foram executadas descargas de fundo intermediárias nas unidades de filtração direta ascendente, com significativa redução na perda de carga no meio granular de pedregulho. A turbidez, cor aparente, Fe e Mn totais dos efluentes finais dos sistemas atenderam às Normas Brasileiras para produção de água potável. No sistema S02 o crescimento da perda de carga no meio granular foi menos intenso na unidade de filtração direta ascendente do que no filtro rápido descendente, ocorrendo o inverso no sistema S01, no qual, em alguns ensaios, o filtro rápido descendente mostrou-se desnecessário. As carreiras de filtração foram de 27 a 88 h no sistema S01 e de 14 a 35 h no sistema S02. Em determinados casos, a floculação predominou na unidade de filtração direta ascendente em pedregulho, prejudicando a qualidade do seu efluente. O sistema S02 mostrou-se mais vantajoso que o sistema S01, exceto quando, neste, a filtração rápida descendente foi desnecessária. / Based on me investigation carried out in pilot plant, from June 1998 to October 1999, using natural surface raw water with low turbidity and color, two systems of two-stage filtration have been evaluated. As a pretreatment, the first system (S01) used direct up-flow sand filtration (with filtration rates from 200 to 360 m3/m2.day), and the second system (S02) used direct up-flow roughing filtration (with filtration rates from 80 to 190 m3/m2.day), both with final treatment based on rapid filtration (with filtration rates from 115 to 480 m3/m2.day) The coagulant doses (commercial product of aluminum sulfate) have been established through the use of laboratory scale sand filter, presenting signs of coagulation in the adsorption mechanism, with partial charge neutralization. Intermediate bottom discharges in the direct up-flow filtration units have resulted in significant reduction in thee headloss in gravel granular medium. The turbidity, apparent-color, total iron and manganese concentrations of the final effluents of the systems have attended the Brazilian Standards for drinking water production. The increase of headloss in gravel granular medium in system S02 was smaller in me direct up-fiow filtration unit than in the rapid filter, the opposite occurring in system S01, where some tests have proved lhe rapid filter redundant. The filter runs time were 27 to 88 hours in system S01 and 14 to 35 hours in system S02. In certain cases, flocculation was predominant in the direct up-flow roughing filtration unit, jeopardizing the effiuent quality. System S02 has proved advantageous in relation to system S01, except when in system S01 the rapid filter was redundant.