Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-02-02T17:20:17Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_EstudoComparativoReatores.pdf: 4202763 bytes, checksum: 9ee941a2d78dd3eb0dfa4cf0e90356fd (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2015-02-03T18:11:50Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_EstudoComparativoReatores.pdf: 4202763 bytes, checksum: 9ee941a2d78dd3eb0dfa4cf0e90356fd (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-03T18:11:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_EstudoComparativoReatores.pdf: 4202763 bytes, checksum: 9ee941a2d78dd3eb0dfa4cf0e90356fd (MD5) Previous issue date: 2012 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Esta pesquisa apresenta o estudo comparativo de reatores anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB) e tanque séptico (TS), a fim de investigar a utilização destes reatores em escala unifamiliar no tratamento de esgotos domiciliares. A pesquisa foi realizada em comunidade quilombola próxima a cidade de Belém- PA. Para isto, foram utilizados oito reatores UASB (em forma de “Y”.) e um tanque séptico prismático de câmara única. Os reatores UASB possuíam volume de 0,42 m3, enquanto que o tanque séptico volume de 4,20 m3. Cada reator foi instalado em um domicilio, sendo alimentados exclusivamente por esgoto negro (água, fezes e urina) oriundo dos vasos sanitários dos banheiros. Foi analisada a viabilidade técnica da utilização do primeiro em substituição ao segundo, tendo em vista que o TS é amplamente utilizado em locais do Brasil desprovidos de redes coletoras de esgoto. As operações foram realizadas simultaneamente durante aproximadamente 90 semanas, sendo monitorados parâmetros que possibilitaram a análise da estabilidade operacional e do desempenho de cada reator. Ao final da pesquisa foi observado que os reatores UASB apresentaram desempenho tão satisfatório ou melhor que o do TS no tratamento da matéria orgânica e de sólidos em suspensão. Com isso, ficou evidenciada a viabilidade da aplicação do reator UASB utilizado no tratamento unifamiliar de esgotos de pequenas comunidades rurais. / This research presents a comparative study of reactors upflow anaerobic sludge blanket (UASB) and septic tank (ST) in order to investigate the use of these reactors scale single-family home in sewage treatment. The research was conducted in quilombola community near the city of Belém-PA. For this, were used eight UASB reactors (in the form of “Y”) and a septic tank prismatic single camera. The UASB reactors had volume of 0,42 m3, while the septic tank volume of 4,20 m3. Each reactor was installed in a home, with powered exclusively by sewage black (water, feces and urine) come from the toilets of the bathrooms. Was analyzed the technical feasibility of the use of the first replacement in the second, with a view that the ST is widely used in places of Brazil devoid of sewage collecting system. The operations were carried out simultaneously for approximately 90 weeks, being monitored parameters that allowed the analysis of operating stability and performance of each reactor. At the end of the research was observed that the UASB reactors showed performance as satisfactory as or better than that of the ST in the treatment of organic matter and suspended solids. Therefore, was demonstrated the feasibility of application of the UASB reactor used in the treatment of sewage from single-family small rural communities.

No presente trabalho foram realizados estudos para verificar as interferências do lançamento de resíduos de Estações de Tratamento de Água nas Estações de Tratamento de Esgoto com decantação primária. A ETA estudada utilizava cloreto férrico como coagulante primário e possuía decantadores com descarga de fundo diária. As interferências nos decantadores primários da ETE foram simuladas por meio de testes de sedimentação e nos digestores de lodo, por meio de testes de tratabilidade anaeróbia. Testes e análises complementares também foram realizados para verificar eventuais interferências no tratamento biológico da fase líquida do esgoto e no tratamento físico da fase sólida do esgoto. Os resultados indicaram aumento na eficiência de sedimentação em conseqüência do aumento da quantidade e concentração do resíduo de ETA introduzido no esgoto. Obteve-se, por exemplo, um incremento de até 50% na remoção de sólidos suspensos e turbidez, 40% na de DQO e fosfatos e 30% na de nitrogênio. No entanto, obteve-se um maior volume de lodo primário, embora de menos concentrado. De acordo com os resultados dos testes de tratabilidade anaeróbia, os resíduos da ETA não foram tóxicos ao processo. Com relação ao tratamento biológico da fase líquida do esgoto e ao tratamento físico do lodo, não foram verificadas interferências significativas no desempenho dos mesmos, embora recomenda-se o desenvolvimento de pesquisas mais específicas, especialmente sobre o processo de adensamento. Pode-se concluir que resíduos similares aos gerados na ETA estudada poderão ser dispostos em ETEs com decantação primária, sem interferências prejudiciais no seu desempenho. / In the present work simulations studies were conducted to verify the impact of Water Treatment Plants (WTP) residuals on the performance of Wastewater Treatment Plants (WWTP). The WTP under investigation used ferric chloride as primary coagulant, was type Complete Cicle with sedimentation tanks with daily bottom discharge. The interferences in the primary sedimentation tanks were simulated using sedimentation tests, while the sludge digesters were simulated using anaerobic treatability tests. Complementary tests and analysis also were realized to verify eventual interferences in the wastewater biological treatment and in the physical treatment of the sludge. The results indicated an increment in the sedimentation eficiency caused by increasing the WTP residuals dose added into the wastewater. As WTP residuals was added at up to 225 mg dry weight solids per liter of wasterwater, the removal of solids, COD, phosphate and nitrogen, for example, increased in 50%. However, the primary tanks settled sludge volume increased considerably. According to the anaerobic treatability tests results, the WWP residuals had not toxical effects on the process, interfering positively on the methane production. Concerning the wastewater biological treatment and sludge physical treatment, no significant impacts on their performance were observed. Therefore, it can be concluded that conventional WWTP can receive similar WTP residuals as those of the WTP here studied without any negative impacts on their performance.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-23T20:01:22Z No. of bitstreams: 1 JULYANNA DAMASCENO PESSOA - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2015..pdf: 3056060 bytes, checksum: f1c90789fd3af9574cb10fbc1d69a075 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-23T20:01:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JULYANNA DAMASCENO PESSOA - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2015..pdf: 3056060 bytes, checksum: f1c90789fd3af9574cb10fbc1d69a075 (MD5) Previous issue date: 2014-12-15 / Em decorrência da degradação dos recursos hídricos e da crescente preocupação com microrganismos específicos na água, a utilização de membranas cerâmicas para separação de materiais contaminantes, passa a ser uma opção de tratamento para a produção de água potável, devido a motivos como, por exemplo, sua resistência ao ataque de produtos químicos, requerer uma menor área de construção do equipamento, maior economia de energia, dentre outros. O presente trabalho objetivou estudar o desempenho de um sistema híbrido, composto por membrana cerâmica tubular de microfiltração, recheadas por resinas trocadoras iônicas, para tratamento de água de qualidade inferior. As membranas utilizadas nesse trabalho são do tipo α-alumina (α-Al2O3), tamanho nominal de poro de aproximadamente 0,8 µm, produzidas pelo Laboratório de Membranas Cerâmicas (LABCEM) do Laboratório de Referência em Dessalinização (LABDES) na Universidade Federal de Campina Grande (UFCG). O sistema foi avaliado em função do fluxo e vazão do permeado, nas pressões de operação 0,5; 1,0; 2,0 e 3,0 bar; teste de presença / ausência e contagem bacteriológicas na água da alimentação e permeado para o sistema: membrana cerâmica; análises físicoquímicas realizadas para o sistema: membrana cerâmica/ RTI; e tempo de residência hidráulica ( ), nas pressões de operação 1,0; 2,0 e 3,0 bar. A membrana cerâmica removeu completamente os Coliformes totais e fecais (Escherichia coli) da água. O comportamento do fluxo do permeado variou com a pressão de operação. No sistema híbrido: membrana cerâmica/ RTI, o tempo de residência foi de 15,55 segundos na pressão de operação 1,0 bar, removendo 71,9% dos íons da água de alimentação, para 66% na pressão 2,0 bar ( =11,73 segundos) e 61% na de 3,0 bar ( = 10,11 segundos). O sistema híbrido mostrou-se eficiente na remoção dos parâmetros físico-químicos e produziu água tratada de boa qualidade quanto aos parâmetros bacteriológicos nas águas de qualidade inferior, com baixo consumo energético. / Due to the degradation of water resources and the increasing concern about specific microorganisms in water, the use of ceramic membranes for separation of contaminating materials, becomes a treatment option for the production of drinking water, due to reasons such as its resistance to chemicals, requires a smaller area of equipment construction, greater energy savings, among others. This study investigated the performance of a hybrid system consisting of a tubular microfiltration ceramic membrane, filled with ion exchange resins for substandard water treatment. The membranes used in this work are the α-alumina type (α-Al2O3), with pores which have a nominal diameter of about 0.8 microns produced by Laboratório de Membranas Cerâmicas (LABCEM), at Desalination in Reference Laboratory (LABDES) at the Federal University of Campina Grande (UFCG). The system was evaluated by the flow and permeate flow, the operating pressure 0.5; 1.0; 2.0 and 3.0 bar; presence / absence and bacteriological count tests in the feed and permeate water for the system: ceramic membrane; Physical and chemical analysis for the system: ceramic membrane / RTI; and hydraulic residence time (τ), at the operating pressures of 1.0; 2.0 and 3.0 bar. The ceramic membrane completely removed the Total and fecal (Escherichia coli) Coliform of the water. The permeate flux behavior varied with the operating pressure. In the hybrid system: ceramic membrane / RTI residence time was 15.55 seconds at the operating pressure of 1.0 bar by removing 71.9% of the feed water ions, to 66% at 2.0 bar pressure ( = 11.73 seconds), and 61% for the 3.0 bar ( = 10.11 seconds). The hybrid system was efficient in the removal of physical and chemical parameters and produced good quality treated water as for the bacteriological parameters in lower quality water with low power consumption.

Orientador: Mary Rosa Rodrigues de Marchi / Banca: Manoel Lima de Menezes / Banca: Eny Maria Vieira / Banca: Maria Lucia Arruda de Moura Campos / Banca: Luiz Augusto do Amaral / Resumo, clicar acesso eletrônico abaixo. / Doutor

A grande preocupação em estações de tratamento de água atualmente se deve a escolhas de tecnologias de tratamento inadequadas em relação às características do manancial de água explorado. Vários estudos têm mostrado que os processos que envolvem o tratamento por ciclo completo não são efetivos na eliminação dos efeitos gerados pela presença de algas e seus sub-produtos. A dupla filtração, tecnologia que emprega a filtração ascendente seguida de filtração rápida descendente, vem sendo muito estudada e utilizada no Brasil, principalmente para o tratamento de águas com altas concentrações de algas. O presente trabalho teve, como objetivo principal, verificar o tratamento da água do reservatório UHE Lajeado da cidade de Palmas-TO, utilizando a dupla filtração, a oxidação com cloro e a adsorção com carvão ativado pulverizado, visando principalmente à remoção de algas e possíveis subprodutos da oxidação. Para realização da pesquisa, foi montada uma instalação piloto de dupla filtração, composta pelas unidades de pré-cloração, adsorção em carvão ativado pulverizado, filtro ascendente em pedregulho e filtro rápido descendente de areia. Os filtros de pedregulho e de areia trabalharam com taxas de filtração de 120 e 180 m³/m².d, respectivamente. A água bruta utilizada no estudo apresentava concentrações de cianobactérias acima de 105 cel/mL. Os resultados encontrados mostraram que o sistema foi capaz de produzir água potável, atendendo aos padrões da portaria 518 do Ministério da Saúde, obtendo-se valores de turbidez na saída do filtro de areia sempre abaixo de 0,50 uT. Em todos os ensaios realizados houve remoção de cianobactérias e de clorofila-a acima de 99,0%, sendo que os filtros de pedregulho e de areia foram os principais responsáveis por esta remoção. O uso do carvão ativado pulverizado incrementou a remoção do carbono orgânico total. Não houve formação significativa dos subprodutos da desinfecção no efluente do filtro de areia, ficando os valores encontrados muito abaixo do máximo permitido pelas legislações brasileira e internacional. / One problem that frequently arises in water treatment plants is the inadequacy of the chosen treatment processes with respect to the source water quality. Several studies have shown that processes encompassing conventional water treatment have limited capability to remove compounds associated with algae and their by-products. In Brazil, a technology known as two-stage filtration has been studied and applied to the treatment of waters with high algae concentrations. The process employs two separated filters operated in sequence in the modes up and downflow. This research investigated the application of this technology, associated with chlorine oxidation and powdered activated carbon adsorption, for algae removal using water taken from UHE Lajeado, city of Palmas, TO. Also, the technology was applied for removal of potential by-products formed by reactions between chlorine and organic matter present in water. In order to carry out the research, a pilot installation was assembled. It was constituted by pre-oxidation and carbon adsorption columns, rapid-mix tank, and two-stage filtration. The gravel and sand filters operated up and downflow in sequence, with filtration rates of 120 and 180 m³/m².d, respectively. The input water had cyanobacteria concentrations higher than 105 cel/mL The observed results showed the pilot plant produced water in accordance with Brazilian standards, having turbidity levels lower than 0,5 uT. In all tests, cyanobacteria and chlorophyll removals were above 99% and the retention was achieved mostly by the gravel and sand filters. The use of powdered activated carbon caused an increase in the TOC removal. There was limited formation of by-products and those that were detected presented concentrations below international and Brazilian standards.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In water treatment plants (WTP) the solid waste generation is considered very high. The sludge from WTP have their own characteristics, which depend mainly on the captured water quality, the chemicals used in the treatment and cleaning method of the settling basins. The sludge characterization is carried out in laboratory tests before using any type of product or method of treatment. The thickening is one of the most important stages of sludge treatment and it aims to decrease the volume and increase the solids concentration. In this work it was evaluated the performance of the sludge thickening of the WTP São Gabriel RS (Brazil) by sedimentation and flotation with dissolved air (DAF). Sludge samples were collected in two sampling campaigns, which it was characterized and used in the thickening studies. Five different types of polymers (among cationic, anionic and nonionic) were employed, and those which resulted in lower residual turbidity of the clarified water after flocculation, were used in thickening studies. The parameters evaluated after thickening were: remaining turbidity of the clarified water; solids concentration; settling rate (velocity); and resistance to filtration. In the quantitative characterization sludge it was evident in the sludge mass production by means of an empirical equation of 11.8 tons / month and 11.1 tons / month by in loco measurement. Qualitatively the sludge had low biodegradability, and it was classified as waste Class II A - Not Inert , according to the Brazilian Regulation NBR 10.004 (2004). In the thickening studies with different dosages of cationic and anionic polymers (very low density charge - MB) for the settling tests, and only the cationic polymer-MB showed good results for the DAF. In order to compare settling and flotation thickening processes it was found that the remaining turbidity of the clarified water had lower values by treating by DAF. The higher solids concentrations were found in the sludge thickened by sedimentation, to the dosages of 1.0 and 1.5 mg cationic pol. - MB/g SST (7.05 and 7.10%) and 0.25 mg anion pol./g SST (7.04%). Settling rates of the thickened sludge by DAF 50% was higher than the other treatments, but showed no statistic difference to the different polymer dosages. In particular sludge strength tests gave the lowest value for the treatment by sedimentation for dosage of 4.5 mg pol. cationic - MB / g SST (9.0 x 1012 m.kg-1). In conclusion, the use of polymers aided the sludge thickening both in sedimentation as in the DAF thickening processes. However it is necessary prior to the decision making in choosing the kind of the thickening process, to evaluate the polymer type and dosage, determine what will be the subsequent processes of sludge treatment, and which parameters are most relevant according to the WTP. Yet it must be considered the cost and available staff before opting for the use of sludge thickening by sedimentation or DAF. / Em estações de tratamento de água (ETAs) ocorre uma geração elevada de resíduos sólidos. Os lodos de ETAs apresentam características próprias, que dependem principalmente da qualidade da água captada, dos produtos químicos utilizados no tratamento e método de limpeza dos decantadores. A caracterização do lodo é feita com ensaios em laboratório antes de empregar qualquer tipo de produto ou método de tratamento nos resíduos. O adensamento constitui umas das fases mais importantes do tratamento do lodo, pois visa a diminuição do volume e máxima concentração de sólidos. Neste trabalho foi avaliado o desempenho do adensamento do lodo de decantadores da ETA de São Gabriel RS (Brasil), por meio de sedimentação e flotação a ar dissolvido (FAD). Amostras de lodo foram coletadas em duas campanhas de amostragem, sendo este, após caracterizado, utilizado nos ensaios de adensamento. Avaliou-se a utilização de cinco tipos de polímeros (catiônico, aniônico e não-iônico), e aqueles que resultaram em menor turbidez remanescente da água clarificada, após a floculação, foram utilizados nos ensaios de adensamento. Os parâmetros avaliados após o adensamento foram: turbidez remanescente da água clarificada; concentração de sólidos; velocidade de clarificação; e resistência a filtração. Na caracterização quantitativa do lodo foi evidenciada a produção de massa de lodo, por meio de equação empírica, de 11,8 toneladas/mês e de 11,1 toneladas/mês por meio de medição in loco. Qualitativamente o lodo apresentou baixa biodegradabilidade, e quanto à classificação segundo a NBR 10.004 de 2004, o lodo foi classificado como resíduo Classe II A Não Inerte. Nos ensaios de adensamento com diferentes dosagens dos polímeros aniônico e catiônico (muito baixa densidade da carga MB) nos ensaios de sedimentação, e para a FAD apenas o polímero catiônico MB. Na comparação dos tratamentos verificou-se que a turbidez remanescente da água clarificada obteve menores valores por meio do tratamento por FAD. As maiores concentrações de sólidos foram encontradas no lodo adensado por sedimentação, para as dosagens de 1,0 e 1,5 mg pol. catiônico - MB/g SST (7,05 e 7,10%) e 0,25 mg pol. aniônico/g SST (7,04%). A velocidade de clarificação do lodo adensado por FAD 50% foi superior aos demais tratamentos, mas não apresentou diferença estática para as distintas dosagens. Nos ensaios de resistência específica do lodo obteve-se menor valor para o tratamento por sedimentação para a dosagem de 4,5 mg pol. catiônico - MB/g SST(9,0E+12 m.kg-1). Conclui-se que a utilização dos polímeros auxiliou no adensamento do lodo, tanto na sedimentação quanto na FAD. Contudo faz-se necessário antes da tomada de decisão na escolha do processo de adensamento, do tipo de polímero e dosagem utilizada, determinar quais serão os processos subsequentes de tratamento do lodo, e quais os parâmetros são mais relevantes dentro da realidade da ETA. Ainda deve-se considerar os custos e a disponibilidade de pessoal qualificado antes de optar pelo emprego do adensamento do lodo por sedimentação ou por FAD.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Human activities generate qualitative and quantitative impacts of water resources which vary in intensity with the occupation and urbanization of a watershed, create a big problem due to the high concentration of nutrients. The nutrients released into waterways, when they exceed the limit self-purification of water resources can cause algal blooms and the development of cyanobacteria, which can be toxic organisms and has been negatively highlighting the water treatment system for public supply. This is because the conventional treatments are not effective for the removal of the cyanobacteria, and cause harmful effects to human health, but often the conditions are more precarious not occurring treatment before consumption. Many chemical agents used in the treatment can be reacted with cyanobacteria, causing cell lysis (breakage) worsening the dispersion of toxins in water. Accordingly, it was evaluated the removal efficiency of Dolichospermum cylindrica cyanobacterial species, as well as identify the best operating conditions and comparison of the application of natural coagulant - tannin with aluminum sulfate, using dissolved air flotation (DAF). The experiments were developed in bench scale using the equipment: pitchers test (coagulation / flocculation) and the bench flotation (DAF). The tests were conducted at different phases when using the two tested coagulants. In the first step we tried to determine the zeta potential of cyanobacteria, in the second part we build the coagulation diagram (pH coagulation x coagulant dosage), followed by flocculation tests which sought better results for the velocity gradient (Gf) and time flocculation (Tm) and at the end evaluate the FAD testing the design parameters such as saturation pressure (Psat), recirculation rate (R) and flotation velocity (Vf). The performance of the treatment system was evaluated from the cell count. The results show that the cells of cyanobacteria had no change in zeta potential in relation to different pH ranges, and negative behavior ranging from -25.7 to -20.1 mV. In the construction of the coagulation diagram aluminum sulfate coagulation showed a broad pH range (4.5 to 9), reducing a bit pH range when used as the tannin coagulant (6-9). Both coagulants showed excellent results using the DAF, but aluminum sulfate showed higher removal (97.93%), even with the lowest removal (87.97%) tannin ends up being more suitable for being biodegradable, and having adsorption capacity for metals in the water. In relation to the parameters of this design, it was noticed that it is better removal using aluminum sulphate Gf to 25 s-1, Tm 15 minutes, Psat 300 kPa, and R 10% Vf 2.5 cm.min-1 and tannin Gf 50 s-1, Tm 10 minutes, Psat 300 kPa, and R 15% Vf 2 cm.min-1. In general, FAD has shown good results for your application in the removal of cyanobacteria. / As atividades humanas geram impactos quali-quantitativos nos recursos hídricos que variam de intensidade com a ocupação e urbanização de uma bacia hidrográfica, gerando um grande problema devido à alta concentração de nutrientes. Os nutrientes lançados nos cursos d água, quando superam o limite de autodepuração dos recursos hídricos podem provocar a proliferação de algas e o desenvolvimento de cianobactérias, que são organismos que podem ser tóxicos e vem se destacando negativamente no sistema de tratamento de água para abastecimento público. Isso porque os tratamentos convencionais não são eficientes para a remoção das cianobactérias, e provocam efeitos deletérios à saúde humana, porém muitas das vezes as condições são mais precárias não ocorrendo o tratamento antes do consumo. Muitos agentes químicos utilizados no tratamento podem reagir com as cianobactérias, provocando a lise celular (rompimento) agravando a dispersão de toxinas na água. Nesse sentido, avaliou-se a eficiência na remoção de cianobactérias da espécie Dolichospermum cylindrica, assim como identificação das melhores condições de operação e comparação da aplicação do coagulante natural - tanino com o sulfato de alumínio, utilizando a flotação por ar dissolvido (FAD). Os experimentos foram desenvolvidos em escala de bancada utilizando os equipamentos: teste de jarros (coagulação/floculação) e o flotador de bancada (FAD). Os testes foram realizados em fases distintas sempre utilizando os dois coagulantes testados. Na primeira etapa procurou-se determinar o potencial zeta das cianobactérias e na segunda etapa construir o diagrama de coagulação (pH de coagulação x dosagem de coagulante), seguido dos testes de floculação a qual buscou melhores resultados para o gradiente de velocidade (Gf) e tempo de floculação (Tf) e por final avaliar a FAD testando os parâmetros de projeto como pressão de saturação (Psat), taxa de recirculação (R) e velocidade de flotação (Vf). O desempenho do sistema de tratamento foi avaliado a partir da contagem das células. Os resultados mostram que as células de cianobactéria não tiveram variação no potencial zeta em relação a diferentes faixas de pH, tendo um comportamento negativo variando de -25,7 a -20,1 mV. Na construção do diagrama de coagulação o sulfato de alumínio apresentou uma ampla faixa de pH de coagulação (4,5-9), reduzindo um pouco a faixa de pH quando utilizado o tanino como coagulante (6-9). Ambos os coagulantes apresentaram resultados excelentes utilizando a FAD, porém o sulfato de alumínio apresentou remoções mais elevadas (97,93%), mesmo com a remoção mais baixa (87,97%) o tanino acaba sendo mais indicado por ser biodegradável, além de ter a capacidade de adsorção de metais presentes na água. Em relação aos parâmetros de projeto avaliados, verificou-se melhores remoções utilizando o sulfato de alumínio para Gf 25 s-1, Tf 15 min, Psat 300 kPa, R 10% e Vf 2,5 cm.min-1 e para o tanino Gf 50 s-1, Tf 10 min, Psat 300 kPa, R 15% e Vf 2 cm.min-1. A FAD de modo geral apresentou bons resultados para sua aplicação na remoção de cianobactérias.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-01-18Bitstream added on 2014-06-13T19:24:26Z : No. of bitstreams: 1 lopes_lg_dr_araiq.pdf: 1390235 bytes, checksum: f24a3595f7aea46b9ca1d7c8ce11fd3a (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Submitted by Aelson Maciera (aelsoncm@terra.com.br) on 2017-04-25T17:57:49Z No. of bitstreams: 1 TeseOFL.pdf: 5276658 bytes, checksum: fa1530974731a8e33b62043b4c524afb (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-05-02T12:15:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseOFL.pdf: 5276658 bytes, checksum: fa1530974731a8e33b62043b4c524afb (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-05-02T12:15:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseOFL.pdf: 5276658 bytes, checksum: fa1530974731a8e33b62043b4c524afb (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-02T12:42:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseOFL.pdf: 5276658 bytes, checksum: fa1530974731a8e33b62043b4c524afb (MD5) Previous issue date: 2016-08-29 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Semiconductors employed as photocatalysts that can be activated by visible irradiation have attracted intense scientific interest due to their applications in heterogeneous photocatalysis. BiVO4 is a semiconductor with band gap value of 2.4 eV; however, this material exhibits poor photocatalytic activity mainly due to the rapid recombination of electron/hole pair. An efficient strategy to overcome this challenge is through the formation of type-II heterostructures. Based on this overview, this work aimed at: (i) developing methods to obtain heterostructures composed of BiVO4 and different bismuth compounds (t-BiVO4, Bi2O3 e Bi2O2CO3), (ii) to evaluate the effect of heterojunction formation on photocatalytic properties, and (iii) to study the mechanisms of charge transfer and organic pollutants degradation. Initially, this work investigated the synthesis of BiVO4 by oxidant peroxide method, and it was observed that the main reason for the poor photoactivity of BiVO4 is its inability to reduce O2 to O2 •-. In order to overcome this challenge, we attempted to obtain heterostructures between monoclinic BiVO4 and tetragonal BiVO4 phases (m-BiVO4/t-BiVO4) by oxidant peroxide method. It was verified that m-BiVO4/t-BiVO4 heterostructures exhibited better photocatalytic performance in the degradation of methylene blue (MB) dye than their isolated phases, under visible irradiation. HRTEM images revealed that the heterostructured sample was composed of nanoparticles with average size of 10 nm, the m-BiVO4/t-BiVO4 interface was also evidenced. The mechanisms of charge transfer between the phases and organic pollutant oxidation were proposed in agreement with the obtained results by XPS, mass spectroscopy and TOC analysis. Holes (h+), superoxide anion (O2 -•) and hydroxyl radicals (•OH) were the primary active species responsible for MB photodegradation. The increase of m-BiVO4/t-BiVO4 heterostructure photoactivity occurred due to the formation of a suitable heterojunction, promoting the effective separation of photogenerated charges. However, this method presented difficulties in the control of heterostructure morphology and composition, because it is based on a simultaneous two-phase crystallization process. Therefore, we developed a novel strategy for heterostructure tailoring driven by solubility difference of two semiconductors that possess at least one metal in common. For this, the formation of heterojunctions by BiVO4 growth on Bi2O3 or Bi2O2CO3 self-sacrificial surface was evaluated. For the Bi2O3/BiVO4 heterostructures, the amount of xiv heterojunctions formed between Bi2O3 and BiVO4 was tuned by synthesis process variables (temperature and V concentration) and the particle size of preformed Bi2O3 (i.e. solubility difference). The heterojunctions were evidenced by HRTEM images, where the growth of BiVO4 nanoparticles on Bi2O3 or Bi2O2CO3 surface was observed. Time resolved photoluminescence and XPS results confirmed that the formation of type-II heterostructure led to increase of charge carriers lifetime. The proposed synthesis strategy showed efficiency in obtaining Bi2O3/BiVO4 and Bi2O2CO3/BiVO4 heterostructures with controlled morphology and composition that improved photoactivity when compared to their isolated phases. / Semicondutores que podem ser ativados sob radiação visível são de grande interesse para processos fotocatalíticos. O BiVO4 é um semicondutor com valor de band-gap de 2,4 eV, no entanto, este apresenta uma baixa atividade fotocatalítica, devido principalmente à rápida recombinação do par elétron/buraco. Uma estratégia eficiente para superar este desafio é pela formação de heteroestruturas do tipo-II. Diante deste panorama, este trabalho teve por objetivo: (i) desenvolver métodos para obter heteroestruturas de BiVO4 com diferentes compostos de bismuto (t-BiVO4, Bi2O3 e Bi2O2CO3), (ii) avaliar o efeito das heterojunções nas propriedades fotocatalíticas, e (iii) estudar os mecanismos de transferência de carga e de degradação de poluentes orgânicos. Inicialmente, este trabalho lidou com a síntese do BiVO4 pelo método de oxidação por peróxido e observou-se que a principal razão para baixa atividade fotocatalítica do BiVO4 é sua incapacidade de reduzir o O2 em O2 •-. Com o objetivo de superar este desafio, buscou-se a obtenção de heterostruturas de BiVO4 nas fases monoclínica e tetragonal (m- BiVO4/t-BiVO4), pelo método de oxidação por peróxido. Foi verificado que a heteroestrutura m-BiVO4/t-BiVO4 exibiu uma melhor performance fotocatalítica na degradação do corante azul de metileno (AM) do que as suas fases isoladas, sob radiação visível. As imagens de microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM) revelaram que a amostra heteroestruturada é composta de nanopartículas com tamanho médio de 10 nm, a interface m-BiVO4/t-BiVO4 também foi evidenciada. Foram propostos mecanismos de transferência de cargas entre as fases e de oxidação do poluente orgânico de acordo com os resultado obtidos pelas técnicas de XPS, espectrometria de massas e análise de TOC. Os buracos (h+), radicais superóxidos (O2 -•) e hidroxila (•OH) foram as principais espécies ativas responsáveis na fotodegradação do AM. O aumento da fotoatividade da heteroestrutura m-BiVO4/t-BiVO4 ocorreu devido a formação de uma heterojunção adequada, que promove a separação efetiva das cargas foto-geradas. No entanto, este método apresentou dificuldade no controle morfológico e da composição da heteroestruturas por ser um processo de cristalização simultânea das fases, portanto, foi desenvolvido uma nova estratégia para a produção de heteroestruturas dirigido pela diferença de solubilidade entre dois semicondutores que possuem ao menos um metal em comum. Para tal, a formação de heterojunções pelo crescimento do BiVO4 na superfície xii de sacrifício do Bi2O3 ou Bi2O2CO3 pré-formados foi avaliada. Para a heteroestrutura Bi2O3/BiVO4 foi observado que a quantidade de junções formadas foi dependente da solubilidade do precursor que foi variado pelo tamanho de partícula do Bi2O3. As heterojunções foram evidenciadas por imagens de HRTEM, onde foi observado a formação de nanopartículas do BiVO4 na superfície das fases de Bi2O3 e Bi2O2CO3. Os espectros de fotoluminescência e de XPS confirmaram que a formação da heteroestrutura do tipo-II conduziu ao aumento do tempo de vida dos portadores de carga. Esta estratégia de síntese proposta mostrou-se eficiente, já que foi possível obter heteroestruturas de Bi2O3/BiVO4 e Bi2O2CO3/BiVO4 com controle de morfologia e composição, que resultou no aumento da fotoatividade quando comparado as fases isoladas. / FAPESP: 13/13888-0

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this study, we evaluated the quality of filter backwash water and sludge decanter Water Bom Jardim Treatment Plant, located in Uberlandia, Minas Gerais, after sequential treatment with drainage bed, flotation and filtration dissolved air, all bench scale. Compounds were evaluated drainage bed effluent three different types of geotextile webs: RT-21, RT-26 and RT-31, and tested three kinds of constituents of the sand grain size filters. The effluent drained, after passage through the drainage bed, passed through the flotation unit dissolved air and then by filtration units. Preliminary tests with crude sample of filter backwash water and sludge decanter, in order to characterize it and evaluate it as its physical, chemical and biological were performed. The geotextile webs used were chosen from results of previous studies, performed with the same type of system. The experiments were divided into stages I and II. In step I were conducted without addition of coagulant or auxiliary experiments on coagulation / flocculation flotation. The samples, after passage through the system, evaluating physical parameters pH, turbidity, true color and apparent color and about the chemical parameters, remaining concentrations of aluminum and iron. Step II The same tests were carried out in the same step I and determination of quality parameters, however, with aluminum sulphate dose of 5, 10 and 15 mg / L in the coagulation / flocculation flotation. Tests conducted in step I showed better performance were performed with the RT-26 blanket in the output of filter 01 with a reduction of 91.8% of the apparent color, 41.4% of true color and 97.6% turbidity. In phase II trials conducted in the best performance was drained with the RT-mat 26 the output of the filter 02 when subjected to a dosage of 15 mg / L aluminum sulfate as a coagulant agent. There was a reduction of 96.4% of the apparent color, 86.2% of true color and 99.6% turbidity. The presented results confirm the efficiency of the system in removing solids present in the water washing of filters and ETA decanter sludge studied and confirmed the capability of using this system as an alternative to disposal or optionally for a new water supply line treated. / Neste trabalho foi avaliada a qualidade da água de lavagem de filtros e de lodo de decantador da Estação de Tratamento de Água Bom Jardim, localizada na cidade de Uberlândia-MG, após tratamento sequencial por leito de drenagem, flotação por ar dissolvido e filtração, todos em escala de bancada. Foram avaliados efluentes de leitos de drenagem compostos de três tipos de mantas geotêxteis distintas: RT-21, RT-26 e RT-31, e testados três tipos de granulometria de areia constituintes dos filtros. O efluente drenado, após passagem pelo leito de drenagem, passava pela unidade de flotação por ar dissolvido e em seguida pelas unidades de filtração. Foram realizados testes preliminares com amostra bruta da água de lavagem de filtros e de lodo de decantador, com o objetivo de caracterizá-la e avaliá-la quanto as suas características físicas, químicas e biológicas. As mantas geotêxteis utilizadas foram escolhidas a partir de resultados de trabalhos anteriores, realizados com o mesmo tipo de sistema. Os experimentos foram divididos nas etapas, I e II. Na etapa I foram conduzidos experimentos sem adição de agente coagulante ou auxiliares na coagulação/floculação da flotação. As amostras, após passagem pelo sistema, foram avaliadas quanto aos parâmetros físicos pH, turbidez, cor verdadeira e cor aparente e quanto aos parâmetros químicos, concentrações remanescentes de Alumínio e Ferro. Na etapa II foram realizados os mesmos ensaios da etapa I e mesmas determinações dos parâmetros de qualidade, entretanto, com dosagem de sulfato de alumínio de 5, 10 e 15 mg/L na coagulação/floculação da flotação. Os ensaios conduzidos na etapa I que mostraram melhor desempenho foram os realizados com a manta RT-26 na saída do Filtro 01 com redução de 91,8% da cor aparente, 41,4% da cor verdadeira e 97,6% da turbidez. Nos ensaios conduzidos na etapa II o melhor desempenho foi com o drenado da manta RT-26 na saída do Filtro 02 quando submetido a uma dosagem de 15 mg/L de sulfato de alumínio, como agente coagulante. Houve redução de 96,4% da cor aparente, 86,2% da cor verdadeira e 99,6% da turbidez. Os resultados apresentados confirmam a eficiência do sistema na remoção de sólidos presentes na água de lavagem de filtros e de lodo de decantador da ETA estudada, e confirmam a potencialidade de utilização deste sistema como alternativa ao descarte e como opção de nova linha de fornecimento de água tratada. / Mestre em Engenharia Civil