Esta tese apresenta o estudo e aplicação de uma alternativa para o tratamento de águas residuárias municipais mediante integração de técnicas compactas de tratamento, visando adequar a qualidade do esgoto tratado às exigências ambientais, prevenir a eutrofização dos recursos hídricos e produzir água de boa qualidade para reúso em diversos fins, propiciando uma fonte alternativa de água. Para isso, foi projetada e construída uma estação de tratamento de esgotos domésticos, em escala piloto, que inclui um reator biológico anaeróbio (tipo UASB), seguido des flotação em dois estágios, para remoção adicional de matéria orgânica residual e nutrientes com obtenção de lodos separados (orgânico e inorgânico) e polimento final oxidativo (radiação ultravioleta). A qualidade da água obtida pelo sistema UASB e flotação em dois estágios foi comparada com a obtida pelo tratamento do efluente anaeróbio em uma lagoa de polimento, sistema largamente difundido no Brasil e outros países de clima ameno. A qualidade da água obtida em ambos os sistemas foi comparada com a requerida para reúso em diversos fins. O processo empregado potencializa o reaproveitamento dos resíduos sólidos, dentro do conceito de recuperação da matéria orgânica e nutrientes. Os resultados são discutidos em termos dos parâmetros biológicos, físico-químicos e operacionais envolvidos. / This thesis presents the study and application of an alternative for the treatment of municipal wastewater through the integration of compact treatment techniques, aiming at improving the quality of treated sewage to meet environmental requirements, prevent eutrophication of water resources and produce good quality water for reuse in various purposes, providing an alternative source of water. It was designed and built a wastewater treatment of domestic sewage in a pilot scale, which includes an anaerobic biological reactor (UASB type), followed by flotation in two stages to obtain separated sludges (organic and inorganic) and final disinfection (ultraviolet radiation). The quality of water obtained by UASB system and two stages flotation followed by UV was compared with that obtained by treatment of anaerobic effluent polishing pond system, widespread in Brazil and other countries with mild climatic conditions. The quality of water obtained in both systems is compared to that required for reuse in different purposes. The process employed enhances the recycling of solid waste within the concept of recovery of organic matter and nutrients. The results are discussed in terms of biological, physical, chemical and operational involved.

Este trabalho apresenta o estudo do desempenho de catalisadores nanoestruturados de dióxido de titânio, TiO2, dopados com nitrogênio, visando melhorar sua atividade fotocatalítica sob radiação visível. Os nanotubos de TiO2 foram preparados pelo método hidrotérmico, onde partículas de TiO2 reagem com NaOH a temperatura e pressão elevadas. Em seguida o material é tratado, através de uma lavagem ácida e calcinação, de modo a apresentar as características desejáveis para a aplicação como fotocatalisador. Foram determinadas as melhores condições de obtenção dos nanotubos avaliando-se sua atividade fotocatalítica, variando-se o pH da solução de lavagem e temperatura de calcinação. Determinadas essas condições, buscou-se em três compostos nitrogenados o melhor desempenho para dopagem de nanotubos. Foram eles: amônia, uréia e tiouréia. A reação de degradação do corante rodamina B foi utilizada para avaliar a atividade fotocatalítica dos catalisadores. Os experimentos foram realizados em um reator batelada agitado, com o catalisador em suspensão e na presença de aeração, sob radiação UV e visível. Avaliaram-se inicialmente as condições de reação, como concentração de catalisador e de corante, com o catalisador comercial e precursor de Ti, P25 Degussa. Além da determinação da atividade fotocatalítica, foram feitas as seguintes análises para caracterização dos materiais: difração de raios X (DRX), espectroscopia de refletância difusa (ERD), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e determinação da área específica e volume de poros. A partir dos ensaios fotocatalíticos observou-se que os tratamentos a que foram submetidos os materiais tiveram grande influência na sua atividade catalítica. Sob radiação UV nenhum catalisador foi mais ativo que o P 25. Sob radiação visível, as amostras dopadas com tiouréia (NTT-4-500/TiouréiaI) e amônia (NTT-7-600/NH3I) apresentaram os melhores resultados, com um aumento na fotodegradação de 16 e 30 % em relação às amostras não dopadas, respectivamente. / This work presents the study of the catalytic performance of nanostructured titanium oxide, TiO2, doped with nitrogen in order to improve its photocatalytic activity under visible light. TiO2 nanotubes were prepared by hydrothermal method, where TiO2 particles react with NaOH at high temperature and pressure. Then the material was handled through an acid wash and calcination, in order to produce desirable characteristics for the photocatalyst applications. The best conditions for titania nanotubes preparation were determined by varying the pH of the wash water and calcination temperature. Established these conditions, the research focused on obtaining among three nitrogen doping the one that provided best performance of nanotubes. They were: ammonium hydroxide, urea and thiourea. The degradation reaction of rhodamine B dye was used to evaluate the photocatalytic activity of catalyst. The experiments were performed in a stirred batch reactor, with the catalyst in suspension and in the presence of aeration, in the presence of UV and visible radiations. Initially the reaction conditions, such as catalyst and dye concentrations, were determined with the commercial catalyst and Ti precursor, P25 Degussa. In addition to determining the photocatalytic activity, the material characterization was made by X-ray diffraction (XRD), diffusive reflectance spectroscopy (DRS), transmission electron microscopy (TEM) and determination of specific area and pore volume by N2 absorption isotherms. The photocatalytic tests showed that the acid washed and calcination had a strong influence on its photocatalytic activity. No synthesized catalyst presented a larger photodegradation activity under UV light than P25. Under visible light, the samples doped with thiourea (NTT-4-500/TiouréiaI), and ammonia (NTT-7-600/NH3I) showed the best results with an increase in the photodegradation activity of 16 and 30% compared to the undoped samples, respectively.

Efluentes contaminados por lixiviados de resíduos sólidos urbanos (LRSU), proveniente de aterros sanitários, ou a drenagem ácida de minas (DAM), originados pela oxidação da pirita em rejeitos de carvão, são problemas atuais em termos de impacto ambiental, especialmente na região do Município de Butiá, no Estado do Rio Grande do Sul. O tratamento destes efluentes, via de regra, é bastante oneroso, mas necessário, uma vez que a liberação in natura destas fontes poluidoras pode ser responsável pela degradação severa do ambiente. Em geral, metodologias convencionais de tratamento (como a precipitação/sedimentação, no caso da DAM, e processos biológicos, no caso do LRSU) mostram-se economicamente custosas ou tecnicamente deficientes. Frente a este desafio, esta pesquisa baseou-se na avaliação do tratamento conjunto de DAM e LRSU, via homogeneização, a fim de diminuir custos tradicionais decorrentes. O processo consiste no aproveitamento da alcalinidade do LRSU para neutralizar a acidez da DAM. Ao mesmo tempo, o ferro e o alumínio presentes na DAM permitem a coagulação dos sólidos suspensos, removendo uma significativa carga de poluentes. Resultados obtidos em laboratório no tratamento inicial destes efluentes permitiram uma significativa redução de carga orgânica, nutrientes, metais pesados e bactérias do grupo coliforme. O efluente final apresentou redução na carga lançada de 100% para sólidos suspensos, 36% para DBO, 56% para DQO, 11% para N, 72% para Fe, 73% para Al e 9% para Mn, atenuando suas características iniciais em consonância a alguns padrões de emissão de efluentes líquidos estabelecidos para o Estado do Rio Grande do Sul (Resolução número 128/2006 do CONSEMA). / Municipal landfills wastewaters (MLW) and acid mine drainages (AMD) from coal mines are environmental issues faced, in special case at the city of Butia, in Rio Grande do Sul State. The treatment of such effluents is necessary to avoid undesirable environmental degradation. The conventional treatment techniques (e.g. chemical neutralization for DAM and biological processes for municipal landfills wastewaters) are costly and sometimes inefficient. This work considered a new alternative based in the combined treatment of MLW and AMD. The alkalinity of MLW can neutralize the acidity of the AMD while the iron and aluminum present in the AMD allow the coagulations of the suspended solids of the MLW, reducing considerably the amount of pollutants. The initial results obtained at laboratory scale allowed the reduction of organic load, nutrients, heavy metals and bacteria. The final effluent showed reduction at the charge reaching 100% to solids in suspension, 36% to BOD, 56% to COD, 11% to N, 72% to Fe, 73% to Al e 9% to Mn, without addiction of coagulations polymers, and improving its characteristics considering the emission standards established in the Rio Grande do Sul State, Brazil (Resolution number 128/2006 from CONSEMA).

A drenagem ácida de minas (DAM) é formada quando certos minerais sulfetados são expostos a condições de oxidação. A DAM é normalmente associada com a mineração de carvão, principalmente de depósitos de rejeitos de carvão, que possuem alta concentração de pirita (FeS2). A neutralização da DAM usando materiais alcalinos, como calcário e escórias de aciaria é uma das técnicas utilizadas para remediação deste problema. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar o desempenho da escória de aciaria elétrica do forno-panela na neutralização da DAM em leitos de percolação em comparação com calcário, material tradicionalmente empregado para tal fim. A metodologia de trabalho consistiu na construção de dois sistemas em escala de laboratório, um leito em canal aberto e um reator de leito empacotado. Estudos foram conduzidos para avaliar a capacidade de neutralização e a qualidade do efluente tratado, considerando os seguintes parâmetros: pH, Fe, Al, Cr, Mn, Zn, Ca, Mg, dureza, sulfatos, condutividade e efeitos toxicológicos para microcrustáceos e peixes. Adicionalmente, foram conduzidos estudos de caracterização da escória antes e após aplicação na neutralização da DAM, visando sua futura destinação. O uso de reator de leito empacotado para tratamento da DAM obteve melhores resultados do que o sistema de canal aberto. O reator evita a percolação do efluente por caminhos preferenciais, aumentando a relação volume tratado/volume de leito. Os ensaios realizados com a escória do forno-panela no reator de leito empacotado demonstraram que esse material apresenta uma alta basicidade, permitindo equalização do efluente de saída para que seja descartado na faixa neutra de pH com a remoção dos metais, enquanto com calcário a remoção dos metais foi parcial, ficando o Fe e Mn com valores acima do permitido pela legislação para o descartes de efluentes. Em ambos os casos, o efluente tratado não apresentou toxicidade. Um dos problemas identificados, para ambos os materiais, foi o recobrimento das partículas pelos hidróxidos metálicos na superfície dos materiais, que reduziu a vida útil dos sistemas e o volume de efluente tratado. O ensaio de expansibilidade demonstra que a escória do forno-panela, na sua forma original, apresenta característica expansiva. Após a neutralização do efluente, a escória apresentou expansão menor que o limite estabelecido na norma ASTM C1260, o que poderia viabilizar sua utilização como agregado na construção civil. Os estudos realizados neste trabalho permitiram concluir que o uso de escórias do forno-panela para neutralização de DAM é uma solução, no sentido de melhorar a qualidade da água em depósitos de rejeitos de carvão, possibilitando um destino para a escória de aciaria elétrica após o tratamento da DAM. / The acid mine drainage (AMD) is formed when certain sulfide minerals are exposed to oxidizing conditions. The AMD is commonly associated with coal mining, especially in coal waste deposits that contain high pyrite (FeS2) concentration. The neutralization of AMD using alkaline materials, like limestone and steel slag is one of the useful remediation techniques. The aim of this work was to study the performance of an electric steel slag of a ladle furnace in the neutralization of the AMD in a percolation bed in a comparative way with limestone, material normaly used for this purpose. The methodology of this work is based in the set up of two systems at labotatory scale, one with open channel bed and the other with bed packed reactor. The studies were directed in order to evaluate the neutralization capacity and the quality of the treated effluent, considering the following parameters: pH, Fe, Al, Cr, Mn, Zn, Ca, Mg, hardness, sulphate, conductivity, and toxicological efects to microcrustacean and fish. Addicionaly, some studies was carried out to caracterize the slag before and after application in the neutralization of the AMD, looking for a future destination. The use of the packed bed reactor for the AMD treatment showed better results than the open channels. The reactor avoids the percolation of the effluent to preferential ways, increasing the volume treated/volume of the bed ratio. The tests carried out with slag of the ladle furnace in the packed bed reactor proves that this material have great basicity allowing the equalization of the effluent output to be discharged in a neutral pH degree with metals removal, while with limestone the metals upstake is partial, remainig Fe and Mn with values above than the allowed by the legislation to effluent discharge. In both cases, the efluent didn’t show toxicity. One of the identified problems to both materials was the metalic hidroxid recovering in the surface, reducing the useful life of the system and the volume of treated effluent. The expansibility tests showed that the ladle furnace slag in the original form have expansive characterists. After the neutralization of the effluent, the slag expansion remains below of the standard border ASTM C1260, and could be possible the use as an aggregate in the civil construction. The results showed in this work allows the conclusion that the use of the ladle furnace slag for neutralization of the AMD is a possible solution to improve the water quality in coal waste deposits.

Esta tese tem como objetivo analisar a eficiência de um sistema de tratamento de efluentes gerados na lavagem de aeronaves agrícolas e pelo descarte dos agrotóxicos não utilizados na aplicação aérea. O sistema é composto por piso de lavagem impermeabilizado, tanque de decantação, sistema de oxidação por ozônio e leito de volatilização. Esta pesquisa foi dividida em duas fases. Na Fase 1, acompanhou-se as campanhas de aplicações aéreas, coletando-se dados como: quantidade de efluente gerado, de água consumida e os agrotóxicos utilizados a fim de gerar informações para o experimento proposto e conhecer o impacto ambiental da aplicação aérea de agrotóxicos. O consumo médio de água foi de 112,8L e a produção de efluente foi de 132,8L, por lavagem. Na Fase 2, realizaram-se análises físicas e químicas, da concentração e da carga dos princípios-ativos dos agrotóxicos do efluente, nas etapas do sistema de tratamento. O efluente foi submetido a duas taxas distintas de ozônio, 1,0 e 2,0 g de O3/hora, para avaliar o grau de degradação pela diferença de concentração.O sistema reduziu as concentrações de Piraclostrobina do efluente em 97%, Epoconazole 98,1%, Imazetapir 92,4%, Imazapic 91,8% e Flufenoxuron 82,8%, para taxa de 1,0 g de O3/hora; e para 2,0 g reduziu a concentração de Piraclostrobina em 85,1%, de Epoconazole 97,1%, Imazetapir 97,1%, Imazapic 94,7% e Flufenoxuron 86,0 %. Com a redução da carga a partir da Amostra 1 (sem o efeito do C.O.), constatou-se redução de Piraclostrobina em 90,8%, de Epoconazole 73,0%, Imazetapir 69,1%, Imazapic 71,5% e Flufenoxuron 44,8%, para taxa de 1,0 g de O3/hora ; e para 2,0 g houve redução de Piraclostrobina em 50,3%, de Epoconazole 59,3%, Imazetapir 80,7%, Imazapic 82,4% e Flufenoxuron 63,2. A Demanda Química de Oxigênio do efluente dos agrotóxicos após completar o tratamento apresentou valores acima do permitido para lançamento no meio ambiente, pela legislação ambiental, principalmente a Resolução CONSEMA 128/2006 que limita em 400 mg de O2/L para vazões inferiores a 20 m3/dia. O Cascade com DQO igual a 2.165,00 mg de O2/L, o Opera 4.191 mg de O2/L, e o Only com 668,50 mg de O2/L. O sistema de tratamento funcionou diminuindo a concentração e a carga dos agrotóxicos e reteve o produto final do tratamento, atendendo as legislações agrícolas e ambientais, e as características econômicas e técnicas das empresas de aviação agrícola. / This thesis aims to analyze the efficiency of a system for treating wastewater generated by the washing of agricultural aircraft and the disposal of unused pesticides in aerial application. The system consists of waterproof floor washing, settling pit tank, oxidation system using ozone and volatilization bed. This study was divided into two phases. In Phase 1, followed up campaigns of aerial applications, collecting data such as: amount of effluent generated, water consumed and the pesticides used to generate informations for the proposed study and know the environmental impact of aerial application of pesticides.The average water consumption was 112.8 L and the production of effluent was 132.8 L by washing.In Phase 2, were done physical and chemical analysis, concentration and charge of the active principles of pesticides in the effluent, in the steps of treatment system.The effluent was subjected to two distinct rates of ozone, 1.0 and 2.0 g O3/hour to assess the degree of degradation by the difference of concentration.The system reduced concentrations of Pyraclostrobin of the effluent in 97%, Epoconazole 98.1%, Imazethapyr 92.4%, Imazapic 91,8% and Flufenoxuron 82.8% for the rate of 1.0 g O3/hour, and to 2.0 g reduced Pyraclostrobin concentration in 85.1% , Epoconazole 97.1%, Imazethapyr 97.1%, Imazapic 94.7% and Flufenoxuron 86.0%.With the reduction of the load from the Sample 1 (without the effect of Sample C.O.), it was found that there was a reduction of Pyraclostrobin in 90.8%, Epoconazole 73.0%, Imazethapyr 69.1%, Imazapic 71,8% and Flufenoxuron 44.8% to rate O3/ hour 1.0 g, and for 2.0 g Pyraclostrobin decreased 50.3%, Epoconazole 59.3%, Imazethapyr 80.7%, Imazapic 82.4% and Flufenoxuron 63.2%. The Chemical Oxygen Demand of effluent pesticides after completing treatment showed values above allowed to release into the environment legislation, especially CONSEMA Resolution 128/2006 limiting at 400 mg O2/L for flows less than 20 m3/day. Cascade equals 2165.00 with COD mg O2/L, Opera 4191 mg O2/L, and Only with 668.50 mg O2/L. The treatment system worked decreasing the concentration and the load of pesticides and retained the final product of the treatment, given the agricultural and environmental legislation, and the economic and technical characteristics of agricultural aviation companies.

Os resíduos do processo de curtumes e a crescente importância da geração de energia a partir de fontes renováveis fazem com que seja necessário estudar formas de biodegradação dos resíduos produzidos pela indústria coureira e gerar energia a partir disso. Os resíduos sólidos produzidos pelos curtumes contêm cromo e costumam ser dispostos em aterros industriais perigosos. O biogás com alto teor de metano é o produto dessa decomposição, através de digestão anaeróbia. A partir desses conceitos, esse trabalho propõe realizar ensaios de biodegradação com lodo, proveniente de uma estação de tratamento de efluentes de curtumes, e com farelo de couro wet-blue (couro curtido ao cromo) em biorreatores de bancada. O objetivo principal foi isolar, quantificar e identificar os microrganismos que apresentam potencial de produzir biogás com alto teor de metano. Ainda, a forma de armazenamento prévio do lodo adicionado também foi analisada. Primeiramente, incubou-se o lodo com farelo de couro wet-blue em biorreatores de bancada (dez ensaios de biodegradação divididos em duas montagens) e análises de quantificação e de qualificação do biogás gerado foram feitas. Depois, realizou-se a coleta de alíquotas da biomassa gerada nos biorreatores em diferentes fases do crescimento. O isolamento da biomassa coletada foi conduzido em frascos tipo penicilina com meio de cultura propício para o crescimento de arqueas metanogênicas, onde era possível a incubação em atmosfera anaeróbia. A partir dos crescimentos dos microrganismos, realizaram-se testes de contagem, isolamento, coloração de Gram, além de novos testes de coleta de biomassa dos próprios frascos. Como resultado, a influência do armazenamento prévio do lodo na biodegradação deste com farelo de couro wet-blue ainda não foi totalmente elucidada. Os microrganismos isolados não eram arqueas metanogênicas. Realizou-se a contagem de microrganismos, em dois ensaios de biodegradação que tiveram sua biomassa coletada. O primeiro biorreator analisado (biorreator 4) apresentou 1,90 x 109 e 4,45 x 106 UFC/mL para o sólido precipitado e para o líquido sobrenadante, respectivamente. O segundo biorreator analisado (biorreator 7) apresentou 1,35 x 109 e 1,09 x 109 UFC/mL para o sólido precipitado sem e com adição de lodo ao meio de cultivo antes da autoclavagem, respectivamente, e 9,10 x 106 e 8,30 x 106 UFC/mL para o líquido sobrenadante sem e com adição de lodo ao meio de cultivo antes da autoclavagem, respectivamente. Foi detectado metano apenas nos frascos que continham alíquotas de biomassa provenientes dos biorreatores que estavam pouco diluídos, provenientes da coleta em fase final de produção de biogás, com quantidades elevadas de microrganismos. O percentual de metano encontrado nesses frascos variou entre 25,75 e 53,66% e foi detectado após a terceira semana de incubação. A homogeneização do lodo se mostrou um fator de grande influência na biodegradação. A técnica de isolamento com a utilização de frascos de penicilina mostrou-se adequada para a quantificação de microrganismos metanogênicos presentes nos ensaios de biodegradação, mas ainda não adequada para o isolamento das arqueas metanogênicas. / The tanning process waste and the increasing importance of energy generation from renewable sources make the study of alternative biodegradation ways of the waste produced by leather industry and the generation of power from it a necessity. The solid residues produced by tanneries contain chromium and are usually disposed in hazardous industrial landfills. Biogas with high methane content is the product of this decomposition by anaerobic digestion. Based on these concepts, this study proposes to perform biodegradation tests with sludge, from a tannery effluent treatment plant, and with wet-blue (leather tanned with chromium) shavings in bench bioreactors. The main objective was to isolate, quantify and identify microorganisms with potential to produce biogas with high methane content. Further, the prior storage form of the added sludge was also analyzed. First, the sludge and the wet-blue shavings were incubated in bench bioreactors (ten biodegradation tests divided into two assemblies) and quantification and qualification analysis of the generated biogas were made. Later, biomass aliquots generated in the bioreactors were collected at different growth stages. The collected biomass isolation was conducted in penicillin type injectable vial filled with culture medium propitious for methanogenic archaea growth, where it was possible to incubate in anaerobic atmosphere. From microorganisms’ growth, test of counting, depletion, Gram stain and other biomass collection of the vials themselves were carried out. As a result, the prior sludge storage influence on biodegradation tests of sludge with wet-blue shavings was not yet fully elucidated. Isolated microorganisms were not methanogenic archaea. The microorganism counting was held in two biodegradation tests with collected biomass. The first bioreactor analyzed (bioreactor 4) showed 1,90 x 109 and 4,45 x 106 CFU/mL for the precipitated solid and the supernatant liquid, respectively. The second bioreactor analyzed (bioreactor 7) showed 1,35 x 109 and 1,09 x 109 for the precipitated solid without and with added sludge in the culture medium before autoclaving, respectively, and 9,10 x 106 and 8,30 x 106 CFU/mL for the supernatant liquid without and with added sludge in the culture medium before autoclaving, respectively. Methane was only detected in vials containing collected biomass aliquots from final stages of biogas production bioreactors that were bit diluted and had high amounts of microorganisms. The percentage of methane found in these vials ranged between 25,75 and 53,66% and was detected after three weeks of incubation. The sludge homogenization proved to be a great influence factor on biodegradation. The isolation technique with penicillin type injectable vial proved to be appropriate for methanogenic microorganisms’ quantification in biodegradation tests, although it is not fully understood for the methanogenic archaea isolation.

O zinco é um dos metais mais utilizados nos processos de tratamento de superfícies. Os efluentes contaminados com zinco, gerados nestes processos, trazem preocupação devido ao grande volume, elevada toxicidade, acumulação e persistência. O presente estudo avaliou a remoção de íons zinco de soluções aquosas, por adsorção em carvão ativado comercial, através de experimentos em batelada e em escala piloto. Ensaios em batelada objetivaram estudar a influência dos parâmetros de processo pH, tempo de contato e concentração de sólido adsorvente na remoção de íons Zn2+ a partir de uma solução com concentração inicial de 10 mg.L-1. A partir das melhores condições encontradas, a isoterma de equilíbrio do sistema foi construída e o ajuste dos dados experimentais aos modelos não lineares de Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson e Sips foi verificado. Ensaios em planta piloto foram realizados a fim de identificar a curva de ruptura do sistema. No processo de adsorção contínuo em leito fixo, foram avaliadas diferentes condições operacionais, variando-se a vazão de alimentação (15 e 20 mL.min-1) e a massa de adsorvente utilizada como recheio do leito (10, 13, 20 e 40 g). Os resultados apontaram como parâmetros ótimos de adsorção: pH igual a 6, tempo de contato de 30 min e concentração de sólido adsorvente de 20 g.L-1. O modelo de Sips apresentou o melhor ajuste dentre os modelos matemáticos estudados. O experimento realizado em planta piloto utilizando-se uma vazão de 15 mL.min-1 e massa de sólido sorvente de 40 g, obteve os melhores resultados dentre as condições analisadas, apresentando tempo de ruptura e exaustão do leito aos 5 e 90 min, respectivamente. / Zinc is one of the most used metals in surface treatment processes. The effluents contaminated with zinc, generated in these processes, bring concern due to the large volumes, high toxicity, persistence and accumulation. This study evaluated the removal of zinc ions from aqueous solutions, through adsorption by commercial activated carbon, using continuous (pilot plant) and bench scale. The batch experiments studied the influence of pH, contact time and adsorbent concentration in the removal of Zn 2+ ions from a solution with initial concentration of 10 mg.L-1. After achieving the best process parameters, the system’s equilibrium isotherm was constructed, and the fit of experimental data to the nonlinear Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson and Sips models was verified. Pilot plant tests were carried out in order to identify the system’s breakthrough curve. In the continuous fixed bed adsorption process, different operating conditions were evaluated by varying the feed flow (15 and 20 mL.min-1) and the mass of adsorbent material used as filling (10, 13, 20 and 40 g). The results showed as the optimum parameters for adsorption: pH 6, contact time of 30 min and adsorbent concentration of 20 g.L-1. The Sips model presented the best fit among the mathematical models studied. The experiment conducted in a pilot plant, using a flow rate of 15 mL.min-1 and solid adsorbent mass of 40 g, had the best results among the examined conditions, with breakthrough and exhaust times of 5 and 90 min, respectively.

Os resíduos sólidos da indústria coureira são produzidos em diferentes etapas de limpeza, classificação e ajuste da espessura do couro, e são classificados como perigosos quando gerados nas etapas posteriores ao curtimento com cromo. Os resíduos que já passaram pela etapa de curtimento apresentam elevada estabilidade, não sendo facilmente degradados. Além disso, nas etapas do acabamento molhado do couro, em especial no tingimento, corantes são utilizados para conferir cor aos artigos. Devido à necessidade de utilização de água e corantes em excesso, são gerados, nessas etapas, efluentes coloridos. Esses efluentes possuem quantidades elevadas de substâncias solúveis e coloridas que, devido ao seu potencial recalcitrante, não são facilmente removidas em sistemas convencionais de tratamento de efluentes. Neste trabalho, é apresentada uma nova proposta para o uso dos resíduos sólidos da indústria coureira antes de seu destino final, possibilitando assim uma sobrevida a esses resíduos como adsorventes alternativos de substâncias presentes em efluentes industriais do processamento do couro, em especial, os corantes oriundos das operações de acabamento molhado, com perspectivas ao reuso dos efluentes. Os efluentes oriundos da etapa de acabamento molhado de couro em escala piloto foram caracterizados. Assim, soluções aquosas sintéticas no intervalo de concentrações de corantes de efluentes foram preparadas e foi avaliada a capacidade de adsorção de dois tipos de resíduos de couro (curtido ao cromo e vegetal) em diferentes valores de pH. As isotermas de adsorção e cinética dos corantes Amarelo Ácido 194, Vermelho Ácido 357 e Preto Ácido 210 foram obtidos para os resíduos de couro curtido ao cromo no pH ideal de adsorção (entre 2 e 3). Além disso, a remoção do corante presente em efluente de tingimento (obtido em escala piloto) foi otimizada utilizando técnicas sequenciais de planejamento de experimentos. As isotermas apresentaram diferentes comportamentos, sendo do tipo C1, H2 e H3/L3 para os corantes Amarelo 194, Vermelho 357 e Preto 210, respectivamente. Os estudos dos mecanismos de transferência de massa demonstraram que a adsorção do corante Amarelo 194 é controlada pela transferência de massa na camada limite, enquanto que para os corantes Vermelho 357 e Preto 210 também foi observada a difusão no interior da partícula. Para esses dois últimos corantes, as difusividades foram da ordem de 10-9 e 10-11 m2 min-1. Os dados termodinâmicos, associados a análises instrumentais, confirmaram a natureza de adsorção por interações entre os grupos SO3 - e NO2 - dos corantes com os grupos NH(n) + do couro. Para a remoção do corante Vermelho 357 de efluentes de tingimento, uma região de ótimo foi observada para capacidade de adsorção no equilíbrio, correspondente ao pH 3,0 e temperatura entre 16 e 18 °C, sendo obsevado aproximadamente 74 mg g-1 para a concentração de 6,0 g L-1 de adsorvente. Entretanto, na região de estudo não foi observado região de ótimo para a remoção, sendo que para isso seria necessário um deslocamento no planejamento para pH inferiores a 3 e temperaturas superiores a 35 °C, o que de certa forma é inviável. Observouse que a máxima remoção em pH 3 e 35 °C foi de 75 %. O processo de remoção do corante por adsorção foi capaz ainda de reduzir a toxicidade do efluente em cerca de 90 %. / The solid wastes from the tannery industry are produced in different steps of cleaning, sorting and adjusting the thickness of the leather, and they are classified as hazardous waste when they are produced after chrome tanning. The tanned leather wastes present high stability and are not easily degraded. Moreover, in the wet leather finish, particularly during the dyeing process, dyes are used to color the items. Due to the need of using water and dye in excess, colored effluents are generated in these steps. These effluents have high amounts of soluble and colored substances that, due to their recalcitrant potential, are not easily treated in conventional eflluent treatment systems. In this research, a new proposal for the use of solid waste in the leather industry before its final destination is presented, which enables the reuse of these wastes as alternative adsorbents of substances in industrial effluents from the leather processing, particularly dyes derived from wet finishing operations, with the aim of reusing the wastewater. The effluents from the wet leather finish steps in a pilot scale were characterized. Thus, aqueous synthetic solutions in the concentration range of effluent dyes were prepared and the adsorption capacity of two types of leather waste (chrome tanned and vegetable leather) was evaluated at different pH values. Adsorption isotherms and kinetics of Acid Yellow 194, Acid Red 357 and Acid Black 210 dyes were obtained for chrome tanned leather waste in optimal adsorption pH (between 2 and 3). Furthermore, the removal of the dyes in deing wastewater (obtained in a pilot scale) was optimized by using sequential experimental design techniques. The isotherms presented different results: C1, H2 and H3/L3 types for the Yellow 194, Red 357 and Black 210 dyes, respectively. Studies on the mechanisms of mass transfer have shown that the adsorption of the Yellow 194 dye is controlled by mass transfer in the boundary layer, whereas in Red 357 and Black 210 dyes a diffusion was also observed inside the particle. For these last two dyes, diffusivities were 10-9 and 10-11 m2 min-1. The thermodynamic data, associated with instrumental analysis, confirmed the nature of adsorption by interactions between the NO2 - and SO3 - groups of the dyes with the NHn + groups of the leather. For removing the Red 357 dye in dyeing effluents, an optimum region was observed for the adsorption capacity in equilibrium, which corresponds to pH 3.0 to 3.2 and temperature between 16 and 18 °C, with about 74 mg g-1 for the concentration of 6.0 g L-1 adsorbent. However, in the study region an optimum region for the removal was not observed, and this would require a shift in planning for pH below 3 and temperatures above 35 °C, which is somewhat impractical. It was observed that the maximum removal at pH 3 and 35 °C was 75 %. The removing process the dye by adsorption was also able to reduce the toxicity of the effluent by about 90 %.

Os poluentes orgânicos emergentes (POE) são compostos químicos presentes numa variedade de produtos comerciais como medicamentos, produtos de higiene, agrotóxicos, surfactantes, dentre outros, podendo ser encontrados em matrizes ambientais e biológicas. Esses poluentes não são usualmente monitorados ou ainda não possuem legislação regulatória correspondente, mas apresentam risco à saúde humana e ao meio ambiente. Dentre esses POE, podemos destacar o nonilfenol etoxilado, um surfactante não-iônico utilizado no desengraxe alcalino da indústria de galvanoplastia. Esse surfactante possui uma recalcitrância e toxidade que aumenta com a diminuição do número de grupos etoxilados, processo que ocorre quando ele é biodegradado. Alguns dos produtos da biodegradação são o nonilfenol com 4, 3, 2 ou 1 grau de etoxilação e nonilfenol, este considerado disruptor endócrino imitando o hormônio natural 17β-estradiol. Tratamentos convencionais de efluentes e água não são eficientes para degradação completa desses compostos. O emprego de processos mais eficientes, como processos oxidativos e oxidativos avançados tais como a Eletrólise (E), Fotólise direta (F), Fotocatálise heterogênea (FH) e a fotoeletrooxidação (FEO), tecnologias limpas que utilizam o elétron e o fóton como reagentes, têm sido proposto como opção para a degradação desses compostos, evitando assim a contaminação dos recursos hídricos. Este trabalho foi realizado com uma solução baseada na composição de um efluente industrial contendo nonilfenol etoxilado com 4 graus de etoxilação. Os ensaios de FEO foram realizados em triplicata, variando-se a densidade de corrente, potência de lâmpada e o tempo de tratamento. Além disso, foram realizados, para efeito de comparação e elucidação de mecanismos, ensaios de eletrólise, fotólise direta e fotocatálise heterogêna. As amostras coletadas antes e após os processos oxidativos foram caracterizadas por diferentes métodos analíticos e por toxicidade. Verificou-se que no tempo de tratamento de 240 minutos as diferentes configurações de FEO não foram suficientemente eficazes na degradação de todo o poluente que se encontra na solução inicial, entretanto, a configuração FEO3 não gerou metabólitos mais tóxicos, não apresentou diferença de germinação e de crescimento de raiz, não apresentando também citotoxicidade e genotoxicidade em alface e em cebola, apresentando toxicidade apenas em peixes em uma concentração de 70,71%, o que pode ser evitado com o aumentando do tempo de tratamento, à vista disso, o processo de FEO torna-se uma opção na degradação do nonilfenol etoxilado e de outros POE, evitando assim que esses atinjam os recursos hídricos. / The emerging organic pollutants (POE) are chemical compounds present in a variety of commercial products such as medicines, toiletries, pesticides, surfactants, among others, can be found in environmental and biological matrices. These pollutants are usually not monitored or have no corresponding regulatory legislation, but present risk to human health and the environment. POE Among these, we highlight the nonylphenol ethoxylate, one non-ionic surfactant used in degreasing alkaline electroplating industry. This surfactant has a recalcitrance and toxicity increases with the decrease of the number of ethoxylate groups, a process which occurs when it is biodegraded. Some of the products of biodegradation are nonylphenol with 4, 3, 2 or 1 degree of ethoxylation of nonylphenol and this considered endocrine disruptor mimicking the natural hormone 17β -estradiol. Conventional treatment of sewage and water are not efficient for complete degradation of these compounds. The use of more efficient processes, such as oxidation and advanced oxidation processes such as direct photolysis (F), Electrolysis (E), heterogeneous photocatalysis (FH) and photoelectrooxidation (FEO), clean technologies that utilize the electron and photon reagents have been proposed as an option to the degradation of such compounds, thereby avoiding the contamination of water resources. This work was carried out with a solution based on the composition of an industrial effluent containing nonylphenol ethoxylate with 4 degrees of ethoxylation. FEO assays were performed in triplicate, by varying the current density lamp power and treatment time. In addition, we performed, for comparison and elucidation of mechanisms, testing electrolysis, photolysis and photocatalysis heterogenous. The samples collected before and after the oxidative processes were characterized by different analytical methods and toxicity. It was found that treatment time of 240 minutes, the FEO different configurations were not efficient enough to degrade any pollutants that is in the initial solution, however, the configuration FEO3 not more toxic metabolites generated no significant difference in seed germination and root growth, no significant cytotoxicity and genotoxicity also in lettuce and onion, showing toxicity on fish only at a concentration of 70.71 %, which can be avoided by increasing treatment time, the sight, the process of FEO becomes an option in the degradation of nonylphenol ethoxylate and other POE, thus preventing it reaches the water.

A Osmose Inversa (OI) é amplamente utilizada nos processos de desmineralização, onde são utilizados módulos espirais que após 3 a 5 anos de uso são descartados devido à queda de seu desempenho. Estes módulos ainda podem ser reaproveitados em tratamentos que não exijam um efluente final com qualidade tão elevada, como por exemplo, em correntes de reuso. Um efluente com potencial para ser reutilizado é a purga, a qual é drenada da bacia da torre de resfriamento com a finalidade de reduzir a concentração de sais e outras impurezas da água de recirculação. Estes processos industriais utilizam grandes quantidades de água, sendo de grande importância estudos que visem o seu reaproveitamento. Uma alternativa seria o tratamento desta corrente utilizando as membranas de OI descartadas, porém um fator limitante é a qualidade do efluente que irá alimentar os módulos de OI descartados, devido à pequena espessura dos canais de alimentação. A proposta deste trabalho foi ajustar o pré-tratamento para um sistema de filtração com membranas de OI descartadas com o objetivo de tratar e reutilizar a corrente de purga de uma torre de resfriamento, como água de reposição. Foram avaliados como pré-tratamentos processos de coagulação/floculação, filtração com filtro de areia,sorção com carvão ativado comercial e combinações destes. A avaliação da eficiência dos tratamentos foi realizada através de análises de pH, condutividade elétrica, turbidez, dureza total, DQO, sílica e SDI. Após cada pré-tratamento, o efluente tratado foi alimentado no sistema de OI, avaliando-se o fluxo de permeado, permeabilidade hidráulica, retenção salina e a propensão ao fouling, para, então, determinar a eficiência do tratamento proposto. O permeado foi analisado e os parâmetros foram comparados com a água de reposição utilizada na torre de resfriamento. Verificou-se que o melhor tratamento obtido foi utilizando a coagulação/floculação seguida do filtro de areia, apresentando SDI5 5,5 e turbidez de 0,3 NTU; o processo de sorção com carvão ativado não demonstrou bons resultados para as condições testadas. Através das análises das membranas utilizadas para as medidas de SDI e dos valores dos contaminantes presentes após os pré-tratamentos, pôde-se perceber uma diminuição de incrustações referentes aos teores de sílica e dureza, principais causadores de fouling, indicando uma melhora na qualidade da corrente de purga pré-tratada, que apresentou características adequadas para alimentação do sistema de OI. Ainda, as membranas de OI apresentaram uma retenção salina em torno de 97% e as análises dos permeados obtidos indicaram valores de contaminantes inferiores aos da água de reposição da torre, demonstrando a possibilidade de reutilização. / Reverse Osmosis (RO) is widely used in demineralization processes, where spiral wound modules are used, which after 3-5 years are discarded to lose their performance. However, these modules can be reused for treatments that do not require final effluent with so high quality. The blowdown is drained from the basin of the cooling tower in order to reduce the concentration of salts and other impurities from recirculating water. These industrial processes use large quantities of water, so it’s important to study reuse possibilities. An alternative would be treating this stream using RO discarded membranes, but some limiting factors are the quality of the feed water and the thin feed channels. Thus, the aim of the study is to set a pretreatment to a RO system that uses discarded membranes from the demineralization process to treat the blowdown stream of a cooling tower, with will reuse as make-up water. Steps of coagulation and flocculation, sand filter filtration, sorption with activated carbon and combinations of these were proposed as pre-treatments. Analysis of pH, conductivity, turbidity, total hardness, COD, silica and SDI were used to evaluate the efficiency of the pretreatments. After each proposed pre-treatment, the treated effluent was tested in RO system and the permeate flow, salt retention and hydraulic permeability were evaluated to identify the presence of fouling and the membranes performance. Also the permeate analysis were compared with the makeup water used in the cooling tower. The sand filter as only step treatment is not effective for good treatment of the stream, obtaining the best result when coupled with coagulation/flocculation process. The GAC had not shown good results for the tested conditions. RO discarded membranes presented high salt retention, about 97% and analysis of the permeates indicate the reuse possibility. Through MEV and EDS analysis of SDI membranes, we could notice a decrease of scale related to silica and hardness, which are the main cause of fouling, indicating an improvement of the quality of the treated stream, which presents suitable characteristics for feed RO systems with discarded modules.