[pt] Apesar dos avanços verificados nos últimos anos, o aproveitamento energético do biogás no Brasil ainda não é uma prática consolidada no tratamento de esgotos. Em estações de tratamento de esgotos (ETEs) com processos anaeróbios, o biogás se mostra como um produto estratégico econômico, social e ambientalmente, em muitos países do mundo, em especial na Alemanha. O projeto de cooperação técnica Brasil-Alemanha – PROBIOGÁS – foi o propulsor da discussão do biogás no saneamento no país. O presente trabalho retrata as principais ações e impactos do PROBIOGÁS no setor de tratamento de esgotos brasileiro e propõe uma continuidade às ações desenvolvidas por meio de instituições chave. Além disso, são levantados os desafios e perspectivas do biogás no setor, usando como base o histórico na Alemanha. No âmbito do PROBIOGÁS, os resultados foram bastante exitosos e consolidam as bases para o avanço do tema no Brasil. Como legados do projeto, desenvolveram-se diversas referências técnicas nacionais, promoveu-se a integração de diversos atores chave, fomentou-se a pesquisa aplicada e foram desenvolvidas capacidades de mil e oitocentas pessoas. Apesar disso, ainda se faz necessário que todo o conhecimento produzido seja replicado para as diversas realidades no país. Além disso, os principais desafios passam pela fragilidade da estratégia de gestão, pouca integração entre o desenvolvimento científico e sua aplicação, e necessidade de desenvolvimento de capacidades. Por fim, fica claro que, para o desenvolvimento de projetos de biogás de ETEs bem-sucedidos torna-se indispensável a incorporação do conceito de ETE Indústria. / [en] The current context of sewage treatment in Brazil is critical: only 40 percent of all generated wastewater is treated (ANA, 2015). Therefore, the expansion of the provision of sewage treatment services must take place within a scenario of investment difficulties, more stringent quality standards, higher energy and sludge operation costs and sewer rates that do not reflect real costs. Given that the provision of this service is not compromised and to move forward effectively on this issue, a change in management and paradigm breakdown must be done by establishing the concept of Industrial waste water treatment plant (WWTP). This concept envisions the WWTP as a closed loop, which receives an effluent for treatment and that through the efficiency of its processes delivers a treated effluent, seeking to optimize costs, recover and value the by-products and promote public health, based on a sustainable servicing of the institutional, social, environmental and economic dimensions. One of the potential by-products of sewage treatment is the biogas. This is because the UASB reactors for the treatment of domestic sewage is consolidated in the country (VAN HAANDEL et al., 2006; CHERNICHARO et al., 2015), considering the WWTP in operation, in different sizes and in the projects contemplated by the Growth Acceleration Program (PAC, in Portuguese). Chernicharo (2017) counted 908 anaerobic reactors that serve about 23 million inhabitants and routinely produce biogas. Considering the diagnosis of WWTPs carried out by the Agência Nacional de Águas - (2016), a Brazilian water agency, it shows that more than a third of the plants use anaerobic reactors. By transforming biogas from a by-product of the treatment process into a renewable energy source, WWTP also promotes a new level of service delivery, generating distributed energy that provides an improvement in the management of its energy and in the treatment processes. From the point of view of service provision, biogas plays a strategic role because it acts as a fuel to promote a sustainable service from a social, environmental and economic perspectives.

A ETA Guandu é de vital importância para o estado do Rio de Janeiro por ser responsável pelo abastecimento de 8,5 milhões de pessoas na Região Metropolitana. Este trabalho tem como objetivo efetuar uma análise qualitativa de sua vulnerabilidade, em relação à qualidade e quantidade de água captada, perante diversos fatores de estresse, visando dimensionar a importância da variabilidade climática na composição de sua vulnerabilidade. Adotou-se o conceito de vulnerabilidade como função da exposição (grau em que um sistema experimenta estresses), da sensibilidade (grau em que um sistema é afetado pelo estresse) e capacidade adaptativa (capacidade de um sistema de se ajustar, moderar ou lidar com as conseqüências de um estresse). Dessa forma, foi possível desenvolver uma metodologia de análise qualitativa de vulnerabilidade, específica ao caso da ETA Guandu, perante quatro fatores de estresse considerados como os mais determinantes para a vulnerabilidade atual: i) variabilidade climática; ii) transposição; iii) condições ambientais e qualidade da água e iv) acidentes ambientais. Os resultados evidenciaram que o maior grau de vulnerabilidade da ETA Guandu se relaciona à transposição, já que diversas partes de sua infraestrutura não dispõem de ações de manutenção preventiva. A vulnerabilidade devido às condições ambientais é também intensa, principalmente a turbidez no período chuvoso; entre 2000 e 2010, a ETA Guandu foi parcialmente paralisada 22 vezes em função do grande aporte de sedimentos. Não identificamos nenhum registro de paralisação total da ETA Guandu em função de acidentes ambientais, embora algumas vezes estes tenham imposto a paralisação da transposição. O componente variabilidade climática (intensificação de eventos hidrológicos extremos) revelou-se como o estressor menos determinante da vulnerabilidade atual.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:00:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3585.pdf: 4834479 bytes, checksum: 5a0924e0311d45a52820620dbafa4f6a (MD5) Previous issue date: 2011-03-23 / Universidade Federal de Minas Gerais / Most of Water Treatment Plant (WTP) for public supply in Brazil use surface water as source and conventional complete cycle as treatment system. In this type of treatment wastewater are restrained/generated which vary mainly according to the type and amount of chemical added and the characteristics of the water resource. This wastewater is found mainly in clarifiers (sludge) and backwash water filter (BWF) from WTP. Unfortunately, most of Brazilian WTP launches its waste directly into water resources, violating Brazilian Law 9605 published in 1998. There are mechanical and natural technologies for water removal from wastewater restrained during the treatment. Once known that wastewater from WTP has fluid characteristic, some technologies to remove its water have been developed. A natural one is the drainage bed, developed and proposed by Cordeiro (2001). The drainage bed has basically two stages: drainage and evaporation. This dissertation presents results of a study, whose centre objective was to achieve improvements in water sludge removal restrained in clarifiers by the use of plastic cover (evaporation stage). Results of effective tests in prototypes located in Sao Carlos WTP (Sao Paulo State) with plastic cover have showed that this roof (commercial reference PVC 0.30 milimeters) uses has accelerated the evaporation process, and has protected sludge from rain. The height of the roof that presented the best result was 0.20 meters in relation to the board of prototype, realizing to obtain a sludge 56% dryer than in tests without the roof. Preliminary tests in laboratory scale generated a promising scenario for the use of cationic polymer in large scale doubling the efficiency of the initial drainage of sludge. However, other laboratory tests with different characteristics of geotextile blanket only confirmed the superiority of using woven blanket type with surface density of 600 g/m² (which had already been used in other studies), compared to the others, in reference to obtain better efficiency at the initial drainage of water present in raw sludge. / A maior parte das Estações de Tratamento de Água (ETAs) para abastecimento existente no Brasil se utiliza de captação de águas superficiais e sistema de tratamento de ciclo completo convencional. Neste tratamento são retidos/gerados resíduos que variam principalmente segundo o tipo e quantidade de produto químico adicionado e as características do manancial de captação. Estes resíduos são encontrados principalmente nos decantadores (lodo) e na água de lavagem dos filtros (ALF) das ETAs. Infelizmente, a maioria das ETAs brasileiras lança seus resíduos diretamente em corpos d água, infringindo disposições da Lei 9.605/98. Existem tecnologias mecanizadas e naturais para remoção de água dos resíduos retidos no tratamento. Uma vez que possuem característica fluida, foram desenvolvidas algumas tecnologias para remoção de suas águas. Uma tecnologia natural para remoção de águas de resíduos de ETAs é o leito de drenagem, desenvolvido e proposto por Cordeiro (2001). O leito de drenagem possui basicamente duas etapas envolvidas: drenagem e evaporação. Esta pesquisa apresenta resultados de um estudo, cujo objetivo central foi alcançar melhorias na remoção da água de lodo retido nos decantadores através da utilização de cobertura plástica no leito de drenagem (etapa de evaporação). Resultados obtidos nesta pesquisa para ensaios realizados em protótipos de leitos de drenagem instalados na ETA de São Carlos-SP demonstraram que, quando se utiliza cobertura plástica (referência comercial PVC 0,30 mm), o processo de evaporação da água presente no lodo é acelerado e a ocorrência de precipitação não interfere em momento algum na remoção de água do lodo. A altura da cobertura em relação ao protótipo que apresentou os melhores resultados foi de 0,20 m, permitindo-se obter um lodo final até 56% mais seco que na ausência de cobertura. Ensaios realizados em escala laboratorial para condicionamento prévio do lodo bruto com polímero catiônico apresentaram resultados promissores para sua utilização em maior escala, duplicando a eficiência da drenagem inicial do lodo. Entretanto, outros ensaios laboratoriais com mantas geotêxteis de características distintas apenas confirmaram a superioridade da utilização de manta do tipo tecida de densidade superficial 600g/m² (que já havia sido utilizada em outras pesquisas) em relação às demais, no que se refere à obtenção de melhor eficiência na drenagem inicial da água presente no lodo bruto.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:35:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6749.pdf: 21604971 bytes, checksum: ea6b5030f47becaef3fc6875b8d6bc0e (MD5) Previous issue date: 2015-03-27 / Universidade Federal de Minas Gerais / This work aimed to investigate the occurrence of 12 emerging contaminants (pharmaceuticals, hormones and triclosan) in samples of influents and effluents, as well the removal in the sewage treatment plant (STP) of São Carlos. It was also investigated the occurrence and spatiotemporal distribution of emerging contaminants in surface waters and sediments from the Monjolinho River, the receptor of effluents, and one of its tributaries, the Água Quente Stream (AQS), which receives the discharge of non treated sewage. Influent and effluent samples were collected weekly. Surface water and sediment samples were obtained every two and four months, respectively, in points since the source until the mouth of the Monjolinho River. The target compounds in dissolved fraction of aquous samples were extracted by solid phase extraction (SPE), while for sediments it was performed ultrassonic extrations with solvents followed by SPE. The analytical determinations were made by ultra high pressure liquid chromatography coupled to mass spectrometer equipped with triplequadrupole analyser (LC-MS/MS). The hormone 17-α-ethynilestradiol was not detected in any sample. However, all the pharmaceuticals evaluated and triclosan were detected in influent samples. The STP with upflow anaerobic sludge blancket (UASB) and air dissolved flotation in São Carlos presented low removal for carbamazepine, diclofenac, propranolol and ibuprofen. On the other hand, triclosan presented the highest removal (91.2%). In surface waters and sediments from Monjolinho river the concentration of contaminants presented an increasing trend since the source of the river to the downstream of the STP effluent discharge and after the confluence of the AQS (which flows into the river at the same place), where it was observed the highest concentrations in the Monjolinho River. The AQS, in its turn, presented higher concentrations of pharmaceuticals and triclosan than the Monjolinho River, due to the discharge of non treated sewage. Carbamazepine and diclofenac were persistent in both STP and aquatic body. The strong correlations between this compounds and electrical conductivity (considered a conservative parameter) sugests that CMZ and DCF can be tracers of both treated and non treated sewage release in the study area. Ee conclude that the main sources of phamaceuticals and triclosan to the Monjolinho River are the discharge of non treated sewage (from the AQS) and effluent from STP, since their removal is very low. Unlike the studies involving endocrine disruptors, the effects of other classes of emerging contaminants have been yet little explained in literature. Therefore, more surveys on the occurrence of these compounds combined with ecotoxicological studies must be conducted to make clear the magnitude of the impact that these substances can cause in the environment. Based on this information, adjustments in the effluent treatment may be investigated in the future, if there is interest in effectively removing this compounds in STP. / Neste trabalho foi investigada a ocorrência de 12 contaminantes emergentes (fármacos, hormônios e triclosan) em amostras de esgoto bruto e tratado, bem como foi avaliada a remoção dos mesmos pela estação de tratamento de esgoto (ETE) de São Carlos. Também investigou-se a ocorrência e distribuição espaço-temporal desses compostos em águas superficiais e sedimentos do rio do Monjolinho, o corpo aquático receptor, e em um de seus afluentes, o Córrego da Água Quente (CAQ), o qual recebe esgoto sanitário não tratado. Amostras de esgoto, águas e sedimentos foram coletadas semanalmente, bimestralmente e a cada quatro meses, respectivamente. No rio do Monjolinho, os pontos de amostragem abrangeram desde a nascente até a foz. Os compostos alvo na fração dissolvida das amostras aquosas foram extraídos por extração em fase sólida (SPE), enquanto que para sedimentos foi realizada extração ultrassônica com solventes, seguida de SPE. As determinações analíticas foram feitas por cromatografia de ultra eficiência acoplada à espectrometria de massas com analisador triplo quadrupolo (UPLC-MS/MS). O hormônio 17-α-etinilestradiol não foi detectado em nenhuma das matrizes avaliadas. Porém, todos os fármacos avaliados e triclosan foram detectados nas amostras de esgoto bruto. O tratamento de esgoto empregando reator anaeróbio de fluxo ascendente (UASB) seguido de flotação por ar dissolvido (FAD) na ETE de São Carlos apresentou baixa remoção para carbamazepina, diclofenaco, propranolol e ibuprofeno, enquanto o triclosan apresentou a maior remoção (91,2%). Nas águas superficiais e sedimentos do rio do Monjolinho as concentrações dos contaminantes foram crescentes desde a nascente até após a confluência do CAQ e o lançamento do efluente da ETE (os quais ocorrem no mesmo local), onde ocorreram as maiores concentrações encontradas no rio do Monjolinho. O CAQ apresentou concentrações mais elevadas de fármacos e triclosan do que o rio do Monjolinho, devido ao aporte de esgoto não tratado. Carbamazepina e diclofenaco foram persistentes tanto em amostras de esgoto quanto no corpo aquático. Fortes correlações entre ambos os compostos e condutividade elétrica (este considerado um parâmetro conservativo) sugerem que os dois fármacos são bons traçadores do aporte de esgoto sanitário tratado e/ou não tratado na área de estudo. Conclui-se que as principais fontes de fármacos e triclosan no rio do Monjolinho são o lançamento de esgoto não tratado (por meio do CAQ) e esgoto tratado, uma vez que a remoção dos mesmos na ETE, é bastante baixa. Ao contrário dos estudos envolvendo desreguladores endócrinos, os efeitos adversos de outras classes de contaminantes emergentes ainda têm sido pouco elucidados na literatura. Portanto, mais pesquisas sobre a ocorrência desses compostos aliados a análises ecotoxicológicas devem ser realizados para que se dimensione a magnitude do impacto que essas substâncias podem causar ao ambiente. Com base em tais informações, adequações no tratamento de esgoto podem ser investigadas, no futuro, caso haja interesse em remover efetivamente esses compostos na ETE.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:03:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DanilloLMF_DISSERT.pdf: 2643693 bytes, checksum: e8aa0f4d4535d4002a68928f7529ab75 (MD5) Previous issue date: 2014-03-07 / In the state of Rio Grande do Norte (RN), Brazil, there are about 80 sewage treatment systems being the predominant technology waste stabilization ponds. The Baldo s WWTP , due to its location and low availability of area, was designed as a hybrid conventional system (UASB reactor followed by activated sludge with biodiscs) at a tertiary level, being the most advanced WWTP in the State and also with the larger treatment capacity (1620 m3/h) .The paper presents the results of its performance based on samples collections from May to December 2012. Composite samples of the effluent of the grit chamber, UASB reactors, anoxic chambers, aeration tanks and treated effluent were collected weekly, every 4 hours for 24 hours. The results showed that the WWTP effluent presented adequate ranges of temperatures, pH and DO, however removal efficiencies of BOD and TSS were below the predicted by design. The UASB reactors also showed removals of BOD and TSS less than expected, due to the accumulation of sludge in the reactors, which eventually, was washed out in the effluent. The nitrification process was not satisfactory mainly due to problems in the oxygen distribution in the aeration tanks. The removal of ammonia and TKN were high, probably by the assimilation process / No Rio Grande do Norte (RN), Brasil existe cerca de 80 sistemas de tratamento de esgotos sendo a tecnologia das lagoas de estabiliza??o a predominantemente utilizada. A ETE do Baldo, devido a sua localiza??o e disponibilidade de ?rea foi concebida como um sistema convencional h?brido (UASB lodos ativados com biodiscos) em n?vel terci?rio, sendo a ETE mais avan?ada do Estado e com maior capacidade de tratamento (1620 m 3 /h). O trabalho apresenta os resultados do seu monitoramento, atrav?s de coletas realizadas semanalmente no per?odo de junho a dezembro de 2012, com base em amostras compostas coletadas a cada 4 horas, durante 24 horas, do efluente da caixa de areia, reatores UASB, c?maras an?xicas, tanques de aera??o e efluente tratado. Os resultados mostraram que a ETE apresentou efluentes com temperaturas, pH e OD adequados, entretanto efici?ncias abaixo do projetado para os par?metros DBO e SST. Os reatores UASB tamb?m apresentaram remo??es de DBO e SST abaixo do esperado, devido ao ac?mulo de lodo nos reatores, uma vez que, este era expelido no efluente. O processo de nitrifica??o n?o foi satisfat?rio, pelas baixas concentra??es de nitrato encontradas nos efluentes dos tanques de aera??o, provavelmente por problemas no sistema de aera??o. As remo??es de am?nia e NTK foram altas, provavelmente pelo processo de assimila??o

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this work the degradation of the antibiotic ciprofloxacin CIP (33.1 mg L-1) by photo- Fenton process using artificial radiation was evaluated. First, the effect of different concentrations of Fe 3+ (1.4, 5.6, 11.2 and 16.8 mg L -1) on the kinetics of CIP and dissolved organic carbon DOC (mineralization), as well as the consumption of H2O2 using 510 mg L-1 of H2O2and pH 2.5-2.8 was studied. The CIP concentration was below of the quantitation limit of the equipment - LQ (<0.163 mg L-1) in just 2 minutes, for all concentration of Fe3+ evaluated, it was not possible to verify the effect of this operating parameter for the removal of CIP. Regarding the results of mineralization and consumption of H2O2, the best fit mathematical observed for all the experimental data obtained at different concentrations of Fe3+ evaluated, was first order. Furthermore, it was observed that the concentration of Fe3+ resulted in a proportional increase in the rate of mineralization and consumption of H2O2, being the concentration of 11.2 mg L-1 of Fe3+ chosen for the subsequent experiments. Next, the effect of different concentrations of H2O2 (85, 170, 340, 510 and 680 mg L-1) on kinetics of CIP mineralization and consumption of H2O2 using the best concentration of Fe3+ (11.2 mg L-1), and at pH 2.5-2.8 was evaluated. Similar behavior observed for the different concentrations of Fe3+ was obtained, the best mathematical fit for CIP mineralization and H2O2 consumption was of first order. The rate of CIP mineralization also increased proportionally with H2O2 concentration, but up to a certain amount of H2O2 (340 mg L-1). Above of this concentration, there was a decrease in the rate of mineralization due to the occurrence of inefficient reactions. These results demonstrate the importance of evaluating the operational parameters, such as the concentrations of Fenton´s reagents, in order to optimize the efficiency of the photodegradation process, as well as reduce the costs of processes with chemical reagents. Thus, the best concentrations obtained experimentally in deionized water (DW) in relation to the operational parameters evaluated considering the CIP mineralization using artificial radiation were: [Fe3+] = 11.2 mg L-1 and [H2O2] = 340 mg L-1. Under these experimental conditions, the influence of different aqueous matrices (simulated seawater - SW and treated effluent from sewage treatment plant - STP) in the CIP degradation was evaluated, and the results were compared to those obtained in DW. Complete removal of CIP (considering the LQ equipment) was influenced by the composition of the matrices, since in DW occurred after 2 minutes of the photo-Fenton process, while 10 minutes were required in SW and STP effluent. This is probably due to the presence of inorganic anions (chloride and sulphate) in SW, which form stable complexes with iron, and also act as scavengers of hydroxyl radicals, as well as by the presence of natural organic matter present in the effluent of STP, which also competes with the target-compound by hydroxyl radicals, influencing the degradation process. Based on the results obtained in this work, it was observed that the photo-Fenton process can be an alternative of treatment to waters containing CIP, since there was complete removal of CIP (considering the LQ equipment) after only 2 minutes, followed by 75% of DOC removal and reduction of acute toxicity to A. saline from 76.7% ± 4.7% to 20.0% ± 10.0% after 60 minutes. Since several ecotoxicological effects are associated with waste pharmaceuticals, in specific antibiotics, in aquatic environments and conventional processes fail to remove them efficiently, the application of this process appears quite feasible. / Neste trabalho foi avaliada a degradação do antibiótico ciprofloxacino CIP (33,1mg L-1)pelo processo foto-Fenton utilizando radiação artificial. Primeiramente avaliou-se diferentes concentrações de Fe3+ (1,4, 5,6, 11,2 e 16,8 mg L-1) na cinética de remoção de CIP e carbono orgânico dissolvido - COD (mineralização), bem como no consumo de H2O2 utilizando-se 510 mg L-1 de H2O2 e pH 2,5-2,8. A concentração de CIP ficou abaixo do limite de quantificação do equipamento - LQ (< 0,163 mg L-1) em apenas 2 minutos, para todas as concentrações de Fe3+ avaliadas, não sendo possível verificar o efeito deste parâmetro operacional para a remoção de CIP. Em relação aos resultados de mineralização e consumo de H2O2, o melhor ajuste matemático observado para todos os dados experimentais obtidos nos diferentes níveis de concentração de Fe3+ avaliados foi de primeira ordem. Além disso, foi observado que o aumento da concentração de Fe3+ resultou num aumento proporcional na velocidade de mineralização e de consumo de H2O2, sendo a concentração de 11,2 mg L-1 de Fe3+ escolhida para os experimentos posteriores. A seguir, foi avaliado o efeito de diferentes concentrações de H2O2 (85, 170, 340, 510 e 680 mg L-1) na cinética de mineralização de CIP e consumo de H2O2 utilizando a melhor concentração de Fe3+ (11,2 mg L-1), e, em pH 2,5-2,8. Comportamento semelhante ao observado para as diferentes concentrações de Fe3+ foi obtido, melhor ajuste matemático para a mineralização de CIP e consumo de H2O2 sendo de primeira ordem. A velocidade de mineralização de CIP também aumentou proporcionalmente com a concentração de H2O2, contudo até um determinado valor de H2O2 (340 mg L-1). Acima desta concentração, houve um decréscimo na velocidade de mineralização devido à ocorrência de reações ineficientes. Estes resultados, demonstram a importância de avaliar os parâmetros operacionais, tais como as concentrações dos reagentes de Fenton, a fim de otimizar a eficiência do processo de fotodegradação, bem como reduzir os custos dos processos com reagentes químicos. Assim, as melhores concentrações obtidas experimentalmente em água deionizada (AD) em relação aos parâmetros operacionais avaliados considerando a mineralização de CIP utilizando radiação artificial foram: [Fe3+] = 11,2 mg L-1 e [H2O2] = 340 mg L-1. Sob tais condições experimentais, a influência de diferentes matrizes aquosas (água de mar simulada AM, e, efluente tratado de estação de tratamento de esgoto - ETE) na degradação de CIP foi avaliada, e os resultados foram comparados aos obtidos em AD. A completa remoção de CIP (considerando o LQ do equipamento) foi influenciada pela composição da matriz, uma vez que em AD ocorreu após 2 minutos do processo foto-Fenton, enquanto que 10 minutos foram necessários para a AM e efluente de ETE. Isto ocorreu provavelmente devido à presença de ânions inorgânicos (cloreto e sulfato) em AM, os quais formam complexos estáveis com ferro, e que também atuam como sequestradores de radicais hidroxilas, assim como pela presença de matéria orgânica natural presente no efluente de ETE, a qual também compete com o composto-alvo pelos radicais hidroxila, influenciando assim o processo de degradação. Baseado nos resultados obtidos neste trabalho pode ser observado que o processo foto-Fenton pode ser uma alternativa de tratamento de águas contendo CIP, pois houve completa remoção de CIP (considerando o LQ do equipamento) após apenas 2 minutos, seguido de 75% de remoção de COD e redução da toxicidade aguda para A. salina de 76,7% ± 4,7% para 20,0% ± 10,0% após 60 minutos. Visto que vários efeitos ecotoxicológicos estão associados aos resíduos de fármacos, em específico antibióticos, presentes nos ambientes aquáticos e que os processos convencionais não conseguem removê-los eficientemente, a aplicação deste processo se mostra bastante viável. / Mestre em Química

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigo Tartari.pdf: 9550409 bytes, checksum: 139b195eb1b11dbe7bfc7a238de6d98b (MD5) Previous issue date: 2008-12-05 / The objective of this work is to research the development of methods for utilizing the sludge generated in the Tamanduá water treatment plant, located in the city of Foz do Iguaçu - PR, as a prime material for the production of red ceramic. For this purpose, it was used beyond the mud, four clays originating geological region of western Paraná, called: Plastic (OP) and Sand (AO) from Santa Rita Ceramic and Plastic (AP) and Sand (AA) from de Artisans Cooperative of Foz do Iguaçu PR (COOAFOZ), used for production of red ceramic. The methodology is divided into: characterization of the 5 materials for determination of humidity, organic matter, loss by fire, limits of sil consistency, residues, grain fineness, chemical and mineralogy, in the second phase of the investigation, seven binary mistures were made among the clays from Santa Rira Cermics and from COOAFOZ, varying the weight of both in proportion of 0, 30, 40, 50, 60, 70 and 100%. Were up 336 bodies of evidence by uniaxial pressing, tested dry and after sintering at temperatures of 950 o and 1050 °C, measured before the following tests: total linear contraction, water absorption, apparent porosity, loss by fire, apparent specific mass, strength the bending, scanning electron microscopy and microanalysis. It was found that the clay AP and OP showed characteristics of high plasticity with major composition of SiO2, Al2O3 and Fe2O3 and grains < 2&#956; equivalent to 19.4 and 21.6, respectively. When these clays the AP and OP in greater weight percentages in the mixtures, the intensities of interaction between clay processing were positively evaluate the physical-mechanical properties of bodies of evidence. Mixtures A1 (100% AP), A2 (70% AP + 30% AA), B1 (100% AP) and A2 (70% AP + 30% AA), showed better results on water absorption of less than 25% and resistance to bending than 60 kgf/cm2 at a temperature of 950 °C and more than 80 kgf/cm2 to 1050 oC. In these compositions, is incorporated 4, 8, 12 and 16% of dry sludge to determine the maximum permissible load without causing cracks and deformations. It was found that the sludge presented characteristics of silty clay of low plasticity, can replace clay similar to 8% in the production of red ceramic. According to analysis of results, have been building blocks of 6 holes for the method of extrusion incorporating 8% of wet mud is found that the physical mechanical properties evaluated were: linear contraction of 8.6%, 24% water absorption and 46 kgf /cm2 of resistance to compression, and within the rules for production of red ceramic coating for (bricks). It appears that the sludge was incorporated as the mass of wet clay, about 75% of initial water when received from the water treatment plant Tamanduá, contributing to process of maturation. It was concluded that based on the results obtained in the laboratory that the sludge generated in the water treatment plant of the unit Tamanduá in Foz do Iguaçu - PR can be used as an additive in the manufacture of bodies for red ceramic. / Este trabalho tem por objetivo pesquisar o desenvolvimento de métodos para utilizar o lodo gerado na Estação de Tratamento de Água Tamanduá, localizada na cidade de Foz do Iguaçu/PR, como matéria-prima para produção de cerâmica vermelha. Para atingir a finalidade proposta, utilizaram-se além do lodo, quatro argilas de formação geológica da região oeste do Paraná, denominadas por: Plástica (OP) e Areia (OA) da Cerâmica Santa Rita e Plástica (AP) e Areia (AA) da Cooperativa de Artesões de Foz do Iguaçu PR (COOAFOZ), empregadas para produção de cerâmica vermelha. A metodologia subdividiu-se em: caracterização das 5 matérias-primas pela determinação da umidade, matéria orgânica, perda ao fogo, limites de consistência de solos, resíduos, granulometria, composição química e mineralógica. Na segunda fase da investigação, fez-se sete misturas binárias entre as argilas da Cerâmica Santa Rita e da COOAFOZ, variando o peso de ambas em 0, 30, 40, 50, 60, 70 e 100%. Foram confeccionados 336 corpos de prova por prensagem uniaxial, analisados a seco e após sinterização nas temperaturas de 950 e 1050 oC, avaliados perante os seguintes ensaios: contração linear total, absorção de água, porosidade aparente, perda ao fogo, massa específica aparente, resistência à flexão, microscopia eletrônica de varredura e microanálise. Verificouse que as argilas AP e OP apresentaram características de alta plasticidade com presença majoritária de SiO2, Al2O3, e Fe2O3 e grãos < 2&#956;, iguais a 19,4 e 21,6 respectivamente. As argilas AP e OP em maiores porcentagens peso nas misturas intensificaram as interações entre os argilominerais, isto é, no processamento obtiveram-se resultados positivos diante a avaliação das propriedades físico mecânicas dos corpos de prova. As misturas A1 (100% AP), A2 (70% AP + 30% AA), B1 (100% OP) e B2 (70% OP + 30% OA), apresentaram melhores resultados com relação à absorção de água menor que 25% e resistência à flexão superior a 60 kgf/cm2 na temperatura de sinterização a 950 oC e superior a 80 kgf/cm2 à 1050 oC. Nestas composições, incorporaram-se 4, 8, 12 e 16% de lodo seco para determinar a carga máxima admissível sem causar trincas e deformações. Verificou-se que o lodo apresentou características de argilas siltosas de baixa plasticidade, podendo substituir argilas similares em até 8% na produção de cerâmica vermelha. De acordo com análise dos resultados obtidos, fizeram-se blocos estruturais de 6 furos pelo método de extrusão incorporando 8% de lodo úmido, e verificou-se que as propriedades físico-mecânicas avaliadas foram as seguintes: 8,6% de contração linear, 24% de absorção de água e 46 kgf/cm2 de resistência à compressão, estando dentro das normas de produção de cerâmica vermelha para revestimento (tijolos). Destacou-se que o lodo incorporado na forma úmida à massa de argila, com cerca de 75% de água inicial quando recebido da Estação de Tratamento de Água Tamanduá, contribuiu no processamento de maturação da mesma. Portanto, conclui-se com base nos resultados que o lodo gerado na Estação de Tratamento de Água da unidade Tamanduá em Foz do Iguaçu PR pode ser utilizado como aditivo na fabricação de massas para cerâmica vermelha.

Invånarantalet i Stockholm ökar och därmed också efterfrågan på dricksvatten. Stockholm Vatten VA AB fastslog i sin senaste prognos att kapaciteten hos deras vattenverk i Norsborg och på Lovö kommer att vara otillräcklig inom femton år och därmed måste ökas. Båda vattenverken tar vatten från Mälaren och renar detta genom flockning, sedimentering, snabbfiltrering, långsamfiltrering, UV-bestrålning samt tillsats av kloramin. Baserat på de senaste årens drifterfarenheter har långsamfiltrens kapacitet skrivits ned och är ett begränsande produktionssteg på båda verken. Detta examensarbete syftade till att fastställa orsakerna till kapacitetsminskningen och föreslå åtgärder. Undersökningen begränsades till Lovö vattenverk, men resultaten anses relevanta även för Norsborgs vattenverk.   De senaste åren har långsamsandfiltrens drifttid mellan rensningar minskat och tryckfallet i genomsnitt ökat. Här sågs att tryckfallet direkt efter rensning var högre i den undersökta periodens slut än under periodens början. Då filtrens belastning undersöktes konstaterades att filtreringshastigheten inte ökat och vattenkvaliteten inte försämrats. Utifrån detta drogs slutsatsen att kapacitetsminskningen inte berodde på ökad belastning.    Med hjälp av rör satta i filtersanden kunde tryckfallets fördelning över filterbäddens djup undersökas. I två av de undersökta filtren sågs ett kraftigt tryckfall i filtrens undre del. Då provgropar grävdes i filtren sågs ett tydligt gråaktigt lager vid den nivå där tryckfallet skett. Analyser av sandprover från filtren tydde på att en ackumulering av finkorniga sandpartiklar och organiskt material samt en lågporositet, gav det gråa lagret en låg mättad hydraulisk konduktivitet. Ackumuleringen av finkorniga sandpartiklar skulle kunna bero på att finkornigt material lyfts från filtrens hörn, där sandlagret är tunnare, och fördelas över resterande delar av filtret vid återfyllnad efter rensning.   Mätningar av porositet visade att filterbädden kompakteras då det belastas av de fordon som används vid rensning. Resultaten tyder dock på att packningens utbredning och omfattning är sådan att den inte har någon större effekt på tryckfallet i filtret. / Stockholm is growing and with it the demand for drinking water. To meet the demand the capacity of the two water treatment plants in Norsborg and at Lovö must be increased. Both plants use water from the lake Mälaren which is treated using flocculation, sedimentation, rapid filtration, slow sand filtration, UV-light and the addition of chloramine. The estimated capacity of the slow sand filters has decreased at both plants during the last few years and is limiting the total production capacity. This study aims to find the cause of the capacity decrease and make suggestions for how the capacity could be increased. Only the water treatment plant at Lovö was examined in this study, but the results are considered to be relevant for the water treatment plant in Norsborg as well.   During recent years the runtime of the filters has been decreasing and the overall loss of hydraulic head has increased. In several filters it was noted that the hydraulic head loss after filter cleaning had increased over time. Filter load was examined during the period in which the loss in capacity took place. Neither had the filtration rate increased nor had the water quality decreased. A higher load could therefore be ruled out as the source of the capacity loss.   Hydraulic head loss distribution over the depth of the filter beds was examined using steel pipes placed in the filter bed at different depths. In two filters a large hydraulic head loss was found at a narrow section in the bottom of the filters. Holes were dug in the filter beds, from which a distinct grey layer could be observed. Sand analyses showed that an accumulation of fine sand particles and organic matter combined with a low porosity could have been what caused the large hydraulic head loss in the layer. This material could have originated from the corners of the filters. During filter refill, fine material was observed being suspended from the corners and spread across the filter.   Measurements of sand porosity suggested that the filter bed is compacted by the machines used to clean the filters. This however seemed to have a negligible effect on the hydraulic head loss in the filters.

The first part of the thesis is focused on the problems related to sludge and evaluates sludge disposal from waste treatment plants. The thesis mentions factors influencing method selection of sludge disposal as well as it compares sludge disposal in the Czech Republic and in the other states of the EU. It describes a complete waste treatment line and sludge disposal in the area of sludge treatment and disposal. It deals with sludge disintegration and describes the most effective methods of disintegration. The second part of the thesis describes an experimental part of disintegration of waste treatment sludge. An experiment was conducted in the school laboratory in a way of thermal disintegration in the double-surface pressure tank. The disintegration was conducted to temperatures of 60 °C, 90 °C, 120 °C, 150 °C, and 180 °C. We monitored dependence of the sludge dry residue content on disintegration temperature as well as content of suspended solids in liquid fraction (FUGAT). It was possible to choose optimal temperature of disintegration in accordance with processed results.

The aeration step is the most energy consuming process in the wastewater treatment plant, i.e. making the energy usage in this step more efficient is of great concern both in Sweden and world wide. There are some examples of previous studies investigating ways to make the ae- ration control more efficient, though most of these have focused on for example ammonium feedback control rather than blower control which is the main focus of this study. Bromma wastewater treatment plant installed three new blowers in december 2016 functioning as suppliers of air to the aeration step in the bioreactor. Since there are still three old blowers operating at the WWTP, there is a need to control two different types of blowers efficiently. This is challenging since the two blower types have different capacities, efficiency and maxi- mum/minimum air flows and a control strategy that optimizes the operation of these two blower types combined needs to take this into account. Operational data for the blowers was used to generate a second grade polynome for each blower type which gives the efficiency as a function of produced air flow. These polynomes were further utilized to build a script in MATLAB that chooses the most efficient number of blowers operating and at what air flows for a certain total aeration need. The least square method was used to calibrate a model for calculating energy consumption for the simulated control strate- gy. Calculations for energy consumption from the current control strategy and another strategy proposed by the blower deliverer Sulzer were made in order to decide whether the optimized control strategy was an improvement or not. The simulation results and the calculations for energy consumption indicates that the current control strategy at Bromma WWTP is almost as effective as the optimized control strategy. Both strategies sets the new blowers at the first places in the queue. The optimized strategy appears to be more efficient for flows that requires both new and old blowers operating. From the calculations of energy consumption, it was shown that the control strategy from Sulzer de- mands an energy consumption on levels in between the one for the current control strategy and the optimized control strategy. / Luftningssteget är den mest energikrävande processen i ett avloppsreningsverk. Det finns därför incitament till att effektivisera energianvändningen då en minskad elförbrukning är positivt både ur ett ekonomiskt perspektiv och ur ett resursmässigt perspektiv. Energibesparingar från luftningssteget har undersökts tidigare genom att främst studera optimering av syreregleringen och luftregulatorn. Det här projektet syftar till att uppnå en minskad effektförbrukning på Bromma reningsverk genom att optimera blåsmaskinsregulatorn, ett mer outforskat forskningsfält.  På Bromma reningsverk installerades den 16 december 2016 tre nya blåsmaskiner som ska försörja luftningssteget i den biologiska reningen med luft. Det innebär att det finns två olika typer av blåsmaskiner som är i drift på Bromma: den gamla modellen (HST9000) och den nya modellen (HST40). Då dessa två olika typer av blåsmaskiner har olika kapacitet och verkningsgrad är det viktigt att blåsmaskinsregulatorn använder en styrstrategi som ställer dessa maskiner i kö på ett optimalt energieffektivt sätt. Det är även viktigt att i så stor utsträckning som möjligt låta maskinerna generera luftflöden nära sin högsta verkningsgrad.  Driftinformation för blåsmaskinerna användes för att med hjälp av beräkningar i MATLAB kunna välja ut det effektivaste antalet maskiner i drift, avgöra vilken typ av maskiner som ska användas samt vilket luftflöde respektive maskin ska generera vid ett specifikt luftflödesbehov. Målet var att hitta en optimal styrstrategi för Bromma reningsverk, samt att undersöka om det fanns möjligheter till energibesparingar jämfört med nuvarande implementerade styrstrategi. Effektförbrukningsberäkningar gjordes för både den simulerade optimerade styrstrategin och den nuvarande. Ytterligare en styrstrategi, föreslagen av blåsmaskinsleverantören Sulzer, undersöktes också ur ett energiförbrukningsperspektiv för jämförelse.  Resultatet av simuleringen och effektberäkningen indikerar att den nuvarande styrningen i princip är lika energieffektiv som den simulerade optimala styrningen. I båda fallen kopplas de nya maskinerna in i första hand. Dock visar resultatet på att den simulerade styrningen är effektivare vid flöden där det krävs att de gamla blåsmaskinerna sätts i drift. Sulzers föreslagna styrstrategi är mer energieffektiv än nuvarande styrning, men inte lika effektiv som den optimerade styrstrategin.