Com a crescente ideia de sustentabilidade, surge a necessidade de utilização de recursos renováveis e reaproveitamento de resíduos gerados em processos industriais. Neste trabalho foi avaliada a utilização da cinza pesada oriunda da queima do carvão em usinas termoelétricas no desenvolvimento de um Cermet. O compósito Cinza-Ferro (Cz-10Fe) foi obtido por metalurgia do pó e é composto de cinza pesada moída com adição de 10% em massa de pó de ferro puro. A adição do ferro é justificada para melhoria das propriedades mecânicas do material cerâmico. O compósito foi aplicado como meio suporte para biofilme em filtro biológico percolador, no pós-tratamento de efluentes domésticos. Foram realizados estudos com os principais componentes da cinza, tais como a sílica (SiO2), em forma de pó de quartzo, e a alumina (Al2O3) na versão comercial para avaliação da interação dos mesmos com o ferro e avaliação de suas propriedades mecânicas sob influência da variação da temperatura de sinterização A cinza pesada, obtida na Usina Tractebel de Charqueadas, foi moída durante 2, 4 e 8 horas para determinação do tamanho de partícula ideal para o compósito. Após caracterização, foi selecionada cinza moída por 2 horas para a produção dos compósitos para aplicação. A aplicação se deu utilizando um protótipo no pós-tratamento de efluentes da Estação de Tratamento de Esgotos (ETE) da COMUSA visando a remoção de Demanda Química de Oxigênio (DQO). Obteve-se incremento na eficiência do processo, reduzindo a DQO do efluente final em média 9%, indicando a viabilidade de uso do protótipo no pós- tratamento de esgotos domésticos, com porosidade aproximada de 20%, obtidos na cinza moída por 2 horas e sinterizado com ferro, como meio suporte para biofilme em filtro biológico percolador. / With the crescent idea of sustainability, there is a necessity for the use of renewable resources and the reuse of waste generated in industrial processes. In this work the use of the coal bottom ash from thermoelectric plants was evaluated in the development of a Cermet. The composite Ash-Iron (Cz-10Fe) was obtained by powder metallurgy and is composed of ground heavy ash with addition of 10% by mass of pure iron powder. The addition of iron is justified to improve the mechanical properties of the ceramic material. The composite was applied as biofilm packing media in trickling filter in the post-treatment of domestic effluents. Studies with the main components of the ash, such as silica (SiO2), in the form of quartz powder, and alumina (Al2O3) in the commercial version were carried out to evaluate their interaction with iron and evaluation of their mechanical properties under influence of the sintering temperature variation The bottom ash obtained at Tractebel from Charqueadas was milling for 2, 4 and 8 hours to determine the ideal particle size for the composite. After characterization, milled ash for 2 hours was selected for the production of the composites for application. The application was done using a prototype in the post-treatment of effluents from the Wastewater Treatment Station (ETE) of COMUSA aiming at the removal of Chemical Oxygen Demand (COD). The efficiency of the process was obtained by reducing the COD of the final effluent by a mean of 9%, indicating the viability of the utilization the prototype in the post-treatment of domestic sewage, with approximate porosity of 20%, obtained in ground ash for 2 hours and sintered with iron powder, in biofilm packing media in trickling filter.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-08-19Bitstream added on 2014-06-13T19:18:07Z : No. of bitstreams: 1 gomes_dr_me_ilha.pdf: 2162915 bytes, checksum: b782fc156e610a80fbe70a64be42472e (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A cultura da acerola é de grande importância econômica para o município de Junqueirópolis, localizado na Região da Nova Alta Paulista, Estado de São Paulo. A partir do ano de 2000 vêm sendo realizados trabalhos relacionados com a irrigação da cultura, a fim de melhorar a produção e a qualidade dos frutos. Foi comparado o cultivo de sequeiro com três sistemas de irrigação (gotejamento, gotejamento em subsuperfície e mangueira perfurada a laser). Com isso, o presente trabalho avaliou os seguintes parâmetros: armazenamento de água no solo, sistema radicular, movimento de nutrientes no perfil do solo, produção da cultura, exportação de nutrientes, desempenho dos sistemas de irrigação e bulbo de umedecimento. Observou-se que a profundidade efetiva do sistema radicular da acerola encontra-se em média a 0,70 m, a água de irrigação condiciona sensíveis melhorias nas condições químicas do solo, o sistema de gotejamento promove distribuição de água a maiores profundidades, o sistema de mangueira perfurada a laser apresentou maior desgaste ao longo do tempo com CUC de 21,7%, o sistema de sequeiro foi o que apresentou maior exportação de nutrientes, bem como maior produtividade média com 48 kg.planta-1.ano-1. / The culture of Barbados cherry (Malpighia glabra Mill sp) is of great economical importance for the district of Junqueirópolis, located in the Nova Alta Paulista, region county-SP. Starting from the year of 2000 works related with the irrigation of the culture have been accomplished, in order to improve the production and the quality of the fruits. The nonirrigated cultivation was compared with three overhead irrigations (trickling, subsurface trickling and micro sprinkling and laser perforated pipes). With that, the present work evaluated the following parameters: storage of water in the soil, root system, move of nutrients in the soil profile, production of the culture, export of nutrients, discharge of system of irrigation and wetted volume. It was observed that the depth executes of the root system of the Barbados cherry meets on average to 0,70 m, the irrigation water conditions sensitive improvements in the chemical conditions of the soil, the trickling system promotes distribution of water to largest depths, the micro sprinkling and laser perforated pipes presented larger wear and tear along the time with CUC of 21,7%, the non-irrigated system was what presented larger export of nutrients, as well as larger medium productivity with 48 kg per plant per year.

Com a crescente ideia de sustentabilidade, surge a necessidade de utilização de recursos renováveis e reaproveitamento de resíduos gerados em processos industriais. Neste trabalho foi avaliada a utilização da cinza pesada oriunda da queima do carvão em usinas termoelétricas no desenvolvimento de um Cermet. O compósito Cinza-Ferro (Cz-10Fe) foi obtido por metalurgia do pó e é composto de cinza pesada moída com adição de 10% em massa de pó de ferro puro. A adição do ferro é justificada para melhoria das propriedades mecânicas do material cerâmico. O compósito foi aplicado como meio suporte para biofilme em filtro biológico percolador, no pós-tratamento de efluentes domésticos. Foram realizados estudos com os principais componentes da cinza, tais como a sílica (SiO2), em forma de pó de quartzo, e a alumina (Al2O3) na versão comercial para avaliação da interação dos mesmos com o ferro e avaliação de suas propriedades mecânicas sob influência da variação da temperatura de sinterização A cinza pesada, obtida na Usina Tractebel de Charqueadas, foi moída durante 2, 4 e 8 horas para determinação do tamanho de partícula ideal para o compósito. Após caracterização, foi selecionada cinza moída por 2 horas para a produção dos compósitos para aplicação. A aplicação se deu utilizando um protótipo no pós-tratamento de efluentes da Estação de Tratamento de Esgotos (ETE) da COMUSA visando a remoção de Demanda Química de Oxigênio (DQO). Obteve-se incremento na eficiência do processo, reduzindo a DQO do efluente final em média 9%, indicando a viabilidade de uso do protótipo no pós- tratamento de esgotos domésticos, com porosidade aproximada de 20%, obtidos na cinza moída por 2 horas e sinterizado com ferro, como meio suporte para biofilme em filtro biológico percolador. / With the crescent idea of sustainability, there is a necessity for the use of renewable resources and the reuse of waste generated in industrial processes. In this work the use of the coal bottom ash from thermoelectric plants was evaluated in the development of a Cermet. The composite Ash-Iron (Cz-10Fe) was obtained by powder metallurgy and is composed of ground heavy ash with addition of 10% by mass of pure iron powder. The addition of iron is justified to improve the mechanical properties of the ceramic material. The composite was applied as biofilm packing media in trickling filter in the post-treatment of domestic effluents. Studies with the main components of the ash, such as silica (SiO2), in the form of quartz powder, and alumina (Al2O3) in the commercial version were carried out to evaluate their interaction with iron and evaluation of their mechanical properties under influence of the sintering temperature variation The bottom ash obtained at Tractebel from Charqueadas was milling for 2, 4 and 8 hours to determine the ideal particle size for the composite. After characterization, milled ash for 2 hours was selected for the production of the composites for application. The application was done using a prototype in the post-treatment of effluents from the Wastewater Treatment Station (ETE) of COMUSA aiming at the removal of Chemical Oxygen Demand (COD). The efficiency of the process was obtained by reducing the COD of the final effluent by a mean of 9%, indicating the viability of the utilization the prototype in the post-treatment of domestic sewage, with approximate porosity of 20%, obtained in ground ash for 2 hours and sintered with iron powder, in biofilm packing media in trickling filter.

Trois techniques de mesure différentes ont été utilisées pour étudier la distribution des fluides dans un lit fixe : la tomographie à fils, le collecteur de liquide et un ensemble de thermistances. La tomographie à fils, dont la première application dans le cadre des lits fixes est décrite ici, a permis, tout comme le collecteur de liquide, d’obtenir des résultats intéressants concernant l’influence de paramètres tels que la distribution initiale, le type de chargement et les débits de fluides sur la distribution du liquide. L’étude a notamment montré l’importance de bien définir la maldistribution de liquide en termes de la grandeur mesurée et a apporté un regard critique vis-à-vis des consensus généraux concernant l’effet sur la distribution de liquide de paramètres tels que le débit de gaz (dont les expériences ont montré qu’elle dépend du distributeur utilisé) et le type de chargement (l’hypothèse selon laquelle le chargement dense disperse mieux le liquide dans la direction radiale par rapport au chargement lâche n’a pas été vérifié). Une étude réalisée en régime à haute interaction a permis aussi d’observer la relation étroite qui existe entre la distribution initiale et le régime d’écoulement / Three different measuring techniques were used to study the fluid distribution inside a trickle-bed reactor: the wire mesh tomography, the liquid collector and a set of thermistors. The liquid collector and specially the wire mesh tomography, whose first application in trickle bed reactors is described here, yielded interesting results concerning the influence of variables such as the initial liquid distribution, the loading method and the fluid flow rates on liquid maldistribution. Among the main observations, the study illustrates the importance of well defining liquid maldistribution in terms of the measured quantity and prompts to some caution when referring to some “normally accepted facts” like the advantages in terms of liquid distribution obtained when increasing the gas flow rate (which depends, according to this study, on the quality of initial liquid distribution) or when using a dense loading of the catalyst (the hypothesis according to which, compared with a sock loading, dense loading favors radial dispersion was not verified by the study). Also, a study performed under high interaction conditions showed the intimate relationship between the inlet distribution and the flow regime observed inside the reactor

Neste trabalho, a partir da aplicação da teoria de controle ótimo, são estabelecidos sistemas de controle aplicáveis a três importantes sistemas aeróbios de tratamento de esgotos - filtros biológicos, processos de lodos ativados e os processos combinados formados a partir da combinação dos filtros biológicos e lodos ativados. Para a definição dos sistemas de controle são necessários modelos dinâmicos que descrevam o comportamento dos diferentes sistemas de tratamento. Da literatura são obtidos os modelos dinâmicos destinados à descrição do comportamento do processo de lodos ativados; para o filtro biológico, é proposto um modelo combinando à equação de balanço do reator e o modelo de ordem variável, este último destinado ao cálculo do fluxo de substrato para o interior de biofilmes profundos. Os resultados demonstram que, independentemente do sistema de tratamento considerado, os sistemas de controle reduzem substancialmente os tempos de acomodação e os desvios apresentados pelas variáveis de estado em relação as suas condições de equilíbrio. Por fim, função da inviabilidade de monitoramento de todas as variáveis de estado utilizadas para caracterizar os sistemas de tratamento, são propostos, a partir de modelos simplificados, controladores que incorporam a observação de estados. Também neste caso, os controladores estabelecidos permitem melhorar significativamente o desempenho dos sistemas de tratamento de esgotos analisados. / This paper constructs automatic control systems by means of optimal control theory for three different combinations of wastewater treatment units, namely, trickling filter, activated sludge process and a combined process. The dynamic model for the activated sludge process available in literature and a model proposed for the trickling filter were used in the construction of control systems. It is shown that the controls obtained in this study substantially reduce the durations necessary for the reestablishment of the equilibrium conditions in terms of state variables and the attenuation of oscillations around these conditions. Controls including observers for the state variables were devised on the basis of simplified models for the process in order to deal with the difficulties involved in monitoring all the state variables. These control systems were also found to be quite effective in improving the performance of the wastewater treatment plants considered in this paper.

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

Studies in Europe, Japan, and North America have reported that wild fish exposed to treated sewage effluents can exhibit significant physiological and reproductive abnormalities consistent with exposure to hormonally active chemicals. The main objective of this research project was to examine the estrogenic and androgenic activity in treated sewage to determine the risk associated with treated sewage discharges in Australia and New Zealand. Several bioassays, including a sheep estrogen receptor and a rainbow trout androgen receptor binding assay, were set up and validated with model compounds. The assays were then used to measure the estrogenic and androgenic activity in sewage samples from 15 municipal sewage treatment plants (STP) utilizing a variety of treatment technologies. Raw sewage samples contained high levels of both estrogenic and androgenic activity, up to 185 ng/L estradiol equivalents (EEq) and up to 9330 ng/L testosterone equivalents (TEq), respectively. Secondary treatment processes such as activated sludge had the greatest impact on removal of biological activity from the wastewater. The estrogenic and androgenic activity in final treated effluents were <1 to 4.2 ng/L EEq and <6.5 to 736 ng/L TEq, respectively. Based on lowest observable effective concentrations reported in the literature, these levels are unlikely to induce biological effects in exposed fish in the short term. To examine potential long-term effects, resident mosquitofish chronically exposed to undiluted treated sewage were sampled. Several morphological biomarkers indicative of endocrine disruption were measured and compared with mosquitofish captured at a reference site. Mosquitofish captured in a constructed wetland for tertiary treatment of secondary treated sewage exhibited morphological differences such as elongated anal fins consistent with exposure to androgenic chemicals, although this effect was not measurable in fish collected at sites further downstream or at any of the other sites. Based on these results, it is unlikely that mosquitofish populations would be significantly affected by exposure to final treated sewage. A reverse transcription real-time polymerase chain reaction (RT-PCR) method to measure the production of a female-specific protein (vitellogenin) mRNA in adult male mosquitofish was developed, and this could be used as a rapid test to detect early changes in individuals exposed to estrogenic activity.

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

Neste trabalho, a partir da aplicação da teoria de controle ótimo, são estabelecidos sistemas de controle aplicáveis a três importantes sistemas aeróbios de tratamento de esgotos - filtros biológicos, processos de lodos ativados e os processos combinados formados a partir da combinação dos filtros biológicos e lodos ativados. Para a definição dos sistemas de controle são necessários modelos dinâmicos que descrevam o comportamento dos diferentes sistemas de tratamento. Da literatura são obtidos os modelos dinâmicos destinados à descrição do comportamento do processo de lodos ativados; para o filtro biológico, é proposto um modelo combinando à equação de balanço do reator e o modelo de ordem variável, este último destinado ao cálculo do fluxo de substrato para o interior de biofilmes profundos. Os resultados demonstram que, independentemente do sistema de tratamento considerado, os sistemas de controle reduzem substancialmente os tempos de acomodação e os desvios apresentados pelas variáveis de estado em relação as suas condições de equilíbrio. Por fim, função da inviabilidade de monitoramento de todas as variáveis de estado utilizadas para caracterizar os sistemas de tratamento, são propostos, a partir de modelos simplificados, controladores que incorporam a observação de estados. Também neste caso, os controladores estabelecidos permitem melhorar significativamente o desempenho dos sistemas de tratamento de esgotos analisados. / This paper constructs automatic control systems by means of optimal control theory for three different combinations of wastewater treatment units, namely, trickling filter, activated sludge process and a combined process. The dynamic model for the activated sludge process available in literature and a model proposed for the trickling filter were used in the construction of control systems. It is shown that the controls obtained in this study substantially reduce the durations necessary for the reestablishment of the equilibrium conditions in terms of state variables and the attenuation of oscillations around these conditions. Controls including observers for the state variables were devised on the basis of simplified models for the process in order to deal with the difficulties involved in monitoring all the state variables. These control systems were also found to be quite effective in improving the performance of the wastewater treatment plants considered in this paper.

Orientador: Fernando Braz Tangerino Hernandez / Banca: Salatier Buzetti / Banca: Teodorico Alves Sobrinho / Resumo: A cultura da acerola é de grande importância econômica para o município de Junqueirópolis, localizado na Região da Nova Alta Paulista, Estado de São Paulo. A partir do ano de 2000 vêm sendo realizados trabalhos relacionados com a irrigação da cultura, a fim de melhorar a produção e a qualidade dos frutos. Foi comparado o cultivo de sequeiro com três sistemas de irrigação (gotejamento, gotejamento em subsuperfície e mangueira perfurada a laser). Com isso, o presente trabalho avaliou os seguintes parâmetros: armazenamento de água no solo, sistema radicular, movimento de nutrientes no perfil do solo, produção da cultura, exportação de nutrientes, desempenho dos sistemas de irrigação e bulbo de umedecimento. Observou-se que a profundidade efetiva do sistema radicular da acerola encontra-se em média a 0,70 m, a água de irrigação condiciona sensíveis melhorias nas condições químicas do solo, o sistema de gotejamento promove distribuição de água a maiores profundidades, o sistema de mangueira perfurada a laser apresentou maior desgaste ao longo do tempo com CUC de 21,7%, o sistema de sequeiro foi o que apresentou maior exportação de nutrientes, bem como maior produtividade média com 48 kg.planta-1.ano-1. / Abstract: The culture of Barbados cherry (Malpighia glabra Mill sp) is of great economical importance for the district of Junqueirópolis, located in the Nova Alta Paulista, region county-SP. Starting from the year of 2000 works related with the irrigation of the culture have been accomplished, in order to improve the production and the quality of the fruits. The nonirrigated cultivation was compared with three overhead irrigations (trickling, subsurface trickling and micro sprinkling and laser perforated pipes). With that, the present work evaluated the following parameters: storage of water in the soil, root system, move of nutrients in the soil profile, production of the culture, export of nutrients, discharge of system of irrigation and wetted volume. It was observed that the depth executes of the root system of the Barbados cherry meets on average to 0,70 m, the irrigation water conditions sensitive improvements in the chemical conditions of the soil, the trickling system promotes distribution of water to largest depths, the micro sprinkling and laser perforated pipes presented larger wear and tear along the time with CUC of 21,7%, the non-irrigated system was what presented larger export of nutrients, as well as larger medium productivity with 48 kg per plant per year. / Mestre