Submitted by MARIO EDUARDO PARDINI AFFONSECA null (maffonseca@sabesp.com.br) on 2016-09-01T12:36:30Z No. of bitstreams: 1 AVALIAÇÃO DA VIABILIDADE E APLICABILIDADE DE MACRÓFITAS AQUÁTICAS PARA POLIMENTO DE EFLUENTES DE ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ESGOTO DOMÉSTICO – ESTUDO EM ESCALA REAL.pdf: 3194598 bytes, checksum: e3edf2274f08875920b89c8124a090df (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-09-02T13:31:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 affonseca_mep_me_bot.pdf: 3194598 bytes, checksum: e3edf2274f08875920b89c8124a090df (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-02T13:31:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 affonseca_mep_me_bot.pdf: 3194598 bytes, checksum: e3edf2274f08875920b89c8124a090df (MD5) Previous issue date: 2016-07-04 / Vários estudos já foram realizados no Brasil, a grande maioria em escala de bancada, para avaliação da eficiência de remoção de nutrientes através do uso de macrófitas, atestando a sua viabilidade técnica. Os sistemas de tratamento de esgoto doméstico por lagoas não removem fósforo e nem a amônia, o que tem gerado uma série de problemas para atendimento às exigências legais brasileiras para a qualidade de corpos d’água que recebem esses efluentes. Além disso, o excesso de nutrientes ocasiona problemas ambientais que podem inviabilizar outros usos para esses recursos naturais. A ampla disseminação da tecnologia de tratamento por lagoas de estabilização se deu pelo baixo custo de implantação e operação, e pelos bons resultados para a remoção de parâmetros até o nível secundário. Portanto, o país possui um passivo ambiental significativo, o qual requer melhorias para que se ajuste à realidade que se busca alcançar com as restrições pelos órgãos ambientais e pelo arcabouço legal atualmente existente. Neste trabalho foram realizadas duas baterias de testes em escala real na Lagoa da Estação de Tratamento de Recreio, no Município de Charqueada, SP. Os testes foram feitos em dois períodos sazonais completamente distintos, e demonstraram que as variáveis ambientais como radiação solar, ventos e chuvas exercem influencia direta na capacidade de desenvolvimento e remoção de nitrogênio e fósforo para o grupo de macrófitas Lemnaceae, que se encontrava naturalmente instalado nesse sistema. Apesar disso, os resultados obtidos foram muito promissores, chegando a remoções médias de 75% para ambos os parâmetros, sendo os melhores resultados pontuais obtidos para a amônia. Outras constatações evidenciam a necessidade de aprofundamento quanto a melhor forma e periodicidade de manejo, considerando que não pode ser realizada retirada única com o risco de diminuir a capacidade de competitividade dessa macrófita com as algas, que também geraram impacto negativo nas remoções. Após essas constatações, foi realizado um estudo de viabilidade econômica, onde a alternativa de remoção de fósforo total por macrófitas considerou a mão-de-obra, periodicidade e destinação, com o diferencial de que a Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo adquiriu em 2013 um equipamento de baixo custo que permite compostar a massa retirada com o lodo do esgoto e dar uma destinação agrícola ao material final. O Valor Presente Líquido (VPL) foi positivo quando comparado à alternativa de implantar um sistema anexo à lagoa instalada, apenas para polimento; e comparado à implantação de um sistema compacto com remoção físico-química. Ambos os estudos foram analisados apenas para sistemas para remoção de fósforo total (PT), e não considerou a remoção de amônia. / Several studies have been conducted in Brazil, the vast majority in bench scale to evaluate the nutrient removal efficiency through the use of macrophytes, attesting to their technical feasibility. Domestic wastewater treatment systems for ponds do not remove phosphorus neither ammonia, which has generated a number of problems to meet the Brazilian legal requirements for the quality of water bodies receiving these effluents. Furthermore, the excess of nutrients causes environmental problems that may prevent other uses for these resources. The wide spread treatment technology by stabilization ponds was due to the low cost of deployment and operation, and the good results for the removal of parameters to the secondary level. Therefore, the country has a significant environmental liability, which requires improvements to fit the reality that seeks to achieve with the restrictions by environmental agencies and the currently existing legal framework. In this work were two full-scale test batteries in the Lagoon Recreational Treatment Plant in the Municipality of Recreio, SP. The tests were done in two completely different seasonal periods, and demonstrated that environmental variables such as solar radiation, wind and rain have a direct influence on the development capacity and nutrient removal for macrophyte group Lemnaceae which found itself naturally installed on this system . Nevertheless, the results were very promising, reaching mean removal of 75% for both parameters, with the best results obtained for specific ammonia. Other findings highlight the need for further development as the best way and management basis, considering that can not be performed only withdrawal at the risk of reducing the competitiveness capacity of water lettuce with algae, which also generated a negative impact on removals. Following these findings, a study was conducted of economic viability, where the alternative removal by macrophytes considered the hand labor, timing and allocation, with the difference that the Basic Sanitation Company of the State of São Paulo acquired in 2013 one low cost equipment that allows the compost mass withdrawal with sewage sludge and to an agricultural destination to the final material. The NPV was positive when compared to the alternative of deploying an attachment system the installed pond, only for polishing; and compared to the deployment of a compact system with physico-chemical removal. Both studies were analyzed only for systems for removal of PT and did not consider the removal of ammonia.

Orientador: Manoel Henrique Salgado / Banca: Jair Wagner de Souza manfrinato / Banca: Flávio Ferrari Aragon / Resumo: Esta dissertação tem como finalidade, apresentar e comparar dados quantitativos relativos à estação de tratamento de esgotos situada no interior de São Paulo, mais especificamente na cidade de Lençóis Paulista. A proposta do presente trabalho é apresentação de dados financeiros, particularmente retorno e risco do projeto. Dados esses que demonstram também o montante investido, e ainda, as receitas e despesas inerentes ao funcionamento do mesmo. Serão utilizados métodos de análise investimentos tradicionalmente conhecidos como valor presente líquido, taxa interna de retorno e prazo médio de retorno. Para o cálculo da probabilidade de risco do projeto, a distribuição normal será a ferramenta utilizada. É senso comum que um dos maiores fatores de degradação da qualidade da água é justamente a poluição resultante do lançamento dos esgotos sanitários coletados em corpos d'água, o que justifica a necessidade do tratamento desses esgotos, de modo a reduzir a carga poluidora antes de sua disposição final. Segundo dados do Governo Federal apenas 20,2% do esgoto sanitário coletado nos domicílios brasileiros recebem tratamento e só uma pequena parcela tem destinação final sanitariamente adequada no meio (IBGE, 2003). Desta forma, o presente estudo deste problema contemporâneo, demonstrou quantitativamente que a implantação de uma ETE é viável financeiramente, como demonstra os cálculos do valor presente líquido (VPL), taxa interna de retorno (TIR) e o prazo médio de retorno do investimento (payback). Esses métodos de avaliação de investimento foram sensibilizados com uma série que envolve a probabilidade de crescimento populacional, o que possibilitou calcular o risco do projeto, cujo percentual confirma a viabilidade do projeto, em razão do risco calculado ser muito baixo. / Abstract: This dissertation has the purpose to present and compare quantitative data about waste treatment station, placed in Lençóis Paulista city, in the state of Sao Paulo. At first, this work had the intent to present financial and environmental data, however, the project not in operation, it showed only financial data. These data demonstrate the amount of money invested, as also, the revenues and expenses inherent of operation. This work used the traditional investment analysis method, like net present value, interested rate return and payback. To calculate the project risk probability, it was used normal distribution. The waste water collected is fundamental to guarantee the population's life quality. However, one of the major reason to quality's water degradation is the pollution resulted of throwing waste waters in creeks, rivers and others flow waters which justify the need to treat them, reducing the amount of pollution before their final disposal. According to Brazilian's Government statistics, only 20,2% of waste water from brazilian's homes receives proper treatment, and just a small quantity is returned in sanitary way to the environment. (IBGE, 2003). In such a way, this study esposes a contemporary problem, demonstrating quantitatively, that the implementation of ETE is financially viable, like demonstrated calculation of the net present value (NPV), internal interested rate (IRR), and payback. That investments methods evaluation was sensibility through an probability series about population growth, that make possible calculated the project risk, wich result confirm the viability of the project. / Mestre

Thesis (MTech (Electrical Engineering))--Cape Peninsula University of Technology, 2009 / More than 70% of the earth's surface is covered by water, only a small part of which is suitable for either human consumption or agricultural use. Due to pollution from agriculture, households and industry reaching rivers, lakes and seas it is Important for wastewater to be properly treated in order to remove harmful substances before it reaches the environment. Strict environmental and health regulations together with a demand for cost effective ways of wastewater treatment have made control technology in wastewater Treatment Plants an important priority. Dissolved oxygen (DO) is the amount of oxygen in the effluent and it plays a vital role of controlling VV\YTP. Oxygen dissolves in water through mixing water surface with the atmosphere, The dissolved oxygen concentration in the aerobic part of an activated sludge process should be sufficiently high to supply enough oxygen to the microorganisms in the sludge. an excessive high DO leads to high energy consumption and may also deteriorate the sludge quality, A high DO concentration in the internally recirculated water also makes the denitrification less efficient Hence, both for economical and process reasons, it is of interest to control the DO. The used controllers are normally linear controllers, proportional integral (PI) or proportional integral derivative (PID) ones. The work of these controllers leads to bad system performance, because, the process of dissolving oxygen into the wastewater is a nonlinear process and requires nonlinear control. The aim of the research project is to develop methods for design of linear and nonlinear controllers of the concentration of the DO in the aeration tank of the WWTP and to implement the designed controllers in the frameworks of PLC. The nonlinear linearizing controller based on a reference model and Lyapunov second method is designed. Additionally a linear controller is developed in a form of PI controller based on pole placement method to improve, the performance of the closed loop system. The resultant controller is to be on a PLC as a part of Adroit SCADA system. The developed programmes are used to control the wastewater treatment process in laboratory scale plant and can be applied as a part of SCADA software for control of the wastewater treatment plants.

Orientador: Milton Dall'Aglio Sobrinho / Banca: Tsunao Matsumoto / Banca: Pedro Alem Sobrinho / Resumo: Os reatores de leito fluidizado com circulação em tubos concêntricos têm apresentado bons resultados no tratamento de esgoto sanitário, conforme uma série de relatos da bibliografia. Entretanto, o estado atual da modelagem não oferece ferramentas consolidadas para o projeto dos reatores deste tipo, devido à complexidade do funcionamento do leito trifásico e sua interdependência com os parâmetros biológicos envolvidos. Nesse contexto, a presente pesquisa teve por objetivo caracterizar experimentalmente os efeitos da redução do diâmetro interno sobre o funcionamento de um reator de 6 metros de altura, por meio de estudos hidrodinâmicos e análises laboratoriais do esgoto afluente e efluente. O reator tem diâmetro externo de 0,25m e foi operado anteriormente com um tubo interno de 0,20m de diâmetro, o qual foi reduzido para 0,10m neste trabalho. Antes de iniciar o tratamento foram medidas as velocidades de circulação por meio de injeção de traçadores e foram determinados os coeficientes de transferência de oxigênio. O tratamento do esgoto sanitário, submetido a gradeamento prévio, foi realizado com TDH de 3 horas e concentração de meio suporte de 100g/L de areia com diâmetro médio de 0,26mm. Os resultados indicaram que a redução do diâmetro interno provocou aumento expressivo da velocidade do líquido no tubo de subida. Com isso foi possível utilizar vazões de ar tão baixas quanto 1500L/h sem risco de instabilizar o leito, enquanto que na situação anterior eram necessários cerca de 3700L/h. O processo de tratamento foi o fator limitante da vazão de ar, requerendo cerca de 2100L/h. As remoções médias de DQO, DBO e NTK situaram-se em 91,1%, 88,5% e 88,8%, respectivamente. Com o diâmetro interno de 0,20m foram obtidas, em condições de operação semelhantes, remoções de 81,7%, 88,6% e 87,0%, com uma vazão de ar de 3700L/h. Com o tubo interno de 0,10m o reator apresentou bom desempenho hidrodinâmico, ... / Abstract: The circulating fluidized bed reactors with concentric tubes have been presented good results in the treatment of domestic wastewater, as shown by several reports in the literature. However, the current state of the art of modeling does not offer consolidated design tools to this kind of reactors, due to the complexities of the three-phase bed behavior and their interdependence with the biological parameters involved. In this context, the objective of this research is to experimentally characterize the effect of the internal diameter reduction on the functioning of a reactor with 6 meters of height, by means of hydrodynamic studies and laboratorial analyses of the reactor's affluent and effluent. The reactor has an external diameter of 0,25m and an internal tube with a previous diameter of 0,25m, reduced to 0,10m in this work. Before initiating the treatment the circulation velocities were measured by injecting tracers and the oxygen transfer coefficients were determined. The treatment of the previously screened wastewater was carried out with Hydraulic Detention Times (HDT) of 3 hours The solid phase (carrier particles) used was 100g/L of sand with 0,26mm of average diameter. The results indicated that the reduction of the internal diameter greatly increased the liquid's velocity in the riser. Thus it was possible to use air injection taxes as low as 1500L/h without risk of bed settlement, while in previous situations it was necessary about 3700L/h. The air flux of about 2100L/h required by the treatment process was the restraining factor to the diminution of the air injection flux. The averaged removals of DQO, DBO, and TKN were respectively 91,1%, 88.5% and 88.8%. With the internal diameter of 0,20m in similar conditions there were obtained removals of 81,7%, 88.6% and 87.0%, with an air injection flux of 3700L/h. With the internal tube of 0,10m the reactor presented good hydrodynamic performance, also improving the settling ... / Mestre

A Baía de Guanabara, ambiente de localização do Arsenal de Marinha do Rio de Janeiro (AMRJ), sofre com a intensa pressão antrópica, principalmente no aspecto da qualidade das águas. Neste contexto, uma fração considerável da poluição decorre das atividades dos estaleiros, uma vez que a atividade industrial naval no Rio de Janeiro não tem mecanismo de controle de poluição à altura do seu real potencial poluidor. Esta ausência de fiscalização possibilita o lançamento na Baía de resíduos sólidos, esgotos sanitários, efluentes químicos, oleosos e tóxicos, tornando crescente a contaminação dessas águas, margens e mangues. Estes descartes cada vez mais são alvo das exigências ambientais da sociedade e das legislações. Devido a isto, a gestão de efluentes líquidos do Arsenal tornou-se prioritária, para tal, esse estudo foi proposto, tendo iniciado pela análise das oficinas do estaleiro, na qual as operações no dique foram identificadas como uma das mais impactantes do estaleiro. A partir desta constatação, estão apresentadas duas fontes de pesquisas para a redução dos impactos. Na primeira etapa, há o estudo das atividades geradoras de efluentes no dique de reparo, com os objetivos de propor a implantação das diretrizes de melhores práticas de gestão, de minimizar a geração de efluentes líquidos e de contribuir para a adoção de práticas ambientais proativas. Como segunda pesquisa, com base nas tecnologias mundiais, há a proposta de tratamento dos efluentes de um dique, na qual foram identificados os processos que irão atender às necessidades ambientais do estaleiro, com as opções de escolha entre o tratamento parcial, para o descarte na rede pública, ou com o prosseguimento do processo até o seu reúso. As conclusões deste estudo apontam para a implantação da gestão ambiental do dique sistematizada, rigorosa e integrada com a gestão das embarcações, acrescentando-se a isto, as necessidades de incorporação de tecnologias modernas e de sistema de tratamento dos efluentes, propiciando de maneira sustentável que haja a continuação do processo de produção do estaleiro e, ao mesmo tempo, permitindo o retorno da biodiversidade da Baía de Guanabara. / Guanabara Bay, located at Arsenal de Marinha do Rio de Janeiro (AMRJ), suffers from intense human pressure, especially on what is referred about water quality. In this context, a considerable part of the pollution comes from the shipyards activity, sine that the naval industrial activity in Rio de Janeiro has no mechanism for pollution control that matches its real potential polluter. This lack of inspection makes it possible the launch of solid waste in Guanabara Bay, in addition of sanitary sewage, chemical waste, oily and toxic, which increases the contamination of the water, shores and mangroves. These discard has been, more and more, a target of societys environmental demands and of laws also. Because of that, the management of wastewater from Arsenal has become a priority, for that, this study was suggested. Beginning with the analyses of the shipyard workshops, which dry docks activities have been identified as one of the most striking on the shipyard. From this conclusion, two research sources for impact reduction are presented. In the first stage there is a study of activities that creates wastewater in the dry dock of repair, with the purpose to propose the establishment of guidelines to improve the management practices, to minimize the production of liquid effluents and to help with the embracement of pro-active environmental practices. In the second research, with bases in world technologies, there is the purpose to treat the effluents from a dry dock, in which there were processes identified that would attend to the shipyards environmental needs, with options of choice between the partial treatment, for disposal in public network, or to the persecution of reuse procedure. The conclusions of this study point to the implantation of a systemized environmental management of the dry dock, rigorous and integrated with the management of vessels. Adding to it, the need to incorporate modern technologies and treatment systems of effluents, which will provide, in a sustainable way, that the process of production of the shipyard could proceed. And, at the same time, allowing the return of the biodiversity of the Guanabara Bay.

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).

O processo de espessamento e clarificação dos efluentes das usinas de beneficiamento de carvão mineral com a adoção de sedimentadores é uma prática consagrada ao longo de todo o mundo uma vez que é necessário o reaproveitamento da água utilizada tanto por questões econômicas como ambientais. O primeiro sedimentador, tipo espessador, a entrar em operação industrial na região carbonífera de Santa Catarina foi instalado na Mina Barro Branco da Carbonífera Rio Deserto em 2007. O equipamento era dotado de lamelas de PVC e foi instalado como alternativa às bacias de decantação, que apresentam alto custo de construção e operação. Contudo, o equipamento se mostrou ineficaz devido a deposição de sólidos nas lamelas. Essa dificuldade levou a adoção de outros modelos de sedimentadores de fluxo vertical que não utilizam lamelas. Esse trabalho apresenta os dados disponíveis da operação do equipamento com as lamelas na Mina Barro Branco e resultados atuais da operação dos sedimentadores da Mina Esperança sem lamelas. Nesse segundo caso foi medida a vazão, concentração de sólidos e dos metais ferro, alumínio e manganês, nos fluxos de entrada e saída. No efluente clarificado mediu-se ainda o pH e a turbidez. Registraram-se dados de uma operação satisfatória, com impacto importante na redução dos custos no transporte e deposição dos rejeitos finos e no tratamento do overflow clarificado possibilitando o descarte de acordo com a Legislação Ambiental. / The process of thickening and clarifying the effluents of mineral coal processing plants with the use of settlers is a well-established practice throughout the world since it is necessary to reuse the water used for both economic and environmental reasons. The first settler, a thickener type, to enter into industrial operation in the Santa Catarina coal region was installed at the Barro Branco Mine of the Carbonifera Rio Deserto in 2007. The equipment was equipped with PVC lamellae and was installed as an alternative to the decantation basins, which have a high cost of construction and operation. However, the equipment proved to be ineffective due to deposition of solids in the lamellae. This difficulty led to the adoption of other models of vertical flow settlers that do not use lamellae. This work presents the available data of the operation of the equipment with lamellae in the Mina Barro Branco and current results of the operation of the settlers in the Mina Esperança without lamellae. In this second case the flow, concentration of solids and iron, aluminum and manganese metals in the inflow and outflow were measured. In the clarified effluent the pH and turbidity were also measured. Data were recorded for a satisfactory operation, with a significant impact on the reduction of costs in the transportation and deposition of the fine tailings and in the treatment of the clarified overflow, allowing the disposal according to the Environmental Legislation.

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 %.

A carepa é um resíduo da produção de aço gerado principalmente nas etapas de lingotamento e laminação. O objetivo do presente trabalho foi a produção do coagulante cloreto férrico a partir da carepa oriunda da indústria siderúrgica. Em termos experimentais, foram realizados ensaios de solubilização da carepa avaliando-se o efeito da concentração de ácido clorídrico, tempo de reação e temperatura. Ainda, avaliou-se a oxidação do Fe2+, presente no liquor, para Fe3+ por dois métodos distintos, sendo adição de peróxido de hidrogênio e injeção de ozônio. A solução de cloreto férrico produzido a partir da carepa foi caracterizada e aplicada no tratamento de esgoto doméstico sanitário de uma instituição universitária. Como resultado, a melhor condição para a dissolução da carepa foi com o uso de uma solução de HCl 90%, tempo de reação de 2 horas a uma temperatura de 80oC. Nesta condição, a eficiência de dissolução da carepa foi de 90%. A completa oxidação do Fe2+ dissolvido no liquor para Fe3+ foi possível tanto com a adição de H2O2 como com O3. Contudo, o processo de ozonização apresenta vantagens, pois estequiometricamente é mais eficiente e não dilui a solução rica em cloreto férrico. A análise físico-química do coagulante produzido com a digestão da carepa com HCl 90% e oxidada com ozônio, após evaporação, atendeu ao critério de concentração de Fe de no mínimo 12% em volume. A aplicação do reagente no tratamento de um esgoto doméstico sanitário mostrou que é eficiente na remoção de sólidos suspensos e fósforo. Por fim o estudo mostrou que é possível produzir um coagulante a partir da carepa gerada na indústria siderúrgica. A prática sugerida neste trabalho pode reduzir a quantidade de resíduos deslocados para aterros industriais pela indústria siderúrgica. / Mill scale is a residue of steel production generated mainly in casting and lamination phases. The objective of this work was the production of the ferric chloride coagulant from the mill scale which comes from the steel industry. In experimental terms, trials of mill scale solubility were carried out in order to evaluate the effect of hydrochloric acid concentration, reaction time and temperature. After that, the oxidation of Fe2 +, present in the liquor, to Fe3 + was evaluated by two distinct methods, addition of hydrogen peroxide and ozone injection. The ferric chloride solution produced from mill scale was characterized and applied in the sewage treatment of a university campus. As a result, a good condition for the dissolution of mill scale was with the use of 90% HCl solution, reaction time of 2 hours, at a temperature of 80ºC. In this condition, the efficiency of mill scale dissolution was of 90%. The complete oxidation of Fe2+ dissolved in the liquor for Fe3+ was possible both with the addition of H2O2 as well as with O3. However, the ozonation process has advantages because it is stoichiometrically more efficient and does not dilute the solution rich in ferric chloride. Physico-chemical analysis of the coagulant produced with the dissolution of mill scale with 90% HCl and oxidized with ozone, after evaporation, answered to the criterion of Fe concentration of, at least, 12% in volume. The use of the reagent in the treatment of a sewer showed that it is effective in removing suspended solids and phosphorus. Finally, it is possible to produce a coagulant from mill scale produced in the steel industry. The practice suggested in this work can reduce the amount of waste sent to industrial landfills by the steel industry.

With the growing use of membranes in the water industry, different methods for using membranes to treat water is still occurring. Enhancing membrane performance is generally performed with extensive pretreatment methods before the feedwater is filtered by the membrane. With the utilization of direct membrane filtration (DF), no pretreatment is performed and the membrane is exposed to raw wastewater. While this may suggest that membrane performance and permeate quality would suffer in the process, DF testing with a 0.03 µm ultrafiltration PVDF membrane showed that relatively high membrane flux was sustained while producing a high quality effluent. Due to the rejection of the membrane, a highly concentrated fraction of the wastewater, which is significantly reduced in volume but high in solids and organic strength, is obtained and can be treated in other ways. A process is proposed to treat municipal wastewater by coupling a DF system with an anaerobic membrane bioreactor (AnMBR). AnMBRs generally treat industrial strength wastewater, which is high in chemical oxygen demand (COD), and may struggle with domestic wastewater, which is generally considered low strength in terms of COD. By coupling the DF with an AnMBR, the DF-AnMBR can be used to treat the low strength domestic wastewater. The DF portion can handle the bulk of the liquid fraction, while the highly concentrated fraction of wastewater is treated by the AnMBR stage, thus improving the energy profile of the AnMBR and enhancing performance. A series of flow and mass balance equations for the combined DF-AnMBR was developed, and used to shed insight on design parameters relevant to this novel treatment process. Since membrane fouling occurs gradually over weeks or months, it is difficult to systematically determine how processes changes may affect membrane performance. Hence, a method to rapidly determine the fouling propensity of wastewater was desired. The modified fouling index (MFI) was previously developed to test the fouling propensity of feedwater for seawater RO desalination, but has not been applied to membrane filtration of wastewater. The MFI method was adapted and used to test the fouling propensity of various treatment streams in the DF-AnMBR system, including raw domestic wastewater, concentrated domestic wastewater (20X by DF), and liquor from an active AnMBR. The effect of powdered activated carbon (PAC) on fouling propensity was also investigated. Raw wastewater had a fouling potential of about 25% of the AnMBR MFI, and with the utilization of PAC the fouling potential was further decreased to nearly 50% of the original fouling potential. The DF concentrated stream had a higher MFI value than liquor from the AnMBR, but presumably some of organics contributing to fouling would be degraded in the AnMBR. This study demonstrated that DF of raw wastewater is feasible, and the combined use of DF and AnMBR is highly promising.