Utilizou-se reator de leito estruturado e aeração intermitente (RLEAI) como pós-tratamento de efluentes de reator UASB tratando esgoto sanitário. O volume total e o tempo de detenção hidráulica (TDH) do reator UASB eram de 11,2 L e 9 horas, respectivamente. O RLEAI possuía volume total de 11,0 L e, devido às hastes cilíndricas verticais de espuma de poliuretano usadas como suporte para a biomassa, o volume útil foi de 9,6 L. Este reator foi operado com um TDH de 12 horas, razão de recirculação igual a 3 e foi alimentado continuamente com efluente do reator UASB. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do tempo de aeração no desempenho do RLEAI na remoção de matéria orgânica e nitrogênio. O reator foi operado com aeração contínua, e tempos de aeração intermitentes (tempo aerado/não aerado) de 2h/1h, 1h/1h, 0,75h/1,25h, 1h/ h e 1h/3h. Em todas as fases a DQO efluente ao sistema ficou entre 26 e 42 mg.L-1. A fase de aeração contínua foi fundamental para o estabelecimento da comunidade nitrificante no sistema. A oxidação do nitrogênio total (como NTK) para nitrato aumentou de 62% (aeração contínua ) para 82% (aeração intermitente de 1h/2h) devido à alcalinidade gerada pela desnitrificação, estimulada pelo período não aerado. Na fase 1h/3h a oxidação do NTK foi prejudicada pela falta de oxigênio, e a eficiência nesta fase foi de 42%. A maior remoção estável de N-total foi obtida na fase 1h/2h com eficiência de 29%. Foi observado no ensaio em batelada que a velocidade de desnitrificação via nitrato aumentou de 0,90 mg N. g SSV-1.h-1 para 2,55 mg N. g SSV-1.h-1 após aclimatação da biomassa em condições de excesso de matéria orgânica. Concluiu-se que a remoção de N-total foi limitada pela baixa quantidade de matéria orgânica advinda do reator UASB, sendo a relação DQO/N do afluente ao RLEAI de 3,04. A elevada oxidação de NTK e de remoção de matéria orgânica, aliadas à baixa produção sólidos e ao alto tempo de retenção celular (139 dias), mostram que o RLEAI é uma alternativa interessante em comparação às tecnologias praticadas atualmente para pós tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. / This study used a structured bed reactor under intermittent aeration for post-treatment of UASB rector treating domestic sewage. The UASB reactor had a total volume of 11.2 L and 9 hours of hydraulic retention time (HRT). The structured bed reactor had a total volume of 11.0 L and working volume of 9.6 L due to the vertical cylindrical rods with polyurethane foam used as a support for the biomass. This reactor was operated whit 12 hours of HRT, recirculation ratio equal to 3 and was continuously fed with effluent from the UASB reactor. The aim of this study was to evaluate the influence of aeration time on RLEAI performance in removal of organic matter and nitrogen. For this the reactor was operated with continuous aeration and intermittent aeration periods (time aerated/ non-aerated) of 2h/1h, 1h/1h, 0.75h/1.25h, 1h/2h e 1h/3h. During all operation time the COD effluent to the system it was between 26 and 42 26 e 42 mg.L-1. The continuous aeration operation was fundamental to the establishment of the nitrifying microorganism community in the system. The TKN oxidation to nitrate increase from 62% (continues aeration) to 82% (intermittent aeration 1h/2h) due to the alkalinity generated by denitrification, that was stimulated by non-aerated period. In the intermittent aeration period of 1h/3h the NTK oxidation was damaged by a lack of oxygen; the efficiency at this stage was 42%. The most stable total nitrogen removal was obtained in 1h/2h aeration period with 29% efficiency. It was observed in the batch test that nitrate denitrification rate increased from 0.90 mg N. g VSS-1.h-1 to 2.55 mg N. g VSS-1.h-1 after acclimation of biomass in conditions of excess organic matter. It was inferred that the removal of total nitrogen was limited by the low amount of organic matter load from the UASB reactor; the COD/N ratio of the influent was 3.04. The high NTK oxidation and high organic matter removal, combined with low solid production and high cell retention time (139 days), leads to the conclusion that the structured bed reactor under intermittent aeration is an interesting alternative compared to the technologies currently applied for post treatment of anaerobic reactors effluent.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The retention and availability of water in the soil are controlled by soil structure and its temporal variation is associated with the weather and the crops needs. Water also controls the aeration and soil penetration resistance, factors that are directly linked to root growth. The overall objective of this study was to evaluate the effect of management systems and soil compaction levels on soil physical properties to define the conditions that favor the retention, storage and availability of water to plants while maintaining aeration and soil resistance favorable to root growth. To meet these goals an experiment was set up in the experimental station of the Soils Department-UFSM. The area was under fallow and in 2002 year it was incorporated into the crop production under no-tillage. The treatments were: notillage (NT) no-tillage with compaction (NTC), subsoiling (Sub), chiseling (ESC) and conventional tillage (CT). The design was a randomized block design with four replications. Undisturbed soil samples were collected in the soil layers 0.0 to 0.05, 0.05 to 0.10 0.10 0,15; 0.15 to 0.20; 0.20 to 0.30, 0.30 to 0.40 and 0.40 to 0.50 m to determine the bulk density (BD), pore distribution, air permeability (Ka), saturated hydraulic conductivity (Ks) and the water retention curve. For the same layers, soil moisture (UV) was monitored continuously down to the layer of 0.30 m, using an automated TDR. In the other layers readings were taken weekly with a manual TDR. The penetration resistance (Rp) was determined at six points across the plant rows, under eight conditions of soil moisture. The maize parameters evaluated were the emergency, dry mass, root distribution at physiological maturity and yield. The NTC had a higher BD and lower total porosity (Pt) and macropores (Mac) down to 0.40 m depth. The ESC, Sub and the CT reduced the BD and increased Pt. The Ksat and Kl had little influence of the treatments, but showed positive correlation with Pt and negatively with Mac and Ds. The main benefit of tillage is the reduction of its resistance to penetration and improved soil aeration which allows for better root growth. No-tillage did not store more water for plants in relation to conventional tillage, subsoiling and chiseling. Soil compaction increased the water retention in densiest layer, but reduced the plant's ability to exploit the soil, by inhibiting root growth and reduce soil aeration. The compacted soil reached in less time and kept for longer time restrictive values of soil penetration resistance and air permeability. The dry matter production and grain yield of maize was not affected by managements and compaction levels, although some plant growth factors were outside the appropriate range indicated by the least limiting water range. / A retenção e a disponibilidade de água no solo são controladas pela sua estrutura e a sua variação temporal está associada às condições meteorológicas e à necessidade das culturas. A água também controla a aeração e a resistência do solo à penetração, que são fatores diretamente ligados ao crescimento do sistema radicular. O objetivo geral desse estudo foi avaliar o efeito de sistemas de manejo do solo e níveis de compactação sobre as suas propriedades físicas e definir as condições que possam favorecer a retenção, o armazenamento e a disponibilidade de água às plantas, mantendo a aeração e a resistência do solo favorável ao crescimento radicular. Para atender estes objetivos instalou-se um experimento na área experimental do Departamento de Solos da UFSM. A área utilizada estava sob pouso e, a partir de 2002, foi incorporada ao sistema produtivo, sob sistema de plantio direto. Os tratamentos estudados foram: plantio direto (PD); plantio direto com compactação adicional (PDc); escarificação profunda (Sub); escarificação superficial (Esc) e preparo convencional (PC). O delineamento foi em blocos ao acaso com quatro repetições. Amostras de solo com estrutura preservada foram coletadas nas camadas de 0,0 a 0,05; 0,05 a 0,10; 0,10 a 0,15; 0,15 a 0,20; 0,20 a 0,30; 0,30 a 0,40 e 0,40 a 0,50 m, para determinar a densidade (Ds), distribuição de poros, permeabilidade ao ar (Ka), condutividade hidráulica saturada (Ksat) e a curva de retenção de água. Nestas mesmas camadas, a umidade do solo (Uv) foi monitorada continuamente até a camada de 0,30 m, utilizando-se um TDR automatizado. Nas demais camadas as leituras foram feitas semanalmente com um TDR manual. A resistência do solo à penetração (Rp) foi determinada em seis pontos transversalmente às linhas de semeadura, sob oito condições de umidade do solo. Na cultura do milho avaliou-se a emergência, a massa seca, a distribuição radicular na maturação fisiológica e a produtividade. O PDc apresentou maior Ds e menor porosidade total (Pt) e macroporos (Mac) até 0,40 m de profundidade. A Esc, Sub e o PC reduziram a Ds e aumentaram a Pt. A Ksat e a Kl tiveram pouca influência dos tratamentos, mas apresentaram correlação positiva com Pt e Mac e negativa com Ds. O principal beneficio da mobilização do solo é a redução da sua resistência à penetração e a melhoria na aeração do solo, o que permite um melhor crescimento das raízes. O plantio direto não armazenou maior quantidade de água para as plantas em relação ao preparo convencional e a escarificação. A compactação do solo aumentou a retenção de água na camada mais adensada, mas reduziu a capacidade da planta explorar o solo, por dificultar o crescimento radicular e reduzir a aeração do solo. O solo compactado atingiu em menos tempo e manteve por mais tempo valores de resistência à penetração e de permeabilidade ao ar, considerados restritivos. A produção de massa seca e de grãos do milho não foi afetada pelos manejos e níveis de compactação, mesmo que alguns fatores de crescimento da planta estivessem fora da faixa adequada indicada pelo intervalo hídrico ótimo.

Made available in DSpace on 2011-05-04T12:36:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010 / Em inúmeras ações humanas ocorrem emissões de gases que podem contribuir sobre maneira para o aumento na concentração dos gases estufa, dentre eles o óxido nitroso, acarretando danos ambientais locais e globais. Na busca de contribuir para o entendimento das causas para as mudanças climáticas globais há necessidade de compreender e conhecer os fluxos de óxido nitroso emitidos por diversos setores da atividade humana, inclusive em Estações de Tratamento de Esgoto. Aliando à técnica aspectos ambientais importantes a serem considerados no planejamento para implantação de uma tecnologia de tratamento de esgotos e proporcionando uma integração de campos de conhecimento, o estudo tem como objetivo analisar a correlação entre a aeração e a emissão de óxido nitroso em sistema de tratamento de esgotos. Tendo como metodologia o estudo de caso em Estação de Tratamento de Esgotos na Região Serrana do Estado do RJ, a pesquisa é caracterizada como pesquisa bibliográfica documental, exploratória e descritiva, com análises realizadas em laboratório. Este estudo é original em países tropicais, sendo o único estudo anterior feito na Universidade de New Hampshire / EUA em 1995. Visa, portanto, contribuir com a atualização de dados referentes às Mudanças Climáticas, possibilitando o aprofundamento futuro do tema. / In many human actions occurring gas emissions that can contribute significantly to the increased concentration of greenhouse gases, among them the oxide, causing environmental damage locally and globally. In seeking to contribute to the understanding of the causes of global climate change need to know and understand the flow of nitrous oxide emitted by various sectors of human activity, including waste treatment stations. Combining the technical environmental aspects to be considered in planning for deployment of a technology for treating wastewater and providing an integration of fields of knowledge, the study aims to analyze the correlation between the aeration and the emission of nitrous oxide system in wastewater treatment. Since the methodology as a case study in Station Sewage Treatment in the mountainous region of the state of RJ, the search is characterized as documentary literature, exploratory and descriptive, with analysis performed in the laboratory. This study is unique in tropical countries, the only previous study of the University of New Hampshire / USA in 1995. Aim, therefore contribute to the updating of data to climate change, enabling the further development of the theme.

O desenvolvimento de fontes de energia renováveis tem se tornado cada vez mais necessário e, nesse contexto, os biocombustíveis têm um importante papel. Este trabalho teve como objetivo otimizar a produtividade de biomassa e de lipídios da microalga Nannochloropsis gaditana, em cultivos de baixo-custo visando à produção de biodiesel. Um sistema de cultivo foi concebido com materiais acessíveis e os experimentos testaram o efeito de diferentes exposições das células ao claro-escuro, sob irradiância de 800?E m-2 s-1. Foram testadas três profundidades de cultivo (2, 4 e 8 cm) e duas taxas de aeração (0,25 e 1,00 L min-1 por L de cultivo). A penetração de luz nos cultivos e o rendimento de biomassa seca foram monitorados diariamente. Altos rendimentos de biomassa e lipídios foram alcançados. Os valores máximos foram observados no experimento com 4 cm de profundidade e maior taxa de aeração: 13,83 g m-2 d-1 de produtividade de biomassa e 20,50% de teor lipídico, resultando em uma produtividade lipídica de 2,84 g m-2 d-1. Estes resultados indicam o potencial da utilização de N. gaditana para aplicação em cultivos de larga escala, uma vez que o rendimento lipídico observado foi superior ao da soja, principal matéria-prima vegetal para produção de biodiesel. O sistema de cultivo desenvolvido pode ser inserido em um processo de scaling up em cultivos abertos de grande escala. / The development of renewable energy sources has becoming an increasing necessity and, in this context, biofuels have an important role. This study aimed to optimize the productivity of biomass and lipids of the microalgae Nannochloropsis gaditana in a low-cost system, focusing biofuel production. A culture system was designed with low-cost and accessible materials and the experiments tested the effect of different degrees of exposition of cells to light-dark, under 800?E m-2 s-1 irradiance. Three different culture depths (2, 4 e 8 cm) and two aeration ratios (0.25 e 1.00 L min-1 per L of culture) were tested. Light penetration into the cultures and the dry biomass yield were monitored daily. High yields of biomass and lipids were attained in the experiment with 4 cm depth and the high aeration ratio: 13.83g m-2 d-1 of biomass productivity and 20.50% lipid content, resulting in a lipid productivity of 2.84 g m-2 d-1. These results indicate the potential of N. gaditana for application in large-scale cultivation, since its lipid yield is higher than the soybean, the main feedstock plant for biodiesel production. The culture system developed can be inserted in a process of biomass scaling up for large-scale open microalgae cultures.

Operações de produção de petróleo, que utilizam sistemas de bombeamento centrífugo submerso, constantemente encontram a presença de gás livre nos poços, o que pode gerar ou agravar problemas como cavitação e falhas dinâmicas, quando o gás é succionado pela bomba. O separador gravitacional do tipo shroud invertido é uma solução possível para este problema nos casos de operação em poços direcionais de petróleo. O trabalho tem como objetivo apresentar um estudo do diâmetro das bolhas que ocorrem no interior de um separador gravitacional gás-líquido do tipo shroud invertido. A finalidade é o aprimoramento de um modelo fenomenológico do funcionamento deste tipo de separador, aplicado à indústria petrolífera, sendo que o modelo fenomenológico garante total separação de gás, fornecidas determinadas condições. O modelo prevê, através do cálculo da energia cinética turbulenta, o tamanho médio das bolhas carregadas para o seio do líquido por aeração no duto anular. Partindo de estudos anteriores, uma verificação do modelo fenomenológico foi feita utilizando um aparato experimental com misturas bifásicas ar-água e ar-óleo em três diferentes inclinações. O aparato possui dimensões radiais reais de um poço de petróleo offshore. Foi utilizado um sensor 3D ORM para a medição do tamanho médio (sauter) das bolhas arrastadas pelo líquido até a entrada do tubo de produção, em diversas combinações de vazões da mistura água-ar. Esta medição permite o ajuste das correlações que regem o modelo fenomenológico, no que diz respeito às equações dependentes do diâmetro teórico de bolhas arrastadas pela fase líquida. As descobertas provenientes deste estudo foram implementadas em um código computacional que será utilizado pela PETROBRAS, financiadora do projeto, para suas operações de bombeamento. / Oil mining operations powered by centrifugal submersible pumping systems suffer constant setbacks due to the presence of free gas in wells. Decompression in the reservoir liberates this gas in the form of bubbles that, upon reaching the suction end of the pump, cause cavitation and dynamic failures resulting in production and equipment losses. The Inverted-shroud gravitational separator is a possible solution to this problem. This work presents a study on diameters of bubbles that occur inside this separator. The goal is the improvement of the understanding of this kind of separator as well as the enhancement of a previously reported phenomenological model, which ensures total gas separation when the separator is installed in directional wells and under specific operational conditions. Empirically adjusted correlations are used to ensure that all entrained bubbles do not reach the pump. The model was tested for two-phase flows of water-air and oil-air mixtures using three different inclinations. Tests were performed with an experimental apparatus that simulates a pilot-scale well casing with an inverted-shroud separator installed. A 3D ORM particle-size sensor was employed in order to measure the average (sauter) diameter of entrained bubbles that are dragged by the liquid flow towards the end of the production tube. This investigation will be used to improve the reliability of the phenomenological model and reduce its dependency on a theoretical prediction of the bubble size. The findings were incorporated to the final version of an in-house gas separator design software developed at the request of PETROBRAS, the project funder and Inverted-shroud patent holder, for usage on its oil mining operations.

A opção por sistemas biológicos prevalece para o tratamento do esgoto sanitário. Nas décadas recentes, sistemas que possuem regiões e/ou zonas anaeróbia, anóxica e aeróbia têm-se mostrado como alternativas atraentes para remoção simultânea de matéria orgânica, nitrogênio e fósforo. No entanto, os aspectos operacionais ainda merecem ser objeto de estudo para alcançar desempenho otimizado. Nesse cenário, com intuito de comparar alternativas para a operação das unidades de tratamento de esgoto, o presente trabalho propôs-se a estudar estratégias operacionais associadas ao monitoramento, em tempo real, sem adição de fonte externa de carbono, para um reator aerado não compartimentado com crescimento suspenso e fluxo contínuo precedido de reator anaeróbio. O sistema experimental, em escala de bancada, era constituído de um reator anaeróbio, com volume útil de 43,54 L, e reator aerado, com volume útil de 68,07 L; sendo que este era formado por sete setores, em série, sem separação física. O estudo foi dividido em duas etapas: I - estudo da variação dos volumes da região aerada e da não aerada; II - estudo da aeração intermitente com ciclo de aeração/agitação pré-fixado e controlado em tempo real por sistema informatizado. Em todas as Etapas do estudo ocorreu elevada remoção de DBO e conversão de NTK para nitrato, contudo não se conseguiu obter desnitrificação em nível desejado. O uso de reatores com setores sequenciais sem divisão física (Etapa I) dificultou a obtenção de regiões distintas predominantemente anóxica e aeróbia, comprometendo a remoção de nitrogênio (principalmente a desnitrificação). A maior eficiência média de remoção de nitrogênio alcançada no reator aerado foi de 35,6% (Etapa II), quando o reator era operado com aeração intermitente sendo o ciclo de aeração/agitação controlado em tempo real. A estratégia de operação com aeração intermitente, estudada na Etapa II, favoreceu a remoção de nitrogênio. A aeração intermitente demonstrou ser uma opção promissora comparada à aeração contínua em setores específicos do reator. O controle automatizado e informatizado em tempo real dos ciclos de aeração/agitação pode ser aplicado no aperfeiçoamento da operação dos sistemas de tratamento de esgoto sanitário. / The option of biological systems prevails for the treatment of sewage waste and in recent decades, systems that have anaerobic, anoxic, aerobic regions and / or zones have proven attractive for simultaneous removal of organic matter, nitrogen and phosphorus. However, the operational aspects still deserve to be studied in order to achieve the optimized performance of these systems. In this scenario, in order to compare alternatives for the operation of sewage treatment plants, the present work aimed to study operational strategies associated with monitoring, in real time, without the addition of external carbon source, for a non-compartmentalized aerated reactor with growth suspended and continuous flow preceded by anaerobic reactor. The experimental system in bench scale consisted of an anaerobic reactor, with a volume of 43.54 L and an aerated reactor, with a volume of 68.07 L; consisting of seven sectors, in series, without physical separation. The study was divided into two stages: I - study of the variation of the volume of the aerated and non-aerated regions; II - study of intermittent aeration with cycle of aeration/agitation controlled by a pre-fixed time interval; and controlled in real time by a computerized system. In all Stages of the study high BOD removal and conversion of TKN to nitrate occurred, but were unable to obtain denitrification at desired level. The use of reactors with sequential sectors without physical division (Stage I) made it difficult to obtain predominantly distinct anoxic and aerobic regions, compromising the removal of nitrogen (mainly the denitrification). The highest average removal efficiency of nitrogen attained in aerated reactor was 35.6% when the reactor was operated with intermittent aeration with aeration cycle controlled in real time. The operation strategy with intermittent aeration, studied in Stage II, favored the removal of nitrogen. The intermittent aeration proved to be a promising option compared to continuous aeration in specific sectors of the reactor. The automated and computerized control in real-time of the aeration / agitation cycles can be applied in improving the operation of sewage waste treatment systems.

O desenvolvimento de fontes de energia renováveis tem se tornado cada vez mais necessário e, nesse contexto, os biocombustíveis têm um importante papel. Este trabalho teve como objetivo otimizar a produtividade de biomassa e de lipídios da microalga Nannochloropsis gaditana, em cultivos de baixo-custo visando à produção de biodiesel. Um sistema de cultivo foi concebido com materiais acessíveis e os experimentos testaram o efeito de diferentes exposições das células ao claro-escuro, sob irradiância de 800?E m-2 s-1. Foram testadas três profundidades de cultivo (2, 4 e 8 cm) e duas taxas de aeração (0,25 e 1,00 L min-1 por L de cultivo). A penetração de luz nos cultivos e o rendimento de biomassa seca foram monitorados diariamente. Altos rendimentos de biomassa e lipídios foram alcançados. Os valores máximos foram observados no experimento com 4 cm de profundidade e maior taxa de aeração: 13,83 g m-2 d-1 de produtividade de biomassa e 20,50% de teor lipídico, resultando em uma produtividade lipídica de 2,84 g m-2 d-1. Estes resultados indicam o potencial da utilização de N. gaditana para aplicação em cultivos de larga escala, uma vez que o rendimento lipídico observado foi superior ao da soja, principal matéria-prima vegetal para produção de biodiesel. O sistema de cultivo desenvolvido pode ser inserido em um processo de scaling up em cultivos abertos de grande escala. / The development of renewable energy sources has becoming an increasing necessity and, in this context, biofuels have an important role. This study aimed to optimize the productivity of biomass and lipids of the microalgae Nannochloropsis gaditana in a low-cost system, focusing biofuel production. A culture system was designed with low-cost and accessible materials and the experiments tested the effect of different degrees of exposition of cells to light-dark, under 800?E m-2 s-1 irradiance. Three different culture depths (2, 4 e 8 cm) and two aeration ratios (0.25 e 1.00 L min-1 per L of culture) were tested. Light penetration into the cultures and the dry biomass yield were monitored daily. High yields of biomass and lipids were attained in the experiment with 4 cm depth and the high aeration ratio: 13.83g m-2 d-1 of biomass productivity and 20.50% lipid content, resulting in a lipid productivity of 2.84 g m-2 d-1. These results indicate the potential of N. gaditana for application in large-scale cultivation, since its lipid yield is higher than the soybean, the main feedstock plant for biodiesel production. The culture system developed can be inserted in a process of biomass scaling up for large-scale open microalgae cultures.

O principal objetivo deste trabalho consistiu em avaliar o desempenho de um sistema experimental para pós-tratamento de reatores anaeróbios. Foram testados reator microaerado e reator com aeração intermitente, seguidos de flotação por ar dissolvido. Foram avaliadas condições para se obter nitrificação, desnitrificação e remoção de fósforo, em reator com baixa concentração de OD e em reator em que se alternaram fases aeróbia e anaeróbia. O trabalho foi desenvolvido em duas etapas distintas: a Etapa I constituiu de ensaios preliminares, utilizando instalação em escala de laboratório, alimentados com efluente de reator anaeróbio compartimentado, composta de sistema de aeração com quatro reatores em paralelo, com capacidade de 11,5 L cada, operando em regime hidráulico contínuo, com concentrações de OD na faixa de 0,2 a 0,9 mg/L, em temperatura controlada de 30±2°C. Na Etapa I também foram operados reatores com aeração intermitente. Na Etapa II, empregou-se instalação para tratamento aeróbio, com capacidade de 100 L, seguida de flotador, em temperatura ambiente de 25±6°C, sendo operado um reator microaerado e outro com aeração intermitente; ambos foram alimentados com efluente de um reator anaeróbio de leito expandido. O sistema com aeração intermitente (&#952h: 6 h) mostrou-se estável, apresentando elevada remoção média de DQO (92%), de P-PO4-3 (90%) e de nitrogênio (sem utilização de fonte externa de carbono; apenas com recirculação adequada do lodo). Para &#952h médio de 8 h, nos ensaios com ciclos alternados de 2 h, com aeração e 4 h, sem aeração, foi obtida remoção máxima de P-PO4-3, de 95% para as amostras brutas e 97% para as amostras filtradas, com remoção média de 84%, e 88%, respectivamente. Considerando apenas os valores médios, registrou-se ligeira queda de remoção de P-PO4-3, e de DQO em relação ao período com &#952h médio de 6 h. Os resultados com aeração intermitente foram sensivelmente melhores em relação aos obtidos com microaeração. / The aim of this research the performance evaluation of a pilot system for post treatment of anaerobic reactors. Microaeration and intermittent aeration reactors, followed by dissolved air flotation (DAF) were examined. It was assessed the conditions to obtain nitrification, denitrification and phosphorus removal, in reactor operated with low concentration of OD and in a reactor operated were alternated aerobic and anaerobic phases were used. The research was developed in two different stages. The first one, constituted of preliminary test, using installation in laboratory scale, fed with effiuent of compartment anaerobic reactor. This system was composed of aeration system with four reactors in parallel, with 11,5 L each, operating in continuous flow, with concentrations of DO between 0.2 to 0.9 mg/L, in controlled temperature of 30±2 ºC. The reactors were also operated with intermittent aeration. In the second stage, an installation with 100L was used for aerobic treatment, followed by DAF, in room temperature of 25±6°C. One reactor was operated under microaeration and another with intermittent aeration. Both were fed with effiuent of an expanded bed anaerobic reactor. The system with intermittent aeration (&#952h: 6 h) shown stable, presenting high COD removal of (92%) and phosphorus removal (90%), without use of external carbon source; just with adapted recirculation of the sludge. For an average hydraulic retention time of 8 h, in the test with alternate cycles of 2 h with aeration and 4 h without aeration, it was obtained a maximum removal of P-PO4-3 equal 95% for the raw samples and 97% for the filtered samples, with average removal of 84%, and 88%, respectively. The results with intermittent aeration were significantely better in relation to the obtained with microaeration.

O principal objetivo deste trabalho consistiu em avaliar o desempenho de um sistema experimental para pós-tratamento de reatores anaeróbios. Foram testados reator microaerado e reator com aeração intermitente, seguidos de flotação por ar dissolvido. Foram avaliadas condições para se obter nitrificação, desnitrificação e remoção de fósforo, em reator com baixa concentração de OD e em reator em que se alternaram fases aeróbia e anaeróbia. O trabalho foi desenvolvido em duas etapas distintas: a Etapa I constituiu de ensaios preliminares, utilizando instalação em escala de laboratório, alimentados com efluente de reator anaeróbio compartimentado, composta de sistema de aeração com quatro reatores em paralelo, com capacidade de 11,5 L cada, operando em regime hidráulico contínuo, com concentrações de OD na faixa de 0,2 a 0,9 mg/L, em temperatura controlada de 30±2°C. Na Etapa I também foram operados reatores com aeração intermitente. Na Etapa II, empregou-se instalação para tratamento aeróbio, com capacidade de 100 L, seguida de flotador, em temperatura ambiente de 25±6°C, sendo operado um reator microaerado e outro com aeração intermitente; ambos foram alimentados com efluente de um reator anaeróbio de leito expandido. O sistema com aeração intermitente (&#952h: 6 h) mostrou-se estável, apresentando elevada remoção média de DQO (92%), de P-PO4-3 (90%) e de nitrogênio (sem utilização de fonte externa de carbono; apenas com recirculação adequada do lodo). Para &#952h médio de 8 h, nos ensaios com ciclos alternados de 2 h, com aeração e 4 h, sem aeração, foi obtida remoção máxima de P-PO4-3, de 95% para as amostras brutas e 97% para as amostras filtradas, com remoção média de 84%, e 88%, respectivamente. Considerando apenas os valores médios, registrou-se ligeira queda de remoção de P-PO4-3, e de DQO em relação ao período com &#952h médio de 6 h. Os resultados com aeração intermitente foram sensivelmente melhores em relação aos obtidos com microaeração. / The aim of this research the performance evaluation of a pilot system for post treatment of anaerobic reactors. Microaeration and intermittent aeration reactors, followed by dissolved air flotation (DAF) were examined. It was assessed the conditions to obtain nitrification, denitrification and phosphorus removal, in reactor operated with low concentration of OD and in a reactor operated were alternated aerobic and anaerobic phases were used. The research was developed in two different stages. The first one, constituted of preliminary test, using installation in laboratory scale, fed with effiuent of compartment anaerobic reactor. This system was composed of aeration system with four reactors in parallel, with 11,5 L each, operating in continuous flow, with concentrations of DO between 0.2 to 0.9 mg/L, in controlled temperature of 30±2 ºC. The reactors were also operated with intermittent aeration. In the second stage, an installation with 100L was used for aerobic treatment, followed by DAF, in room temperature of 25±6°C. One reactor was operated under microaeration and another with intermittent aeration. Both were fed with effiuent of an expanded bed anaerobic reactor. The system with intermittent aeration (&#952h: 6 h) shown stable, presenting high COD removal of (92%) and phosphorus removal (90%), without use of external carbon source; just with adapted recirculation of the sludge. For an average hydraulic retention time of 8 h, in the test with alternate cycles of 2 h with aeration and 4 h without aeration, it was obtained a maximum removal of P-PO4-3 equal 95% for the raw samples and 97% for the filtered samples, with average removal of 84%, and 88%, respectively. The results with intermittent aeration were significantely better in relation to the obtained with microaeration.

Operações de produção de petróleo, que utilizam sistemas de bombeamento centrífugo submerso, constantemente encontram a presença de gás livre nos poços, o que pode gerar ou agravar problemas como cavitação e falhas dinâmicas, quando o gás é succionado pela bomba. O separador gravitacional do tipo shroud invertido é uma solução possível para este problema nos casos de operação em poços direcionais de petróleo. O trabalho tem como objetivo apresentar um estudo do diâmetro das bolhas que ocorrem no interior de um separador gravitacional gás-líquido do tipo shroud invertido. A finalidade é o aprimoramento de um modelo fenomenológico do funcionamento deste tipo de separador, aplicado à indústria petrolífera, sendo que o modelo fenomenológico garante total separação de gás, fornecidas determinadas condições. O modelo prevê, através do cálculo da energia cinética turbulenta, o tamanho médio das bolhas carregadas para o seio do líquido por aeração no duto anular. Partindo de estudos anteriores, uma verificação do modelo fenomenológico foi feita utilizando um aparato experimental com misturas bifásicas ar-água e ar-óleo em três diferentes inclinações. O aparato possui dimensões radiais reais de um poço de petróleo offshore. Foi utilizado um sensor 3D ORM para a medição do tamanho médio (sauter) das bolhas arrastadas pelo líquido até a entrada do tubo de produção, em diversas combinações de vazões da mistura água-ar. Esta medição permite o ajuste das correlações que regem o modelo fenomenológico, no que diz respeito às equações dependentes do diâmetro teórico de bolhas arrastadas pela fase líquida. As descobertas provenientes deste estudo foram implementadas em um código computacional que será utilizado pela PETROBRAS, financiadora do projeto, para suas operações de bombeamento. / Oil mining operations powered by centrifugal submersible pumping systems suffer constant setbacks due to the presence of free gas in wells. Decompression in the reservoir liberates this gas in the form of bubbles that, upon reaching the suction end of the pump, cause cavitation and dynamic failures resulting in production and equipment losses. The Inverted-shroud gravitational separator is a possible solution to this problem. This work presents a study on diameters of bubbles that occur inside this separator. The goal is the improvement of the understanding of this kind of separator as well as the enhancement of a previously reported phenomenological model, which ensures total gas separation when the separator is installed in directional wells and under specific operational conditions. Empirically adjusted correlations are used to ensure that all entrained bubbles do not reach the pump. The model was tested for two-phase flows of water-air and oil-air mixtures using three different inclinations. Tests were performed with an experimental apparatus that simulates a pilot-scale well casing with an inverted-shroud separator installed. A 3D ORM particle-size sensor was employed in order to measure the average (sauter) diameter of entrained bubbles that are dragged by the liquid flow towards the end of the production tube. This investigation will be used to improve the reliability of the phenomenological model and reduce its dependency on a theoretical prediction of the bubble size. The findings were incorporated to the final version of an in-house gas separator design software developed at the request of PETROBRAS, the project funder and Inverted-shroud patent holder, for usage on its oil mining operations.