A contaminação do solo com resíduos tóxicos tornou-se um dos maiores problemas ambientais. Na maioria das vezes, as condições do local incluem a contaminação da água subterrânea. Neste contexto, os metais pesados têm sido motivo de preocupação, destacando-se o cromo hexavalente como poluente de elevada toxicidade e mobilidade. Quando um problema de contaminação no solo é identificado, ações de remediação devem ser aplicadas. Dentre as tecnologias existentes, uma das mais promissoras é o uso de barreiras reativas permeáveis. A barreira é construída com materiais reativos de forma a interceptar a pluma contaminada, atenuando a concentração do contaminante a níveis aceitáveis ou controláveis. É possível converter resíduos agrícolas em carvões ativados, material adsorvente resultante de processo pirolítico. Esses carvões podem apresentar desempenhos diferenciados em aplicações específicas. A presente tese tem como objetivo geral avaliar a aplicação de carvões ativados, oriundos da pirólise de casca de arroz, em barreiras reativas permeáveis. Os objetivos específicos consistem em estudar o desenvolvimento de carvões quimicamente ativados e investigar, por meio de ensaios de laboratório, sua aplicação na remoção de cromo hexavalente de meios aquosos e de meios porosos saturados. Para a preparação dos carvões ativados, foi desenvolvida uma unidade pirolítica rápida a vácuo com características escaláveis e com ênfase no controle e registro das variáveis do processo. Foram preparados carvões por ativação química com K2CO3 e KOH e determinadas suas características físico-químicas, texturais e análise morfológica por microscopia eletrônica de varredura. Ensaios de batelada e um ensaio de coluna com soluções de cromo foram realizados para avaliação da atenuação do contaminante. Os carvões ativados apresentaram baixa densidade aparente, similares valores de pH e de condutividade elétrica e elevado conteúdo de cinzas quando comparados com carvões de outras biomassas. A ativação química com reagentes alcalinos, associada às condições pirolíticas, resultou em superfícies menos ácidas, característica favorável para adsorção de Cr(VI). Resultaram em adsorventes mesoporosos, característica necessária para a adsorção de íons de elevado peso molecular; exibiram baixas áreas superficiais e similaridade morfológica entre si com a predominância da estrutura de sílica. Embora os carvões tenham apresentado baixas áreas superficiais, a adsorção teve a predominância da influência do diâmetro médio dos poros, seguido da área de mesoporos e da carga superficial negativa, indicando o potencial de aplicação dos carvões na remoção de Cr(VI). O ensaio de coluna possibilitou demonstrar o emprego do carvão ativado de casca de arroz em barreiras reativas, indicando suas limitações em pHs próximo à neutralidade e candidatando-o a situações de tratamento em série ou seqüenciais. Os trabalhos realizados estabeleceram base segura para o desenvolvimento de equipamento adequado para a pirólise e domínio do processo de manufatura do carvão ativado. A análise conjunta dos resultados sugere que as condições do processo pirolítico a vácuo adotado, juntamente com a ativação química com baixas concentrações de reagente ativantes, configuram uma rota atrativa para a elaboração de material poroso a partir de casca de arroz, com potencial aplicação na remoção de Cr(VI) em barreiras reativas permeáveis. / Soil contamination with toxic waste has become one of the biggest environmental problems. Site conditions often include groundwater contamination. In this context, heavy metals have been a matter of concern with chromium hexavalent recognized as pollutant of high toxicity and mobility. When a problem of soil contamination is identified, remediation tasks must be applied. Amongst the new technologies, the use of permeable reactive barriers is one of the most promising. This barrier is constructed with reactive materials in order to intercept the contaminated plume, attenuating the contaminant concentration to acceptable or controllable levels. It is possible to convert agricultural waste into activated carbon, an adsorbent material resulting from the pyrolytic process. This carbon can perform differently face to environmental applications. The present thesis has as a major objective to evaluate the application of activated carbons, derived from rice husk pyrolysis, in permeable reactive barriers, with emphasis on the remediation of contaminated soil with heavy metals. The specific objectives consist of studying the development of activated carbon from chemical activation and also investigating, through laboratory tests, its application in chromium removal from watery and saturated porous media. With the purpose of preparing activated carbons, a fast pyrolytic unit of rice husk was developed, with characteristics that can be scaled up and with emphasis on the control and register of process variables. Chemical activated carbons using K2CO3 and KOH have been prepared in different activation conditions and determined their physico-chemical and textural parameters. The morphological analysis was performed by scanning electron microscopy. Batch tests and a column test with solutions of chromium were performed to evaluate the attenuation of the contaminant. The activated carbons showed a low apparent density, similar values of pH and electrical conductivity and high ash content compared to carbons from other biomass. The chemical activation with alkaline reagents, associated with pyrolytic conditions, resulted in less acidic surface, characteristic favorable for Cr(VI) adsorption. The adsorbent manufactured results in mesoporous carbons, a characteristic necessary for the adsorption of ions of high molecular weight, exhibited low surface areas and morphological similarities between them, with the predominance of the structure of silica. Despite the carbons have shown low surfaces areas, the adsorption showed the predominant influence of the average pore diameter, followed by the mesopores area and surface negative charge, indicating the potential application of these carbons in Cr(VI) removal. The column test has demonstrated the use of activated carbon from rice husk in reactive barriers, showing its limitations in pHs close to neutrality and pointing it to cases of serial or sequential processing. The work carried out established safe basis for the development of suitable equipment for the pyrolysis and for the domain of the manufacturing process of activated carbon. The analysis of the results suggests that the conditions of the adopted vacuum pyrolytic process, jointly with the chemical activation with low concentrations of activate reagent, constitute an attractive route for the preparation of porous material from rice husk, with potential application in removing Cr (VI) in permeable reactive barriers.

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

Os desreguladores endócrinos, como o bisfenol A (BPA), são compostos encontrados na água em concentrações da ordem de μg.L-1 ou ng.L-1, sendo por isso também denominados micropoluentes. Sua presença, mesmo em baixas concentrações, pode causar prejuízos aos organismos expostos. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a remoção de BPA por membranas de ultrafiltração (UF) e osmose inversa (OI) e por carvão ativado granular (CAG). Essas técnicas têm a vantagem de não gerar subprodutos que também podem ser tóxicos. Nos estudos foram realizados experimentos para remoção do BPA através de membrana PL-1 (celulose regenerada de 1 kDa), Sy-10 (polietersulfona de 10 kDa) e membrana de OI (poliamida) reutilizada, com concentração inicial de 500 μg.L-1 de BPA. Para a membrana Sy-10, foram testados os pHs 7 e 10. Os ensaios de adsorção foram realizados com CAG (1-2mm) em frascos contendo 100 mL da solução de BPA, com 0,5 g de CAG para cada frasco. As variáveis testadas foram pH, tempo de contato e concentração inicial na ordem de mg.L-1. Adicionalmente, foi testada a concentração inicial de 500 μg.L-1 de BPA em experimento de adsorção. Os resultados obtidos mostraram que a capacidade da membrana Sy-10 para remoção de BPA foi superior, chegando a cerca de 90% de remoção, em contraposição aos 20% encontrados para PL-1. A membrana de OI apresentou remoções de cerca de 95%. A influência do pH (7 e 10) na remoção do BPA para a membrana Sy-10 não mostrou-se significativa. Nos ensaios de adsorção, analisando diferentes valores de pH, obteve-se eficiência de 93% para pH 7. Ensaios de variação do tempo de contato com CAG mostraram que o equilíbrio é atingido nos primeiros 10 minutos para a maior concentração e em 40 minutos para a menor concentração testada, de 500 μg.L-1. O estudo do efeito da concentração inicial de BPA na adsorção mostrou que a remoção aumenta com o aumento da concentração inicial do poluente. Conclui-se que tanto a adsorção em CAG quanto membranas são boas alternativas para a remoção de BPA de soluções aquosas. As duas técnicas poderiam ser usadas conjuntamente, sendo que o concentrado do processo com membranas poderia ser submetido à adsorção por CAG. / Endocrine disrupting chemicals, such as bisphenol A (BPA) compounds, are found in water at concentrations of the order of μg.L-1 or ng.L-1 is therefore also known micropollutants. His presence, even at low concentrations, can cause damage to exposed organisms. In this context, the aim of this study was to evaluate the removal of BPA by ultrafiltration (UF) and reverse osmosis (RO) membranes and granular activated carbon (GAC). These techniques have the advantage of not generating by-products can also be toxic. In the studies were performed experiments to remove the BPA by PL-1 (1 kDa regenerated cellulose), Sy-10 (10 kDa polyethersulfone) and RO (polyamide) reused membranes, with initial concentration of 500 μg.L-1 of BPA. For Sy-10 membrane pHs 7 and 10 were tested. The adsorption experiments were carried out with GAC (1-2mm) in flasks containing 100 mL of the BPA solution and 0.5 g of GAC to each vial. The variables tested were pH, contact time and initial concentration on the order of mg.L-1. Additionally, we tested the initial concentration of 500 μg.L-1 of BPA in adsorption experiment. Results showed that the capacity of Sy-10 membrane to remove BPA was higher, reaching approximately 90% removal, as opposed to the 20% found to PL-1. The RO membrane showed removal of about 95%. The influence of pH (7 and 10 ) in the removal of BPA onto the membrane Sy - 10 was not significant. In adsorption tests, analyzing different pH values was obtained efficiency from 93% to pH 7. Testing time variation of contact GAC showed that equilibrium is reached in the first 10 minutes to the largest concentration and 40 minutes to the lowest concentration tested, 500 μg.L-1. The study of the effect of the initial concentration of BPA in the adsorption showed that removal increases with increase in the initial concentration of the pollutant. It was concluded that both the GAC adsorption as membranes are good alternatives for the removal of the BPA aqueous solutions. The two techniques could be used together, with the concentrate from the membrane process could be subjected to adsorption GAC.

Submitted by Isaac Francisco de Souza Dias (isaac.souzadias@ufpe.br) on 2016-07-07T18:40:49Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação Julliana Melo - Times.pdf: 2376859 bytes, checksum: d48b49e600f24789b26dc66a89f1f59e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-07T18:40:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação Julliana Melo - Times.pdf: 2376859 bytes, checksum: d48b49e600f24789b26dc66a89f1f59e (MD5) Previous issue date: 2016-02-15 / A granulação aeróbia surge como melhoria ao sistema de lodos ativados convencional, aumentando a retenção de biomassa no sistema e possibilitando a remoção simultânea de nutrientes e matéria orgânica. No entanto, são poucos os trabalhos que utilizam esgoto sanitário em escala piloto. O presente trabalho tem como objetivo investigar a influência de diferentes trocas volumétricas em reatores em bateladas sequenciais (RBS’s) como condição operacional para o desenvolvimento de grânulos aeróbios no tratamento de esgoto doméstico diluído. Considerando que o processo de granulação aeróbia ocorre sob condições operacionais específicas, foi utilizada como estratégia metodológica dois RBS’s com diferentes trocas volumétricas, RBS1 de 59% e RBS2 de 71%. Também utilizou-se velocidade de aeração entre 1,2 e 1,4 cm.s-1, relação altura diâmetro de 10, e tempo de sedimentação final entre 10 e 15 minutos, para ambos os reatores. Foram observadas oscilações no comportamento dos sólidos suspensos e redução da retenção celular associadas ao curto tempo de sedimentação. A observação de grânulos aeróbios foi possível após 71 dias de operação para o RBS1 e 91 dias de operação para o RBS2. Percebeu-se a estabilização da idade do lodo em aproximadamente 6,3 dias no RBS1 e, no RBS2, valores próximos a 1 dia, indicando a menor retenção de biomassa neste reator. Em termos de eficiência de remoção de DQOs, DQOt, NH4+ e NTK, a troca volumétrica de 59% (RBS1) apresentou resultado de 72 ± 10%, 65 ± 21%, 48 ± 29% e 50 ± 34%, respectivamente, enquanto a troca de 71% (RBS2) apresentou 65 ± 12%, 58 ± 21%, 28 ± 26% e 30 ± 24%, respectivamente. Devido a não maturação dos grânulos, e a consequente ausência de microzonas anaeróbias, não foi observada remoção de fósforo em ambos os reatores. Ao final deste trabalho, verificou-se a viabilidade do processo de granulação utilizando esgoto doméstico diluído como substrato sem a presença de inóculo. Também foi possível verificar que com a utilização de troca volumétrica menor este processo é qualitativamente melhor, apresentando granulação mais rápida, presença de lodo com melhor sedimentabilidade e maior remoção de NH4+ e NTK. / Aerobic granulation could to improve the conventional activated sludge system increasing the biomass retention in the system and enabling the simultaneous removal of organic matter and nutrients. However, few research has been reported using domestic wastewater in pilot scale. This study aims to investigate the influence of different volumetric changes in sequencing batch reactors (SBR's) as operating condition for development of aerobic granules in treatment of diluted domestic wastewater. Whereas aerobic granulation process occurs under specific operating conditions, then as a methodological strategy were used two SBRs with different volumetric changes, SBR1 59% and SBR2 71%. Aeration rate of 1.2 to 1.4 cm.s-1, ratio of height: diameter of 10 and the final sedimentation time between 10 and 15 minutes for both reactors were used as parameters. During the experiment if was possible to observe fluctuations in the behavior of the suspended solids and reduction of cell retention associated to sedimentation short time. The observation of aerobic granules was possible after 71 days of operation for SBR1 and 91 days to SBR2. The sludge age stabilized at approximately 6.3 days in the SBR1 and 1 day to SBR2, indicating the lowest retaining biomass in this reactor. In terms of CODs, CODt, NH4+ and NTK removal efficiency, the volumetric exchange of 59% (SBR1) showed results of 72 ± 10%, 65 ± 21%, 48 ± 29% and 50 ± 34%, respectively, while the volumetric exchange of 71% (SBR2) showed results 65 ± 12%, 58 ± 21%, 28% ± 26 and 30 ± 24%, respectively. Due to the non-maturation of granules and the consequent lack of anaerobic micro-zones, phosphorus removal was not observed in both reactors. The end of this study found the viability of the granulation process using domestic wastewater diluted as a substrate without the presence of inoculum. This study also observed that using lower volumetric exchange this process is qualitatively better, with faster granulation, better sludge settleability and increase in nitrogen removal.

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Orientador: Nelson Eduardo Duran Caballero / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T10:31:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Assalin_MarciaRegina_D.pdf: 6063801 bytes, checksum: 275c581d4250a4932181e1314febc995 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho foram estudados diversos aspectos de aplicação dos processos químicos (ozônio) e biológico (lodo ativado), aplicados de maneira isolada e combinada no tratamento do efluente papeleiro Kraft E1. A caracterização do efluente Kraft E1 foi realizada frente a vários parâmetros físico-químicos: fenóis totais, cor, carbono orgânico total (COT), demanda química de oxigênio (DQO), além da toxicidade frente a alga Selenastrum capricornutum. A eficiência dos processos estudados foi avaliada frente a redução de valores dos parâmetros de caracterização. As melhores condições de ozonização para o tratamento do efluente Kraft E1 foram pH 10 e 14 mg L de O3, por até 60 minutos de tratamento. Observou-se que a ozonização aplicada em meio fortemente alcalino (pH > 10) resulta num menor consumo de ozônio, o que pode ser relacionado com uma cinética de degradação mais lenta. O tratamento com ozônio mostrou maior eficiência para a remoção de cor, fenóis totais e toxicidade do efluente papeleiro. O processo biológico realizado num tempo de retenção hidraúlica (TRH) igual a 12 h, foi bastante eficiente na degradação da matéria orgânica do efluente. A remoção da cor e fenóis totais por este processo foi bastante afetada pelo TRH aplicado, o que não ocorreu com a remoção de carga orgânica. O processo combinado Iodo ativado (12 h) - ozônio (30 minutos) foi o que apresentou os melhores resultados para o tratamento do efluente papeleiro (DQO 75 %; COT 73 %, COR 80,7 % e fenóis totais 66,9 %). / Abstract: The efficiency of combined chemical (ozone) and biological (activated sludge) process in the treatment of Kraft E1 mill effluent was studied. The reduction of total phenols, color, total organic carbon (TOC), chemical oxygen demand (COD) and the toxicity (Selenastrum capricornutum) was evaluated. Different doses of ozone and pH of the effluent were studied. Treatment using pH 10 and concentration of 14 mg L of O3 in 60 min were the most efficient in the total phenols and color removal, but the results indicated negligible TOC reduction by application of the ozonation processes. The increase of pH as the reduction of ozone concentration influenced the kinetics properties of the process. The activated sludge process, (hydraulic retention time -HRT 12 h) was the most efficient for the TOC removal. Degradation of total phenolic compounds and decoloration were seriously affected by HRT variation. The combined process activated sludge (12 h) - ozonation (30 minutes) showed good results for the treatment of the Kraft E1 effluent (COD 75 %; TOC 73 %, Decoloration 80,7 % and Total Phenols 66,9 %). / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Orientador: Carlos Gomes da Nave Mendes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-21T13:06:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_RenataUglianiHenrique_M.pdf: 2973368 bytes, checksum: fca632d0fdd3c4a40c10b751115ea1a7 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: o uso de reatores biológicos tipo lodos ativados por batelada (LAB), vem sendo intensificado nos últimos anos em vários países, pela sua simplicidade operacional, possibilidade de automação, flexibilidade de estratégias de operação que podem permitir a remoção de nutrientes principalmente (N e P) e obtenção de choques devido aos picos de cargas volumétricas e/ou orgânicas, baixa produção de lodo e alta eficiência de remoção de compostos orgânicos, aliado à economia de energia e implantação comparada com os sistemas de lodos ativados convencionais e suas variantes. No entanto, porém, não existem, parâmetros e modelos matemáticos bem definidos que possam ser aplicados ao projeto e operação desse tipo de sistema, e neste trabalho, apresenta-se e testa-se com sucesso, uma nova modelagem matemática para projeto e operação desse tipo de sistema, além de uma nova metodologia de desenvolvimento de estudos de tratabilidade em reatores piloto, de forma que possam ser estabelecidos parâmetros otimizados que permitam a determinação das seguintes variáveis: a) número ideal de reatores que devem compor uma bateria; b) volume ideal de cada reator; c) parcela do volume total de cada reator que deve ser reservada para preservação do lodo ativado; d) duração ideal de um ciclo total de tratamento e respectivas percentagens desse período destinado às operações de enchimento e reação... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The use of sequencing batch reactors (SBR) of activated sludge has increased in many countries because of the operational simplicity and the automation possibilities. An operacional strategy flexibility allowed nutrients removal (N and P), absortion of volumetric and/or organics load picks, sludge low production and high efficiency of organics compounds. SBR is more economic for building and operation than conventional activated sludges systems. Nevertheless, the SBR system lacks of mathematical parameters and modes definition. In the present work, a new mathematic model to design and operation of this tecnology and a methodology to execute pilot investion in laboratory reactors was tested with success. The new method can predict and optimize the follow parameter: a) reactors number in a full scale wastewater treatment plant; b) volume of each reactors; c) portion of the volume to preserve the sedimented activated sludge at the end of the cyde; d) ideal extend of the total fill and react periods of one cyde treatment... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Recursos Hidricos e Saneamento / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Carlos Gomes da Nave Mendes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-21T14:00:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Yamassaki_ClaudiaMayumi_M.pdf: 4365383 bytes, checksum: 6e6b0dc5fc3eb0392d0a50a01171c64f (MD5) Previous issue date: 1996 / Abstract: The use of sequencing batch reactors (SBR) has increased in many countries because of the operational simplicity and the automation possibilities. An operational strategy flexibility allowed nutrients removal (N and P), absortion of volumetric and/or organics load picks, sludge low production and high efficiency of organics compounds. SBR is more economic for building and operation than conventional activated sludges systems. Nevertheless, the SBR system lacks of mathematical parameters and models definition. The present work analysed the kinetic coefficients of aerobic digestion in continuos flow activated sludge. A methodology for the determination of kinetic coefficients for intermitent flow activated sludge, using the sludge age, was tested. The kinetic coefficients were determined for both biologic reactors using chemical painting wastewater. Each reactor has a different coefficient. ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Recursos Hidricos e Saneamento / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Carlos Alberto Luengo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T16:04:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bezzon_Guilherme_D.pdf: 9612903 bytes, checksum: 5290e4244ec81545fd94aac72b915276 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Em um contexto de discussões de problemas ambientais gerados pela utilização em larga escala de combustíveis fósseis, a biomassa aparece como um atrativo recurso energético que, através de um uso racional e sustentável, pode contribuir significativamente para o controle das condições ambientais a nível global e localizado. Um dos principais combustíveis derivados de biomassa, o carvão vegetal, é produzido atualmente por tecnologias de baixa eficiência, que resultam em uma exploração indiscriminada de florestas nativas. O reflorestamento e o uso de tecnologias mais eficientes na produção do carvão vegetal são alternativas que proporcionam um melhor aproveitamento do potencial energético disponível na biomassa. Um aumento do valor agregado do carvão vegetal pode ser obtido através da modificação de sua estrutura por meio de uma oxidação controlada, dando origem ao carvão ativado, um material com propriedades adsortivas, que são aplicadas para a separação de compostos indesejáveis, purificação e remoção de poluentes em líquidos e gases. O aumento do rendimento de produção de carvão vegetal e carvão ativado, a partir de biomassa, foi obtido através do desenvolvimento de uma tecnologia, baseada na pirólise controlada a pressões superiores à atmosférica e posterior ativação do carvão vegetal resultante, utilizando oxigênio como agente ativante. Essa tecnologia foi avaliada através de ensaios experimentais e do desenvolvimento de um modelo matemático do processo de ativação. Esses ensaios foram realizados utilizando equipamentos e a estruturado Grupo CombustíveisAlternativos- UNICAMP e do "Hawaii Natural Energy Institute- University of Hawaii". A pirólise de biomassa a pressões superiores à atmosférica proporcionou altos rendimentos de carvão vegetal, com propriedades semelhantes aos carvões comerciais, enquanto que o processo de ativação resultou em altos rendimentos de carvões ativados, com médias propriedades adsortivas. A aplicação dessas tecnologias abre caminho para novos mercados e a possibilidade de um uso racional dos recursos de biomassa, criando-se, dessa forma, uma competitividade frente aos derivados de origem fóssil / Abstract: An alternative way for reducing environmental problems generated by the largescale use of fossil fuels is the rational and sustainable use of biomass, a renewable energy source, which can contribute for controlling regional and global environment conditions. Charcoal is an important solid fuel derived from biomass, which is usually produced by low efficiency technologies, resulting in native forestry exploitation. The reforestation and the use of more efficient technologies for charcoal making, are alternatives for a better use of the available energy potential in biomass. A gain in charcoal commercial value can be achieved by the modification of its internal structure through a controlled oxidation, which originates activated carbon, a material with special adsorptive properties, used for separation, purification, and pollutants remotion, in liquid and gas phases. Higher yields in the production of charcoal and activated carbon from biomass were achieved, through the development of a new technology based on the controlled pyrolysis at elevated pressures and further activation of the remaining charcoal, using oxygen as activating agent. This technology was evaluated by an experimental analysis and a numerical model of the activation process. Experimental tests were conducted, using the structure and equipments of the "Grupo Combustíveis Alternativos- UNICAMP" and the Hawaii Natural Energy Institute - University of Hawaii. The biomass pyrolysis at elevated pressures resulted in high yields of charcoal with good commercial properties, while the activation process resulted in high yietds of activated carbon with medium adsorptive characteristics. These technologies can open the possibility of new markets, with a rational use of the biomass resources, and fmally, introduce a feasible alternative for fossil fuels, reducing environmental problems / Doutorado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Planejamento de Sistemas Energeticos

Orientador : Ranulfo Monte Alegre / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-28T00:35:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moreira_MaurodePaula_D.pdf: 27752894 bytes, checksum: 99102d140dea3b370d6d32fe4ca4b978 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Estudou-se o desempenho de um Reator Batelada Sequencial (RBS) aplicado ao tratamento de água residuária de abatedouro avícola, utilizando várias estratégias de operação, com o objetivo de reduzir a carga carbonácea e promover a remoção dos macronutrientes. Em alguns experimentos, adicionou-se uma fonte de carbono no início da fase anóxica para promover a redução de nitrato por processo de desnitrificação. No início de cada experimento o reator partia com dois litros de licor misto e era alimentado até que se atingisse quatro litros. Em experimentos com ciclo de 21 horas, nos quais foram adicionados 300 mL de água residuária bruta como fonte de carbono interna no . início da fase anóxica, obteve-se redução de DQO, fósforo, amônia, nitrito e nitrato de 85%, 76%, 32%, 54% e 70% a 25°C, respectivamente. Quando foi utilizada solução de acetato de sódio de 190 mg DQO/L como fonte de carbono externa, obteve-se redução de DQO, fósforo, amônia, nitrito e nitrato de 72%, 90%, 41%, 65% e 73%, respectivamente. Em experimentos com ciclo de 12 horas, sem fase anóxica, que não foram adicionadas fonte de carbono, obteve-se redução de DQO, fósforo, amônia, nitrito e nitrato de 81%, 86%, 83%, 54% e 72%, respectivamente, sendo esta a estratégia de operação que mostrou ser a mais adequada para remoção de DQO e macronutrientes simultaneamente. Estes resultados mostraram que ocorreu desnitrificação na fase de reação aerada, contrariando informações da literatura que relatam que a desnitrificação ocorre em fase anóxica. A remoção de matéria carbonácea e macronutrientes depende da duração e ordem das etapas, bem como da condição de partida do reator, porém as características da água residuária bruta e do lodo biológico também influenciam o desempenho do reator / Abstract: The performance of the feed batch reactor applied to poultry wastewater treatment was investigated. Several strategies of reactor operation were used to reduce the carbon demand and macronutrients, inc1udingthe addition of a carbon source at the beginning of the anoxic step to promote the nitrate reduction and the denitrification. At the beginning of each experiment the reactor started with two litres of mixed liquor and it was fed with wastewater until final volume of four litres. The COD, phosphorus, ammonia, nitrite and nitrate reduction reached 85%, 76%, 32%, 54% and 70% at 25°C, respectively, in experiments with duration of 21 hours in which 300 mL of raw wastewater were added at the beginning of the anoxic step as carbon source. When it was added sodium acetate solution to increase the COD in 190 mg COD/L as carbon source, the reduction of COD, phosphorus, ammonia, nitrite and nitrate reached values of 72%, 90%, 41%, 65% and 73%, respectively. The best operation strategy to simultaneously COD and macronutrients reduction showed to be experiments with 12 hours of duration without anoxic step and addition of carbon source, when the COD, phosphorus, ammonia, nitrite and nitrate reduction reached 81%, 86%, 83%, 54% and 72 , respectively. These results showed that the denitrification occurred in oxic phase despite the literature reports that asseverate that denitrification occurs only in anoxic phase. The duration and order of the steps of the sequencing batch reactor as well the initial condition at each run beginning influence the carbon and macronutrients remova!, beside the wastewater and sludge characteristics / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos