Made available in DSpace on 2015-05-14T12:09:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2911309 bytes, checksum: 93660f432ff5aa16708c4e07a6595239 (MD5) Previous issue date: 2005-01-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This dissertation discusses the early decades (1900-1940) of the history of three public utilities provision of electricity, water supply and sewage disposal in the capital of the State of Paraíba, Brazil. Their introduction took place quite late in comparison with many Brazilian towns and cities (only in 1912 and 1924) and was preceded by some unsuccessful attempts. It was thanks to the determination of Governor João Machado that Parahyba do Norte, then small and backward, could have access to piped water and electricity, which ensures him an outstanding place in the modern history of the town. Assigned to an inefficient private company from São Paulo, electricity supply represented a problem until it became a State service, in 1933. Better results were achieved in the two other utilities, operated since the beginning by the State administration, as the best Brazilian expert in their field, Saturnino de Brito, conceived and executed both the extension of the water supply system and the sewerage system, assuring them modern and appropriate characteristics / Esta dissertação discute as primeiras décadas (1900-1940) da história de três infra-estruturas urbanas fornecimento de eletricidade, abastecimento d água e esgotamento sanitário na capital paraibana. A implantação delas teve lugar tardiamente em relação a muitas cidades brasileiras (apenas em 1912 e 1924) e foi precedida de algumas tentativas frustradas. Foi graças à determinação do presidente estadual João Machado que a então pequena e atrasada Parahyba do Norte pôde ter acesso à energia elétrica e à água encanada o que lhe garante um lugar de destaque na história moderna da cidade. Entregue a uma ineficiente empresa privada de São Paulo, o fornecimento de eletricidade constituiu um problema até sua encampação pelo governo estadual, em 1933. Melhores resultados foram obtidos com os dois outros serviços, operados desde o começo pelo Estado, uma vez que o maior especialista brasileiro nessas duas áreas, Saturnino de Brito, projetou e executou tanto a expansão do abastecimento d água como a implantação da rede de esgotos, garantindo aos dois sistemas características modernas e apropriadas

Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / No Brasil, as estações de tratamento de esgoto têm suas configurações baseadas em processos anaeróbios seguidos ou não de pós tratamento, normalmente aeróbio. Estas configurações apresentam limitações como baixa eficiência de remoção de nutrientes. Assim, ao considerar aspectos técnicos, pretende-se avaliar a eficiência de remoção da matéria carbonácea, nitrogenada e fosfatada, em sistema de tratamento combinado anaeróbio (22,1 L), aeróbio (19,9 L) e anóxico (17,4 L) (AOA), tratando esgoto sintético. Anéis corrugados de Policloreto de Polivinila (PVC) foram utilizados como material suporte para fixação da biomassa. O comportamento do sistema foi avaliado em quatro etapas distintas, nas quais foram analisadas a influência da adição de carbono no reator anóxico e da redução do Tempo de Detenção Hidráulica (θh) nos reatores anaeróbios e aeróbios. O desempenho do sistema foi estudado por meio de perfis de amostragem temporal com determinação dos parâmetros físicoquímicos temperatura do líquido (TL), pH, alcalinidade total (AT), alcalinidade a bicarbonato (AB), ácidos voláteis (AV), oxigênio dissolvido (OD), potencial de oxirredução (REDOX), turbidez (UNT), demanda química de oxigênio (DQO) nitrogênio total kjeldahl (NTK), nitrogênio amoniacal (N-NH4 + ), nitrito (N-NO2 - ), nitrato (N-NO3 - ) e fósforo total (P-PO4 -3 ), em amostras do afluente e efluente de cada reator coletadas em intervalos de 3 h durante 24 h. Na Etapa 1 foram obtidas eficiências de remoção de matéria carbonácea, nitrogenada e fosfatada de 97%, 57% e 50%, respectivamente, para o sistema operado com θh de 8 h para o reator anaeróbio, 7,3 h para o reator aeróbio e 6,4 h para o reator anóxico. Na Etapa 2 com adição de 20% da vazão afluente de esgoto bruto (fonte de carbono) e manutenção dos valores de θh, as eficiências de remoção de carbono e nitrogênio total foram de 95% e 55%, não sendo reportada eficiência de remoção de fósforo. Na Etapa 3 com a retirada da fonte de carbono e redução do θh nos reatores anaeróbio e aeróbio para 4 h, foram obtidas eficiências de remoção de 96% de matéria carbonácea, 51% de nitrogênio total e 40% de fósforo. Na Etapa 4 com manutenção do θh de 4 h para o reator anaeróbio, 7,3 h para o reator aeróbio e 6,4 h para o reator anóxico, as eficiências de remoção resultaram em 97% de matéria carbonácea, 43% de nitrogênio total e 41% de fósforo. Com o estudo cinético foi possível verificar que a redução da relação C/N influenciou positivamente o desempenho dos microrganismos nitrificantes e desnitrificantes. Por fim, conclui-se que o sistema AOA apresentou eficiência de remoção de matéria carbonácea superior ao limite exigido na legislação e proporcionou remoção simultânea de nitrogênio e fósforo. / In Brazil, sewage treatment plants have their configurations based on anaerobic processes followed or not by post-treatment, usually aerobic. These configurations have limitations such as low nutrient removal efficiency. Thus, when considering technical aspects, it was intended to evaluate the efficiency of removal of carbonaceous, nitrogenous and phosphate in an anaerobic (22.1 L), aerobic (19.9 L) and anoxic (17.4 L) (AOA) treating synthetic wastewater. Polyvinyl chloride corrugated rings (PVC) were used as support material for biomass fixation. The behavior of the system was evaluated in four different stages in order to analyze the influence of the addition of carbon in the anoxic reactor and the reduction of Hydraulic Retention Times (θh) in the anaerobic and aerobic reactors. The performance of the system was studied by means of temporal sampling profiles with determination of the physicchemical parameters temperature, pH, alkalinity total (AT) and bicarbonate (AB), volatile acids (VA), dissolved oxygen (OD), oxidation potential (REDOX), turbidity (UNT), chemical oxygen demand (COD), total nitrogen kjeldahl (NTK), ammoniac nitrogen (N-NH4 + ), nitrite (N-NO2 - ), nitrate (N-NO3 - ), and total phosphorus (P-PO4 -3 ) in samples of the influent and effluent from each reactor collected at intervals of 3 h for 24 h. In Stage 1, the removal efficiency of 97%, 57% and 50% of carbonaceous, nitrogenous and phosphate matter was obtained for the system operated with θh of 8 h for the anaerobic reactor, 7.3 h for the aerobic reactor and 6.4 h for the anoxic reactor. In Stage 2 with the addition of 20% of the raw sewage inflow (carbon source) and maintenance of the θh values, the carbon and total nitrogen removal efficiencies were 95% and 55%, with no reported removal efficiency phosphor. In Stage 3, with the removal of the carbon source and reduction of the θh in the anaerobic and aerobic reactors for 4 h, removal efficiencies of 96% of carbonaceous matter, 51% of total nitrogen and 40% of phosphorus were obtained. In Stage 4 with the maintenance of the θh of 4 h for the anaerobic reactor, 7.3 h for the aerobic reactor and 6.4 h for the anoxic reactor, the removal efficiencies resulted in 97% of carbonaceous matter, 43% of total nitrogen and 41% phosphorus. With the kinetic study, it was possible to verify that the reduction of the C/N positively influenced the performance of the nitrifying and denitrifying microorganisms. Finally, it can be concluded that the AOA system presented removal efficiency of carbonaceous matter higher than the limit required by the legislation and provided simultaneous removal of nitrogen and phosphorus.

CAPES / O processo de digestão anaeróbia é muito importante no tratamento dos esgotos sanitários, por ser eficiente, simples e de baixo custo de implantação, operação e manutenção. Embora o Brasil tenha à disposição processos anaeróbios consolidados, o saneamento básico ainda é deficiente no país, e a otimização de reatores anaeróbios tem o intuito de melhorar a viabilidade, efetividade e ampliação dos sistemas de tratamento dos esgotos sanitários. O objetivo deste projeto foi avaliar o desempenho através do comportamento dinâmico e hidrodinâmico de reator anaeróbio híbrido (UAHB), com variação do tempo de detenção hidráulica (TDH) de 4 a 12 h e da DQO (amostras brutas) de 250 a 1250 mgO2L-1. O reator, com volume útil de 22,1 L, foi operado com meio suporte de anéis corrugados de Policloreto de Polivinila (PVC) e mantido a temperatura ambiente, sendo o afluente de alimentação, sintético simulando o esgoto sanitário. Foram analisados os parâmetros físico-químicos: temperatura do líquido e do ar, pH, alcalinidade total (AT), alcalinidade a bicarbonato (AB), ácidos voláteis (AV), demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de oxigênio (DBO520), Turbidez, Sólidos Totais (ST), Sólidos Suspensos Totais (SST), nitrogênio total kjeldahl (N-NTK), nitrogênio amoniacal (Namon), nitrito(N-NO2-), nitrato (N-NO3-) e fósforo total (P). Foi avaliado o comportamento hidrodinâmico e verificada a existência de anomalias hidráulicas, pela técnica de estímulo-resposta tipo pulso com injeção do traçador eosina Y. Ao final dos experimentos, foi realizada a análise estatística para encontrar a condição operacional ótima, bem como os modelos estatísticos para validação dos experimentos. Em todas as condições operacionais foi possível observar que o reator UAHB entrou em equilíbrio dinâmico aparente (EEDA) com produção de alcalinidade para neutralizar os ácidos voláteis produzidos no processo de acidogênese e acetogênese da digestão anaeróbia. O aumento da carga orgânica volumétrica acarretou no aumento das eficiências de remoção em DQO (amostras brutas e filtradas), DBO520 e Turbidez, mas reduziu as remoções de Sólidos Totais e Sólidos Suspensos Totais. A diminuição do TDH reduziu as eficiências de remoção dos parâmetros DQO (amostras brutas e filtradas), DBO520, Sólidos Totais, Sólidos Suspensos Totais e Turbidez. Em relação à hidrodinâmica, em todas as condições operacionais foi observado o efeito de cauda longa, o regime de escoamento no interior do reator UAHB foi classificado como de tanques de mistura completa em série (NCSTR). Foi verificada a presença de zonas mortas no reator, a eficiência hidráulica foi em média 65% para as três condições e não foi possível observar a presença de curtos-circuitos para os três TDH testados. Pela análise estatística do delineamento composto central rotativo (DCCR), a condição ótima de operação para o reator foi para o TDH 12 h e DQO (amostras brutas) 553 mgO2.L-1. / The anaerobic digestion process is very important in the treatment of sewage, as it is an efficient, simple process and low cost of implementation, operation and maintenance. Although Brazil has provided consolidated anaerobic processes, sanitation is still poor in the country, and the optimization of anaerobic reactors aims to improve the viability, effectiveness and expansion of treatment systems for sewage. The aim of this research project is to evaluate the reactor's performance through dynamic and hydrodynamic behavior of hybrid anaerobic reactor (UAHB) with a range of hydraulic retention time (HRT) of 4 to 12 hours and COD (gross samples) 250 - 1250 mgO2L -1. The reactor, with a volume of 22.1 L was operated with support means corrugated rings of Polyvinyl chloride (PVC) and kept at room temperature, the influent feed, simulating the synthetic wastewater. the physicochemical parameters were analyzed: temperature of the liquid and air, pH, total alkalinity (TA), bicarbonate alkalinity (BA), volatile acids (VA), chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD ), Turbidity, Total Solids (TS), total suspended solids (TSS), nitrogen Total Kjeldahl (NTK-N), ammonia nitrogen (amon-N), nitrite (NO2-N), nitrate (NO3-N) and Total phosphorus (P). It evaluated the hydrodynamic behavior and the determination of hydraulic anomalies, the stimulus-response pulse technique with injection of the tracer eosin Y. At the end of the experiments, statistical analysis was performed to find the optimal operating condition as well as the statistical models for validation experiments. In all operating conditions it was observed that the UAHB Reactor became apparent dynamic equilibrium (ADE) with alkalinity production to neutralize the volatile acids produced in acetogenesis process of anaerobic digestion. The increased of organic loading rate resulted in increased efficiencies in the removal of COD (gross and filtered samples), BOD and Turbidity, but reduced removals of Total Solids and Total Suspended Solids. The decrease in HRT reduced the removal efficiencies of COD parameters (grosss and filtered samples), BOD, Total Solids, Total Suspended Solids and Turbidity. Regarding the hydrodynamic in all operating conditions was observed long tail effect, the flow regime inside the reactor UAHB was rated as complete mixing tanks in series (N-CSTR). The presence of dead zones in the reactor was checked, the hydraulic efficiency was averaged 65% for the three conditions and it was not possible to observe the presence of short circuits for the three HRT tested. For the statistical analysis of the central rotary compound design (CRCD), the optimum operating condition for the reactor was to HRT 12 h and COD (gross samples) 553 mgCOD.L-1.

CAPES / Com o aumento da população e o lançamento indevido de esgotos sanitários sem tratamento adequado, há aumento das cargas carbonáceas, nitrogenadas e fosforadas que pode acarretar na eutrofização de corpos hídricos. Há vários processos de tratamento, mas, a aplicação dos processos biológicos, na maioria dos casos, é a alternativa mais viável no Brasil. Porém, tem-se a necessidade de pós-tratamento, principalmente para remoção de nitrogênio e fósforo para alcançar os limites estabelecidos na legislação ambiental vigente. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento de um sistema composto por reator anaeróbio (20 L), seguido de reator aeróbio (19 L), preenchidos com anéis corrugados de Policloreto de Polivinila (PVC) como leito fixo, seguido de coluna de adsorção (16 L) preenchida com cerâmica vermelha. O sistema foi submetido à variação do tempo de detenção hidráulica (TDH) e da taxa de recirculação (R) e operado em série com escoamento ascendente e fluxo contínuo. Foram testadas as razões de recirculação de 150, 100 e 50% e os TDHs de 5, 7 e 9 h, com vazão de aeração constante de 10 L min-1. Na avaliação do sistema, foram determinados temperatura do líquido, pH, alcalinidade total e a bicarbonato, ácidos voláteis, oxigênio dissolvido (OD), demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de oxigênio (DBO), nitrogênio total Kjeldahl (NTK), nitrogênio amoniacal, nitrito, nitrato e fósforo total. As eficiências de remoção alcançadas pelo sistema foram de - 98, 98 e 99% para DQO em amostras brutas, 96, 89 e 87% para NTK e 78, 82 e 77% para fósforo, quando operado com taxas de recirculação de 150, 100 e 50%, respectivamente. Em relação à variação do TDH em 9, 7 e 5 h, as eficiências de remoção obtidas foram de 86, 96 e 98% para DQO de amostras brutas, 90, 93 e 94% para NTK e 74, 89 e 95% para fósforo total, respectivamente. Com os resultados obtidos, foi possível concluir que a melhor condição operacional foi com razão de recirculação de 150% e TDH de 5 h. Com a análise estatística, por meio do delineamento composto central rotacional (DCCR) e da desejabilidade, pode-se obter a condição ótima de operação com TDH de 5 h e taxa de recirculação de 123%. Também foi possível validar os modelos estatísticos para nitrificação, desnitrificação, remoção de nitrogênio total e remoção de fósforo para as condições operacionais avaliadas. / With the increase of the population and the undue discharge of sanitary sewage without adequate treatment, there is an increase of the carbonaceous, nitrogenous and phosphorus loads which can lead to the eutrophication of water bodies. There are several treatment processes, but the application of biological processes, in most of cases, is the most viable alternative in Brazil. However, there is a need for post-treatment, mainly for the removal of nitrogen and phosphorus in order to achieve the standards established in the current environmental legislation. The objective of this work is to evaluate the behavior of a system composed by an anaerobic reactor (20 L), followed by an aerobic reactor (19 L), filled with corrugated rings of Polyvinyl chloride (PVC) as the fixed bed, followed by a trickling filter (16 L) filled with red clay. The system was subjected to the variation of the hydraulic retention time (HRT) and the recirculation rate (R), operated in series with upflow and continuous flow. Recirculation ratios of 150, 100 and 50% and HRT of 5, 7 and 9 h with constant aeration flow rate of 10 L min-1 were tested. For the evaluation of the system, were determined the liquid temperature, pH, total and bicarbonate alkalinity, volatile acids, dissolved oxygen (OD), chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD), total Kjeldahl nitrogen (TKN), ammoniacal nitrogen, nitrite, nitrate and total phosphorus. The removal efficiencies achieved by the system were - 98, 98 and 99% to the raw COD, 96, 89 and 87% to TKN and 78, 82 and 77% to phosphorus, when operated with recirculation rates of 150, 100 and 50%, respectively. Regarding the HRT variation in 5, 7 and 9 h, the removal efficiencies obtained were 86, 96 and 98% to the raw COD, 90, 93 and 94% to NTK and 74, 89 and 95 % to total phosphorus, respectively. With the results obtained, it was possible to conclude that the best operational condition was with recirculation ratio of 150% and HRT of 5 h. With the statistical analysis, by means of the central composite rotational design (CCRD) and the desirability, it was possible to obtain the optimal condition of operation with HRT of 5 h and recirculation rate of 123%. It was also possible to validate the statistical models for nitrification, denitrification, total nitrogen removal and phosphorus removal to the operational conditions evaluated.

A escolha de um sistema de tratamento de efluentes deve levar em conta aspectos técnicos e econômicos, dentre os quais a eficiência do processo. Assim, o objetivo desta pesquisa foi avaliar a remoção de nitrogênio e fósforo em um reator anaeróbio-aeróbio de leito fixo, operado em escala de bancada, com recirculação da fase líquida. O reator, com volume útil de 6,95 L, foi operado com meio suporte de espuma de poliuretano e mantido à temperatura ambiente, sendo o efluente tratado sintético, simulando o esgoto sanitário. Foram testadas diferentes razões de recirculação (0,5; 1,0 e 1,5) e diferentes TDH (4, 8, e 12) e, com vazão de ar constante de 10 L min-1. Com a variação destes fatores foi possível verificar a influência da razão de recirculação na remoção de nitrogênio e fósforo e a influência do TDH na remoção de nitrogênio e fósforo. Durante o período de operação foram analisados os parâmetros físico-químicos: temperatura, pH, alcalinidade a bicarbonato, ácidos voláteis, oxigênio dissolvido, demanda química de oxigênio, demanda bioquímica de oxigênio, sólidos totais, sólidos suspensos totais, nitrogênio total kjeldahl, nitrogênio amoniacal, nitrito, nitrato e fósforo. Também foram realizados ensaios hidrodinâmicos por meio de testes estímulo-resposta tipo pulso com o traçador eosina Y, para avaliar o comportamento hidrodinâmico e verificar a existência de anomalias. E por fim realizou-se a análise estatística para encontrar a condição ótima de operação e os modelos estatísticos para validação. Tanto para a variação de razão de recirculação quanto para a variação de TDH, a temperatura, oxigênio dissolvido e pH contribuíram para o desenvolvimento dos microrganismos. A alcalinidade a bicarbonato e ácidos voláteis indicaram estabilidade no interior do reator. A razão de recirculação 50% foi a condição de maior eficiência de remoção para sólidos totais (83%). A razão de recirculação 100% foi a de maior eficiência para NTK (97%) e Namon (99%). Para a razão de recirculação de 150% a maior eficiência de remoção foi para fósforo (33%). Avaliou-se também a influência da sobrecarga hidráulica no desempenho do reator quanto à remoção de nitrogênio e fósforo e foi possível perceber que o TDH de 12 h foi a condição que resultou em maiores eficiências de remoção. E em relação ao comportamento hidrodinâmico do reator, ele se assemelha a mistura completa, isso pode ser verificado por meio das curvas DTR e coeficientes de correlação. Quando variado o TDH observou-se a presença de zonas mortas (exceto para o TDH de 12 h), que indica ocorrência de caminhos preferenciais. No TDH de 12 h foi observado curto circuitos hidráulicos e eficiência hidráulica insatisfatória. Pela análise estatística no delineamento do composto central rotacional, foi possível encontrar por meio da desejabilidade a condição ótima de operação com TDH de 12 h e razão de recirculação de 122,36%. Ainda foi possível encontrar os modelos estatísticos para nitrificação, desnitrificação e nitrogênio total e valida-los para as condições operadas. / The choice of an effluent treatment system must take into account technical and economic aspects, among which the process efficiency. The objective of this research was to evaluate the removal of nitrogen and phosphorus in an anaerobic-aerobic fixed bed reactor, operated at bench scale, with recirculation of the liquid phase. The reactor, with a volume of 6.95 L, was operated with polyurethane foam support and maintained at room temperature with the synthetic effluent treated by simulating the sewage. Different recirculation ratios were tested (0.5, 1.0 and 1.5) and different HRT (4, 8, and 12) with constant air flow rate of 10 L min-1. With the variation of these factors was possible to verify the influence of the recirculation ratio on nitrogen removal and the influence of HRT in removing nitrogen. During the operation period, was analyzed the physical and chemical parameters: temperature, pH, bicarbonate alkalinity, volatile acids, dissolved oxygen, chemical oxygen demand, biochemical oxygen demand, total, total suspended solids solids, nitrogen total kjeldahl ammonia nitrogen , nitrite, nitrate and phosphorus. It was also developed hydrodynamic tests through stimulus-response pulse with eosin Y tracer to evaluate the hydrodynamic behavior and check for abnormalities. And finally, there was the statistical analysis to find the optimal operating condition and statistical models for validation. For any variation due to recirculation as variation of HRT, temperature, dissolved oxygen and pH contributed to the development of microorganisms. The bicarbonate alkalinity and volatile acids indicated stability within the reactor. The recirculation ratio 50% was highest efficiency condition for total solids removal (83%). Recirculation ratio 100% was the highest efficiency for TKN (97%) and Namon (99%). A recirculation ratio of 150% was a higher removal efficiency for phosphorus (33%). It was also evaluated the influence of hydraulic overload in the reactor performance as the removal of nitrogen and phosphorus and it was revealed that the HRT of 8 h was the condition which resulted in higher removal efficiencies. Regarding hydrodynamic behavior of the reactor, it resembles complete mixture, verified by DTR curves and correlation coefficients. When varied HRT can observe the presence of dead zones (except for HRT of 12 h), which indicates occurrence of preferential paths. In HRT of 12 h was observed hydraulic short circuits and poor hydraulic efficiency. For the statistical analysis in the design of the central composite, was found by the desirability optimum operation condition with HRT of 12 h and recirculation ratio of 122.36%. It was still possible to find statistical models for nitrification, denitrification and total nitrogen and validates them for the operated conditions.

CAPES / O processo de digestão anaeróbia é muito importante no tratamento dos esgotos sanitários, por ser eficiente, simples e de baixo custo de implantação, operação e manutenção. Embora o Brasil tenha à disposição processos anaeróbios consolidados, o saneamento básico ainda é deficiente no país, e a otimização de reatores anaeróbios tem o intuito de melhorar a viabilidade, efetividade e ampliação dos sistemas de tratamento dos esgotos sanitários. O objetivo deste projeto foi avaliar o desempenho através do comportamento dinâmico e hidrodinâmico de reator anaeróbio híbrido (UAHB), com variação do tempo de detenção hidráulica (TDH) de 4 a 12 h e da DQO (amostras brutas) de 250 a 1250 mgO2L-1. O reator, com volume útil de 22,1 L, foi operado com meio suporte de anéis corrugados de Policloreto de Polivinila (PVC) e mantido a temperatura ambiente, sendo o afluente de alimentação, sintético simulando o esgoto sanitário. Foram analisados os parâmetros físico-químicos: temperatura do líquido e do ar, pH, alcalinidade total (AT), alcalinidade a bicarbonato (AB), ácidos voláteis (AV), demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de oxigênio (DBO520), Turbidez, Sólidos Totais (ST), Sólidos Suspensos Totais (SST), nitrogênio total kjeldahl (N-NTK), nitrogênio amoniacal (Namon), nitrito(N-NO2-), nitrato (N-NO3-) e fósforo total (P). Foi avaliado o comportamento hidrodinâmico e verificada a existência de anomalias hidráulicas, pela técnica de estímulo-resposta tipo pulso com injeção do traçador eosina Y. Ao final dos experimentos, foi realizada a análise estatística para encontrar a condição operacional ótima, bem como os modelos estatísticos para validação dos experimentos. Em todas as condições operacionais foi possível observar que o reator UAHB entrou em equilíbrio dinâmico aparente (EEDA) com produção de alcalinidade para neutralizar os ácidos voláteis produzidos no processo de acidogênese e acetogênese da digestão anaeróbia. O aumento da carga orgânica volumétrica acarretou no aumento das eficiências de remoção em DQO (amostras brutas e filtradas), DBO520 e Turbidez, mas reduziu as remoções de Sólidos Totais e Sólidos Suspensos Totais. A diminuição do TDH reduziu as eficiências de remoção dos parâmetros DQO (amostras brutas e filtradas), DBO520, Sólidos Totais, Sólidos Suspensos Totais e Turbidez. Em relação à hidrodinâmica, em todas as condições operacionais foi observado o efeito de cauda longa, o regime de escoamento no interior do reator UAHB foi classificado como de tanques de mistura completa em série (NCSTR). Foi verificada a presença de zonas mortas no reator, a eficiência hidráulica foi em média 65% para as três condições e não foi possível observar a presença de curtos-circuitos para os três TDH testados. Pela análise estatística do delineamento composto central rotativo (DCCR), a condição ótima de operação para o reator foi para o TDH 12 h e DQO (amostras brutas) 553 mgO2.L-1. / The anaerobic digestion process is very important in the treatment of sewage, as it is an efficient, simple process and low cost of implementation, operation and maintenance. Although Brazil has provided consolidated anaerobic processes, sanitation is still poor in the country, and the optimization of anaerobic reactors aims to improve the viability, effectiveness and expansion of treatment systems for sewage. The aim of this research project is to evaluate the reactor's performance through dynamic and hydrodynamic behavior of hybrid anaerobic reactor (UAHB) with a range of hydraulic retention time (HRT) of 4 to 12 hours and COD (gross samples) 250 - 1250 mgO2L -1. The reactor, with a volume of 22.1 L was operated with support means corrugated rings of Polyvinyl chloride (PVC) and kept at room temperature, the influent feed, simulating the synthetic wastewater. the physicochemical parameters were analyzed: temperature of the liquid and air, pH, total alkalinity (TA), bicarbonate alkalinity (BA), volatile acids (VA), chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD ), Turbidity, Total Solids (TS), total suspended solids (TSS), nitrogen Total Kjeldahl (NTK-N), ammonia nitrogen (amon-N), nitrite (NO2-N), nitrate (NO3-N) and Total phosphorus (P). It evaluated the hydrodynamic behavior and the determination of hydraulic anomalies, the stimulus-response pulse technique with injection of the tracer eosin Y. At the end of the experiments, statistical analysis was performed to find the optimal operating condition as well as the statistical models for validation experiments. In all operating conditions it was observed that the UAHB Reactor became apparent dynamic equilibrium (ADE) with alkalinity production to neutralize the volatile acids produced in acetogenesis process of anaerobic digestion. The increased of organic loading rate resulted in increased efficiencies in the removal of COD (gross and filtered samples), BOD and Turbidity, but reduced removals of Total Solids and Total Suspended Solids. The decrease in HRT reduced the removal efficiencies of COD parameters (grosss and filtered samples), BOD, Total Solids, Total Suspended Solids and Turbidity. Regarding the hydrodynamic in all operating conditions was observed long tail effect, the flow regime inside the reactor UAHB was rated as complete mixing tanks in series (N-CSTR). The presence of dead zones in the reactor was checked, the hydraulic efficiency was averaged 65% for the three conditions and it was not possible to observe the presence of short circuits for the three HRT tested. For the statistical analysis of the central rotary compound design (CRCD), the optimum operating condition for the reactor was to HRT 12 h and COD (gross samples) 553 mgCOD.L-1.

CAPES / Com o aumento da população e o lançamento indevido de esgotos sanitários sem tratamento adequado, há aumento das cargas carbonáceas, nitrogenadas e fosforadas que pode acarretar na eutrofização de corpos hídricos. Há vários processos de tratamento, mas, a aplicação dos processos biológicos, na maioria dos casos, é a alternativa mais viável no Brasil. Porém, tem-se a necessidade de pós-tratamento, principalmente para remoção de nitrogênio e fósforo para alcançar os limites estabelecidos na legislação ambiental vigente. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento de um sistema composto por reator anaeróbio (20 L), seguido de reator aeróbio (19 L), preenchidos com anéis corrugados de Policloreto de Polivinila (PVC) como leito fixo, seguido de coluna de adsorção (16 L) preenchida com cerâmica vermelha. O sistema foi submetido à variação do tempo de detenção hidráulica (TDH) e da taxa de recirculação (R) e operado em série com escoamento ascendente e fluxo contínuo. Foram testadas as razões de recirculação de 150, 100 e 50% e os TDHs de 5, 7 e 9 h, com vazão de aeração constante de 10 L min-1. Na avaliação do sistema, foram determinados temperatura do líquido, pH, alcalinidade total e a bicarbonato, ácidos voláteis, oxigênio dissolvido (OD), demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de oxigênio (DBO), nitrogênio total Kjeldahl (NTK), nitrogênio amoniacal, nitrito, nitrato e fósforo total. As eficiências de remoção alcançadas pelo sistema foram de - 98, 98 e 99% para DQO em amostras brutas, 96, 89 e 87% para NTK e 78, 82 e 77% para fósforo, quando operado com taxas de recirculação de 150, 100 e 50%, respectivamente. Em relação à variação do TDH em 9, 7 e 5 h, as eficiências de remoção obtidas foram de 86, 96 e 98% para DQO de amostras brutas, 90, 93 e 94% para NTK e 74, 89 e 95% para fósforo total, respectivamente. Com os resultados obtidos, foi possível concluir que a melhor condição operacional foi com razão de recirculação de 150% e TDH de 5 h. Com a análise estatística, por meio do delineamento composto central rotacional (DCCR) e da desejabilidade, pode-se obter a condição ótima de operação com TDH de 5 h e taxa de recirculação de 123%. Também foi possível validar os modelos estatísticos para nitrificação, desnitrificação, remoção de nitrogênio total e remoção de fósforo para as condições operacionais avaliadas. / With the increase of the population and the undue discharge of sanitary sewage without adequate treatment, there is an increase of the carbonaceous, nitrogenous and phosphorus loads which can lead to the eutrophication of water bodies. There are several treatment processes, but the application of biological processes, in most of cases, is the most viable alternative in Brazil. However, there is a need for post-treatment, mainly for the removal of nitrogen and phosphorus in order to achieve the standards established in the current environmental legislation. The objective of this work is to evaluate the behavior of a system composed by an anaerobic reactor (20 L), followed by an aerobic reactor (19 L), filled with corrugated rings of Polyvinyl chloride (PVC) as the fixed bed, followed by a trickling filter (16 L) filled with red clay. The system was subjected to the variation of the hydraulic retention time (HRT) and the recirculation rate (R), operated in series with upflow and continuous flow. Recirculation ratios of 150, 100 and 50% and HRT of 5, 7 and 9 h with constant aeration flow rate of 10 L min-1 were tested. For the evaluation of the system, were determined the liquid temperature, pH, total and bicarbonate alkalinity, volatile acids, dissolved oxygen (OD), chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD), total Kjeldahl nitrogen (TKN), ammoniacal nitrogen, nitrite, nitrate and total phosphorus. The removal efficiencies achieved by the system were - 98, 98 and 99% to the raw COD, 96, 89 and 87% to TKN and 78, 82 and 77% to phosphorus, when operated with recirculation rates of 150, 100 and 50%, respectively. Regarding the HRT variation in 5, 7 and 9 h, the removal efficiencies obtained were 86, 96 and 98% to the raw COD, 90, 93 and 94% to NTK and 74, 89 and 95 % to total phosphorus, respectively. With the results obtained, it was possible to conclude that the best operational condition was with recirculation ratio of 150% and HRT of 5 h. With the statistical analysis, by means of the central composite rotational design (CCRD) and the desirability, it was possible to obtain the optimal condition of operation with HRT of 5 h and recirculation rate of 123%. It was also possible to validate the statistical models for nitrification, denitrification, total nitrogen removal and phosphorus removal to the operational conditions evaluated.

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

O Aeroporto Internacional Governador André Franco Montoro (GRU), São Paulo, depende inteiramente da água subterrânea para suprir sua demanda. Entretanto, a prática de extração excessiva, que aumenta continuamente para atender à demanda de um número cada vez maior de passageiros e às dificuldades envolvidas com a recarga natural do aqüífero, levou a Empresa Brasileira de Infraestrutura Aeroportuária (Infraero) a procurar outras fontes de abastecimento. Embora a busca de solução para o problema da escassez da água, passe pela opção de recarga gerenciada do aqüífero, a falta da experiência nacional nessa área restringe a tomada da decisão na adoção dessa prática no país. Objetivando contribuir com estudos de viabilidade técnica da recarga gerenciada de aqüíferos em geral e, em particular, do Aeroporto Internacional Governador André Franco Montoro, este trabalho tem o objetivo de verificar, em escala piloto, a capacidade do solo-aqüífero do aeroporto em tratar adequadamente o esgoto gerado localmente. Para atingir esse objetivo, uma área adequada foi selecionada entre as diversas avaliadas, para a construção de uma unidade piloto de recarga de aqüífero. No local selecionado, amostras indeformadas da camada não saturada foram coletadas, caracterizadas e, posteriormente, montadas em colunas experimentais especiais, pelas quais o esgoto foi infiltrado de maneira controlada. Como os resultados desta primeira fase experimental não foram adequadamente atendidos, foi decidido efetuar coletas de amostras indeformadas em uma segunda área do aeroporto, que indicou a existência de uma camada vadosa mais profunda, mas perfil de solo semelhante ao perfil anterior. Os ensaios de colunas foram efetuados com amostras de ambas as áreas, indicando que o solo superficial do aeroporto deverá ser eliminado, ou substituído por uma camada de areia grossa para permitir uma recarga gerenciada que permita a produção de águas com qualidade adequada para os usos preconizados. Os diferentes cenários utilizados nesta pesquisa envolveram a infiltração nas colunas de recarga com esgotos secundários produzidos no aeroporto, após passagem por duas lagoas de retenção, a infiltração do mesmo efluente tratado por um processo físico-químico de coagulação/floculação/sedimentação e pelo mesmo efluente das lagoas de retenção após tratamento por um sistema de membranas de ultrafiltração. Os resultados obtidos são considerados como resultados parciais, uma vez que toda a profundidade do aqüífero não foi utilizada e pelo fato de que, face às restrições acadêmicas vigentes o tempo disponível para a realização da pesquisa foi extremamente restringido. Entretanto, considera-se este trabalho como pioneiro, pelo fato dele se constituir na primeira pesquisa sobre recarga gerenciada no Brasil e, ainda, por fornecer subsídios teóricos e práticos para suportar outros estudos semelhantes que se farão necessários para compreender e promover a prática de recarga gerenciada de aqüíferos no Brasil. / The Governor André Franco Montoro International Airport, São Paulo, entirely depends on groundwater to meet its demand. However, excessive extraction practice which increase continuously in order to attend the demand of increasing number of passengers and the difficulty involved with natural recharge of its aquifer led the Federal Airport Administration Agency (Infraero) to search for other sources of water supply. Although the search for solution for water scarcity problem goes through managed aquifer recharge, lack of national experience in this area restricts decision making in adopting this practice in the country. Contributing to the technical feasibility studies of managed aquifer recharge in general and the Governor André Franco Montoro International Airport in particular, this research has the objective of verifying at the pilot scale level, the capacity of airport soil-aquifer in adequately treating wastewater generated locally. In order to reach this objective, an adequate location was selected within the alternatives evaluated for the construction of a pilot unit for aquifer recharge. Undeformed samples were collected from the unsaturated layer of the selected place, characterized and afterwards, recharged through special experimental columns with wastewater which was filtered in a controlled form. As the results of the first experimental phase were not adequately met, a decision was made to collect undeformed samples from a second location in the airport. The collection indicated the existence of deep unsaturated layer with the soil profile being similar to the profile of the soil layer from which the first samples were collected. The soil column tests were carried out with samples from both areas, indicating that superficial part of airport soil will be eliminated or substituted with a coarse sandy layer in order to permit a managed aquifer recharge which allows production of water that meets the quality of its required uses. Of the different scenarios verified in this research was infiltration of secondary wastewater produced at the airport through soil columns. Another was infiltration of wastewater after its pre-treatment by physicalchemical processes of coagulation/flocculation/sedimentation and still a third scenario, through pre-treatment of secondary effluent by ultrafiltration membrane. The results obtained are considered partial since the total aquifer depth was not used and the fact that academic restrictions limited excessively the time period of the research. However, considering this as a pioneer work, and the fact that it constitutes the first research about managed aquifer recharge in Brazil, and with it, bringing theoretical and practical contributions to support other similar studies which would be necessary in understanding and promoting managed aquifer recharge practice in Brazil.

Orientador: Bruno Coraucci Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-04T21:31:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tonetti_AdrianoLuiz_M.pdf: 4911696 bytes, checksum: 17f72ad475f9781c9cc0c2be169415a9 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O objetivo deste projeto foi estudar os filtros de areia como um método de baixo custo para o pós-tratamento de filtros anaeróbios alimentados com esgoto sanitário. Nesta pesquisa buscou-se contribuir com o desenvolvimento deste sistema avaliando-se a eficiência de tratamento de quatro filtros de areia com diferentes profundidades de leitos (0,25; 0,50, 0,75 e 1,00 m). A alimentação era proveniente de reatores anaeróbios e foram empregadas cinco cargas diferentes de aplicação (20, 40, 60, 80 e 100 Lm-2). Cada uma delas dispostas diariamente pelo período de um mês. O esgoto bruto, afluente e efluente dos filtros de areia foram analisados semanalmente, permitindo constatar que no emprego de baixas cargas de efluente anaeróbio o sistema propiciava uma remoção superior a 96% da DBO, adequação na emissão de coliformes totais e completa nitrificação. Aumentando-se as cargas, ocorria uma pequena redução da eficiência, no entanto os resultados ainda eram satisfatórios / Abstract: The aim of this project was to study sand filters as a low cost method in the post treatment of upflow anaerobic filter effluent, fed by municipal wastewater. This research intends to contribute with the development of this system estimating the efficiency of the treatment of four sand filters with different depths of the sand layer (0,25; 0,50, 0,75 e 1,00 m). The feed (I think it's influent) was from the four upflow anaerobic filters. Five hydraulic loads (20, 40, 60, 80 e 100 Lm-2) were used to apply the effluent on the sand filters. Each one was applied for one month and later the frequency was increased for two and tree times per day. The municipal wastewater, influent and the effluent of the sand filter were weekly analyzed allowing to conclude that the treatment system had good removal of BOD, COD, TOC, nutrients and microorganisms like total and fecal coli forms. The effluent was good to be disposed or to reused. / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil