L’objectif de ce travail était d’étudier l’évolution de la morphologie des agrégats soumis à des conditions hydrodynamiques turbulentes. Pour cela, des expériences de floculation de particules de latex ont été réalisées dans un réacteur de Taylor-Couette en mettant en œuvre un séquençage des conditions hydrodynamiques, consistant en six étapes effectuées alternativement à faible et fort taux de cisaillement. Pour l’ensemble des expériences, un suivi en ligne de la taille des flocs a été réalisé par granulométrie laser. Par ailleurs, des paramètres caractéristiques de la forme des agrégats, ont été déterminés par analyse d’images sur des échantillons de suspension prélevés à la fin des différentes étapes du séquençage hydrodynamique. Dans le cas où le mécanisme de floculation est la neutralisation de charges (par ajout de NaCl ou de Al2(SO4)3), les résultats ont permis de confirmer la forte influence de l’hydrodynamique sur la taille des agrégats mais ont aussi révélé l’existence d’un lien entre la forme des agrégats et leur histoire. Contrairement à la taille, la morphologie des flocs, caractérisée par leur circularité ou leur convexité est peu sensible à l’hydrodynamique. L’étude des distributions surfaciques de ces paramètres de forme ainsi que la représentation des résultats expérimentaux sous forme bidimensionnelle (reliant taille et forme) ont en effet montré qu’après un certain nombre de cycles rupture-refloculation, la circularité comme la convexité évoluent vers une distribution unique, indépendante de l’hydrodynamique. Dans le cas où le mécanisme de floculation est le pontage (le polymère utilisé étant le PolyDADMAC), pour des taux de cisaillement faible, les agrégats sont plus grands, mais plus circulaires et plus résistants à la rupture que ceux créés par neutralisation de charge. Une analyse complémentaire est ensuite proposée permettant d’analyser l’effet des conditions hydrodynamiques sur la dimension fractale des flocs déduite des mesures par diffraction laser ou de l’analyse d’images. A des fins de comparaison, une nouvelle expression de la dimension fractale issue de l’analyse morphologique Df* a été introduite. Enfin, la modélisation de la floculation par résolution de l’équation de bilan de population basée sur la méthode de la quadrature des moments (QMOM) a été abordée ; les paramètres variables du modèle étant les valeurs expérimentales du taux de cisaillement moyen et la dimension fractale. Les résultats préliminaires montrent qu’il est possible de reproduire correctement l’évolution des six premiers moments de la distribution en taille des agrégats pour une phase d’agrégation du séquençage hydrodynamique. / The aim of this work was to investigate the evolution of the morphology of aggregates under turbulent hydrodynamic conditions. For this purpose, latex particles flocculation experiments were conducted in a Taylor-Couette reactor by carrying out a sequencing of the hydrodynamic conditions, consisting of six steps performed alternately at low and high shear rate. For all the experiments, an on-line monitoring of the size of the flocs was carried out by laser diffraction. Moreover, characteristic parameters of the shape of the aggregates were determined by image analysis on suspension samples taken at the end of the various stages of the hydrodynamic sequencing. When the flocculation mechanism is the charge neutralization (by addition of NaCl or Al2(SO4)3), the results have confirmed the strong influence of hydrodynamics on aggregate size but also revealed the existence of a relationship between the shape of the aggregates and their history. Contrary to size, the morphology of the flocs, characterized either by their circularity or convexity, is not sensitive to hydrodynamics. The study of the surface distributions of these shape parameters as well as the representation of the experimental results in two-dimensional form (linking size and shape) have shown that, after a number of breakage-reflocculation cycles, both circularity and convexity evolve towards a single distribution which is independent of hydrodynamics. When the bridging flocculation is the main mechanism (the polymer used being PolyDADMAC), at low shear rates, the aggregates are larger, but more circular and more resistant to breakage than those issued from charge neutralization. A complementary analysis is then proposed to analyze the effect of hydrodynamics on the fractal dimension measured either by laser diffraction or by image analysis. In order to compare both results, a new expression of the fractal dimension derived from the morphological analysis Df * was introduced. Finally, the modeling of the flocculation by solving the population balance equation using the quadrature method of moments (QMOM) is presented; the only variable parameters being the experimental values of the average shear rate and the fractal dimension. The preliminary results show that it is possible to reproduce correctly the evolution of the first six moments of the aggregate size distribution for an aggregation phase of the hydrodynamic sequencing.

A aplicação de sais de alumínio para tratamento de efluentes é questionada devido a possíveis impactos nocivos aos seres humanos e organismos vivos, em decorrência de residuais de alumínio remanescentes na água tratada e das quantidades de lodo sedimentado que contém o metal. Portanto, o uso combinado de sais metálicos e taninos vegetais, a fim de reduzir as concentrações do primeiro, aplicadas na coagulação-floculação de contaminantes dos efluentes é importante, inclusive pelas vantagens do uso de taninos, como polímeros orgânicos biodegradáveis. Assim, este trabalho visa aplicar sulfato de alumínio e taninos, em uso individual e em combinação, para remoção de contaminantes por meio de coagulação-floculação. Os ensaios foram realizados com três efluentes, um com elevada carga orgânica, um com baixa carga orgânica e um efluente de acabamento, todos de um mesmo curtume que realiza operações de acabamento molhado a acabamento final de couro wet-blue. No efluente de alta carga orgânica, foram testados 5 tipos de taninos em seis dosagens, e os taninos Tanfloc SM e Tanfloc SH, com melhor eficiência, também foram testados no efluente de menor carga orgânica, assim como o sulfato de alumínio, nas mesmas concentrações utilizadas inicialmente a fim de apresentar os resultados atingidos em efluentes com características de altas e baixas dosagens de químicos Após, foram realizadas combinações de sulfato de alumínio com Tanfloc SM e Tanfloc SH, em diferentes concentrações, e realizados ensaios nos três efluentes, com o intuito de apresentar a eficiência do uso combinado destes produtos em diferentes características de efluentes e verificar a redução das dosagens de sulfato de alumínio. Os melhores resultados obtidos na aplicação combinada de sulfato de alumínio e taninos, mostraram remoção de cor, turbidez e COT estatisticamente iguais à aplicação do uso individual destes, porém utilizando menores dosagens de sulfato de alumínio na composição. Assim, conclui-se que é possível realizar, de forma eficiente e satisfatória, o uso de misturas de sulfato de alumínio com taninos de forma a reduzir as dosagens de sulfato de alumínio, obtendo bons resultados de remoção de cor, turbidez e remoções superiores de COT quando comparadas com a aplicação de todos os coagulantes/floculantes individualmente. / The use of aluminum salts for the treatment of effluents is questioned due to possible harmful impacts on humans and living organisms with aluminum residuals remaining in the treated water and the quantities of sedimented sludge containing the metal. Therefore, the combined use of metal salts and vegetable tannins, in order to reduce the concentrations of the former, applied in the coagulation-flocculation of effluent contaminants is important, including the advantages of the use of tannins, such as biodegradable organic polymers. Thus, this work aims to apply aluminum sulfate and tannins, in individual use and in combination, to remove contaminants by means of coagulation-flocculation. The tests were carried out with three effluents, one with high organic load, one with low organic load and one finishing effluent, all from the same tannery that performs wet finishing operations with the final wet-blue leather finish. In the high organic matter effluent, five types of tannins were tested in six dosages, and Tanfloc SM and Tanfloc SH tannins with better efficiency were also tested in the less organic effluent as well as aluminum sulfate in the same concentrations used in order to present the results achieved in effluents with characteristics of high and low chemical dosages Afterwards, combinations of aluminum sulphate with Tanfloc SM and Tanfloc SH were carried out in different concentrations, and tests were carried out on the three effluents, in order to show the efficiency of the combined use of these products in different effluent characteristics and verify the reduction of the dosages of aluminum sulfate. The best results obtained in the combined application of aluminum sulphate and tannins showed color removal, turbidity and TOC statistically equal to the application of the individual use of these, but using lower dosages of aluminum sulphate in the composition. Thus, it is concluded that it is possible to efficiently and satisfactorily carry out the use of aluminum sulphate mixtures with tannins in order to reduce the dosages of aluminum sulphate, obtaining good results of color removal, turbidity and higher removals of COT when compared to the application of all coagulants/flocculants individually.

A presente pesquisa descreve o preparo, caracterização e aplicação de novos adsorventes aplicados ao tratamento de efluentes contendo corantes. Os adsorventes produzidos neste estudo foram: Carvão ativado produzido por pirólise assistida por micro-ondas (AMWCST), a partir de um lodo coletado em uma Estação de Tratamento de Efluentes de curtume; e, biomassa fúngica tratada termicamente (BTV) a partir do fungo Trametes sp SC-10, os quais foram caracterizados de acordo a suas propriedades de textura e química de superfície e foram aplicados na remoção de corantes em solução aquosa e efluentes. Nesta pesquisa também se avaliou a eficiência do processo combinado entre coagulação-floculação e adsorção usando o AMWCST. Em suas propriedades estruturais, o AMWCST apresentou uma área superficial BET de 491,0 m2 g-1 e um volume total do poro de 0,440 cm3g-1, com distribuição de tamanho de poro majoritariamente mesoporosa; entretanto o BTV apresentou baixa área superficial destacando-se a formação de mesoporos. Foram estudados os equilíbrios e cinéticas de adsorção e sua correlação com modelos empíricos, para os sistemas AMWCST/PA-210 (Preto Ácido 210), e VA-357(Vermelho Ácido 357) e BTV/ AA-161 (Azul ácido 161). Para os dois primeiros sistemas empregando carvão ativado, a isoterma de adsorção de Liu foi a que descreveu melhor os dados de adsorção com capacidades máximas de 1108 mg g-1 e 589,5 mg g-1 a 298 K para PA-210 e VA-357. Para os estudos cinéticos, o modelo de ordem fraccionário de Avrami foi o melhor modelo ajustado para os dados experimentais. A BTV no entanto, mostrou uma capacidade máxima de biossorção de AA-161 de 221,7 mg g-1 a 303 K. O modelo de Langmuir foi o modelo que melhor descreveu os dados experimentais de equilibrios de biossorção e o Modelo Fraccionário de Avrami foi o que melhor descreveu a cinética de biossorção para o corante. A eficiência de remoção do adsorvente AMWCST no efluente sintético simulado foi de 93,79% e do BTV em um efluente simulado similar ao do processo de acabamento molhado de couro foi de 89,47%, indicando que a BTV é também um bom biossorvente para o tratamento de efluentes industriais. Finalmente, enquanto ao estudo de combinação de processos de coagulação-floculação com adsorção usando o AMWCST, este mostrou resultados eficazes na remoção do corante PA-210, em efluentes do processo de acabamento molhado, obtendo 85,20% de remoção do corante em comparação com o carvão comercial, o qual apresentou 88,64%. Além disso, utilizando o AMWCST, obtiveram-se reduções de 68,44%, 13,44% e 42,81% para COT, sódio total e amônio. / The present research describes the preparation, characterization and application of new adsorbents for the treatment of effluents contaminated with dyes. An adsorbent was activated carbon produced by pyrolysis microwave-assisted (AMWCST), from a sludge collected at a tannery Treatment Plant; The other adsorbent was a thermally treated fungal biomass (BTV) from Trametes sp. SC-10 fungi, which were characterized according to their texture and surface chemistry properties and were applied in the removal of dyes in aqueous solution and effluents. In this research, the efficiency of the combined coagulation-flocculation and adsorption process using the AMWCST was also evaluated. As for the texture properties, the AMWCST presented a BET surface area of 491.0 m2g-1 and a total pore volume of 0.440 cm3g-1, with mesoporous pore size distribution; However, BTV presented low surface area, highlighting the formation of mesopores. As for adsorption equilibria and kinetics and their correlation with theoretical models, for the AMWCST / AB-210, and AR-357 and BTV/AB-161 systems. For the first two systems using activated carbon, the Liu adsorption isotherm was the model that best described the adsorption data with maximum capacities of 1108 mg g-1 and 589,5 mg g-1 at 298 K for AB- 210 and AR- 357. For the kinetic studies, the Avrami fractional order model was the best-fit model for the experimental data. BTV however, showed a maximum AB-161 biosorption capacity of 221.7 mg g-1 at 303K. The Langmuir model was the model that best described the experimental data of biosorption equilibria and the Avrami Fractional Model best described the kinetics of biosorption for the dye. The adsorption efficiency of the AMWCTS in the synthetic simulated effluent was 93.79% and the BTV in a simulated effluent similar to that of the wet-end process in the leather industry was 89.47%, indicating that BTV is also a good biosorbent for the treatment of industrial effluents. Finally, while studying the combination of coagulation-flocculation processes with adsorption using the AMWCST, it showed efficient results in the removal of the AB-210 dye in wet-end process effluents, obtaining 85.20% dye removal compared with commercial activated carbon, which had 88.64%. In addition, using AMWCST, reductions of 68.44%, 13.44% and 42.81% were obtained for TOC, total sodium and ammonium.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-10-09Bitstream added on 2014-06-13T19:38:24Z : No. of bitstreams: 1 pazjunior_gj_me_ilha.pdf: 2578429 bytes, checksum: 46851cc20a1e31876058f21101609b1f (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Novas tecnologias para o tratamento de água vêem sendo desenvolvidas e suas combinações podem apresentar bons resultados principalmente quando submetidas a variações sazonais de origem natural e antropicas. A crescente poluição dos corpos d’água causa florescimentos de algas e cianobactérias nos mananciais, com aparecimento de sabor e odor na água bruta, podendo ocorrer também a liberação de toxinas pelas cianobactérias. Os processos de tratamento de água convencionais têm apresentado deficiências quanto à remoção de cianobactérias e cianotoxinas, principalmente quanto ao aspecto de remoção das células viáveis e na capacidade de remover as toxinas extracelulares. As cianobactérias retidas no lodo dos decantadores representam riscos à qualidade final da água tratada. O presente projeto de pesquisa consistiu em experiência com floco-decantador de manta de lodo acoplado a flotador por ar dissolvido, formando um conjunto composto pelos dois tipos de equipamentos ou tecnologias e ainda com dispositivo limitador de manta. O objetivo da pesquisa foi avaliar o desempenho da instalação proposta quando submetida a variações da qualidade da água bruta, principalmente quando submetido à sobrecarga de algas e cianobactérias, simulando possíveis florações nos mananciais. Os resultados dos ensaios no modulo experimental com água natural apresentaram remoção satisfatória de turbidez , com valores abaixo de 3,0 uT da água floco-floto-decantada e em torno de 0,1 uT da água filtrada. Os ensaios realizados com água natural com presença elevada de algas e cianobactérias, evidenciaram a importância da unidade de flotação, com remoção de clorofila_a de 82% na água decantada/flotada e próximo de 99% na água filtrada, em relação à água bruta, sendo que a turbidez manteve-se abaixo de 3 uT na saída do modulo floco-floto-decantador e a turbidez... / New technologies for water treatment have been developed and their combinations can produce good results especially when subjected to seasonal variations of natural and anthropogenic. The increasing pollution of water bodies causes blooms of algae and cyanobacteria in water sources, with the appearance of taste and odor in raw water, but may also occur the release of toxins by cyanobacteria. The processes of conventional water treatment have shown deficiencies in the removal of cyanobacteria and cyanotoxins, especially on the aspect of removal of viable cells and the ability to remove extracellular toxins. Cyanobacteria retained in the sludge of the sedimentation tanks pose to the final quality of treated water. This research project was to experiment with floc-settling sludge blanket coupled to dissolved air flotation, forming a group composed of two types of equipment or technology, and with relief device blanket. The research aimed to evaluate the performance of the proposed development when subjected to variations in raw water quality, especially when subjected to the overload of algae and cyanobacteria to simulate possible blooms in the springs. The results of tests on an experimental module with natural water showed satisfactory removal of turbidity, with values below 3 uT decanted and around 0,1 uT filtered water. Tests conducted with water with high presence of algae and cyanobacteria, have highlighted the importance of unity flotation Chlorophyll “a” with removal of 82% in the decanted water / rappel and around 99% in filtered water compared to raw water, and the turbidity remained below 3 uT the output of modulo-flake-floto sedimentation and turbidity of filtered water was below 0,6 uT. The limiting device of the ground and periodic removal of sludge, decreased the retention time of the cells retained in the sludge which may have prevented the release of toxins into the water... (Complete abstract click electronic access below)

A aplicação de sais de alumínio para tratamento de efluentes é questionada devido a possíveis impactos nocivos aos seres humanos e organismos vivos, em decorrência de residuais de alumínio remanescentes na água tratada e das quantidades de lodo sedimentado que contém o metal. Portanto, o uso combinado de sais metálicos e taninos vegetais, a fim de reduzir as concentrações do primeiro, aplicadas na coagulação-floculação de contaminantes dos efluentes é importante, inclusive pelas vantagens do uso de taninos, como polímeros orgânicos biodegradáveis. Assim, este trabalho visa aplicar sulfato de alumínio e taninos, em uso individual e em combinação, para remoção de contaminantes por meio de coagulação-floculação. Os ensaios foram realizados com três efluentes, um com elevada carga orgânica, um com baixa carga orgânica e um efluente de acabamento, todos de um mesmo curtume que realiza operações de acabamento molhado a acabamento final de couro wet-blue. No efluente de alta carga orgânica, foram testados 5 tipos de taninos em seis dosagens, e os taninos Tanfloc SM e Tanfloc SH, com melhor eficiência, também foram testados no efluente de menor carga orgânica, assim como o sulfato de alumínio, nas mesmas concentrações utilizadas inicialmente a fim de apresentar os resultados atingidos em efluentes com características de altas e baixas dosagens de químicos Após, foram realizadas combinações de sulfato de alumínio com Tanfloc SM e Tanfloc SH, em diferentes concentrações, e realizados ensaios nos três efluentes, com o intuito de apresentar a eficiência do uso combinado destes produtos em diferentes características de efluentes e verificar a redução das dosagens de sulfato de alumínio. Os melhores resultados obtidos na aplicação combinada de sulfato de alumínio e taninos, mostraram remoção de cor, turbidez e COT estatisticamente iguais à aplicação do uso individual destes, porém utilizando menores dosagens de sulfato de alumínio na composição. Assim, conclui-se que é possível realizar, de forma eficiente e satisfatória, o uso de misturas de sulfato de alumínio com taninos de forma a reduzir as dosagens de sulfato de alumínio, obtendo bons resultados de remoção de cor, turbidez e remoções superiores de COT quando comparadas com a aplicação de todos os coagulantes/floculantes individualmente. / The use of aluminum salts for the treatment of effluents is questioned due to possible harmful impacts on humans and living organisms with aluminum residuals remaining in the treated water and the quantities of sedimented sludge containing the metal. Therefore, the combined use of metal salts and vegetable tannins, in order to reduce the concentrations of the former, applied in the coagulation-flocculation of effluent contaminants is important, including the advantages of the use of tannins, such as biodegradable organic polymers. Thus, this work aims to apply aluminum sulfate and tannins, in individual use and in combination, to remove contaminants by means of coagulation-flocculation. The tests were carried out with three effluents, one with high organic load, one with low organic load and one finishing effluent, all from the same tannery that performs wet finishing operations with the final wet-blue leather finish. In the high organic matter effluent, five types of tannins were tested in six dosages, and Tanfloc SM and Tanfloc SH tannins with better efficiency were also tested in the less organic effluent as well as aluminum sulfate in the same concentrations used in order to present the results achieved in effluents with characteristics of high and low chemical dosages Afterwards, combinations of aluminum sulphate with Tanfloc SM and Tanfloc SH were carried out in different concentrations, and tests were carried out on the three effluents, in order to show the efficiency of the combined use of these products in different effluent characteristics and verify the reduction of the dosages of aluminum sulfate. The best results obtained in the combined application of aluminum sulphate and tannins showed color removal, turbidity and TOC statistically equal to the application of the individual use of these, but using lower dosages of aluminum sulphate in the composition. Thus, it is concluded that it is possible to efficiently and satisfactorily carry out the use of aluminum sulphate mixtures with tannins in order to reduce the dosages of aluminum sulphate, obtaining good results of color removal, turbidity and higher removals of COT when compared to the application of all coagulants/flocculants individually.

A presente pesquisa descreve o preparo, caracterização e aplicação de novos adsorventes aplicados ao tratamento de efluentes contendo corantes. Os adsorventes produzidos neste estudo foram: Carvão ativado produzido por pirólise assistida por micro-ondas (AMWCST), a partir de um lodo coletado em uma Estação de Tratamento de Efluentes de curtume; e, biomassa fúngica tratada termicamente (BTV) a partir do fungo Trametes sp SC-10, os quais foram caracterizados de acordo a suas propriedades de textura e química de superfície e foram aplicados na remoção de corantes em solução aquosa e efluentes. Nesta pesquisa também se avaliou a eficiência do processo combinado entre coagulação-floculação e adsorção usando o AMWCST. Em suas propriedades estruturais, o AMWCST apresentou uma área superficial BET de 491,0 m2 g-1 e um volume total do poro de 0,440 cm3g-1, com distribuição de tamanho de poro majoritariamente mesoporosa; entretanto o BTV apresentou baixa área superficial destacando-se a formação de mesoporos. Foram estudados os equilíbrios e cinéticas de adsorção e sua correlação com modelos empíricos, para os sistemas AMWCST/PA-210 (Preto Ácido 210), e VA-357(Vermelho Ácido 357) e BTV/ AA-161 (Azul ácido 161). Para os dois primeiros sistemas empregando carvão ativado, a isoterma de adsorção de Liu foi a que descreveu melhor os dados de adsorção com capacidades máximas de 1108 mg g-1 e 589,5 mg g-1 a 298 K para PA-210 e VA-357. Para os estudos cinéticos, o modelo de ordem fraccionário de Avrami foi o melhor modelo ajustado para os dados experimentais. A BTV no entanto, mostrou uma capacidade máxima de biossorção de AA-161 de 221,7 mg g-1 a 303 K. O modelo de Langmuir foi o modelo que melhor descreveu os dados experimentais de equilibrios de biossorção e o Modelo Fraccionário de Avrami foi o que melhor descreveu a cinética de biossorção para o corante. A eficiência de remoção do adsorvente AMWCST no efluente sintético simulado foi de 93,79% e do BTV em um efluente simulado similar ao do processo de acabamento molhado de couro foi de 89,47%, indicando que a BTV é também um bom biossorvente para o tratamento de efluentes industriais. Finalmente, enquanto ao estudo de combinação de processos de coagulação-floculação com adsorção usando o AMWCST, este mostrou resultados eficazes na remoção do corante PA-210, em efluentes do processo de acabamento molhado, obtendo 85,20% de remoção do corante em comparação com o carvão comercial, o qual apresentou 88,64%. Além disso, utilizando o AMWCST, obtiveram-se reduções de 68,44%, 13,44% e 42,81% para COT, sódio total e amônio. / The present research describes the preparation, characterization and application of new adsorbents for the treatment of effluents contaminated with dyes. An adsorbent was activated carbon produced by pyrolysis microwave-assisted (AMWCST), from a sludge collected at a tannery Treatment Plant; The other adsorbent was a thermally treated fungal biomass (BTV) from Trametes sp. SC-10 fungi, which were characterized according to their texture and surface chemistry properties and were applied in the removal of dyes in aqueous solution and effluents. In this research, the efficiency of the combined coagulation-flocculation and adsorption process using the AMWCST was also evaluated. As for the texture properties, the AMWCST presented a BET surface area of 491.0 m2g-1 and a total pore volume of 0.440 cm3g-1, with mesoporous pore size distribution; However, BTV presented low surface area, highlighting the formation of mesopores. As for adsorption equilibria and kinetics and their correlation with theoretical models, for the AMWCST / AB-210, and AR-357 and BTV/AB-161 systems. For the first two systems using activated carbon, the Liu adsorption isotherm was the model that best described the adsorption data with maximum capacities of 1108 mg g-1 and 589,5 mg g-1 at 298 K for AB- 210 and AR- 357. For the kinetic studies, the Avrami fractional order model was the best-fit model for the experimental data. BTV however, showed a maximum AB-161 biosorption capacity of 221.7 mg g-1 at 303K. The Langmuir model was the model that best described the experimental data of biosorption equilibria and the Avrami Fractional Model best described the kinetics of biosorption for the dye. The adsorption efficiency of the AMWCTS in the synthetic simulated effluent was 93.79% and the BTV in a simulated effluent similar to that of the wet-end process in the leather industry was 89.47%, indicating that BTV is also a good biosorbent for the treatment of industrial effluents. Finally, while studying the combination of coagulation-flocculation processes with adsorption using the AMWCST, it showed efficient results in the removal of the AB-210 dye in wet-end process effluents, obtaining 85.20% dye removal compared with commercial activated carbon, which had 88.64%. In addition, using AMWCST, reductions of 68.44%, 13.44% and 42.81% were obtained for TOC, total sodium and ammonium.

Orientador: Silvio Roberto Andrietta / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-10T10:19:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Galassi_GabrielRamos_M.pdf: 1009774 bytes, checksum: 86a841b010532edff0ac4939c19472f4 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho tem por objetivo a realização de um estudo aprofundado do processo de fermentação alcoólica contínua em que são utilizados reatores tubulares tipo torre e células auto-imobilizadas. Buscou-se nesse projeto a seleção entre quatro cepas com características floculantes e perfis metabólicos adequados ao trabalho em tais reatores. O anseio por melhorias no sistema de fermentação contínua com células auto-imobilizadas se dá em função da busca por métodos com reduzido custo de produção do etanol, o que ocorre nesse sistema, onde inexiste a necessidade da utilização de unidades de separação de células (centrifugas), reduzindo assim em torno de 15% o custo final do preço do produto acabado. As linhagens utilizadas foram quatro cepas do gênero Saccharomyces cerevisiae com características floculantes e formadoras de partículas esféricas (pellets) quando cultivadas em mesa agitadora circulatória. Duas dessas cepas selecionadas foram obtidas da unidade de fermentação industrial da Usina Junqueira (Igarapava/SP), isoladas durante a safra de janeiro de 2000, são elas as cepas JU C2 e JU C4, outras duas cepas foram obtidas através de recentes isolamentos no Departamento de Biotecnologia e Processos do CPQBA/Unicamp, cepas G1 e G2. No processo de otimização foram utilizados dois reatores tubulares em série, um primeiro reator (R1) recebia um substrato concentrado de sacarose, diluído em linha visando atingir concentrações pré-determinadas para o uso nos experimentos e um segundo reator (R2) que recebia o efluente (vinho fermentado) proveniente de R1. Foram realizados quatro experimentos, cada qual com uma linhagem diferente. Os experimentos tiveram entre 20 a 25 dias de duração cada, porém, para fins de padronização foram selecionados 12 dias de ensaios. Durante os experimentos, diferentes vazões de alimentação aos reatores foram testadas, estas alternaram de forma crescente entre 1,2; 1,5; 1,8 e 2,1 L/h de substrato. Amostras foram retiradas do sistema e analisadas quanto à quantidade de sólidos solúveis, quantidade de ART, etanol produzido e vazão real do sistema. Ao término de cada experimento foram realizadas análises de cariotipagem, potencial de floculação por absorbância e determinação da floculação pela expressão dos genes FLO5 e FLO10. De forma geral, todas as linhagens estudadas mostraram-se hábeis ao trabalho em biorreatores fluidizados, desde que sejam respeitados seus limites metabólicos atuando nesse tipo de reatores. As linhagens JU C4 e G1 sobressaíram-se entre as demais pelo comportamento flexível e adaptável diante das situações impostas ao longo do projeto. Foram capazes de formar leitos celulares estáveis e com bom desempenho na conversão de açúcares á etanol. As linhagens JU C2 e G2 apresentaram também bons resultados na produção de etanol, no entanto, seus perfis como linhagens floculantes exigem uma maior cautela na utilização das mesmas em processos fermentativos. JU C2 com baixo poder floculante, formando por vezes leitos pouco estáveis e G2 com grande poder floculante, formando por vezes leitos compactos com canais preferenciais de passagem de substrato / Abstract: using flocculation yeasts of Saccharomyces cerevisiae in fixed bed tower reactors for ethanol production. We sought, through this job, the selection between four flocculent yeasts strains with appropriate metabolic profile to work in this kind of reactor. The selected yeasts strains present strong flocculent characteristics and there is no need to use cell separation unity (centrifuge) after the fermentation process reducing around 15% the costs of ethanol production. Two of these strains, JU C2 and JU C4, were collected from an industrial fermentation unity at Usina Junqueira (Igarapava/SP) during the crop of 2000. The other two strains, G1 and G2, were collected from CPQBA/Unicamp. In the operational optimization were used two fixed bed type tower reactors connected in series, a first one (R1) receive a concentrated sucrose medium diluted in line for reach predetermined concentrations and a second one (R2), that receive fermented wine from the first (R1). The fermentations experiments had between 20 or 25 days, but for standardization of the work 12 days of assays were selected. During the experiments, different feed outflow were tested in the reactors, these had been alternated in a increasing way between 1,2; 1,5; 1,8 and 2,1 L/h of medium. Samples were collected from the system and analyzed the amount of soluble solids, amount of reducing sugars, ethanol and real outflow of the system. In the ending of each experiment were analyzed the karyotyping profile and flocculating potential by absorbance method and expression of the FLO1 and FLO10 genes. The results confirm that all the studied strains are able to work in fluidized bioreactors since their metabolic limits where respected. The best results were obtained with JU C4 and G1 strains. They show a flexible and adaptable behavior ahead the tested situations in this job. They were capable to form steady beds and demonstrate good performance in sugar conversion to ethanol. The other strains, JU C2 and G2, showed nice results in the production of ethanol, however their flocculent profiles demand caution when used in fermentation processes. JU C2 has a low flocculent power forming sometimes unstable cell beds and G2 has a high flocculent power forming sometimes compact cell beds with preferential channels of medium passage / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Ruben Bresaola Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-11T16:16:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Yano_DirceMariaEmi_M.pdf: 968062 bytes, checksum: 4a5419ce308b9a1d5ae72c0c3669355d (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A presente pesquisa teve por objetivo avaliar a formação de subprodutos da desinfecção (SPDS), gerados a partir da oxidação de soluções contendo substâncias húmicas e estas com adição de íons brometo, pelo dióxido de cloro, de forma isolada, ou associada com o cloro livre, sob diferentes concentrações e tempos de contato. A detecção dos trialometanos (THM), aldeídos e ácidos orgânicos formados foi realizada utilizando a técnica de cromatografia gasosa. Os resultados das análises cromatográficas proporcionaram a escolha da amostra que apresentou maior concentração de cada SPD para a realização de ensaios de adsorção, em diferentes concentrações de carvão ativado em pó (CAP), seguido de simulação, em condições de laboratório, de processos de tratamento físico-químico do tipo convencional de água para abastecimento. Os resultados obtidos indicaram que o uso do dióxido de cloro na oxidação de soluções contendo ácidos húmicos, com e sem a presença de brometos, gerou concentrações de THM abaixo do preconizado pela portaria 518 do MS; enquanto que a aplicação do cloro livre, após o uso do dióxido de cloro como oxidante primário, combinado com a presença de íons brometo, produziu maiores concentrações dos mesmos. Variando-se as dosagens de dióxido de cloro, houve formação de aldeídos em concentrações baixas, e a variação da dosagem de ácidos húmicos e íons brometo não acarretaram na formação significativa dos mesmos. Para as dosagens de ácidos húmicos, brometos e oxidantes estudadas não houve formação significativa de ácidos orgânicos. A utilização do CAP seguido de tratamento convencional promoveu a adequação da água nos valores máximos permitidos pelas normas vigentes para os parâmetros cor aparente e turbidez, não causando prejuízo à qualidade da água original. A variação da dosagem de CAP influenciou no tratamento da água, com remoção de THM mais efetiva para as dosagens mais altas. Já para aldeídos, dosagens mais baixas mostraram ser mais eficientes / Abstract: The objective of the present research was to analyze the formation of disinfection by products (DPB), generated by the oxidation of solutions containing humic substances with the addition of bromide ions through the use of chlorine dioxide, isolated or associated with free chlorine in different concentrations and reaction times. The technique of gaseous chromatography was applied in order to detect the formed trihalomethanes (THM), aldehydes and organic acids. The results of the chromatographic analyses allowed to choose the sample that presented the higher concentration of each DBP to carry out the assays of adsorption in different concentrations of powdered activated carbon (PAC), followed by simulation, under laboratory conditions, of conventional process of water treatment. The obtained results indicated that the use of chlorine dioxide in the oxidation of solutions containing humic acids with and without the presence of bromides resulted in THM concentrations under the ones established by the resolution n. 518 of Brazilian Health Ministry, while the use of free chlorine, after the use of chlorine dioxide as a primary oxidant, combined with the presence of bromide ions, produced higher concentrations of these. The variation of chlorine dioxide dosages resulted in the formation of aldehydes in lower concentrations, and the variation of humic acids and bromide ions dosages did not result in a significant formation of these. For the dosages of humic acids, bromides and oxidants there was no significant formation of organic acids. The use of PAC, followed by the conventional process of water treatment promoted the adequacy of the water in the maximum values allowed by the national regulations for the color and e turbity parameters, maintaining the quality of the original water, not causing loss of quality to the original water. The variation of PAC dosage influenced the treatment of the water, with more effective removal of THM for the higher dosages. On the contrary, for aldehyds, lower dosages showed to be more efficient / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil

A constante exploração dos recursos hídricos para os mais diferentes usos sem um planejamento adequado, tem levado ao comprometimento desses recursos, verificando-se cada vez mais aumento no número de pesquisas e investimentos, visando o estudo de alternativas que viabilizem o tratamento avançado de águas residuárias e sua reutilização. Entre essas alternativas, estão as técnicas de separação dos materiais contaminantes por membranas. Neste trabalho estudou-se a viabilidade da utilização da microfiltração tangencial como alternativa de pós-tratamento de efluente de Reator Anaeróbio de Leito Expandido alimentado com esgoto sanitário, analisando-se a influência da utilização de cloreto férrico como coagulante, bem como, membranas com diferentes tamanhos de poro (0,2 e 1,0 &#956m), no desempenho da microfiltração tangencial. Os ensaios no sistema de microfiltração tangencial foram realizados em batelada, com amostras de efluente do reator anaeróbio de leito expandido (RALEX). Verificou-se que para os ensaios realizados com a membrana de 0,2 &#956m, o aumento das dosagens de cloreto férrico, contribuiu para diminuição nos valores de luxo de permeado. Esta relação não ocorreu de forma direta com a membrana de 1,0 &#956m. Os processos de coagulação e floculação foram essenciais para ambas membranas no aumento na eficiência de remoção da demanda química total de oxigênio (mg/l), fosfato total (mg P/l) e turbidez, no entanto, em relação aos valores de fluxo do permeado,foi prejudicial, pois nos ensaios em que as amostras de efluente do RALEX não foram previamente coaguladas e floculadas, a permeabilidade das membranas foi bem maios. O sistema de microfiltração tangencial operando com a membrana de 0,2 &#956m apresentou melhor desempenho, com valores de fluxo do permeado, em geral superiores a 100 L/m2.h, eficiência de 100% na remoção de coliformes totais e fecais, e a dosagem de 40 mg/l de cloreto férrico, já foi suficiente para uma eficiência média de remoção de DQOt de 95%; P.PO4-3 (89,5%) e Turbidez (96,4%). Portanto, a microfiltração tangencial pode ser considerada uma alternativa eficaz como unidade de pós-tratamento de efluente de reator anaeróbio de leito expandido, produzindo efluente que atende os padrões de reuso na agricultura, para coliforme totais e fecais. / The constant exploration of water resources for the most different uses, without an appropriate planning, has lead to the exhaustion of this resources. This scenery has showed the need of increasing researches and investments on alternative forms of wastewater treatment. This work studied the viability of using crossflow microfiltration as an alternative form of advanced treatment of effluents of Anaerobic Reactor Expanded Bed feed with sewage, examining the effect of the use of ferric chloride as coagulam, as well as of different pore size membranes (0,2 and 1,0 &#956m) on the performance of crossflow microfiltration. The experiments on crossflow microfiltration system were carried out in batch, using effluent samples of anaerobic reactor expanded bed. The results obtained with the 0,2 &#956m membrane showed that the increase of ferric chloride dosages contributed for the reduction on flux values. The 1,0 &#956m membrane did not presented this relation. The flocculation and coagulation processes were essentials for increasing the removal efficiency of Total Chemical Oxygen Demand, Total Phosphorus and Turbidity for both membranes, however, for the flux values the effect was harmful, because when the samples of the Anaerobic Reactor Expanded Bed were not previously coagulated and flocculated, the membranes penneability were higher. The Crossflow Microfiltration System, operating with the 0,2 &#956m membrane, presented better performance, with flux values generally superior than 100 L/m2.h, efficiency around 100% on the removal of Total and Fecal Coliforms. For this membrane (0,2 &#956m) the dosage of 40 mg/l of FeCl3 (first stage) was enough for an average of removal efficiency of Total Chemical Oxygen Demand (95%); Turbidity (96.4%); and P.PO4-3 (89,5%). Therefore, crossflow mocrofiltration can be considered an effective alternative for advanced treatment of effluents of Anaerobic Reactor Expanded Bed, producing a final effluent with large potentiality to be used in agriculture.

[pt] Rejeitos da mineração contendo grandes quantidades de finos são constantemente descartados em barragens. A recuperação da água contida nesses rejeitos depende, dentre outros fatores, da remoção de reagentes residuais e material particulado fino, que, devido às suas características de tamanho e cargas superficiais requerem tempos de sedimentação impraticáveis industrialmente. Partículas em suspensão, com diâmetro médio inferior a 2 micrometro, não podem ser removidas por sedimentação simples pois, devido às suas cargas superficiais, permanecem em repulsão mútua, promovendo uma estabilidade eletrostática da polpa. Entretanto, o estado de dispersão dessas partículas está diretamente relacionado ao potencial eletrostático de superfície, sendo necessárias etapas de desestabilização de cargas e agregação, por meio de coagulação e floculação. Na indústria mineral as poliacrilamidas são os polímeros comerciais mais comumente utilizados; porém, com a demanda por floculantes de menor custo e ambientalmente amigáveis, como os polímeros naturais de uso ainda incipiente, a quitosana e o ácido húmico passam a ser atrativos para sua aplicação em polpas minerais. Para este caso de estudo serão avaliados um rejeito de níquel e lama vermelha, ambos provenientes de unidades industriais. O pH é uma variável muito influenciável no processo, porém mediante a análise do potencial zeta foram medidas as cargas superficiais resultantes e se determinou o pH de trabalho para cada uma das polpas. A qualidade dos flocos formados tem forte dependência com as condições operacionais de formação como tipo de reagentes e suas combinações, porém mediante a utilização do planejamento experimental foram estudadas variáveis como concentração de sólidos, dosagens de quitosana e de ácido húmico, velocidade e tempo de agitação. Os parâmetros do processo foram otimizados por meio da obtenção e ajuste de modelos matemáticos. Os ensaios de floculação tiveram como variável de resposta a turbidez do sobrenadante e os resultados foram ajustados atendendo às normas ambientais vigentes para reuso da água. Para o rejeito de Ni, em um pH próximo de 7, obteve-se um modelo quadrático, que conferido experimentalmente com as condições otimizadas deu uma resposta de turbidez de 32 NTU. Para o caso da lama vermelha obtiveramse dois modelos: em pH igual a 12 obteve-se um modelo linear, que gerou uma resposta de turbidez de 33 NTU e em pHigual a 8 obteve-se um modelo quadrático, conferido experimentalmente uma resposta de turbidez de 31 NTU. Dessa forma, nota-se que, para os polímeros estudados, é possível reduzir a turbidez de fluxos de sobrenadantes com eficiência de até 90 por cento. / [en] Mining waste containing large amounts of fines are constantly disposed of in dams. The recovery of water contained in these wastes depends, among other factors, the removal of residuals reagents and fine particulate material, which due to their size and surface charge characteristics require of sedimentation times impractical industrially. Suspended particles with an average diameter of less than 2 micrometre, can not be removed by simple sedimentation by reason of their surface charges, remain in mutual repulsion, promoting an electrostatic stability of the pulp. However, the dispersion state of the particles is directly related to the electrostatic surface potential, and steps necessary to destabilize charges and aggregation, through coagulation and flocculation. Polyacrylamides are the most commonly used commercial polymers at the mineral industry; however, the demand for flocculants of lower cost and environmentally friendly, such as natural polymers have incipient use as chitosan and humic acid, become attractive for application in mineral slurries, for this case study will be evaluated the tailings of Ni and the red mud. pH is a very influenceable variable in the process but by an analysis of the zeta potential were measured of resulting surface charges and determined of pH for each of the slurries. The quality of the flakes have formed strong dependence on operating conditions of formation as a kind of reagents and their combinations, but by using the experimental design were studied variables such as of solids concentration, chitosan, humic acid, stirring speed and stirring time. With the obtained mathematical models, were the optimizations conducted of the process parameters. In tests of flocculation, it had turbidity as response variable of the supernatant and the results were adjusted taking into account the environmental standards for water reuse. To Ni in a pH next to 7, there was obtained a quadratic model, given the conditions optimized experimentally gave a turbidity response of 32 NTU. For the case of red mud was obtained two models at pH 12 was obtained as a linear model given experimentally gave a turbidity response of 33 NTU and pH 8 was obtained a quadratic model, given experimentally has a turbidity response of 31 NTU, which show that it is possible to reduce overflow the turbidity from 500 NTU to less than 50 NTU.