Made available in DSpace on 2017-05-12T14:48:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dilcemara_Tese.pdf: 4581214 bytes, checksum: 25b88eff596bd89d7ebf85b090d39842 (MD5) Previous issue date: 2011-02-17 / Universidade Federal do Paraná. Campus de Palotina / Nowadays, much has been said about global warming and its possible causes, but the scientific consensus identifies increased levels of greenhouse gases produced by human activity as the main influence. One alternative to reduce emissions of greenhouse gases is to replace fossil fuels with renewable sources such as biodiesel. The process of biodiesel production is composed of the following steps: preparation of raw material, the transesterification reaction, phase separation, recovery and dehydration of alcohol, glycerine distillation and purification of this renewable fuel, with the byproduct glycerin and water as waste purification. Since, for each 100 liters of biodiesel, 10 kg of crude glycerin are produced, generating on average 60 liters of wastewater. Therefore, studying alternatives to the use of glycerin and economically viable treatment of wastewater has become an important aspect of this production chain. In order to meet these assumptions, this thesis is structured in two chapters. In Chapter 1, we tackle the treatment of wastewater from biodiesel production system in dissolved air flotation (DAF), which was tested in two coagulants (aluminum sulfate and ferric chloride) and two auxiliary of flocculation (polifloc and tanfloc). The experiment was conducted at the Laboratory of Environmental Sanitation of the State University of Paraná, using a Jar Test adapted for testing of flotation. The combination showed better efficiency in the clarification of the effluent to remove color and turbidity and also better efficiency in removing oil and grease and COD was combined with aluminum sulfate polifloc synthetic polymer at pH 6 and recirculation rates of 15%. In Chapter 2 we studied the production of methane in anaerobic co-digestion of glycerin and swine wastewater. During the process tested the increment in biogas production and methane with increasing initial organic load, performed by the addition of glycerol as substrate. The experiment was conducted at the Technical University of Lisbon/ Institute of Agronomy, in a complete mix anaerobic reactor of laboratory scale. The addition of glycerol in the ratio of 3% v / v proved effective in increasing the production of methane. / Nos dias atuais, muito se tem falado sobre o aquecimento global e suas possíveis causas, mas o consenso científico identifica os níveis aumentados de gases de efeito estufa produzidos pela atividade humana como a principal influência. Uma das alternativas para se reduzir as emissões de gases-estufa é substituir os combustíveis fósseis por fontes renováveis, como o biodiesel. O processo de produção de biodiesel é composto das seguintes etapas: preparação da matéria-prima, reação de transesterificação, separação de fases, recuperação e desidratação do álcool, destilação da glicerina e purificação desse combustível renovável, tendo como subproduto a glicerina e como resíduo água de purificação. Uma vez que, para cada 100 L de biodiesel são produzidos 10 kg de glicerina bruta e gera em média 60 L de água residuária, estudar alternativas para o aproveitamento economicamente viável da glicerina e tratamento da água residuária tornou-se um aspecto importante nessa cadeia produtora. Com o intuito de atender estes pressupostos, esta tese estruturouse em dois capítulos. No Capítulo 1 foi abordado o Tratamento da água residuária da produção de biodiesel em sistema de flotação por ar dissolvido (FAD), no qual foram testados dois coagulantes (sulfato de alumínio e cloreto férrico) e dois auxiliares de floculação (polifloc e tanfloc). O experimento foi realizado no Laboratório de Saneamento Ambiental da Universidade Estadual do Oeste do Paraná, utilizando-se um Jar Test adaptado para realização dos ensaios de flotação. A combinação que mostrou melhor eficiência na clarificação do efluente com remoção de cor e turbidez e também melhor eficiência na remoção de óleos e graxas e DQO foi sulfato de alumínio combinado ao polímero sintético polifloc em pH 6 e taxas de recirculação de 15%. No Capítulo 2 foi estudada a produção de metano na co-digestão anaeróbia de glicerina e água residuária da suinocultura. Durante o processo foi testado o incremento na produção de biogás e metano com o aumento da carga orgânica inicial, efetuada pela adição de glicerol como substrato. O experimento foi realizado na Universidade Técnica de Lisboa/Instituto Superior de Agronomia, num reator anaeróbio de mistura completa de escala laboratorial. A adição de glicerol na razão 3% v/v se mostrou eficiente no incremento da produção de metano.

As microalgas são fontes sustentáveis de bioprodutos com alto valor agregado, que podem ser utilizados para diversos fins, tais como alimento, matéria-prima e energia. Devido a isso, as microalgas se condicionam como uma solução para suprir o aumento da população mundial, com a vantagem de serem obtidas sem uso de energia fóssil e terras agricultáveis. Entretanto, os custos associados à produção de microalgas ainda é muito alto, o que inviabiliza o seu uso em grande escala. A combinação do tratamento de esgoto e o crescimento de microalgas é uma promissora alternativa para reduzir os custos relacionados ao cultivo. No entanto, o esgoto afluente das ETEs brasileiras são altamente diluídos, o que torna o seu uso impraticável do ponto de vista técnico e econômico para o cultivo de microalgas. Nesse contexto, o presente trabalho propõe uma mistura de esgoto (esgoto sanitário e de suinocultura), visando aumentar a concentração de nutrientes (carbono, nitrogênio e fósforo), para o cultivo de Chlorella sorokiniana. Os resultados são promissores, com produção média de 1 g.L-1 de C. sorokiniana e remoção média de carbono inorgânico dissolvido (CID), ortofosfato (PO43-) e amônia (NH3) de 46 a 56%, 40 a 60% e 100%, respectivamente. Foi verificado que a remoção de NH3 por air stripping durante o cultivo afetou negativamente a produtividade de biomassa e remoção de nutrientes. Além disso, algumas propostas de separação foram estudadas, uma vez que essa etapa pode representar de 20 a 60% dos custos totais de produção de microalga. A alteração de pH seguida pela FAD apresentou altas eficiências (96,5 a 97,9%) nos pH de 12 a 13. A coagulação seguida pela FAD foi estudada utilizando coagulantes orgânicos e inorgânicos. As melhores doses foram de 10 mg·L-1 Zetag 8185; 75 mg·L-1 Tanfloc SG; 500 mg·L-1 Al2(SO4)3 e 1000 mg·L-1 FeCl3 que apresentaram uma eficiência máxima de 98,4; 94,5; 95,4; 96,7%; respectivamente. A sedimentação pela floculação alcalina com precipitados de fosfato de cálcio é eficiente, porém pode ser sensível à presença de compostos proteicos presentes no esgoto (albumina e matéria orgânica bacteriana). Entretanto, foram encontradas condições (pH 8 e 10) e concentrações (10 mg·L-1), nas quais a floculação alcalina foi efetiva. / Microalgae are sustainable sources of high-value bioproducts that can be used for a variety of purposes, such as food, raw materials and energy. For this reason, the microalgae are conditioned as a solution to supply the increase of the world population, with the advantage of being obtained without using fossil energy and arable land. However, the costs associated with the production of microalgae are still very high, which makes it impossible to use them in large-scale. The combination of wastewater treatment and microalgae cultivation is a viable option to reduce expenses related to cultivation. However, municipal wastewater from the centralized Brazilian sanitation system is highly diluted, and it is technically and economically impractical to use it for microalgae cultivation. In this context, the present work proposes a wastewater mixture (municipal and swine wastewater), aiming to increase the concentration of nutrients (carbon, nitrogen and phosphorus) for the cultivation of Chlorella sorokiniana. The results are promising, C. sorokiniana production reached around 1 g.L-1, with dissolved inorganic carbon (DIC), ortophosphate (PO43-) and ammonia (NH3) average removal from 46 to 56%, 40 to 60% and 100%, respectively. It was found that NH3 removal by air stripping during cultivation negatively affected the biomass productivity and nutrient removal. In addition, some harvesting method proposals have been studied, since this step represents 20 to 60% of the total costs of microalgae production. The pH modulation followed by DAF showed high efficiencies (96.5 to 97.9%) at pH 12 to 13. Coagulation followed by DAF was studied using organic and inorganic coagulants. The best doses were 10 mg·L-1 Zetag 8185; 75 mg·L-1 Tanfloc SG; 500 mg·L-1 Al2(SO4)3 and 1000 mg·L-1 FeCl3 which had a maximum efficiency of 98.4, 94.5, 95.4, 96.7%, respectively. Alkaline flocculation using calcium phosphate precipitates is an efficient harvesting method, but it can be sensitive to the presence of protein compounds in the wastewater (albumin and bacterial organic matter). However, it was found conditions (pH 8 e 10) and concentrations (10 mg·L-1) at which alkaline flocculation was effective.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:34:59Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2644_1.pdf: 1123328 bytes, checksum: 423c370b197f1cc34bb823fe58223ada (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / O semi-árido do nordeste brasileiro sofre com problemas de abastecimento de água para a população e atividades industriais, devido à escassez hídrica e às altas concentrações de sais nos recursos hídricos da região. Concentrações elevadas de cátions de Ca2+ e Mg2+ (dureza total) na água representam um sério problema para o setor industrial, tornando um grande desafio futuros projetos na área mineral que envolvam o uso da flotação. Este trabalho teve por objetivo realizar o abrandamento das águas duras da região Seridó, do Rio Grande do Norte, pela técnica de flotação iônica e estudar o efeito dos cátions presentes, na água, no processo de flotação de quartzo. O estudo foi realizado com a água de abastecimento da Mineração Tomáz Salustino (Currais Novos RN), a qual apresentou uma dureza total inicial de 516 mg.L-1 CaCO3, indicando tratar-se de uma água com elevada dureza. No tratamento da água, por flotação iônica, foi estudado o efeito do pH (entre 4,0 e 11,5) e da razão molar entre o coletor (oleato de sódio), e os íons de cálcio e magnésio presentes em solução. Ainda, as influências do tempo de condicionamento do coletor (até 15 minutos), do efeito da pressão de saturação de ar em água e da velocidade de agitação foram investigadas. A flotação iônica mostrou-se eficiente na remoção dos cátions (agentes coligantes). A partir da dureza inicial, 516 mg.L-1 CaCO3, foi alcançada uma remoção de 94% da dureza total, obtendo-se uma água com 30 mg.L-1 CaCO3 em pH 11,5 e concentração de oleato de sódio de 10-5 mol.L-1. Os testes de flotação de quartzo foram realizados com água destilada, água tratada e não tratada para estudar a influência das espécies catiônicas. O pH 8 foi o mais favorável para a flotação com dodecilamina. Os resultados evidenciaram o efeito prejudicial das espécies catiônicas, presentes na água, na flotação do quartzo. A redução dos teores de Ca2+ e Mg2+ permitiu elevar a recuperação do quartzo em todas as faixas de pH. Para concentrações de coletor acima de 400 g.t-1, os resultados da flotação com água tratada são equivalentes àqueles obtidos com água destilada

Este trabalho avaliou o desempenho de uma unidade piloto de floto-filtração, que utilizou polímeros associados ao cloreto férrico no pós-tratamento de efluente de reator anaeróbio de leito expansível (RALEx), tratando esgoto sanitário. Preliminarmente, testaram-se em ensaios de flotação por ar dissolvido em escala de bancada (flotateste), baixas dosagens de polímero sintético catiônico de alto peso molecular como auxiliar de flotação. As dosagens de coagulante deram-se na relação de mg Fe/L por unidade de turbidez (NTU) do RALEx (Fe/turbidez) e variou de 0,08 a 0,18 nos ensaios de bancada. As dosagens fixas de polímero, associadas ao cloreto férrico ocorreram entre 0,1 e 0,4 mg/L. As variáveis operacionais dos ensaios de flotateste e de floto-filtração em escala piloto utilizadas foram: gradiente de floculação de 90/s, tempo de floculação de 18 min, recirculação de 15%, pressão de saturação na câmara com 450±10 kPa e taxa de aplicação superficial igual a 300 \'M POT.3\'/\'M POT.2\'.d. Para os ensaios piloto de floto-filtração foi utilizado leito filtrante de areia, com tamanho efetivo de 0,8 mm e profundidade igual a 1,10 m. Dentre os ensaios piloto de floto-filtração realizados, foram obtidos os melhores resultados ao utilizar dosagens variáveis de cloreto férrico respeitando a relação de 0,15 mg Fe/L para cada unidade de turbidez (Fe/turbidez), associado a dosagens fixas de 0,4 mg/L de polímero, produzindo efluente final com SST < 2 mg/L. Para as condições da presente pesquisa, o polímero que propiciou em flotateste efluente com turbidez mais baixa, tem como características: catiônico, alto peso molecular e altíssima densidade de carga. Foi verificado nos ensaios piloto com dosagens de polímero entre 0,4 e 1,2 mg/L um teor de sólidos totais > 3% no lodo flotado. / This work assessed the performance of domestic sewage treatment pilot unit consisting of anaerobic reactor followed dissolved-air flotation/filtration (DAFF). Associated ferric chloride was used polyelectrolytes. First, was tested in lab-scale dissolved-air flotation (LSDAF), low dosages of cationic synthetic polymer with high molecular weight as aiding of flotation. Coagulant dosages was given in mg Fe/L by unit of turbidity (NTU) of RALEx and it varied from 0,08 to 0,16 in LSDAF. The fixed dosages of polymer associated to the ferric chloride happened between 0,1 and 0,4 mg/L.The variables operational of the LSDAF and DAFF were: velocity gradient (90/s), flocculation time (18 min), recirculation rate (15%), air requirements (12 g air/\'M POT.3\'), saturation pressure (450±10 kPa) and surface load (300 \'M POT.3\'/\'M POT.2\'.d). In pilot unit DAFF, of bed filter of sand was used, with effective size of 0,8 mm and depth the same to 1,10 m. Best results were achieved with 0,15 mg Fe/L per turbidity associated to 0,4 mg/L of polyelectrolytes, producing final effluent with TSS < 2 mg/L. For the conditions of this research, provide that the polyelectrolyte in LSDAF, effluent with lower turbidity, is characterized: cationic, high molecular weight and high load density. It was verified in the pilot essays with dosages of polymer between 0,4 and 1,2 mg/L thickening sludge > 3%.

A flotação por ar dissolvido (FAD) é reconhecida atualmente como técnica eficiente para a etapa de clarificação em sistemas de tratamento de água para abastecimento. Diversos estudos vêm sendo realizados para aprimoramento dessa técnica e das características físicas das unidades FAD. Seguindo essa tendência, o presente trabalho teve como objetivo estudar os efeitos da velocidade na entrada da zona de contato (\'V IND.EZC\') na eficiência de clarificação de unidades retangulares FAD. Para o presente estudo foi utilizada água sintética preparada através da adição de 1,0 mg/L de ácido húmico e 8,5 mg/L de caulinita, a qual foi coagulada com sulfato de alumínio. A pesquisa foi dividida em duas fases: FASE I - com o emprego do Flotateste foram determinadas as dosagens adequadas de coagulante, o pH adequado de coagulação com a medição do potencial zeta das partículas (PZ), o gradiente médio de velocidade para floculação e o tempo médio para floculação para o tratamento da água sintética em estudo; FASE II - utilizando unidade FAD em escala piloto foram realizados ensaios para diferentes variações na altura da entrada da zona de contato (he) da câmara de flotação de forma a se obter diferentes valores de \'V IND.EZC\'. Nesta fase foram investigadas duas diferentes condições de coagulação as quais forneceram bons resultados por flotação: 1ª condição, aplicação de 42,5 mg/L de \'AL IND.2\'(\'SO IND.4\')IND.3\' e pH de 6,35 \'+ OU -\' 0,05 na qual resultou em PZ positivo em torno de +10 mV e para 2ª condição, aplicação de 22,5 mg/L de \'AL IND.2\'(\'SO IND.4\')IND.3\' e pH de 6,40 \'+ OU -\' 0,05 na qual resultou em PZ próximo de 0 mV. Os ensaios foram monitorados e comparados entre si os valores residuais de turbidez e cor aparente. Em todos os ensaios as taxas de aplicação superficial foram mantidas em faixas estreitas de verificando-se que os melhores resultados residuais dos parâmetros monitorados foram obtidos para a 1ª condição de estudo com valores de 0,66 NTU de turbidez e cor aparente igual a 2 uC (eficiências de 90,5 e 93,9% respectivamente). Os resultados demonstraram que para a faixa de valores de \'V IND.EZC\' entre 62,2 e 12.432,4 m/h pouca influência desse parâmetro foi observada na eficiência do processo de clarificação por flotação para ambas as condições de coagulação investigadas. Entretanto, a faixa de valores de \'V IND.EZC\' entre 124,3 e 180,2 m/h forneceram as melhores condições de flotação. Portanto, sugere-se tal faixa de valores como subsídio ao projeto de sistemas de flotação constituído pelas características apresentadas nesta pesquisa. / Dissolved air flotation (DAF) is currently recognized as an efficient technique for water clarification in water treatment systems. Several studies have been conducted to improve this technique and the physical characteristics of DAF units in order to constantly improve their performance. Following this trend, the aim of this research was to evaluate the effects of the velocity in the contact zone entrance on the clarification efficiency of rectangular DAF units. A DAF pilot plant fed with synthetic water prepared by adding 1.0 mg/L of humic acid and 8.5 mg/L of kaolin, and coagulated with aluminum sulfate was used. The research was divided into two phases: I) by using a laboratory scale DAF unit (Flotatest) the optimal coagulation, flocculation, and flotation conditions for the synthetic water previously described were investigated; and II) by using a DAF pilot unit tests were performed for different variations in the height of the contact zone entrance (he) of the flotation chamber to obtain different values of velocity in the contact zone entrance. In this phase two different conditions of coagulation were investigated yielding good results: 1st condition: application of 42.5 mg/L of \'AL IND.2\'(\'SO IND.4\')IND.3\' and pH 6.35 \'+ OR -\' 0.05, which resulted in zeta potential of positive particles around +10 mV, and 2nd condition: application of 22.5 mg/L \'AL IND.2\'(\'SO IND.4\')IND.3\' and pH 6.40 \'+ OR -\' 0.05, which resulted in zeta potential of particles near zero. The tests were monitored and the residual values of turbidity and apparent color were compared. In all experiments, the hydraulic surface loadings were kept in narrow bands of values (in the contact zone equal to 180 \'+ OR -\' 4 m/h and in the clarification zone, equal to 184 \'+ OR -\' 4 m/d). It was verified that the best residual results of the parameters monitored were obtained for the 1st condition with 0.66 NTU turbidity and apparent color equal to 2 uC (efficiencies of 90.5 and 93.9%, respectively). The results showed that for the range of values of velocity in the contact zone entrance between 62.2 and 12432.4 m/h little influence of this parameter was observed on the clarification efficiency process by flotation for both coagulation conditions investigated. However, as the range of values between 124.3 and 180.2 m/h provided the best flotation conditions, such a range should be adopted for the designs of rectangular DAF units.

O uso de polímeros sintéticos como auxiliares de floculação no tratamento de águas para abastecimento é uma prática que vem sendo bastante estimulada. Contudo o uso na floculação visando a flotação de águas para abastecimento tem sido pouco estudado. Neste trabalho, são apresentados os resultados de estudo da influência da aplicação de polímeros sintéticos como auxiliares de floculação na clarificação, por flotação, de água preparada com cor elevada (100 ± 9,0 uC) e baixa turbidez (6,80 ± 1,0 uT). Foram investigados três diferentes tipos de polímeros (catiônico, aniônico e não iônico), aplicados conjuntamente ao coagulante primário (sulfato de alumínio). Após a otimização da dosagem deste coagulante (40 mg/L), sem emprego de polímeros, foi estudado o desempenho da flotação diante a redução da dosagem de coagulante conjugado à aplicação de diferentes dosagens de polímeros. Também foram investigadas a influência do tempo decorrido após a mistura rápida para a adição do polímero, e do tempo e gradiente médio de velocidade na floculação para a flotação. Foram utilizadas duas unidades de flotação por ar dissolvido, uma em escala de laboratório (Flotateste) e outra em escala piloto (com escoamento contínuo). Após a adequação dos parâmetros de floculação, os ensaios obtidos com o flotateste mostraram que a aplicação de 0,25 mg/L de polímero não iônico permitiu a redução de 50% na dosagem de coagulante, sem queda significativa na eficiência de remoção de cor e turbidez (96% e 93% respectivamente). Por sua vez, o polímero catiônico, na dosagem de 0,25 mg/L, possibilitou redução de 70% na dosagem de sulfato de alumínio, com eficiência de remoção de cor e turbidez de 90%. A instalação piloto de flotação operando com TASap de 262 m3/m2d, e aplicação de polímeros, nas condições otimizadas com o flotateste, foi capaz de fornecer bons resultados de remoção de cor aparente (82% e cor no efluente de 18,6 uC) e de turbidez (80% com turbidez de 1,40 uT no efluente). Nos ensaios com a unidade piloto de flotação operando com TASap de 525 m3/m2d, com redução de 70% na dosagem de coagulante (aplicação de 0,25 mg/L de polímero catiônico), observou-se redução de até 79% na massa de Iodo gerada. / The usage of synthetic polymers as flocculation aids for the treatment of supply water is a practice which have been widely stimulated, however its usage in flocculation aiming supply water flocculation has been scarcely studied. This work presents the results of the study of the influence of synthetic polymer application as a flocculation aids for clarifying prepared water containing high levei of color (100 ± 9.0 CU) and low turbidity (6.80 ± 1.0 NTU) through flotation. Three different kinds of polymers were investigated - cationic, anionic and non-ionic - which were applied together with the primary cogulant (aluminium sulphate). After the optimization of this coagulant dosage (40 mg/L), without the utilization of polymers, it was studied the flotation performance by the reduction of the coagulant dosage together with the application of different polymer dosages. It was also studied the influence of the time after rapid mixing for the polymer addition, and of time and average velocity gradient and flotation. Two units of dissolved air flotation were used, a bench unit and a pilot plant unit (with continuous flow). After the flocculation parameters adequacy, the essays obtained with FLOTATESTE showed that the application of 0.5 mg/L of non-ionic polymer allowed a reduction of 50% on coagulant dosage, without meningful drops of the color and turbidity removal efficient (96% and 93% respectively). On the other hand, the cationic polymer, at 0.25 mg/L, enabled a 70% reduction on the aluminium sulphate dosage with color and turbidity removal efficiency of 90%. The plant flotation unit, operating under a flow rate of 262 m3/m2d and with polymer application, under conditions optimized by FLOTATESTE, was able to provide good results of colour removal (82% and effluent color of 18.6 CU) and turbicity removal (83% with turbicity of 1.23 NTU in the effluent). In the essays with the pilot plant flotation unit, operating under a flow rate of 525 m3/m2d after reduction of 70% on the coagulant dosage (application of 0,25 mg/L of cationic polymer) , an up to 79% reduction in mass of sludge generated was observed.

A presença de substâncias húmicas em águas destinadas ao abastecimento tem ocasionado diversos problemas, entre eles a formação de subprodutos halogenados, principalmente quando se emprega a pré-oxidação com cloro. Com o reagente de Fenton não há a possibilidade de formação desses indesejáveis compostos halogenados, pois o forte poder oxidativo do reagente de Fenton é devido ao radical hidroxila (OH). Aliado a isto, com o mesmo produto químico se pode ter a pré-oxidação e coagulação de compostos orgânicos, pois o reagente de Fenton consiste na aplicação de íons de Fe+2 e peróxido de hidrogênio em meio ácido, sendo o Fe+2 oxidado a Fe+3. Como esses íons formam espécies hidrolisadas que atuam como coagulantes, o reagente de Fenton pode ter a dupla função de oxidação e coagulação nos processos de tratamento. Por isso, neste trabalho foi proposta uma metodologia para emprego do reagente de Fenton como agente coagulante no tratamento de águas contendo cor elevada causada pela introdução de substâncias húmicas extraídas de turfa. Além disto, foi estudado o efeito da massa molecular das substâncias húmicas na eficiência da coagulação, floculação e flotação de águas; para isto foram preparadas 4 águas distintas apresentado a mesma cor verdadeira, mas com substâncias húmicas de diferentes massas moleculares, obtidas por fracionamento por ultrafiltração. Por meio da otimização da dosagem de coagulante e respectivo pH de coagulação e posterior construção dos diagramas de coagulação para cada água de estudo, verificou-se que a água preparada com as substâncias húmicas de menor massa molecular apresentou maior grau de dificuldade para tratamento, requerendo dosagens de coagulante (reagente de Fenton) bem mais elevadas em relação às águas preparadas com substâncias húmicas de maior massa molecular. Adicionalmente, foram realizados ensaios de filtração em areia após a flotação, procurando-se simular tratamento em ciclo completo, tendo sido constatado que com o reagente de Fenton empregado como agente coagulante, a água filtrada atendeu ao padrão de potabilidade vigente no Brasil em relação aos parâmetros medidos (cor aparente < ou = 3 uH, turbidez < 0,5 uT e ferro total residual < 0,005 mg/L). Os valores de absorvância e carbono orgânico total da água filtrada também foram muito pequenos, indicando que a formação dos subprodutos da desinfecção com cloro seriam insignificantes. / Humic substances\' presence in water destined for supply has brought many problems, such as halogenated byproducts formation, mainly when chlorine is used as preoxidant. With Fenton\'s reagent there is no formation possibility of these undesirable halogenated compounds, since the strong oxidative power of Fenton\'s reagent is due to hydroxyl radical (OH). In addition, with the same chemical product, it is possible to have the preoxidation and coagulation of organic compounds, because Fenton\'s reagent consists of Fe+2 ions and hydrogen peroxide application under acid conditions, with Fe+2 oxidized to Fe+3. Since these ions form hydrolyzed species that act as coagulants, Fenton\'s reagent can have the double function of oxidation and coagulation on treatment processes. Because of this, the current work proposed a methodology to use Fenton\'s reagent as coagulant agent in the treatment of waters having high true color caused by the introduction of humic substances extracted by peat. Besides this, humic substances molecular weight effect on coagulation, flocculation and flotation of waters was studied; for this, 4 distinct waters having the same true color were prepared, but with different humic substances molecular weights, obtained by ultrafiltration fractioning. Through optimization of coagulant dosage and respective coagulation pH and posterior construction of coagulation diagrams for each studied water, it was verified that the water prepared withthe smallest molecular weight humic substances was more difficult to treat, requiring higher coagulant (Fenton\'s reagent) dosages compared with the waters prepared with larger molecular weight humic substances. Furthermore, experiments of filtration after flotation were carried out, trying to simulate a complete cycle treatment, which verified that with Fenton\'s reagent, employed as coagulant agent, the filtered water reached the brazilian potable standards concerning the measured parameters (apparent color < ou = 3 HU, turbidity < 0.5 TU and residual total iron < 0.005 mg/L). The absorbance and total organic carbon values of filtered water were also very low, indicating that the disinfection byproducts formation with chlorine would be insignificant.

O reator de FAD deve propiciar condições adequadas para contato entre as micro-bolhas e os flocos formados no pré-tratamento e também condições para que o conjunto floco/bolha possa ser direcionado ao topo do reator, e assim ser removido. O projeto de pesquisa visou estudar condições hidrodinâmicas proporcionadas pela variação da Velocidade Cross-Flow (VCF) e assim verificar a influência na eficiência de uma estação piloto de flotação por ar dissolvido. A VCF é importante parâmetro para concepção de unidades de FAD e é função da vazão de entrada no tanque de flotação e da área entre o nível d\'água no tanque de flotação e o anteparo que separa a zona de contato da zona de separação. A velocidade cross-flow constitui um parâmetro de grande importância para projetos de unidades de flotação. Nesta região de transição entre a zona de contato e a zona de separação, ocorre a passagem do conjunto floco/bolha, e turbulência excessiva pode causar o rompimento do conjunto e assim comprometer a eficiência da flotação. Além disso, o padrão de escoamento observado na zona de separação dos flotadores, onde ocorre a separação dos aglomerados \"flocos + bolhas\", depende fortemente do valor médio da velocidade cross-flow, conforme comentado por Lundh et al. (2000 e 2002) e por Reali e Patrizzi (2007). Daí a necessidade de se investigar mais profundamente a influência da VCF na eficiência da clarificação por flotação. O projeto de pesquisa foi dividido em duas etapas. Para realização das etapas foi estudado um tipo de água preparada em laboratório, através da adição de substância húmica e caulinita, para obtenção de cor aparente e turbidez, respectivamente. A água estudada possui cor aparente e turbidez moderada (1 mg/L de substância húmica e 8,5 mg/L de caulinita) resultando em valores de turbidez por volta de 7 NTU e cor aparente por volta de 40 UH. A etapa 1 consistiu na determinação do par, pH de coagulação e dosagem de coagulante (sulfato de alumínio), gradiente médio de floculação e tempo médio de floculação adequado para a água de estudo. Para realização da etapa 1 foi utilizado equipamento de flotação de bancada de regime de batelada (Flotateste), que se encontra nas dependências do Laboratório de Tratamento Avançado e Reuso de Águas - LATAR/SHS/EESC/USP. Foram mantidos fixos os seguintes parâmetros: \'T IND.MR\', \'G IND.MR\', \'T IND.F\', \'G IND.F\', \'P IND.SAT\', \'T IND.REC\', \'V IND.FLOT\'. Conforme preconizado por Reali et al (2007), foi variada a dosagem de coagulante. Após determinado o melhor par pH e dosagem de coagulante foram realizados ensaios visando determinar o melhor \'G IND.F\' e \'T IND.F\' para a água em estudo. Para a água de estudo foram escolhidas duas condições de potencial Zeta, determinados na etapa 1 do projeto de pesquisa. A primeira condição o potencial Zeta permaneceria com valor próximo de 0 mV e na segunda condição o potencial Zeta seria positivo, por volta de +12 mV. A etapa 2 consistiu em variar a velocidade cross-flow, através da variação da altura do vertedor de saída da água flotada de uma unidade piloto de flotação, de forma a se obter diferentes valores de VCF (mantendo-se constantes os valores de tempo de contato e taxa de aplicação superficial na zona de contato), para dois valores de Taxas de Aplicação Superficial (TAS) (7,67 m/h e 15 m/h) na zona de separação e os dois valores de potencial Zeta (PZ), e com isto avaliar a sua influencia na eficiência de remoção de sólidos suspensos totais, cor e turbidez da instalação piloto retangular de FAD. / The reactor DAF should provide adequate conditions for contact between the micro-bubbles and the flakes formed in the pretreatment conditions and also for the aggregate flocs/bubble can be directed to the top of the reactor, and thus be removed. The research project aimed at studying hydrodynamic conditions provided by the variation of Cross-Flow Velocity (VCF) and thus checks the influence on the efficiency of a pilot plant of dissolved air flotation. The VCF is an important parameter to design units of DAF and is a function of input flow in the flotation tank and the area between the water level in the flotation tank and the bulkhead that separates the contact zone of the zone of separation. The cross-flow velocity is a parameter of great importance to projects of flotation units. In this region of the transition zone between the contact zone and the separation zone, occurs the passage of the aggregate flocs/bubble, and excessive turbulence can cause disruption of the aggregate and thereby harm the flotation efficiency. Moreover, the pattern of flow observed in the flotation separation zone, which occurs the separation of aggregates \"flakes + bubbles\", depends strongly on the average value of cross-flow velocity as described by Lundh et al. (2000 and 2002) and Reali and Patrizzi (2007). Hence the needs to investigate further the influence of VCF on the clarification efficiency by flotation. The research project was divided into two steps. To perform the steps has been studied a type of water prepared in the laboratory, through the addition of humic substances and kaolin, to obtain apparent color and turbidity, respectively. The study water has moderate turbidity and apparent color (1 mg/L of humic substance and 8.5 mg/L of kaolin) resulting in turbidity values around 7 NTU and color apparent by 40 HU. Step 1 consisted in the determination of the pair, coagulation pH and coagulant dosage (aluminum sulfate), flocculation gradient and time flocculation suitable for the study water. For the implementation of step 1 was used bench batch flotation system equipment (Flotatest), located on the Laboratory for Advanced Treatment and Reuse Water - LATAR / SHS / EESC / USP. Were kept fixed the following parameters: \'T IND.MR\', \'G IND.MR\', \'T IND.F\', \'G IND.F\', \'P IND.SAT\', \'T IND.REC\', \'V IND.FLOT\'. As predicted by Reali et al (2007), was varied the dosage of coagulant. After determined the best pair of coagulant dosage and pH coagulation the tests were performed to determine the best \'G IND.F\' and \'T IND.F\' for the study water. For the study water were chosen two conditions of Zeta potential values, determined in the step 1 of the research project, where the first condition the Zeta potential value kept near 0 mV and the second condition kept a positive value of Zeta potential, around +12 mV. The step 2 consisted of varying the cross-flow velocity, by varying the height of the outlet weir of the clarified water of the flotation pilot plant to obtain different values of VCF (keeping constant the values of time contact and application rate on the contact zone) for two values of superficial application rates (7.67 m/h and 15 m/h) in the zone of separation and the two values of Zeta potential (PZ) and then was availed the influence on removal efficiency of total suspended solids, colour and turbidity of the rectangular pilot plant of DAF.

A crescente degradação da qualidade dos mananciais que servem os sistemas públicos de abastecimento de água potável faz com que se busquem novas técnicas para remoção de compostos indesejáveis. Os fatores climáticos que predominam no Brasil favorecem o desenvolvimento, em ambientes eutrofizados, de microrganismos conhecidos como cianobactérias que podem ser potencialmente produtores de toxinas. Este trabalho estudou a eficiência de remoção de microcistinas em um sistema que associa coagulação, floculação, flotação por ar dissolvido, adsorção em carvão ativado e filtração, com o intuito de remover a maior quantidade possível de microcistina para minimizar as dosagens de carvão ativado necessárias à remoção de concentrações de microcistinas - hepatotoxinas produzidas por cianobactérias - uma vez que, em uma estação real, uma menor dosagem de carvão ativado representa menores custos. Até o momento, o estado da arte permite afirmar que a aplicação de carvão ativado constitui a etapa final de um sistema de tratamento usualmente utilizado para a eficiente remoção de toxinas. Em escala de laboratório, foram feitos ensaios em equipamentos com alimentação por batelada: jarteste e flotateste. Após a preparação da água de estudo, uma amostra foi submetida à mistura rápida em um equipamento de jarteste, com aplicação de produtos químicos para atingir valores desejados de pH e, em outros ensaios, também foi adicionado o carvão ativado em pó - CAP. Após a coagulação, a amostra ensaiada era transferida para o equipamento de flotateste para a floculação e posterior flotação por ar dissolvido e, em alguns casos, submetido à filtração em papel Whatman 40. Observou-se que o uso dos parâmetros de cor e turbidez não foram suficientes para garantir a também remoção de microcistina. No sistema proposto, a aplicação de CAP antes da mistura rápida apresentou melhor desempenho na remoção de microcistina do que quando aplicado posteriormente a esta etapa; foi necessário dosagem de 60 mg/L de CAP, aplicado a 1,5 hora antes da mistura rápida para que a concentração de microcistina ficasse inferior a 1 &#956g/L. O sistema que associa coagulação, floculação, flotação por ar dissolvido, adsorção em carvão ativado e filtração mostrou ser capaz de remover microcistina a níveis inferiores a 1 &#956g/L, conforme estabelecido na Portaria 518/04 do Ministério da Saúde. / The growing quality degradation of the water sources serving the public distribution of drinking water results in the search of new techniques for the removal of undesirable compounds. The brazilian climate factors are in favor of the development of eutrophic environments, and of microorganisms known as cyanobacteria that are potential sources of toxins. This work studied the microcystin removal efficiency in a system that associates, coagulation, flocculation, dissolved air flotation, adsorption in activated carbon and filtration, with the scope to remote the maximum possible quantity of toxins in order to minimize the activated carbon dosage need to the removal of microcystin concentration - hepatotoxins produced by cyanobacteria - taking into accounts that in a real plant, the less the activated carbon, the less the operation costs. So far, the state of art permits the affirmation that the activated carbon characterizes the final step of a treatment system usually used for the efficient removal of toxins. In the laboratory scale tests were done in batch equipments: jartest and flotatest. After the preparation of the water in study one sample was submitted to a quick mixture in a jartest, with the application of chemical products to reach the desired pH levels, and in other assays powder activated carbon PAC was also added. After the coagulation, the tried sample was transferred to the flotatest equipment to achieve flotation and posterior dissolved air flotation, and in some cases, submitted to filtration in Whatman 40. It could be observed that the use of color and turbidity parameters were not sufficient to guarantee the microcystin removal. In the proposed system, the PAC application before the quick mixture presented better performance in the removal of microcystins than the posterior application to this step; a dosage of 60 mg/L of PAC was necessary when applied 1,5 hour before the quick mixture for the microcystin concentration be as low as 1 &#956g/L. The system which associates coagulation, flocculation, dissolved air flotation, activated carbon adsorption and filtration, exhibits the ability of microcystin removal to levels below 1 &#956g/L as is established in Portaria 518 - 23/03/05 - Ministério da Saúde - Brazil.

Este trabalho apresenta e discute os resultados de um estudo amplo e aprofundado sobre os principais parâmetros operacionais da flotação por ar dissolvido, utilizada no pós-tratamento de efluentes de um reator anaeróbio de leito expandido (RALEx), tratando 10 m3/hora de esgoto sanitário. Foram realizados preliminarmente ensaios utilizando o flotateste, unidade de flotação em escala de laboratório, para identificar as melhores dosagens de coagulante (cloreto férrico), o polímero mais adequado, dentre os 26 testados, e sua respectiva dosagem, o pH de coagulação adequado, o tempo (Tf) e o gradiente de velocidade (Gf) de floculação mais apropriados e a quantidade de ar (S*) requerida. Para obtenção das condições operacionais adequadas para a unidade piloto de flotação, os valores de Tf e de Gf foram variados de zero a 24 minutos e de 40 a 100 s-1, respectivamente. As concentrações de cloreto férrico e de polímero sintético variaram de 15 a 92 mg/L e de 0,25 a 7,0 mg/L, respectivamente. S* variou de 2.85 a 28.5 gramas de ar por metro cúbico de efluente e a taxa de aplicação superficial na unidade de flotação abrangeu de 180 a 250 m3/m2/d. O desempenho da flotação durante a partida do reator anaeróbio também foi investigado. O uso de 50 mg/L de cloreto férrico, de Tf igual a 20 min e Gf de 80 s-1, de S* de 19,7 g de ar por m3 de efluente e taxa de 180 m3/m2/d produziu excelentes resultados nos ensaios com a instalação piloto de flotação, com elevadas remoções de carga de DQO (80,6%), de fósforo total (90,1%) e de sólidos suspensos totais (92,1%) e com turbidez entre 1,6 e 15,4 uT e residuais de ferro de 0,5 mg/L, com remoção estimada, na forma de lodo, de 77 gramas de SST por m3 de efluente tratado. Nestas mesmas condições, no sistema RALEx+FAD, foram observadas remoções globais de 91,6% de carga de DQO, de 90,1% de carga de fósforo e de 96,6% de carga de SST. O emprego da flotação por ar dissolvido (FAD) mostrou-se alternativa bastante atraente para o pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. Se a coagulação estiver bem ajustada, o sistema composto de reator anaeróbio seguido de unidade de flotação consegue alcançar excelente remoção de matéria orgânica, redução significativa da concentração de fósforo e de sólidos suspensos, além de precipitação dos sulfetos dissolvidos, gerados no reator anaeróbio. Bons resultados foram alcançados mesmo quando o reator RALEx produziu efluentes de baixa qualidade durante seu período de partida. Nesse período, o sistema de flotação atuou como barreira eficaz, evitando a emissão de efluente de baixa qualidade do sistema. / This research work presents ad discusses the results of a wide and deep study on the main operational parameters of DAF while used for the post-treatment of effluents from a pilot expanded-bed anaerobic (RALEx) reactor. The system received 10 m3 per hour of domestic sewage. Bench-scale assays in flota-test units were first carried out to achieve the best dosage of coagulants (ferric chloride), the best polymer and respective dosages, the adjusted pH for coagulation, the flocculation time (Tf), the proper velocity gradient (Gf) and the amont of air (S*) required. In order to obtain the proper operational conditions in the pilot DAF plant, Tf and Gf were made to vary from zero to 24 minutes and from 40 to 100 s-1, respectively. The chemicals ferric chloride and synthetic polymer concentrations ranged from 15 to 92 mg/L and 0.25 to 7.0 mg/L, repectively. S* varied from 2.85 to 28.5 grams of air per cubic meter of wastewater and the applied flotation rates ranged from 180 to 250 m3.m-2.d-1. DAF performance was also investigated during RALEx start-up period. At the DAF operational conditions of 50 mgFeCl3.l-1, Tf of 15 min, Gf of 80 s-1, S* of 19.7 g of air per m3 of wastewater and the applied loading rate of 180 m3.m-2.d-1, the removal efficiencies attained 80.6% for COD, 90.1% for phosphorus, 92.1% for suspended solids, producing effluents with turbidity ranged from 1.6 to 15.4 NTU, residual Fe of 0.5 mg/L, removing 77 grams of SST per cubic meter of wastewater. At the same conditions, the system RALEx-DAF presented global efficiencies of 91.6% for COD, 90.1% for phosphorus and 96.6% for suspended solids. The utilization of dissolved-air flotation (DAF) constitutes an attractive alternative for the post-treatment of anaerobic reactor´s effluents. If coagulation is well adjusted, such system composed of anaerobic reactor followed by DAF can achieve excellent organic matter removal, expressive solids and phosphorus reduction and precipitation of dissolved sulfide generated in the anaerobic unit. Good results were also obtained even when RALEx produced low quality effluents during start-up period. In such period, the DAF unit functioned as an efficient barrier for avoiding the emission of low quality system effluent.