Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Human activities generate qualitative and quantitative impacts of water resources which vary in intensity with the occupation and urbanization of a watershed, create a big problem due to the high concentration of nutrients. The nutrients released into waterways, when they exceed the limit self-purification of water resources can cause algal blooms and the development of cyanobacteria, which can be toxic organisms and has been negatively highlighting the water treatment system for public supply. This is because the conventional treatments are not effective for the removal of the cyanobacteria, and cause harmful effects to human health, but often the conditions are more precarious not occurring treatment before consumption. Many chemical agents used in the treatment can be reacted with cyanobacteria, causing cell lysis (breakage) worsening the dispersion of toxins in water. Accordingly, it was evaluated the removal efficiency of Dolichospermum cylindrica cyanobacterial species, as well as identify the best operating conditions and comparison of the application of natural coagulant - tannin with aluminum sulfate, using dissolved air flotation (DAF). The experiments were developed in bench scale using the equipment: pitchers test (coagulation / flocculation) and the bench flotation (DAF). The tests were conducted at different phases when using the two tested coagulants. In the first step we tried to determine the zeta potential of cyanobacteria, in the second part we build the coagulation diagram (pH coagulation x coagulant dosage), followed by flocculation tests which sought better results for the velocity gradient (Gf) and time flocculation (Tm) and at the end evaluate the FAD testing the design parameters such as saturation pressure (Psat), recirculation rate (R) and flotation velocity (Vf). The performance of the treatment system was evaluated from the cell count. The results show that the cells of cyanobacteria had no change in zeta potential in relation to different pH ranges, and negative behavior ranging from -25.7 to -20.1 mV. In the construction of the coagulation diagram aluminum sulfate coagulation showed a broad pH range (4.5 to 9), reducing a bit pH range when used as the tannin coagulant (6-9). Both coagulants showed excellent results using the DAF, but aluminum sulfate showed higher removal (97.93%), even with the lowest removal (87.97%) tannin ends up being more suitable for being biodegradable, and having adsorption capacity for metals in the water. In relation to the parameters of this design, it was noticed that it is better removal using aluminum sulphate Gf to 25 s-1, Tm 15 minutes, Psat 300 kPa, and R 10% Vf 2.5 cm.min-1 and tannin Gf 50 s-1, Tm 10 minutes, Psat 300 kPa, and R 15% Vf 2 cm.min-1. In general, FAD has shown good results for your application in the removal of cyanobacteria. / As atividades humanas geram impactos quali-quantitativos nos recursos hídricos que variam de intensidade com a ocupação e urbanização de uma bacia hidrográfica, gerando um grande problema devido à alta concentração de nutrientes. Os nutrientes lançados nos cursos d água, quando superam o limite de autodepuração dos recursos hídricos podem provocar a proliferação de algas e o desenvolvimento de cianobactérias, que são organismos que podem ser tóxicos e vem se destacando negativamente no sistema de tratamento de água para abastecimento público. Isso porque os tratamentos convencionais não são eficientes para a remoção das cianobactérias, e provocam efeitos deletérios à saúde humana, porém muitas das vezes as condições são mais precárias não ocorrendo o tratamento antes do consumo. Muitos agentes químicos utilizados no tratamento podem reagir com as cianobactérias, provocando a lise celular (rompimento) agravando a dispersão de toxinas na água. Nesse sentido, avaliou-se a eficiência na remoção de cianobactérias da espécie Dolichospermum cylindrica, assim como identificação das melhores condições de operação e comparação da aplicação do coagulante natural - tanino com o sulfato de alumínio, utilizando a flotação por ar dissolvido (FAD). Os experimentos foram desenvolvidos em escala de bancada utilizando os equipamentos: teste de jarros (coagulação/floculação) e o flotador de bancada (FAD). Os testes foram realizados em fases distintas sempre utilizando os dois coagulantes testados. Na primeira etapa procurou-se determinar o potencial zeta das cianobactérias e na segunda etapa construir o diagrama de coagulação (pH de coagulação x dosagem de coagulante), seguido dos testes de floculação a qual buscou melhores resultados para o gradiente de velocidade (Gf) e tempo de floculação (Tf) e por final avaliar a FAD testando os parâmetros de projeto como pressão de saturação (Psat), taxa de recirculação (R) e velocidade de flotação (Vf). O desempenho do sistema de tratamento foi avaliado a partir da contagem das células. Os resultados mostram que as células de cianobactéria não tiveram variação no potencial zeta em relação a diferentes faixas de pH, tendo um comportamento negativo variando de -25,7 a -20,1 mV. Na construção do diagrama de coagulação o sulfato de alumínio apresentou uma ampla faixa de pH de coagulação (4,5-9), reduzindo um pouco a faixa de pH quando utilizado o tanino como coagulante (6-9). Ambos os coagulantes apresentaram resultados excelentes utilizando a FAD, porém o sulfato de alumínio apresentou remoções mais elevadas (97,93%), mesmo com a remoção mais baixa (87,97%) o tanino acaba sendo mais indicado por ser biodegradável, além de ter a capacidade de adsorção de metais presentes na água. Em relação aos parâmetros de projeto avaliados, verificou-se melhores remoções utilizando o sulfato de alumínio para Gf 25 s-1, Tf 15 min, Psat 300 kPa, R 10% e Vf 2,5 cm.min-1 e para o tanino Gf 50 s-1, Tf 10 min, Psat 300 kPa, R 15% e Vf 2 cm.min-1. A FAD de modo geral apresentou bons resultados para sua aplicação na remoção de cianobactérias.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this study, we evaluated the quality of filter backwash water and sludge decanter Water Bom Jardim Treatment Plant, located in Uberlandia, Minas Gerais, after sequential treatment with drainage bed, flotation and filtration dissolved air, all bench scale. Compounds were evaluated drainage bed effluent three different types of geotextile webs: RT-21, RT-26 and RT-31, and tested three kinds of constituents of the sand grain size filters. The effluent drained, after passage through the drainage bed, passed through the flotation unit dissolved air and then by filtration units. Preliminary tests with crude sample of filter backwash water and sludge decanter, in order to characterize it and evaluate it as its physical, chemical and biological were performed. The geotextile webs used were chosen from results of previous studies, performed with the same type of system. The experiments were divided into stages I and II. In step I were conducted without addition of coagulant or auxiliary experiments on coagulation / flocculation flotation. The samples, after passage through the system, evaluating physical parameters pH, turbidity, true color and apparent color and about the chemical parameters, remaining concentrations of aluminum and iron. Step II The same tests were carried out in the same step I and determination of quality parameters, however, with aluminum sulphate dose of 5, 10 and 15 mg / L in the coagulation / flocculation flotation. Tests conducted in step I showed better performance were performed with the RT-26 blanket in the output of filter 01 with a reduction of 91.8% of the apparent color, 41.4% of true color and 97.6% turbidity. In phase II trials conducted in the best performance was drained with the RT-mat 26 the output of the filter 02 when subjected to a dosage of 15 mg / L aluminum sulfate as a coagulant agent. There was a reduction of 96.4% of the apparent color, 86.2% of true color and 99.6% turbidity. The presented results confirm the efficiency of the system in removing solids present in the water washing of filters and ETA decanter sludge studied and confirmed the capability of using this system as an alternative to disposal or optionally for a new water supply line treated. / Neste trabalho foi avaliada a qualidade da água de lavagem de filtros e de lodo de decantador da Estação de Tratamento de Água Bom Jardim, localizada na cidade de Uberlândia-MG, após tratamento sequencial por leito de drenagem, flotação por ar dissolvido e filtração, todos em escala de bancada. Foram avaliados efluentes de leitos de drenagem compostos de três tipos de mantas geotêxteis distintas: RT-21, RT-26 e RT-31, e testados três tipos de granulometria de areia constituintes dos filtros. O efluente drenado, após passagem pelo leito de drenagem, passava pela unidade de flotação por ar dissolvido e em seguida pelas unidades de filtração. Foram realizados testes preliminares com amostra bruta da água de lavagem de filtros e de lodo de decantador, com o objetivo de caracterizá-la e avaliá-la quanto as suas características físicas, químicas e biológicas. As mantas geotêxteis utilizadas foram escolhidas a partir de resultados de trabalhos anteriores, realizados com o mesmo tipo de sistema. Os experimentos foram divididos nas etapas, I e II. Na etapa I foram conduzidos experimentos sem adição de agente coagulante ou auxiliares na coagulação/floculação da flotação. As amostras, após passagem pelo sistema, foram avaliadas quanto aos parâmetros físicos pH, turbidez, cor verdadeira e cor aparente e quanto aos parâmetros químicos, concentrações remanescentes de Alumínio e Ferro. Na etapa II foram realizados os mesmos ensaios da etapa I e mesmas determinações dos parâmetros de qualidade, entretanto, com dosagem de sulfato de alumínio de 5, 10 e 15 mg/L na coagulação/floculação da flotação. Os ensaios conduzidos na etapa I que mostraram melhor desempenho foram os realizados com a manta RT-26 na saída do Filtro 01 com redução de 91,8% da cor aparente, 41,4% da cor verdadeira e 97,6% da turbidez. Nos ensaios conduzidos na etapa II o melhor desempenho foi com o drenado da manta RT-26 na saída do Filtro 02 quando submetido a uma dosagem de 15 mg/L de sulfato de alumínio, como agente coagulante. Houve redução de 96,4% da cor aparente, 86,2% da cor verdadeira e 99,6% da turbidez. Os resultados apresentados confirmam a eficiência do sistema na remoção de sólidos presentes na água de lavagem de filtros e de lodo de decantador da ETA estudada, e confirmam a potencialidade de utilização deste sistema como alternativa ao descarte e como opção de nova linha de fornecimento de água tratada. / Mestre em Engenharia Civil

A separação de microrganismos fotossintetizantes no tratamento de efluentes possui dois aspectos fundamentais. O primeiro refere-se à qualidade do efluente tratado e seu impacto sobre os recursos hídricos e, o segundo, refere-se ao potencial deste material como fonte de energia renovável. Diversos trabalhos tem demostrado elevada eficiência na separação de algas no tratamento de efluentes. Entretanto, quando considerado o cultivo de microalgas para utilização da biomassa como matéria prima, para produção de biocombustível por exemplo, mais estudos científicos são necessários. Entre as operações de separação sólido-líquido, normalmente empregadas no tratamento de efluentes, a flotação por ar dissolvido tem se mostrado uma tecnologia vantajosa, pois, além de ser capaz de separar partículas com diâmetro reduzido e baixa velocidade de sedimentação, também permite a obtenção de um material flotado com maior percentual de sólidos, desejável para redução dos custos de processamento da biomassa algal. O objetivo deste trabalho foi avaliar a separação de microalgas cultivadas em uma lagoa de tratamento de esgoto de alta taxa através do processo de coagulação-floculação e flotação por ar dissolvido. Como contribuição aos estudos de separação por FAD, foi avaliado a estabilidade do material flotado submetido a uma agitação mecânica, utilizando a técnica de captura e análise de imagens digitais, segundo um parâmetro chamado porcentagem de área (αa) Este parâmetro é definido como o percentual de pixels pretos em relação ao total de pixels da imagem, e demonstra a instabilidade do material flotado. Os coagulantes cloreto férrico e Tanfloc SG (Tanac®) e os floculantes sintéticos do tipo poliacrilamidas (SNF Floerger®) catiônico (FO4550SH), aniônico (FA920SH) e não iônico (FA920SH) foram investigados em diferentes dosagens e combinações. O presente estudo mostrou que a separação de algas através deste sistema é viável tecnicamente, sendo que os melhores resultados apresentaram uma remoção de turbidez de 92% para a combinação de cloreto férrico (20mg/L) + FO4550SH (2mg/L) e 97% para Tanfloc SG (20mg/L) + AN956SH (1mg/L). Em relação à estabilidade do material flotado, as amostras que continham apenas coagulantes apresentaram valores de αa entre 4,26 e 5,49, indicando uma baixa estabilidade do material flotado. Enquanto as combinações de cloreto férrico (20mg/L) + FO4550SH(0.5mg/L) e Tanfloc SG (20mg/L) +FO4550SH (1 e 2mg/L) foram as que produziram um material flotado com maior estabilidade, apresentando αa=0,35 e αa=0,40, respectivamente, demonstrando que o uso dos polímeros proporciona uma maior estabilidade do material flotado, quando este está sujeito a turbulências. / Separation of photosynthetic microorganisms in the effluent treatment has two fundamental aspects. The first refers to the quality of the treated effluent and its impact on water resources, and the second refers to the potential of this material as a source of renewable energy. Several studies show high efficiency in the separation of algae in effluent treatment. However, more scientific studies are required considering the cultivation of microalgae for the use of them as a raw material for biomass, like biofuel for instance. Among solid-liquid separation operations normally employed in effluents treatment, dissolved air flotation has been shown to be an advantageous technology in order to separate algae, because allows not only the separation of particles with reduced diameter and low sedimentation velocity, but also produces a floating material with higher percentage of solids, which is desirable for reducing the processing costs of the algal biomass. The aim of this work was to evaluate the separation of microalgae originated on a high rate pond through the coagulation, flocculation and dissolved air flotation (DAF) processes. As a contribution to the DAF separation studies, the stability of the floating material was evaluated against mechanical agitation, using the technique of digital image analysis, according to a parameter called area percentage (αa) This parameter is defined as the percentage of pixels in relation to the total pixels of the image, and demonstrates the instability of the floating material. The ferric chloride and Tanfloc SG (Tanac®) coagulants and the synthetic flocculants polyacrylamide types (SNF Floerger®) cationic (FO4550SH), anionic (FA920SH) and nonionic (FA920SH) were investigated in different concentrations and combinations. The present study showed that algae separation through this system is technically feasible. The best results showed a turbidity removal of 92% for the combination of ferric chloride (20mg/L) + FO4550SH (2mg/L) and 97% for Tanfloc SG (20mg/ L) + AN956SH (1mg/L). In relation to the stability of the floated material, the samples containing only coagulants presented values of αa between 4.26 and 5.49, indicating a low stability of the floated material. While the ferric chloride (20mg / L) + FO4550SH (0.5mg / L) and Tanfloc SG (20mg / L) + FO4550SH (1 and 2mg / L) combinations were the ones that produced a floated material with greater stability, 0.35 and α = 0.40, respectively, demonstrating that the use of the polymers provides greater stability of the floated material when it is subjected to turbulence.

A energia é algo essencial para a vida, auxiliando no desenvolvimento e conforto da humanidade, porém são necessários constantes avanços para produção de energias mais limpas e utilização com maior eficiência. Dentro deste enfoque destacam-se as fontes renováveis de energia, as quais atendem requisitos básicos de sustentabilidade e reduzida agressão ao ambiente. Nesta pesquisa o objetivo principal consistiu na avaliação da produtividade de microalgas em Lagoas de Alta Taxa (LAT) alimentadas com esgoto sanitário (bruto e pré-tratado em reator UASB) e operadas em condições de clima subtropical. A separação da biomassa algal foi realizada pelo processo de Flotação por Ar Dissolvido (FAD), utilizando dois coagulantes inorgânicos (cloreto férrico e sulfato de alumínio) e dois floculantes orgânicos (Sulfloc 5000 e Tanac sg). Foi também avaliada a remoção de matéria orgânica e nutrientes pelas lagoas e processo de flotação. A atividade experimental compreendeu duas Etapas, em função do TDH das lagoas, sendo que na Etapa I (TDH= 3 dias) a LAT-A foi alimentada por esgoto bruto e a LAT-B com efluente de reator UASB. Nesta Etapa foi empregado sistema de coagulação/floculação helicoidal para formação dos flocos de biomassa a serem separados na unidade de flotação. Na Etapa II as duas lagoas foram operadas com TDH= 6,1 dias e alimentadas com efluente do reator UASB. Nesta Etapa foi empregado sistema de coagulação/floculação mecanizado, devido à baixa eficiência obtida pelo floculador helicoidal. Durante a Etapa I, o emprego do coagulante cloreto férrico com dosagens de 20 mg/L resultou em maior eficiência de remoção de matéria orgânica (DQO5, DBO), sólidos e nutrientes (Pt, NTK), seguido pelo floculante orgânico sulfloc 5000 com dosagem de 50 mg/L. Na Etapa II o floculante orgânico Tanac sg resultou em maior eficiência, exceto na remoção de Pt, onde cloreto férrico com dosagem de 40 mg/L apresentou melhor resultado. A presença de microalgas na LAT- B, estimada pelo parâmetro Sólidos Suspensos Voláteis (SSV) durante a Etapa I e Etapa II foi de 90,7 ± 44,1 mg/L e 125,6 ± 68,3 mg/L respectivamente, obtendo produtividade de algas de 9,1 ± 4,4 g/(m²∙d) e 6,2± 3,4g/(m²∙d). Cabe também destacar que na primavera (setembro - dezembro) foram verificados os valores médios mais elevados de SSV, de 112,1 ± 55,1 mg/L para Etapa I e 159,8 ± 71,0 para Etapa II. Nesta pesquisa, a produtividade de algas na Etapa I, expressa em g/(m²∙d), atingiu valores 38 % mais elevados que na Etapa II devido a maior vazão aplicada. Porém na Etapa II foi obtido efluente final com melhor qualidade, o qual é um aspecto de importância para definição dos parâmetros recomendados para projeto de lagoas de alta taxa de produção de algas. / Energy is something essential for life, assisting in the development and comfort of humanity, however constant advances for the production of cleaner energy and more efficiently use is necessary. Within this approach the renewable source of the energy deserve attention, which meet basic requirements of sustainability and reduced environmental nuisance. In this research the main objective consisted of evaluating the productivity of microalgae cultivate on High Rate Ponds (HRP) fed with domestic wastewater (raw and pretreated in UASB) and operated in subtropical conditions. The biomass separation was performed by Dissolved Air Flotation (DAF), testing two inorganic coagulants (ferric chloride and aluminum sulfate) and two organics flocculants (Sulfloc 5000 and Tanac sg). It was also evaluated the removal of organic matter and nutrients obtained by the flotation process and raceways. The experiment involved two stages, according to the hydraulic retention time (HRT) of the pounds, where in Stage I (HRT = 3 days) the LAT- A was feed by raw wastewater and the LAT- B with UASB reactor effluent. In this Stage a coagulation/flocculation helical system was used to form flocs of biomass to be separated in the flotation unit. During Stage II the ponds were operated with a HRT= 6.1 days and fed with effluent from UASB. In this Stage was used a mechanical coagulation/flocculation system, owing to the low efficiency obtained by helical flocculator. During Stage I, the use of ferric chloride coagulant with dosages of 20 mg/L resulted in higher removal efficiency of organic matter (COD, BOD5), solids and nutrient (Pt, TKN), followed by the organic flocculant sulfloc 5000 with dosing 50 mg/L. In Stage II the organic flocculant Tanac sg resulted in greater efficiency, except for Pt removal, where ferric chloride at dosage of 40 mg/L showed better results. The amount of algae biomass in LAT- B, estimated by the parameter Volatile Suspended Solids (VSS) was 90.7 ± 44.1 mg/L and 125.6 ± 68.3 mg/L, during Stage I and II respectively, providing productivity of algae at 9.1 ± 4.4 g / (m²∙d)at Stage I and 6.2 ± 3.4 g / (m²∙d) ate Stage II. It is also worth noting that in the spring (September to December) were recorded the highest average values of VSS, namely 112.1 ± 55.1 mg/L for Stage I and 159.8 ± 71.0 for Stage II. In this research, algal productivity in Stage I in g / (m² ∙ d), reached values 38% higher than in Stage II due to increased flow applied. But in Stage II it was obtained better quality effluent, which is an aspect of importance for defining the recommended parameters for design and operation of high rate of algae production in raceways.

A energia é algo essencial para a vida, auxiliando no desenvolvimento e conforto da humanidade, porém são necessários constantes avanços para produção de energias mais limpas e utilização com maior eficiência. Dentro deste enfoque destacam-se as fontes renováveis de energia, as quais atendem requisitos básicos de sustentabilidade e reduzida agressão ao ambiente. Nesta pesquisa o objetivo principal consistiu na avaliação da produtividade de microalgas em Lagoas de Alta Taxa (LAT) alimentadas com esgoto sanitário (bruto e pré-tratado em reator UASB) e operadas em condições de clima subtropical. A separação da biomassa algal foi realizada pelo processo de Flotação por Ar Dissolvido (FAD), utilizando dois coagulantes inorgânicos (cloreto férrico e sulfato de alumínio) e dois floculantes orgânicos (Sulfloc 5000 e Tanac sg). Foi também avaliada a remoção de matéria orgânica e nutrientes pelas lagoas e processo de flotação. A atividade experimental compreendeu duas Etapas, em função do TDH das lagoas, sendo que na Etapa I (TDH= 3 dias) a LAT-A foi alimentada por esgoto bruto e a LAT-B com efluente de reator UASB. Nesta Etapa foi empregado sistema de coagulação/floculação helicoidal para formação dos flocos de biomassa a serem separados na unidade de flotação. Na Etapa II as duas lagoas foram operadas com TDH= 6,1 dias e alimentadas com efluente do reator UASB. Nesta Etapa foi empregado sistema de coagulação/floculação mecanizado, devido à baixa eficiência obtida pelo floculador helicoidal. Durante a Etapa I, o emprego do coagulante cloreto férrico com dosagens de 20 mg/L resultou em maior eficiência de remoção de matéria orgânica (DQO5, DBO), sólidos e nutrientes (Pt, NTK), seguido pelo floculante orgânico sulfloc 5000 com dosagem de 50 mg/L. Na Etapa II o floculante orgânico Tanac sg resultou em maior eficiência, exceto na remoção de Pt, onde cloreto férrico com dosagem de 40 mg/L apresentou melhor resultado. A presença de microalgas na LAT- B, estimada pelo parâmetro Sólidos Suspensos Voláteis (SSV) durante a Etapa I e Etapa II foi de 90,7 ± 44,1 mg/L e 125,6 ± 68,3 mg/L respectivamente, obtendo produtividade de algas de 9,1 ± 4,4 g/(m²∙d) e 6,2± 3,4g/(m²∙d). Cabe também destacar que na primavera (setembro - dezembro) foram verificados os valores médios mais elevados de SSV, de 112,1 ± 55,1 mg/L para Etapa I e 159,8 ± 71,0 para Etapa II. Nesta pesquisa, a produtividade de algas na Etapa I, expressa em g/(m²∙d), atingiu valores 38 % mais elevados que na Etapa II devido a maior vazão aplicada. Porém na Etapa II foi obtido efluente final com melhor qualidade, o qual é um aspecto de importância para definição dos parâmetros recomendados para projeto de lagoas de alta taxa de produção de algas. / Energy is something essential for life, assisting in the development and comfort of humanity, however constant advances for the production of cleaner energy and more efficiently use is necessary. Within this approach the renewable source of the energy deserve attention, which meet basic requirements of sustainability and reduced environmental nuisance. In this research the main objective consisted of evaluating the productivity of microalgae cultivate on High Rate Ponds (HRP) fed with domestic wastewater (raw and pretreated in UASB) and operated in subtropical conditions. The biomass separation was performed by Dissolved Air Flotation (DAF), testing two inorganic coagulants (ferric chloride and aluminum sulfate) and two organics flocculants (Sulfloc 5000 and Tanac sg). It was also evaluated the removal of organic matter and nutrients obtained by the flotation process and raceways. The experiment involved two stages, according to the hydraulic retention time (HRT) of the pounds, where in Stage I (HRT = 3 days) the LAT- A was feed by raw wastewater and the LAT- B with UASB reactor effluent. In this Stage a coagulation/flocculation helical system was used to form flocs of biomass to be separated in the flotation unit. During Stage II the ponds were operated with a HRT= 6.1 days and fed with effluent from UASB. In this Stage was used a mechanical coagulation/flocculation system, owing to the low efficiency obtained by helical flocculator. During Stage I, the use of ferric chloride coagulant with dosages of 20 mg/L resulted in higher removal efficiency of organic matter (COD, BOD5), solids and nutrient (Pt, TKN), followed by the organic flocculant sulfloc 5000 with dosing 50 mg/L. In Stage II the organic flocculant Tanac sg resulted in greater efficiency, except for Pt removal, where ferric chloride at dosage of 40 mg/L showed better results. The amount of algae biomass in LAT- B, estimated by the parameter Volatile Suspended Solids (VSS) was 90.7 ± 44.1 mg/L and 125.6 ± 68.3 mg/L, during Stage I and II respectively, providing productivity of algae at 9.1 ± 4.4 g / (m²∙d)at Stage I and 6.2 ± 3.4 g / (m²∙d) ate Stage II. It is also worth noting that in the spring (September to December) were recorded the highest average values of VSS, namely 112.1 ± 55.1 mg/L for Stage I and 159.8 ± 71.0 for Stage II. In this research, algal productivity in Stage I in g / (m² ∙ d), reached values 38% higher than in Stage II due to increased flow applied. But in Stage II it was obtained better quality effluent, which is an aspect of importance for defining the recommended parameters for design and operation of high rate of algae production in raceways.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Juliana Cecchet.pdf: 2090330 bytes, checksum: 58b3febaf50310456ede4d0b8648a7f0 (MD5) Previous issue date: 2007-07-06 / The aim of this work was to value the performance of three types of coagulants, two of them of polichlorate of alum class and one of them was organic, combined to three polyelectrolytes class (anionic, cationic and no ionic) applying the dissolved air flotation (DAF), to viability their use on treatment of effluents of soybean oil refinery. The study was conducted on laboratory scale where first was tested the coagulants on several dosages combined to several bands of pH and three ascension velocities (Va), finding a optimum band of this combination for one of each three batteries. For this, was fixed parameters how time and fast mixed gradient (1 min / 150 s-1), time and slow mixed gradient (10 min / 40 s-1 5 min / 20 s-1), pressure on saturation chamber (450 kPa) and recirculation ratio (30%). Finding the optimum concentration of coagulant (Cc ótima), optimum coagulation pH (pHcoag ótimo) and optimum ascension velocities (Vaótima), fix those parameters and then goes for a variation of polyelectrolyte, testing several dosages and finding a optimum concentrate of polyelectrolyte (Cf ótimo). Finally, with junction of all optimized parameters, was varied de recirculation rate (R) (10, 20 e 30%), choosing the best R and collecting samples for the determination of levels of turbidity, total suspended solids (TSS), volatile suspended solids (VSS), oil and greases (O&G) and chemical oxygen demand (COD) remaining on treated effluent presenting a percentage of remotion COD of 95,4%, 93,7% and 95,1% and O&G of 100%, 94,2% e 99,8% for the batteries 1, 2 e 3 respectively. Despite of being excellent efficiencies of remotion, the treated effluent was not present characteristics for the reuse on the cooling water towers, because its organics load on the raw effluent its too much higher and even with so good levels of remotion, still was necessary a pos treatment to think on reuse. / Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de avaliar o desempenho de três tipos de coagulantes, dois da classe dos PACs (cloreto de polialumínio) e um orgânico, combinados a três classes de polieletrólitos (aniônico, catiônico e não iônico), aplicando o uso de Flotação por Ar Dissolvido (FAD), para viabilizar seu uso em tratamento de efluentes de refinaria de óleo de soja. O experimento foi conduzido em escala de laboratório e primeiramente foram testados os coagulantes em diversas dosagens combinados a diversas faixas de pH e três velocidades ascensionais (Va), encontrando uma faixa ótima dessa combinação para cada uma das três baterias. Para tanto foram fixados parâmetros como tempo e gradiente de mistura rápida (1 min / 150 s-1) tempo e gradiente de mistura lenta (10 min / 40 s-1 5 min / 20 s-1), pressão na câmara de saturação (450 kPa) e razão de recirculação (30%). Encontrando-se a concentração de coagulante ótima (Cc ótima), pH de coagulação ótimo (pHcoag ótimo) e velocidade ascensional ótima (Vaótima). Fixados esses parâmetros foi verificada a variação do polieletrólito, testando-se em diversas dosagens e encontrando uma concentração de floculante ótima (Cf ótimo). Finalmente, com a junção de todos os parâmetros otimizados, efetua-se a variação da razão de recirculação (R) (10, 20 e 30%), escolhendo a melhor R e coletando-se amostras para a determinação dos níveis de turbidez, sólidos suspensos totais (SST), sólidos suspensos voláteis (SSV), óleos e graxas (O&G) e demanda química de oxigênio (DQO) remanescentes no efluente tratado apresentando um grau de remoção de DQO de 95,4%, 93,7% e 95,1% e de O&G de 100%, 94,2% e 99,8% para as baterias 1, 2 e 3 respectivamente. Apesar de serem eficiências excelentes de remoção, o efluente tratado não apresentou características de reuso em torres de resfriamento, pois sua carga orgânica no efluente bruto é muito alta e mesmo com níveis tão bons de remoção ainda seria necessário um pós-tratamento para se avaliar a possibilidade de reuso.

A flotação por ar dissolvido (FAD) é um método de separação de fases bastante utilizado em sistemas de tratamento de efluentes industriais. Nos últimos 20 anos, numerosos avanços têm contribuído para uma maior eficiência deste processo. Entre estes, podem-se citar os avanços nos métodos para a saturação de ar na água. Atualmente tem-se realizado estudos com a utilização de bombas multifásicas em substituição às unidades de saturação tradicionais, com vistas a se buscar maior simplicidade e facilidade operacional, aliados à menor necessidade de manutenção periódica da unidade de saturação. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de uma bomba multifásica na geração de microbolhas de ar no processo de flotação por ar dissolvido para o tratamento de efluente de indústria têxtil. O projeto foi dividido nas seguintes etapas: Etapa I - com o emprego do Flotateste, foram determinadas as dosagens adequadas de coagulante e polímero para o tratamento do despejo líquido industrial em estudo; Etapa II - utilizando-se uma unidade piloto de flotação por ar dissolvido montada nas instalações de uma indústria têxtil, avaliou-se a influência das condições de operação (taxa de aplicação superficial, razão de recirculação, pressão de saturação e quantidade de ar fornecida) na eficiência do sistema constituído pela bomba multifásica. Considerando a taxa de aplicação superficial empregada neste estudo, a qual foi mantida em faixa estreita de valor (TASclar em torno de 128,6 ± 10 m/d), verificou-se que os maiores valores de eficiência de remoção dos parâmetros monitorados foram obtidos nos ensaios realizados com razão de recirculação igual a 30% associados ao fornecimento de ar de 13%. Nos ensaios onde se realizou a avaliação da concentração de ar presente na recirculação pressurizada, as concentrações de ar efetivamente fornecidas (fração dissolvida e não dissolvida) pelo sistema constituído pela bomba multifásica, foram superiores às concentrações máximas teóricas de ar dissolvido calculadas a partir da Lei de Henry. O valor da relação A/S que forneceu os melhores resultados situou-se em torno de 0,015 g ar/g sólidos. Desta forma, sugere-se tal valor como subsídio ao projeto de sistema de flotação constituído pela tecnologia em estudo nesta pesquisa. / The dissolved air flotation is a method for solid/liquid separation that is used in the industries to treat the wastewater. In the last 20 years, several advances have been added to increase the process\' efficiency. For example, there are the advances in the air saturation methods. Nowadays, studies have been carried out with the use of multiphase pumps instead of conventional saturator units. This way, the aim of this research was to evaluate the performance of a multiphase pump in the air microbubble generation for dissolved air flotation process that is applied to treat the effluent of textile industry. The research was performed in two stages: i) on laboratory scale (Flotatest), where the adequate dosages of coagulant and flocculation aid were carried out; ii) in a pilot unit, where studies were conducted aiming at the evaluation of operational conditions in the system\'s efficiency. In the pilot unit (hydraulic surface loading equal to 128,6 ± 10m/d) , it was verified that the best results in terms of removal efficiency of monitored parameters were obtained for the essays performed with recirculation ratio equal to 30%, air supply of 13% and A/S ratio equal to 0.015 g air/g solids. The air concentrations supplied (dissolved fraction and non-dissolved fraction) by the system were higher than the maximum theoretical concentration of dissolved air (Henry\'s law).

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 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 crescimento desordenado das cidades, a utilização de áreas para plantio próximas aos mananciais e o lançamento de águas residuárias domésticas e industriais sem tratamento são consideradas as principais fontes de poluição dos corpos d´água. Tal poluição contribui para o enriquecimento dos corpos hídricos em relação aos nutrientes. Isto, combinado com fatores climáticos proporciona condições para a ocorrência de florações de algas que podem apresentar espécies potencialmente tóxicas. Desta forma, aumenta a preocupação com desenvolvimento de técnicas de tratamento que forneçam água de qualidade garantindo a saúde da população consumidora. Nesta pesquisa, foram preparadas águas de estudo com diferentes concentrações de microcistina, com as quais foram testados alguns processos de tratamento, em escala de bancada, que consistiram na pré-cloração, adsorção em carvão ativado em pó, coagulação/floculação, flotação por ar dissolvido e centrifugação. O fluxograma de tratamento com aplicação de carvão ativado logo após a mistura rápida foi o que apresentou melhores resultados em termos de cor aparente, turbidez e concentração residual de microcistina. Foi avaliada a influência da concentração de microcistina nos tratamentos simulados. Constatou-se que para 104,92 µg/L de microcistina a aplicação de 3,0 mg\'CL IND.2\'/L (10 segundos antes da mistura rápida) e 30 mg/L de CAP (logo após a mistura rápida) não foram capazes de reduzir a concentração de microcistina para menos de 1 µg/L, conforme o limite estabelecido pela Portaria 518/04 do Ministério da Saúde. Assim, optou-se pela estimativa da dosagem mínima de carvão ativado em pó (CAP) em função da concentração inicial de microcistina das três águas preparadas. O residual de microcistina em cada água preparada, após a aplicação da dosagem estimada de CAP, foi: Água de Estudo 1 = 0,80 µg/L, Água de Estudo 2 = 0,82 µg/L e Água de Estudo 3 = 0,23 µg/L. / The disordered growth of cities, the use of planting areas near the water sources and the launch of domestic and industrial wastewater without treatment are the main sources of water bodies\' pollution. Such pollution contributes to increase the nutrient loading in the water bodies. In association with climatic factors, this enrichment of nutrient provides suitable conditions for the bloom of potentially toxic algae. Thus, increases the concern over to develop treatment techniques that provide water quality able to ensure the health of the consumer population. In this research, waters were prepared with different concentrations of microcystin and some treatments were tested in bench scale. These tests consisted in prechlorination, adsorption on powdered activated carbon, coagulation/flocculation, dissolved air flotation and centrifugation. The diagram of treatment with activated carbon application after the rapid mix showed better results of apparent color, turbidity and residual concentration of microcystin. The influence of the concentration of microcystin in the simulated treatments was evaluated. It was found that for 104.92 µg/L of microcystin the application of 3.0 mg\'CL IND.2\'/L (10 seconds before rapid mix) and 30 mg/L of PAC (after a quick mixture) were not able to reduce the concentration of microcystin to less than 1 µg/L, as the limit established by Order 518/04 of the Health Ministry. Thus, it was decided to estimate the minimum dosage of powdered activated carbon (PAC) according to the initial concentration of microcystin found in the three prepared waters. The residual concentration of microcystin in each water, after the estimated dosage application of PAC was: Water 1 = 0.80 µg/L; Water 2 = 0.82 µg/L; Water 3 = 0, 23 µg/L.