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 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.

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%.

O presente trabalho teve como objetivo estudar a influência do gradiente médio de velocidade (Gzc), associado ao tempo de detenção hidráulico (tzc) e à taxa de aplicação superficial (TASzc), na zona de contato, na eficiência de clarificação de uma unidade retangular de flotação por ar dissolvido, em escala piloto, tratando água para abastecimento. Foram estudadas duas configurações da Unidade Piloto de Flotação por Ar Dissolvido (UPFAD) (A e B), as quais diferem no comprimento da zona de contato A (90 mm) e B (140 mm). A TASzc - A (133 ± 3 m/h) e B (86 ± 1 m/h) - e o tzc - A (54 ± 1s) e B (84 ± 1 s) - são diferentes. Foram avaliados três valores do Gzc A (1,8; 6,5;10,2) e B (0,9; 4,7; 6,3), através da inserção de telas com características diferentes no interior da zona de contato. E, Para cada valor de Gzc, foram investigados três valores de A/V (3,73; 4,90; 6,41). Em todos os ensaios realizados, foram fixados os seguintes parâmetros: vazão da água bruta preparada (5,4 m³/h); temperatura da água bruta preparada (26 ± 1ºC); pH de coagulação (6,5 ± 0,1); tempo de floculação (17,2 min); gradiente médio de velocidade de floculação (110 s-1); vazão de descarte após a floculação (0,8 m³/h); vazão de entrada para a flotação (Qe) (4,6 m³/h); velocidade de entrada para a flotação (ve) (180 m/h); velocidade cross-flow (45 m/h); TASzs (14,6 ± 0,2 m/h); pressão de saturação (4,5 ± 0,1 Kgf/cm²). A unidade piloto FAD foi alimentada com água preparada, que apresentou turbidez em torno de 7,4 ± 0,6 UNT, e cor aparente, em torno de 39,4 ± 4,3 UH. A fração removida dos parâmetros analisados para cada Gzc é menos sensível a variações de A/V na configuração A que na configuração B. Na configuração A, a tela que apresentou Gzc em torno de 6,5 s-1 gerou melhores resultados para cada A/V analisado. Na configuração B, a tela que gerou Gzc em torno de 4,7 s-1 proporcionou melhor fração removida de turbidez e cor para cada A/V estudado. Além disso, na configuração B, a fração removida de turbidez e cor foi menos sensível a variações de A/V, para Gzc de 4,7 s-1 que para os demais valores de Gzc. A tela que gerou resultados mais eficientes na configuração A foi a mesma para a configuração B. Portanto o uso da referida tela favoreceu o desempenho das configurações A e B. Comparando todas as situações estudadas nas duas configurações, o ensaio com a configuração A (com tzc de 54 s) com Gzc de 6,3 s-1 e A/V de 4,9 g/m³, apresentou as maiores frações de remoção de cor e turbidez. / The present work aimed to study the influence of velocity gradient (Gzc) associated with the hydraulic detention time (tzc) and the rate of surface application (TASzc) in the contact zone in the efficiency of clarification of a unit rectangular dissolved air flotation pilot scale, treating water supplies. Two different kinds of configurations of the reactor dissolved air flotation in pilot scale (UPFA) (A and B) were studied, which differ in the length of the contact zone - A (90 mm) and B (140 mm). The TASzc - A (133 ± 3 m/h) and B (86 ± 1 m/h) - and tzc - A (54 ± 1 s) and B (84 ± 1 s) were different. Three different values of Gzc were analysed - A (1.8, 6.5, 10.2 s-1) and B (0.9, 4.7, 6.3 s-1) by insertion of grilles with different characteristics within the zone contact. And for each value of Gzc, three values of A/V (3.73, 4.90, 6.41 g/m³) were investigated. In all trials, the following parameters were set: flow of synthetic raw water (5.4 m³/h), synthetic raw water temperature (26 ± 1ºC), coagulation pH (6.5 ± 0.1); flocculation time (17.2 minutes), the speed gradient flocculation (110 s-1); flow disposal after flocculation (0.8 m³/h), input flow to the flotation (Qe) (4, 6 m³/h), input speed for flotation (ve) (180 m/h), cross-flow velocity (45 m/h), TASzs (14.6 ± 0.2 m/h), saturation pressure (4.5 ± 0.1 kgf/cm ²). The pilot plant was fed with synthetic water, which showed turbidity of approximately 7.4 ± 0.6 NTU, and apparent color, about 39.4 ± 4.3 HU. The removal efficiency of the analyzed parameters for each Gzc is less sensitive to variations in the A/V in the configuration A than in the configuration B. In configuration A, the grille that showed Gzc about 6.5 s-1 gave better results for each A/V analysis. In configuration B, the grille that has generated Gzc around 4.7 s-1 provided the best removal efficiency of turbidity and color for each A/V studied. Furthermore, in the configuration B, the removal efficiency of color and turbidity was less sensitive to variations in A/V for Gzc 4.7 s-1 than for other values of Gzc. The grille that generated the best results in the configuration A was the same for the configuration B. Therefore the use of that grille favored the performance of configurations A and B. Comparing all the situations studied in two configurations, the test with the configuration A (with tzc the 54 s) with Gzc of 6.3 s-1 and A/V of 4.9 g/m³, had the highest removal efficiencies of color and turbidity.

O presente trabalho de pesquisa teve como objetivo principal avaliar a remoção de fitoplancton e microcistina em cinco fluxogramas de tratamento de água para abastecimento, que tiveram como seqüência básica as etapas de coagulação, floculação, flotação por ar dissolvido e filtração, complementados com oxidação química em diferentes pontos da seqüência básica de tratamento estabelecida. Os ensaios foram realizados em escala de laboratório, utilizando água de estudo preparada mediante a mistura de água coletada no reservatório de Barra Bonita, no Estado de São Paulo, e cultura com elevada concentração de microcistina preparada em laboratório. A concentração de microcistina na água de estudo foi mantida no intervalo de 14 a 17 µg/L. O cloreto férrico foi utilizado como agente coagulante, o permanganato de potássio e o cloro, na forma de hipoclorito de sódio, foram utilizados como agentes oxidantes. Foi observada eficiência de remoção de fitoplancton de cerca de 99,9% devido às etapas de coagulação, floculação e flotação por ar dissolvido e, conseqüentemente, remoção de microcistina contida no interior das células íntegras. A oxidação com cloro realizada após a filtração, bem como a oxidação com a associação do permanganato de potássio e cloro realizada após a flotação, resultaram em eficiência de remoção de microcistina extracelular (microcistina livre no meio líquido) da ordem de 95%, atendendo ao padrão de potabilidade com cocentrações de microcistina menores que 1,0 µg/L. A oxidação da água bruta com permanganato de potássio associada à oxidação da água flotada com cloro, apresentou o melhor desempenho de remoção de microcistina extracelular, com eficiência superior a 98%. Em todos os ensaios de oxidação química foi constatada a influência da variação do pH na remoção de microcistina, sendo que o aumento de eficiência foi associado à diminuição dos valores de pH. Foram observados indícios de remoção de trihalometanos pela flotação por ar dissolvido e redução da formação de trihalometanos quando a oxidação química foi feita com a associação do permanganato de potássio e cloro. / The aim of this research was to study the phytoplankton and microcystin removal at different treatment conditions, all based in coagulation, flocculation, dissolved air flotation and filtration, complemented by chemical oxidation applied at different points of the basic treatment sequency. The lab scale experiments was conduted with raw water prepared by a mixture of natural water, collected in Barra Bonita reservoir at São Paulo State, Brazil, and a high concentrated Microcystis culture prepared in laboratory. The microcystin concentration in raw water was kept in a range of 14 to 17 µg/L. Ferric chloride was used as coagulant, and, potassium permanganate and chlorine (sodium hypochlorite) were used as oxidants. The results showed phytoplankton removal efficiency about 99,9% by the sequency of coagulation, flocculation and dissolved air flotation, resulting a great removal of microcystin retained into the whole cells. The chlorine oxidation after filtration, as well as the oxidation with potassium permanganate and chlorine after dissolved air flotation, resulted in a microcystin removal of about 95% and concentrations under the World Health Organization drinking water guideline value of 1,0 µg/L. The raw water potassium permanganate oxidation associated with the chlorine oxidation after flotation, leaded to the best results concerning microcystin removal, with efficiency above 98%. All experimental conditions with chemical oxidation showed a relevant effect of the pH on the microcystin removal, the decrease of pH values contributed to the increase of microcystin removal. It was observed signs of THM´s removal by the dissolved air flotation and reduction of THM´s production when the chemical oxidation took place with the association of potassium permanganate and chlorine.

O desempenho de unidades de flotação por ar dissolvido (FAD) depende significativamente do projeto da zona de contato (ZC) dessas unidades, situada na entrada das mesmas e responsável por promover condições adequadas para que ocorram taxas satisfatórias de colisão entre as microbolhas de ar e os flocos formados na etapa antecedente de floculação da água para abastecimento. Os dois principais parâmetros de projeto da ZC são o tempo de detenção hidráulico ou tempo de contato (Tzc) e o gradiente médio de velocidade na ZC (Gzc). A presente dissertação apresenta os resultados de estudo sobre a influência do Tzc e do Gzc na ZC de uma unidade piloto de flotação por ar dissolvido (UPFAD) com escoamento contínuo aplicada ao tratamento de água para abastecimento. Foram utilizados módulos contendo tela metálica em seu interior com malha de #25 mm com diferentes dimensões, de modo a se obterem diferentes valores de Gzc e Tzc. Foram investigadas duas configurações na unidade de FAD (Configurações A e B), nas quais o comprimento (Lzc) e a altura (Hzc) da ZC foram variados, permitindo a alteração do Tzc e mantendo-se controlados os valores de Gzc (com a introdução ou não de diferentes módulos de tela metálica na ZC) e vice versa. Os demais parâmetros do processo de FAD não sofreram variações, tais como taxa de aplicação superficial (TAS) na zona de separação, tempo de floculação, entre outros. Para a configuração A, foram estudadas três alturas diferentes na ZC e para a configuração B, quatro alturas diferentes na ZC, o que acarretou, para cada valor de Gzc variação do Tzc. Para cada configuração da ZC, também foram testados três valores de vazão de recirculação de água saturada com ar de modo a se obterem três diferentes concentrações de ar (A/V) no processo de flotação. Para todos os parâmetros analisados (Turbidez, Cor, Absorbância), as maiores eficiências de remoção foram obtidas nos ensaios realizados com o uso da tela #25 mm tanto na configuração A (TASzc = 136 m/h e G = 6,1 s-1) quanto na configuração B (TASzc = 87 m/h e G = 3,2 s-1). Os resultados permitem concluir que o par de valores (Tzc, Gzc) é mais apropriado para o projeto da zona de contato de unidades FAD do que o par (Tzc, TASzc) usualmente adotado pelos projetistas, sendo que, na faixa de valores investigados a UPFAD apresentou melhor desempenho para o par: Tzc de 41 s e Gzc de 6,1 s-1. / The performance of units dissolved air flotation (DAF) depend significantly of design on the contact zone (CZ) of these units, situated at the entrance thereof and responsible for promoting appropriate conditions to occur satisfactory collision rates between air microbubbles and the flocs formed in the step of flocculation of potable water. The two main design parameters of the CZ are the hydraulic detention time or contact time (Tcz) and the velocity gradient in the CZ (Gcz). This work presents the results of study of the effects of varying the Tcz and Gcz at the contact zone of pilot unit DAF with continuous flow applied to the treatment of potable water. Were used modules containing metal grille with mesh of #25 mm, with different dimensions in order to obtain different values of Gcz and Tcz. Were investigated two configurations in the unit FAD ( configurations A and B) where the length (Lcz) and height (Hcz) of contact zone were varied, allowing the variation of Tzc and keeping the values of Gcz controlled (with the introduction or not of different modules in the metal grille in CZ) and vice versa, without changes in other process variables FAD, such as rate of surface application (TAS) in the separation zone, flocculation time, among others. For the configuration A were studied three different heights in the CZ and in configuration B, four different heights in the CZ, which resulted, for each value of Gcz (relative to the chosen value of Lcz) the variation of Tzc. For each configuration of CZ were also tested three values of recirculation flow of air saturated in order to obtain three different values of concentration in air (A/V) in the flotation process. For all parameters analyzed (turbidity, color, absorbance), the highest efficiencies were obtained in assays performed using the grille #25 mm, both in configuration A (TAScz = 136 m/h and L = 6,1 s-1) and configuration B (TAScz = 87 m/h and G = 3,2 s-1). The results indicate that the pair of values (Tcz, Gcz) is more suitable for project of the CZ of units FAD than the pair (Tcz, TAScz) usually adopted by the designers, and values in the range investigated in UPFAD showed performed better for Tcz of 41 s and Gcz of 6,1 s-1.

Os reatores anaeróbios de concepção mais moderna (e.g., UASB e RALEx) possibilitam a remoção de 65 a 75% de matéria orgânica do esgoto sanitário, com custos de implantação e operação relativamente baixos, em comparação com os processos aeróbios convencionais. Entretanto, esses reatores geralmente são pouco eficientes na remoção de nutrientes e seus efluentes podem apresentar concentrações relativamente elevadas de material orgânico e de sólidos suspensos. Para melhorar a qualidade dos efluentes desses reatores, algumas configurações de pós-tratamento têm sido empregadas no Brasil, dentre as quais os sistemas de lodo ativado e a coagulação/precipitação com sais metálicos, geralmente seguida de flotação por ar dissolvido. Nesta pesquisa, foi avaliada a aplicabilidade da coagulação/precipitação com cloreto férrico, a partir de testes em unidades de coagulação em escala de bancada (jar test e flotateste), para três sistemas de pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios, a saber: coagulação/precipitação do efluente de um reator anaeróbio (RALEx); co-precipitação em um sistema de lodo ativado; e pós-precipitação do efluente do sistema de lodo ativado. Cada um desses sistemas foi testado com separação de sólidos por sedimentação ou por flotação por ar dissolvido, constituindo seis distintas configurações de pós-tratamento. O pós-tratamento do efluente do reator anaeróbio por coagulação/precipitação se mostrou uma alternativa viável técnica e economicamente, tanto para a sedimentação quanto para a flotação por ar dissolvido. Os diagramas de coagulação obtidos tanto nos ensaios de sedimentação quanto nos de flotação demonstraram que a coagulação/precipitação do efluente do RALEx ocorria de modo mais eficiente para valores de pH entre 5 e 7. A coagulação/precipitação do licor misto com cloreto férrico também se mostrou uma opção atrativa, propiciando a obtenção de efluente bastante clarificado, com possibilidades de reúso. Nessa opção, obtiveram-se eficiências adicionais (i.e., em relação ao sobrenadante do licor misto) de remoção de turbidez, DQO e fósforo de, respectivamente, 80%, 72% e 85%, com dosagem de 80 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L (48 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'/L). Para a coagulação com cloreto férrico, a flotação não apresentou bons resultados na remoção de turbidez, DQO e fósforo para separação de sólidos do licor misto. O mesmo ocorreu para o efluente final da ETE quando a etapa de separação de sólidos foi a sedimentação. Quando a separação de sólidos foi feita por flotação, obtiveram-se eficiências de remoção de turbidez, DQO e fósforo de, respectivamente, 68%, 53% e 83%, com dosagem de 80 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L / The anaerobic reactors of modern conception (e.g., UASB and RALEx) remove from 65 to 75% of sanitary wastewater organic matter with relatively low construction, operation, and maintenance costs, in comparison with conventional aerobic processes. Nevertheless, that reactors are usually little efficient in nutrient removal and their effluents may present relatively high organic matter and suspended solid concentrations. In order to improve the quality of effluents from anaerobic reactors, some post-treatment concepts have been employed in Brazil, among which activated sludge systems and coagulation/precipitation with metallic salts, generally followed by dissolved air flotation. In this research, coagulation/precipitation with ferric chloride was assessed using sedimentation and flotation lab-scale test units (jar test and flotateste, respectively) to three post-treatment systems, namely: coagulation/precipitation of effluent from anaerobic reactor; co-precipitation (in the mixed liquor from activated sludge system); and post-precipitation of effluent from activated sludge system. Each system was assessed with solids separation with sedimentation and dissolved air flotation, constituting six different post-treatment scenarios. Coagulation/precipitation of the effluent from the anaerobic reactor showed to be technical and economically attractive, not only for sedimentation but also for dissolved air flotation. Coagulation diagrams obtained in sedimentation and flotation essays showed that coagulation/precipitation of the effluent from RALEX was more efficient when pH values were between 5 and 7. The mixed liquor coagulation/flocculation with ferric chloride were also an attractive option, resulting in a low turbidity effluent suitable for reuse. In this option, additional removals (i.e., in relation to decanted mixed liquor) of turbidity, COD e phosphorus were obtained: 80%, 72% and 85%, respectively, with the dosage of 80 mg \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L (48 mg \'FE\'\'CL IND.3\'/L). Flotation did not presented good results in the removal of turbidity, COD and phosphorus in mixed liquor coagulation/precipitation with ferric chloride. The same was to the effluent from the WWTP when sedimentation was employed in the solids separation step. When solids separation was made using flotation, the removal efficiencies of turbidity, COD and phosphorus were, respectively, 68%, 53%, and 83% for the dosage of 80 mg \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L

O desempenho de uma unidade de flotação por ar dissolvido (FAD) em escala piloto, tratando água destinada ao abastecimento contendo 50 uC e 05 uT, foi investigada sob o ponto de vista das partículas presentes (micro-bolhas e flocos) e da hidrodinâmica. A análise centrou-se na zona de reação da unidade de FAD onde foi desenvolvido o modelo matemático proposto por Reali (1991). A determinação das partículas foi realizada por método que emprega a análise de imagem. A condição hidrodinâmica foi avaliada por meio de ensaios de estímulo e resposta, combinada com a análise tridimensional do escoamento feita através de mapeamento utilizando equipamento que emprega ultra-som (sonda micro-ADV). Para a consecução do trabalho foram desenvolvidos dois métodos. Um para aquisição, tratamento e obtenção da distribuição de tamanho de micro-bolhas e flocos utilizando a análise de imagem digital em instalação com escoamento contínuo, sem a extração de amostras. Outro, envolvendo o desenvolvimento de programa (VelDigital3D) para tratamento dos dados da sonda utilizada. Inicialmente, foram realizados os ensaios de validação da utilização da sonda micro-ADV em água contendo micro-bolhas de ar e os ensaios de mapeamento da unidade utilizando a referida sonda conjugada ao programa VelDigital3D. Posteriormente, foram investigados alguns possíveis agentes na aglutinação das micro-bolhas após a despressurização tais como: i) as condições de mistura expressas em termos da taxa de aplicação superficial (TAS) e tempo de detenção na zona de reação (Tdz.r), ii) razão de recirculação (p), iii) a variação de pH e, iv) a dosagem de coagulante (\'AL POT.+3\'). Finalmente, a sensibilidade do modelo matemático proposto por Reali (1991) para a zona de reação de unidades de FAD convencional foi verificada com base nos parâmetros de projeto: tempo de detenção da zona de reação (Tdz.r) e taxa de aplicação superficial na zona de clarificação TASap. (downflow); e com base nos parâmetros operacionais: distribuição de tamanho de partículas (micro-bolhas e flocos) e razão de recirculação (p). As principais conclusões foram: i) a sonda micro-ADV pode ser utilizada para obtenção do perfil de velocidade em águas contendo micro-bolhas de ar, nas vazões investigadas; ii) o escoamento no interior da zona de reação apresentou um padrão bem definido de recirculação ao longo da altura, confirmando os resultados obtidos com os ensaios estímulo e resposta; iii) a variação do diâmetro médio das micro-bolhas foi muito pequena (de 20 a 30 \'mü\'m), embora tenha havido ressalvas e iv) o modelo proposto por Reali (1991) foi sensível aos parâmetros investigados e responde coerentemente com o desempenho da unidade piloto de FAD. / This work investigated the performance of a dissolved air flotation (DAF) pilot plant, used to treat drinking water containing 05 Tu and 50 Cu. The particles (micro-bubbles and flocs) and hydraulic characteristics were taken into account. The focus was given in the reaction zone as hypothesized by Reali\'s mathematic model (REALI, 1991). An image analyses was used to assess particles distribution sizes. The hydraulics of the DAF tank was assessed by using a pulse stimulus-response test combined with the three-dimensional flow analyses carried-out with equipment that applied ultra sound (microADV). Therefore, two methods were developed; one for the acquisition, treatment and also to obtain the micro-bubbles and flocs sizes distribution, without the need of extracting samples and another, involved the development of a software (VelDigital3D) in order to treat the microADV data. Initially, the application of the microADV in the DAF process was evaluated. After, the data collection was made and the result was treated by using the VelDigital3D software. Sequentially, the effects of some agents for micro-bubbles coalescence after the releasing point were investigated: i) mixture conditions in terms of hydraulic loading rate (HLR) and detention time (DT); ii) recirculation rate (p); iii) pH variation and, iv) coagulant dosage (\'AL POT.+3\'). Finally, the mathematic model behavior proposed by Reali (1991) was investigated by varying some parameters in the design, such as: detention time in the reaction zone (DTr.z) and hydraulic loading rate in the clarification zone HLRc.z (dowflow); and by varying some operational parameters, such as: particles sizes distribution (micro-bubbles and flocs) and recirculation rate (p). The main conclusions were: i) the microADV probe can be used to obtain the velocity flow profile in water containing micro-bubbles; ii) the flow within the reaction zone showed a well defined pattern of recirculation throughout the height of the unit, confirming the obtained results by using the stimulus-response tests; iii) the variation of micro-bubbles medium size was low (from 20 to 30 \'mü\'m) but some points regarding this aspect were discussed and, iv) the behavior of the mathematical model proposed by Reali (1991) showed a significant adjustment to the experimental data proving that it can be applied to analyzed design parameters.

O presente trabalho teve como objetivos estudar a potencialidade da FAD associada à oxidação química e comparar com a sedimentação também conjugada à oxidação química, em escala de laboratório, além de avaliar a eficiência de uma unidade piloto de FAD lamelar de alta taxa com escoamento horizontal no tratamento de água contendo ferro, manganês e matéria orgânica em concentrações acima dos padrões de potabilidade. Nos ensaios de flotação em escala de laboratório, entre os valores de dosagem de coagulante (cloreto férrico) investigados (na faixa de 15 a 35 mg/L) - o valor de 30 mg/L associado ao pH em torno de 6,2 e à aplicação de 2,7 mg/L de cloro, na forma de hipoclorito de sódio - apresentou os melhores resultados de remoção de cor, turbidez, ferro e manganês. No caso da sedimentação, também em escala de laboratório, dentre os valores de dosagem de coagulante investigados (30 e 45 mg/L), foi o valor de 30 mg/L associado a valor de pH em torno de 8,5 e à aplicação de 2,7 mg/L de cloro, que forneceu os melhores resultados de remoção de turbidez, ferro e manganês. A comparação entre a clarificação por FAD e por sedimentação da água de estudo, consideradas as melhores condições de coagulação e de floculação, mostrou que a flotação apresentou resultados de remoção de turbidez, cor aparente e ferro muito superiores aos obtidos nos ensaios de sedimentação. A unidade piloto de FAD lamelar de alta taxa com escoamento horizontal apresentou elevada eficiência de clarificação da água de estudo após prévia adequação das condições de oxidação química, coagulação e floculação, em escala de laboratório. Essa unidade foi capaz de operar, com excelente desempenho, com taxas de até 39 m/h, desde que fossem fornecidos 4,3 g de ar/m3 de água e tempo de floculação de 20 minutos. Finalmente, após o estudo e adequação das condições de coagulação, floculação e flotação por ar dissolvido, ) o efluente do flotador foi filtrado em unidade de filtração rápida descendente com leito de areia tendo apresentado residuais de turbidez em torno de 0,40 uT, cor aparente menor que 2 uC, ferro em torno de 0,10 mg/L e manganês a 0,02 mg/L, tanto para o efluente com taxa de flotação de 13 m/h quanto para 39 m/h, após 4 horas de filtração. Isto confirma a utilização, com elevada eficiência, da unidade piloto lamelar de alta taxa e escoamento horizontal com taxas de até 39 m/h, como pré-clarificação da água de estudo. / The aim of this research was to study and compare the potentiality of DAF and sedimentation processes associated with chemical oxidation, using lab scale (batch) as well as to assess the efficiency of a high-rate dissolved air flotation piloto unit with horizontal flow followed by a rapid sand bed filtration system, in the treatment of water with high concentration of iron, manganese and humic substances. For the essays in lab scale, among the values of coagulant dosage investigated (ferric chloride, in the range of 15-35 mg/L), the dosage of 30 mg/L associated to a pH value around 6.2 and oxidant dosage 2.7 mg/L of chlorine, in the form of sodium hypochlorite, presented the best results, in terms of color, turbidity, iron and manganese removal. For the sedimentation essays, also performed in lab scale, among the values of coagulant dosage investigated (30-45 mg/L), the dosage of 30 mg/L associated to 2.7 mg/L of chlorine supplied the best removal results for turbidity, iron and manganese. The comparison between dissolved air flotation and sedimentation clarification in lab scale, when the best conditions of coagulation and flocculation were carried out to both processes, showed that the results for flotation were highly better than the results obtained by sedimentation, in terms of turbidity, color and iron removal. The high-rate DAF pilot unit with horizontal flow showed high clarification efficiency after previous adaptation of the conditions of chemical oxidation, coagulation and flocculation, as investigated at the lab essays. The unit operated with excellent performance using high rates up to 39 m/h, since it was supplied 4.3 g of air/m3 of water and flocculation time of 20 minutes. The sand bed unit of rapid filtration showed high performance in removal of turbidity (around 0.40 uT), color (< 2 uC), iron (around 0.10 mg/L) and manganese (0.02 mg/L), with 4 hours of filtration, when rates from 13 to 39 m/h were used in the high-rate DAF pilot unit. This fact confirms that the use of the high-rate DAF pilot unit with rates up to 39 m/h is feasible with high efficiency as a pre-clarification to the water evaluated.

O principal objetivo deste trabalho consistiu em avaliar o desempenho de um sistema experimental para pós-tratamento de reatores anaeróbios. Foram testados reator microaerado e reator com aeração intermitente, seguidos de flotação por ar dissolvido. Foram avaliadas condições para se obter nitrificação, desnitrificação e remoção de fósforo, em reator com baixa concentração de OD e em reator em que se alternaram fases aeróbia e anaeróbia. O trabalho foi desenvolvido em duas etapas distintas: a Etapa I constituiu de ensaios preliminares, utilizando instalação em escala de laboratório, alimentados com efluente de reator anaeróbio compartimentado, composta de sistema de aeração com quatro reatores em paralelo, com capacidade de 11,5 L cada, operando em regime hidráulico contínuo, com concentrações de OD na faixa de 0,2 a 0,9 mg/L, em temperatura controlada de 30±2°C. Na Etapa I também foram operados reatores com aeração intermitente. Na Etapa II, empregou-se instalação para tratamento aeróbio, com capacidade de 100 L, seguida de flotador, em temperatura ambiente de 25±6°C, sendo operado um reator microaerado e outro com aeração intermitente; ambos foram alimentados com efluente de um reator anaeróbio de leito expandido. O sistema com aeração intermitente (&#952h: 6 h) mostrou-se estável, apresentando elevada remoção média de DQO (92%), de P-PO4-3 (90%) e de nitrogênio (sem utilização de fonte externa de carbono; apenas com recirculação adequada do lodo). Para &#952h médio de 8 h, nos ensaios com ciclos alternados de 2 h, com aeração e 4 h, sem aeração, foi obtida remoção máxima de P-PO4-3, de 95% para as amostras brutas e 97% para as amostras filtradas, com remoção média de 84%, e 88%, respectivamente. Considerando apenas os valores médios, registrou-se ligeira queda de remoção de P-PO4-3, e de DQO em relação ao período com &#952h médio de 6 h. Os resultados com aeração intermitente foram sensivelmente melhores em relação aos obtidos com microaeração. / The aim of this research the performance evaluation of a pilot system for post treatment of anaerobic reactors. Microaeration and intermittent aeration reactors, followed by dissolved air flotation (DAF) were examined. It was assessed the conditions to obtain nitrification, denitrification and phosphorus removal, in reactor operated with low concentration of OD and in a reactor operated were alternated aerobic and anaerobic phases were used. The research was developed in two different stages. The first one, constituted of preliminary test, using installation in laboratory scale, fed with effiuent of compartment anaerobic reactor. This system was composed of aeration system with four reactors in parallel, with 11,5 L each, operating in continuous flow, with concentrations of DO between 0.2 to 0.9 mg/L, in controlled temperature of 30±2 ºC. The reactors were also operated with intermittent aeration. In the second stage, an installation with 100L was used for aerobic treatment, followed by DAF, in room temperature of 25±6°C. One reactor was operated under microaeration and another with intermittent aeration. Both were fed with effiuent of an expanded bed anaerobic reactor. The system with intermittent aeration (&#952h: 6 h) shown stable, presenting high COD removal of (92%) and phosphorus removal (90%), without use of external carbon source; just with adapted recirculation of the sludge. For an average hydraulic retention time of 8 h, in the test with alternate cycles of 2 h with aeration and 4 h without aeration, it was obtained a maximum removal of P-PO4-3 equal 95% for the raw samples and 97% for the filtered samples, with average removal of 84%, and 88%, respectively. The results with intermittent aeration were significantely better in relation to the obtained with microaeration.