Uma das principais consequências dos processos de mineração e beneficiamento do carvão é a elevada produção de rejeitos. Esses materiais retornam às cavas de mineração ocasionando efeitos negativos ao meio ambiente, como a drenagem ácida de mina. Uma alternativa em potencial para esses rejeitos é aplica-los no tratamento de efluentes líquidos como sólidos sorventes. Dentre os principais poluentes aquosos destacam-se os metais pesados e, entre eles, o cromo hexavalente, devido aos seus efeitos carcinogênicos e mutagênicos, sendo altamente prejudicial aos organismos vivos. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo utilizar o rejeito do beneficiamento do carvão de Moatize (Moçambique) como sólido sorvente para a remoção de cromo hexavalente de águas contaminadas. O sólido foi utilizado em duas granulometrias diferentes: no intervalo entre 0,7 e 1,5 mm (R1) e menor que 0,074 mm (R2). As amostras foram caracterizadas segundo sua massa específica, densidade aparente, área superficial (BET), volume de poros e diâmetro de poros (BJH), ponto de carga zero, composição química (FRX) e mineralógica (DRX). Ensaios experimentais foram realizados a fim de determinar as melhores condições de sorção, onde foram avaliados o efeito do pH, do tempo de residência e da concentração de sorvente As melhores condições encontradas para o sólido R1 foram: pH 2, 10 h de ensaio e concentração de sorvente de 8 g L-1, onde foi obtido 98,6% de remoção de Cr(VI). A maior remoção para o sólido R2 foi de 98,8%, obtida utilizando-se: pH 2, 50 min de ensaio e concentração de sorvente de 10 g L-1. Comparando com o limite previsto pela legislação brasileira CONAMA 430 para despejos industriais as concentrações finais de cromo hexavalente em solução ficaram abaixo do valor máximo estabelecido (0,1 mg L-1). A partir destas condições encontradas, foram construídas isotermas de equilíbrio e os modelos de Langmuir, Freundlich e Sips foram ajustados aos dados experimentais. Para o sólido R1, os modelos de Langmuir e Sips demostraram um bom ajuste, apresentando valores de R2 de 0,897 e 0,907 respectivamente. Já para o sólido R2, o modelo de Sips foi o que melhor representou os dados experimentais, com um R2 de 0,954. Os resultados encontrados indicam que o rejeito de carvão de Moatize pode ser utilizado para o tratamento de águas contaminadas com cromo hexavalente. / One of the main consequences of coal mining and beneficiation process is the large production of waste and by-products. These materials return to the mines generating significant negative impacts to the environment. One of the possible applications for the coal wastes is in the wastewater treatments, where it can be used as a sorbent. Amongst the main water pollutants, heavy metals stand out, especially hexavalent chromium, due to its carcinogenic and mutagenic effects, being highly prejudicial to the living organisms. In this context, the objective of this study is to use coal beneficiation waste from Moatize (Mozambique) as a sorbent to remove hexavalent chromium from aqueous solution. Coal waste was utilized in two different particle sizes: between 0.7 and 1.5 mm and smaller than 0.074 mm. These solids were characterized for their specific weight, bulk density, superficial area (BET), pore volume and diameter (BJH), point of zero charge, chemical composition (XRF) and mineral composition (XRD). Experiments were conducted to determinate the best sorption conditions, were the operating parameters investigated were: solution pH, contact time and sorbent concentration The best conditions for Cr(VI) sorption onto R1 were: pH 2, 10 h and 8 g L-1 of sorbent concentration, were 98.6% removal was obtained. Cr(VI) maximum removal onto R2 of 98.8% was achieved at pH 2, 50 min and 10 g L-1 of sorbent concentration. Comparing with the limit permitted by Brazilian legislation, CONAMA 430, for industrial wastewaters, the final Cr(VI) concentration in water were below the maximum established by law (0.1 mg L-1). From these results, equilibrium isotherms were build and the mathematical models of Langmuir, Freundlich and Sips were fitted to the experimental data. For the R1 sorbent, Langmuir and Sips models fitted better the experiments, with R2 values of 0.897 and 0.907, respectively. Sips model described better the experimental data when the R2 sorbent was used, with a R2 of 0.954. Results showed that Moatize’s coal waste can be utilized for hexavalent chromium wastewater treatment.

A espécie Campomanesia phaea (O. Berg.) Landrum é popularmente conhecida como \"cambuci\". É uma das diversas espécies brasileiras de Myrtaceae com fruto comestível e ocorre nos estados de Minas Gerais e São Paulo, principalmente na Serra do Mar. Os frutos possuem intenso aroma agradável e são importantes fontes de compostos fenólicos. Apesar do excelente sabor e aroma do cambuci, a alta adstringência dos frutos, devido ao elevado conteúdo de taninos, reduz a sua aceitabilidade e aplicabilidade na indústria alimentícia. Uma maneira eficaz para remoção da adstringência é submeter o fruto a um processo de destanização, tal como atualmente utilizado para o caqui. O objetivo deste trabalho foi avaliar a variabilidade dos frutos provenientes de uma mesma região e de diferentes regiões, caracterizar frutos em diferentes estádios de maturação, avaliar a eficiência de tratamentos de destanização e determinar o efeito da destanização sobre o potencial funcional, através da determinação do teor e perfil de compostos fenólicos, capacidade antioxidante in vitro e inibição das enzimas do metabolismo de carboidratos. Os tratamentos testados foram: câmaras de etileno, câmara de etanol, ambiente anóxico, etanol no cálice e imersão em etanol. Os resultados mostram que frutos de uma mesma localidade apresentam variações no tamanho e na acidez. Frutos de diferentes regiões apresentaram variação significativa nos teores de fenólicos totais, minerais e na capacidade antioxidante. Com a maturação não foi observado grande variação no teor de sólidos solúveis totais e nem na acidez, porém o conteúdo de fenólicos decresce do estádio mais jovem para o mais maduro. Os processos de destanização com vapor e imersão em etanol foram os mais eficientes na redução do conteúdo de taninos, no entanto esses processos reduziram a capacidade antioxidante e a capacidade de inibição das enzimas α-amilase e α-glicosidase dos frutos. / The specie Campomanesia phaea (O. Berg.) Landrum is popularly known as \"cambuci\". It is one of several Brazilian species of Myrtaceae with edible fruit and occurs in the states of Minas Gerais and São Paulo, especially in the mountains of the sea. The fruits have an intense aroma and are important sources of phenolic compounds. Despite the excellent flavor and aroma of cambuci, high astringency of the fruit, due to the high tannin content, reduces its acceptability and applicability in the food industry. An effective way to astringency removal is to submit the fruit to a deastringency process, as currently used for the persimmon. The aim of this study was to evaluate the variability of the fruits from the same region and from different regions, characterize fruits in different maturation stages, evaluate the efficiency of treatments to astringency removal, and determine the effect of astringency removal about the functional potential, by determining the content and profile of phenolic compounds, antioxidant capacity, and in vitro inhibition of enzymes of carbohydrate metabolism. Treatments tested for removing the astringency were: ethylene chamber, ethanol chamber, anoxic environment, ethanol in the cup, and immersion in ethanol. The results showed that fruit in the same locality exhibit variations in size and acidity. Fruits from different regions showed significant variation in levels of total phenolics, minerals and antioxidant capacity. During maturation it was not observed a wide variation in the content of total soluble solids and acidity, but the phenolic content decreased from the younger stage to the more mature stage. The processes of detannization with ethanol steam and dipped in ethanol were the most effective in reducing the tannin content, however these processes led to reduced antioxidant capacity and capacity of inhibition of the enzymes α-amylase and α-glucosidase in fruits.

O objetivo desta tese de doutorado foi desenvolver um novo método de geração de nanobolhas de ar (NBs) em meio aquoso via cavitação hidrodinâmica. Foram estudados os principais parâmetros envolvidos na formação e propriedades das NBs, e foram estudadas aplicações na remoção de poluentes aquosos e no reúso de água por flotação. A geração de bolhas foi realizada e comparada utilizando duas técnicas: a primeira inclui a pressurização em vaso saturador e despressurização de água saturada com ar em uma válvula agulha (escala de bancada); e a segunda, por uma bomba multifásica (cisalhamento de ar em rotor aberto) e passagem forçada (despressurização) da mistura ar/líquido em uma válvula de agulha (sistema semi-contínuo). Com estas técnicas, tanto microbolhas (MBs, 30-100 μm) como NBs (150-250 nm) foram geradas em concentrações diferentes que dependem da pressão de saturação (Psat) e da tensão superficial do líquido. Para a caracterização das NBs, um procedimento de separação foi conduzido, explorando o fato de que as MBs ascendem e colapsam na superfície do líquido, enquanto que as NBs permanecem em suspensão durante longos períodos. A distribuição de tamanho e a concentração de NBs (número por volume) foram medidas pela técnica NTA (nanoparticle tracking analysis). Foi observado que a concentração de NBs formadas após a despressurização do fluxo de água saturada é função da quantidade de ar dissolvido na água e aumenta com o tempo de saturação até atingir o equilíbrio em 30 min de saturação. A concentração de NBs mostrou-se inversamente proporcional à Psat utilizada, e a maior concentração de NBs (1,5 x 109 NBs.mL-1) foi obtida com Psat de 2,5 bar e uma tensão superficial da solução de 50 mN.m-1, obtida com 100 mg.L-1 de α-Terpineol. Nos estudos em sistema semi-contínuo, a geração de MBs (D32 = 70 μm) e NBs (D32 = 150-300 nm) de ar foi realizada em um skid (sistema protótipo) tendo como principais componentes do sistema de geração de bolhas por cisalhamento do ar e cavitação hidrodinâmica, uma bomba multifásica, uma válvula agulha e uma coluna cilíndrica. Para a caracterização das NBs, o skid foi operado com a recirculação de um volume fixo de 40 L de água deionizada (DI) em uma vazão de líquido de 1000 L.h-1, razão gás/líquido de 7,5% (v/v) e temperatura controlada (21°C ± 1). Contrariamente ao método em nível de bancada de geração de NBs pela despressurização de água saturada (em vaso saturador), na geração contínua com o skid, maiores concentrações de NBs foram obtidas com o aumento da Psat pela ocorrência de mecanismos de cavitação hidrodinâmica adicionais (cisalhamento) aos do primeiro método. No skid, foi observado que as NBs de ar são resistentes ao cisalhamento ocasionado pelos rotores da bomba e às altas pressões de operação (até 5 bar) ao longo dos ciclos de geração de bolhas. O tamanho médio das NBs permanece constante e a sua concentração aumenta em função destes ciclos, atingindo um valor máximo após 29 ciclos, dependente da Psat e da tensão superficial da solução. As maiores concentrações de NBs (4 x 109 NBs.mL-1) foram obtidas com o aumento da pressão (5 bar) e com a diminuição da tensão superficial (50 mN.m-1). Esses fenômenos podem ser explicados pela lei de Henry e pela menor energia requerida para formação de bolhas quando a tensão interfacial ar/líquido for menor e maior for a diferença de pressão da fase líquida com relação à pressão atmosférica. O diâmetro médio e concentração destas NBs não variaram significativamente em um período de 2 meses, o que demonstrou a alta estabilidade destas NBs em concentrações elevadas. Ainda, quando a bomba multifásica foi operada sem injeção de ar, foi observado o mesmo efeito de aumento de concentração de NBs em função do nº de ciclos de geração. Nestas condições, um aumento da velocidade de fluxo do líquido (de 67 para 127 m.h-1) e um aumento da turbulência na saída da válvula agulha potencializou a formação de cavidades e a formação de um maior número de NBs (até 70% maior). Com relação aos parâmetros de dispersão de ar, altos valores de holdup (percentagem em volume de ar no líquido) de ar e fluxo de área superficial de bolhas (Sb), importantes para a flotação, foram obtidos (6,8% e 235 s-1, respectivamente) em uma pressão de operação de 4 bar. Foram realizados estudos de remoção de íons Fe+3, na forma de precipitados coloidais e nanopartículas de Fe(OH)3 (pH 7) por flotação com MBs e NBs e com NBs isoladas; em baixas pressões de saturação (concentração mais alta de NBs); e em altas pressões (onde a concentração de NBs é menor). A utilização de uma alta concentração de NBs juntamente com as MBs geradas na flotação em uma Psat de 2 bar, foi responsável por uma remoção de Fe(OH)3 superior a 99% (residual = 0,9 mg.L-1) e uma redução de turbidez de 95% (residual = 0,6 NTU). A flotação com uma Psat de 4 bar é mais rápida em função deste maior arraste de agregados por MBs (velocidade média de ascensão de bolhas/precipitados = 0,07 cm.s-1). Os resultados se explicam em termos do aprisionamento ou oclusão das NBs nos precipitados coloidais e do grau de aeração (demonstrado em microfotografias). Como resultado, diminui a densidade relativa destes precipitados, inferior à da água. Estudos de remoção, por flotação com MBs e NBs, de dispersões oleosas de petróleo (com 30 g.L-1 de NaCl) foram estudados após a floculação com 5 mg.L-1 de uma poliacrilamida catiônica (Dismulgan) em pH 7. A melhor remoção de óleo (>99% de eficiência) foi obtida com uma pressão de saturação de 5 bar, pela redução do teor de óleo (concentração inicial = 334–484 mg.L-1 mg/L) na água tratada a < 1 mg.L-1. Adicionalmente, a flotação utilizando uma pressão de 3,5 bar permitiu a obtenção de uma água tratada com teores de óleo inferiores a 29 mg.L-1, meta técnica deste estudo por ser o limite de emissão em plataformas de petróleo para descarte de água produzida em alto mar. A flotação foi bastante rápida e seguiu um modelo de primeira ordem, com constante cinética de flotação de 1,3 e 1,8 min-1 para as Psat de 3,5 e 5 bar, respectivamente. A injeção de NBs isoladas em conjunto com MBs residuais (condicionamento) após a etapa de floculação com 1 e 3 mg.L-1 de Dismulgan aumentou a hidrofobicidade dos agregados, facilitando a adesão entre bolhas e flocos oleosos, e aumentando a eficiência geral do processo de flotação de 73 para 84%, e de 92 para 95%, respectivamente. A flotação com NBs isoladas em conjunto com MBs residuais obteve eficiências de remoção de óleo de 75 e 90%, com e sem NaCl (30 g.L-1), respectivamente. Acredita-se que nestes casos, as NBs se aprisionam e aderem como “pancakes” nas gotículas de óleo floculadas, formando flocos oleosos aerados. O estudo aplicado de floculação-flotação com bomba multifásica para geração de bolhas, associado à ozonização (processo FFO), no tratamento de efluentes e reúso de água na lavagem de veículos demonstrou como principais resultados que a água de reúso era clarificada (turbidez = 10 NTU), sem odor (sulfeto < 1 mg.L-1), sem risco microbiológico (E. coli < 1,8 NMP.100.mL-1) e sem formação de espuma (surfactantes = 1,3 mg.L-1). Uma avaliação de custos mostrou que o período de amortização do equipamento FFO em sistemas de reciclagem de água na lavagem de veículos é dependente principalmente da tarifa da água e da demanda diária de lavagens, podendo ser inferior a 1 ano em municípios brasileiros. Os resultados obtidos nesta tese permitiram aprimorar e determinar as condições ótimas de técnicas de geração de elevadas concentrações de NBs, extremamente estáveis e demonstraram o elevado potencial destas bolhas para viabilizar diferentes rotas de tratamento e aplicações no tratamento de efluentes líquidos e reúso de água por flotação. / The main objective of this doctoral thesis was to develop a new method of generating air nanobubbles (NBs) in aqueous solutions by hydrodynamic cavitation. The main parameters involved in the formation and properties of NBs were assessed and applications were studied in the removal of aqueous pollutants models for water reuse by flotation. The generation of bubbles was carried out and compared using two techniques; i. Pressurization in a saturator vessel and depressurization of air-saturated water in a needle valve (bench level); and ii. Using a multiphase pump (air shearing in an open imeller) and depressurization of the ar/liquid mixture in a needle valve (semi-continuous system). By using these techniques, both microbubbles (MBs 30-100 uM) and NBs (150-200 nm) were generated in different concentrations as a function of the saturation pressure (Psat) and surface tension (liquid/air). For the characterization of NBs, a separation procedure was conducted exploiting the fact that the MBs rise and collapse at the liquid surface, while the NBs remain in suspension for long periods. The size distribution and concentration of NBs (number by volume) were measured by the NTA (nanoparticle tracking analysis) technique. It was found that the concentration of NBs formed after depressurizing the saturated water flow is a function of the amount of air dissolved in the water and increases with the saturation time achieving equilibrium after 30 min saturation. The concentration of NBs was inversely proportional to the Psat values, and more NBs (1.5 x 109 NBs.mL-1) were obtained at Psat - 2.5 bar and at a surface tension of 50 mN.m- 1, obtained with 100 mg.L-1 of α-Terpineol. In the semi-continuous system, the generation of MBs (D32 = 70 μm) and NBs (D32 = 150-300 nm) of air was performed with in a system called in this thesis as skid; with a multiphase pump, a needle valve and a cylindrical column as main components. For the characterization of NBs, the skid was operated with recirculation of a fixed volume of 40 L of deionized (DI) water at a liquid flow rate of 1000 L.h-1, at a gas / liquid ratio of 7.5% and controlled temperature (21°C ± 1). Contrary to the method at bench level, the NBs generation by the depressurization of air-saturated water (in saturator vessel), with the skid, higher concentrations of NBs were obtained increasing Psat due to the hydrodynamic cavitation mechanism (air shearing) in comparison with the first method. In the skid, it was observed that air NBs are resistant to shearing caused by pump impellers and to the high operating pressures (up to 5 bar) throughout the bubble generation cycles. The size of the NBs remained constant and its concentration increases as a function of these cycles, reaching a condition of equilibrium after 29 cycles; this was dependent on Psat and the surface tension of the solution. The highest concentrations of NBs (4 x 109 NBs.mL-1) were obtained with increasing pressure (5 bar) and reducing of surface tension of water (50 mN.m-1). These phenomena can be explained by the Henry's Law and the lower energy required for bubbles formation when the interfacial tension (air / liquid) is smaller and the higher is the difference between the Psat and the atmospheric pressure. The mean diameter and concentration of these NBs did not vary significantly over a period of two months, which demonstrated the high stability of these concentrated NBs. Furthermore, when the multiphase pump was operated without injecting air, it was observed the same effect of increasing concentration of NBs along the generation cycles. Thus, a greater fluid flow rate (from 67 to 127 m.h-1) and the increase of turbulence at the outlet of the valve needle potentiated the formation of cavities and the generation of a greater number of NBs (up to 70% higher). With respect to air dispersion parameters, high holdup (percentage by volume of air in the liquid) and superficial area flow density (Sb) values, important parameters for flotation, were obtained (6.8% and 235 s -1, respectively) at a 4 bar operating pressure. Studies on the removal of Fe+3 ions, as colloidal precipitates and Fe(OH)3 (pH 7) nanoparticles were carried out by flotation with MBs and NBs and with isolated NBs; at low saturation pressures (higher concentration of NBs); and at high pressures (where the concentration of NBs is lower). The use of a high concentration of NBs, together with MBs in a Psat of 2 bar generated along with the flotation, was responsible for a Fe(OH)3 removal of > 99% (residual = 0.9 mg.L-1), a turbidity reduction of 95% (residual = 0.6 NTU). The flotation with a Psat of 4 bar is faster due to this increased entrainment of aggregates by MBs (average rising velocity of the bubbles/precipitates = 0.07 cm.s-1). The flotation with isolated NBs (or “floatation” by NBs entrapment and reduction of the relative density of aggregates), was responsible for the removal of up to 91% of the total iron content, which resulted in a final concentration of 2.7 mg.L-1 (feed iron content =30 mg.L-1). The results are explained in terms of the entrapment or occlusion of NBs in the colloidal precipitates and higher aeration degree (shown in the photomicrographs). As a result, it decreases the relative density of these precipitates, lower than the water´s. The removal of oil dispersions (30 g.L-1 NaCl), by flotation with NBs and MBs, was carried out after flocculation with 5 mg.L-1 of a cationic polyacrylamide (Dismulgan) at pH 7. The best oil removal (> 99% efficiency) was obtained at 5 bar by reducing the oil content (feed concentration = 334-484 mg.L-1) in the treated water to < 1 mg.L-1. Furthermore, it was obtained a treated water with an oil content lower than 29 mg.L-1, which was a technical goal of this study (emission limit) for produced water discharge at offshore oil platforms, by using a Psat of 3.5 bar. The flotation was very fast and followed a first order model with a flotation rate constant of 1.3 and 1.8 min-1 for Psat values of 3.5 and 5 bar, respectively. The injection of isolated NBs in conjunction with residual MBs (conditioning stage) after flocculation with 1 and 3 mg L-1 Dismulgan increased the hydrophobicity of the aggregates, thus facilitating the adhesion between bubbles and oily flocs and increasing the overall efficiency of the flotation process from 73 to 84% and from 92 to 95%, respectively. The flotation with isolated NBs in conjunction with residual MBs resulted in oil removal efficiencies of 75 and 90% with and without NaCl (30 g.L-1), respectively. It is believed that in these cases the NBs entrap and adhere as "pancakes" into the flocculated oil droplets, forming aerated oily flocs. The applied study of flocculation-flotation with multiphase pump, associated with ozonation (FFO process) for wastewater treatment and water reuse in vehicle washing, demonstrated as main results the clarification of the reclaimed water (turbidity = 10 NTU), which was odorless (sulfide <1 mg.L-1) without any microbiological risk (E. coli <1.8 NMP.100.mL-1) and with no foaming (surfactant = 1.3 mg.L-1). A cost assessment showed that FFO equipment amortization period in vehicle washing water recycling systems is dependent mainly on water prices and on the daily washes demand, and it may be less than 1 year in Brazilian municipalities. The results obtained in this thesis allowed to improve and determine the optimal process conditions for the generation of high concentrations of extremely stable NBs, and demonstrated the high potential of these bubbles to enable different routes of treatment and applications in wastewater treatment and water reuse by flotation.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:39:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7689_1.pdf: 9577764 bytes, checksum: 30effa1242c4e59d1ffaf9cf2d234fec (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Financiadora de Estudos e Projetos / Neste trabalho se avaliou a aplicação de reatores híbridos na remoção simultânea de carbono e nitrogênio de esgotos domésticos. Foram utilizados dois conjuntos de reatores formados por reator anaeróbio (UASB + Filtro anaeróbio) e reator aeróbio (Lodos ativados + Biofiltro aerado submerso). O tempo de detenção hidráulico (TDH) dos reatores anaeróbios foi fixado em 8 horas enquanto um reator aeróbio operou com TDH de 8 horas (conjunto 1) e outro com TDH de 4 horas (conjunto 2). O experimento foi divido em quatro fases, com as seguintes taxas de recirculação 0.0 (fase 1), 0.5 (fase 2), 1 (fase 3) e 2 (fase 4). Com relação à eficiência de remoção de DQO bruta, na fase 1, sem recirculação, os valores obtidos foram de 90% e 85%, para o conjunto 1 e conjunto 2, respectivamente. Na fase 2 as eficiências dos conjuntos 1 e 2 caíram para 84% e 80%, respectivamente. Na fase 3 a eficiência do conjunto 1 caiu para 78% e a do conjunto 2 para 72%. Na fase 4 houve uma melhora na eficiência do conjunto 1 com aumento da eficiência para 84% enquanto que o conjunto 2 continuou na redução da eficiência, que caiu para 62%. Com relação ao nitrogênio, na fase 1 ocorreu o processo de nitrificação (valores médios) e em muitas ocasiões houve a nitrificação total da amônia em AE1 e AE2. Nas fases 2 e 3, com a recirculação de 0.5 e 1.0, respectivamente, foi observada desnitrificação nos reatores anaeróbios sem que houvesse necessidade de aplicação de fonte externa de carbono e, por conseqüência, houve remoção de amônia do efluente. Entretanto, na fase 4 do experimento, recirculação de 2.0, o processo de nitrificação não ocorreu o que inviabilizou a remoção da amônia em ambos os conjuntos, provavelmente pela alta velocidade ascensional nos reatores. Também foi avaliada a remoção de ovos de helmintos nos reatores e, para esse parâmetro, as fases 1 e 2, apresentaram efluentes com de 1 ovo por litro em ambos os conjuntos. Para as fases subseqüentes houve um aumento considerável, mais que 1 viável ovo por litro, em ambos os conjuntos, ficando fora dos padrões adotados pela WHO para o reúso de efluentes. Assim, para remoção de nitrogênio as fases 2 e 3 do conjunto 1 e a fase 2 do conjunto 2 mostram-se como uma alternativa que poderia ser aplicada quando a destinação final do efluente fosse um corpo hídrico. Se o destino final do efluente for o reuso na agricultura, a fase 1 se é uma excelente alternativa, pois a baixa concentração de ovos de helmintos aliado com nitrito e nitrato, que são melhores assimilados pelas plantas do que a amônia, favorecem a utilização do efluente em diversas culturas, milho como exemplo. Para as demais fases (fase 4 de ambos os conjuntos e fase 3 do conjunto 2) são necessários mais estudos para melhorar a qualidade do efluente

Submitted by MARIANE LUZ DOS ANJOS null (mluzanjos@bol.com.br) on 2017-03-08T23:18:04Z No. of bitstreams: 1 Avaliação do processo de remoção de fármacos e parabenos de esgoto doméstico em sistema de tratamento baseado em lagoas de lemnas.pdf: 2472000 bytes, checksum: dda052a00851f9fefb87686b3c89414b (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-03-13T20:52:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 anjos_ml_me_ilha.pdf: 2472000 bytes, checksum: dda052a00851f9fefb87686b3c89414b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-13T20:52:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 anjos_ml_me_ilha.pdf: 2472000 bytes, checksum: dda052a00851f9fefb87686b3c89414b (MD5) Previous issue date: 2017-02-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A presença de fármacos e parabenos em esgoto doméstico é uma questão de grande preocupação devido seus efeitos negativos em ecossistemas e na saúde humana. Neste sentido a fitoremediação surge como sendo uma alternativa vantajosa de remoção dos micropoluentes, o baixo custo de implantação e manutenção é um fator atrativo. O presente estudo visa avaliar a capacidade de duas macrófitas aquáticas (Landoltia punctata e Lemna minor.), para remoção de fármacos (Diclofenaco e Naproxeno) e parabenos (Metil e Propil parabeno) do esgoto doméstico. Foram utilizados dois tanques de 3000 mil litros, sendo Tanque A composto por Landoltia punctata e Tanque B , Lemna minor, foram coletadas amostras a cada três dias durante 21 dias nos períodos diurno e vespertino. Os resultados de remoção para os fármacos do Tanque B, em média 0,63 g/L( remoção de 96.70% ) para diclofenaco e 30,60g/L para naproxeno (remoção de 49,29%) respectivamente, enquanto o Tanque A atingiu 3,42g/L para diclofenaco e (remoção de 80,4%) 34,47g/L para naproxeno (remoção de 36,85%). Os resultados para remoções de metilparabeno foi para tanque A (diurno e vespertino) foram de 14,36 e 14,78g/l, (remoção de 90,87% e 90,60%), enquanto o tanque B foi de 16,86 g/L para período diurno ( eficiência de 90,61%), 17,22g/L, e a sua (eficiência de 89,05%) durante o período vespertino. Para propil parabeno houve uma maior remoção para tanque B de 16,18 g/L para (PrPP), ( eficiência de 89,35%), enquanto que para o período vespertino as concentrações foram de 13,97g/L para (PrPP), (eficiência de 90,60%), para o tanque A as concentrações foram em média de saída foi de 59,52g/L para o propilparabeno, e para o período vespertino foi observado uma eficiência média de 73,73%, com uma concentração de 55,10 g/L de (PrPP).Esses resultados destacam a importância das lagoas de polimento de lemna para remoção de fármacos e parabenos. / The presence of pharmaceuticals and parabens in domestic wastewater is a question of great concern, due the negative effects on ecosystems and human health. The phytoremediation appears to be an advantageous alternative to removing the micropollutants, the low cost of implantation and maintenance is an attractive factor. The objective of this study was evaluate the capacity of two macrophytes (Landoltia punctata and Lemna minor), to remove pharmaceuticals (diclofenac and naproxen) and parabens (methyl and propyl paraben) of domestic wastewater. It were used two tanks ( 3000 liters each), tank A was composed with Landoltia punctata and tank B, Lemna minor, samples were collected every three days for 21 days, during the morning and evening periods. The results for the removal of the pharmaceuticals were achieved by tank B were 0.63 ug / L (96.70% removal) to diclofenac and 30,60g / L of naproxen (removal 49,29 %) respectively, while the tank A reached 3,42g / L diclofenac and (80.4% removal) 34,47g / L of naproxen (36.85% removal). The results achieved for removal of parabens higher for methylparaben to the tank A (morning and evening) were 14.36 and 14,78g / L (removal of 90.87% and 90.60%), while tank B was 16.86 ug / L for morning (90.61% efficiency), 17,22g / L, and its (89.05% efficiency) during the afternoon. While for propyl paraben there was a greater removal to tank B 16.18 ug / L (PRPP) (89.35% efficiency), whereas for the evening period concentrations were 13,97g / L for (PRPP), (90,60% efficiency) to the tank A the concentrations were in average of 59,52g / L propylparaben, and the evening period had an average efficiency 73.73%, with a concentration of 55.10 ug / L (PRPP) .These results emphasize the importance of lemna polishing ponds for removal of pharmaceuticals and parabens.

A presente pesquisa teve como objetivo a otimização de processos de precipitação química na remoção de fósforo de esgotos sanitários mediante a utilização de sais de ferro como coagulante. Analisou-se a remoção de matéria orgânica e produção de lodo obtidas. O trabalho foi desenvolvido com efluentes provenientes de duas estações de tratamento da SABESP, sendo elas a ETE Barueri lodos ativados convencional e ETE Ribeirão Pires tratamento anaeróbio com reatores UASB. Os ensaios de Jar-Test foram conduzidos em laboratório e o coagulante utilizado foi o cloreto férrico. Os resultados obtidos demonstram que a dosagem do coagulante, em ambos os efluentes estudados, resulta na remoção de fósforo total a valores inferiores a 1 mg/L. As dosagens de coagulante necessárias foram de 80 mg/L para a ETE Barueri e 60 mg/L para a ETE Ribeirão Pires. A remoção de carga orgânica também foi alcançada e valores de DBO5,20 inferiores a 10 mg/L são obtidos com dosagens inferiores às necessárias para a remoção de fósforo. A dosagem de coagulante necessária para a remoção de DBO5,20 a valores inferiores a 10 mg/L foi de 40 mg/L. A produção de lodo é o principal problema encontrado quando se utiliza precipitação química, a quantidade de lodo produzida é significativa e deve ser levada em consideração no dimensionamento do sistema de tratamento e disposição final. Incrementos na produção de lodo da ordem de 113% foram obtidos para a ETE Barueri e 51% para a ETE Ribeirão Pires quando foram consideradas as dosagens de coagulante necessárias a remoção de fósforo totais a valores inferiores a 1 mg/L. / The aim of the present study was the chemical precipitation optimization of phosphorus from domestic wastewater with a ferric salt as coagulant. The organic matter removal and the sludge production obtained were analyzed. The study was developed with effluents from two wastewater plants from SABESP, such as ETE Barueri conventional activated sludge and ETE Ribeirão Pires anaerobic treatment with UASB reactors. Jar-Test tests were done in laboratory and the coagulant used was the ferric chloride. The results show that the coagulant dosage, in both effluents studied, results in a total phosphorus removal to values lower than 1 mg/L. The necessary coagulant dosages were 80 mg/L to ETE Barueri and 60 mg/L to ETE Ribeirão Pires. The organic matter removal also was obtained and values of BOD lower than 10 mg/L are obtained to lower dosages than the necessary dosage to phosphorus removal. The necessary coagulant dosage to BOD removal to values lower than 10 mg/L was 40 mg/L. The sludge production is the main problem when chemical precipitation is used, the amount of sludge produced is significant and must be taken into consideration in the system project of treatment and final disposal. Increases in the sludge production were around 113% to ETE Barueri and 51% to ETE Ribeirão Pires when the necessary coagulants dosages were considered to total phosphorus removal to values lower than 1 mg/L.

O presente trabalho avaliou a remoção do nitrogênio amoniacal de liquido percolado de aterro sanitário através do processo de nitritação/desnitritação (via curta) utilizando a própria matéria orgânica presente no lixiviado como fonte de carbono para o processo de desnitritação. Foi também avaliada a remoção de nitrogênio amoniacal do lixiviado através do processo de stripping de amônia. Para o processo de stripping foram utilizados dois sistemas, o primeiro era constituído por um reator (R-2) com volume útil de 20L mantido sobre agitação mecânica (palheta) e o segundo era composto de uma coluna cilíndrica, com volume de lixiviado de 10L, mantida sob aeração. Além da remoção de nitrogênio houve também uma diminuição na concentração de DQO, DBO e COT durante os ciclos de stripping. A taxa volumétrica de remoção de amônia durante os ciclos de stripping variou entre 78 e 86,95 mg N-NH3/L.dia. Para a avaliação da remoção de nitrogênio através da via curta (via nitrito), foi utilizado um reator operado em bateladas seqüenciais (SBR- 1) com volume útil de 20 L. O reator foi operado por um período de aproximadamente 1 ano. A avaliação do processo de nitritação/desnitritação se deu em 4 fases distintas; na primeira fase o sistema foi alimentado com 2L de lixiviado bruto, na segunda fase o sistema R-1 foi alimentado com lixiviado pré tratado (NNH3lixiviado @ 1200 mg/L), na fase três o sistema foi também alimentado com 2 L de percolado pré-tratado (N-NH3lixiviado @ 900 mg/L) e por fim, na fase 4 o sistema foi alimentado com 4L de lixiviado pré-tratado (N-NH3lixiviado @ 900 mg/L ). Nas duas primeiras fases da pesquisa a remoção de nitrogênio foi relativamente eficiente, variando entre 80 e 90%, porém mesmo com a concentração de amônia livre variando entre 0,18 e 20,7 mg/L não houve a inibição da nitratação durante a etapa aerada dos ciclos de tratamento. Durante as fases 1 e 2, a fase anóxica foi relativamente longa sendo que, as taxas específicas de desnitritação variaram entre 0,0100 e 0,0148 Kg NO3 -, NO2 -/ Kg SSV.dia. Na fase 3, após a mudança na alimentação do sistema, o reator R-1 entrou em regime de equilíbrio e a inibição da nitratação foi praticamente total (acima de 95%). Mesmo com a completa inibição da nitratação, a etapa anóxica durante os ciclos de tratamento da fase 3 continuou sendo relativamente longa (72 h em média) remetendo assim, a uma falta de matéria orgânica para a redução do nitrito durante a fase anóxica. Na fase 4, apesar da não inibição da nitratação durante os primeiros ciclos, nos ciclos que se seguiram a inibição foi quase total, demonstrando claramente a adaptação do sistema às condições necessárias ao acúmulo de nitrito. A manutenção do pH da massa líquida próximo a 8,3 foi determinante para o acúmulo de nitrito durante todas as fases da pesquisa. Nas fases 1 e 2 houve a necessidade de controle do pH com adição de alcalinizante, já nas fases 3 e 4 esse controle não foi necessário. / The present work evaluates the biological ammonia removal of a landfill leachate, through nitritation/denitritation as well as the utilization of the organic compounds present in the landfill leachate, as carbon source to denitritation process. It also evaluates the ammonia removal of landfill leachate by the ammonia stripping process. It has been used two systems for the stripping process, the first one was constituted of a reactor (R-2) with 20L useful volume kept on mechanical shaking (vane) and the second one was composed of a cylindrical column, with a 10L of landfill leachate volume, kept on aeration. Beyond the biological ammonia removal it also had a reduction in the COD, BOD and TOC concentration during the stripping cycles. The ammonia removal volumetric rate during the stripping cycles have varied between 78 e 86,95 mg N-NH3/L.day. In order to evaluate the ammonia removal through the short cut (via nitrite) one has used a sequencing batch reactor (SBR-1) with a 20L useful volume. The reactor was been operated by a period of approximately 1 year. The assessment of nitritation/denitritation process has happened in 4 distinct phases: in the first one the system was fed on 2L of heavy landfill leachate; in the second the system R-1 was fed on pre-treated landfill leachate (N-NH3leachate @ 1200 mg/L); in the third phase the system was also fed on 2L of pre-treated landfill leachate (N-NH3leachate @ 900 mg/L); and finally, in the fourth phase it was fed on 4L of pre-treated landfill leachate (N-NH3leachate @ 900 mg/L). In the two first phases of this research the biological ammonia removal was been relatively efficient, varying between 80 and 90%, however, even with the free ammonia varying between 0,18 and 20,70 mg/L, it has not had nitratation inhibition during the aerated stage of the treatment cycles. During phases 1 and 2 the anoxic phase was relatively long and specific denitritation rates have varied between 0,0100 and 0,0148 Kg NO3 -, NO2 -/ Kg VSS.day. In phase 3, after the change of system feeding, the R-1 reactor has entered in balance regime and the nitratation inhibition has been practically total (above 95%). Even with the complete nitratation inhibition, the anoxic phase during the phase 3 treatment cycles have continued being relatively long (72h on average), thus sending to a lack of organic compounds for the nitrite reduction in this phase. In phase 4, although the not inhibition of nitratation during the first cycles, in the followed cycles the inhibition has been almost total, demonstrating clearly the system adaptation to the necessary conditions to the nitrite accumulation. The maintenance of pH of liquid mass next to 8,3 has been determinative for the accumulation of nitrite during all phases of this research. In phases 1 and 2 it have been necessary to control the pH alkalinizing the system, already in phases 3 and 4 this control has not been necessary.

As soluções aquosas obtidas após o tratamento final de efluentes de processos de eletrodeposição de Cd contém baixas concentrações de íons Cd2+. Neste trabalho determinaram-se as melhores condições para a utilização de eletrodos de carbono vítreo reticulado (CVR) no polimento destas soluções. A eletrodeposição do íon Cd2+ sobre eletrodo de carbono vítreo reticulado de porosidades distintas, 30, 60 e 100 ppi, com e sem recobrimento com polipirrol, foi investigada em soluções aquosas aeradas de ácido sulfúrico e sulfato de potássio em pH 4,8. Sob condições potenciostáticas, uma elevada eficiência de remoção foi obtida para soluções contendo 5 e 10 mg L-1 de íon Cd2+, na faixa de potenciais entre –0,9 e –1,1 V para CVR e em –3,0 V para CVR recoberto com polipirrol (CVR-PPy0). Após cada experimento de eletrodeposição, a diminuição da concentração do íon Cd2+ no eletrólito foi monitorada por voltametria de redissolução anódica. Neste experimenteo, empregando um eletrodo de gota pendente de mercúrio sendo estes resultados comparados com medidas por espectrometria de emissão atômica (ICP). Para o eletrodo de CVR, neste intervalo de potenciais, -0,9 e –1,1 V, a eletrodeposição do íon cádmio é controlada por transporte de massa e a concentração de íons cádmio varia exponencialmente com o tempo, seguindo uma cinética de pseudo primeira ordem. Para a concentração 10 mg L-1 e usando eletrodo de CVR 30 ppi, as eficiências de corrente e de remoção determinadas a -1,1 V após 30 minutos de eletrólise foram, 38 % e 97% , respectivamente. Para eletrodo de CVR 60 ppi foram encontrados 30 % e 99 %, respectivamente. Para o eletrodo de CVR-PPy0 a maior eficiência de remoção encontrada foi de 84% após 90 minutos de eletrólise em –3,0 V, sendo a eficiência de corrente menor do que 2%. A presença de Cd metálico depositado na superfície do eletrodo de CVR e CVR-PPy0 depois da redução em –1,1 V e –3,0 V, respectivamente, foi confirmada por análise de Microscopia Eeletrônica de Varredura (MEV) e espectrometria de energia dispersiva (EDS).

A presente dissertação apresenta e discute os resultados do trabalho experimental cujo objetivo foi avaliar a remoção de nitrogênio na forma de mitrato (N-NO3-) pelo processo de desnitrificação biológica em reator anóxico horizontal de leito fixo (RAHLF) contendo matrizes de espuma de poliuretano, em escala de laboratório, utilizando gás metano como fonte de carbono e único doador de elétrons adicionado ao sistema. Para concentrações iniciais de N-NO3- de 20 mg/L e 40 mg/L no substrato sintético, foi possível obter diminuição das concentrações iniciais em 85% e 50%. No entanto, os altos níveis de redução de N-NO3-, obtidos sob condições limitantes de metano, deram suporte à hipótese de que parte da remoção do N-NO3- foi realizada mediante a utilização de compostos reduzidos de enxofre ou nitrogênio, tais como: S0, HS- ou NH4+, provavelmente formados sob condições anóxicas, simultaneamente com o processo de desnitrificação. Foi possível verificar, também, a influência da relação carbono (mg/L CH4 / nitrogênio (mg/L N-NO3-) no estabelecimento das rotas metabólicas de desnitrificação predominantes, quais sejam, a redução dissimilativa do nitrogênio à amônia (RDNA) ou a desnitrificação. Adicionalmente, foram realizados ensaios em reatores tipo batelada, com o objetivo de se medir o consumo de metano. Porém, os resultados não foram satisfatórios, provavelmente em razão da diversidade microbiana presente no inóculo. Foram realizadas análises de microscopia óptica e de fluorescência, assim como de DGGE, para avaliar a diversidade e as alterações nas populações microbianas ao longo do RAHLF e do tempo de experimento. Os diferentes sistemas utilizados apresentaram limitações relacionadas à baixa solubilidade do gás metano no meio líquido, à resistência à transferência de massa da fase gasosa para a líquida e desta última para a biomassa aderida à espuma. / This study presents and discusses experimental work results conducted with the purpose of evaluating nitrate - nitrogen (N-NO3-) removal by biological denitrification process in a lab scale horizontal flow fixed bed anoxic reactor (RAHLF), using methane gas as sole carbon source and electron donor. Support media for microorganisms were polyurethane foam matrixes. For initial N-NO3- concentrations of 20 mg/L and 40 mg/L present in synthetic substrate, it was possible to obtain 85% and 50% removal respectively. These high reduction rates, obtained under limiting conditions of methane, sustained the idea of part of the N-NO3- removal being accomplished by reductive sulfur or nitrogen species utilization, such as: S0, HS- or NH4+, probably formed under anoxic conditions simultaneously to denitrification process. It was possible to verify also carbon (mg/L CH4) / nitrogen (mg/L N-NO3-) ratio effect in denitrification metabolic paths establishment, i.e. dissimilative reduction of nitrogen to ammonia or denitrification itself. In addition, batch tests where conducted with methane consumption measuring purpose. Yet, results where not satisfactory probably due to great microbial diversity present in inoculum. Optical microscopy and fluorescence exams where developed, as well as, DGGE, in order to evaluate diversity and alterations in bacterial populations as a function of reactor\'s length and time. Different systems used in experimental work presented limitations due to low methane gas solubility in bulk liquid and mass transfer resistance from gas to liquid phase and from this to fixed biomass.

Tese de mestrado. Engenharia do Ambiente (ramo de Tratamento de Águas e Águas Residuais). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009