Orientadora : Prof. Dr. Álvaro Luiz Mathias / Coorientadores: Profª Drª Regina Maria Matos Jorge e Prof. Dr. Mário José Dallavalli / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Mestrado Profissional em Meio Ambiente Urbano e Industrial, em parceria com o Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial e a Universität Stuttgart. Defesa: Curitiba, 25/10/2012 / Inclui referências : f. 110-115 / Resumo: A ETE Atuba Sul trata efluente urbano e industrial de Curitiba, Paraná, Brasil. Ela foi projetada para uma vazão de 1.120 l/s. O tratamento é atualmente realizado em 16 reatores anaeróbicos tipo UASB. Esta prevista sua ampliação para 1.680 l/s com a instalação de mais oito reatores. Esses reatores após o tratamento produzem biogás, lodo e efluente tratado. Este último é descartado de acordo com as normas ambientais em corpo hídrico. O biogás tem sido queimado para evitar emissões mais nocivas à atmosfera. O lodo após ser desaguado, recebe adição de cal, é maturado nos pátios de cura em média por 120 dias e é destinado a uso na agricultura. A produção de lodo pela população da região metropolitana de Curitiba (3,22 milhões de habitantes) é de 295 ton/dia de lodo desaguado e revela a importância desse sub-produto. Isto exige o gasto de cal na ordem de 150 ton/dia, sendo o insumo mais importante no gasto da ETE. Assim, a viabilidade do aproveitamento da energia térmica da combustão do biogás para secagem do lodo foi avaliado para reduzir os custos com transporte interno e externo e para reduzir o tempo necessário para destinação do material; bem como dispensa o uso de cal. O fluxo de efluente, a DQO, a DBO5, o pH e a alcalinidade apresentam grande variação e são cíclicos, mas são compatíveis com a biotransformação em metano. O comportamento cíclico também foi verificado na produção de biogás, o que exigirá o uso de reservatório de biogás. A produção média (21,6 Nm3/h) atingiu 54% do previsto teoricamente pela remoção da DQO. Essa diferença pode ser atribuída a falhas de vedação do sistema e a perda do biogás dissolvido no efluente tratado e no lodo. O teor de metano no biogás atingiu cerca de 60% (5.100 kcal/m3). A secagemem secador rotativo reduziu a massa em 79%, sendo esperado atingir 90% depois da otimização. A umidade inicial média foi reduzida de 82% a 15%. O consumo médio de biogás foi de 164,71 m3/ton de lodo desaguado. Ovos de helmintos em amostras de lodo com 20,16 e 8% de umidade residual não foram detectados em lodo seco e não caiado. Assim, a secagem é mais rápida e eficiente, reduz o gasto com transporte interno e externo e dispensam gastos com adição de cal. O investimento necessário para implantação do sistema de desaguamento e secagem prevê um investimento de R$ 8.509.752,32. No entanto, a tecnologia de secagem evita investimento na construção adicional de pátios de cura, de sistema de cal e de desaguamento de lodo, os quais foram considerados como receita auferida; além dos gastos menores para transporte interno e externo de lodo e demanda de cal (R$ 1.026.562,59 por ano). O resultado do VPL (Valor Presente Líquido) será positivo no ano 20 para propostas das empresas Andritz e Pieralise com uso exclusivo dobiogás. Caso seja necessário utilizar gás natural, a quantidade máxima para o VPL igual a zero é de 180 Nm³/h. Palavras-chave: Lodo de esgoto. Estação de tratamento de esgoto. Biogás. Secagem térmica. UASB. / Abstract: Atuba Sul wastewater treatment Plant receives domestic and industrial effluent from Curitiba, Parana, Brasil. It was designed for an inflow of 1.120 L/s. Nowadays the treatment is realized with 16 UASB reactors. 8 reactors will be installed icreasing the capacityof treatmento to 1.680 L/s. These reactors produce biogas, sludge and treated effluent being discharged acoording to the environment regulation in the river. The biogas is burned in order to avoid emissions to the atmosphere. The sludge after dewatering process, recieves lime, it is matured in landfills for 120 days and destinated to agiculture. The production of sludge by Curitiba metropolitan area (3,22 millions of inhabitants) is 295 ton/day of dewatered sludge revealing the importance of this by-product. The demand of lime is around 150 ton/day and it is considered in the most costful material. Therefore, the feasibility for using thermal energy from biogas combustion for sludge dewatering process was assesed to reduce internal and exertenal transportation cost and to reduce the time needed to final disposal, as well as if the use of lime is dispensable. The inflow, COD, BOD, pH and alcalinity present great variation and occur in cycles, but are compatible to the biotransformation in methane. The cycle behavior was also observed in biogas production, that will require the use of biogas reservoir. The avarage production reached 54% of theorectical calculated COD degradation. This difference can be attributed to vedation system failures and the loss of dissolved biogas in treated effluent and sludge. The methane level in the biogas reached aroud 60% (5.100 kcal/m3). The dewatering process in rotative equipment reduced the mass in 79% expecting to reach 90% after optmization. The initial average moisture wasreduced from 82% to 15%. The average biogas consumption was 164,71 m3/ton of dewatered sludge. Helminth eggs in samples of sludge with 20,16 and 8% of residual moisture were not detected in dry not limed sludge. Hence, the drying process is faster and efficient, reduces costs with internal and external transportation, and lime is dispensable. The investment necessary to implement de dewatering and drying system is R$ 8.509.752,32. But, this technology avoids aditional investment in landfills, lime and dewatering systems, which were considered as earned income, in addition to lower costs of internal and external sludge transport and lime demand R$ 1.026.562,59 per year). The result of NPL (Net present value) will be positive in year 20 for the proposals of Andritz and Pieralise enterprises using exclusively biogas. If it is necessary to use natural gas, the maximun amount for the NPL equals zero is 180 Nm³/h. Keywords: Sludge. Sewage treatment station. Biogas. Thermal drying. UASB.

Orientadora : Profª. Drª. Mônica Beatriz Kolicheski / Coorientadora : Profª. Drª. Karen Juliana do Amaral / Coorientador: Prof. Dr. Uwe Menzel / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Mestrado Profissional em Meio Ambiente Urbano e Industrial, em parceria com o Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial e a Universität Stuttgart. Defesa: Curitiba, 10/10/2016 / Inclui referências : f. 81-84 / Resumo: O setor industrial é responsável pela demanda de 17% de toda a água consumida no mundo. Dentre as práticas para racionalização do uso e conservação dos recursos hídricos se encontra o reúso e a recuperação de águas residuárias, que vêm ganhando maior visibilidade com o incremento dos custos de abastecimento de água bruta, do tratamento e da disposição final dos efluentes tratados. O objetivo deste trabalho foi avaliar alternativas para o reúso de água industrial não potável, a partir de efluentes industriais gerados em uma linha de pré-tratamento de superfícies de uma fábrica de produção de cabines de caminhões. A redução dos impactos ambientais, por meio da conservação de água bruta, ou seja, disponibilizando volumes de água para usos mais nobres e cooperando com a redução dos efluentes gerados a serem tratados, apresentou-se como uma das principais justificativas deste estudo. As ferramentas utilizadas foram o levantamento de dados quantitativos sobre demanda de água e geração de efluentes obtidos em campo, a caracterização da água industrial e desmineralizada por meio de análises de pH, condutividade, TDS, DQO e turbidez, a caracterização dos efluentes gerados em cada estágio dos banhos responsáveis pelo processo de pré-tratamento de superfícies por meio de análises de pH, condutividade, TDS e DQO e a caracterização na entrada e saída da estação de tratamento de efluentes industriais (ETEI) onde foram realizadas análises de pH, condutividade, TDS, DQO e turbidez. Com estas informações foi possível avaliar diferentes opções de reúso do efluente sem tratamento e de reúso após o tratamento na ETEI. Os resultados obtidos indicaram que os banhos de enxágues representaram aproximadamente 80% de toda fonte de geração de efluentes em um processo de pré-tratamento de superfícies preliminar à pintura, assim como efluentes que apresentaram características físico-químicas com boas possibilidades para o reúso em cascata. Uma comparação entre o perfil físico químico do efluente na saída da ETEI e a qualidade de água industrial utilizada no processo indicou que é necessário o uso de tecnologias avançadas para permitir o reúso do efluente na saída da ETEI. Palavras-chave: Reúso de Efluente em Cascata. Pré-tratamento de Pintura. Balanço hídrico. / Abstract: The industrial sector is responsible for 17% of demand for all water consumed worldwide. Among the practices for rational use and conservation of water resources is the reuse and recovery of wastewater, which are gaining greater visibility due to the increase of costs of raw water supply, treatment and final disposal of the treated effluent. This study aims at the evaluation of alternatives to the reuse of non-potable industrial water derived from wastewater generated in a line of pre-treatment of surfaces of a truck cabins production plant. The reduction of environmental impacts through the raw water conservation, that is, the provision of water volumes for more noble uses and cooperating with the reduction of effluents to be treated, is presented as one of the main reasons of this work. The tools used to achieve the purposes of this study were quantitative data survey on demand for water and wastewater generation from the field, characterization of industrial and demineralized water by means of pH, conductivity, TDS, COD and turbidity analysis, the characterization of the effluents at each stage of the baths responsible for the pre-surface treatment process by means of pH, conductivity, TDS and COD analysis and characterization in input and output of industrial wastewater treatment station (ETEI) where pH, conductivity, TDS, COD and turbidity analyzes were performed. Based on this information it was possible to evaluate different options for reuse of wastewater without treatment and reuse after treatment in ETEI. The results indicated that the rinses baths represented approximately 80% of all source of effluent generation in a process of pretreating of surfaces prior to painting, as well as effluents that showed physico-chemical properties with good possibilities for cascading reuse. A comparison of the physical-chemical profile of the effluent in ETEI output and quality of industrial water used in the process indicated that it is necessary to use advanced technology to enable the reuse of the effluent in ETEI output. Keywords: Reuse of Cascading Effluent. Paint Pretreatment. Water balance.

Um dos problemas enfrentados, atualmente, em relação ao tratamento de esgotos urbanos é a disposição final do lodo de esgoto produzido. Entre as formas de disposição final deste lodo, o sistema de landfarming se destaca pela minimização de impactos ambientais em relação a outras formas de disposição como a oceânica, a incineração e o uso agrícola. A disposição agrícola e a oceânica, embora permitam a ocorrência da biodegradação do lodo, implicam em contaminantes biológicos e/ou metais pesados ao meio ambiente. Por outro lado, a incineração quando realizada dentro dos padrões requeridos de emissões gasosas, não se justifica pelo alto custo envolvido. No entanto, o sistema de landfarming permite altas taxas de aplicação e degradação, de modo seguro e econômico. Com o objetivo de verificar a possibilidade de tratamento do lodo de esgoto da estação de tratamento de efluentes ETE-Belém com os microrganismos da camada reativa do landfarming da Repar, foram realizados estudos em condições de campo e laboratório. Estes estudos envolveram a aplicação de lodo de esgoto na camada reativa do landfarming, com determinação das melhores doses para tratamento medidas pelas curvas de doses e estudos que envolveram o tratamento de lodo de esgoto em solos não contaminados, com a adição do inóculo preparado a partir da camada reativa do landfarming em conjunto com substrato oleoso. As taxas de biodegradação foram determinadas através da respiração do solo e pela oxidação da matéria orgânica. Os resultados obtidos indicaram a possibilidade de tratar o lodo de esgoto com microrganismos da camada reativa do landfarming e necessidade da utilização de substrato oleoso para estabelecimento da biodegradação destes compostos. A viabilidade da aplicação do lodo em sistema de landfarming com os microrganismos foi comprovada, sendo recomendado o uso de substrato oleoso para promover as condições necessárias ao tratamento com eficiência

Made available in DSpace on 2015-04-09T12:28:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-07-25Bitstream added on 2015-04-09T12:47:51Z : No. of bitstreams: 1 000812360.pdf: 580048 bytes, checksum: f7fe18a2be55cd3a83cb05ac72b03609 (MD5) / Neste trabalho objetivou-se avaliar o efeito da aplicação de água residuária de graxaria no solo como destinação final desse efluente e na produção e composição mineral do capim Tangola (Brachiaria mutica x Branchiaria arrecta) e do capim Vaquero (Cynodon dactylon), em 12 ciclos, no período de maio de 2013 a abril de 2014. O experimento foi realizado em Patos de Minas-MG, com três tratamentos representados pelas doses do efluente, com quatro repetições, totalizando 12 parcelas cultivadas com capim Vaquero e 12 parcelas cultivadas com capim Tangola, cada parcela com 3 m². Os tratamentos diferiram-se quanto à dose de água residuária aplicada, sendo: tratamento 1: aplicação somente de água (Testemunha); tratamento 2: 1000 m³ ha-1 ano-1; tratamento 3: 2000 m³ ha-1 ano-1. A aplicação de água residuária aumentou a taxa de acúmulo e massa de forragem dos capins Vaquero e Tangola. A água residuária não aumentou os valores de pH, matéria orgânica, P, Ca, Mg, K, S, Al, Na, Cu, Fe, Zn, Mn e B do solo. A fertirrigação em forrageiras é uma boa alternativa para disposição de água residuária de graxaria, dispensando tratamento final desse efluente. A extração de nutrientes no solo pelas forrageiras, provenientes da água residuária contribui para a produção de forragem e preservação ambiental / This work aimed to evaluate the effect of agroinsudtry wastewater in the oxisoil as disposal of this effluent, mineral composition and production of Tangola grasses (Brachiaria mutica x Branchiaria arrecta) and Vaquero grasses (Cynodon dactylon), 12 cycles, from May 2013 to April 2014. The experiment was conducted in Patos de Minas-MG (Brazil) with three treatments represented by the levels of the effluent, with four replications, totaling 12 parcels cultivated with grass Vaquero and 12 parcels cultivated with grass Tangola, each plot with 3 m². The treatments differ as to the amount of wastewater applied, as follows: Treatment 1: application of water only (control); Treatment 2: 1000 m³ ha-1 yr-1; Treatment 3: 2000 m³ ha-1 yr-1. The application of wastewater increased the rate of accumulation and forage mass of Tangola and Vaquero grasses. The wastewater did not increase the pH, organic matter, P, Ca, Mg, K, S, Al, Na, Cu, Fe, Zn, Mn and B in the soil. Fertigation in forages is a good alternative for disposal of wastewater from agrindustry dispensing final treatment of the effluent. The extraction of soil nutrients by forage from wastewater, contributes to forage production and environmental preservation

Made available in DSpace on 2015-05-14T16:52:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-13Bitstream added on 2015-05-14T16:59:42Z : No. of bitstreams: 1 000825012.pdf: 1254188 bytes, checksum: 3bd25d858a1405881a81203554b569b2 (MD5) / Este trabalho teve como proposta estudar as tensões residuais em uma junta de topo, soldada através do processo de arco submerso. Um modelo em elementos finitos do tipo sólido foi construído no programa ANSYS, o qual foi usado em uma análise térmica-estrutural transiente, com o objetivo de se obter o histórico de temperaturas e as tensões residuais. As propriedades dos materiais foram consideradas em função da temperatura e a fonte de calor foi modelada através de temperaturas prescritas nos nós dos elementos da solda. Utilizou-se elementos Birth and Death para simular a deposição do metal de adição somente na análise térmica. Os resultados da análise térmica foram comparados com um trabalho de referência, apresentando boa correlação. Verificou-se que o modelo da fonte de calor tem relação direta com o formato e tamanho da poça de fusão e com os gradientes de temperatura na região da solda e zona termicamente afetada. A análise mecânica também foi comparada com os resultados de uma referência, onde verificou-se boa concordância para as deformações elásticas longitudinais (direção da solda). O perfil das deformações na direção transversal apresentou certa concordância com os resultados da referência, porém, os valores absolutos mostraram grande divergência / This work aimed to study the residual stresses in a butt joint welded by submerged arc process (SAW). A finite element model was built with solid elements in ANSYS program, which was used in a transient thermal-structural analysis, with the purpose of obtaining the temperature history and residual stresses. The properties of the materials were considered as a function of temperature and the heat source was modeled using prescribed temperatures in nodes of the weld elements. Birth and death elements were used to simulate the metal deposition only in thermal analysis. The results of the thermal analysis were compared with a reference work, showing good agreement. It was found that the heat source model is directly related to the shape of the weld pool and the temperature gradients in the weld region and heat affected zone. The mechanical analysis was also compared with the results of a reference with a good agreement for the longitudinal elastic deformations (welding direction). The elastic deformations profile in transverse direction showed some agreement with the reference results but the absolute values showed great divergence

Made available in DSpace on 2015-06-17T19:33:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-01-12. Added 1 bitstream(s) on 2015-06-18T12:48:25Z : No. of bitstreams: 1 000829477.pdf: 757893 bytes, checksum: 948eaa3b1fa969d9c288898c4ca8dea7 (MD5) / Lagoas com macrófitas flutuantes, em especial as lemnáceas, tem sido satisfatoriamente utilizadas para o polimento de esgoto, gerando uma expressiva quantidade de biomassa. Estas plantas utilizam os nutrientes (N e P) presentes no esgoto para o seu desenvolvimento, concentrando-os em sua biomassa e disponibilizando-os para sua recuperação. Desse modo, uma estação de tratamento de esgoto pode trabalhar de forma integrada e sustentável, ou seja, lemnáceas podem ser cultivadas concomitantemente com o tratamento de esgoto. Esta pesquisa teve como objetivo avaliar a viabilidade de tratamento terciário de esgoto doméstico integrado à produção das lemnáceas. O experimento foi realizado em escala piloto, em tanque com volume de 0,44 m 3 , utilizando o efluente de lagoa de estabilização da ETE do município de Ilha Solteira para o seu polimento através de lagoas de lemnáceas em tanque com fluxo contínuo de 0,12 m 3 /dia, e TDH de 3,8 dias. Amostras do efluente foram coletadas antes e após o tratamento em tanque de lemnas, sendo realizadas análises diárias (pH, OD e temperatura), duas vezes por semana (NT, PT e DQO) e semanalmente (ST, DBO 5 , coliformes totais e E. coli). As lemnas foram colhidas em três frequências de colheita diferentes, a cada 7, 14 e 21 dias, para quantificação de sua produção. As maiores eficiências de remoção de NT, PT, DQO e DBO 5 foram de 74, 67%, 66,18%, 88,12% e 91,14%, respectivamente. Para E. coli e coliformes totais observou-se uma redução média de 1 unidade logarítmica. Entretanto, as eficiências de remoção de sólidos totais foram mais baixas, sendo a maior eficiência de 48,90%. A maior taxa de produção foi das lemnas colhidas a cada 14 dias (5,6 g/m 2 /dia de matéria seca). A análise de variância (ANOVA) demonstrou diferença significativa apenas para as variáveis pH, OD, temperatura, DQO e DBO 5 . O sistema de tratamento avaliado obteve resultados positivos na redução da ... / Stabilization ponds using floating macrophytes, especially duckweeds, have been successfully used for wastewater polishing. This plant use the nutrients (N and P) present in the wastewater for their growth, concentrating them in their biomass and making them available for recovery. Thus, a wastewater treatment plant can work in integrated and sustainable manner, duckweeds can be grown concomitantly with the wastewater treatment. This research aimed to assess the feasibility of tertiary treatment of municipal wastewater integrated the duckweed production. The experiments was conducted in pilot scale, in pond with a volume of 0,44 m 3 , using the stabilization pond effluent from wastewater treatment plant in the municipality of Ilha Solteira-SP for duckweed growth in pond with continuous flow of 0,12 m 3 /day and HRT of 3,8 days. Effluents samples were collected before and after duckweeds ponds, daily analyses (pH, DO and temperature), twice a week (TN, TP and COD) and weekly (total solids, total coliforms and E. coli) were carried out. The duckweeds were harvested with three different frequencies, every 7, 14 and 21 days for quantification of its production. The highest efficiencies of TN, TP, COD and BOD 5 were 74,67%, 66,18%, 88,12% and 91,14%, respectively. E. coli and total coliforms obtained a reduction of 1 log unit. However, the removal efficiencies of total solids were lower, the highest efficiency were 48,90%. Analysis of variance (ANOVA) showed significant differences only for the variables pH, DO, temperature, COD and BOD 5 . The highest duckweeds production rate were harvested every 14 days (5,6 g/m 2 /day dry matter). The assessed treatment system obtained positive results in the reduction of analyzed variables concentrations being an efficient technology with simple operation for domestic wastewater polishing. There have been large variations in duckweed density and production rate, could be associated with effluent ...

Made available in DSpace on 2015-08-20T17:09:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-09. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-20T17:26:41Z : No. of bitstreams: 1 000834118.pdf: 3610140 bytes, checksum: e32d2caddb319b85114ab806394a9da0 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A floculação é etapa fundamental no tratamento de água para abastecimento público sendo essencial para remoção do seu papel material particulado. O conhecimento da distribuição do tamanho das partículas floculentas torna-se de grande valia para a compreensão dos processos que envolvem a remoção desses flocos bem como a tecnologia de tratamento a ser adotada. Neste trabalho, foi avaliado o produto do gradiente médio de velocidade de flobulação (Gf) pelo tempo de floculação (Tf), GT também definido como número de Camp (NC), sob a ótica da distribuição de tamanho de partícula (DTP). Para tal, foi empregada técnica dedicada de captura e de tratamento de imagens visando obtenção da DTP e de seus parâmetros representativos. Foram investigados diferentes valores de NC (18000, 36000, 54000 e 72000) para a avaliação da eficiência da sedimentação em diferentes velocidades associadas (0,5; 1,5; 2,5; 3,5 e 5,0 cm/min). Os resultados demonstraram que o desempenho da sedimentação nas distintas velocidades investigadas é sensível ao valor de NC. Para um mesmo NC o gradiente médio de velocidade foi determinante, sendo os melhores resultados obtidos para Gf de 20s. Mantida a mesma velocidade de sedimentação de 2,5 cm/min verificou-se eficiência de remoção de turbidez praticamente constante, por volta de 70% para valores de número de Camp de 24000, 36000 e 54000 ao passo que para os extremos, 18 e 72 mil houve queda na eficiência. Em relação à DTP verificou-se, por meio da análise de seu parâmetro característico β, que este é sensível a variação do produto GT, sendo mais sensível aos valores de G para determinados valores de T. Em linhas gerais, o trabalho mostrou que o aumento da energia fornecida durante a floculação implica em menor alteração da dinâmica da distribuição de tamanho de partículas, estabelecendo uma relação inversa de proporção entre energia e a variação do parâmetro... / Flocculation is a paramount step in water treatment for public supply, in addition, is essential to remove the particulate material. The knowledge about the distribution of the flocculent particles size becomes important to the flocculent particles size becomes important to understand the process of flocs removal and the treatment technology that must be adopted. In this study was evaluated the product of the average velocity gradient flocculation (Gf) by time of flocculation (Tf), GT is also defined as Camp number (NC), according to the particle size distribution (PSD). In this case, the technique of image treatment was used to obtain the PSD and the others representatives parameters. Wete investigated different values of NC (18000, 24000, 36000, 54000 e 72000) for evaluation of the sedimentation efficiency in different associated velocities (0,5;, 1,5; 2,5; 3,5 e 5.0 cm/min). The results show that NC is fundamental for the sedimentation performance in all velocities. For the same NC the average of the velocity gradient was determinant, being one of the best results for Gf= 20 s. If the velocity of sedimentation is constant (2,5 cm/min) is possible to conclude that the turbidity removal efficiency maintain 70% fir Cam numbers around 24000, 36000 and 54000. In the order hand, for extrem values 18 and 72 thousand exist a reduction of efficiency. In relation with PSD, is possible to analyze your characteristic parameter β that is sensible according with the provided energy. In conclusion, the case of study show that the increase of provided energy during flocculation results in reduction of dynamic alteration about particle size distribution, establishing inverse proportion between energy and variation of the chaacteristic parameter β. This happens due to flocs action of rupture that contributes to reach the equilibrium state of the flocculent particles in less time of flocculation. Moreover,high values of Gf and NC imply high values... / FAPESP: 2013/01634-3

O objetivo deste estudo foi elaborar e desenvolver estratégias para o projeto de uma planta piloto de um reator anaeróbico de fluxo ascendente (RAFA), também denominado reator anaeróbico de manta de lodo (UASB - Upflow Anaerobic Sludge Blanket). No projeto de reatores do tipo UASB, principalmente aqueles que tratam esgotos de baixa concentração, o dimensionamento é feito pelo critério de carga hidráulica, e não pela carga orgânica. Neste caso, a velocidade ascendente nos compartimentos de digestão e de decantação passa a ser de fundamental importância - velocidades excessivas resultam na perda de biomassa do sistema reduzindo a estabilidade do processo. Como conseqüência, a altura do reator deve ser reduzida, aumentando-se a sua seção transversal, a fim de garantir a manutenção das velocidades ascensionais dentro das faixas adequadas. Para o projeto de um reator UASB piloto, com finalidades didáticas, foram estudadas as funções de cada componente do reator, identificando-lhes as características fluidodinâmicas necessárias ao bom desempenho do conjunto. Apresentam-se modelos matemáticos simples para garantir faixas de velocidades ascencionais e de sedimentação das fases líquida e sólida, respectivamente. Como uma das conseqüências do estudo apresenta-se um programa computacional de dimensionamento para um UASB piloto em linguagem Matlab. O programa é simples, interativo e proporciona estimativas de parâmetros de projeto do reator. Com auxílio de ferramentas de apoio do tipo unidade piloto e programa de simulação, pode-se fazer previsões das dimensões adequadas para UASB em escala comercial / The objective of this study was to elaborate and to develop strategies for the design of a pilot plant of an Upflow Anaerobic Sludge Blanket - UASB. In the design of UASB type reactors, mainly those that deal with effluent of low concentration, the sizing is made by the hydraulical load criterion, and not for the organic load. In this case, the ascending velocity in the decantation and digestion compartments starts to be of basic importance higher velocities result in the loss of biomass of the system, reducing the process stability. As consequence, the height of the reactor must be reduced, increasing its transversal section, in order to guarantee the maintenance the upward velocity of the adequate ranges. In for the project of an UASB pilot reactor, with didactic purposes, the functions of each component of the reactor had been studied, identifying to them the necessary fluid dynamic characteristics to the good performance of the set. Simple mathematical models are presented to guarantee ranges of upward and sedimentation velocities of the liquid and solid phases, respectively. For the gaseous phase important operational parameters had been identified, mainly in the stages of start-up and shutdown. As one of the consequences of the study a computational program of sizing for a pilot UASB is presented in Matlab language. The program is simple, interactive and provides simulation of hydraulical parameters of the reactor. With aid of support tools as pilot unit and of simulation program, it can be made forecasts of an operation adjusted for UASB reactors in commercial scale

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-07-31T14:56:16Z No. of bitstreams: 1 2017_ArielaAraujoFonseca.pdf: 3100371 bytes, checksum: f3ba4ba65f4f58e0b4f6547daeaa8c0a (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-09-06T15:51:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_ArielaAraujoFonseca.pdf: 3100371 bytes, checksum: f3ba4ba65f4f58e0b4f6547daeaa8c0a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-06T15:51:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_ArielaAraujoFonseca.pdf: 3100371 bytes, checksum: f3ba4ba65f4f58e0b4f6547daeaa8c0a (MD5) Previous issue date: 2017-09-06 / Esta pesquisa tem o objetivo de verificar, no âmbito do tratamento de esgotos sanitários, a possibilidade de se realizar o pós-tratamento de um efluente de sistema biológico anaeróbio por meio de um sistema aeróbio integrado ao processo eletrolítico, no intuito de aumentar a eficiência do tratamento biológico em termos de remoção de matéria orgânica, promovendo a integração dos sistemas biológico e eletrolítico em um mesmo reator. Para isso, foram construídos três reatores em vidro que operaram de forma automatizada em bateladas sequenciais. Cada reator representou um dentre três tipos de tratamento, que foram: (i) tratamento aeróbio - RB (1); (ii) tratamento eletrolítico - RE (2); e (iii) a associação dos dois processos, o reator bioeletrolítico - RBE (3). A pesquisa foi realizada em três fases com eletrodos diferentes, que foram os seguintes: (Fase 1) de grafite de tela lisa com reforço metálico; (Fase 2) de aço inox; e (Fase 3) de grafite puro rígido. A corrente elétrica aplicada foi de 1 mA a 100 mA. Durante o período de operação do sistema, foi realizado o monitoramento de DQO, sólidos totais e suspensos, turbidez, e da comunidade zooplanctônica, por meio de identificação e contagem dos microrganismos. A terceira fase de operação produziu os maiores valores de eficiência do sistema em termos de remoção de matéria orgânica em todos os reatores, com valores de remoção de DQO alcançados de 86%, 79% e 87%, para o RB (1), RE (2) e RBE (3) respectivamente. As melhores eficiências de remoção semanais do RE (2), 77%, 81% e 92% foram alcançadas com as aplicações das densidades de corrente de 0,05 A/m2 na primeira e na segunda fase, e 5,49 A/m2 na terceira fase. No caso do RBE (3), as melhores eficiências semanais, 76%, 90% e 98%, foram alcançadas durante a primeira, segunda e terceira fases, durante as aplicações das densidades de corrente de 0,11 A/m2 , 0,27 A/m2 e 0,05 A/m2 . Por fim, o RB (1) obteve um desempenho global de 75%, 84% e 86% na primeira, segunda e terceira fases de operação, respectivamente. Chegou-se à conclusão de que o reator bioeletrolítico, na forma proposta, não conseguiu eficiência de remoção de matéria orgânica suficientemente mais elevada do que o reator biológico tal que pudesse justificar a sua aplicação. / This research has the objective of verifying, within the scope of sanitary sewage treatment, the possibility of performing the post-treatment of an anaerobic biological system effluent through an aerobic system integrated to the electrolytic process, in order to increase the efficiency of the biological treatment in terms of the removal of organic matter, promoting the integration of biological and electrolytic systems in the same reactor. For doing this, three glass reactors were built that operated in an automated way in sequential batches. Each reactor represented one of three types of treatment, which were: (i) aerobic treatment - RB (1); (ii) electrolytic treatment - RE (2); and (iii) the association of the two processes, the bioelectrolytic reactor - RBE (3). The research was carried out in three phases with different electrodes, which were as follows: (Phase 1) of flat screen graphite with metallic reinforcement; (Stage 2) stainless steel; And (Phase 3) rigid pure graphite. The applied electric current was from 1 mA to 100 mA. During the period of system operation, COD, total and suspended solids, turbidity, and the zooplankton community were monitored by means of identification and counting of the microorganisms. The third phase of operation produced the highest values of efficiency of the system in terms of removal of organic matter in all reactors, with COD removal values reached of 86%, 79% and 87% for RB (1), RE (2) and RBE (3) respectively. The best weekly removal efficiencies of RE (2), 77%, 81% and 92% were achieved with applications of current densities of 0.05 A / m2 in the first and second phases and 5.49 A / m2 In the third stage. In the case of RBE (3), the best weekly efficiencies, 76%, 90% and 98%, were reached during the first, second and third phases during the applications of current densities of 0.11 A / m2, 27 A / m2 and 0.05 A / m2. Finally, RB (1) achieved an overall performance of 75%, 84% and 86% in the first, second and third phases of operation, respectively. It was concluded that the bioelectrolytic reactor, in the proposed form, did not achieve sufficiently high removal efficiency of organic matter than the biological reactor, which could justify its application

Atualmente, a consciência de que os recursos naturais são esgotáveis e que a geração de poluentes deve ser evitada para impedir um sério problema ambiental, são aspectos que já estão sendo considerados na indústria química. Isto se reflete em uma das principais preocupações enfrentadas por este setor: a minimização de efluentes. O presente trabalho tem por objetivo desenvolver um problema padrão na área de integração mássica para recuperação de água de processos, sugerindo uma metodologia que ajude a solucionar esta grande preocupação. O problema padrão proposto é suficientemente simples para sua rápida compreensão, e complexo o suficiente para representar uma típica situação industrial. Na metodologia empregada, técnicas de integração mássica como: reuso, reciclo e regeneração são utilizadas, alternativamente ao tratamento de final de tubulação, a fim de reduzir a demanda de água consumida e minimizar a quantidade de efluente líquido tratado e descartado. A síntese da rede de integração mássica foi feita através da construção de uma superestrutura, contendo todas as possíveis configurações em potencial para o sistema proposto. A solução do problema foi obtida via programação não linear mista inteira (MINLP). Um estudo comparativo entre as diversas configurações obtidas foi realizado. Uma análise da operabilidade das principais configurações da rede de integração mássica foi feita para garantir que a rede sintetizada seja operável.