Thesis (MTech (Chemical Engineering))--Cape Peninsula University of Technology, 2017. / Similar to the energy crisis, the critical state of the water supply in South Africa (SA) is a combination of (i) resource exhaustion and pollution; (ii) increasing demand; and (iii) poor infrastructure. Despite its importance, water is the most poorly managed resource in the world. The disposal of industrial effluents contributes greatly to the poor quality of water. The textile industry consumes great quantities of water and produces enormous volumes of wastewater which requires appropriate treatment before being released into the environment. In an attempt to address the water issues, research globally has focused on advanced technologies such as desalination to increase limited pure water resources. The need for alternative desalination methods for the production of clean water from alternative water resources, such as seawater and brackish water, has gained worldwide attention. Reverse osmosis (RO) and Nanofiltration (NF) have been used as unswerving approaches to yield freshwater. Forward osmosis (FO) is a developing membrane technology that has increased substantial attention as a possible lower-energy desalination technology. However, challenges such as suitable FO membranes, membrane fouling, concentration polarisation, and the availability of effective draw solutions (DS), limit FO technology. FO is seeking more importance in novel areas where separation and recovery of the DS is not required. The aims of this study was to: i) identify alternative water resources and evaluate their potential as suitable feed solution (FS); ii) Identify dyes and evaluate their potential as suitable draw solutions (DS) at different concentrations; iii) assess the use of aquaporin biomimetic membrane and iv) assess a FO system for the production of dye solutions. Osmotic pressure (OP) is the pressure exerted by the flow of water through semi-permeable membrane, separating two solutions with different concentrations of solute. The DS should always have OP higher than the FS in order to achieve high water flux. Three basic dyes (i.e. Maxilon Turquoise, Red and Blue) and three reactive dyes (i.e. Carmine, Olive Green and Black) were selected, based on their common use in the SA textile industry. The respective dye samples were prepared at different concentrations and dye-to-salt mass ratios ranging from 1:10 to 1:60 and assessed for OP using a freezing point osmometer. A lab-scale FO unit was used for all the studies. Feed and draw channels were circulated in a counter-current flow at a volumetric flow rate of 600 mL/min. Feed solutions(FS) included deionised water (DI) as a control, brackish water (BW), synthetic seawater (SSW) and textile wastewater (TWW) collected from two textile factories. OP of the FS (DI, BW5, SSW and SW, Factory 1 and Factory 2) was 0, 414, 2761, 2579, 1505 and 3308 kPa, respectively. Basic Blue and Reactive Black generated a higher OP compared to other selected dyes in the study and were therefore selected to be used as DS at a 1:10 dye-to-salt ratio and 0.02 M concentration. An aquaporin biomimetic FO membrane (Aquaporin, Denmark) was used for all the experiments conducted in the FO mode.

Orientador: Marcelo Libânio / Banca: Tsunao Matsumoto / Banca: Sergio Francisco de Aquino / Resumo: O objetivo do presente trabalho foi avaliar a remoção de sulfametoxazol, diclofenaco e 17β- estradiol em águas destilada e natural através da oxidação com cloro. Os resultados indicaram que as concentrações iniciais dos microcontaminantes, bem como os tempos iniciais, apresentaram diferenças significativas na remoção dos fármacos em ambas às águas de estudo. Para os ensaios em água destilada, valores de remoção elevados foram encontrados. As águas naturais foram submetidas ao tratamento por clarificação seguido da pós-cloração e os resultados revelaram que a melhor eficiência de remoção deu-se para o diclofenaco, seguido do 17β-estradiol e do sulfametoxazol. De acordo com o estabelecido pela Portaria 2914/11, na qual estipula valores de pH, temperatura e tempos de contato em função do residual de cloro, o tempo correspondente seria até 10 minutos para a pós-cloração, assim, os melhores valores de remoção foram na ordem de 61% para o DCF, 36% para o E2 e 33% para o SMX em água destilada e para água natural esses valores foram de 34% para o DCF, 24% para o E2 e 11% para o SMX. As doses de cloro foram comparadas e para água destilada apenas o DCF apresentou diferenças significativas na eficiência de remoção com o aumento da dose aplicada (3,0 mg.L -1 ), porém para o SMX e E2 não foram observadas diferenças significativas. Observou-se formação de subprodutos já descritos por outros pesquisadores com esses microcontaminantes em água natural, para o SMX e E2 em concentrações de 20 a 90 μg.L -1, não apresentando formação de subprodutos para o DCF, o qual apresentou um dos maiores valores de remoção encontrados neste trabalho. Para cinética de oxidação dos fármacos o tempo de equilíbrio em 30 minutos foi observado para a maioria dos microcontaminantes estudados e todos se adequaram ao modelo cinético de pseudo-segunda ordem, com valores de K 2 na ordem de 0,0133(DCF), 0,0168(SMX) e 0,0326... / Abstract: This study aimed to evaluate removing of sulphamethoxazole, diclofenac and 17β-estradiol on distilled and natural waters by oxidation with chlorine. The results indicated that the initial concentrations of microcontaminants as the inicial time, had a significant differences in both waters of study. For the tests in distilled water, high values of removing were found. The natural water was treated by clarification followed by post-chlorination and the results revealed that the best removal efficiency occurred for diclofenac then 17β-estradiol and sulphamethoxazole. In accordance with the Decree 2914/11, which establishes values of pH, temperature and contact time basis on the residual chlorine, the corresponding time would be up to 10 minutes for post-chlorination, so the best values were on the order of 61% for the DCF, 36% to E2 and 33% for SMX in distilled water, in addition, for natural waters, these values were 34% for the DCF to 24% to E2 and 11% for SMX. The doses of chlorine were compared and in distilled water only the DCF had a significant differences in the removal efficiency with the increase of the applied dose (3.0 mg l -1 ), but in the SMX and E2 no significant differences were observed. It was observed the formation of the sub products of chlorination described by other researchers with these microcontaminants in natural water for SMX and E2 in concentrations from 20 to 90 μg.L-1. However was not found the formation of sub products to DCF, which presented a major removal values found in this study. For the oxidation kinetics of the studied drugs, the ideal contact time was observed in 30 minutes for most studies and all microcontaminants has better adjustment to the kinetic model of the pseudo-second order, with K2 values in the order of 0.0133 (DCF), 0.0168 (SMX) and 0.0326 (E2) in distilled water and 0.0092 (DCF), 0.0025 (SMX) and 0.0479 (E2) in natural water / Mestre

CAPES / A lavanderia industrial têxtil é caracterizada pela variedade dos processos aplicados, pelo alto volume de efluentes gerados e pela carga poluidora. A caracterização física e química destes efluentes é de suma importância para determinação do tratamento apropriado, bem como para avaliação dos agentes poluentes e seus impactos potenciais. Desta forma, o desenvolvimento do presente estudo permite o aperfeiçoamento do conhecimento acerca dos processos eletroquímicos e físico-químico para a remoção de cor e carga orgânica em efluentes de lavanderia industrial têxtil. Os experimentos foram realizados em quatro processos: - 1: ensaios de eletrocoagulação / eletrofloculação / eletroflotação utilizando reator em escala de laboratório tipo tanque agitado, com o emprego de eletrodos de alumínio e carbono. - 2: ensaios físico-químicos utilizando o processo de flotação por ar dissolvido (FAD) em unidade de escala de bancada (flotateste) com o uso de tanino “Tanfloc SG”. - 3: ensaios FAD com o uso de policloreto de alumínio (PAC) e polímero aniônico. - 4: ensaios FAD com o uso de sementes de Moringa Oleífera. A metodologia utilizada para os ensaios de todos os processos foram o planejamento experimental do delineamento composto central rotacional DCCR com dois parâmetros avaliados para cada processo: - 1: corrente elétrica, e tempo de eletrocoagulação; - 2: dosagem de coagulante tanino e pH da solução; - 3: dosagem de coagulantes PAC e polímero aniônico; - 4: dosagem de coagulante moringa e pH da solução. Após o término dos ensaios, amostras do efluente tratado foram analisadas para determinação da eficiência de remoção das variáveis cor aparente, turbidez, demanda química de oxigênio (DQO) e sólidos suspensos totais (SST). No processo 1, o eletroquímico foi obtido uma eficiência ótima para a remoção de cor aparente, turbidez, DQO e SST de 86%; 58,93%; 75,2% e 66,3%, respectivamente. Para os ensaios FAD, a eficiência máxima para a remoção de cor aparente, turbidez, DQO e SST foi de 90%; 96,90%; 61,4% e 94,1%, respectivamente, para o processo 2, de 93%; 93,65%; 71,8% e 88,8%, respectivamente, para o processo 3, e de 65%; 80,00%; 40,2% e 62,3%, respectivamente, para o processo 4. Os resultados obtidos indicaram que apenas o experimento utilizando o processo FAD com o coagulante moringa oleífera não foi uma opção viável por ultrapassar o padrão de qualidade da variável cor aparente exigido pela a resolução CONAMA 357. Os demais processos e coagulantes estudados neste trabalho podem ser utilizados como alternativas tecnicamente viáveis para a remoção de cor aparente, turbidez, DQO e SST de efluentes de lavanderia têxtil. / The textile industrial laundry is characterized by the variety of existing processes, the large volume of wastewater and high polluting load. Physical and chemical characterization of these effluents is important to determine the appropriate treatment and to assess pollutants and their potential impacts. Thus, the development of this study allows contribute to the knowledge of the electrochemical processes and physical chemistry in order to remove the color and organic load in textile industrial laundry wastewater. The experiments were performed in four processes: - 1: electrocoagulation / electroflocculation / electrocoagulation tests using reactor at laboratory scale stirred tank with the use of aluminum and carbon electrodes. - 2: physico-chemical tests using process by dissolved air flotation (DAF) with a bench scale unit (flotatest) using tannin "Tanfloc SG". - 3: tests DAF using polyaluminum chloride (PAC) and anionic polymer. - 4: tests DAF using seeds of Moringa oleífera. The methodology used for the testing of all processes was the experimental design central composite rotational design (RCCD) with two parameters assessed for each process: - 1: electric current and electrocoagulation time; - 2: tannin dosage as coagulant and pH solution; - 3: PAC dosage as coagulant and anionic polymer; - 4: moringa dosage as coagulant and pH solution. At the end of the tests, samples of treated wastewater were analyzed to determine the removal efficiency of apparent color, turbidity, chemical oxygen demand (COD) and total suspended solids (TSS). In the process 1, optimal efficiency the electrochemical of process for the removal of apparent color, turbidity, COD and TSS 86%; 58.93%; 75.2% and 66.3%, respectively. For the DAF tests, the maximum efficiency for the removal of apparent color, turbidity, COD and TSS for process 2 was 90%; 96.90%; 61.4% and 94.1%, respectively, for process 3 was 93%; 93.65%; 71.8% and 88.8%, respectively; and for process 4 was 65%; 80.00%; 40.2% and 62.3%, respectively. The results indicated that only the experiment using the DAF process with the moringa oleífera coagulant was not a viable option, because it exceeds the quality standard of the apparent color required by the resolution CONAMA 357. The processes and coagulants studied in this work can be used as technically feasible alternatives to removal apparent color, turbidity, COD and TSS of textile industrial laundry wastewater.

No Brasil diversas estações adicionam policloreto de alumínio no lodo biológico para melhorar a eficiência da coagulação/ floculação e clarificação e adicionam hipoclorito de sódio no efluente tratado para a desinfecção. Usualmente o monitoramento das Estações é realizado em muitos casos apenas através da determinação de parâmetros físico-quimicos. Neste estudo foram realizadas análises em amostras obtidas em diferentes condições operacionais de uma ETE sanitária de uma indústria localizada na região metropolitana de Curitiba. As amostras foram coletadas a fim de realizar avaliações dos parâmetros físico-químicos e de toxicidade. As amostras apresentaram resultados dentro do limite permitido pelas legislações vigentes para os parâmetros físico-químicos e eficiência de remoção de matéria orgânica representada pela demanda bioquímica de oxigênio (DBO5). Entretanto, as amostras apresentaram toxicidade aguda nos ensaios com Vibrio fischeri e Daphnia magna. A correlação de Pearson indicou que a toxicidade para a bactéria Vibrio fischeri foi positivamente relacionada com a concentração de alumínio (0,97) e cloro (0,93) e negativamente relacionada com a DBO5 (-0,73). A toxicidade para a Daphnia magna foi negativamente relacionada com o pH (-0,89) e a DBO5 (-0,95). Os organismos foram comparados quanto à sensibilidade aos parâmetros físico-químicos e a D. magna mostrou-se mais sensível aos parâmetros de pH e OD sendo que a bactéria luminescente V. fischeri apresentou-se mais sensível para cloro residual, DQO, DBO5, alumínio e nitrogênio amoniacal. / In Brazil various stations add aluminum polychloride on biological sludge to improve the efficiency of coagulation/flocculation and clarification and add sodium hypochlorite in the treated effluent for disinfection. In this study, analyses of samples in different operational conditions of a WWTP were performed. The samples were acquired in order to carry out assessments of physicochemical parameters and toxicity. The samples were within the limits allowed by legislation, such as the physicochemical parameters and the load organic matter (BOD5) removal efficiency. However, when toxicity assessments were performed using Vibrio fischeri and Daphnia magna, several samples showed toxicity factor. Pearson positive correlations indicated that toxicity by Vibrio fischeri was significantly correlated with the concentrations of aluminum (0.97) and chlorine (0.93) and negative correlations with the concentrations of biochemical oxygen demand (BOD5) (-0.73). The toxicity to D. magna was negatively correlated with the pH (-0.89) and the BOD5 (-0.95).The organisms were compared for sensitivity to physical and chemical parameters and Daphnia magna was more sensitive to the parameters of pH and do are the Vibrio fischeri had to be more sensitive to residual chlorine, COD, BOD5, ammonia nitrogen and aluminum. Regression models were adjusted for toxicity factor as dependent variable and physicochemical parameters as independent variables.

Capes / É crescente a presença de compostos persistentes, tais como fármacos, produtos de higiene pessoal, agrotóxicos, produtos de limpeza e derivados do petróleo, em efluentes industriais, por serem tóxicos causam uma série de danos ao meio ambiente, ao serem descartados de forma inadequada sem passar por um tratamento que os torne biodegradáveis. Em consequência, ocorre o aumento da contaminação de águas subterrâneas e de superfície, estações de tratamento de esgoto e de efluentes industriais. Em função disso, novas tecnologias capazes de degradar esta classe de compostos, como os processos de oxidação avançada, estão sendo investigadas, visto que os tratamentos mais comumente utilizados pelas indústrias, os biológicos, são incapazes de degradar compostos persistentes. Assim, o presente trabalho teve como objetivo principal investigar a eficiência da aplicação de um processo de oxidação avançada (Fenton) no tratamento terciário de um efluente de um frigorífico de suínos, e na degradação do antibiótico norfloxacina (NFX). Numa primeira etapa, o efluente agroindustrial foi caracterizado e os parâmetros operacionais do processo Fenton: pH de reação, razão [H2O2]/[DQO] (m/m), razão [Fe+2]/[H2O2] (m/m) e pH de coagulação foram investigados em função da eficiência de remoção de matéria orgânica, por meio da avaliação da demanda química de oxigênio (DQO). Em uma primeira etapa os parâmetros foram investigados por meio dos ensaios definidos em planejamento fatorial fracionário 24-1 com três repetições no ponto central e, após a definição dos parâmetros significativos (p ≤ 0,05), pH de coagulação e razão [Fe+2]/[H2O2] (m/m), esses foram novamente investigados por meio do Delineamento Central Composto Rotacional (DCCR) 22, com três pontos centrais e quatro pontos axiais. A máxima remoção de DQO alcançada foi de 67,71%. Posteriormente realizou-se um estudo, no qual o antibiótico NFX foi submetido ao tratamento pelo processo Fenton. As variáveis [H2O2] e [Fe+2] foram investigadas por meio de um planejamento DCCR, 22, com três pontos centrais e quatro pontos axiais. A eficiência do processo foi avaliada em função da porcentagem de degradação do fármaco, avaliada a partir da sua concentração no decorrer do processo. A máxima degradação do fármaco alcançada foi de 96,41% para tempo reacional de 5 s e, após 10 s de reação a NFX já não foi mais detectada. A avaliação da cinética de degradação da NFX pelo processo Fenton foi investigada e o comportamento de pseudo-segunda ordem foi observado. A partir análise dos resultados obtidos, com remoções satisfatórias de matéria orgânica e NFX pelo processo Fenton, pode-se concluir de forma geral que esse processo é promissor para o tratamento terciário de efluentes agroindustriais com o objetivo de degradação de compostos persistentes ao tratamento biológico normalmente empregado nas indústrias de alimentos. / There is a growing presence of persistent compounds, such as pharmaceuticals, personal care products, pesticides, cleaning products, and petroleum in industrial wastewaters to be toxic cause a lot of damage to the environment, when improperly discarded without undergo a treatment that makes them biodegradable. As a result, is increase of contamination of groundwater and surface water, sewage treatment plants and industrial wastewater . Because of this, new technologies capable of degrading this class of compounds, such as advanced oxidation processes, are being investigated, since the treatments most commonly used by industries, biological, are unable to degrade persistent compounds. Thus, the present study aimed to investigate the effectiveness of applying an advanced oxidation process (Fenton) in the tertiary treatment of wasterwaters from a swine slaughterhouse, and the degradation of the antibiotic norfloxacin (NFX). In a first step, the agro-industrial wasterwater and wherein the operating parameters of the process Fenton reaction pH, ratio [H2O2]/[COD] (w / w) ratio [Fe + 2]/[H2O2] (w/w) pH and coagulation were investigated depending on the removal efficiency of organic matter, through the evaluation of chemical oxygen demand (COD). In a first step the parameters were investigated by means of tests defined in 24-1 fractional factorial design with three replications at the center point and, after the definition of significant parameters (p≤0.05), pH and coagulation ratio [Fe + 2]/[H2O2] (w/w), these were again investigated by means of the rotational central composite design (RCCD) 22 with three center points and four axial points. The maximum COD removal achieved was 67.71%. Subsequently we performed a study in which the antibiotic norfloxacin was subjected to treatment by the Fenton process. The variables [H2O2], and [Fe 2 +] was investigated by means of a RCCD 22design with three center points and four axial points. Process efficiency was evaluated according to the percentage of degradation of the drug assessed from its concentration in the process. The maximum degradation of the drug achieved was 96.41% for reaction time of 5 if, after 10 s of reaction to NFX was no longer detected. The evaluation of the degradation kinetics of norfloxacin by Fenton process was investigated and the behavior of the pseudo-second order was observed. From analysis of the results obtained with satisfactory removal of organic matter and norfloxacin the Fenton process, it can be concluded that in general this process is promising for tertiary treatment of agroindustrial wasterwater for the purpose of degradation of the biological treatment persistent compounds usually employed in the food industries.

As águas residuárias industriais possuem propriedades físico-químicas distintas, sendo necessários estudos específicos para a escolha do tratamento de cada efluente visando garantir maior eficiência e atendimento aos requisitos ambientais. Diversas indústrias, dentre elas o Curtume, potencialmente, geram efluentes com elevado teor de óleos e gorduras (O&G). Tais compostos podem causar problemas operacionais e interferir no desempenho dos sistemas biológicos de tratamento. Por esse motivo, a remoção preliminar de O&G, em geral, é recomendada. A hidrólise enzimática de lipídios tem se mostrado promissora no pré-tratamento de águas residuárias como alternativa ao uso de métodos físico-químicos. O objetivo deste trabalho foi isolar bactérias lipolíticas do efluente da graxaria de curtume, aplicá-las no pré-tratamento deste efluente em escala laboratorial e comparar seus efeitos com o uso do produto comercial Enzilimp® e com enzima LPP (lipase de pâncreas de porco - Sigma Aldrich®). Foram isoladas 14 cepas produtoras de lipase. A cepa MOV7 (estafilococo positivo), que apresentou maior índice enzimático, foi utilizada nos ensaios. Foram realizados três ensaios preliminares com o intuito de avaliar o perfil temporal e a influência da concentração dos inóculos, dos efeitos da diluição do efluente e da aeração. Posteriormente realizou-se o DCCR avaliando a influência da temperatura, da concentração do inóculo, da concentração do efluente e do pH para as variáveis respostas DQOt, DQOs, O&G e Índice de Acidez ao longo de 48 horas em sistema fermentativo e posteriormente 24 horas em sistema aerado. Ao final do experimento concluiu-se que o efluente da graxaria do curtume é fonte potencial de bactérias lipolíticas e que tais cepas isoladas apresentam comportamento semelhante ao Enzilimp®. Após 72 horas de experimento (48 horas em período fermentativo e 24 horas em sistema aerado) foram alcançadas remoções de 75% de O&G e 47% de DQOt com MOV7 e 52% de O&G e 30% DQOt com a enzima LPP. A enzima LPP provocou aumento de 1,1g de DQOt por g de enzima adicionada. Quando in natura, o aumento da concentração dos inóculos não resultou em melhoria do tratamento. Porém, a diluição do efluente favoreceu a redução dos parâmetros DQO, O&G e IA para os diferentes inóculos. A aeração favoreceu a redução da matéria orgânica nas diluições entre 12,5 e 62,5 mL.L-1. Observou-se que a temperatura e pH influenciaram significativamente o desempenho do sistema com melhores resultados a 30°C e 8,0, respectivamente. / Industrial wastewaters present different physiochemical characteristics, requiring specific studies for choose the correct treatment for each effluent, ensuring more efficiency, taking into account environmental requirements. Many kinds of industries, including tannery, potentially produce effluents with high content of oil and grease (O&G). Those compounds can cause operational problems and interfere on the performance of biological treatment systems. For these reasons, in general, is recommended the preliminary removal of O&G. The enzymatic hydrolysis of lipids has proven promising in pretreatment of wastewaters like an alternative for physiochemical methods. The aim of this study was isolate microorganisms from tannery effluent able to produce extracellular lipase, apply them in the pretreatment in laboratorial scale of this effluent and compare their effects with the commercial product Enzilimp® and with PPL enzyme (porcine pancreas lipase Sigma Aldrich®). Were isolate 14 strains from tannery's effluent. The strain MOV7 (positive staphylococci), that presented the greatest enzymatic index, was used on the tests. Were done three preliminary tests with the objective to evaluate the time and the influence from inoculum concentration, from effluent dilution and aeration. After, were made the DCCR to evaluating the influence from temperature, inoculum and effluent concentration, and pH on the variables responses CODt, CODs, O&G e Acid Index during 48 hours in fermentation system and 24 hours after in aerobic system. In the end of the tests were concluded that the tannery effluent is a potential source of lipolytic bacteria and those strains have similar behavior to Enzilimp®. During 72 hours (48 hours in fermentative conditions and 24 in aerated conditions) the pretreatment reached the reduction of 75% of O&G and 47% of CODt with MOV7 and 52% of O&G and 30% with PPL enzyme. The PPL enzyme caused the increasing of 1,1g CODt on each gram from added enzyme. When in natura, the increasing of inoculum concentration gave no better results on treatment. However, the effluent dilution promoted the decreasing of parameters COD, O&G and AI for the different inoculums. The aeration was effective on reduction from organic matter in dilutions between 12,5 and 62,5 mL.L-1. Was observed that the temperature and pH influenced significatively the system's work with better results on 30°C and 8,0, respectively.

A acumulação de determinados poluentes orgânicos no meio ambiente tem se tornado um aspecto ambiental mundialmente relevante, isto em virtude da ampla utilização destes compostos e de sua persistência a biodegradação. O fato de muitos destes poluentes orgânicos apresentarem resistência à degradação bioquímica leva à procura de técnicas alternativas. Neste contexto, os tratamentos eletroquímicos, em particular a oxidação anódica, podem ser uma alternativa promissora para a degradação de tais compostos. O presente trabalho teve como principal objetivo avaliar o tratamento de efluente sintético quanto a degradação do fármaco cloridrato de tetraciclina, antibiótico, muito utilizado na medicina humana e veterinária, por meio do sistema de oxidação anódica, aplicando como ânodo o eletrodo de Ti/Ru0,3Ti0,7O2. Os ensaios de degradação eletroquímica do cloridrato de tetraciclina foram realizados em sistema com agitação, numa célula eletroquímica que contém um eletrodo dimensionalmente estável, como ânodo, como cátodo uma placa de titânio porosa e um eletrodo de Ag/AgCl saturado como referência, com capacidade de 1000 mL de solução. O delineamento estatístico aplicado aos ensaios de degradação do fármaco foi o Delineamento Composto Central Rotacional. As variáveis independentes aplicadas foram: corrente, pH do efluente bruto e tempo de eletrooxidação. Para caracterização do efluente e averiguar a degradação do composto foram efetuadas análises de demanda química de oxigênio (DQO), pH, condutividade elétrica, espectrofotometria de absorção do ultravioleta-visível e de cromatografia líquida de alta eficiência. O efluente bruto apresentou DQO média de 122 mg O2 L-1, pH de 4,02, condutividade elétrica de 30,72 mS cm-1 e concentração de cloridrato de tetraciclina de 87,20 mg L-1. Após o tratamento do efluente observou-se que não houve variação do pH e da condutividade elétrica. O tratamento eletroquímico apresentou uma baixa remoção da DQO, porém em determinados ensaios o cloridrato de tetraciclina não foi detectado pela análise de cromatografia líquida de alta eficiência caracterizando a formação de fragmentos sem mineralização do fármaco. Os pontos de melhor eficiência do tratamento foram E4, E8 e E12, que apresentam altas correntes e tempo de eletrooxidação, sendo que o pH do efluente não influenciou na eficiência de remoção do cloridrato de tetraciclina. Para avaliar a toxicidade dos fragmentos de degradação foram realizados ensaios de toxicidade frente ao microcrustáceo Artemia salina, verificando que o efluente não apresentava toxicidade e sua diminuição foi pouco acentuada após o tratamento. Por fim para identificar a atividade bacteriana do cloridrato de tetraciclina e seus produtos de degradação após o tratamento, testes de sensibilidade bacteriana com as bactérias Escherichia coli e Staphylococcus aureus foram realizados, constatando que os efluentes após o tratamento eletroquímico não apresentaram atividades antibióticas para as bactérias selecionadas. / The accumulation of certain organic pollutants in the environment has become a globally relevant environmental aspect, due to the wide use of these compounds and their persistence to biodegradation. The fact that many of these organic pollutants are resistant to biochemical degradation leads to the search for alternative techniques. In this context, electrochemical treatments, in particular anodic oxidation, may be a promising alternative for the degradation of such compounds. The present work had as main objective to evaluate the treatment of synthetic effluent in the degradation of the tetracycline hydrochloride drug, antibiotic, widely used in human and veterinary medicine, by means of the anodic oxidation system, applying as anode the electrode, Ti/Ru0,3Ti0,7O2. The electrochemical degradation assays of tetracycline hydrochloride were carried out in a shaking system in an electrochemical cell containing a dimensionally stable electrode, as an anode, as a cathode a porous titanium plate and a saturated Ag / AgCl electrode as reference, capable of 1000 mL of solution. The statistical design applied to the drug degradation assays was the Central Rotational Compound Design. The independent variables applied were: current, crude effluent pH and electrooxidation time. For characterization of the effluent and to verify the degradation of the compound, chemical oxygen demand (COD), pH, electrical conductivity, ultraviolet-visible absorption spectrophotometry and high performance liquid chromatography were performed. The crude effluent had a mean COD of 122 mg O2 L-1, a pH of 4.02, an electrical conductivity of 30.72 mS cm-1 and a tetracycline hydrochloride concentration of 87.20 mg L-1. After treatment of the effluent it was observed that there was no variation of pH and electrical conductivity. The electrochemical treatment showed a low removal of COD, but in certain tests the tetracycline hydrochloride was not detected by the high performance liquid chromatography analysis characterizing the formation of fragments without mineralization of the drug. The best treatment efficiency points were E4, E8 and E12, which present high currents and electrooxidation time, and the pH of the effluent did not influence the removal efficiency of tetracycline hydrochloride. In order to evaluate the toxicity of the degradation fragments, toxicity tests were carried out against the microcrack Artemia salina, verifying that the effluent showed no toxicity and its decrease was not accentuated after the treatment. Finally, to identify the bacterial activity of tetracycline hydrochloride and its degradation products after treatment, bacterial sensitivity tests with the bacteria Escherichia coli and Staphylococcus aureus were performed, noting that the effluents after the electrochemical treatment did not present antibiotic activities for the bacteria selected.

CAPES / A lavanderia industrial têxtil é caracterizada pela variedade dos processos aplicados, pelo alto volume de efluentes gerados e pela carga poluidora. A caracterização física e química destes efluentes é de suma importância para determinação do tratamento apropriado, bem como para avaliação dos agentes poluentes e seus impactos potenciais. Desta forma, o desenvolvimento do presente estudo permite o aperfeiçoamento do conhecimento acerca dos processos eletroquímicos e físico-químico para a remoção de cor e carga orgânica em efluentes de lavanderia industrial têxtil. Os experimentos foram realizados em quatro processos: - 1: ensaios de eletrocoagulação / eletrofloculação / eletroflotação utilizando reator em escala de laboratório tipo tanque agitado, com o emprego de eletrodos de alumínio e carbono. - 2: ensaios físico-químicos utilizando o processo de flotação por ar dissolvido (FAD) em unidade de escala de bancada (flotateste) com o uso de tanino “Tanfloc SG”. - 3: ensaios FAD com o uso de policloreto de alumínio (PAC) e polímero aniônico. - 4: ensaios FAD com o uso de sementes de Moringa Oleífera. A metodologia utilizada para os ensaios de todos os processos foram o planejamento experimental do delineamento composto central rotacional DCCR com dois parâmetros avaliados para cada processo: - 1: corrente elétrica, e tempo de eletrocoagulação; - 2: dosagem de coagulante tanino e pH da solução; - 3: dosagem de coagulantes PAC e polímero aniônico; - 4: dosagem de coagulante moringa e pH da solução. Após o término dos ensaios, amostras do efluente tratado foram analisadas para determinação da eficiência de remoção das variáveis cor aparente, turbidez, demanda química de oxigênio (DQO) e sólidos suspensos totais (SST). No processo 1, o eletroquímico foi obtido uma eficiência ótima para a remoção de cor aparente, turbidez, DQO e SST de 86%; 58,93%; 75,2% e 66,3%, respectivamente. Para os ensaios FAD, a eficiência máxima para a remoção de cor aparente, turbidez, DQO e SST foi de 90%; 96,90%; 61,4% e 94,1%, respectivamente, para o processo 2, de 93%; 93,65%; 71,8% e 88,8%, respectivamente, para o processo 3, e de 65%; 80,00%; 40,2% e 62,3%, respectivamente, para o processo 4. Os resultados obtidos indicaram que apenas o experimento utilizando o processo FAD com o coagulante moringa oleífera não foi uma opção viável por ultrapassar o padrão de qualidade da variável cor aparente exigido pela a resolução CONAMA 357. Os demais processos e coagulantes estudados neste trabalho podem ser utilizados como alternativas tecnicamente viáveis para a remoção de cor aparente, turbidez, DQO e SST de efluentes de lavanderia têxtil. / The textile industrial laundry is characterized by the variety of existing processes, the large volume of wastewater and high polluting load. Physical and chemical characterization of these effluents is important to determine the appropriate treatment and to assess pollutants and their potential impacts. Thus, the development of this study allows contribute to the knowledge of the electrochemical processes and physical chemistry in order to remove the color and organic load in textile industrial laundry wastewater. The experiments were performed in four processes: - 1: electrocoagulation / electroflocculation / electrocoagulation tests using reactor at laboratory scale stirred tank with the use of aluminum and carbon electrodes. - 2: physico-chemical tests using process by dissolved air flotation (DAF) with a bench scale unit (flotatest) using tannin "Tanfloc SG". - 3: tests DAF using polyaluminum chloride (PAC) and anionic polymer. - 4: tests DAF using seeds of Moringa oleífera. The methodology used for the testing of all processes was the experimental design central composite rotational design (RCCD) with two parameters assessed for each process: - 1: electric current and electrocoagulation time; - 2: tannin dosage as coagulant and pH solution; - 3: PAC dosage as coagulant and anionic polymer; - 4: moringa dosage as coagulant and pH solution. At the end of the tests, samples of treated wastewater were analyzed to determine the removal efficiency of apparent color, turbidity, chemical oxygen demand (COD) and total suspended solids (TSS). In the process 1, optimal efficiency the electrochemical of process for the removal of apparent color, turbidity, COD and TSS 86%; 58.93%; 75.2% and 66.3%, respectively. For the DAF tests, the maximum efficiency for the removal of apparent color, turbidity, COD and TSS for process 2 was 90%; 96.90%; 61.4% and 94.1%, respectively, for process 3 was 93%; 93.65%; 71.8% and 88.8%, respectively; and for process 4 was 65%; 80.00%; 40.2% and 62.3%, respectively. The results indicated that only the experiment using the DAF process with the moringa oleífera coagulant was not a viable option, because it exceeds the quality standard of the apparent color required by the resolution CONAMA 357. The processes and coagulants studied in this work can be used as technically feasible alternatives to removal apparent color, turbidity, COD and TSS of textile industrial laundry wastewater.

No Brasil diversas estações adicionam policloreto de alumínio no lodo biológico para melhorar a eficiência da coagulação/ floculação e clarificação e adicionam hipoclorito de sódio no efluente tratado para a desinfecção. Usualmente o monitoramento das Estações é realizado em muitos casos apenas através da determinação de parâmetros físico-quimicos. Neste estudo foram realizadas análises em amostras obtidas em diferentes condições operacionais de uma ETE sanitária de uma indústria localizada na região metropolitana de Curitiba. As amostras foram coletadas a fim de realizar avaliações dos parâmetros físico-químicos e de toxicidade. As amostras apresentaram resultados dentro do limite permitido pelas legislações vigentes para os parâmetros físico-químicos e eficiência de remoção de matéria orgânica representada pela demanda bioquímica de oxigênio (DBO5). Entretanto, as amostras apresentaram toxicidade aguda nos ensaios com Vibrio fischeri e Daphnia magna. A correlação de Pearson indicou que a toxicidade para a bactéria Vibrio fischeri foi positivamente relacionada com a concentração de alumínio (0,97) e cloro (0,93) e negativamente relacionada com a DBO5 (-0,73). A toxicidade para a Daphnia magna foi negativamente relacionada com o pH (-0,89) e a DBO5 (-0,95). Os organismos foram comparados quanto à sensibilidade aos parâmetros físico-químicos e a D. magna mostrou-se mais sensível aos parâmetros de pH e OD sendo que a bactéria luminescente V. fischeri apresentou-se mais sensível para cloro residual, DQO, DBO5, alumínio e nitrogênio amoniacal. / In Brazil various stations add aluminum polychloride on biological sludge to improve the efficiency of coagulation/flocculation and clarification and add sodium hypochlorite in the treated effluent for disinfection. In this study, analyses of samples in different operational conditions of a WWTP were performed. The samples were acquired in order to carry out assessments of physicochemical parameters and toxicity. The samples were within the limits allowed by legislation, such as the physicochemical parameters and the load organic matter (BOD5) removal efficiency. However, when toxicity assessments were performed using Vibrio fischeri and Daphnia magna, several samples showed toxicity factor. Pearson positive correlations indicated that toxicity by Vibrio fischeri was significantly correlated with the concentrations of aluminum (0.97) and chlorine (0.93) and negative correlations with the concentrations of biochemical oxygen demand (BOD5) (-0.73). The toxicity to D. magna was negatively correlated with the pH (-0.89) and the BOD5 (-0.95).The organisms were compared for sensitivity to physical and chemical parameters and Daphnia magna was more sensitive to the parameters of pH and do are the Vibrio fischeri had to be more sensitive to residual chlorine, COD, BOD5, ammonia nitrogen and aluminum. Regression models were adjusted for toxicity factor as dependent variable and physicochemical parameters as independent variables.

Capes / É crescente a presença de compostos persistentes, tais como fármacos, produtos de higiene pessoal, agrotóxicos, produtos de limpeza e derivados do petróleo, em efluentes industriais, por serem tóxicos causam uma série de danos ao meio ambiente, ao serem descartados de forma inadequada sem passar por um tratamento que os torne biodegradáveis. Em consequência, ocorre o aumento da contaminação de águas subterrâneas e de superfície, estações de tratamento de esgoto e de efluentes industriais. Em função disso, novas tecnologias capazes de degradar esta classe de compostos, como os processos de oxidação avançada, estão sendo investigadas, visto que os tratamentos mais comumente utilizados pelas indústrias, os biológicos, são incapazes de degradar compostos persistentes. Assim, o presente trabalho teve como objetivo principal investigar a eficiência da aplicação de um processo de oxidação avançada (Fenton) no tratamento terciário de um efluente de um frigorífico de suínos, e na degradação do antibiótico norfloxacina (NFX). Numa primeira etapa, o efluente agroindustrial foi caracterizado e os parâmetros operacionais do processo Fenton: pH de reação, razão [H2O2]/[DQO] (m/m), razão [Fe+2]/[H2O2] (m/m) e pH de coagulação foram investigados em função da eficiência de remoção de matéria orgânica, por meio da avaliação da demanda química de oxigênio (DQO). Em uma primeira etapa os parâmetros foram investigados por meio dos ensaios definidos em planejamento fatorial fracionário 24-1 com três repetições no ponto central e, após a definição dos parâmetros significativos (p ≤ 0,05), pH de coagulação e razão [Fe+2]/[H2O2] (m/m), esses foram novamente investigados por meio do Delineamento Central Composto Rotacional (DCCR) 22, com três pontos centrais e quatro pontos axiais. A máxima remoção de DQO alcançada foi de 67,71%. Posteriormente realizou-se um estudo, no qual o antibiótico NFX foi submetido ao tratamento pelo processo Fenton. As variáveis [H2O2] e [Fe+2] foram investigadas por meio de um planejamento DCCR, 22, com três pontos centrais e quatro pontos axiais. A eficiência do processo foi avaliada em função da porcentagem de degradação do fármaco, avaliada a partir da sua concentração no decorrer do processo. A máxima degradação do fármaco alcançada foi de 96,41% para tempo reacional de 5 s e, após 10 s de reação a NFX já não foi mais detectada. A avaliação da cinética de degradação da NFX pelo processo Fenton foi investigada e o comportamento de pseudo-segunda ordem foi observado. A partir análise dos resultados obtidos, com remoções satisfatórias de matéria orgânica e NFX pelo processo Fenton, pode-se concluir de forma geral que esse processo é promissor para o tratamento terciário de efluentes agroindustriais com o objetivo de degradação de compostos persistentes ao tratamento biológico normalmente empregado nas indústrias de alimentos. / There is a growing presence of persistent compounds, such as pharmaceuticals, personal care products, pesticides, cleaning products, and petroleum in industrial wastewaters to be toxic cause a lot of damage to the environment, when improperly discarded without undergo a treatment that makes them biodegradable. As a result, is increase of contamination of groundwater and surface water, sewage treatment plants and industrial wastewater . Because of this, new technologies capable of degrading this class of compounds, such as advanced oxidation processes, are being investigated, since the treatments most commonly used by industries, biological, are unable to degrade persistent compounds. Thus, the present study aimed to investigate the effectiveness of applying an advanced oxidation process (Fenton) in the tertiary treatment of wasterwaters from a swine slaughterhouse, and the degradation of the antibiotic norfloxacin (NFX). In a first step, the agro-industrial wasterwater and wherein the operating parameters of the process Fenton reaction pH, ratio [H2O2]/[COD] (w / w) ratio [Fe + 2]/[H2O2] (w/w) pH and coagulation were investigated depending on the removal efficiency of organic matter, through the evaluation of chemical oxygen demand (COD). In a first step the parameters were investigated by means of tests defined in 24-1 fractional factorial design with three replications at the center point and, after the definition of significant parameters (p≤0.05), pH and coagulation ratio [Fe + 2]/[H2O2] (w/w), these were again investigated by means of the rotational central composite design (RCCD) 22 with three center points and four axial points. The maximum COD removal achieved was 67.71%. Subsequently we performed a study in which the antibiotic norfloxacin was subjected to treatment by the Fenton process. The variables [H2O2], and [Fe 2 +] was investigated by means of a RCCD 22design with three center points and four axial points. Process efficiency was evaluated according to the percentage of degradation of the drug assessed from its concentration in the process. The maximum degradation of the drug achieved was 96.41% for reaction time of 5 if, after 10 s of reaction to NFX was no longer detected. The evaluation of the degradation kinetics of norfloxacin by Fenton process was investigated and the behavior of the pseudo-second order was observed. From analysis of the results obtained with satisfactory removal of organic matter and norfloxacin the Fenton process, it can be concluded that in general this process is promising for tertiary treatment of agroindustrial wasterwater for the purpose of degradation of the biological treatment persistent compounds usually employed in the food industries.