Thesis (MTech (Chemical Engineering))--Cape Peninsula University of Technology, 2018. / The sugar industry contributes to the development of the economy in many countries, including South Africa. The wastewater generated by this industry has a high pollution load, and therefore requires treatment before discharge to the environment. The primary aims of this study were to determine the performance of an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor treating sugarcane molasses and to develop an empirical model to predict the behaviour of the UASB in terms of chemical oxygen demand (COD) removal and biogas production. A UASB (46 L working volume) was inoculated with granular sludge from the brewery industry and was used to investigate the treatment of synthetic sugar industry wastewater with an average COD of 4101 mg/L. The experiments were designed using Design-Expert® Software Version 10. The analysis of variance for the models and the optimisation of reactor temperature and feed carbon to nitrogen (C/N ratio) were carried out using response surface methodology. The UASB was operated at constant hydraulic retention time and organic loading rate of 2.04 days and 2.01 kg/m3.d, respectively. A start-up period of 22 days was required to reach steady-state. The developed empirical models for total COD removal efficiency and biogas production rate were found to be statistically significant with Prob > F values of 0.0747 and 0.0495 and the determination coefficients (R2) were found to be 0.80 and 0.65, respectively. The optimal conditions were found to be at a temperature of 38oC and C/N ratio of 22 mgTOC/mgTN. The corresponding removal efficiencies in terms of total COD, five day biological oxygen demand, total nitrogen, total phosphorus, and sulphate was 77.7, 85.9, 99.2, 44.4 and 57.2%, respectively. Biogas was produced at a rate of 0.832 L/L.d with a methane, carbon dioxide and molecular oxygen content of 65.2, 32.8 and 0.6%. Results suggest that UASBs may offer a feasible option for reducing the organic strength of sugar industry wastewater, while simultaneously generating methane-rich biogas.

Thesis (MTech (Chemical Engineering))--Cape Peninsula University of Technology, 2017. / An increase in the demand for poultry products coupled with the potable water shortages currently experienced in South Africa (SA), attributed to climate change among other factors, makes it crucial for SA to develop water conservation strategies to minimize potable water consumption by water-intensive industries, such as the poultry industry. The development of innovative wastewater treatment processes is therefore paramount in attempting to counteract the large quantity of wastewater generated as well as to manage the environmental health concerns arising from poultry slaughterhouse wastewater (PSW) discharge into the environment. Moreover, increasing wastewater treatment costs and the implementation of increasingly stringent government legislation to mitigate environmental pollution whilst minimizing fresh water source contamination, requires that wastewater such as PSW, be adequately treated prior to discharge. This study, investigated the feasibility of treating PSW from a poultry slaughterhouse to: 1) a water quality standard compliant with industrial wastewater discharge standards and 2) for possible re-use purposes. The performance of a lab-scale PSW treatment system consisting of an anaerobic static granular bed reactor (SGBR) followed by single stage nitrificationdenitrification (SSND) bioreactor and sidestream ultrafiltration membrane module (ufMM) post-treatment systems, were evaluated, with the objective being to: assess the treatment efficiency of the individual treatment systems namely; the SGBR, SSND bioreactor, and ufMM, under varying operational conditions, as well as to determine the performance of the overall designed PSW treatment system. The down-flow SGBR (2 L) was used to reduce the organic matter (COD, BOD5, and FOG) and total suspended solids (TSS) in the PSW. Anaerobic granules from a full-scale mesophilic anaerobic reactor treating brewery wastewater were used to inoculate the SGBR, and the PSW used as feed was obtained from a local poultry slaughterhouse (Western Cape, South Africa). The SGBR was operated continuously at mesophilic temperature (35-37 °C) without pH modification and under varying HRTs (24, 36, 48, 55, and 96 h) and OLRs (0.73 to 12.49 g COD/Lday), for a period of 138 days. The optimization of the SGBR, with regard to a suitable HRT and OLR, was determined using response surface methodology (RSM) and Design Expert® 10.0.3 statistical software. Periodic backwashing of the SGBR system was performed using stored effluent, i.e. treated PSW.

CNPQ / O presente trabalho propõe verificar o desempenho de um canal corrugado helicoidal aplicado na remoção de amônia, por meio do processo air stripping. O sist p ssui iâ tr i t r 4’’(≈100 m) e 10m de comprimento disposto de forma helicoidal. Avaliou-se a influência das condições operacionais como: vazão de ar (1000 L min-1 a 3000 L min-1), vazão do líquido (0,2 L min-1 a 1,0 L min-1), concentração de nitrogênio, pH (9,0 a 12,0) e declividade do canal (5% a 20%) na remoção da amônia. Foram realizados ensaios de caracterização hidrodinâmica do sistema com ajuste dos modelos uni-paramétricos: de N-reatores de mistura completa em série, dispersão de grande intensidade e pequena intensidade, visando a determinação dos coeficientes globais de transferência de massa (KLa). Entre os principais resultados, a massa de alcalinizante necessária para elevar o pH em média de 5 para 11,5, foi de 2,875g de NaOH por g de N presente na água residuária. Posteriormente, ensaios hidrodinâmicos indicaram que o escoamento do sistema tende a ser pistonado em função do seu alto número de reatores de mistura completa em série (49 a 69). Foram realizados 30 ensaios utilizando o planejamento estatístico, Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) com coeficiente de transferência de massa (KLa) de 19,7h-1 nas condições otimizadas de pH 10,5, Qar=2000 L min-1, Qliq=0,2 L min-1 na concentração de 0,6 mgL-1 N-NH3 atingindo a eficiência de remoção de N-NH3 de 70%. Com os valores experimentais foi possível obter o modelo reparametrizado das variáveis codificadas, que representa a remoção de N-NH3(%) em função do pH, da vazão de ar, da vazão do líquido e da concentração de N-NH3. Ao se comparar com torres convencionais de air stripping, o canal corrugado proporcionou maior tempo de contato ar com o líquido, para injeção do ar e menor altura manométrica de elevação da água residuária, reduzindo gastos construtivos e com energia elétrica. / The present work intent to verify the performance of a helical corrugated channel applied in the ammonia removal, through the air stripping process.The syst h s i t r l i t r 4 "(≈100 mm) and 10m long, helically arranged. The influence of the operating conditions was evaluated as: air flow (1000 Lmin-1 at 3000 L min-1), liquid flow (0.2 L min-1 at 1.0 L min-1), nitrogen concentration, pH (9.0 to 12.0) and channel slope (5% to 20%) in the ammonia removal. It was performed hydrodynamic characterization of the system with adjustment of the uni-parametric models: complete mix N-reactors in series, big intensity and small intensity dispersal, aiming the determination of the global coefficients of mass transfer (KLa). Among the main results, the alkaline mass required to raise the pH from 5 to 11.5 on average was 2.875 g of NaOH per g of N present in the wastewater. Subsequently, hydrodynamic tests indicated that the drain of the system tends to be pistoned due to its high number of compete mix reactors in grade (49 to 69). A total of 30 experiments were performed using the statistic design, Design Central Composit Rotational (DCCR) with mass transfer coefficient (KLa) of 19.7h-1 under optimized conditions of pH 10.5, Qar=2000 L min-1, Qliq=0.2 L min-1 in the concentration of 0.6 mgL-1 N-NH3 achieving the efficiency of removal of N-NH3 of 70%. With the experimental values it was possible to obtain the reparametrized model of the coded variables, which represents the removal of N-NH3 (%) as a function of pH, air flow, liquid flow and N-NH3 concentration. When compared to conventional air stripping towers, the corrugated channel provided longer air-to-liquid contact time for air injection and lower manometric height of wastewater elevation, reducing constructive and electricity expenditures.

Na etapa de purificação do trinitrotolueno (TNT) produzido nas indústrias, são realizadas duas lavagens ao final do processo. A primeira lavagem é realizada com água vaporizada, na qual origina-se o primeiro efluente, denominado água amarela, em seguida, é realizada uma segunda lavagem com a utilização de sulfito de sódio (Na2SO3), gerando o segundo efluente água vermelha. O presente trabalho teve como objetivo estudar os efeitos individuais, bem como, a associação da fotocatálise heterogênea utilizando TiO2 e tratamento biológico em reator air lift utilizando lodo ativado (biomassa bacteriana), para a remediação de águas residuais contaminadas com compostos nitroaromáticos, a fim de reduzir a toxicidade e ajustar os parâmetros legais de acordo com órgãos regulamentadores para despejo em vias aquáticas. O tratamento fotocatalítico foi conduzido por meio de desenho fatorial obtendo as melhores condições reacionais (pH 6,5 e concentração de TiO2 0,1 gL-1), sendo os melhores resultados obtidos em 360 minutos de reação, reduzindo 97,00% da absorbância em 275 nm, 94,20% da demanda química de oxigênio (DQO), 67,70% de fenóis totais, bem como uma redução total dos picos constatados e atribuídos a compostos nitroaromáticos por cromatografia líquida de alta eficiência. No tratamento biológico, observou-se redução de 53,40% da absorbância em 275 nm, 10,00% de DQO e 36,00% de fenóis totais em períodos curtos (3 dias), já para períodos longos (48 dias), houve uma influência antagônica nos resultados de forma que ocorreu a elevação destes parâmetros (DQO e fenóis totais) ao invés de sua redução. A análise cromatográfica confirmou a eficiência da degradação biológica por meio da redução de picos correspondentes a compostos como DNT e TNT. A associação dos tratamentos fotocatalítico e biológico apresentou resultados de redução da ordem de 91,10% de absorbância, 70,26% de fenóis totais e 88,87% de DQO. Enquanto que, a associação dos tratamentos biológico e fotocatalítico gerou eficiências relativamente inferiores, apresentando redução de absorbância de 77,30%, 62,10% de redução dos fenóis totais e uma diminuição de 87,00% da DQO. De maneira geral, ao compararmos os processos químico e biológico de forma isolada, o tratamento fotocatalítico apresentou os melhores resultados. Porém, comparando os resultados de forma isolada e as associações estabelecidas, a associação biológico x fotocatalise apresentou resultados mais promissores para o tratamento do efluente água vermelha. / Trinitrotoluene in the purification step (TNT) produced in industries, are carried out two washes at the end of the process. The first wash is done with vaporized water, which originates from the first effluent called yellow water, then the second washing with the use of sodium sulfite is performed (Na2SO3), generating a second effluent red water. This study aimed to study the individual effects, as well as the association of heterogeneous photocatalysis using TiO2 and biological treatment in air lift reactor using activated sludge (bacterial biomass) for the remediation of wastewater contaminated with nitroaromatic compounds in order to reduce toxicity and adjust the legal parameters according to regulatory agencies for disposal in waterways. The photocatalytic treatment was conducted by factorial design obtaining the best reaction conditions (pH 6.5 and concentration of TiO2 0.1 gL-1), with best results obtained at 360 minutes of reaction, reducing the absorbance 97.00%, 94.20% of the chemical oxygen demand (COD), 67.70% of total phenols, as well as a total reduction of observed peaks and assigned to nitroaromatic compounds by high-performance liquid chromatography. In the biological treatment, there was a 53.40% reduction in absorbance at 275 nm 10.00% 36.00% COD and total phenols in a short time (3 days), while for extended periods (48 days) there was an antagonistic influence on the results so that was the elevation of these parameters (COD and total phenols) instead of reducing. Chromatographic analysis confirmed the effectiveness of the biological degradation by reducing the peaks corresponding to compounds DNT and TNT. The Association of photocatalytic and biological treatments decreased results in the order of 91.10% absorbance, 70.26% of total phenols and 88.87% of COD. While the combination of biological and photocatalytic treatments generated relatively lower efficiencies, with 77.30% of absorbance reduction, 62.10% reduction of total phenols and a decrease of 87.00% of COD. In general, when comparing the chemical and biological processes in isolation, the photocatalytic treatment showed the best results. However, comparing the results of isolation and established associations, the association biological x photocatalysis showed more promising results in the treatment of red water effluent.

CNPQ / O presente trabalho propõe verificar o desempenho de um canal corrugado helicoidal aplicado na remoção de amônia, por meio do processo air stripping. O sist p ssui iâ tr i t r 4’’(≈100 m) e 10m de comprimento disposto de forma helicoidal. Avaliou-se a influência das condições operacionais como: vazão de ar (1000 L min-1 a 3000 L min-1), vazão do líquido (0,2 L min-1 a 1,0 L min-1), concentração de nitrogênio, pH (9,0 a 12,0) e declividade do canal (5% a 20%) na remoção da amônia. Foram realizados ensaios de caracterização hidrodinâmica do sistema com ajuste dos modelos uni-paramétricos: de N-reatores de mistura completa em série, dispersão de grande intensidade e pequena intensidade, visando a determinação dos coeficientes globais de transferência de massa (KLa). Entre os principais resultados, a massa de alcalinizante necessária para elevar o pH em média de 5 para 11,5, foi de 2,875g de NaOH por g de N presente na água residuária. Posteriormente, ensaios hidrodinâmicos indicaram que o escoamento do sistema tende a ser pistonado em função do seu alto número de reatores de mistura completa em série (49 a 69). Foram realizados 30 ensaios utilizando o planejamento estatístico, Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) com coeficiente de transferência de massa (KLa) de 19,7h-1 nas condições otimizadas de pH 10,5, Qar=2000 L min-1, Qliq=0,2 L min-1 na concentração de 0,6 mgL-1 N-NH3 atingindo a eficiência de remoção de N-NH3 de 70%. Com os valores experimentais foi possível obter o modelo reparametrizado das variáveis codificadas, que representa a remoção de N-NH3(%) em função do pH, da vazão de ar, da vazão do líquido e da concentração de N-NH3. Ao se comparar com torres convencionais de air stripping, o canal corrugado proporcionou maior tempo de contato ar com o líquido, para injeção do ar e menor altura manométrica de elevação da água residuária, reduzindo gastos construtivos e com energia elétrica. / The present work intent to verify the performance of a helical corrugated channel applied in the ammonia removal, through the air stripping process.The syst h s i t r l i t r 4 "(≈100 mm) and 10m long, helically arranged. The influence of the operating conditions was evaluated as: air flow (1000 Lmin-1 at 3000 L min-1), liquid flow (0.2 L min-1 at 1.0 L min-1), nitrogen concentration, pH (9.0 to 12.0) and channel slope (5% to 20%) in the ammonia removal. It was performed hydrodynamic characterization of the system with adjustment of the uni-parametric models: complete mix N-reactors in series, big intensity and small intensity dispersal, aiming the determination of the global coefficients of mass transfer (KLa). Among the main results, the alkaline mass required to raise the pH from 5 to 11.5 on average was 2.875 g of NaOH per g of N present in the wastewater. Subsequently, hydrodynamic tests indicated that the drain of the system tends to be pistoned due to its high number of compete mix reactors in grade (49 to 69). A total of 30 experiments were performed using the statistic design, Design Central Composit Rotational (DCCR) with mass transfer coefficient (KLa) of 19.7h-1 under optimized conditions of pH 10.5, Qar=2000 L min-1, Qliq=0.2 L min-1 in the concentration of 0.6 mgL-1 N-NH3 achieving the efficiency of removal of N-NH3 of 70%. With the experimental values it was possible to obtain the reparametrized model of the coded variables, which represents the removal of N-NH3 (%) as a function of pH, air flow, liquid flow and N-NH3 concentration. When compared to conventional air stripping towers, the corrugated channel provided longer air-to-liquid contact time for air injection and lower manometric height of wastewater elevation, reducing constructive and electricity expenditures.

Na etapa de purificação do trinitrotolueno (TNT) produzido nas indústrias, são realizadas duas lavagens ao final do processo. A primeira lavagem é realizada com água vaporizada, na qual origina-se o primeiro efluente, denominado água amarela, em seguida, é realizada uma segunda lavagem com a utilização de sulfito de sódio (Na2SO3), gerando o segundo efluente água vermelha. O presente trabalho teve como objetivo estudar os efeitos individuais, bem como, a associação da fotocatálise heterogênea utilizando TiO2 e tratamento biológico em reator air lift utilizando lodo ativado (biomassa bacteriana), para a remediação de águas residuais contaminadas com compostos nitroaromáticos, a fim de reduzir a toxicidade e ajustar os parâmetros legais de acordo com órgãos regulamentadores para despejo em vias aquáticas. O tratamento fotocatalítico foi conduzido por meio de desenho fatorial obtendo as melhores condições reacionais (pH 6,5 e concentração de TiO2 0,1 gL-1), sendo os melhores resultados obtidos em 360 minutos de reação, reduzindo 97,00% da absorbância em 275 nm, 94,20% da demanda química de oxigênio (DQO), 67,70% de fenóis totais, bem como uma redução total dos picos constatados e atribuídos a compostos nitroaromáticos por cromatografia líquida de alta eficiência. No tratamento biológico, observou-se redução de 53,40% da absorbância em 275 nm, 10,00% de DQO e 36,00% de fenóis totais em períodos curtos (3 dias), já para períodos longos (48 dias), houve uma influência antagônica nos resultados de forma que ocorreu a elevação destes parâmetros (DQO e fenóis totais) ao invés de sua redução. A análise cromatográfica confirmou a eficiência da degradação biológica por meio da redução de picos correspondentes a compostos como DNT e TNT. A associação dos tratamentos fotocatalítico e biológico apresentou resultados de redução da ordem de 91,10% de absorbância, 70,26% de fenóis totais e 88,87% de DQO. Enquanto que, a associação dos tratamentos biológico e fotocatalítico gerou eficiências relativamente inferiores, apresentando redução de absorbância de 77,30%, 62,10% de redução dos fenóis totais e uma diminuição de 87,00% da DQO. De maneira geral, ao compararmos os processos químico e biológico de forma isolada, o tratamento fotocatalítico apresentou os melhores resultados. Porém, comparando os resultados de forma isolada e as associações estabelecidas, a associação biológico x fotocatalise apresentou resultados mais promissores para o tratamento do efluente água vermelha. / Trinitrotoluene in the purification step (TNT) produced in industries, are carried out two washes at the end of the process. The first wash is done with vaporized water, which originates from the first effluent called yellow water, then the second washing with the use of sodium sulfite is performed (Na2SO3), generating a second effluent red water. This study aimed to study the individual effects, as well as the association of heterogeneous photocatalysis using TiO2 and biological treatment in air lift reactor using activated sludge (bacterial biomass) for the remediation of wastewater contaminated with nitroaromatic compounds in order to reduce toxicity and adjust the legal parameters according to regulatory agencies for disposal in waterways. The photocatalytic treatment was conducted by factorial design obtaining the best reaction conditions (pH 6.5 and concentration of TiO2 0.1 gL-1), with best results obtained at 360 minutes of reaction, reducing the absorbance 97.00%, 94.20% of the chemical oxygen demand (COD), 67.70% of total phenols, as well as a total reduction of observed peaks and assigned to nitroaromatic compounds by high-performance liquid chromatography. In the biological treatment, there was a 53.40% reduction in absorbance at 275 nm 10.00% 36.00% COD and total phenols in a short time (3 days), while for extended periods (48 days) there was an antagonistic influence on the results so that was the elevation of these parameters (COD and total phenols) instead of reducing. Chromatographic analysis confirmed the effectiveness of the biological degradation by reducing the peaks corresponding to compounds DNT and TNT. The Association of photocatalytic and biological treatments decreased results in the order of 91.10% absorbance, 70.26% of total phenols and 88.87% of COD. While the combination of biological and photocatalytic treatments generated relatively lower efficiencies, with 77.30% of absorbance reduction, 62.10% reduction of total phenols and a decrease of 87.00% of COD. In general, when comparing the chemical and biological processes in isolation, the photocatalytic treatment showed the best results. However, comparing the results of isolation and established associations, the association biological x photocatalysis showed more promising results in the treatment of red water effluent.

Diferentes técnicas têm sido desenvolvidas para eliminar micro-organismos de efluentes industriais e melhorar a sua qualidade final. Dentre elas, o uso de nanopartículas de prata (AgNPs) ancoradas em montmorilonita (MMT) tem demonstrado bons resultados. Neste contexto, este estudo teve por objetivo preparar híbridos de alginato de sódio (ALG) e MMT, com AgNPs ancoradas, visando sua posterior aplicação na desinfecção de efluentes industriais para águas de reuso. Inicialmente, as AgNPs foram sintetizadas por meio da redução química de íons prata com boroidreto de sódio, na presença de citrato de sódio. Em seguida, uma suspensão contendo AgNPs, MMT e ALG foi preparada. Os híbridos de MMT-ALG-AgNPs foram obtidos a partir do gotejamento da suspensão em uma solução aquosa de cloreto de cálcio (4,0% m/v). As AgNPs, assim como os híbridos, foram caracterizados por meio das técnicas de espectroscopia de absorção na região do ultravioleta e visível (UV-Vis), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e de varredura (MEV), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) e difração de raios X (DRX). O conjunto de resultados confirmou a presença da MMT, com as AgNPs ancoradas em formato esférico, dispersa na matriz de alginato. Posteriormente, foi realizado o ensaio de difusão em ágar com dois tipos de micro-organismos (Escherichia coli e Staphylococcus aureus) para se verificar o potencial bactericida desses materiais. Os ensaios mostraram que houve a formação de zonas de inibição (ZOI) para ambas as bactérias. Os híbridos foram então utilizados na desinfecção de um efluente industrial e os resultados indicaram uma redução de 98,5% em termos de coliformes totais. Por fim, o efluente industrial foi submetido a outro processo de desinfecção utilizando radiação ultravioleta (UV), que é muito comum no tratamento de águas e efluentes, com a finalidade de comparar os resultados obtidos pelos dois métodos. Verificou-se que o percentual de remoção de coliformes totais, em relação ao tempo de contato, foi aproximadamente 16% maior no tratamento com os híbridos do que com a radiação UV, confirmando o potencial do material para o objetivo proposto. / Different techniques have been developed to eliminate microorganisms from industrial wastewater and improve its final quality for reuse. Among them, the use of silver nanoparticles (AgNPs) anchored on montmorillonite (MMT) has shown good results. In this context, the aim of this study was to prepare hybrid materials from sodium alginate (ALG) and MMT, decorated with AgNPs, for application in the disinfection of industrial wastewater for reuse. Initially, AgNPs were synthesized by chemical reduction of silver ions with sodium borohydride in the presence of sodium citrate. Then, a suspension containing AgNPs, MMT, and ALG was prepared. The hybrid MMT-ALG-AgNPs was obtained from dripping the suspension in an aqueous solution of calcium chloride (4.0% w/V).The AgNPs and the hybrids were characterized by UV-visible absorption spectroscopy (UV-Vis), transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), and X-ray diffraction (XRD).The set of results confirmed the presence of MMT decorated with AgNPs of spherical shape dispersed in the ALG matrix. The evaluation of the bactericidal potential of the hybrids was performed by the agar diffusion assay with two types of micro-organisms (Escherichia coli and Staphylococcus aureus). The tests evidenced the formation of a prominent zone of inhibition (ZOI) for both bacteria. The hybrids were then used in the disinfection of an industrial wastewater. The results indicated a reduction of up to 98.5% of total coliforms. For comparison bases, the industrial wastewater was subjected to another disinfection process using ultraviolet radiation (UV), which is very common in the treatment of water and wastewater. It was found that the removal of total coliforms with the hybrids was approximately 16% higher than the UV radiation, thus confirming the potential of these materials for the purpose of this work.

Os sistemas de lodos ativados se destacam pelo fato de oferecerem a possibilidade de remoção satisfatória de nutrientes como nitrogênio e fósforo, com poucos requisitos de área. Para aperfeiçoar esse processo de remoção, o sistema pode ser otimizado a fim de alcançar satisfatórias condições de pH, temperatura, aeração, entre outros. As bactérias presentes no lodo ativado são capazes de transformar e remover o nitrogênio através dos processos de nitrificação e desnitrificação. As reações de nitrificação são catalisadas por diferentes gêneros de bactérias autotróficas, entres os quais Nitrosomonas, Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus. Existem evidências mais recentes de que estas reações de nitrificação podem, em certa medida, também ser catalisadas por organismos heterotróficos. Assim, a identificação das bactérias presentes em lodos ativados de Estações de Tratamento de Efluentes (ETE), bem como o estudo dos fatores que podem ou não influenciar na eficiência do processo de remoção de nutrientes, é muito importante para a otimização do sistema. As análises físico-químicas e, posterior, análises da composição bacteriana foram realizadas em amostras de afluente, efluente e de lodo de quatro diferentes estações de tratamento. As coletas foram realizadas em ETE de dois abatedouros de aves, de uma indústria de embalagens de papel e de um hospital particular. As amostras analisadas mostraram resultados pouco similares entre si, evidenciando diferenças nos processos de nitrificação e desnitrificação conforme a ETE de origem. Os resultados encontrados para as análises físico-químicas nas amostras estudadas estiveram de acordo com os parâmetros normalmente encontrados para efluentes industriais e de acordo com os exigidos pela legislação (CONAMA, 2011), com exceção de apenas uma amostra (hospital), que teve um valor de nitrogênio amoniacal (21,23 mg/L) na saída do sistema acima do valor máximo permitido pela legislação vigente (20 mg/L). A eficiência de remoção de DQO em todas as estações de tratamento esteve na faixa entre 67,5% e 97,8%. A amostra da ETE da Indústria de Embalagens de Papel foi a que demonstrou maior eficiência de remoção de DQO (97,8%), enquanto que uma das amostras da ETE do Hospital Particular, que apresentou a maior DQO na entrada do sistema, foi a que obteve menor eficiência de remoção (67,5%). A remoção de nitrogênio amoniacal foi observada, com exceção de uma amostra, em todas as demais, e sua eficiência de remoção foi bastante variável nas amostras, com valores considerados satisfatórios para o parâmetro estudado (99,7%) e abaixo do esperado para sistemas de lodos ativados (24,6%). A menor eficiência de remoção de nitrogênio amoniacal (24,6%) foi encontrada para uma amostra da ETE Hospital, enquanto a maior eficiência se observou para a amostra da ETE Embalagens de Papel (99,7%). As amostras de lodo foram analisadas molecularmente através de nested PCR e DGGE, com posterior sequenciamento genético. Os primers utilizados na técnica de nested PCR foram: 11f e 1492r (primers universais), NIT3r (Nitrobacter), Nos1225r (Bactérias oxidadoras de amônio), Ntspa685r (Nitrospira), sendo o primer Eub338f utilizado em conjunto com os primers específicos. Já o PCR realizado para o DGGE foi realizado utilizando-se os primers 968F GC e 1392r. As análises moleculares demonstraram que as bactérias mais comuns nos processos de tratamento por lodos ativados (Bactérias oxidadoras de amônio, nitrobacter e nitrospira) estiveram presentes (pelo menos um dos gêneros) em quase todas as amostras testadas por PCR. A amostra que mostrou maior eficiência de remoção de DQO e nitrogênio amoniacal teve, também, resultado positivo para todos os primers utilizados (Bactérias oxidadoras de amônio, nitrobacter e nitrospira) na técnica de PCR, sugerindo que o processo de nitrificação foi satisfatório. Das amostras que tiveram resultado positivo para as amplificações com primers específicos para nitrificantes, apenas uma teve correspondência de resultado positivo no sequenciamento genético (Bactérias oxidadoras de amônio). / PETROBRAS, Brasil.

Orientador: Edson Aparecido Abdul Nour / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-13T21:23:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Batista_VanessaMastrodomenico_M.pdf: 2364678 bytes, checksum: e60863bf78b747d59d57a6076bac5a0d (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O presente estudo visou verificar a tratabilidade de efluente sanitário contendo formaldeído por meio do sistema combinado de fluxo contínuo composto de um filtro anaeróbio (FA) seguido de biofiltro aerado submerso (BAS), com tempo de detenção hidráulica de 12 h em cada reator. As concentrações de formaldeído adicionado ao esgoto sanitário afluente foram 57 ± 59, 90 ± 55, 267 ± 53, 420 ± 137, 533 ± 174 e 946 ± 131 mg/L, sendo que o aumento da concentração se deu após estabilização do sistema em cada etapa. A carga máxima de formaldeído aplicada ao sistema combinado foi de 1,121 kg HCHO/m3.d e a removida foi 1,116 kg HCHO/m3.d. Neste período foi encontrada a máxima carga de DQO aplicada e removida no sistema de, respectivamente, 2,5 kg DQO/m3.d e de 2,2 kg DQO/ m3.d. Não foi atingida a carga máxima de redução da concentração de formaldeído e DQO do sistema combinado. Durante toda a operação do sistema com aplicação de formaldeído, a redução de concentração de formaldeído no sistema combinado foi de 94 ± 2 %, sendo que a concentração média de formaldeído no efluente do sistema combinado foi de 5 ± 2,4 mg/L. No entanto, a redução de DQO do sistema combinado em relação ao seu efluente decantado, foi de 84 ± 11 %. Foi constatada a importância do gerenciamento da biomassa nos reatores de modo a não interferir na qualidade dos efluentes tratados. A nitrificação no BAS atingiu seu máximo durante o período de aplicação de formaldeído de 90 ± 55 mg/L e durante este mesmo período iniciou seu declínio. Nos ensaios cinéticos, a biomassa aeróbia apresentou maiores velocidades de consumo de formaldeído e maior capacidade de redução da concentração de DQO que a biomassa anaeróbia. As reações de primeira ordem foram a que melhor representaram o consumo de formaldeído nestes ensaios, e sua taxa depende da concentração inicial de formaldeído, da localização da biomassa nos reatores, da concentração de formaldeído aplicada ao sistema e seu estágio de adaptação. A maior velocidade específica de consumo de formaldeído encontrada para a biomassa aeróbia foi de 0,457 mg HCHO/g STV.h, sendo sua média igual a 0,325 ± 0,120 mg HCHO/g STV.h. Para a biomassa anaeróbia, estes valores foram inferiores, sendo a maior velocidade encontrada de 0,360 mg HCHO/g STV.h e sua média para todos os experimentos de 0,135 ± 0,117 mg HCHO/g STV.h Foi possível verificar a adaptação da biomassa aeróbia frente ao efeito tóxico do formaldeído através de ensaio cinético com biomassa não adaptada, a qual sua velocidade de consumo de formaldeído após o período de adaptação foi de 0,42 mg HCHO/L.h. e sua velocidade específica de 0,404 mg HCHO/g STV.h. / Abstract: This study was developed with the intent to verify the treatability of domestic wastewater containing formaldehyde in a combined system formed by an Anaerobic Filter followed by a Biological Aerated Filter, each one with 12 h of hydraulic retention time (HRT). The reactor's performance was monitored by different influent formaldehyde concentration applied in the influent domestic wastewater, ranging from 57 ± 59, 90 ± 55, 267 ± 53, 420 ± 137, 533 ± 174 until 946 ± 131 mg/L, considering that the raising concentration was given after the wastewater treatment stabilization in each stage. The maximum formaldehyde rate applied in the combined system achieved 1,121 kg HCHO/m3.d and the maximum removed was 1,116 kg HCHO/ m3. d. During this stage there was also the maximum applied and removed COD loading rate, represented respectively by 2,5 kg COD/m3.d and 2,2 kg COD/m3.d. The maximum removed formaldehyde and COD rate were not reached. The removal average of the formaldehyde concentration in the combined system was 94 ± 2 %, and the average formaldehyde concentration in combined system effluent was 5 ± 2,4 mg/L. However, the average COD concentration reduction was 84 ± 11 %. The importance of controlling the biomass in the reactors was noticed for the quality treated effluent. The maximum BAS nitrification reached the maximum rate during the 90 ± 55 mg/L formaldehyde concentration in the influent and, in the same formaldehyde concentration, this rate started to decrease. In the tests for kinetics parameters, the formaldehyde consumption rates and COD concentration removal obtained for the aerobic biomass was higher than anaerobic biomass. The formaldehyde consumption was the first order reaction and it's rate depends on initial formaldehyde concentration, biomass localization in the reactors, formaldehyde concentration applied in the system and biomass adaptation stage. The maximum formaldehyde consumption specific rate was 0,457 mg HCHO/g STV.h for aerobic biomass.and your formaldehyde consumption rate was 0,325 ± 0,120 mg HCHO/g STV.h. For the anaerobic biomass, this values is less than it was for aerobic biomass and the maximum formaldehyde consumption specific rate was the 0,360 mg HCHO/g STV.h and the average was 0,135 ± 0,117 mg HCHO/g STV.h. It was possible to verify the aerobic biomass adaptation through the kinetics tests, after the adaptation its specific formaldehyde consumption specific rate was 0,404 mg HCHO/g STV.h.. / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil

Orientadores: Elias Basile Tambourgi, Rodrigo de Oliveira Moraes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T15:15:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Casellato_AlineMariaFurquim_M.pdf: 36362644 bytes, checksum: 5387c0d4968aa77e2fcd94219af78356 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O corante azo é o mais utilizado nas indústrias têxteis. Esse tipo de corante é considerado recalcitrante devido à presença de anéis aromáticos em sua molécula. Quando inserido no meio ambiente, causam danos ambientais, como a interferência na absorção e na reflexão da luz no meio aquático, e pode ser carcinogênico e mutagênico, tanto com a molécula na íntegra como após a descoloração. Trabalhos com a degradação do corante com microrganismos, especialmente bactérias, têm resultado em excelente redução do composto, e o benefício ambiental se sobrepõe aos tratamentos físico e/ou químico. Neste estudo, uma bactéria anaeróbia facultativa foi utilizada para descolorir nove corantes do tipo azo. A bactéria do acervo da Coleção de Culturas Tropical foi autenticada como Shewanella putrefaciens e sua referência é CCT 1967. Foi realizado um planejamento fatorial fracionário para se observar os efeitos das variáveis (temperatura, pH, microrganismos, meio de cultura, utilização de agitação) para a descoloração dos corantes. A melhor condição encontrada para a análise foi temperatura a 25 °C e pH 8,5. O resultado, nestas condições, foi à descoloração de sete corantes, sendo que em um corante houve precipitação do composto, depois de centrifugado e, em outro, não houve descoloração. A análise em condições aeróbias também foi realizada, e o resultado não foi satisfatório para nenhum dos corantes em análise / Abstract: The azo dye is the most widely used in the textile industries. This type of dye is considered recalcitrant due the presence of aromatic ring in the molecule. When it insered in the environment, cause environmental damage, like the interference in the absorption and reflection of light in the aquatic environment, and can to be carcinogenicand mutagenic, molecule with both the full and after decolonization. Research with the degradation of dye used microorganisms, especially bacteria, it have result in excellent reduction of compound, and the environmental benefit overlaps the treatment and / or physical chemical. In this study, a facultative anaerobic bacterium was used to decolorize nine dyes of azo type. The bacteria in the Tropical Culture Collection was certified how Shewanella putrefaciens and reference it is CCT 1967. This was a fractional factorial planning in order to observe the effects of variables (temperature, pH, microorganisms, culture medium, the use of agitation) for the decolorization of dyes. The better condition analysis was determined for temperature 25 °C and pH 8,5. The result, under these condition, was the decoloration of seven dyes, and in a dye was the precipitation of compound and, in other, not decolorazid. The analysis in condition aerobic was also performed, and the result was not satisfactory for any of the dyes in question / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química