Em um cenário global de indisponibilidade hídrica, até regiões sem histórico de escassez de recursos hídricos vêm sendo impactadas pela ausência de chuvas e circunstâncias de adversidade climática. Com perspectivas cada vez menos favoráveis quanto ao abastecimento hídrico, têm-se difundido progressivamente, no Brasil e no mundo, alternativas de tratamento de efluentes aquosos industriais visando seu reúso na própria indústria, diminuindo a necessidade de captação de água em corpos hídricos. Os processos de separação com membrana (PSM\'s) têm tido destaque, sobretudo para reúso em caldeiras e torres de resfriamento. Em um PSM, no entanto, os íons removidos da corrente de alimentação durante o processo de dessalinização concentram-se no compartimento de rejeito das membranas (concentrado). Consequentemente, os sais de baixa solubilidade comumente ultrapassam sua saturação e excedem seus limites metaestáveis, passando a oferecer risco de deposição sobre as membranas. As deposições salinas, chamadas incrustações (ou scaling) prejudicam o processo de dessalinização: reduzem a taxa de recuperação de água, aumentam o consumo energético e danificam membranas e tubulações. Uma vez que o sulfato de bário (BaSO4) é um dos sais com maior potencial incrustante em efluentes industriais, e cujas incrustações apresentam maiores resistências às práticas convencionais de limpeza, estudou-se métodos preventivos de incrustação de BaSO4 por remoção de íons bário de fase líquida a montante de um PSM. A depleção de bário de solução foi analisada mediante: (i) precipitação de BaSO4 por meio de dessupersaturação (com adição de sementes) e efeito do íon comum (excesso de sulfato) e (ii) precipitação de CaCO3 por abrandamento com incorporação do íon Ba2+ no precipitado. Desenvolveu-se, inicialmente, um estudo conceitual da precipitação de BaSO4 por modelagem termodinâmica, aplicada ao tratamento de um efluente padrão de refinaria de petróleo supersaturado em BaSO4. As simulações termodinâmicas apontam que o pre-tratamento de efluentes por dessupersaturação, com opção de adicionar sulfato (via adição externa ou reciclo) são promissores para aumentar o rendimento de PSM\'s. Em estudos experimentais com efluente sintético de refinaria de petróleo, foi obtida a cinética de precipitação do BaSO4 para o ajuste de um modelo de precipitação de BaSO4. Observou-se que o tempo de indução do BaSO4 foi reduzido à medida que se aumentou o excesso de sulfato (em relação ao bário presente) ou à medida que se adicionou sementes de BaSO4. Após um período curto de precipitação (alguns minutos), a solução permanecia supersaturada por longos períodos (horas), com razões de supersaturação residuais dentro da faixa de 1,1 a 3,0. Esses valores foram associados com uma dependência de quarta ordem da taxa de crescimento do cristal com a taxa de supersaturação. Verificou-se que a carga de sementes de BaSO4 é diretamente proporcional à depleção de supersaturação, que sementes heterogêneas (CaCO3, CaSO4.2H2O) são ineficazes para a precipitação do BaSO4 e que os íons cálcio inibem a precipitação de BaSO4. A precipitação de CaCO3 (em mix de vaterita e calcita) por abrandamento em efluente sintético foi eficaz para remover bário da solução. O mecanismo que controla o processo foi identificado como sendo a substituição isomórfica do íon cálcio pelo íon bário no retículo cristalino do carbonato de cálcio. Consequentemente, a remoção de bário da solução é favorecida quando se aumenta a quantidade de carbonato de cálcio precipitado e quando o coeficiente de distribuição aparente em vateita e calcita (DBa, que indica a quantidade de bário incorporada ao sólido) é elevado. Valores altos de pH e de concentração de cálcio elevam a precipitação de CaCO3 e, portanto, maximizam a remoção de bário. O coeficiente de distribuição aparente do bário mostra-se independente do pH inicial (na faixa de 9,5 a 11,7) e aumenta com a concentração de cálcio. Ele também aumenta com a quantidade de sementes de calcita, o que pode ser consequência de uma maior incorporação de bário em camadas que crescem sobre substratos puros de CaCO3 ou ainda, pode ser devido à manifestação de mecanismos de adsortivos com o aumento de lugares ativos disponíveis para incorporação de bário. Em experimentos com efluente real, ao contrário do observado com soluções sintéticas, a remoção de bário por dessupersaturação foi realizada com eficiência mesmo em presença do íon cálcio, devido provavelmente a sua complexação com aditivos orgânicos. Em precipitação de calcita, fatores que aumentam a supersaturação inicial, como adição de carbonato e aumento do pH, elevaram a precipitação de CaCO3, o que maximizou a remoção de bário. Tais fatores, no entanto, reduziram valores de DBa em calcita, possivelmente devido à diminuição na sorção de íons que estimulam a incorporação do bário. Dosagens de sulfato (insuficientes para precipitar BaSO4) reduziram a quantidade de calcita precipitada, diminuindo a remoção de bário e, inesperadamente, elevando DBa em calcita. Por fim uma análise de ecoeficiência foi feita em um estudo de reúso de água com zero de descarte líquido em refinaria de petróleo aplicando as técnicas de precipitação estudadas. A implantação de etapas de precipitação e de unidades maiores de osmose inversa (OI) acarretaram em reduções no consumo de energia no tratamento térmico do concentrado da OI, diminuindo proporcionalmente a emissão de gases de efeito estufa, consumo de água e degradação ecotoxicológica de água doce. Além disso, verificou-se redução de capital de investimento (dada à aquisição de equipamentos de evaporação menores) e redução nos custos energéticos operacionais. / In a global scenario of water unavailability, even regions with no records of water scarcity have been impacted by the absence of rainfall and climatic adversity. With increasingly unfavorable perspectives on water supply, alternatives to water treatment for industrial reuse have been progressively diffused in Brazil and around the world, reducing the need for water withdraw in water bodies. The membrane separation processes (PSM) have been emphasized in the tertiary treatment of industrial effluents, providing improvement in water quality for reuse in boilers or cooling towers. In a PSM, however, the salts removed from the feed stream during the desalination process are concentrated in the brine stream (concentrate). At this stage, the low solubility salts commonly exceed their saturation in the system, and surpasses their metastable limits, offering risk of deposition on the membranes. Salt deposits, called scaling, jeopardize the desalination process: they reduce the rate of water recovery, increase energy consumption and damage membranes and pipes. Since BaSO4 is one of the salts with the greatest scaling potential in the industry, and which the fouling presents the greatest resistance to conventional cleaning practices, preventive methods of BaSO4 scaling were studied by removal of barium ions from the liquid phase upstream a PSM. The barium depletion from solution was analyzed during the processes of: (i) precipitation of BaSO4 by means of desupersaturation (with addition of seeds) and common ion effect (excess of sulfate) and (ii) chemical precipitation of CaCO3 (softening) with incorporation of the Ba2+ ion in the precipitated crystal. A conceptual study of the BaSO4 precipitation was first developed by thermodynamic modeling, applied to the treatment of a standard oil refinery effluent supersaturated in BaSO4. The thermodynamic simulations show that effluents pretreatment by desupersaturation, with the option of adding sulfate (via external addition or recycle), are promising to increase the yield of PSM\'s. In experimental studies with synthetic oil refinery effluent, BaSO4 precipitation kinetics were obtained in order to adjust a BaSO4 precipitation model. The BaSO4 induction time was reduced as the excess sulfate (relative to the barium present) was increased and/or as BaSO4 seeds were added. After a short period of precipitation (a few minutes), the solution remained supersaturated for long periods (hours), with residual supersaturation ratios within the range of 1.1 to 3.0. These values were associated with a fourth order dependence of the crystal growth rate with the supersaturation rate. It was found that BaSO4 seed loading is directly proportional to the supersaturation depletion, heterogeneous seeds (CaCO3, CaSO4.2H2O) are ineffective for BaSO4 precipitation and that calcium ions inhibit BaSO4 precipitation. The precipitation of CaCO3 (as a mix of vaterite and calcite) by softening in synthetic effluent was effective to remove barium from solution. Isomorphic substitution of calcium by barium ion in the crystalline lattice of calcium carbonate was identified as the controlling mechanism of sorption process. Consequently, removal of barium from the solution is favored when the amount of precipitated calcium carbonate is increased and when the apparent distribution coefficient (DBa, which indicates the amount of barium incorporated into the solid) is raised. High values of pH and calcium concentration raise the precipitation of CaCO3 and, therefore, maximize the barium removal. The apparent barium distribution coefficient is independent of the initial pH (in the range of 9.5 to 11.7) and increases with calcium concentration. It also increases with the amount of calcite seeds, which may be consequence of higher barium incorporation in growing layers on CaCO3 pure substrates, or may be due to manifestation of adsorption mechanisms by the increase on available active places for barium incorporation. In experiments with real effluent, unlikely the synthetic solutions, the removal of barium by desupersaturation was performed efficiently even in the presence of calcium ion, probably due to its complexation with organic additives. In calcite precipitation, factors that increase initial supersaturation, such as carbonate addition and pH increase, elevates CaCO3 precipitation, which maximized the barium removal. These factors, however, reduced DBa in calcite, possibly due to a decrease on sorption process of ions which may stimulate barium incorporation. Sulphate dosages (insoluble to precipitate BaSO4) reduced the amount of precipitated calcite, decreasing barium removal and unespectly reducing the DBa in calcite. Finally, an eco-efficiency analysis was carried out in a water reuse study with zero liquid discharge in an oil refinery, applying the precipitation techniques studied. The implementation of precipitation stages and larger units of OI resulted in reductions in energy consumption in the thermal treatment of OI concentrate, reducing proportionally the emission of greenhouse gases, water consumption and ecotoxicological degradation of fresh water. In addition, there was reduction of investment costs (given the purchase of smaller evaporation equipment) and reduction in the operational energy costs.

Os efeitos das relações DQO/sulfato e das variações progressivas da concentração de sulfato sobre o desempenho de um reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF) em escala de bancada, tratando substrato sintético submetido a aumentos na concentração de sulfato afluente, foram investigados. O substrato sintético foi composto por glicose, acetato de amônio, bicarbonato de sódio e soluções nutricionais de sais e metais traços. O reator foi preenchido com matrizes cúbicas de espuma de poliuretano para imobilização da biomassa. A demanda química de oxigênio (DQO) no afluente foi de cerca de 2435 '+ OU -' 632 mg/L ao longo dos experimentos, enquanto a concentração de sulfato afluente foi progressivamente aumentada de 28 para 1000 e 2000 mg/L, resultando em relações DQO/sulfato de 87, 2,4 e 1,22, respectivamente, nas quatro etapas experimentais avaliadas. Sob relação DQO/sulfato de 87 houve indicações de sintrofismo entre microrganismos metanogênicos (MM) e microrganismos redutores de sulfato (MRS). Na relação DQO/sulfato de 2,4 houve predomínio da redução de sulfato, e portanto dos MRS, enquanto na relação DQO/sulfato de 1,22 houve limitação da redução de sulfato, indicando provável predomínio de MM sobre MRS, devida a limitações de biomassa ou de matéria orgânica disponível, ou de transferência de massa para o sulfato. Entretanto, metanogênese e redução de sulfato não foram processos excludentes. De maneira a melhorar a separação líquido-gás, uma nova configuração segmentada foi internamente testada no reator, de modo que o mesmo fosse capaz de atingir e manter o estado de equilíbrio dinâmico aparente / The effects of the COD to sulfate ratio and of the progressive variations of sulfate concentrations on the performance of a bench-scale horizontal-flow anaerobic immobilized sludge (HAIS) reactor treating a synthetic substrate under increasing sulfate concentrations was investigated. The synthetic substrate was composed of glucose, ammonium acetate, sodium bicarbonate and trace metal nutritional solution. The reactor was filled with polyurethane foam cubic matrices for biomass immobilization. Influent chemical oxigen demand (COD) was kept almost constant along the experiments (2453 '+ OR -' 632 mg/L) while the influent sulfate concentration was increased from 28 to 1000 and 2000 mg/L, resulting in COD/'SO IND.4 POT.-2' ratios of 87; 2,4; and 1,22, respectively, in the four experimental phases assayed. Under COD/'SO IND.4 POT.-2' ratio of 87, there was indication of syntrophism between methanogenic microorganisms (MM) and sulfatereducing microorganisms (SRM). Under COD/'SO IND.4 POT.-2' ratio of 2,4, there was a sulfate reduction predominance and therefore, of SRM, while under COD/'SO IND.4 POT.-2' of 1,22, there was a sulfate reduction limitation, that probably indicates a MM predominance over SRM, due to biomass limitation, or available organic matter limitation, or sulfate mass transfer limitation. Meanwhile, there was no exclusion between methanogenesis and sulfate reduction processes. In order to improve better liquid-gas separation, a new staged configuration was tested inside the reactor, so that it was able to reach and to maintain the dynamic steady-state equilibrium

Avaliou-se a influência da recirculação da fase líquida e do regime de alimentação em reator anaeróbio no tratamento de esgoto sanitário. Utilizou-se um reator anaeróbio operado em bateladas seqüenciais, contendo biomassa imobilizada (ASBBR), em escala piloto, com volume total de 1,2 \'M POT.3\' (\'fi\' 1,0 m e altura 1,53 m). O leito suporte para a imobilização da biomassa era constituído por matrizes cúbicas de espuma de poliuretano, com 5 cm de aresta, confinadas em cesto de aço inox 304, colocado no interior do reator. A influência da recirculação da fase líquida sobre o desempenho do ASBBR quanto à remoção de matéria orgânica e quanto ao arraste de sólidos foi avaliada submetendo-se o reator às velocidades ascensionais de 1,27; 3,82; 7,64 e 10,18 m/h resultantes das diferentes vazões de recirculação impostas. Contrariamente ao observado em pesquisas anteriores em reatores operados em escala de bancada e alimentados com água residuária sintética, não houve aumento significativo da eficiência do reator com o aumento da velocidade ascensional no tratamento de esgoto sanitário. A influência do regime de alimentação de esgoto sanitário no desempenho do ASBBR foi avaliada submetendo-se o reator a tempos de enchimento correspondentes a 0,25 e 0,5 do tempo total de ciclo, utilizando-se a vazão de recirculação de 6 \'M POT.3\'/h, que foi a que apresentou os melhores resultados nos ensaios anteriores. Concluiu-se que o reator pode ser operado sob batelada alimentada com duração de até 0,5 tempo de ciclo, sem que seu desempenho seja significativamente alterado. Esse resultado é importante, pois representa que o sistema de tratamento composto por reatores ASBBR pode ser projetado com número menor de reatores. A fim de esclarecer dúvidas sobre o desempenho do ASBBR observado no tratamento de água residuária de composição complexa (esgoto sanitário), o reator foi alimentado com água residuária facilmente degradável (etanol). O desempenho do reator foi aquém do esperado, mesmo quando alimentado com composto de fácil degradação. Os ensaios de atividade metanogênica específica (AME) demonstraram que houve decréscimo dos valores de AME com o aumento da velocidade ascensional. Os valores obtidos foram 0,0632; 0,0509; 0,0248 e 0,0299 g DQO-CH4/(g STV.d), respectivamente, para os valores de Va de 1,27; 3,82; 7,64 e 10,19 m/h. Concluiu-se que a baixa eficiência de remoção de matéria orgânica deveu-se ao abaixamento progressivo da atividade metanogênica do lodo, cujas causas não puderam ser completamente esclarecidas nesta pesquisa. / The influence of the liquid phase recirculation and the feeding regimen on the performance of an anaerobic sequencing batch reactor containing immobilized biomass (ASBBR) applied for the treatment of domestic sewage was evaluated. Biomass immobilization was provided by a basket containing cubic polyurethane foam matrices (5 cm side) inside the 1.2 \'M POT.3\' (1.0 m diameter and 1.53 m height) pilot-scale reactor. The influence of the liquid phase recirculation on the reactor performance in respect to organic matter and solids wash-out was verified by subjecting the reactor to a wide range of up flow velocities (1.27; 3.82; 7.64 and 10.18 m/h) resulting from different recirculation flow rates imposed. The increase of the up flow velocity did not increase the efficiency of the pilot reactor as expected. This result contradicts those obtained with bench-scale ASBBR experiments treating synthetic wastewaters. The influence of the feeding regimen was verified by subjecting the reactor to feeding times correspondent to 0.25 and 0.50 of the total cycle time, at the recirculation flow rate of 6 \'M POT.3\'/h. It could be concluded that the reactor can be operated at the feeding batch mode up to 0.5 of the cycle time. This result is important for full scale applications considering that a treatment system composed of ASBBR reactors can be designed using a lower number of units. In order to clear some aspects related to the limited performance of the ASBBR reactor treating a complex wastewater (sewage), the reactor was subjected to an easily degradable wastewater (ethanol). However, the performance was not improved even when the reactor was treating an easily degradable compound. The results from the specific methanogenic activity (SMA) demonstrated a decrease on the values of SMA with the increase of the up flow velocity. The values of SMA were 0.0632; 0.0509; 0.0248 and 0.0299 g DQO-CH4/(g STV.d) for the Va of 1.27; 3.82; 7.64 and 10.19 m/h respectively. It could be concluded that the low efficiency obtained for organic matter removal was due mainly to the progressive decrease of the sludge methanogenic activity. The causes for that behaviour could not be completely explained in this research. It could be concluded that the reactor performance was iv clearly limited by the low productivity of the methanogenic populations present in the biomass.

O presente trabalho propõe uma metodologia científica, com critérios bem definidos, para avaliar e quantificar o desempenho ambiental e a renovabilidade de processos de tratamento de esgoto, numa base única: a exergia. O desempenho ambiental é quantificado através do cálculo da eficiência exergética ambiental, definida como a razão da exergia do efeito útil do processo pela exergia total consumida dos recursos humanos e naturais, incluindo todas as entradas exergéticas. O cálculo da renovabilidade é feito por meio do índice exergético de renovabilidade definido como como a razão entre a exergia dos produtos pela soma das exergias não renováveis, a exergia destruída, a exergia de desativação e a exergia das emissões e residuos. A metodologia foi aplicada a três processos de tratamento de esgoto: dois biológicos (aeróbio e anaeróbio) e um físico-químico (TQA). O cálculo dos indicadores exergéticos foi realizado para cada um destes processos e foi observado que o processo com maiores valores de desempenho ambiental e renovabilidade, considerando o metano e o lodo do processo como efeito útil, foi o processo RAFA Lagoa Facultativa, com valores respectivamente de n<exerg,amb> (0,983) e lâmbda(7,060). A análise dos resultados mostrou que a metodologia proposta é uma ferramenta útil na avaliação e comparação do desempenho ambiental e da renovabilidade de processos de tratamento de esgoto. / This work proposes a scientific methodology, with well defined criteria, to assess and quantify the environmental performance and renewability of wastewater treatment processes on a single base: the exergy. The environmental performance was measured by calculating the environmental exergy efficiency defined as the exergy ratio of the useful effect of the process to the total exergy consumed by human and natural resources, including all the exergy inputs. The renewability calculation was done using the renewability exergy index defined as the exergy ratio of the products to the sum of the non-renewable exergy, destroyed exergy, deactivation exergy and the emissions and waste exergy. The methodology was applied to three wastewater treatment processes: biological (aerobic and anaerobic) and physicochemical (CEPT) processes. The exergy indicators were calculated for each of these processes and it was observed that the process with the higher environmental performance and renewability values, considering the methane and sludge of process as useful effect, was the Facultative Lagoon UASB process, with values, respectively, of n<env,exerg>(0.983) and lambda(7.060). The results analysis showed that the proposed methodology is a useful tool in the evaluation and comparison of environmental performance and renewability of wastewater treatment processes.

O tratamento de águas residuárias industriais, submetido constantemente a cargas de choque, é pouco estudado no Brasil, sendo limitado o grau de conhecimento que se tem no mundo sobre os mecanismos de remoção de disruptores endócrinos nos sistemas de tratamento físico-químicos e biológicos. O presente trabalho traz um estudo de caso, envolvendo uma indústria com uma composição de produtos muito diversificada, com despejos líquidos de unidades isoladas de qualidades diversas e que tem como uma das principais matérias-primas, nonil fenóis, conhecidos disruptores endócrinos. Os mecanismos de remoção de carga orgânica e a avaliação da toxicidade da água residuária ao processo biológico de tratamento foram estudados em escala de laboratório, enquanto que a sua tratabilidade por coagulação, floculação, flotação com ar dissolvido seguido de sistema de lodos ativados, em escala piloto. Avaliou-se, também, a aplicabilidade do tratamento biológico com carvão ativado em pó. A grande variação qualitativa e quantitativa da água residuária bruta requer uma unidade de equalização com tempo de detenção de pelo menos 30 horas. O maior responsável por esta variação de qualidade é o processo da unidade química, cujo efluente é proveniente de lavagens de tanques e reatores. Apesar da reduzida eficiência de remoção de DQO obtida com a coagulação, floculação e flotação com ar dissolvido (20 a 30%), constatou-se que este tratamento é essencial para a redução da toxicidade ao processo biológico. A dosagem de coagulante e o pH ótimos variam conforme a característica do despejo e devem ser determinadas diariamente. No sistema biológico, observou-se uma remoção significativa da DQO do efluente bruto gerado na indústria, não apenas por biodegradação, mas também por volatilização e adsorção. Os testes de bancada evidenciaram remoções de DQO por arraste com ar de 47 a 77 % e por adsorção no lodo biológico, de 42%. Apesar dos constantes choques de carga orgânica e de poluentes tóxicos, conseguiu-se atingir o estado estacionário com variações máximas da concentração de sólidos em suspensão voláteis no tanque de aeração entre 20 e 30%. Neste período, a idade do lodo situou-se em torno de 25 a 30 dias e o tempo de detenção hidráulico foi de 3,8 dias. A eficiência média de remoção de DQO neste período foi de 86%. Os testes com a unidade piloto demonstraram que a utilização de carvão ativado em pó (CAP) produz resultados satisfatórios, comprovando a redução de poluentes tóxicos da água residuária e refletindo em uma significativa melhora na biodegradabilidade do efluente, com aumento da concentração de sólidos em suspensão voláteis no tanque de aeração (de 1380 mg/L para 3820 mg/L) e redução da amplitude de variação da DQO do efluente tratado que passou de 600 a 3200 mgO2/L para o sistema sem CAP para 300 a 600 mgO2/L para o sistema com CAP. Notou-se, também, com a adição de CAP, melhoria na sedimentação do lodo. Pode-se concluir também que o sistema de tratamento atendeu a legislação atual do Estado de São Paulo, com uma remoção média de 80% da DBO5. / Wastewater treatment systems continuously receiving shock loads and the behavior of contaminants under unsteady state conditions are not very well documented in our country, with limited degree of knowledge in the world on the removal of specific pollutants like endocrine disrupting chemicals (EDC) in physical chemical and biological wastewater treatment systems. The present work brings a case study regarding an industry which wastewaters were generated from plants with multiproducts and campaign production with variable composition, and with nonylphenols as one of their raw materials which is known as an endocrine disrupting chemical. The organic load and toxicity removal mechanisms of the wastewater to the biological treatment were studied in bench scale whilst their treatability was evaluated through coagulation, flocculation, dissolved air flotation followed by activated sludge, in pilot scale. The feasibility of the addition of powdered activated carbon to the biological system was also studied. The large qualitative and quantitative variability of the wastewater requires an equalization time of at least 30 hours. The main responsible for this variability in quality is the chemical unit process which wastewaters are originated from reactors and tanks cleanings. Although the low efficiency in COD removal obtained with coagulation, flocculation and dissolved air flotation (20 to 30%), it was found that this process is essential to the toxicity reduction for the biological process. Optimum pH and coagulant dose vary with the wastewater characteristics, and must be determined on a daily basis. On the biological system, it was observed important raw wastewater COD elimination not only through biodegradation, but also through volatilization and adsorption. Bench tests revealed COD elimination of 47 to 77% by air stripping and 42% by adsorption onto the biological sludge. Despite of constant organic and toxic shock loads, it had been possible to reach the steady state during which the maximum variation on the volatile suspended solids concentration was 20 to 30%. During this period, sludge age was around 25 to 30 days, and the hydraulic detention time was 3,8 days. Average efficiency on COD removal in this period was 86%. Tests results with PAC dosage on the pilot plant showed satisfactory, proving the reduction of toxic compounds from the wastewater and resulting in biodegradability improvement. The increase of volatile suspended solids in the aeration tank was from 1380 mg/L to 3820 mg/L, and reduction in the range of variation of remaining treated water COD from 600 to 3200 mgO2/L (system without CAP) down to 300 to 600 mgO2/L (system with CAP). The improvement on the sludge sedimentation with PAC addition was also remarkable. One can also conclude the treatment system attained the current legislation of the State of São Paulo, with 80% BOD5 removal.

Os objetivos deste trabalho foram avaliar o desempenho do reator anaeróbio operado em batelada seqüencial quando submetido ao aumento progressivo da concentração de glicose e estimar os parâmetros cinéticos da degradação da glicose. Inicialmente o reator foi operado com ciclos de 8 horas, tratando glicose nas concentrações, aproximadas, de 500, 1000 e 2000 mg/L. Não foi detectada glicose no efluente nas três condições. O reator operou de maneira estável, tratando aproximadamente 500 mg/L de glicose, com eficiência na remoção da DQO filtrada entre 93% e 97%. Na operação com concentrações de glicose no afluente próximas de 1000 mg/L e 2000 mg/L, observou-se instabilidade operacional, principalmente devido à produção de polímeros extracelulares (EPS) que comprometeram a hidrodinâmica e a transferência de massa no sistema. Os valores médios da concentrações de ácidos voláteis no efluente foram de 159 ± 72 mg/L e 374 ± 92 mg/L, respectivamente. Aos perfis de concentração de glicose foi ajustado modelo de primeira ordem, enquanto que um modelo modificado, contemplando concentração residual de matéria orgânica, foi ajustado aos perfis temporais de DQO. Para verificar a formação do EPS, operou-se o reator com 3 horas de ciclo nas concentrações, aproximadas, de 500 e 1000 mg/L. Esta fase teve como objetivo verificar a hipótese, segundo a qual, a produção de EPS seria resultado da exposição da biomassa a baixas concentrações de matéria orgânica por longo período. Dessa forma, reduzindo o tempo de ciclo, a exposição a baixas concentrações também seria reduzida. No entanto, embora o reator tenha operado com relativa estabilidade, verificou-se formação de grande quantidade de EPS logo na primeira condição operacional, com aproximadamente, 500 mg/L de glicose no afluente, indicando que a hipótese não estava correta. / The main objectives of this study were to evaluate the performance of the anaerobic sequencing batch reactor when subjected to a progressive increasing of the influent glucose concentration and estimate the kinetic parameters of glucoses degradation. Initially the reactor was operated with 8-hour cycles, treating glucose at concentrations of 500, 1000 and 2000 mg/L. Glucose was not detected in the effluent in all these three conditions. The reactor showed operating stability treating glucose concentration of approximately 500mg/L, with efficiencies between 93% to 97% in the filtrated COD removal. In the operation with glucose concentrations of 1000 mg/L and 2000 mg/L, approximately, it could be noticed an operational instability, caused mainly by a production of extracellular polymers (EPS) leading to hydrodynamic and mass transfer problems in the reactor. The mean values of volatile acids concentration in the effluent were about 159 ± 72mg/L and 374 ± 92mg/L, respectively. A first order model was adjusted to glucose concentration profiles, and a modified model, including a residual concentration of substrate, was adjusted to COD temporal profiles. To verify the EPS formation, the reactor was operated with 3-hour cycle in the concentrations of 500 and 1000 mg/L This stage had the objective of verifying if the EPS production would result from the exposure of the biomass to low concentration of substrate for a long period of time. Thus, reducing the time cycle, the exposure to low concentrations would also be reduced. Nevertheless, even with the reactor operating with relative stability, the hypotheses could not be verified due the formation of a large amounts of EPS right in the first operational condition with approximately to 500 mg/L of glucose in the influent, showing that the hypothesis was not right.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-09-12T14:36:34Z No. of bitstreams: 1 JOELMA SALES DOS SANTOS - DISSERTAÇÃO PPGEA 2008..pdf: 2148772 bytes, checksum: df2be91fa70bfec779b2da346fa4693c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-12T14:36:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOELMA SALES DOS SANTOS - DISSERTAÇÃO PPGEA 2008..pdf: 2148772 bytes, checksum: df2be91fa70bfec779b2da346fa4693c (MD5) Previous issue date: 2008-02 / Capes / Com o objetivo de avaliar os parâmetros de transporte fator de retardamento, coeficiente de dispersão-difusão e curva de efluente dos íons cálcio, magnésio, sódio, potássio e da condutividade elétrica presentes nas águas residuárias de origem de doméstica tratada e de suinocultura realizou-se um experimento em laboratório com colunas de solos Argissolo Vermelho-Amarelo Eutrófico e Neossolo Regolítico Eutrófico. Através de frascos de Mariotte passou-se cerca de dois volumes de água destilada nas colunas e, em seguida, interligou-se outro frasco contendo as águas residuárias que lixiviou 3,75 volume de poros divididos em 25 alíquotas. Os efluentes obtidos das colunas foram encaminhados ao laboratório e com os valores das concentrações relativas foram construídas as curvas de distribuição de efluentes para os solutos cálcio, magnésio, sódio e potássio. Os parâmetros de transportes foram calculados através modelo computacional DISP (Programa para cálculo dos parâmetros de transporte de solutos no solo em deslocamento de fluidos miscíveis). Os resultados obtidos permitiram concluir que os fatores de retardamento foram mais altos para o sódio no solo Argissolo Vermelho-Amarelo Eutrófico e para o íon magnésio no Neossolo Regolítico Eutrófico lixiviados com água residuária doméstica tratada. Para a água residuária de suinocultura os maiores valores foram calculados para o íon magnésio nos dois solos. Em relação aos coeficientes de dispersão-difusão verificou-se que os maiores valores foram observados para o Neossolo Regolítico Eutrófico independe do tipo de água. De modo geral o maior aporte de nutrientes foi detectado nos solos Argissolo Vermelho-Amarelo Eutrófico e Neossolo Regolítico Eutrófico após ser lixiviado com as águas residuárias doméstica tratada e de suinocultura.

O tratamento de águas residuárias industriais, submetido constantemente a cargas de choque, é pouco estudado no Brasil, sendo limitado o grau de conhecimento que se tem no mundo sobre os mecanismos de remoção de disruptores endócrinos nos sistemas de tratamento físico-químicos e biológicos. O presente trabalho traz um estudo de caso, envolvendo uma indústria com uma composição de produtos muito diversificada, com despejos líquidos de unidades isoladas de qualidades diversas e que tem como uma das principais matérias-primas, nonil fenóis, conhecidos disruptores endócrinos. Os mecanismos de remoção de carga orgânica e a avaliação da toxicidade da água residuária ao processo biológico de tratamento foram estudados em escala de laboratório, enquanto que a sua tratabilidade por coagulação, floculação, flotação com ar dissolvido seguido de sistema de lodos ativados, em escala piloto. Avaliou-se, também, a aplicabilidade do tratamento biológico com carvão ativado em pó. A grande variação qualitativa e quantitativa da água residuária bruta requer uma unidade de equalização com tempo de detenção de pelo menos 30 horas. O maior responsável por esta variação de qualidade é o processo da unidade química, cujo efluente é proveniente de lavagens de tanques e reatores. Apesar da reduzida eficiência de remoção de DQO obtida com a coagulação, floculação e flotação com ar dissolvido (20 a 30%), constatou-se que este tratamento é essencial para a redução da toxicidade ao processo biológico. A dosagem de coagulante e o pH ótimos variam conforme a característica do despejo e devem ser determinadas diariamente. No sistema biológico, observou-se uma remoção significativa da DQO do efluente bruto gerado na indústria, não apenas por biodegradação, mas também por volatilização e adsorção. Os testes de bancada evidenciaram remoções de DQO por arraste com ar de 47 a 77 % e por adsorção no lodo biológico, de 42%. Apesar dos constantes choques de carga orgânica e de poluentes tóxicos, conseguiu-se atingir o estado estacionário com variações máximas da concentração de sólidos em suspensão voláteis no tanque de aeração entre 20 e 30%. Neste período, a idade do lodo situou-se em torno de 25 a 30 dias e o tempo de detenção hidráulico foi de 3,8 dias. A eficiência média de remoção de DQO neste período foi de 86%. Os testes com a unidade piloto demonstraram que a utilização de carvão ativado em pó (CAP) produz resultados satisfatórios, comprovando a redução de poluentes tóxicos da água residuária e refletindo em uma significativa melhora na biodegradabilidade do efluente, com aumento da concentração de sólidos em suspensão voláteis no tanque de aeração (de 1380 mg/L para 3820 mg/L) e redução da amplitude de variação da DQO do efluente tratado que passou de 600 a 3200 mgO2/L para o sistema sem CAP para 300 a 600 mgO2/L para o sistema com CAP. Notou-se, também, com a adição de CAP, melhoria na sedimentação do lodo. Pode-se concluir também que o sistema de tratamento atendeu a legislação atual do Estado de São Paulo, com uma remoção média de 80% da DBO5. / Wastewater treatment systems continuously receiving shock loads and the behavior of contaminants under unsteady state conditions are not very well documented in our country, with limited degree of knowledge in the world on the removal of specific pollutants like endocrine disrupting chemicals (EDC) in physical chemical and biological wastewater treatment systems. The present work brings a case study regarding an industry which wastewaters were generated from plants with multiproducts and campaign production with variable composition, and with nonylphenols as one of their raw materials which is known as an endocrine disrupting chemical. The organic load and toxicity removal mechanisms of the wastewater to the biological treatment were studied in bench scale whilst their treatability was evaluated through coagulation, flocculation, dissolved air flotation followed by activated sludge, in pilot scale. The feasibility of the addition of powdered activated carbon to the biological system was also studied. The large qualitative and quantitative variability of the wastewater requires an equalization time of at least 30 hours. The main responsible for this variability in quality is the chemical unit process which wastewaters are originated from reactors and tanks cleanings. Although the low efficiency in COD removal obtained with coagulation, flocculation and dissolved air flotation (20 to 30%), it was found that this process is essential to the toxicity reduction for the biological process. Optimum pH and coagulant dose vary with the wastewater characteristics, and must be determined on a daily basis. On the biological system, it was observed important raw wastewater COD elimination not only through biodegradation, but also through volatilization and adsorption. Bench tests revealed COD elimination of 47 to 77% by air stripping and 42% by adsorption onto the biological sludge. Despite of constant organic and toxic shock loads, it had been possible to reach the steady state during which the maximum variation on the volatile suspended solids concentration was 20 to 30%. During this period, sludge age was around 25 to 30 days, and the hydraulic detention time was 3,8 days. Average efficiency on COD removal in this period was 86%. Tests results with PAC dosage on the pilot plant showed satisfactory, proving the reduction of toxic compounds from the wastewater and resulting in biodegradability improvement. The increase of volatile suspended solids in the aeration tank was from 1380 mg/L to 3820 mg/L, and reduction in the range of variation of remaining treated water COD from 600 to 3200 mgO2/L (system without CAP) down to 300 to 600 mgO2/L (system with CAP). The improvement on the sludge sedimentation with PAC addition was also remarkable. One can also conclude the treatment system attained the current legislation of the State of São Paulo, with 80% BOD5 removal.

Os efeitos das relações DQO/sulfato e das variações progressivas da concentração de sulfato sobre o desempenho de um reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF) em escala de bancada, tratando substrato sintético submetido a aumentos na concentração de sulfato afluente, foram investigados. O substrato sintético foi composto por glicose, acetato de amônio, bicarbonato de sódio e soluções nutricionais de sais e metais traços. O reator foi preenchido com matrizes cúbicas de espuma de poliuretano para imobilização da biomassa. A demanda química de oxigênio (DQO) no afluente foi de cerca de 2435 '+ OU -' 632 mg/L ao longo dos experimentos, enquanto a concentração de sulfato afluente foi progressivamente aumentada de 28 para 1000 e 2000 mg/L, resultando em relações DQO/sulfato de 87, 2,4 e 1,22, respectivamente, nas quatro etapas experimentais avaliadas. Sob relação DQO/sulfato de 87 houve indicações de sintrofismo entre microrganismos metanogênicos (MM) e microrganismos redutores de sulfato (MRS). Na relação DQO/sulfato de 2,4 houve predomínio da redução de sulfato, e portanto dos MRS, enquanto na relação DQO/sulfato de 1,22 houve limitação da redução de sulfato, indicando provável predomínio de MM sobre MRS, devida a limitações de biomassa ou de matéria orgânica disponível, ou de transferência de massa para o sulfato. Entretanto, metanogênese e redução de sulfato não foram processos excludentes. De maneira a melhorar a separação líquido-gás, uma nova configuração segmentada foi internamente testada no reator, de modo que o mesmo fosse capaz de atingir e manter o estado de equilíbrio dinâmico aparente / The effects of the COD to sulfate ratio and of the progressive variations of sulfate concentrations on the performance of a bench-scale horizontal-flow anaerobic immobilized sludge (HAIS) reactor treating a synthetic substrate under increasing sulfate concentrations was investigated. The synthetic substrate was composed of glucose, ammonium acetate, sodium bicarbonate and trace metal nutritional solution. The reactor was filled with polyurethane foam cubic matrices for biomass immobilization. Influent chemical oxigen demand (COD) was kept almost constant along the experiments (2453 '+ OR -' 632 mg/L) while the influent sulfate concentration was increased from 28 to 1000 and 2000 mg/L, resulting in COD/'SO IND.4 POT.-2' ratios of 87; 2,4; and 1,22, respectively, in the four experimental phases assayed. Under COD/'SO IND.4 POT.-2' ratio of 87, there was indication of syntrophism between methanogenic microorganisms (MM) and sulfatereducing microorganisms (SRM). Under COD/'SO IND.4 POT.-2' ratio of 2,4, there was a sulfate reduction predominance and therefore, of SRM, while under COD/'SO IND.4 POT.-2' of 1,22, there was a sulfate reduction limitation, that probably indicates a MM predominance over SRM, due to biomass limitation, or available organic matter limitation, or sulfate mass transfer limitation. Meanwhile, there was no exclusion between methanogenesis and sulfate reduction processes. In order to improve better liquid-gas separation, a new staged configuration was tested inside the reactor, so that it was able to reach and to maintain the dynamic steady-state equilibrium

Os objetivos deste trabalho foram avaliar o desempenho do reator anaeróbio operado em batelada seqüencial quando submetido ao aumento progressivo da concentração de glicose e estimar os parâmetros cinéticos da degradação da glicose. Inicialmente o reator foi operado com ciclos de 8 horas, tratando glicose nas concentrações, aproximadas, de 500, 1000 e 2000 mg/L. Não foi detectada glicose no efluente nas três condições. O reator operou de maneira estável, tratando aproximadamente 500 mg/L de glicose, com eficiência na remoção da DQO filtrada entre 93% e 97%. Na operação com concentrações de glicose no afluente próximas de 1000 mg/L e 2000 mg/L, observou-se instabilidade operacional, principalmente devido à produção de polímeros extracelulares (EPS) que comprometeram a hidrodinâmica e a transferência de massa no sistema. Os valores médios da concentrações de ácidos voláteis no efluente foram de 159 ± 72 mg/L e 374 ± 92 mg/L, respectivamente. Aos perfis de concentração de glicose foi ajustado modelo de primeira ordem, enquanto que um modelo modificado, contemplando concentração residual de matéria orgânica, foi ajustado aos perfis temporais de DQO. Para verificar a formação do EPS, operou-se o reator com 3 horas de ciclo nas concentrações, aproximadas, de 500 e 1000 mg/L. Esta fase teve como objetivo verificar a hipótese, segundo a qual, a produção de EPS seria resultado da exposição da biomassa a baixas concentrações de matéria orgânica por longo período. Dessa forma, reduzindo o tempo de ciclo, a exposição a baixas concentrações também seria reduzida. No entanto, embora o reator tenha operado com relativa estabilidade, verificou-se formação de grande quantidade de EPS logo na primeira condição operacional, com aproximadamente, 500 mg/L de glicose no afluente, indicando que a hipótese não estava correta. / The main objectives of this study were to evaluate the performance of the anaerobic sequencing batch reactor when subjected to a progressive increasing of the influent glucose concentration and estimate the kinetic parameters of glucoses degradation. Initially the reactor was operated with 8-hour cycles, treating glucose at concentrations of 500, 1000 and 2000 mg/L. Glucose was not detected in the effluent in all these three conditions. The reactor showed operating stability treating glucose concentration of approximately 500mg/L, with efficiencies between 93% to 97% in the filtrated COD removal. In the operation with glucose concentrations of 1000 mg/L and 2000 mg/L, approximately, it could be noticed an operational instability, caused mainly by a production of extracellular polymers (EPS) leading to hydrodynamic and mass transfer problems in the reactor. The mean values of volatile acids concentration in the effluent were about 159 ± 72mg/L and 374 ± 92mg/L, respectively. A first order model was adjusted to glucose concentration profiles, and a modified model, including a residual concentration of substrate, was adjusted to COD temporal profiles. To verify the EPS formation, the reactor was operated with 3-hour cycle in the concentrations of 500 and 1000 mg/L This stage had the objective of verifying if the EPS production would result from the exposure of the biomass to low concentration of substrate for a long period of time. Thus, reducing the time cycle, the exposure to low concentrations would also be reduced. Nevertheless, even with the reactor operating with relative stability, the hypotheses could not be verified due the formation of a large amounts of EPS right in the first operational condition with approximately to 500 mg/L of glucose in the influent, showing that the hypothesis was not right.