Dissertations / Theses on the topic 'Efluentes - Tratamento - Floculação'

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marilda M T Fornari.pdf: 813038 bytes, checksum: 1672b5ca9a95a70d2125540cf442fb8a (MD5) Previous issue date: 2008-02-12
In the present work has been studied the electro-flocculation efficiency on the reduction of organic and inorganic material concentrations such as Chemical Oxygen Demand (COD), turbidity, total solids and metal, mainly chromium, on an untreated tannery effluent using a pair of electrodes. For this purpose, a lab scale Electro-Flocculation (EF) reactor was constructed using an 8-L plastic cylindrical container, containing a valve in its lower part for sludge evacuation and a horizontal support in its upper part for fixing a pair of electrolytic cell in upright position into a 5-L available reactor volume. The electrodes plates, made of iron or aluminum, were connected to terminals of direct current power supply. All the physical-chemistry parameters were measured following the Standard Methods for water analysis, while metal concentrations were determined using the Synchrotron X-Ray Fluorescence technique, available in the Brazilian Synchrotron Light Laboratory. In order to determine optimal operating conditions, the effects of current intensity, electrodes distance, effluent initial pH, and EF time have been experimentally examined, according to a statistic planning and correlation analysis. For each electrode, a total of 11 EF experiments were carried out for maximum and minimum values of EF reactor operating parameters. Applying a 95% confidence level into the correlation analysis between EF parameters, the physical-chemistry parameters and metal concentrations were reduced in all of them when the effluent initial pH was increased, while the EF time and the applied voltage were reduced for small electrodes distances. Moreover, the EF treatment efficiencies tend towards higher values with an increasing on the current intensity. In order to determine the best reactor operating values, other EF experiments were performed varying the effluent initial pH from 6.5 to 9.0 and from 6.0 to 8.5 for iron and aluminum electrodes, respectively, fixing the distance between the electrodes in 4.0 cm, the current intensity in 5.5 A and the EF time in 30 minutes. Nevertheless, these EF experiments have shown that the reduction factor on parameter concentrations due to an increasing of effluent initial pH was not significant compared to prior experiments. Henceforth, the effluent pH value was maintained near to the original one for the next EF treatments, avoiding introducing other substances into the effluent. Keeping effluent pH value in 7.5, other EF experiments were performed changing the EF time from 15 to 120 min., fixing current intensities and electrode distances in 5.5 A and 4.0 cm, respectively. For these reactor conditions, the EF time setting up in 30 min. was enough to get a good efficiency according the reduction factor in the most of parameters examined, without increasing a lot the reactor electrical power, for both kinds of electrodes. The EF reactor purpose and examined has shown a high efficiency on turbidity and chromium concentration reduction factor (98%). Furthermore, this system can be also used to reduce other elementary concentrations such as calcium, potassium and zinc, for both kinds of electrodes (Fe/Al). In comparison with iron electrodes, aluminum one has reported a better reduction factor (80%) on COD values and a good reduction factor (50%) on iron concentration. On the other hand, the EF method for tanneries effluent treatment system was also compared with conventional method using coagulating and flocculating agents, showing a great similarity between them in the reduction factor. In the EF method is not necessary to introduce substances to start the coagulation and flocculation process in effluent treatment.
Este trabalho tem por objetivo o estudo da eficiência da eletro-floculação na redução das concentrações de substâncias orgânicas e inorgânicas expressas através dos parâmetros: Demanda Química de Oxigênio (DQO), turbidez, sólidos totais e metais, principalmente o cromo, em efluente de curtume não tratado, utilizando um par de eletrodos. Para esse propósito foi construído, em escala laboratorial, um reator confeccionado a partir de um recipiente plástico de 8 litros, contendo uma válvula na parte inferior, para a retirada dos sedimentos, e um suporte horizontal na parte superior para a fixação do par de células eletrolíticas, em posição perpendicular dentro do reator com volume útil de 5 litros. As placas de eletrodos, de ferro e alumínio, foram conectadas a uma fonte de alimentação de energia.Todos os parâmetros físico-químicos foram determinados seguindo o Método Padrão para análise de água, enquanto que as concentrações de metal foram determinadas através da técnica de Fluorescência de Raios X por Reflexão Total, (SR-TXRF), disponível no Laboratório Nacional de Luz Síncroton. A fim de determinar as condições ótimas de operação, os efeitos da intensidade da corrente, distância entre eletrodos, pH inicial do efluente e tempo de eletrólise foram avaliados experimentalmente, de acordo com um planejamento estatístico e análise de correlação. Para cada eletrodo, foram realizados 11 experimentos de EF com valores máximos e mínimos para os parâmetros de operação do reator. Empregando um nível de 95% de confiança na correlação de análises dos parâmetros a análise de correlação entre os parâmetros de EF, os modelos mostraram tendência de redução nas concentrações dos parâmetros físico-químicos e de metais, quando o pH inicial do efluente foi elevado, enquanto o tempo de EF e a voltagem aplicada apresentaram tendência de redução nos valores para uma menor distância entre os eletrodos.. Além disso, a eficiência do tratamento de EF tende a valores mais elevados com o aumento na intensidade de corrente. A fim de determinar as melhores condições de operação do reator, outros experimentos EF foram feitos variando o pH inicial de 6.5 a 9.0 e de 6.0 a 8.5 para eletrodos de ferro e alumínio, respectivamente, fixando a distância entre os eletrodos em 4.0 cm, a intensidade da corrente em 5.5 A e o tempo de EF em 30 minutos. Entretanto, esses experimentos mostraram que o fator de redução percentual na concentração dos parâmetros, causada pelo aumento no pH inicial do efluente, não foi significativo comparado aos experimentos anteriores. Nos tratamentos posteriores de EF, o pH do efluente foi mantido próximo ao original, evitando a introdução de outras substâncias no efluente. Mantendo o valor do pH do efluente em 7.5, outros experimentos de EF foram realizados variando o tempo de eletrólise de 15 a 120 min., e fixando a intensidade da corrente e distância entre os eletrodos em 5.5 A e 4.0 cm., respectivamente. Nessas condições, o tempo de EF fixado em 30 min. foi suficiente para alcançar uma boa eficiência, de acordo com o fator de redução, para maioria dos parâmetros analisados, sem aumentar muito a potência elétrica do reator, para os dois tipos de eletrodos. Os experimentos realizados com reator de EF mostraram uma alta eficiência na redução da turbidez e concentração de cromo (98%). Ademais, esse sistema também pode ser utilizado na redução de outras concentrações elementares como cálcio, potássio e zinco, para ambos os tipos de eletrodos (Fe/Al). Em comparação com os eletrodos de ferro, o eletrodo de alumínio apresentou um melhor fator de redução nos valores de DQO (80%) e um bom fator de redução de ferro (50%). Por outro lado, o método de EF para o tratamento de sistema de efluentes de curtumes foi também comparado ao método convencional utilizando agentes coagulantes e floculantes, mostrando uma grande semelhança entre eles no fator de redução. No método EF não é necessário introduzir substâncias para iniciar o processo de coagulação e floculação no tratamento de efluente.

O objetivo geral do presente trabalho foi a concepção e o desenvolvimento de um sistema compacto de floculação em linha, em escala semipiloto, com o aproveitamento da energia cinética do fluxo hidráulico para promover a agitação necessária à dispersão de um polímero floculante e a geração dos flocos ao longo de um reator tubular helicoidal. O sistema denominado de Reator Gerador de Flocos (RGF), foi desenvolvido para a geração de flocos aerados ou não (com o uso de um colóide de Fe(OH)3, como modelo) e uma poliacrilamida catiônica de alto peso molecular (Mafloc 490C). Foram testados 5 modelos diferentes de RGFs (variação no comprimento/volume) para a geração dos flocos em diferentes vazões de alimentação e foi selecionado o reator mais eficiente em termos de separação sólido/líquido. Os estudos de avaliação da eficiência de floculação do RGF foram realizados comparativamente através da caracterização dos flocos formados e do comportamento dos flocos numa etapa posterior de separação sólido/líquido. Nos ensaios de geração de flocos não aerados foram medidos o tempo de sedimentação, a turbidez do sobrenadante e o volume sedimentado em cone Imhoff. Ainda, análise fotográfica possibilitou a medição do tamanho dos flocos não aerados e através da correlação logarítmica com a massa dos mesmos, foi possível determinar a dimensão fractal (dF) destes flocos de Fe(OH)3. A eficiência na geração de flocos aerados no RGF com o emprego de microbolhas (diâmetros inferiores a 70 mm) foi avaliada através da velocidade de ascensão dos flocos em uma célula cilíndrica fixa à uma coluna de flotação posterior ao RGF. Estudos de caracterização do regime hidráulico do reator com o emprego de traçadores (azul de metileno) e a determinação do gradiente de velocidade (G) e do número de Reynolds (Re) foram realizados. A curva de resposta do traçador apresentou um pico intenso e estreito, no perfil de velocidade investigado (3L.min-1), caracterizando um fluxo do tipo pistão para o RGF. Ainda, um regime turbulento (Re > 5000) e um G de 1420 s-1 foram determinados. O RGF 3 (modelo 3, com 12m/1,2 L) apresentou a melhor eficiência na geração dos flocos, com e sem o emprego de microbolhas. Nos ensaios de sedimentação, os melhores resultados em termos de velocidade de separação foram obtidos nas seguintes condições experimentais: 4 L.min-1 de vazão de alimentação, 5 mg.L-1 de Mafloc 490C, atingindo velocidade da ordem de 19 m.h-1, turbidez residual de 1 NTU, e volume de sólidos sedimentáveis de 7 mL.L-1. As análises fotográficas permitiram estimar flocos com diâmetros num intervalo entre 400 e 2000 mm. A partir do emprego da equação de sedimentação para fluxo laminar de Stokes, foi constatado o decréscimo da densidade flocos de Fe(OH)3 com o aumento do tamanho dos mesmos, atingindo um valor médio de 1019 kg.m-3. Um dF de 2,98 foi obtido, caracterizando um floco esférico, de baixa porosidade e com estrutura densa. Os melhores resultados na velocidade de ascensão dos flocos aerados foram obtidos com os seguintes parâmetros: vazão de alimentação de 2 L.min-1, concentração de 5 mg.L-1 de Mafloc 490C, sendo obtidas velocidades na ordem de 112 m.h-1. Esses flocos aerados ascendem com velocidades equivalentes à bolhas com diâmetros entre 185 e 240 mm (D50 entre 30-70 mm para as microbolhas individuais e isoladas). A alta velocidade de separação sólido/líquido obtida nos estudos com flocos aerados comparativamente com os flocos não aerados mostram claramente a viabilidade de emprego das microbolhas na separação por floculação- flotação (flutuação). Os resultados obtidos permitem prever um elevado potencial de aplicação em nível industrial do RGF, principalmente por apresentar um baixo tempo de residência, ausência de partes móveis (agitadores), pequena área ocupada, uma mistura do tipo pistão (ideal para floculação), ausência de curto-circuitos ou zonas mortas e um crescimento uniforme com elevada cinética na geração dos flocos.

A separação/remoção de óleos emulsificados em água foi estudada, utilizando um novo processo baseado nas técnicas de floculação pneumática em linha, seguida de separação por flotação (denominado de processo de Floculação-Flotação ou processo FF). A primeira etapa do estudo foi o projeto, construção e montagem de um sistema piloto de geração de emulsões, floculação pneumática em linha e de separação por flotação, instalado no Laboratório de Águas Oleosas, na Refinaria Alberto Pasqualini (REFAP S.A.), Canoas-RS. Após esta etapa, foram realizados estudos utilizando água oleosa sintética, visando caracterizar e otimizar os principais parâmetros da floculação pneumática, fase determinante no processo FF. Os resultados mostraram que a melhor eficiência, 93 %, foi obtida quando da utilização de um floculador tipo serpentina de 20 elementos de mistura (MS-20), uma concentração de 2 mg/L de floculante (PVA) e uma vazão de ar de 40 L/min. Esta eficiência correspondeu a uma concentração residual de óleo na água tratada de 10 mg/L. Foi demonstrado ainda que, independentemente do tipo de floculador e da vazão de água oleosa, a remoção de óleo é determinada pela perda de carga resultante da injeção de ar antes do floculador. No estudo do tratamento do efluente oleoso proveniente da saída do separador PPI (REFAP S.A.), os melhores resultados foram obtidos utilizando-se o Mafloc-489 (floculante catiônico de alto peso molecular), em uma concentração de 6 mg/L, proporcionando uma concentração residual de óleo no efluente tratado de 8 mg/L (91 % de remoção) O processo de Floculação-Flotação estudado, demonstrou ser também eficiente na remoção de outros poluentes do efluente, além do óleo. Nas melhores condições operacionais, foram removidos 87 % da turbidez, 90 % dos sólidos suspensos, 91 % do óleo e 56 % da demanda química de oxigênio (DQO), proporcionando, em apenas uma etapa de tratamento, um efluente tratado com níveis de poluentes analisados abaixo do padrão exigido pelo órgão ambiental Estadual (FEPAM). Os principais mecanismos envolvidos no processo FF estão relacionados com a irreversibilidade na adsorção do polímero sob turbulência e a conformação deste na interface óleo/água/ar. O alto grau de cisalhamento, resultado dos fluxos volumétricos de ar e água, e a maior “insolubilidade” (precipitação) do polímero na interface ar/água, facilitam a geração de grandes flocos aerados de estrutura fibrosa. Esses resultados e outros obtidos com diferentes efluentes reais e suspensões sólidas mostraram que o processo FF possui um elevado potencial como nova operação unitária de separação líquido1/líquido2, sólido/líquido ou sólido/líquido1/líquido2. As principais vantagens do FF são os baixos custos envolvidos (investimento e operacional), a simplicidade dos elementos construtivos (compactos), a confiabilidade nos resultados e sua elevada capacidade de tratamento (> 60 m3/m2/h).

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Luiz G de Lima Vaz.pdf: 2121268 bytes, checksum: 8362ccb905b9c1c473a10787d8b74866 (MD5) Previous issue date: 2009-02-17
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
The process of electroplating effluents with high levels of heavy metals and large amounts of dissolved and suspended materials, resulting in high values of color and turbidity, respectively. Because of these characteristics, the effluent of electroplating industries require efficient processes to achieve the levels of concentration and physical and chemical parameters recommended by the environmental legislation. In this context we evaluated the efficiency of organic coagulants (seeds of Moringa oleifera Lam, chitosan, Tanfloc SG and Acquapol C1) and inorganic (aluminum sulfate and ferric chloride) in the first stage of wastewater treatment of electroplating through a planning saturated Plackett and Burman (PB12) followed by a central composite rotational design (DCCR). The following variables were studied: concentration (C), velocity of rapid mixing (VMR) and slow (VML) and time of rapid mix (TMR) and slow (TML), with 30 min of sedimentation, and the response variables analyzed for each coagulant: color, turbidity, settleable solids and COD. Among the agents coagulants/flocculants tested after the completion of PB12, the best combination of results for the removal of the studied parameters occurred with chitosan. The operating conditions were optimized by the statistical program: TMR of 100 rpm, TML of 20 rpm, VMR and VML of 6 and 30 min, respectively, concentration of 12.67 ppm and sedimentation time of 30 min. These conditions it is expected to remove 89.44% of color, 96.87% of turbidity and 35.81% of COD. Based on the results obtained chitosan presented a promising coagulant to the wastewater treatment of electroplating.
Os processos de galvanização geram efluentes com elevados teores de metais pesados e grande quantidade de materiais dissolvidos e suspensos, ocasionando altos valores de cor e turbidez, respectivamente. Devido a estas características o efluente das indústrias de galvanoplastia requerem processos eficientes para alcançar os níveis de concentração e parâmetros físico-químicos recomendados pela legislação ambiental. Neste contexto o presente trabalho avaliou a eficiência de coagulantes orgânicos (sementes de Moringa oleifera Lam, quitosana, Tanfloc SG e Acquapol C1) e inorgânicos (sulfato de alumínio e cloreto férrico) na primeira etapa de tratamento de efluente de galvanoplastia, por meio de um planejamento de Plackett e Burman (PB12) seguido de um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR). As seguintes variáveis foram estudadas: concentração (C), velocidade de mistura rápida (VMR) e lenta (VML) e tempo de mistura rápida (TMR) e lenta (TML), com 30 min de sedimentação, sendo as variáveis de resposta analisadas para cada coagulante: cor, turbidez, sólidos sedimentáveis e DQO. Dentre os agentes coagulantes/floculantes testados, após a realização do PB12, a melhor combinação de resultados para a remoção dos parâmetros estudados ocorreu com a quitosana. As condições operacionais otimizadas pelo programa estatístico foram: TMR de 100 rpm, TML de 20 rpm, VMR e VML de 6 e 30 min, respectivamente, concentração de 12,67 ppm e tempo de sedimentação de 30 min. Nestas condições espera-se remover 89,44% de cor, 96,87% de turbidez e 35,81% de DQO. Com base nos resultados obtidos a quitosana se apresentou um coagulante promissor para o tratamento do efluente de galvanoplastia.

Orientador: Carlos Gomes da Nave Mendes
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil
Made available in DSpace on 2018-08-03T21:52:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Teixeira_PrisciladaCunha_M.pdf: 1387697 bytes, checksum: c784aacc4ff7aa84b5cf9a9541830d57 (MD5) Previous issue date: 2003
Mestrado

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Made available in DSpace on 2012-10-23T17:52:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 252704.pdf: 2944779 bytes, checksum: a88f0c895fcb36279cf4c515580d7348 (MD5)
A indústria têxtil consome quantidade considerável de água durante os processos de tingimento e acabamento. Os corantes são extensivamente usados e os efluentes descarregados em rios ou plantas de tratamento público são altamente contaminados. A introdução de cor nos corpos receptores pode provocar, além de poluição visual, forte interferência nos processos fotossintéticos naturais. O objetivo do presente trabalho foi investigar a remoção dos corantes reativos, Preto Reativo 5 e Laranja Reativo 16, através do processo combinado de tratamento coagulação/adsorção em carvão ativado. Um carvão ativado derivado de cascas de coco foi utilizado como adsorvente e cloreto de alumínio foi escolhido como coagulante. Visando obter as melhores condições de remoção dos corantes, verificou-se a influência dos seguintes parâmetros: dosagens de coagulante e alcalinizante, condições operacionais ótimas de agitação e sedimentação, pH da solução aquosa, agitação do banho, granulometria do adsorvente, temperatura da mistura e adição de sal (cloreto de sódio). Espectrofotometria foi a técnica de análise utilizada para medir a concentração do corante remanescente na fase fluida. Os modelos de isotermas de Langmuir, Freundlich e Radke & Prausnitz foram utilizados para correlacionar os resultados experimentais, tendo apresentado boa correlação. A eficiência de remoção foi de aproximadamente 90% e 84% para o Preto 5 e Laranja 16, respectivamente. Para a avaliação final do efluente obtido após o processo de coagulação e adsorção, foram realizados testes de toxicidade aguda com Artemia salina e Daphnia magna, verificando-se que o efluente final não era tóxico. O processo combinado coagulação/adsorção mostrou-se uma excelente opção para a remoção de corantes reativos. The textile industry consumes considerable amounts of water during the dyeing and finishing operations. Dyes are extensively used and hence wastewaters discharged in rivers or public sewage treatment plants are highly contaminated. The introduction of color in rivers can provoke, beyond visual pollution, strong interference in the natural photosynthetic processes. The aim of the present work was to investigate the removal of reactive dyes, Reactive Black 5 and Reactive Orange 16, through of combined process coagulation/adsorption in activated carbon. A coconut-based powdered activated carbon was used as an adsorbent and aluminum chloride was chosen as a coagulant. In order to get the best removal condition for these dyes, it was verified the influence of the lkalinity, optimal operating conditions of agitation and sedimentation, aqueous solution pH, agitation, adsorbent particle size, temperature of mixture and addition of sodium chloride. Spectrofotometry was the entration of the dye remained in the fluid phase. Adsorption results of reactive dyes were analyzed by Langmuir, Freundlich and Radke & Prausnitz isotherms models and showed good correlation. The dye removal efficiencies were approximately 90% and 84%, for Black 5 and Orange 16, respectively. For the final evaluation of the effluent, obtained after the coagulation and adsorption process, acute toxicity tests were carried out with Artemia salina and Daphnia magna, and the results obtained showed that the final effluent was not toxic. The combined coagulation/adsorption process was an excellent option for removal of reactive dyes.

A presente tese de doutorado apresenta estudos básicos de concepção, avaliação de parâmetros hidrodinâmicos e de transporte e desenvolvimento do Reator Gerador de Flocos (RGF) como etapa auxiliar ao tratamento primário de águas e efluentes (incluído o reúso/reaproveitamento de águas). Foram desenvolvidos estudos básicos avaliando-se as condições hidrodinâmicas de formação de flocos de Fe(OH)3 no RGF e comparados com um sistema de mistura completa, através da determinação dos seguintes parâmetros: gradiente de velocidade (G), número de Camp (G.t), número de Reynolds (Re), número de Dean (De), número de Germano (Gn) e do número de microescala de comprimento de Kolmogoroff (ηK). Foram feitas aplicações do RGF na desestabilização de emulsões oleosas, tratamento de águas para o abastecimento público, tratamento de águas oriundas do processo de lavagem de veículos e da indústria da mineração. Para o mesmo número de Camp (G.t) aplicado no RGF (fluxo pistão) e no sistema de agitação mecânica foi verificado que os flocos de Fe(OH)3 formados no reator de agregação apresentaram maiores taxas de sedimentação (20 mh-¹), enquanto que para o sistema mecânico, a velocidade de sedimentação foi da ordem de 5 mh-¹. Ainda, foi investigado o desempenho de floculação de acordo com o tipo e concentração de partículas (Fe(OH)3 e partículas de carvão como modelos de suspensão), tipo e concentração de polímero floculante. Os resultados mostraram que a eficiência de floculação é largamente dependente das características das partículas (porosidade, conteúdo de água, por exemplo) e do sistema de floculação hidráulica. Foram estudadas alternativas de aplicação do RGF como floculador de sólidos particulados (RGF-S, Reator Gerador de Flocos-Serpentinado), com um regime turbulento; floculador de sistemas coloidais (RGF, sem S) e como flotador (RGF-F, na geração de flocos aerados), com a injeção de microbolhas no reator. Análises de microtomografia computadorizada por Raios-X mostraram que os flocos não aerados de Fe(OH)3 apresentam maior porosidade e uma estrutura “esponjosa” (81% de água), densidade de 1,109 gcm-³ e um tamanho maior em relação aos flocos de carvão (mais compactos e com um conteúdo de água de 63%), densidade de 2,899 gcm-³, sendo mais resistentes que os flocos de Fe(OH)3. No caso dos flocos aerados, o ar aprisionado reduz a quantidade de água dos flocos e diminui a densidade dos mesmos para 0,7-0,9 gcm-3 (em função do tamanho dos flocos e do tamanho das bolhas). Ainda, quanto à configuração do reator, foi avaliado o efeito da curvatura e da torção no fluxo hidráulico do RGF através da eficiência de formação dos flocos e do tamanho dos mesmos. Os resultados mostraram que o passo entre os anéis do reator e as condições hidrodinâmicas apresentam grande influência na formação dos flocos, e quando o passo é nulo, há uma melhor eficiência de formação dos flocos. Os resultados mostraram ainda, que a energia cinética turbulenta aumenta devido à curvatura quando o parâmetro de torção é mantido constante (passo nulo), melhorando a eficiência de formação de flocos. Nos estudos de aplicação do Reator Gerador de Flocos (RGF), visando a desestabilização de uma emulsão oleosa, foi verificado que o RGF apresentou elevada eficiência de remoção de óleo (> 90% de remoção de óleo em todos os casos). A aplicação do RGF associado ao FADAT (Flotador por ar dissolvido de alta taxa) no tratamento de águas (ETA convencional) permitiu alcançar resultados de qualidade da água tratada, em termos de redução de turbidez e cor, semelhante ao processo por agregação-sedimentação da mesma ETA. Entretanto, os resultados apresentados mostraram que é possível aumentar a taxa de aplicação de 3,5 (processo convencional) para 10 m3m-2h-¹ com o uso do RGF-FADAT. Os estudos de tratamento da água de lavagem de veículos mostraram que em todas as taxas de aplicações estudadas ocorreu significativa redução de turbidez (> 95%), cor (> 80%) e sólidos suspensos (> 95%), nas melhores condições estudadas, inclusive um aumento da tensão superficial, possibilitando o reaproveitamento ou reúso dessa água. Os resultados da aplicação do RGF no tratamento de águas ácidas oriundas de uma mina extinta de carvão mostraram que, nas distintas condições operacionais, houve remoção de íons sulfato e íons Fe, Al e Mn. A aplicação do RGF-FADAT no tratamento de águas ácidas da mina extinta apresentou grande potencial de reúso/reaproveitamento dessas águas. Os estudos básicos e aplicados desenvolvidos neste trabalho permitiram prever um elevado potencial de aplicação do RGF como um sistema contator-floculador-flotador na remoção de sistemas particulados, principalmente por apresentar as seguintes vantagens: i) um baixo tempo de residência, ii) ausência de partes móveis (agitadores), iii) pequena área ocupada, iv) mistura do tipo pistão (ideal para a agregação de suspensões ou dispersões), v) ausência de curto-circuitos ou zonas mortas, vi) crescimento uniforme dos agregados, vii) elevada cinética na geração dos flocos e viii) possibilidade de geração de flocos aerados (flotador). Os distintos resultados obtidos caracterizam esse reator como uma alternativa tecnicamente viável para o tratamento e reúso/reciclo de águas e efluentes, por apresentar elevada eficiência na agregação e separação sólido-líquido da matéria em suspensão.
The present work deals with basic studies of design, evaluation of hydrodynamic and transport parameters and set up of the Flocs Generator Reactor (FGR) as an ancillary step in the primary treatment of waters and effluents (including the reuse/recycle of these waters). Basic studies were evaluated including the main hydrodynamic parameters for the Fe(OH)3 flocs formation in the FGR and compared with a complete mixture system, using the following parameters: velocity gradient (G), Camp number (G.t), Reynolds number (Re), Dean number (De), Germano number (Ge), and the Kolmogoroff microscale number of turbulence (ηK). Applications of the FGR were carried out for the destabilization of oily emulsions, potable water treatment, treatment of waters from the vehicle washing and in the mining industry. For the same Camp number (G.t) applied in the FGR (plug flow) and in a mechanical agitation system it was verified that the Fe(OH)3 flocs generated in the reactor presented higher settling rates (20 mh-¹), meanwhile for the mechanical system, the settling rates were about 5 mh-1. Yet, it was investigated the flocculation performance according to the type and concentration of particles (Fe(OH)3 and coal particles as suspension models), type and flocculant polymer dosage. Results showed that the flocculation efficiency is largely dependent on the particle characteristics (porosity, water contents, i. e.) and on the hydraulic flocculation system. Alternative applications of the FGR as a flocculator of particulate solids (FGR-S, Flocs Generator Reactor-Serpentine), with a turbulent flow; flocculator of colloidal systems (FGR, without S) and as a flotator (FGR-F, for the aerated flocs generation), with microbubbles injection in the reactor. Computer microtomographic by X-Ray analyses showed that the non aerated Fe(OH)3 flocs presented a high porosity, a “spongy” structure (81% of water), 1.109 gcm-³ density and a bigger size in relation to the coal flocs (more compact and with 63% of water content), 2.899 gcm-3 density, yelding to more resistant flocs than the Fe(OH)3 flocs. In the case of the aerated flocs, the entrapped air reduces the water content and the density of the flocs to 0.7-0.9 gcm-³ (as a function of the flocs size and bubbles size). The reactor configuration was evaluated by means of curvature and torsion of the hydraulic flow in the FGR through the flocs formation efficiency and size. Results showed the the pitch among the rings or the reactor and the hydrodynamic conditions present a great influence on the flocs formation, and when the pitch is absent, there is a better flocs formation efficiency. Results showed yet, that the turbulent kinetic energy increases due the curvature when the parameter torsion is kept constant (no pitch), improving the flocs generation efficiency. In the studies of application of the Flocs Generator Reactor (FGR) for the oily emulsion destabilization, it was verified that the FGR presented a high efficiency of oil removal (> 90% of oil removal in all the cases). The FGR applicacation associated to a DAFHR (Dissolved air flotator of high rate) for the treatment of potable waters (conventional process) allowed to reach good results of the water quality, in terms of turbidity and colour reduction, similarly to the aggregation-sedimentation process used in the plant treatment. However, results showed that it is possible to increase the application rate of 3.5 (conventional process) to 10 m3m-2h-1 with the FGR-DAFHR system. The studies of the vehicle washing water treatment showed that in all the conditions applied it was possible to reduce the turbidity (> 95%), colour (> 80%) and suspended solids (> 95 %), in the best conditions evaluated, including an increase in the surface tension, allowing the recycle or the reuse of this water. Results of the application of the FGR in the acid waters of an extinct coal mine showed that, in the distinct operational conditions, there were removal of sulphate, Fe, Al and Mn ions. The FGR-DAFHR application for the treatment of acid waters of an old mine showed a great potential for the reuse/recycle of these waters. Basic and applied studies carried out in this work allowed to predict the high potential of the FGR application as a contactor-flocculator-flotator system for the removal of particulate systems, mainly for the following advantages: i) low residence time, ii) absence of mobile parts (agitators), iii) low foot print área, iv) plug flow mixture (ideal to promote the aggregation of suspensions or dispersions), v) absence of short-circuits or dead zones, vi) uniform growth of the flocs, vii) high kinetic of flocs generation and viii) possibility of aerated flocs generation (flotator). The distinct results obtained characterize this reactor as a technical alternative for the treatment and reuse/recycle of waters and effluents, due the high efficiency in the aggregation ans solid-liquid separation of the suspended matter.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Made available in DSpace on 2012-10-22T14:41:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 224900.pdf: 648874 bytes, checksum: 2a60966b613c403ac26906b2ad505f4d (MD5)
Nos matadouros e frigoríficos os efluentes são volumosos e representam um sério problema pelo alto teor de matéria orgânica, necessitando portanto de um tratamento eficaz para redução da mesma. Nesse sentido o tratamento primário desempenha um importante papel por ser responsável pela eliminação de grande parte da carga poluidora do despejo e de seu condicionamento para as etapas posteriores. No presente trabalho foi avaliada a eficiência do processo de flotação em escala laboratorial como tratamento primário de efluentes de abatedouro de aves. Na primeira etapa do trabalho avaliou-se o desempenho dos coagulantes SF-PIX, CF-PIX, SF-LEMA e PAC juntamente com o floculante FLONEX 9073. As máximas eficiências de remoção de turbidez, SS, OG, DQOt, fósforo e NO3- atingidas foram: 97%, 96%, 90%, 82%, 98% e 90%, respectivamente. Em termos gerais, o coagulante SF-PIX proporcionou os melhores resultados, reduzindo de forma significativa a carga poluidora do efluente. A segunda etapa do trabalho consistiu em avaliar a influência da taxa de aeração no processo de flotação, para tanto utilizou-se o SF-PIX e o floculante FLONEX 9073 aplicando vazões de gás que oscilaram entre 0,2 a 1,0 L.min-1. Pôde-se constatar que vazões de ar mais elevadas requerem um menor tempo para consolidação do tratamento. A qualidade do efluente ao processo em termos de remoção dos parâmetros físico-químicos foi sensivelmente afetada pela taxa de aeração, a utilização da vazão de 0,2 L.min-1 resultou nas melhores eficiências, principalmente para turbidez, cor e DQO. O processo de flotação mostrou ser muito eficiente para condicionamento do efluente em questão, atingindo altos índices de remoção dos parâmetros físico-químicos, destacando-se a elevada redução da carga de nutrientes.

Mestrado em Engenharia do Ambiente - Instituto Superior de Agronomia
Given the growing food requirements, mainly due to the increase of the world population, the global livestock sector is more intensive. The pig production, an important sector follows this trend yielding large quantities of slurry, rich in nutrients, organic matter and higher amount of metals in the livestock effluents. Physico-chemical processes procedures are effective in the treatment of effluents, which includes coagulation / flocculation. This tecnhology was selected for the development of an experimental study on a raw effluent to simulate reality, where the nutrient removals were analyzed by coagulation / flocculation. In this study the effectiveness of conventional coagulants and polymers was compared, after optimization of the dose, agitation time and speed and volume of sludge produced. The biopolymer used was chitosan, because it is abundant and natural. Aluminum sulphate (Al2(SO4)3) was found to be more effective than ferric chloride (FeCl3), two of the most commonly used coagulant in the treatment of waste water. Comparing the results with the ones obtained by natural sedimentation, it is shown that the coagulation / flocculation is effective in removing turbidity and COD, and especially in the removal of metals analyzed. These removals exceed 60% and reduce the sludge volume by about 38%. The phosphorus, element which can cause eutrophization of the water is removed almost entirely (around 70%-94%).

Foram estudados processos integrados para o tratamento e reciclagem de água de um lava rápido comercial (LRC) e de efluentes de um posto de manutenção de locomotivas (PML), em nível de bancada e piloto. Os processos envolvidos foram a floculação-flotação em coluna, seguida de filtração em areia (FFC-A) e polimento com hipoclorito de sódio e adsorção em carvão ativado. A caracterização dos efluentes do LRC, com amostras coletadas afluentes de um separador (caixa) água-óleo – SAO, analisou concentrações médias de surfactantes de 20 mg.L-1 (dez vezes superiores ao limite de emissão local – 2 mg.L-1), baixas tensões superficiais (33 mN.m-1), cargas orgânicas moderadas (DQO = 239 mg.L-1 e DBO = 104 mg.L-1) e concentrações de coliformes totais de 2,4E+06 N.M.P.100mL-1 e de E. coli de 5,2E+02 N.M.P.100mL-1. O estudo de reciclagem de água no LRC foi dividido em duas campanhas. Na Campanha 1, com o processo FFC-A, a água de reúso apresentou uma alta clarificação (turbidez = 8 NTU). Entretanto, os resultados mostraram uma tendência de aumento tanto da concentração da DBO como da condutividade do efluente em função dos ciclos de água. Foi verificada ainda, uma alta concentração de coliformes totais e de E. coli no efluente, que foram causadores, entre outros fatores, de maus odores na pista de lavagem. Na Campanha 2, com a inclusão de uma cloração final (hipoclorito de sódio) ao tratamento proposto (FFC-AC), os coliformes totais e E. coli foram reduzidos em 92 e 96%, respectivamente, e além da elevada clarificação na água de reúso (turbidez média de 10 NTU), os odores não foram perceptíveis. Ao longo de todo o estudo no LRC, um percentual de reciclagem de água próximo a 70% foi alcançado, com mais de 2800 carros lavados usando um volume médio de 130 L por veículo. As principais vantagens do sistema incluíram a redução de emissão de efluentes na rede de drenagem pluvial e do consumo de água potável, utilizada apenas no enxágue final dos veículos como água de makeup. O risco microbiológico do efluente e da água de reúso do LRC foi estimado com a utilização de um modelo do tipo beta-Poisson e o micro-organismo E. coli como agente etiológico. Os resultados mostraram que, em um cenário de exposição dos usuários (clientes) do LRC, o risco foi sempre baixo. Entretanto, esse risco foi relativamente alto (1,0E-01, no caso do efluente e 3,7E-03, para a água de reúso) para os operadores. Um limite de 200 N.M.P.100 mL-1 de E. coli na água de reúso foi proposto para que o risco aos operadores seja aceitável (10-3) e uma dosagem de hipoclorito de sódio em concentrações entre 15 e 20 mgCl2.L-1 (obtida em estudos de bancada) foi sugerida para atingir este nível de desinfecção. A partir deste aprimoramento da dosagem de cloro e testes de jarros em laboratório com diferentes reagentes (polímero base tanino – PBT e cloreto de polialuminio – PAC), foi aplicado um balanço de massa para estimar as concentrações de parâmetros de qualidade na água de reúso com o aumento do número de ciclos de água. Os resultados indicaram que, para 70% de reciclagem de água, as concentrações de SDT e de íons cloreto estabilizaram a partir do 40° ciclo para os dois reagentes avaliados e foram menores que os valores limites de referência da literatura (SDT = 1000 mg.L-1 e íons cloreto = 400 mg.L-1), sugerindo um baixo potencial corrosivo desta água tratada. Uma pré-avaliação econômica operacional do sistema de reciclagem de água mostrou que o payback do equipamento FFC-A poderia ocorrer em um tempo próximo de 62 meses. Com relação aos estudos realizados no PML, foram observadas as seguintes características do efluente: pH alcalino, baixa biodegradabilidade, elevada carga orgânica (DQO = 1608 mg.L-1 e DBO = 525 mg.L-1) e de surfactantes (17 mg.L-1) e a presença de micro-organismos fecais (E. coli = 2,4E+05 NMP.100mL-1). O efluente não atendeu aos padrões de emissão local dos parâmetros pH, DBO, DQO, SST, óleos e graxas, surfactantes, sulfetos e fósforo, o que mostra um alto potencial poluidor aos corpos receptores. O tratamento proposto em nível piloto, com etapas de equalização, coagulação e processo FFC-A, foi altamente eficiente na remoção/redução dos parâmetros: turbidez (97%), SST (91%), DQO (76%), DBO (70%), fósforo (80%), nitrogênio (57%), sulfeto (76%) e óleos e graxas (51%). Com exceção a DQO, DBO e surfactantes, os demais parâmetros de qualidade monitorados foram enquadrados nos limites de emissão, sendo que um polimento com carvão ativado (3 kg.m-3, pH 7 e tr = 30 min), em nível de bancada, possibilitaria o enquadramento de todos os parâmetros analisados do efluente final aos limites de emissão locais (Resolução Consema n.° 128/2006). Os estudos de cloração com hipoclorito de sódio em laboratório indicaram uma dosagem de cloro muito elevada (200 mg.L-1) para assegurar uma desinfecção efetiva do efluente tratado no PML. Acredita-se que o presente trabalho contribuiu para o embasamento técnico de processos e para a definição de parâmetros específicos de qualidade de água de reúso na lavagem de veículos, contribuindo para a elaboração de leis com parâmetros de controle de qualidade e propiciando informação técnica aos setores acadêmicos e produtivos.
This work presents studies integrating processes for the wastewater treatment and water reuse in a commercial car wash (CCW) and locomotives maintenance station (LMC), at bench and pilot scales. The processes consisted of a flocculation column-flotation, followed by sand filtration (FCF-S) and polishing with sodium hypochlorite and/or adsorption on activated carbon. The characterization of the wastewater of the CCW, with samples collected after an oil-water separator device (API) showed mean concentrations values of surfactants of about 20 mg.L-1 (ten times higher than the local emission limit – 2 mg.L-1), low surface tension (33 mN.m-1), moderate organic load (DQO = 239 mg.L-1 e DBO = 104 mg.L-1) and high concentrations of total coliforms (2,4E+06 N.M.P.100mL-1) and E. coli (5,2E+02 N.M.P.100mL-1). The application of water recycling at the CCW was divided into two distinct campaigns. Campaign 1, with the FCF-S process, yielded a reclaimed water with high clarification (turbidity = 8 NTU). Yet, results showed a trend of buildup both in the concentration of BOD and conductivity of the feed wastewater as a function of water cycles. It was also observed a high concentration of total coliforms and E. coli in the wastewater, which were the cause, among other factors, of odors at the car wash pit. In Campaign 2, with the inclusion of a final chlorination (FCF-SC), the total coliforms and E. coli were reduced by 92 and 96%, respectively (2 log removal), in addition to the high clarification of the reclaimed water (average turbidity of 10 NTU), the odors were not noticeable. During the whole study at the LRC, a percentage of water recycling close to 70% was reached for more than 2700 cars washed with an average volume of 130 L per vehicle. The main advantages of the system included the reduction of both: wastewater emission in the storm water drainage network (there was no discharge during both campaigns) and consumption of fresh water, used only in the final rinse of the vehicles as makeup water. The microbiological risk of wastewater and reclaimed water of the CCW was estimated using a beta-Poisson model and the microorganism E. coli as the etiological agent. The results showed that in an exposure scenario of users (customers) of the CCW, the risk was always low. However, these risks were relatively high (10-3 in the case of the wastewater and 10-3 for the reclaimed water) for the operators. Thus, a limit of 200 CFU.100mL-1 of E. coli in the reclaimed water has been proposed so that the risk is acceptable to the operators (10-3) and a dose of sodium hypochlorite at concentrations between 15 and 20 mgCl2.L-1 (obtained in bench-studies) was suggested to reach this level of disinfection. After determining chlorine dosage and after jar-tests at laboratory with different reagents (tannin based polymer - TBP and polyaluminium chloride - PAC), it was applied a mass balance to estimate the concentrations of water quality parameters in the reclaimed water with increasing water cycles. The results indicated that, by fixing the percentage of water recycling at 70%, the TDS and chloride concentrations stabilized after 40 water cycles for the two evaluated reagents and these values were lower than literature reference limits (TDS = 1000 mg.L-1 and chloride = 400 mg.L-1), suggesting a low corrosion potential of this treated water. A preliminary economic-operational assessment of the proposed water recycling system showed that the payback of the FCF-S equipment could occur within a period of time close to 62 months. Regarding the studies at the LMS, the following characteristics of the wastewater were observed: alkaline pH, low biodegradability, high organic load (COD = 1608 mg.L-1 and BOD = 525 mg.L-1);17 mg.L- 1 surfactants concentration and the presence of coliform organisms (E. coli = 2,4E+05 NMP.100mL-1). Thus, the wastewater did not meet the local emission limits of the parameters pH, BOD, COD, TSS, oil and grease, surfactants, phosphorus and sulfide, which shows a high pollution potential for the receiving water bodies. The treatment conducted at pilot-scale, with stages of equalization, coagulation and FCF-S process resulted in a high efficiency for the removal/reduction of the parameters: turbidity (97%), TSS (91%), COD (76%), BOD (70 %), phosphorus (80%), nitrogen (57%), sulfide (76%) and oil and grease (51%). With the exception of COD, BOD and surfactants, other monitored parameters were below the standard emission limits, and a polishing stage with activated carbon (3 kg.m-3, pH 7 and 30 min of contact), at bench level, would allow a discharging water having those parameters meeting the local environmental standards. The breakpoint chlorination studies in laboratory indicated a very high dosage of chlorine (200 mg.L-1) to ensure effective disinfection of the treated wastewater in the LMS. This work contributed for technical advances of processes assisting the specification of the quality parameters in reclaimed water for washing vehicles; contribute for the development of legislation on quality control parameters (especially those related to microbiological risks) and provides technical information for the academic and industrial sectors.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:07:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alvaro Cesar Dias Alves.pdf: 1860253 bytes, checksum: fce25e3199fa4e1f2d24f3500c996153 (MD5) Previous issue date: 2012-02-24
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
This study aimed to evaluate the efficiency of the process of coagulation/ flocculation and coagulation/flocculation/adsorption combined process for treatment of liquid effluent from the electroplanting industry. Were used the moringa seed as a natural coagulant agent and moringa bark and string bean as adsorbents. Were evaluated the parameters COD, color, pH, turbidity and the concentration of metal ions Cr, Zn, Cu and Ni. In the stage of coagulation/ flocculation were used several concentrations of moringa in salt solution of NaCl 1 M and 0.1M. In the stage of the combined adsorbents were used moringa bark and string beans to determine which of the adsorbent had a better removal efficiency of metals. Tests were also conducted with different ranges of mass for the best adsorbent and variation of pH of the studied effluent. Tests of coagulation/flocculation showed good removal efficiency for the parameters COD, Color, Turbidity and the metals Cr, Zn, Cu and Ni using MO seed in salt solution 1M, these values being 90.49%, 78.34%, 95.13%, 25.29%, 84.30%, 51.11% and 24.74% respectively. In the tests of coagulation/flocculation/adsorption the maximum removal efficiencies were 91.41% for COD, 90.77% for color, 95.31% for Turbidity, 58.36% for Cr, 98.36% for Zn, 97,58% for Cu and 99.11% for Ni. The research showed that after the combined process the electroplanting effluent did not present the necessary characteristics for the released in to water bodies due to the high remaining concentration of Cr (1907.4 mg/L), Color (860 PtCo/L) and COD (330 mg/L). The research for the treatment process demonstrated great effectiveness for most parameters analyzed, however, its necessary to study complementary technologies for this type of treatment effluent in order to achieve an effluent within the release standards into the water bodies.
Este trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência do processo de coagulação/floculação e do processo combinado de coagulação/floculação/adsorção para tratamento de efluente liquido da indústria galvânica. Foi utilizada a semente de moringa como coagulante natural e a casca e a vagem de moringa como adsorventes. Foram avaliados os parâmetros DQO, Cor, pH, Turbidez e a concentração dos íons metálicos Cr, Zn, Cu e Ni. Na etapa de coagulação/floculação foram utilizadas várias concentrações de moringa em solução salina de NaCl 1M e 0,1M. Na etapa do processo combinado foram utilizados os adsorventes casca e vagem de moringa para determinação do adsorvente com melhor eficiência de remoção dos metais. Também foram realizados ensaios com variação de massa do melhor adsorvente e variação do pH do efluente estudado. Os ensaios de coagulação/floculação mostraram boa eficiência de remoção dos parâmetros DQO, Cor, Turbidez e dos metais Cr, Zn, Cu e Ni utilizando semente de MO em solução salina 1M, sendo esses valores 90,49%, 78,34%, 95,13%, 25,29%, 84,30%, 51,11% e 24,74%, respectivamente. Nos ensaios de coagulação/floculação/adsorção as eficiências máximas de remoção foram 91,41% para DQO, 90,77% para Cor, 95,31% para Turbidez, 58,36% para Cr, 98,36% para Zn, 97,58% para Cu e 99,11% para Ni. Verificou-se que após o processo combinado o efluente galvânico não apresentou as características necessárias para lançamento em corpos hídricos em função da alta concentração remanescente de Cr (1907,4 mg/L), Cor (860 PtCo/L) e DQO (330 mg/L). Verificou-se que os processos de tratamento estudados demonstraram eficiência para a maioria dos parâmetros analisados, entretanto, fazem-se necessários estudar tecnologias complementares para o tratamento deste tipo de efluente com intuito de obter um efluente dentro dos padrões de lançamentos em corpos receptores.

Neste trabalho, um polímero eletrólito derivado de goma de cajueiro graftizada com poliacrilamida (GC-g-PAM) foi desenvolvido para uso como floculante no tratamento de águas. Foi investigado o efeito da concentração de acrilamida e do iniciador persulfato de potássio, da energia de micro-ondas e de ultrassom sobre a eficiência da reação, produtividade e viscosidade intrínseca dos copolímeros GC-g-PAM. As matérias-primas e os copolímeros graftizados foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho, ressonância magnética nuclear, análise termogravimétrica, calorimetria exploratória diferencial e espalhamento de luz dinâmico. A síntese realizada por ultrassom permitiu a obtenção de copolímeros graftizados com elevada eficiência de grafting e viscosidade intrínseca, em curto período de tempo. Os copolímeros obtidos com baixa concentração de iniciador (1,90×10−4 mol e 2,85×10−4 mol) apresentaram raio hidrodinâmico 1,5 vezes maior do que o raio da goma de cajueiro devido à graftização de cadeias longas de poliacrilamida nas cadeias da goma de cajueiro. A estrutura química dos copolímeros graftizados afetou positivamente o desempenho destes quando utilizados como floculante no processo de floculação. Os copolímeros GC-g-PAM apresentaram eficiência superior a 90% na remoção da turbidez de suspensão aquosa de caulim, usada como referência, bem como em água de abastecimento in natura. A grande vantagem dos floculantes GC-g-PAM reside no fato destes apresentarem cadeia macromolecular biodegradável e cadeias laterais menores do que a cadeia principal da poliacrilamida comercial, não biodegradável, utilizada como floculante. O uso do floculante derivado da goma de cajueiro para recuperação e purificação de águas, em detrimento do floculante sintético, visa a longo prazo diminuir o impacto ambiental causado pelo acúmulo de floculante sintético no lodo, já que esse não é biodegradável.
In this work a polymer electrolyte derived from cashew gum with polyacrylamide (GC-g-PAM) was developed for use as a flocculant in water treatment. The effect of concentration of acrylamide and potassium persulfate initiator, as well as microwave and ultrasound energy over the grafting efficiency, productivity, and intrinsic viscosity of copolymers GC-g-PAM were investigated. The raw materials and grafted copolymers were characterized by infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance spectroscopy, thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry, and dynamic light scattering. The synthesis performed with ultrasound allowed the achievement of grafted copolymer with high grafting efficiency and intrinsic viscosity, in a short reaction time. The copolymers obtained at low initiator concentration (1.90×10−4 mol and 2.85×10−4 mol) presented a hydrodynamic radius 1.5 times larger than the one from cashew gum due to grafting of long chains of polyacrylamide onto cashew gum backbone. The chemical structure of grafted copolymers affected positively the performance of flocculants when they were used in flocculation processes. The turbidity removal of copolymer GC-g-PAM in kaolin suspension, used as reference, and in water treatment was higher than 90%. The great advantage of flocculants GC-g-PAM lies in the fact that they show biodegradable macromolecular chain with branches that are shorter than polyacrylamide commercial, non-biodegradable, used as a flocculant. The use of flocculant derived from cashew gum for water purification and recovery, instead of synthetic flocculant, in long term will decrease the environmental impact caused by the accumulation of synthetic flocculant in the sludge, since it is non-biodegradable.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico
Made available in DSpace on 2016-01-08T21:28:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 109898.pdf: 11104860 bytes, checksum: 3b73f8931a39624082f70ff337fb374e (MD5) Previous issue date: 1997
Avaliação do efeito da pré-ozonização em relação a geração de lodo na coagulação química, através de estudos em laboratório. Para simular as características do efluente têxtil, foi elaborada uma solução com os principais produtos utilizados em banhos de tingimento. Os ensaios de ozonização foram realizados procurando diminuir o consumo de ozônio. Ensaios de coagulação do efluente bruto e pré-ozonizado determinaram a dosagem ótima de coagulante, sendo posteriormente avaliados em relação a geração de lodo e a redução de DQO. Com base no trabalho experimental realizado, concluiu-se que a pré-ozonização reduz a geração de lodo em até 40%, e é praticamente ineficaz na redução da DQO quando utiliza baixas taxas de tratamento.

A indústria têxtil utiliza elevados volumes de água em seus processos, principalmente na etapa de tingimento, em que são utilizadas também quantidades elevadas de corantes e auxiliares têxteis. A presença desses produtos no efluente gera um efeito prejudicial e claramente visível ao ambiente, pois causam alteração nos parâmetros da qualidade da água do corpo receptor. O presente estudo apresenta o pós-tratamento de um efluente têxtil, objetivando o reciclo deste efluente para água de processo de tingimento. Para isso foi utilizada uma combinação de processo físico-químico de coagulação/floculação (CF) e processo de separação por membrana (PSM) de Ultrafiltração (UF) e Osmose Inversa (OI). Os parâmetros analisados antes e após os tratamentos foram: turbidez, condutividade elétrica, demanda química de oxigênio (DQO), carbono orgânico total (COT) e cor. Na etapa de CF foram testados dois tipos de coagulantes, o Sulfato de Alumínio e o Cloreto Férrico, nas concentrações de 30, 50, 70 e 100 mg.L-1. Foram testadas três concentrações de floculante comercial: 0,2, 0,3 e 0,4 mg.L-1. Os experimentos foram conduzidos em pH 7. As etapas de PSM foram conduzidas em módulo plano de Ultrafiltração e em módulos plano e espiral na membrana de Osmose Inversa. O melhor desempenho foi obtido com a dosagem de 50 mg.L-1 do coagulante cloreto férrico e a de 0,3 mg.L-1 de floculante comercial, que apresentou uma redução de 98% na turbidez com relação ao efluente de alimentação. No PSM de Ultrafiltração a remoção de cor não foi satisfatória por ainda apresentar coloração. No PSM de Osmose Inversa com o módulo plano o objetivo da remoção de cor foi atingido com sucesso na análise visual, porém, a vazão de permeado mostrou-se muito baixa inviabilizando o processo. No PSM de Osmose Inversa em módulo espiral a cor foi removida com sucesso, a turbidez ficou abaixo de 1 NTU, a DQO ficou abaixo do limite de detecção do equipamento e a vazão de permeado foi satisfatória. Assim, o estudo aponta como resultado a aplicação CF combinado à OI no tratamento eficaz deste efluente.
The textile industry uses large volumes of water in their processes, especially in the dyeing step, which are also used large quantities of coloring agents and textile auxiliaries. The presence of these products in the effluent generates a harmful effect and clearly visible to the environment because they cause changes in the parameters of the receiving body of water. This paper presents the post-treatment effluent from a textile industry, in order to recycle it as process water for dyeing. A combination of physico-chemical process were carried out applying coagulation / floculation (CF) and Ultrafiltration (UF) membrane separation process (MSP) and reverse osmosis (RO). The parameters analyzed before and after treatments were: turbidity, electrical conductivity, chemical oxygen demand (COD), total organic carbon (TOC) and color. In CF stage two types of coagulants were tested, aluminum sulphate and ferric chloride at concentrations of 30, 50, 70 e 100 mg.L-1. Three concentrations of commercial floculants were evaluated: 0,2, 0,3 e 0,4 mg.L-1. The experiments were conducted at pH 7. MSP steps were conducted in plan Ultrafiltration module, and in the Reverse Osmosis membrane, plan and spiral modules were tested. The best performance was obtained with a dosage of 50 mg.L-1 of the coagulant ferric chloride and 0.3 mg.L-1 commercial flocculant, which showed a 98% reduction in turbidity in respect to the raw effluent. MSP Ultrafiltration color removal was not satisfactory because color was still present. In MSP Reverse Osmosis using the plan module the goal of color removal was successfully achieved in the visual analysis, however, the membrane flow was extremely low compared with the UF permeate flow and prevented the process. The color in MSP Reverse Osmosis spiral module has been successfully removed, the turbidity was below 1 NTU, the COD was below the detection limit of the the equipment and the permeate flow was satisfactory. In this way, the study showed the best application for this effluent is CF combined with RO.

Mestrado em Engenharia do Ambiente - Instituto Superior de Agronomia
The aim of this research was to evaluate the efficiency of the treatment of waste water from purification of biodiesel following a combined method of coagulation, flocculation and air flotation. The effect was evaluated through the analysis of the following parameters: dose of coagulant, pH, dose and type of polymer and saturated water used. This experiment had three phases, the first consisted of the assessment of the quality of wastewater from a biodiesel plant, the second was the choice of a more efficient polymer for the removal of turbidity, and the third a verification of the efficiency of the treatment through the analysis of color removal. In the first model all the factors influenced the effectiveness of the treatment and it was observed that by fixing two factors, pH and saturated water, and varying the dose of coagulant and polymer, we would get a more efficient treatment. The removal of the turbidity reached 99.99%, the values of 21NTU, and in the color an average removal of 99,9% up to 141 NC. Thus, this treatment could be used for clarification of waste water, when followed by another treatment in order to allow further use, or discharge in natural streams.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química
Made available in DSpace on 2012-10-21T22:31:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0
Neste trabalho utilizou-se como coagulante argila pertencente à família das montmoriloníticas, denominada comercialmente de Agefloc. A análise

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
A mandioca (Manihot esculenta) é a terceira cultura mais importante do país na alimentação básica da população. A produção de farinha de mandioca gera um efluente denominado manipueira que contem elevada quantidade de matéria orgânica e cianeto. O objetivo deste trabalho foi investigar a remoção da demanda química de oxigênio (DQO), turbidez e cianeto da manipueira por tratamentos físico-químico e biológico. No tratamento físico-químico por coagulação-floculação, três planejamentos fatoriais completos foram realizados para investigar os fatores: pH, tanino e o polímero sintético auxiliar da floculação (Polipan) sobre as variáveis respostas: DQO, turbidez e cianeto. A eficiência máxima de remoção de DQO foi 91 % a pH 8,0, na presença de tanino 1,0 mL/L e Polipan 0,030 ppm. A maior remoção de turbidez (75 %) foi determinada a pH 8 e tanino 0,8 mL/L, na ausência do Polipan para diminuir os custos do tratamento. Nessas condições, a redução máxima de cianeto foi de 12 %. Nos tratamentos biológicos aeróbios durante 48 h, as eficiências máximas de redução de DQO 88 % e de turbidez 69 % foram determinadas na presença de consórcio microbiano 20 % v/v, cloreto de amônio 5 - 6 % e a pH 8,0. Para os tratamentos físico-químico e biológico, os resultados obtidos mostram que o pH 8 foi fator chave para remoção de compostos orgânicos e do cianeto da manipueira. Os tratamentos da manipueira por coagulação-floculação e por consórcio microbiano diminuem a carga orgânica desse efluente antes de ser lançado nos recursos hídricos
Cassava (Manihot esculenta) is the third most important crop in the basic food of the Brazilian population. The production of cassava flour generates an effluent, called manipueira, containing high organic matter and cyanide. The objective of this study was to investigate the removal of chemical oxygen demand (COD), turbidity and cyanide from cassava wastewater by physical-chemical and biological treatments. In the physicalchemical treatment by coagulation-flocculation, three full factorial designs were carried out to investigate the factors: pH, tannin concentration and the flocculation polymer (Polipan) concentration on the response variables: COD, turbidity and cyanide. The maximum efficiency for COD removal was 91 % at pH 8.0 in the presence of tannin 1.0 mL/L and Polipan 0.030 ppm. The highest removal of turbidity (75 %) was determined at pH 8 and tannin 0.8 mL/L in the absence of Polipan to reduce the costs of treatment. Under these conditions, the maximum removal of cyanide was 12 %. In the aerobic biological treatment for 48 h, the maximum efficiencies for COD reduction of 88 % and for turbidity reduction of 69 % were determined in the presence of the microbial consortium 20 % v/v, ammonium chloride 5 6 % and at pH 8.0. For the treatments, physical-chemical and biological, the results show that pH 8 is a key factor for removal of organic compounds and cyanide from cassava wastewater. The treatments of the manipueira by coagulation-flocculation and by microbial consortium decrease the pollution of this effluent before being launched in the water resources

No presente trabalho foi estudado o tratamento do efluente líquido de uma indústria de defensivos agrícolas, que se caracteriza por apresentar alta DQO (Demanda Química de Oxigênio) e alta toxicidade. O principal objetivo deste trabalho foi investigar o processo de coagulação/floculação associado ao processo de adsorção em carvão ativo na remoção de DQO e na redução da toxicidade do efluente, para adequá-lo ao tratamento posterior por lodos ativados. Foram realizados testes para analisar a eficiência desse processo e obteve-se uma excelente redução na DQO e uma boa redução da toxicidade. A remoção média de DQO ficou entre 73,4 e 93,5% e todas as correntes encontravam-se dentro dos limites estabelecidos pela DZ-205, legislação estadual da FEEMA (Fundação Estadual de Engenharia do Meio Ambiente) para envio à unidade de tratamento biológico. Obteve-se também boa redução da toxicidade, o que indica que os efluentes analisados podem ser enviados para o tratamento biológico. Essa metodologia também permitiu a otimização do processo de pré-tratamento dos efluentes em diversos aspectos: redução do consumo de carvão ativo, redução do tempo de operação e redução de 19,7% nos custos operacionais.
In the present work the wastewater treatment from a pesticides industry was investigated, the wastewater has the following characteristics: high COD (Chemical Oxygen Demand) and sometimes high toxicity. The main objective of this study was to investigate the coagulation/floculation process associated with the activated carbon adsorption process to remove COD and to reduce toxicity from the wastewater, leading it adequate for a latter treatment with activated sludge. The results showed that the process led to an excellent reduction of COD and an appreciable reduction of the toxicity. The COD removal was comprised between 73.4 and 93.5% and the treated effluents fulfilled the requirements established by DZ-205 from FEEMA (Fundação Estadual de Engenharia do Meio Ambiente). Toxicity was appreciably removed, indicating that the treated effluent can be sent to a biological treatment process. It was possible to improve the wastewater pre-treatment process in some aspects: reduction of the activated carbon consumption, reduction of the operational process duration and reduction of 19.7% on the operational costs.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Eduardo Borges Lied.pdf: 1709683 bytes, checksum: afb03fea575cffbd1c379c5b02640807 (MD5) Previous issue date: 2012-02-24
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
The cassava processing industry, especially potato starch, have a high pollution potential due to the release of their effluents on aquatic ecosystems. Among the main characteristics of this effluent highlights the high organic load and the presence of cyanide ion. The treatment of wastewater from potato starch has been done predominantly by treatment ponds. However, this type of system has limitations for wastewater treatment with the presence of cyanide. The cyanide ion is toxic to micro-organisms, and at certain concentrations the effect is significant, compromising both the removal of cyanide itself as other biodegradable compounds. In this context the present study evaluated the efficiency of starch factory effluent treatment by coagulation / flocculation, employing for that seed extracts of Moringa oleifera (M.O.) as a natural coagulant, as well as the use of the aquatic macrophyte Eichhornia crassipes as natural adsorbent. In the first stage of treatment, represented by the tests of coagulation/flocculation was used the methodology of experimental planning Central Composite Rotatable Design (DCCR). The variables studied were of the M.O. and concentration of salt solution of sodium chloride (NaCl). The test conditions were the following: fast mixing speed (VMR) of 100 rpm, mixing time (TMR) of 2 min; slow speed mixing (VML) of 20 rpm, mixing time (TML) 10 min, the settling time was 60 min. The response variables analyzed in this phase were: turbidity and color, COD and cyanide ion. The operating conditions were optimized: concentration M.O. of 2484 mg L-1 and salt concentration of 0.9 mol L-1. Under these conditions it was possible to remove 89.16% of Turbidity, 54.43% of apparent color, 66.39% of COD and 9.9% of cyanide ion. Given the low efficiency of removal of cyanide ion by coagulation is started for a subsequent treatment. For this, we adopted a treatment by batch adsorption using dry biomass of the aquatic macrophyte Eichhornia crassipes as an adsorbent. For the purpose of a further investigation was used a synthetic solution cyanide (NaCN solution). The best operating conditions of pH, adsorbent dosage and contact time were 2.0, 2.0 g L-1 and 20 min, respectively. By simulating a test combined coagulation/flocculation/adsorption with the effluent of cassava industry to greater removal of cyanide ion fit the sample with pH adjustment (2.0), removing around 31%, proving the thesis of the preliminary tests indicated for tests with a solution of sodium cyanide.
As indústrias de processamento de mandioca, especialmente as fecularias, apresentam alto potencial poluidor devido ao lançamento de seus efluentes sobre os ecossistemas aquáticos. Dentre as principais características deste efluente destaca-se a alta carga orgânica e a presença do íon cianeto. O tratamento das águas residuárias de fecularias vem sendo feito predominantemente por lagoas de tratamento. No entanto, esse tipo de sistema de tratamento apresenta limitações para efluentes com presença de cianetos. O íon cianeto é tóxico aos micro-organismos, sendo que em certas concentrações a influência é bastante significativa, comprometendo tanto a remoção do próprio cianeto como de outros compostos biodegradáveis. Neste contexto o presente estudo avaliou a eficiência do tratamento de efluentes de fecularia por coagulação/floculação, para isso empregando extratos de sementes de Moringa oleifera (MO) como coagulante natural, bem como o uso da macrófita aquática Eichhornia crassipes como adsorvente natural. Na primeira etapa do tratamento, representado pelos ensaios de coagulação/floculação foi utilizada a metodologia do planejamento experimental do tipo Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR). As variáveis estudadas foram: concentração de MO e concentração da solução salina de cloreto de sódio (NaCl). As condições de ensaio foram as seguintes: velocidade de mistura rápida (VMR) de 100 rpm, com tempo de mistura (TMR) de 2 min; velocidade de mistura lenta (VML) de 20 rpm, com tempo de mistura (TML) de 10 min; o tempo de sedimentação foi de 60 minutos. As variáveis de resposta analisadas nesta etapa foram: Turbidez, Cor Aparente, DQO e Íon Cianeto. As condições operacionais otimizadas foram: concentração de MO de 2484 mg L-1 e concentração salina de 0,9 mol L-1. Nestas condições foi possível remover 89,16% de turbidez, 54,43% de cor aparente, 66,39% de DQO e 9,9% de íon cianeto. Em face da baixa eficiência de remoção de íon cianeto por coagulação partiu-se para um tratamento subsequente. Para isso, adotou-se um tratamento por adsorção em batelada utilizando a biomassa seca da macrófita aquática Eichhornia crassipes como adsorvente. Para efeitos de uma melhor investigação utilizou-se uma solução sintética de cianeto (solução de NaCN). As melhores condições operacionais de pH, dosagem de adsorvente e tempo de contato foram 2,0; 2,0 g L-1 e 20 min, respectivamente. Ao simular um ensaio combinado de coagulação/floculação/adsorção com o efluente bruto de fecularia a maior remoção de íon cianeto coube a amostra com ajuste de pH (2,0), remoção em torno de 31%, comprovando a tese dos ensaios preliminares indicados pelos testes com a solução de cianeto de sódio.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dalila M Formentini Schmitt.pdf: 1687104 bytes, checksum: d5ea17cddd5fa8a48f15d9203dd84077 (MD5) Previous issue date: 2011-02-16
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
In Brazil, the dairy industry are mostly small and medium-sized and using conventional processing techniques coupled with the use of inorganic coagulants. Therefore, this sector needs special attention with regard to advanced techniques for treating their wastewater, in order to meet new environmental regulations and seek alternatives for reuse of treated water. Within this context, this study evaluated the effectiveness of treatment techniques based on principles of coagulation / flocculation using coagulant extracted from Moringa oleifera seed with salt solutions of KCl and NaCl 1.0 Molar, adsorption with Moringa oleífera seed as biosorbent and ultrafiltration with tubular ceramic membrane. The different techniques were evaluated individually and in combination, the efficiency of processes was assessed in terms of removal of parameters: apparent color, turbidity and COD. Among the techniques evaluated the best results were obtained with the combination of technique and the coagulation / flocculation / sedimentation for 60 min using 1500 ppm of coagulant extracted from Moringa oleífera with 1.0 Molar KCl solution combined with ultrafiltration technique at a pressure of 2 bar. This combination of techniques has achieved a 99.9% removal of apparent color and turbidity, and 98.5% of COD. Based on the results of Moringa oleífera was presented as a promising natural coagulant for the treatment of wastewater from the dairy industry. This technique combined with ultrafiltration can enable the reuse of water within the industry.
No Brasil, as indústrias de laticínios na sua maioria são de pequeno e médio porte e utilizam técnicas de tratamento convencionais somadas ao uso de coagulantes inorgânicos. Por isso, este setor precisa de atenção especial no que se refere a técnicas avançadas para o tratamento de suas águas residuárias, com objetivo de atender as novas regulamentações ambientais e buscar alternativas de reúso desta água tratada. Dentro deste contexto, o presente trabalho avaliou a eficiência das técnicas de tratamento baseadas nos princípios de coagulação/ floculação utilizando coagulante extraído da semente de Moringa oleífera com soluções salinas de KCl e NaCl 1,0 Molar, adsorção com semente de Moringa oleífera como biossorvente e ultrafiltração com membrana tubular cerâmica. As diferentes técnicas foram avaliadas individualmente e de forma combinada, a eficiência dos processos foi avaliada em termos de remoção dos parâmetros: cor aparente, turbidez e DQO. Dentre as técnicas avaliadas os melhores resultados foram obtidos com a combinação da técnica de coagulação/ floculação/ sedimentação de 60 min utilizando 1500 ppm do coagulante de Moringa oleífera extraído com solução de KCl 1,0 Molar combinada à técnica de ultrafiltração na pressão de 2 bar. Esta combinação de técnicas alcançou uma remoção de 99,9% de cor aparente e turbidez e 98,5% de DQO. Com base nos resultados obtidos a Moringa oleífera apresentou-se como um coagulante natural promissor para o tratamento das águas residuárias da indústria de laticínios. Esta técnica combinada à ultrafiltração pode possibilitar o reúso desta água dentro da indústria.

Os compostos (coloidais, suspensos e solúveis) presentes na água residual possuem diferentes características físico-químicas e diferentes massas moleculares. Pesquisadores têm se dedicado ao entendimento mais específico da parte solúvel do efluente. O fracionamento das substâncias orgânicas em diferentes classes e diferentes tamanhos é um dos métodos utilizados para a caracterização dos compostos orgânicos da água residual. Acredita-se que este método possa detectar as alterações nos valores residuais dos compostos orgânicos de forma mais precisa que os métodos tradicionais, i.e. DBO e DQO. Sendo assim, e sabendo do crescente uso dos projetos de pós-tratamento dos efluentes de ETE e reúso destes, fica a clara a avaliação da eficiência dos processos de pós-tratamento e a importância da quantificação e caracterização da matéria orgânica residual no efluente pós-tratado. Os objetivos deste projeto de pesquisa foram avaliar a remoção da carga orgânica residual no efluente do tratamento biológico do processo de lodo ativado da ETE Jesus Netto, utilizando diferentes parâmetros de coagulação/floculação utilizando cloreto férrico, sulfato de alumínio e cloreto de polialumínio como coagulantes, e análise de carbono orgânico dissolvido juntamente com a técnica de distribuição da massa molecular para avaliar essa remoção. As análises mostraram uma redução dos compostos orgânicos presentes no efluente secundário, em termos de carbono orgânico dissolvido, da ordem de 45% para o cloreto férrico e 38% para os sais de alumínio. A distribuição da massa molecular também sofreu alterações, notando-se o aumento dos compostos de menor massa molecular e a redução dos compostos de maior massa molecular. Os resultados corroboram com outros estudos realizados com efluentes secundários e águas de abastecimento sobre o impacto dos processos físico-químicos na distribuição da massa molecular.
The compounds (colloidal, suspended and soluble) present in the waste water have different physicochemical characteristics and different molecular masses. Researchers have dedicated themselves to the more specific understanding of the soluble part of the effluent. The fractionation of the organic substances in different classes and different sizes is a method widely used for the characterization of the organic compounds of the residual water. It´s believed that this method can detect changes of organic compounds residual values more accurately than traditional methods, i.e. biological oxygen demand and chemical oxygen demand. Therefore, knowing the increasing use of WWTP effluent after post-treatment processes and their reuse, it is clear that the evaluation of the post-treatment efficiency and the importance of the quantification and characterization of the residual organic matter in the post-treated effluent. The objectives of this research project were to evaluate the removal of the residual organic matter in the effluent from the biological treatment of the activated sludge process of the Jesus Netto WWTP using different coagulation/flocculation parameters with ferric chloride, aluminium sulfate and polyaluminum chloride (PAC) as coagulants, and dissolved organic carbon and molecular mass distribution analyses to evaluate the organic matter removal. The analyzes showed a reduction of the organic matter present in the secondary effluent, in terms of dissolved organic carbon, up to 45% for ferric chloride and 38% for aluminum salts. The distribution of the molecular mass also changed, with the increase of the compounds of lower molecular mass and the reduction of the compounds of higher molecular mass. The results corroborate with other studies carried out with secondary effluents and water supply on the impact of physicochemical processes on the molecular weight distribution.

A separação de microrganismos fotossintetizantes no tratamento de efluentes possui dois aspectos fundamentais. O primeiro refere-se à qualidade do efluente tratado e seu impacto sobre os recursos hídricos e, o segundo, refere-se ao potencial deste material como fonte de energia renovável. Diversos trabalhos tem demostrado elevada eficiência na separação de algas no tratamento de efluentes. Entretanto, quando considerado o cultivo de microalgas para utilização da biomassa como matéria prima, para produção de biocombustível por exemplo, mais estudos científicos são necessários. Entre as operações de separação sólido-líquido, normalmente empregadas no tratamento de efluentes, a flotação por ar dissolvido tem se mostrado uma tecnologia vantajosa, pois, além de ser capaz de separar partículas com diâmetro reduzido e baixa velocidade de sedimentação, também permite a obtenção de um material flotado com maior percentual de sólidos, desejável para redução dos custos de processamento da biomassa algal. O objetivo deste trabalho foi avaliar a separação de microalgas cultivadas em uma lagoa de tratamento de esgoto de alta taxa através do processo de coagulação-floculação e flotação por ar dissolvido. Como contribuição aos estudos de separação por FAD, foi avaliado a estabilidade do material flotado submetido a uma agitação mecânica, utilizando a técnica de captura e análise de imagens digitais, segundo um parâmetro chamado porcentagem de área (αa) Este parâmetro é definido como o percentual de pixels pretos em relação ao total de pixels da imagem, e demonstra a instabilidade do material flotado. Os coagulantes cloreto férrico e Tanfloc SG (Tanac®) e os floculantes sintéticos do tipo poliacrilamidas (SNF Floerger®) catiônico (FO4550SH), aniônico (FA920SH) e não iônico (FA920SH) foram investigados em diferentes dosagens e combinações. O presente estudo mostrou que a separação de algas através deste sistema é viável tecnicamente, sendo que os melhores resultados apresentaram uma remoção de turbidez de 92% para a combinação de cloreto férrico (20mg/L) + FO4550SH (2mg/L) e 97% para Tanfloc SG (20mg/L) + AN956SH (1mg/L). Em relação à estabilidade do material flotado, as amostras que continham apenas coagulantes apresentaram valores de αa entre 4,26 e 5,49, indicando uma baixa estabilidade do material flotado. Enquanto as combinações de cloreto férrico (20mg/L) + FO4550SH(0.5mg/L) e Tanfloc SG (20mg/L) +FO4550SH (1 e 2mg/L) foram as que produziram um material flotado com maior estabilidade, apresentando αa=0,35 e αa=0,40, respectivamente, demonstrando que o uso dos polímeros proporciona uma maior estabilidade do material flotado, quando este está sujeito a turbulências.
Separation of photosynthetic microorganisms in the effluent treatment has two fundamental aspects. The first refers to the quality of the treated effluent and its impact on water resources, and the second refers to the potential of this material as a source of renewable energy. Several studies show high efficiency in the separation of algae in effluent treatment. However, more scientific studies are required considering the cultivation of microalgae for the use of them as a raw material for biomass, like biofuel for instance. Among solid-liquid separation operations normally employed in effluents treatment, dissolved air flotation has been shown to be an advantageous technology in order to separate algae, because allows not only the separation of particles with reduced diameter and low sedimentation velocity, but also produces a floating material with higher percentage of solids, which is desirable for reducing the processing costs of the algal biomass. The aim of this work was to evaluate the separation of microalgae originated on a high rate pond through the coagulation, flocculation and dissolved air flotation (DAF) processes. As a contribution to the DAF separation studies, the stability of the floating material was evaluated against mechanical agitation, using the technique of digital image analysis, according to a parameter called area percentage (αa) This parameter is defined as the percentage of pixels in relation to the total pixels of the image, and demonstrates the instability of the floating material. The ferric chloride and Tanfloc SG (Tanac®) coagulants and the synthetic flocculants polyacrylamide types (SNF Floerger®) cationic (FO4550SH), anionic (FA920SH) and nonionic (FA920SH) were investigated in different concentrations and combinations. The present study showed that algae separation through this system is technically feasible. The best results showed a turbidity removal of 92% for the combination of ferric chloride (20mg/L) + FO4550SH (2mg/L) and 97% for Tanfloc SG (20mg/ L) + AN956SH (1mg/L). In relation to the stability of the floated material, the samples containing only coagulants presented values of αa between 4.26 and 5.49, indicating a low stability of the floated material. While the ferric chloride (20mg / L) + FO4550SH (0.5mg / L) and Tanfloc SG (20mg / L) + FO4550SH (1 and 2mg / L) combinations were the ones that produced a floated material with greater stability, 0.35 and α = 0.40, respectively, demonstrating that the use of the polymers provides greater stability of the floated material when it is subjected to turbulence.

Este trabalho avaliou a técnica de dosagem variável de coagulante em função da variação da turbidez do esgoto afluente a sistema de pós-tratamento por flotação do efluente de reatores UASB, localizado em Campinas, SP. Utilizou-se equipamento do tipo Flotateste para a flotação em escala de laboratório, sendo fixados os parâmetros: Tmr = 15 s; Gmr = 800 \'S POT.-1\'; Tfloc = 20 min; Gfloc = 90 \'S POT.-1\'; Psat = 5,00 Bar. Foram estudadas quatro velocidades de flotação (Vf), entre 8 à 20 cm/min. Na fase 1 da pesquisa estudou-se os coagulantes \'AL IND.2\'(\'SO IND.4\')\'IND.3\', PAC e \'FE\'Cl IND.3\', sendo determinadas as melhores dosagens para o horário das 12:00 horas. Posteriormente, na segunda fase, foram fixadas as melhores dosagens de cada coagulante e associada dosagens variadas de polímeros catiônico, aniônico e não iônico. Em seguida, na fase 3, foi realizada avaliação temporal, com ensaios realizados em seis diferentes horários do dia, estabelecendo uma razão entre a variação da turbidez afluente com a dosagem de coagulante. Finalmente, na quarta fase, foram aplicados quatro cenários de dosagens em doze horários diferentes ao longo de 24 horas. Para fase 1, verificou-se remoção de SST, DQO e fósforo para as dosagens de \'AL IND.2\'(\'SO IND.4\')\'IND.3\' (11,77mg \'AL IND.2\'O IND.3\'/L), 76,5%; 67,6% e 63,9%; PAC (8,45 mg \'AL IND.2\'O IND.3\'/L), 62,5%; 75,0% e 82,7%; e \'FE\'CL IND.3\' (24,38 mg\'FE\'/L), 60,0%; 55,9% e 90,3%, respectivamente, para Vf = 16 cm/min. Na fase 2, determinou-se como melhor polímero, para ambos coagulantes, o polímero catiônico (PC), sendo associado às melhores dosagens definidas na fase1. Desta maneira na fase 2 verificou-se remoção de SST, DQO e fósforo para as dosagens associadas de \'AL IND.2\'(\'SO IND.4\')\'IND.3\' + PC (11,77 mg\'AL IND.2\'O IND.3\'/L + 1,00 mg PC/L), 94,4%, 88,6% e 70,4%; PAC + PC (8,45 mg\'AL IND.2\'O IND.3\'/L + 1,00 mg PC/L), 94,7%, 62,3% e 88,8%; e \'FE\'CL IND.3\' + PC (24,38 mg\'FE\'/L + 1,00 mg PC/L), 77,3%, 61,6% e 91,6%, respectivamente. O cloreto férrico foi escolhido para ser utilizado nas fases seguintes devido a capacidade de precipitação de sulfeto o qual atingiu concentrações de até 15 mg/L no efluente anaeróbio. Em adição, foram fixadas as dosagens de polímero catiônico em 1,00 mg/L. Assim, para fase 3, a aplicação de dosagem variada entre 12,07 a 25,51 mg\'FE\'/L, para seis diferentes horários resultou em DQO < 50 mg/L e Fósforo < 0,50 mg/L para Vf = 16 cm/min. A aplicação de razão entre a dosagem de \'FE POT.+3\' e a turbidez afluente (RDmT) de 0,463 mg\'FE POT.+3\'/L.UNT (para turbidez < 50 UNT) e 0,244 mg\'FE POT.+3\'/L.UNT (para turbidez >50 UNT) na fase 4, garantiu para todas as velocidades de flotação estudadas turbidez < 15 UNT em 100% dos ensaios. Em adição, ao se realizar correlação entre a concentração de SST no efluente da FAD e a turbidez, chegou-se a conclusão de que este cenário atingiu remoção de lodo próxima a dosagem de \'FE\'CL IND.3\' máxima definidas na fase 3 (74 mg\'FE\'CL IND.3\'/L), com economia de 27,8% no consumo do coagulante.
This study evaluated the variable coagulant dosage technique according to the variation in turbidity of the influent sewage of the post-treatment flotation system of the UASB reactor effluents, located in Campinas, SP. Laboratory scale flotation equipment was used, with fixed parameters: Tmr = 15 s; Gmr = 800 \'S POT.-1\'; Tfloc = 20 min; Gfloc = 90 \'S POT.-1\'; Psat = 5,00 Bar. Four flotation velocities (Vf), between 8 a 20 cm/min, were studied. Phase 1 of the research studied the coagulants \'AL IND.2\'(\'SO IND.4\')\'IND.3\', PAC e \'FE\'CL IND.3\', being determined the best dosages for 12:00 pm. In phase 2 the best dosages of each coagulant were fixed and the associated cationic, anionic and nonionic polymer dosages were varied. In phase 3 experiments were taken at six different periods of the day, establishing a ratio between the variation in influent turbidity and coagulant dosage. In the fourth phase, four different dosage scenarios were applied at twelve different periods during a 24 hour day, to verify the best dosage scenario. In phase 1, the removal of TSS, COD and phosphorus was verified to the dosages of \'AL IND.2\'(\'SO IND.4\')\'IND.3\' (11,77 mg\'AL IND.2\'O IND.3\'/L), 76,5%; 67,6% and 63,9%; PAC (8,45 mg\'AL IND.2\'O IND.3\'/L), 62,5%; 75,0% and 82,7%; and \'FE\'CL IND.3\' (24,38 mg\'FE POT.+3\'/L), 60,0%; 55,9% e 90,3%, respectively, for Vf = 16 cm/min. In phase 2 the cationic polymer (PC) was determined to be the best polymer for both coagulants, when applied to the best dosages determined in phase 1. This way, in phase 2 the removal of TSS, COD and phosphorus was verified to the associated dosages of \'AL IND.2\'(\'SO IND.4\')\'IND.3\' + PC (11,77 mg\'AL IND.2\'O IND.3\'/L + 1,00 mg PC/L), 94,4%, 88,6% and 70,4%; PAC + PC (8,45 mg\'AL IND.2\'O IND.3\'/L + 1,00 mg PC/L), 94,7%, 62,3% and 88,8%; and \'FE\'CL IND.3\' + PC (24,38 mg\'FE POT.+3\'/L + 1,00 mg PC/L), 77,3%, 61,6% e 91,6%, respectively. Ferric chloride was chosen in the following phases due to its sulfide precipitation ability, reaching concentrations of up to 15 mg/L in the anaerobic effluent. In addition, the cationic polymer dosages were fixed to 1,00 mg/L. Thus, in phase 3, the dosage, varying between 12,07 to 25,51 mg\'FE POT.+3\'/L, applied to six different periods resulted, to Vf = 16 cm/min, in COD < 50 mg/L and phosphorus < 0,50 mg/L. The ratio between the dosage of \'FE POT.+3\' and the influent turbidity (RDmT) of 0,463 mg\'FE POT.+3\'/L.UNT (for turbidities < 50 NTU) and 0,244 mg\'FE POT.+3\'/L.UNT (for turbidities \'< OU =\' 50 NTU) when applied in phase 4, ensured, in 100% of the experiments, turbidity < 15 NTU for the studied flotation velocities. In addition, when correlating the concentration of TSS in FAD effluents with the turbidity, the conclusion was that this scenario reached a sludge removal close to that obtained by the maximum \'FE\'CL IND.3\' dosage defined in phase 3 (74 mg\'FE\'CL IND.3\'/L), with an economy of 27,8% in coagulant consumption.

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Made available in DSpace on 2017-09-18T17:36:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jordana_D_dos_Santos_2016.pdf: 2287544 bytes, checksum: 3fbe2e0a3e10d36d5d3531c1abc806aa (MD5) Previous issue date: 2016-02-26
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
This research aimed to study the treatment of manipueira by combined process of coagulation/flocculation and membrane separation, targeting the non-potable reuse this water. For pretreatment of the effluent triage was performed using five natural coagulants (Acquapol WW, and S5T Tanfloc POP, ST, SG), a chemical (Al2SO4) and a cationic flocculant (Zetag ® 8185).Experimental designs Plackett & Burman (PB12) followed by a full factorial 2k was used in order to obtain the best experimental conditions in the process. The supernatant obtained in step of coagulation/flocculation under went a process of separation of micro-and ultrafiltration membranes varying pressures (0,6, 1 and 1,4 bar), permeate flows being analyzed, fouling and removal efficiency.The raw sewage and water resulting from treatment in the best conditions of coagulation/flocculation and filtration, under went a toxicity test using brine shrimp body. From the selected sorting the sedimentation time 15 minutes and Tanfloc POP among the natural coagulants.The best condition of operation of the coagulation/flocculation obtained through experimental planning was 1 min to 10 min, TMR TML, 180 rpm for VMR and 10 rpm of VML, pH of 8.5 and coagulant concentration of 440 mg L-1, with removals of 88,5% to turbidity and 78,9% color. The model adjusted to the data in the color parameter removal complete factorial planning using coagulant Tanfloc POP. The tests of filtration (MF and UF) presented on pressure of 1,4 bar, above 95% removal of colour and turbidity, and above 60% for nitrogen and COT, but with lower COD removal (less than 70%). The toxicityof that treated wastewater (66% and 100%) reported toxic to the test organism due to the presence of free cyanide. The permeated obtained (MF) could be used for less noble purposes among the classes (2, 3 and 4) suggested by the ABNT NBR 13,696/1997. The results obtained in this study demonstrate the potential of C/F, MF and UF, for treatment of manipueira.
Esta pesquisa teve como objetivo estudar o tratamento da manipueira por processo combinado de coagulação/floculação e separação por membranas, visando o reuso não potável desta água. Para o pré-tratamento do efluente foi realizada uma triagem utilizando cinco coagulantes naturais (Acquapol WW, S5T e Tanfloc POP, ST, SG), um químico (Al2SO4) e um floculante catiônico (Zetag 8185®). Planejamentos experimentais Plackett & Burman (PB12) seguido de um fatorial completo 2k foram utilizados a fim de obter as melhores condições experimentais no processo. O sobrenadante obtido na etapa de coagulação/floculação foi submetido a um processo de separação por membranas de micro e ultrafiltração variando-se as pressões (0,6, 1 e 1,4 bar), sendo analisados os fluxos de permeado, fouling e eficiência de remoção. O efluente bruto e a água resultante do tratamento nas melhores condições dos ensaios de coagulação/floculação e filtração, foram submetidos a um ensaio de toxicidade utilizando o organismo Artemia salina. A partir da triagem selecionou-se o tempo de sedimentação de 15 minutos e o Tanfloc POP dentre os coagulantes naturais. A melhor condição de operação da coagulação/floculação obtida através dos planejamentos experimentais foi de 1 min para TMR, 10 min de TML, 180 rpm para VMR e 10 rpm de VML, pH de 8,5 e concentração do coagulante de 440 mg L-1, com remoções de 88,5% para cor e 78,9% de turbidez. O modelo ajustou-se aos dados de remoção do parâmetro cor no planejamento fatorial completo utilizando o coagulante Tanfloc POP. Os ensaios de filtração (MF e UF) apresentaram na pressão de 1,4 bar, remoções acima de 95% de cor e turbidez, e acima de 60% para nitrogênio e TOC, porém com baixa remoção de DQO (menor que 70%). A toxicidade, do efluente mesmo tratado (66% e 100%) apresentou-se tóxico para o organismo teste devido à presença de cianeto livre. O permeado obtido (MF) poderia ser utilizado para fins menos nobres dentre as classes (2, 3 e 4) sugeridas pela ABNT NBR 13.969/1997. Os resultados obtidos neste estudo demonstram o potencial dos processos de C/F, MF e UF, para tratamento da manipueira.

Made available in DSpace on 2018-08-24T22:53:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_9980_Dissertação_SaraFrancisco.pdf: 3168577 bytes, checksum: 119852740d97c2033c2261f7a6ee7c53 (MD5) Previous issue date: 2016-03-31
A recuperação da biomassa microalgácea (BMA) é uma etapa crítica no processo de separação de biomassa para diversas aplicações, principalmente na produção de combustíveis. Entre os processos existentes para a separação da biomassa do meio aquoso, a floculação tem sido escolhida como o processo mais economicamente vantajoso. O objetivo deste trabalho foi avaliar coagulantes alternativos para recuperação de BMA crescida em efluente anaeróbio e caracterizar a qualidade dos efluentes após recuperação. Tanino modificado, amido catiônico e sulfato de alumínio promoveram remoção de mais de 90% de biomassa em concentrações maiores que 80 mg/L, na faixa de pH de 7 a 10, sendo que o amido catiônico foi o coagulante que promoveu a maior remoção de biomassa nos pHs avaliados. O pó das sementes de Moringa (Moringa oleífera) e a goma de quiabo (Hibiscus esculentus) promoveram apenas remoções de, em média, 50%, na faixa ácida de pHs avaliados. Os efluentes gerados após sedimentação da biomassa apresentaram remoções maiores que 80% para fósforo e nitrogênio e maiores que 50% para DBO e DQO, utilizando-se os coagulantes sulfato de alumínio, tanino modificado e amido catiônico. A biomassa recuperada a partir do uso de amido catiônico apresentou maior biodegradabilidade em relação às biomassas recuperadas a partir do uso de sulfato de alumínio e de tanino modificado. A biomassa recuperada a partir do sulfato de alumínio (BMA-AS) apresentou maiores valores de CE50, enquanto a BMA recuperada a partir dos polímeros orgânicos naturais à base de tanino e amido apresentaram 50% menores que o valor apresentado para a BMA-AS. O sulfato de alumínio, utilizado como referencial na recuperação de microalgas, pode ser substituído por coagulantes naturais, para uma faixa ampla de pH, sem diminuir a eficiência de remoção de biomassa.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico.
Made available in DSpace on 2012-10-17T22:22:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0
A cor dos efluentes têxteis se dá devido aos corantes utilizados no processamento têxtil. O presente trabalho investigou através de estudos em laboratório, o tratamento de efluentes têxteis através da floculação em meio granular expandido, dos efluentes bruto, pré-ozonizado, e pré-ozonizado tratado biologicamente. Como material de estudo, foi utilizado o efluente da Indústria Têxtil Damyller, situada no município de Nova Veneza.

O presente trabalho propÃs uma alternativa de polimento de efluentes sanitÃrios por meio da tÃcnica deeletrocoagulaÃÃo/floculaÃÃo. O trabalho investigou a aplicaÃÃo desta tecnologia com dois conjuntos de eletrodos, alumÃnio e aÃo carbono,no polimento do efluente da lagoa de estabilizaÃÃo da estaÃÃo de tratamento de efluentes do Conjunto Nova MetrÃpole, localizada na cidade de Caucaia, CearÃ. Os estudos de aplicaÃÃo da tÃcnica para tratamento de efluentes foram feitos em nÃvel de bancada. Com o objetivo de avaliar a viabilidade tÃcnico-econÃmica da implantaÃÃo do polimento eletrolÃtico do efluente de lagoas de estabilizaÃÃo, foram conduzidos testes em cÃlulas eletrolÃticas de 4,0 L operando em batelada, variando-se algumas configuraÃÃes, tais como pH, velocidade de agitaÃÃo e concentraÃÃo de eletrÃlito. Com base na eficiÃncia de reduÃÃo de DQO foram determinadas as configuraÃÃes Ãtimas para o conjunto de eletrodos onde houve maior remoÃÃo de matÃria orgÃnicadurante os ensaios, a partir do delineamento experimental Box-Behnken. Observou-se que as configuraÃÃes Ãtimas para os eletrodos de aÃo carbono foram 7,91 de pH inicial, 210 rpm develocidade de agitaÃÃo e 0,5049 mg/L de NaCl de concentraÃÃo de eletrÃlito e 10 minutosde tempo de reaÃÃo. Nestas condiÃÃes foram obtidas remoÃÃes de DQO de69,20%, de DBO de 89,29 % e ainda fÃsforo total e coliformes totais de 100%, adequando o efluente ao lanÃamento em corpo receptor.
This paper proposed a wastewater polishing alternative by electrocoagulation / flocculation technique. The study investigated the application of this technology with two sets of electrodes, aluminum and carbon steel, polish the effluent from the treatment plant of Nova MetrÃpole, located in Caucaia, CearÃ. The technique of application for wastewater treatment studies were carried out in bench level. In order to assess the technical and economic feasibility of the implementation of electrolytic polishing of wastewater stabilization ponds, tests were conducted in 4,0 L of electrolytic cells operating in batch, varying some settings, such as pH, stirring speed and the concentration of electrolyte. Based on COD reduction efficiency were determined the optimal settings for the set of electrodes where there was a greater removal of organic matter during the tests, from the Box-Behnken experimental design. It was noted that the optimal settings for the carbon steel electrodes were the initial pH 7,91, 210 rpm stirring speed and 0,5049 mg/L de NaCl electrolyte concentration, and 10 minutes reaction time. Under these conditions COD removals were obtained from 69,20% of BOD 89,29% and total phosphorus and total coliforms 100%, adjusting the effluent to launch in receiving body.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2010
Made available in DSpace on 2012-10-25T06:10:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 281477.pdf: 1734564 bytes, checksum: 29e24dd6cd7a7465674590a1bda81af5 (MD5)
O presente trabalho investigou alternativas para minimizar a poluição produzida em duas estamparias de Brusque e Guabiruba, inicialmente através de medidas de Produção mais Limpa (P+L) e posteriormente otimizando o tratamento de efluentes por coagulação-floculação. A pesquisa foi desenvolvida nas estamparias Silk Mais (Brusque), de microporte, que usa a técnica de estampado a quadro plano e Cores e Tons (Guabiruba), de médio porte, que usa a técnica de rolo contínuo. Uma análise dos processos produtivos e dos insumos usados pelas empresas parceiras permitiu identificar as oportunidades de P+L. Após esta etapa foram realizados ensaios de teste de jarros para a otimização do tratamento. Para o tratamento de efluentes da estamparia Silk Mais foi avaliado o uso de cal e sulfato de alumínio nas faixas de 0 - 450 mg/L e 300 - 800 mg/L, respectivamente. As melhores dosagens encontradas foram 300 mg/L de cal e 700 mg/L de sulfato de alumínio, obtendo-se um efluente com 15 Pt-Co de cor, 3,7 NTU de turbidez, 285 mg/L de DQO e 42 mg/L de DBO. Os ensaios de toxicidade aguda foram negativos, confirmando a boa qualidade do efluente tratado. A melhora do tratamento representa uma economia mensal de R$ 228 para a empresa. Para o tratamento de efluentes da estamparia Cores e Tons testou-se dois coagulantes: policloreto de alumínio (PAC) e sulfato de alumínio. Em ambos os ensaios foi utilizado como floculante um polímero aniônico. As faixas de concentração avaliadas para o PAC e o sulfato foram: 0 - 400 mg/L e 200 - 700 mg/L, respectivamente. Os melhores resultados foram encontrados utilizando-se 400 mg/L de PAC, que resultou em um efluente com 61 Pt-Co de cor, 8,42 NTU de turbidez, 354,7 mg/L de DQO e 11 mg/L de DBO. Os ensaios de toxicidade aguda para este efluente foram negativos. O custo de tratamento do efluente com 400 mg/L de PAC é de R$ 1,9 /m3, sendo que 79,5% deste, é devido aos gastos com transporte e disposição de lodo. Por tanto, conclui-se que através do processo de coagulação-floculação é possível tratar os efluentes de estamparias com eficiência acima daquela exigida pela legislação ambiental.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química.
Made available in DSpace on 2012-10-24T21:49:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 262651.pdf: 1287357 bytes, checksum: 0bfaaf977f6e2e1112024d803721465e (MD5)
Os efluentes gerados nos mais diversos segmentos de indústrias contêm uma série de compostos orgânicos e, dentre eles, substâncias químicas altamente perigosas, os chamados compostos persistentes de difícil degradação, também conhecidos como recalcitrantes, altamente prejudiciais ao meio-ambiente e que apresentam elevada toxicidade e bioacumulação. Esses compostos não são degradados nos sistemas de tratamento biológico normalmente aplicados nas indústrias, o que faz com que seja de fundamental importância que as indústrias busquem formas de melhorar a qualidade de seus efluentes por meio de modificações no processo ou nos sistemas de tratamento utilizados. Os processos de oxidação química e oxidação avançada têm se destacado como forte alternativa para o tratamento desses efluentes que contêm compostos persistentes. No presente trabalho, o efluente de estudo foi originário de um incubatório de aves e contém uma série de compostos persistentes. Numa primeira etapa, o efluente foi caracterizado e submetido a diferentes tipos de tratamento físico-químicos, como a coagulação-floculação, Fenton, foto-Fenton e foto-peroxidação. Dentre os processos investigados, o tratamento do efluente pelo processo foto-Fenton foi o que se mostrou mais adequado, resultando nas melhores eficiências de remoção de matéria orgânica, de aproximadamente 92% DQO. Posteriormente, o efluente foi submetido a análises de cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas (LC/MS), onde a presença de compostos persistentes foi investigada. Dentre os compostos detectados, confirmou-se a presença no efluente de um composto organoclorado, o pesticida imazalil, que é um fungicida utilizado nas atividades de limpeza da indústria, sobre o qual não há dados na literatura relacionados ao seu tratamento e degradação, sendo, portanto, definido como composto alvo desta etapa do trabalho. A cinética de degradação do pesticida imazalil pelo processo de oxidação avançada, foto-Fenton foi estudada. Paralelamente, investigou-se o tratamento do imazalil pelo processo de ozonização, em uma faixa de pH determinada, onde tert-butanol (t-BuOH) foi utilizado como agente seqüestrante de radicais hidroxilo, para que se pudesse avaliar a ação do ataque direto do ozônio molecular sobre o imazalil. Procederam-se, para ambos os processos, aos estudos de investigação, detecção e identificação dos produtos de degradação resultantes desses processos oxidativos, pelo emprego de LC/MSn (cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas tandem), bem como a avaliação da toxicidade causada por eles. Para cada processo detectou-se a presença de quatro produtos de degradação, antes desconhecidos, cujas estruturas foram elucidadas. As análises de toxicidade resultaram em um decréscimo na toxicidade no decorrer de ambos os tratamentos, indicando que os produtos de degradação formados não são mais tóxicos que sua molécula original, o imazalil. O presente trabalho resultou em uma importante contribuição por apresentar opções de tratamento para efluentes que contêm compostos persistentes, e em especial pelo estudo de degradação do pesticida imazalil, composto não estudado até então e, identificação de produtos de degradação originados nesses tratamentos, antes desconhecidos.

Submitted by MARCOS LEANDRO TEIXEIRA DE OLIVEIRA (marcosteixeira@ufv.br) on 2018-08-01T20:14:46Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3556093 bytes, checksum: 27a4adab796975b555ffecbaf82dffd7 (MD5)
Made available in DSpace on 2018-08-01T20:14:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3556093 bytes, checksum: 27a4adab796975b555ffecbaf82dffd7 (MD5) Previous issue date: 2018-02-21
Os laticínios geram, diariamente, elevados volumes de águas residuárias que são originadas das limpezas das instalações e da fabricação de produtos. Estas águas caracterizam-se por apresentar concentrações elevadas de nutrientes, gorduras, sólidos suspensos e dissolvidos, demanda bioquímica (DBO) e química de oxigênio (DQO) e pH que varia em função do que é produzido e dos produtos utilizados na higienização deste tipo de empreendimento. Dentre os métodos disponíveis para tratamento dos efluentes lácteos, destaca-se o Tratamento Primário Quimicamente Assistido (TPQA), conhecido também como CEPT (Chemically Enhanced Primary Treatment). No TPQA coagulantes químicos são adicionados na etapa do tratamento primário a fim de aprimorar a remoção de poluentes. Entretanto, a aplicação de coagulantes químicos tem gerado um inconveniente às indústrias e estações de tratamento que utilizam este método, que é a produção de grandes volumes de lodo com características tóxicas e não biodegradável. Alguns resíduos agroindustriais, como o quiabo (Abelmoschus esculentus), sementes de maracujá (Passiflora edulis), resíduos da carcinocultura e as cascas da mutambeira (Guazuma ulmifolia) apresentam elevado potencial para serem utilizados como coagulantes alternativos no tratamento de efluentes, devido às suas características químicas. O emprego de coagulantes no tratamento de efluentes envolve a otimização da dose de coagulante e do pH, uma vez que influenciam, diretamente, na eficiência de remoção de poluentes. Para isso, métodos de superfície de resposta (MSR) vêm sendo utilizados na otimização dessas variáveis. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a eficiência de coagulantes naturais no tratamento de efluente lácteo sintético (ELS) via flotação por ar dissolvido (FAD), otimizando as condições operacionais de dose de coagulante e pH na remoção da turbidez, DQO e compostos orgânicos que absorvem na região do ultravioleta no comprimento de onda 254 nm (compostos UV 254 ) e comparar planejamentos estatísticos na descrição dos resultados. Em primeiro momento comparou-se dois planejamentos experimentais, a matriz de Doehlert e o delineamento composto central rotacional (DCCR) na descrição de remoção de poluentes do ELS, utilizando dois coagulantes orgânicos, o Tanfloc e a poliacrilamida (PAM). Observou-se nos resultados obtidos que ambos os planejamentos geraram modelos matemáticos significativos (p ≤ 0,05) e com elevada capacidade de predição. Além disso, foi verificado que o ponto ótimo obtido para remoção de poluentes foi próximo entre os planejamentos, observando, porém, pequena diferença entre as dosagens de coagulantes. Em segundo momento foi avaliado a eficiência dos coagulantes obtidos do extrato do quiabo, das sementes de maracujá, a quitosana e as cascas da mutambeira na remoção da turbidez, DQO e compostos UV 254 do ELS, otimizando as condições de dose de coagulante e de pH através do DCCR para os dois primeiros e da matriz de Doehlert para os demais. Foi observado que os coagulantes estudados são eficientes na remoção de poluentes do ELS, sendo a eficiência diretamente relacionada ao pH e à dose de coagulante aplicada. Os pontos ótimos de remoção de poluentes encontrados foram: 2,0 g L -1 de extrato de quiabo em pH 9,00; com eficiência de remoção de turbidez e DQO de 91,1 e 48,3%, respectivamente; 1,3 g L -1 de extrato de semente de maracujá em pH 5,00; com eficiência de remoção de turbidez e DQO de 91,5 e 50,3%, respectivamente; dose de quitosana igual a 73,34 mg L -1 em pH 5,00; com eficiência de remoção da turbidez, DQO, e compostos UV 254 de 97,6; 77,5 e 88,8%, respectivamente e 775,8 mg L -1 de cascas de mutambeira em pH 5,00; com eficiência de remoção de turbidez, DQO e compostos UV 254 de 95,8; 76,0 e 85,6%, respectivamente. Assim, quando aplicados na condição ideal, os coagulantes testados apresentam potencial para substituir os coagulantes químicos atualmente comercializados, minimizando, assim, o passivo ambiental.
Dairies, daily, generate high volumes of wastewater from cleaning site and manufacturing products. These waters have high concentrations of nutrients, fats, suspended and dissolved solids, biochemical oxygen demand (BOD) and chemical oxygen demand (COD) and pH that varies according to what is produced and the products used in the sanitation of this type of enterprise. Among the available methods for the treatment of dairy effluents, stands out the Chemically Enhanced Primary Treatment (CEPT). In CEPT, chemical coagulants are added in the primary treatment step in order to improve the removal of pollutants. However, the application of chemical coagulants generates high volumes of toxic and not biodegradable sludge. Some agroindustrial residues, such as okra (Abelmoschus esculentus), passion fruit seeds (Passiflora edulis), shrimp waste and bark of Guazuma ulmifolia have potential to be used as alternative coagulants in the treatment of effluents, due to their chemical characteristics. The use of coagulants in the treatment of effluents involves the optimization of the coagulant dosage and pH, once they directly influence in the efficiency of pollutants removal. For this, surface response methodology (SRM) have been used in the optimization of these variables. Thus, the objective of this study was to evaluate the efficiency of natural coagulants in the treatment of synthetic dairy effluent (SDE) by dissolved air flotation (DAF), optimizing the operational conditions of coagulant dose and pH in the removal of turbidity, as well as COD and organic compounds that absorb in the ultraviolet region at a wavelength of 254 nm (UV 254 compounds) and compare statistical design in the description of results. At first, two experimental designs were compared, the matrix of Doehlert and Central Composite Rotational Design (CCRD), in the description of pollutants removal of SDE using two organic coagulants, Tanfloc and polyacrylamide. It was observed in the obtained results that the both plans generated significant mathematical models (p ≤ 0,05) and with high predictive capacity. Furthermore, it was verified that the optimum point obtained for the removal of pollutants was close between the designs, noting, however, a small difference between the coagulant dosages. Secondly, was evaluate the efficiency of the coagulants obtained from the okra extract, passion fruit seeds, chitosan and bark of Guazuma ulmifolia in the removal of turbidity, COD and UV 254 compounds of SDE. The coagulant dosage and pH conditions were optimized through the CCDR for the first two extracts and the Doehlert matrix for the others. It was observed that the coagulants studied are efficient in the removal of SDE pollutants, once the efficiency is directly related to the pH and the coagulant dosage applied. The optimal points of removal of pollutants were: 2,0 g L -1 extract of okra in pH 9,00; with removal efficiency of turbidity and COD of 91,1 and 48,3%, respectively; 1,3 g L -1 passion fruit seeds extract in pH 5,00; with removal efficiency of turbidity and COD of 91,5 e 50,3%, respectively; 73,34 mg L -1 dose of chitosan in pH 5,00; with removal efficiency of turbidity, COD and UV 254 compounds of 97,6; 77,5 e 88,8%, respectively and 775,8 mg L -1 of Guazuma ulmifolia bark in pH 5,00; with removal efficiency of turbidity, COD and UV 254 compounds of 95,8; 76,0 e 85,6%, respectively. Thus, when applied in the optimum condition, the coagulants tested have potential to replace the currently marketed chemical coagulants, minimizing, this way, environmental liability.

A crescente industrialização e urbanização do mundo moderno tem como consequência o incremento do consumo de produtos e materiais diversos, aumentando dessa forma a geração de resíduos sólidos, principalmente nas grandes cidades e em regiões metropolitanas. Uma das alternativas para a disposição desses resíduos são os aterros sanitários. Contudo, um dos grandes problemas encontrados no gerenciamento de aterros sanitários diz respeito à produção e ao tratamento do lixiviado produzido. O lixiviado de aterro de resíduos sólidos é um líquido de cor escura, odor desagradável, com grandes concentrações de compostos orgânicos e nitrogênio amoniacal, produzido pela decomposição físico-química e biológica dos resíduos depositados em um aterro e pela solubilização de componentes do lixo na água. Caracterizam-se por sua composição complexa e pelo seu grande potencial poluidor. Dessa forma, esse trabalho busca avaliar a técnica de tratamento físico-químico através do processo de coagulação-floculação sedimentação como alternativa para pós-tratamento de lixiviado tratado biologicamente, por processo de lodos ativados em batelada. Para isso, utilizou-se o equipamento de reatores estáticos jarteste, em que foram testados dois coagulantes: o PAC - hidróxi-cloreto de poli aluimínio (Alx(H2O)(6x- 2y)(OH)yCl(3x-y)) e o cloreto férrico (FeCl3.6H2O). Os parâmetros monitorados para avaliar a eficiência do tratamento físico-químico foram cor verdadeira e DQO. Foi utilizada a técnica de planejamento fatorial de experimentos para a otimização das variáveis dosagem de coagulante, pH e gradientes de mistura. Essa técnica possibilitou avaliar separadamente as influências das condições de mistura sobre as respostas observadas. Os resultados mostraram que na faixa testada (de 600s-1 a 1000s-1) o gradiente de velocidade de mistura rápida (Gmr) não teve influência sobre as variáveis respostas, assim também como o gradiente de floculação (Gfloc) testado na faixa de 20s-1 a 30s-1. Para o PAC os melhores resultados foram obtidos com dosagem de 470,7 mg Al+3/L e pH de 4,9 com remoção de cor verdadeira da ordem de 97% e remoção de DQO de aproximadamente 73%. Em relação ao cloreto férrico as melhores remoções de cor e DQO, 98% e 81% respectivamente, foram alcançadas combinando uma dosagem de 400 mg Fe+3/L com pH 3,0.
The increasing industrialization and urbanization of the modern world have as consequence the diverse increment of the consumption of products and materials, increasing the generation of solid residues, mainly in the great cities and regions metropolitans. One of the alternatives for the disposal of these residues is the sanitary landfills. However, one of the great problems found in the management of sanitary landfills is related to the production and the treatment of the landfill leachate. The landfill leachate is a dark liquid that has an ackward odor, with high concentracions of organics composites and ammoniac nitrogen produced for the biological and physical–chemical decomposition of the residues deposited in landfill and for the solubilization of components of the garbage in the water. They are characterized for its complex composition and its great polluting potential. Thus, this paper objectivies to evaluate the physical–chemical technique treatment using the process of coagulation-flocculation-sedimentation as alternative of post-treatment to leachate treated for biological treatment, using actived sludge process in a batch reator. For this, it was used equipment of static reactors jartest, and two coagulantes were tested: the PAC - poly-aluminum chloride (Alx(H2O)(6x- 2y)(OH)yCl(3x-y)) and the ferric chloride (FeCl3.6H2O). The monitored parameters to evaluate the efficiency of the physical–chemical treatment were true color and chemical oxygen demand (COD). It was used the factorial planning of experiments for the otimization of the variables coagulant dosage, pH and gradients of mixture. This technique made possible to separately evaluate the influences of the mixture conditions on the observed answers. The results showed that in the tested band (600s-1 to 1000s-1) the gradient of rapid mix (Gmr) did not have influence on the answers also as the gradient of flocculation (Gfloc) tested in the band of 20s-1 to 30s-1. For PAC coagulant, the best results had been found with dosage of 470,7 mg Al+3/L and pH of 4,9 (assay n º 30) with removal of true color of the order of 97% and removal of DQO of approximately 73%. In relation to ferric chloride the best removals of color and DQO, 98% and 81% respectively, had been found in assay 12, that combined a dosage of 400 mg Fe+3/L with pH 3,0.

As melhoras nas condições de disposição de resíduos sólidos em aterros sanitários teve, como conseqüência, a geração de um efluente com um grande potencial poluidor, o lixiviado de aterro sanitário, que anteriormente percolava pelo solo. Com o confinamento da massa de lixo e a impermeabilização do aterro, o lixiviado começou a ser coletado exigindo que o mesmo fosse tratado. A necessidade do tratamento deste efluente está relacionada com sua toxidade,pois contém altas concentrações de amônia, metais e alta carga orgânica que se originam da decomposição de compostos contidos no interior do aterro sanitário. Nesta pesquisa olixiviado é submetido a um pré-tratamento biológico com remoção de nitrogênio, no qual a maior parte da matéria orgânica, principalmente a facilmente biodegradável, é consumida,sobrando apenas compostos de cadeias longas de difícil biodegradabilidade e compostos inorgânicos, que são denominados compostos recalcitrantes, sendo em grande parte formados por substâncias húmicas. A intenção do trabalho foi maximizar a remoção destes compostos por meio de um tratamento físico-químico, realizado pelo processo de coagulação-floculação e é considerado uma forma complementar ao tratamento biológico. A pesquisa foi dividida em diversas etapas, em escala de bancada utilizando o jar teste, variando condições de pH de 2,0 a 5,0 e 10 a 12,0, com dosagens de coagulantes de 400mg Fe+³/l e polímeros aniônicos de alto peso molecular com dosagens de 0,5mg/l a 10,0 mg/l, a fim de encontrar a melhor condição de remoção dos compostos recalcitrantes, com o intuito de melhorar ao máximo as condições do efluente a fim de causar o menor impacto possível do mesmo ao ser lançado em cursos de água. De acordo com as variações na condição de tratamento do lixiviado, definiu-se que, com a diminuição do pH a 4,0 seguido de dosagens de 400mg Fe+³/l e ainda com a adição de 2,0 mg/l de polímero, foi possível atingir condições de remoção da ordem de 98% de cor e 80% de COT, indicando que a utilização de polímero é eficiente no processo de tratamento físico químico pelo processo de coagulação floculação de lixiviado de aterro sanitário
The improvements in the conditions of solid waste disposal in landfills has, as a consequence, the generation of an effluent polluted with great potential, landfill leachate, which previously percolated through the soil. With the containment of the waste stream and sealing of the landfill, the leachate began to be collected by requiring that it be treated. The need for treatment of wastewater is related to its toxicity, because it contains high concentrations of ammonia, metals and high organic load originating from the decomposition of compounds contained within the landfill. In this research the leachate is subjected to a pre- biological treatment with nitrogen removal, in which most of the organic matter, especially the readily biodegradable, is consumed, leaving only long-chain compounds difficult biodegradability and inorganic compounds, which are called recalcitrant compounds, being largely composed of humic substances. The intention of this study was to maximize the removal of these compounds by means of a physical-chemical treatment, performed by coagulation-flocculation process and is considered a complement to a biological treatment. The research was divided into several stages, using bench scale jar test conditions of pH ranging from 2.0 to 5.0 and 10 to 12.0, with dosages of coagulants Fe+³ 400 mg/l anionic polymers high molecular weight with dosages of 0.5 mg/l to 10.0 mg/l, in order to find the best condition for removal of recalcitrant compounds, with the most to improve the conditions of the effluent in order to cause minimum possible impact thereof to be released into waterways. According to the variations in the treatment condition of the leachate, it was decided that, with decreasing pH to 4.0 followed by doses of 400 mg Fe+³/l, even with the addition of 2.0 mg/l polymer conditions it was possible to achieve removal of about 98% color and 80% TOC, indicating that the use of polymer is effective in the physical-chemical treatment process by coagulation flocculation process for landfill leachate.

A constante exploração dos recursos hídricos para os mais diferentes usos sem um planejamento adequado, tem levado ao comprometimento desses recursos, verificando-se cada vez mais aumento no número de pesquisas e investimentos, visando o estudo de alternativas que viabilizem o tratamento avançado de águas residuárias e sua reutilização. Entre essas alternativas, estão as técnicas de separação dos materiais contaminantes por membranas. Neste trabalho estudou-se a viabilidade da utilização da microfiltração tangencial como alternativa de pós-tratamento de efluente de Reator Anaeróbio de Leito Expandido alimentado com esgoto sanitário, analisando-se a influência da utilização de cloreto férrico como coagulante, bem como, membranas com diferentes tamanhos de poro (0,2 e 1,0 μm), no desempenho da microfiltração tangencial. Os ensaios no sistema de microfiltração tangencial foram realizados em batelada, com amostras de efluente do reator anaeróbio de leito expandido (RALEX). Verificou-se que para os ensaios realizados com a membrana de 0,2 μm, o aumento das dosagens de cloreto férrico, contribuiu para diminuição nos valores de luxo de permeado. Esta relação não ocorreu de forma direta com a membrana de 1,0 μm. Os processos de coagulação e floculação foram essenciais para ambas membranas no aumento na eficiência de remoção da demanda química total de oxigênio (mg/l), fosfato total (mg P/l) e turbidez, no entanto, em relação aos valores de fluxo do permeado,foi prejudicial, pois nos ensaios em que as amostras de efluente do RALEX não foram previamente coaguladas e floculadas, a permeabilidade das membranas foi bem maios. O sistema de microfiltração tangencial operando com a membrana de 0,2 μm apresentou melhor desempenho, com valores de fluxo do permeado, em geral superiores a 100 L/m2.h, eficiência de 100% na remoção de coliformes totais e fecais, e a dosagem de 40 mg/l de cloreto férrico, já foi suficiente para uma eficiência média de remoção de DQOt de 95%; P.PO4-3 (89,5%) e Turbidez (96,4%). Portanto, a microfiltração tangencial pode ser considerada uma alternativa eficaz como unidade de pós-tratamento de efluente de reator anaeróbio de leito expandido, produzindo efluente que atende os padrões de reuso na agricultura, para coliforme totais e fecais.
The constant exploration of water resources for the most different uses, without an appropriate planning, has lead to the exhaustion of this resources. This scenery has showed the need of increasing researches and investments on alternative forms of wastewater treatment. This work studied the viability of using crossflow microfiltration as an alternative form of advanced treatment of effluents of Anaerobic Reactor Expanded Bed feed with sewage, examining the effect of the use of ferric chloride as coagulam, as well as of different pore size membranes (0,2 and 1,0 μm) on the performance of crossflow microfiltration. The experiments on crossflow microfiltration system were carried out in batch, using effluent samples of anaerobic reactor expanded bed. The results obtained with the 0,2 μm membrane showed that the increase of ferric chloride dosages contributed for the reduction on flux values. The 1,0 μm membrane did not presented this relation. The flocculation and coagulation processes were essentials for increasing the removal efficiency of Total Chemical Oxygen Demand, Total Phosphorus and Turbidity for both membranes, however, for the flux values the effect was harmful, because when the samples of the Anaerobic Reactor Expanded Bed were not previously coagulated and flocculated, the membranes penneability were higher. The Crossflow Microfiltration System, operating with the 0,2 μm membrane, presented better performance, with flux values generally superior than 100 L/m2.h, efficiency around 100% on the removal of Total and Fecal Coliforms. For this membrane (0,2 μm) the dosage of 40 mg/l of FeCl3 (first stage) was enough for an average of removal efficiency of Total Chemical Oxygen Demand (95%); Turbidity (96.4%); and P.PO4-3 (89,5%). Therefore, crossflow mocrofiltration can be considered an effective alternative for advanced treatment of effluents of Anaerobic Reactor Expanded Bed, producing a final effluent with large potentiality to be used in agriculture.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais
In this work, was evaluated the treatment of the effluent from a fipronil insecticide production plant by a process that consists of two parts: initially a conventional treatment step, by flocculation, was carried out in order to remove suspended solids. For that, were tested the concentrations of 40, 80, 160, 240 e 320 mg L-1, of the flocculant (FeCl3), obtaining the highest solid and fipronil removal efficiency when the 160 mg L-1 concentration was used. Once this first treatment step was done, was evaluated the photodegradation by photo-Fenton process, using artificial UV irradiation. The process efficiency was monitored by fipronil concentration decay, determined by high performance liquid chromatography (HPLC), removal of organic load given by dissolved organic carbon (DOC), chemical oxygen demand (COD) decay and H2O2 consumption. In addition, acute toxicity tests were performed, using the microcrustacean Artemia salina. The H2O2 concentrations of 2241, 2689, 3362, 4482 e 6723 mg L-1 were evaluated, according to the efficiency and kinetic of organic matter decay. With the increasing of H2O2 concentration, was observed an enhancement on degradation efficiency, therefore, the highest degradation efficiency was achieved when the highest H2O2 concentration was used. In a second moment was tested, the amount of Fe2+, among concentrations of 15, 45 e 60 mg L-1, the concentration of 60 mg L-1 presented the best DOC and COD removal results. The organic load effect on the degradation process was also evaluated, the effluent was diluted to 20, 15 and 5% in total volume, then experiments under the previously determined conditions, [Fe2+] = 60 mg L-1 and [H2O2] = 6732 mg L-1, was carried out. The best removal efficiency and kinetic results was obtained by the highest organic load tested. With the parameters optimized, the evolution of acute toxicity to Artemia salina was monitored during the photo-Fenton degradation. A decrease of toxicity from 100 to 13% at the first hour of reaction was observed. Based on these results, it can be stated that the coupling between the flocculation and photo-Fenton processes, can be considered as a good alternative for the treatment of this kind of effluent, once it gives high efficiency on suspended solid, fipronil, organic matter and toxicity removal.
Neste trabalho foi avaliado o tratamento do efluente da produção do inseticida fipronil por um processo composto por duas etapas: inicialmente uma etapa convencional, a qual é constituída por tratamento de floculação, para remoção dos sólidos em suspensão. Para tanto foram avaliadas as concentrações de 40, 80, 160, 240 e 320 mg L-1 do agente floculante (FeCl3) obtendo-se maior eficiência de remoção de sólidos suspensos e fipronil, quando a concentração de 160 mg L-1 de FeCl3 foi utilizada. Em um segundo momento, foi avaliada a fotodegradação da matéria orgânica remanescente pelo processo foto-Fenton, utilizando irradiação UV artificial. A eficiência do processo de fotodegradação foi monitorada pelo decaimento da concentração de fipronil, determinada por cromatografia líquida de alta eficiência, remoção da carga orgânica dada pelo decaimento da concentração de carbono orgânico dissolvido (COD), demanda química de oxigênio (DQO), e, consumo de H2O2. Além disso, foram feitos testes de toxicidade aguda utilizando microcrustáceos de Artemia salina. Foram avaliadas as concentrações de H2O2 (2241, 2689, 3362, 4482 e 6723 mg L-1), em função da velocidade e eficiência da remoção da carga orgânica. A eficiência da remoção da carga orgânica aumentou seguindo o aumento da concentração de H2O2, sendo que a melhor eficiência foi alcançada com a concentração de 6723 mg L-1. Além disso, também foi avaliada a concentração de Fe2+ (15, 45 e 60 mg L-1). Dentre as concentrações testadas, a concentração de 60 mg L-1 foi a que promoveu melhores resultados de remoção de DQO e COD. A influência da carga orgânica no processo de degradação foi avaliada com o efluente diluído em 20, 15 e 5% em volume, sob as melhores concentrações determinadas previamente, [Fe2+] = 60 mg L-1 e [H2O2] = 6732 mg L-1, obtendo-se melhor eficiência de degradação para o efluente com a maior carga orgânica. Sob condições otimizadas, também foi avaliada a evolução da toxicidade aguda para A. salina, durante a aplicação do processo foto- Fenton. Foi observado que a toxicidade aguda diminuiu de 100 para 13% após 60 min de reação. Com base nos resultados obtidos, pode ser observado que o acoplamento entre os processos de floculação e foto-Fenton pode ser uma boa alternativa para o tratamento deste tipo de efluente, uma vez que houve alta eficiência na remoção de sólidos suspensos, fipronil, matéria orgânica e toxicidade.
Mestre em Química

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Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq
A magnetic biocoagulant (Fe3O4-MO) was produced by the association of nanoparticles of iron oxide (Fe3O4) and Moringa Oleífera Lam (MO) extract in different concentrations (0.5%, 1% and 2%), aiming to evaluate its performance in removal of the reactive dye black 5 (RP5) in aqueous medium (synthetic waste water) and real textile effluent. The MO protein was extracted with saline solution and the nanoparticles were synthesized by the coprecipitation method. The biocoagulant was characterized by X-ray diffractometry (XRD), vibration magnetometry, Fourier Infrared Transformer (FTIR) spectroscopy, scanning electron microscopy with X-ray energy dispersion spectroscopy (SEM / EDS) and transmission electron microscopy (MET). For the coagulation / flocculation / sedimentation process (C/F/S), the operational parameters studied were sedimentation time, biocoagulant concentration and pH. The efficiency of the C/F/S process was determined by the analysis of the apparent color, absorbance, zeta potential and total organic carbon (TOC). After determining the best conditions (concentration of 0.5% MO, dosage of 100 mg L-1 and pH 7) of the C/F/S process, sedimentation kinetic studies for synthetic wastewater (ARS), real effluent (ERT), both with and without magnetic field and the sludge recovered and regenerated with the saline extract of MO (with magnetic field). At the 100 mgL-1 dosage of magnetic biocoagulant at a concentration of 0.5% MO saline, 89% apparent color removals were obtained in the time of 20 min. The C / F / S process shows dependence on the pH of the reaction medium, because at pH 7 color removal values of 83% and 84% were obtained in reaction time 20 and 40 min, respectively.
Um biocoagulante (Fe3O4-MO) magnético foi produzido pela associação de nanopartículas de óxido ferro (Fe3O4) e extrato de Moringa Oleífera Lam (MO) em diferentes concentrações (0,5%, 1% e 2%), para avaliar sua performance na remoção do corante reativo preto 5 (RP5) em meio aquoso (água residuária sintética) e efluente real têxtil. A proteína da MO foi extraída com solução salina e as nanopartículas foram sintetizadas pelo método de coprecipitação. O biocoagulante foi caracterizado por difratometria de raio-X (DRX), magnetometria vibratória, spectroscopia por transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia por dispersão de energia de Raios-X (MEV/EDS) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Para o processo de coagulação/floculação/sedimentação (C/F/S) os parâmetros operacionais estudados foram tempo de sedimentação, concentração do biocoagulante e pH. A eficiência do processo C/F/S foi determinada pela análise da cor aparente, absorbância, potencial zeta e carbono orgânico total (COT). Após determinar as melhores condições (concentração de MO 0,5%, dosagem de biocoagulante 100 mg L-1 e pH 7) do processo C/F/S, foram realizados estudos cinéticos de sedimentação para água residuária sintética (ARS), efluente real têxtil (ERT), ambos com e sem campo magnético e o lodo recuperado e regenerado com o extrato salino de MO (com campo magnético). Na dosagem 100 mgL-1 de biocoagulante magnético em concentração de 0,5% de solução salina de MO foram obtidos remoções de cor aparente 82% no tempo de 20 min. O processo C/F/S apresenta dependencia em relação ao pH do meio reacional, pois em pH 7 foram obtidos valores de remoção de cor de 83 % e 84 % em tempo de sedimentação 20 e 40 min., respectivamente. Demonstrando-se um materialpromissor na remoção de RP5 e no tratamento de ERT pois possui alta eficiência, preparo simples e condizentes com questões ambientais.

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Química apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
A crescente produção de efluentes das indústrias é uma problemática para os que cuidam do nosso ambiente, uma vez que estes efluentes vão destabilizar o meio onde vão ser inseridos, prejudicando a fauna e a flora desse local. Por isso, torna-se essencial o tratamento destes efluentes antes dos mesmos serem despejados no ambiente, normalmente em meios hídricos.Com esta ideia bem presente, e seguindo um estudo já desenvolvido, surge então a necessidade de tratar efluentes industriais, baseando-nos no processo de floculação como método para separar as impurezas. Este método tem de ser conjugado com outros métodos para se conseguir obter um efluente “limpo”, recorrendo-se ainda a processos de separação, tais como a sedimentação, a filtração, etc.O processo de floculação recorre a floculantes, que vão flocular as partículas, e neste estudo escolheram-se os floculantes poliméricos sintéticos, pois são os que demonstram maior eficácia. Recorreram-se a dois polímeros comercias fornecidos pela Adventech Portugal, um aniónico e um catiónico, e a quatro polímeros desenvolvidos por Lourenço (2018), estudo que serviu de base para o trabalho que se segue.Os efluentes utilizados foram disponibilizados pela Adventech Portugal, e são eles, um da produção de azeite e outro da lavagem de curtumes.Em primeiro lugar realizaram-se Jar tests, ou seja, testes offline onde se adiciona gradualmente a solução polimérica ao efluente, fazendo variar o pH e a dosagem de polímero, de modo a encontrar as condições ótimas para o processo de floculação com cada um dos polímeros testados. Primeiramente variamos o pH no copo e de seguida acrescentamos gradualmente a solução polimérica ao efluente, medindo sempre a turbidez do sobrenadante, até atingir a concentração ótima, aquela onde existe um ponto de viragem na turbidez do sobrenadante.Uma vez encontradas as condições ótimas, segue-se para a segunda etapa, ou seja, a monitorização online deste processo de floculação no equipamento de LDS (Laser Difraction Spectroscopy). Neste equipamento avaliamos a evolução do tamanho dos flocos que se vão formando ao longo do tempo, permitindo perceber a eficácia da floculação. Depois da monitorização feita, e em modo offline, procedemos ao estudo dos flocos formados, através da análise do parâmetro scattering exponent (SE), que se extrai do sinal obtido por LDS e que permite avaliar se os flocos são mais compactos ou mais porosos, sendo que um valor de SE elevado está associado a flocos mais compactos, e um valor de SE mais baixo a flocos mais porosos. Podemos ainda relacionar o tamanho do floco com a porosidade do mesmo, ou seja, os flocos maiores são normalmente mais porosos e os flocos mais pequenos mais compactos. Esta monitorização online através de LDS torna-se num processo bastante vantajoso na seleção dos polímeros mais adequados para um dado processo de floculação para tratamento de um determinado efluente, facilitando a avaliação das características dos flocos que se formam, e permitindo observar a evolução da floculação ao longo do tempo, o que permite tomar decisões mais fundamentadas sobre qual o polímero mais adequado para um determinado processo de tratamento.
The increasing production of effluents from the industries is a problem for those who take care of our environment, since these effluents destabilize the environment where they are inserted, thus damaging its fauna and flora. Considering this, it is essential to treat these effluents before they are released into the environment, usually in water resources.Bearing this in mind and following an already developed research, the need arises to treat industrial effluents, with the flocculation process as the method used to separate impurities in association with other procedures in order to obtain a "clean" effluent. Separation practises, such as sedimentation, filtration, among others, are also used.The flocculation process uses flocculants, which flocculate the particles, and, in this study, synthetic polymeric flocculants were selected as they demonstrated to be the most effective. Two commercial polymers supplied by Adventech Portugal were used, an anionic and a cationic, and four polymers developed by Lourenço (2018), study that served as basis for the work that follows. The effluents used were provided by Adventech Portugal, one originating from olive oil production and the other from a tannery.In a first stage, Jar tests were performed, in other words, offline tests where the polymer solution is gradually added to the effluent, conducting variation of the PH and of the dosage of polymer. This is done in order to find optimal conditions for the flocculation process with each of the polymers tested. Primarily, we vary the pH in the beaker and then gradually add the polymer solution to the effluent, always measuring the turbidity of the supernatant until reaching optimal concentration, in other words, when there is a turning point in the turbidity of the supernatant.Once optimal conditions are found, the second stage begins: the online monitoring of this flocculation process by the Laser Diffraction Spectroscopy (LDS) equipment. Using this equipment, we evaluate the evolution of the size of the flocs that form over time, allowing the assessment of the effectiveness of the flocculation. After monitoring is done, and in offline mode, we proceed with the study of the flocs formed, through the analysis of the scattering exponent (SE) parameter, extracted from the signal obtained by LDS. This analysis supllies information if flocs are more compact or more porous, with a high SE value being associated with more compact flocs, and a lower SE value with more porous flocs. We can also relate the size of the floc with its porosity, in other words, larger flocs are usually more porous while smaller flocs are more compact.This online monitoring done with LDS is a very effective process in the selection of the most suitable polymers for a given flocculation process to treat a particular effluent, as it facilitates the evaluation of the characteristics of the flocs that are formed and allows the observation over time of the evolution of flocculation. This procedure allows the possibility to make more informed decisions about which polymer is more suitable for a particular treatment process.

Dissertação apresentada à Escola de Ciências Agrárias e Veterinárias da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, como parte dos requisitos para a obtenção de grau de Mestre em Engenharia Agronómica
O consumo de vinho tem aumentado gradualmente ao longo dos últimos anos em Portugal e no resto do mundo, o que tem conduzido os centros de vinificação a incrementarem a produção de vinho. Este aumento de produção inevitavelmente traduzse num aumento da geração de efluentes vinícolas, que apresentam características que os tornam problemáticos para o meio ambiente (designadamente valores elevados de carga orgânica, de polifenóis totais e de sólidos suspensos). Com o objetivo principal de contribuir para o tratamento de efluentes vinícolas, foram estudadas neste trabalho duas estratégias envolvendo processos químicos. A primeira baseou-se na combinação de um processo de coagulação-floculação-decantação (CFD) e a aplicação de ozono (O3). A segunda consistiu na combinação de adsorção química com um processo de ativação de radicais sulfato por calor. A dissertação teve assim como objetivos mais específicos (1) testar a eficiência de coagulantes enológicos no processo de CFD, (2) otimizar o processo de ozonização, com adição de um catalisador metálico e radiação UV, (3) testar a bentonite sódica ativada no processo de adsorção, (4) otimizar o processo de radicais sulfato com recurso a elevadas temperaturas e adição de percarbonato de sódio (SPC), (5) reutilizar o efluente vinícola em rega, aplicando os princípios da Economia Circular. Utilizando a aplicação do sistema estatístico Simplex Lattice Design (SLD), foi possível otimizar o processo de CFD, com uma elevada redução de turbidez, sólidos suspensos totais (SST), polifenóis totais, carbono orgânico total (COT) e carência química de oxigénio (CQO), em valores de 98,3, 97,6, 87,8, 44,6 e 48,0%, respetivamente. A combinação dos processos CFD → O3 permitiu igualmente uma elevada redução de COT, CQO, CBO5, turbidez, SST e polifenóis totais (56,2, 60,7, 42,5, 99,1, 96,9 e 99,3%, respetivamente). Também foi observado que a combinação destes dois tratamentos, teve um menor impacto em plantas mais sensíveis (índice de germinação (IG) > 80%), o que permitiu que esta água pudesse ser reciclada. A aplicação do processo de adsorção com aplicação de bentonite traduziu-se numa elevada remoção de COT e CQO (52,6 e 58,7%, respetivamente), com baixo custo operacional (0,22 €/m3 ). A oxidação termocatalítica promovida por radicais sulfato e SPC garantiu uma elevada remoção de COT e CQO (37,2 e 44,3%) com um baixo custo (0,68 €/m3 ) com o rácio S2O8 2- /H2O2 1:0,25 (m/m), dosagem S2O8 2- /H2O2 0,1:0,025 (m/m), pH 7, temperatura 70ºC e agitação 350 rpm/120 min. A combinação dos processos adsorção/oxidação termocatalítica teve uma remoção de cor quase completa com L* = 95.51%, a* = 1.02 e b* = 8.34. Também foi observado que estes tratamentos tiveram um baixo efeito fitotóxico, devido ao elevado índice de germinação em 4 variedades de sementes (GI ≥ 80%). Pode assim concluir-se que a aplicação dos dois sistemas de tratamento estudados, CFD/O3 e adsorção/radicais sulfato no tratamento de efluentes vinícolas permitem a recuperação dos efluentes para irrigação, promovendo o sistema de economia circular.
Wine consumption has gradually increased over the last few years in Portugal and in the rest of the world, which has led winemaking centers to increase wine production. This increase in production inevitably translates into an increase in the generation of winery wastewaters, which have characteristics that make them problematic for the environment (namely high values of organic load, total polyphenols and suspended solids). With the main objective of contributing to the treatment of winery wastewaters, two chemical processes were studied in this work. The first was based on the combination of a coagulation-flocculation-decantation process (CFD) and the application of ozone (O3). The second consisted in combining chemical adsorption with a process of sulfate radicals activation by heat. The dissertation had as more specific objectives (1) to test the efficiency of oenological coagulants in the coagulation-flocculation-decantation process, (2) to optimize the ozonation process, with the addition of a metallic catalyst and UV radiation, (3) to test the activated sodium bentonite in the adsorption process, (4) optimize the sulphate radical process using high temperatures and the addition of SPC, (5) reuse the winery wastewater in irrigation, with application of the principles of Circular Economy. Using the Simplex Lattice Design (SLD) statistical system, it was possible to optimize the CFD process, with a high reduction of turbidity, total suspended solids (SST), total polyphenols, total organic carbon (TOC) and chemical oxygen demand (COD), in values of 98.3, 97.6, 87.8, 44.6 and 48.0%, respectively. The combination of CFD → O3 processes also allowed a high reduction in TOC, COD, BOD5, turbidity, SST and total polyphenols (56.2, 60.7, 42.5, 99.1, 96.9 and 99.3%, respectively). It was also observed that the combination of these two treatments, had a lower impact on more sensitive plants (GI> 80%), which allowed this water to be recycled. The application of the adsorption process with the application of bentonite resulted in a high removal of TOC and COD (52.6 and 58.7%, respectively), with low operating cost (0.22 €/m3). The thermocatalytic oxidation promoted by sulphate and SPC radicals ensured a high removal of TOC and COD (37.2 and 44.3%) with a low cost (0.68 €/m3) with the ratio S2O8 2- /H2O2 1: 0.25 (w/w), dosage S2O8 2- /H2O2 0.1: 0.025 (w/w), pH 7, temperature 70ºC and stirring 350 rpm / 120 min. The combination of the thermocatalytic adsorption/ oxidation processes had an almost complete color removal with L* = 95.51%, a* = 1.02 and b* = 8.34. It was also observed that these treatments had a low phytotoxic effect, due to the high germination index in 4 varieties of seeds (GI ≥ 80%). Thus, it can be concluded that the application of the two treatment systems, CFD/O3 and adsorption/sulfate radicals in the treatment of winery wastewater, allows the recovery of wastewater for irrigation, promoting the circular economy system.

Dissertação de Mestrado em Engenharia do Ambiente
A poluição da água e a sua escassez são dois dos graves problemas que a humanidade enfrenta hoje em dia. Esta dissertação apresenta uma revisão bibliográfica sobre técnicas para os problemas relacionados com o tratamento de águas residuais agroindustriais, em particular processos de coagulação/floculação química e processos de oxidação avançados (POA). A indústria de fruta confitada/cristalizada gera grandes volumes de águas residuais, provenientes essencialmente da lavagem e cozimento de frutas frescas em calda. Estes efluentes caracterizam-se pela sua composição sazonal variável e elevada carga orgânica, que em muitas situações são lançados para os cursos de água sem tratamento adequado. O presente trabalho pretende dar um contributo para o desenvolvimento de processos e aplicação de técnicas físico-químicas, na remoção de matéria orgânica persistente em efluentes da indústria de fruta confitada/cristalizada. Para o efeito utilizaram-se efluentes industriais recolhidos na Douromel (Tabuaço). Numa primeira parte, apresenta-se a caracterização inicial de três amostras dos efluentes em estudo, recolhidas em diferentes épocas de laboração da empresa, denominadas por A, B e C. Após esta caracterização das amostras iniciais, foram realizados ensaios de coagulação/floculação química para os intervalos de atuação ótimos de pH de diferentes coagulantes/floculantes. Para além dos quatro coagulantes mais comumente usados (cloreto férrico, sulfato ferroso, hidróxido de cálcio e sulfato de alumínio), foram também alvo de estudo o policloreto de alumínio e dois coagulantes orgânicos comerciais, designados QT e QTH. Os resultados obtidos revelaram como melhor coagulante/floculante o policloreto de alumínio para o tratamento do efluente A, observando-se uma redução significativa de CQO (67,4%) e turvação (96,5%). Para o efluente B, o coagulante QT apresentou uma redução de CQO de 56,1% e para o efluente C o QTH apresentou uma redução global de CQO de 77,6%. Estes resultados representam também os melhores compromissos para a redução dos restantes parâmetros físico-químicos estudados, no caso da coagulação/floculação. Numa segunda parte, apresentam-se os resultados obtidos com um processo de oxidação avançada (reagente de Fenton) para os efluentes B e C. Estudaram-se os efeitos de várias condições operatórias, como o pH e as concentrações de peróxido de hidrogénio e sulfato ferroso, procurando otimizar o POA em estudo. Dos resultados, destacam-se os que traduzem o melhor compromisso na remoção de CQO. Assim, para o efluente B obtiveram-se como condições ótimas [H2O2] = 0,485 M e [FeSO4.7H2O] = 0,064 M, observando-se uma redução significativa de CQO (66,3%) e de turvação (46,7.%) Por seu turno, ara o efluente C as melhores condições obtidas foram [H2O2] = 0,485 M e [FeSO4.7H2O] = 0,032 M, observando-se igualmente uma importante redução de CQO (86,1%) e da turvação (77,8%). Por último, apresentam-se os resultados obtidos no processo foto-Fenton e UV-LEDs/Fenton com o efluente C. No primeiro caso, processo foto-Fenton, a maior remoção de CQO atingiu-se com uma dose ótima de [H2O2] = 0,485 M e [FeSO4.7H2O] = 0,016 M, observando-se uma redução significativa de CQO (90,6%) e turvação (69,7%). Nos ensaios UV-LEDs/Fenton as doses ótimas foram [H2O2] = 0,194 M e [FeSO4.7H2O] = 0,012 M, observando-se uma redução significativa de CQO (66,1%) e turvação (41,7%). Os resultados obtidos neste trabalho revelam as potencialidades de utilização de processos de coagulação/floculação química, bem como de processos baseados no reagente de Fenton (foto-Fenton e UV-LEDs/Fenton) no tratamento dos efluentes de fruta confitada/cristalizada. Em particular, o processo UV-LEDs/Fenton, poderá servir de base para o desenvolvimento de tecnologias inovadoras de tratamento de águas residuais industriais.
Water pollution and scarcity are two of the major problems that humanity is facing today. This work presents a brief review of technologies applied to problems related with the agro-industrial wastewater treatment, particularly chemical coagulation/flocculation and advanced oxidation processes (AOP). Candied/crystallized fruit industry generates large volumes of wastewater, mainly from washing and cooking fresh fruit in syrup. These wastewaters are characterized by seasonal variability composition and high organic load. Thus, it is important to develop a proper solution that helps to minimize and deal with this problem. On this point, several techniques related to the treatment of agro-industrial wastewater have been employed in the last years. The current work aims to contribute for the development of processes and the application of physicochemical techniques to remove the organic matter of candied/crystallized fruit wastewater. In a first approach, three different effluent samples (A, B and C) were collected at Douromel industry (Tabuaço – Portugal), in different operational phases. An initial characterization was performed and the study was focused on the outcome of coagulation/flocculation under optimal pH actuation range of each coagulant/flocculant, commonly used in wastewater treatment. The behaviour of four quite common and economic coagulants (ferric chloride, ferrous sulphate, calcium hydroxide, aluminium sulphate) was studied as well as the behaviour of three “new” coagulants, namely aluminium (III) chloride and two commercial organic coagulants designated QT and QTH. From the obtained results it was selected as the best coagulant, aluminium chloride, to the treatment of effluent A. In this case it was achieved a significant reduction of COD (67.4%). The effluent B, natural coagulant QT, presented a COD reduction of 56.1% and the effluent C, QTH coagulant, showed an overall reduction of 77.6% of COD. These results also represent the best compromises for the reduction of the other physicochemical parameters studied in coagulation/flocculation experiments. In a second phase, advanced oxidation processes were applied to effluents B and C, using the Fenton reagent. The influence of different operational conditions was studied, such as pH, hydrogen peroxide and ferrous sulphate concentration, in order to optimize the AOP under study. From these experiments, it is possible to highlight the best commitments in terms of COD removal. Thus, for effluent B the optimal conditions were obtained with [H2O2] = 0.485 M and [FeSO4.7H2O] = 0.064 M, and for effluent C [H2O2] = 0.485 M and [FeSO4.7H2O] = 0.032 M. Photo-Fenton and UV-LED/Fenton processes were also applied to effluent C. For the photo-Fenton process, the higher COD removal was achieved with an optimal dose of [H2O2] = 0.485 M and [FeSO4.7H2O] = 0.016 M. For the UV-LED/Fenton experiments, the optimal doses obtained were [H2O2] = 0.194 M and [FeSO4.7H2O] = 0.012 M. The results obtained in this work show the potential use of chemical coagulation/flocculation processes, as well as Fenton-based processes (photo-Fenton and UV-LEDs/Fenton) in the treatment of candied/crystallized fruit wastewaters. Among these, the UV-LEDs/Fenton process, can be an important basis for the development of innovative wastewater treatment technologies.

Dissertação de Mestrado em Biologia Clínica Laboratorial
A indústria de pasta de papel produz elevadas quantidades de efluentes, estimando-se que sejam gerados cerca de 200 m3 de águas residuais por cada tonelada de pasta produzida. A matéria orgânica presente é expressa sob a forma de valores elevados de carência bioquímica de oxigénio (CBO5), carência química de oxigénio (CQO) e sólidos suspensos (SS). Em Portugal, a pasta de papel ocupa o primeiro lugar no ranking de poluição industrial, correspondendo a cerca de 14 milhões de habitantes equivalentes. No presente estudo avaliou-se a capacidade da utilização de processos, biológicos e químicos, para remoção de compostos recalcitrantes em dois efluentes, de entrada (á saída do reactor de leito móvel) e de saída (à saída do reactor de lamas activadas), da empresa CAIMA. Com base na razão CBO5/CQO, o efluente de entrada (0,51) foi tratado por processos biológicos, enquanto o de saída (0,14) sofreu tratamento químico. Foram efectuados testes a várias leveduras de forma a compreender a sua capacidade de crescimento a diferentes temperaturas e, nos efluentes em estudo, para optimizar as condições de análise. Foi seleccionada uma levedura, Cryptococcus podzolicus (AGG 691), cujo comportamento foi considerado o mais adequado aos objectivos pretendidos, de entre os 8 isolados. Após 32 horas de incubação no efluente, a monocultura de AGG 691, removeu 67,9% CQO e 27,4% dos polifenóis totais (PT). Como processo de tratamento químico para o efluente de saída, avaliou-se, numa primeira fase, a coagulação/floculação. Começou por testar-se quatro coagulantes diferentes: hidróxido de cálcio, sulfato de alumínio, sulfato ferroso e cloreto férrico, avaliando-se a turbidez e a remoção da CQO. Seleccionou-se o coagulante/floculante sulfato ferroso, pois foi o que teve um desempenho melhor no conjunto dos dois parâmetros testados. Devido à ineficácia da coagulação/floculação, estudou-se a aplicação de um processo de oxidação avançada (POA), o reagente de Fenton. Nestes ensaios foram usadas três concentrações diferentes de Fe2+: 1,3, 20 e 50 mg/L. A concentração inicial de peróxido de hidrogénio adicionada foi de 12 mM. Para este ensaio a maior grandeza obtida em termos de eficácia foi de 36%, para [Fe2+]=50 mg/L. Os testes com o reagente de Fenton não possibilitaram a eficaz remoção de carga poluente, por isso, realizou-se um teste de foto-Fenton, com concentração de 20 mg/L de ferro, onde a eficiência de remoção atingiu os 99%. O tratamento biológico revelou-se eficaz no efluente de entrada, porém, apresenta potencial para ampliação dos resultados obtidos. Por sua vez, o processo foto-Fenton mostrou-se eficiente na remoção do carbono orgânico total (COT), do efluente de saída.
The pulp industry produces large quantities of waste, estimated to be generated about 200 m3 of wastewater per tonne of pulp produced. The organic matter is expressed in the form of high levels of biochemical oxygen demand (BOD5), chemical oxygen demand (COD) and suspended solids (SS). In Portugal, the pulp is first in the ranking of industrial pollution, accounting for about 14 million habitants equivalent. In the present study was evaluated the ability of the use of biological and chemical processes for removal of recalcitrant compounds in two effluents: entry effluent (out of the moving bed reactor) and exit effluent (out of the reactor activated sludge), of CAIMA company. Based on BOD5/COD ratio, the entry effluent (0.51) was treated by biological processes, while the exit effluent (0.14) suffered chemical treatment. Tests were performed at various yeasts in order to understand their capacity for growth at different temperatures, and in the effluent under study, to optimize the analysis conditions. It was selected a yeast, Cryptococcus podzolicus (AGG 691), whose behavior was considered to be more appropriate to the pursued aims, among the 8 isolates. After 32 hours of incubation in the effluents, the monoculture of AGG 691, has removed 67.9% of COD and 27.4% of total polyphenols (TP). As chemical treatment to the exit effluent, was first evaluated the coagulation/flocculation process. We began to test four different coagulants: calcium hydroxide, aluminum sulfate, ferrous sulfate and ferric chloride, by assessing the turbidity and COD removal. Was selected the coagulant/flocculant iron sulfate, because it had the best performance in the two tested parameters. Due to the ineffectiveness of the coagulation/flocculation, we studied the application of an Advanced Oxidation Process (AOP), Fenton's reagent. In these trials were used three different concentrations of Fe 2+: 1.3, 20 and 50 mg/L. The initial concentration of hydrogen peroxide added was 12 mM. For this test, the largest quantity obtained in terms of efficacy was 36% for [Fe2+]=50 mg/L. Tests with Fenton's reagent did not allow the effective removal of pollutant load, so we made another test, photo-Fenton, with a concentration of 20 mg/L of iron, where the removal efficiency reached 99%. Biological treatment has proved effective in the entry effluent, however, has potential for expansion of the results. In turn, the photo-Fenton process was efficient in the removal of total organic carbon (TOC), to the exit effluent.

Dissertação de Mestrado em Segurança Alimentar
As empresas de transformação de castanha geram grandes quantidades de sub-produtos. Estes são essencialmente compostos por águas usadas na lavagem e no processamento do fruto, águas residuais e diferentes tipos de resíduos sólidos. As águas residuais devem ser geridas de um modo adequado para evitar impactos ambientais negativos: desde a sua separação, passando pelo tratamento adequado e finalmente poderem ser eliminados sem causar danos ao ambiente nem à saúde pública. Para serem lançados em águas superficiais, os efluentes tem de respeitar certos limites paramétricos exigidos legalmente. Este trabalho teve como objetivos tratar um efluente resultante de uma indústria de transformação de castanha, otimizar alguns aspetos no seu tratamento e avaliar quais os melhores coagulantes/floculantes na ótica dum tratamento complementar biológico/químico. De início o efluente foi submetido a um tratamento biológico aeróbio. Numa segunda etapa o efluente foi submetido a um tratamento químico complementar de coagulação/floculação. Durante o tratamento biológico, o efluente, foi sujeito a diversos ensaios de biodegradabilidade aeróbia. Estes ensaios basearam-se na utilização de reatores descontínuos aeróbios aos quais foram adicionadas diferentes quantidades pré determinadas de lamas ativadas, e um determinado volume de efluente previamente estabelecido. Nesta etapa avaliou-se a atuação das lamas ativadas na redução da carga poluente do efluente em estudo. Posteriormente, foi efetuado um tratamento complementar químico por coagulação/floculação em sistema jar-test. Foi feita a avaliação de diferentes coagulantes/floculantes nomeadamente hidróxido de cálcio, sulfato de alumínio, sulfato ferroso e cloreto férrico. Para cada coagulante químico foi avaliado o efeito do pH do meio e otimizando-se a sua dosagem para melhor valor pH obtido. Para cada processo (biológico/químico) foi efetuada a determinação de vários parâmetros nomeadamente CQO solúvel (CQOs), turvação, sólidos suspensos totais, sólidos suspensos voláteis, polifenóis totais, pH e aromaticidade. Na primeira etapa do trabalho experimental, etapa em que se recorreu a ensaios de biodegradabilidade aeróbia, verificou-se que em ensaios de 48 horas, a percentagem de remoção de CQOs foi em média de 76,5%. Nestes ensaios verificou-se que com o passar do tempo de arejamento, os parâmetros em estudo diminuíram. No entanto de forma geral, esta diminuição foi mais notória nas primeiras 24 horas de arejamento, após o que já não é tão significativa. Quanto ao tratamento biológico, as condições mais eficientes para a remoção de CQO obtiveram-se para a combinação X2S2,5; corresponde a 2 g/L de biomassa inicial e 2,5 g/L de carga poluente inicial. Numa segunda etapa do trabalho experimental, usaram-se ensaios de coagulação/floculação química após o tratamento biológico. De todos os coagulantes em estudo selecionou-se o sulfato de alumínio como o coagulante mais eficiente para um pH inicial de 7,0. Com a otimização das dosagens do sulfato de alumínio a pH=7,0 verificou-se que a concentração de coagulante que se mostrou mais eficiente na redução dos parâmetros em estudo corresponde a uma dosagem de 6,0 g/L. Para este valor obteve-se uma redução dos seguintes parâmetros: CQOs redução de 86,7%, SST de 96,0%, SSV de 97,3%, turvação de 86,9%, polifenóis totais de 77,6% e aromaticidade de 82,5%. De acordo com os resultados obtidos, conclui-se que a estratégia que se revelou mais acertada para o tratamento de efluente da indústria de processamento de castanha será a combinação de processos biológicos aeróbios com processos de coagulação/floculação química. No entanto, este efluente ainda não se encontra de acordo com a legislação para descarga em águas superficiais, necessitando de sofrer um tratamento de acabamento numa ETAR municipal ou outra.
The chestnut processing companies generate large quantities of by-products. These are essentially composed by water used for washing and processing of fruit, wastewater and different types of solid waste. Wastewater must be managed in an appropriate way to avoid negative environmental impacts, since their separation, through appropriate treatment and finally can be eliminated without harming the environment or public health. To be released into surface waters, the effluent must meet certain limits parametric legally required. This study aimed to treat a wastewater resulting from a chestnut processing industry, to optimize their treatment and to evaluate what the best coagulants / flocculants in view of a complementary biological/chemical treatment. Initially the effluent was subjected to an aerobic biological treatment. In a second stage the effluent is subjected to a supplementary treatment chemical coagulation/ flocculation. During the biological treatment, the effluent was subjected to various aerobic biodegradation conditions. These tests were based on the use of batch aerobic reactor to which were added various quantities of predetermined activated sludge, and a specific predetermined volume of effluent. In this step we evaluated the performance of activated sludge in reducing the pollution load of the effluent under study. A complementary treatment was made later by chemical coagulation/ flocculation jar-test-system. This treatment was performed to evaluate different coagulants/ flocculants, in particular, calcium hydroxide, aluminum sulphate, ferrous sulphate and ferric chloride. For each chemical coagulant was evaluated the effect of pH and was optimize the dosage for better pH obtained. Each process (biological and chemical) was monitored by determination of various parameters including COD, turbidity, total suspended solids, volatile suspended solids, total polyphenols, pH and aromaticity. In the first step of the experimental work, aerobic biodegradation tests, it was found that in assays of 48 hours, the percentage removal of COD averaged 76.5%. In these trials it was found that over time of airing, the parameters under study decreased. However in general, this was more noticeable in the first 24 hours of aeration, after which it is not so significant. In the biological treatment, the more efficient conditions for removal of COD was obtained for the combination X2S2,5 and corresponds to 2 g/L initial biomass and 2.5 g/L initial pollution load. A second step of the experimental work, use coagulation/ flocculation chemicals tests after the biological treatment. In these coagulants studies was selected aluminum sulfate as the most efficient coagulant to an initial pH of 7.0. By optimizing the dosages of aluminum sulfate to pH = 7.0 was found that the concentration of coagulant is more efficient in reducing the parameters under study is a dosage corresponds to 6.0 g/L. For this value was obtained a reduction of the following parameters: COD reduction of 86.7%, TSS of 96.0%, 97.3% of VSS, turbidity of 86.9%, 77.6% of total polyphenols and aromatic of 82.5%. According to the results obtained, the strategy that has proved most correct for the treatment of effluent from chestnut processing industry is the combination of biological aerobic processes with chemical coagulation/flocculation. However, this effluent is not yet in accordance with the rules for discharge into surface waters, need to undergo a finishing treatment in a municipal or other wastewater treatment plant.

Dissertação de Mestrado em Engenharia do Ambiente
As indústrias agro-alimentares caracterizam-se por produzirem elevadas quantidades de águas residuais nos seus processos de transformação. Os efluentes de concentrados de fruta, exemplo de águas residuais provenientes destas indústrias, encontram-se muito contaminados por matéria orgânica e sólidos em suspensão. O presente trabalho teve como objectivo geral analisar a problemática ambiental associada aos efluentes agro-alimentares. Em particular, investigou-se a tratabilidade das águas residuais de uma indústria de concentrados de fruta por aplicação de uma combinação de processos: tratamento biológico aeróbio (1ª parte) seguido de coagulação/floculação química (2ª parte). No processo biológico, utilizaram-se reactores descontínuos aos quais se adicionaram diferentes dosagens de lamas biológicas para tratar o efluente em estudo avaliando-se o efeito de diferentes tempos de arejamento. Neste processo procurou verificar-se a actuação das lamas activadas na redução da carga poluente do efluente. No processo de coagulação/floculação química, utilizou-se um sistema Jar-Test, para avaliar o efeito de distintos agentes coagulantes/floculantes: Ca(OH)2, Al2(SO4)3, FeSO4, FeCl3. Para cada agente coagulante estudou-se o efeito do pH do meio e procurou optimizar-se a dosagem do coagulante para o melhor pH obtido. A eficiência de cada um dos processos anteriores foi acompanhada pela determinação de diferentes parâmetros como CQO, turvação, sólidos suspensos, polifenóis totais, pH e TOC. Os ensaios de biodegradabilidade realizados permitiram a decomposição de grande parte da matéria orgânica e redução do teor em sólidos suspensos por parte dos microrganismos presentes nas lamas, verificando-se que para maiores tempos de arejamento maior era a redução dos parâmetros estudados. Os ensaios de coagulação/floculação química permitiram identificar, entre os quatro coagulantes, o cloreto férrico como o melhor compromisso para a redução dos parâmetros estudados, utilizando uma dosagem de 0,44 g/L por 250 mL de efluente a pH=5,5. No final do tratamento biológico, observou-se uma redução de CQO na ordem dos 96%, da turvação de 40%, do teor em polifenóis totais de 94 % e de 82% dos sólidos em suspensão. Após a aplicação do agente coagulante/floculante cloreto férrico, na segunda fase, verifica-se uma redução global de CQO de 99,6%, da turvação de 94,4%, polifenóis totais de 97,3% e sólidos em suspensão de 98,1%. Os resultados obtidos no presente trabalho mostram que a conjugação de um processo biológico aeróbio seguido de um processo de coagulação/floculação química, envolvendo cloreto férrico, é eficaz na redução dos principais parâmetros característicos dos efluentes agro-industriais colocando-os em conformidade com os valores limites de emissão para descarga em águas superficiais.
The agro-alimentary industries are characterized by producing great amounts of wastewater in their transformation processes. Concentrated fruit effluents are an example of residual water proceeding from these industries, highly contaminated by organic matter and suspended solids. The present work aimed to analyze the environmental problematic associated to these effluents. In particular, the treatability of wastewater from concentrated fruit industry was investigated by applying a combination of processes: aerobic biological treatment (first part) followed by chemical coagulation/flocculation (second part). In biological processes, batch reactors had been used which was added different dosages of activated sludge to wastewater to treat wastewater in study. The effect of different aeration times was evaluated. In this process was studied the performance of activated sludge to reduce the pollutant load of effluent. In chemical coagulation/flocculation process, was used a Jar-Test system to assess the effect of different coagulants/flocculants: Ca(OH)2, Al2(SO4)3, FeSO4, FeCl3. For each coagulant agent studied the effect of pH of the medium and tried to optimize the dosage of coagulant for the best pH obtained. The efficiency of each one of previous processes was followed by the determination of different parameters as COD, turbidity, suspended solids, total polyphenols, pH and TOC. The biodegradability tests allowed a great decomposition of organic matter and suspended solids by microorganisms present in sludge, verifying for longer periods of aeration greater reduction of the parameters studied. Chemical coagulation/flocculation experiments had allowed to identify, between four coagulants, ferric chloride as the best compromise to reduce the parameters studied, using a dosage of 0.44 g/L in 250 mL of effluent to pH = 5.5. At the end of biological treatment, was observed a reduction of COD in the order of 96%, 40% of turbidity, 94% to total polyphenols and 82% of suspended solids. After application of coagulant/flocculant agent ferric chloride in the second phase, there is an overall reduction in COD of 99.6%, 94.4% to turbidity, 97.3% to total polyphenol and 98.1% to solids. The results obtained in present work show that the combination of an aerobic biological process followed by a process of chemical coagulation/flocculation, involving ferric chloride, is effective in reducing of main parameters characteristics of the agro-industrial effluents by placing them in accordance with the emission limit values for discharge to surface in superficial waters.

Dissertação de Mestrado em Engenharia do Ambiente
As indústrias agroalimentares caracterizam-se pela geração de elevadas quantidades de águas residuais nos seus processos de transformação. Neste trabalho avaliaram-se duas agroindústrias: uma indústria de processamento de cogumelos e um centro de vinificação. No caso da indústria de processamento de cogumelos, é importante avaliar qual o tratamento mais adequado dos efluentes antes da descarga na rede pública de saneamento. Neste trabalho procurou estudar-se uma possível solução para o tratamento destes efluentes. A caracterização físico-química revelou um bom índice de biodegradabilidade (CBO5/CQO = 0,42), o que sugeriu a aplicação de um processo biológico aeróbio. Este processo permitiu obter uma redução da CQO superior a 90% após 48 horas de tratamento aeróbio. Paralelamente avaliou-se a aplicação de processos de coagulação-floculação química. De entre os cinco coagulantes-floculantes estudados, os melhores resultados obtidos corresponderam ao cloreto férrico, (2,5 g/L, a pH = 8,0), permitindo atingir reduções de CQO de 91% e de turvação de 92%. No caso de um centro de vinificação, o efluente foi preparado para diversas cargas orgânicas. Neste trabalho procuraram estudar-se diferentes soluções de tratamento que se baseiam em processos de oxidação avançados (POA), neste caso baseados na geração de radicais sulfato. Neste contexto, analisaram-se as melhores condições operatórias do efluente utilizando persulfato de potássio (KPS) e persulfato de sódio (SPS). Dos resultados obtidos, destacam-se os que traduzem o melhor compromisso na remoção de CQO. Assim, para a relação entre o KPS e o metal de transição sulfato de ferro obteve-se 82% de remoção de CQO e, ainda em comparação com os radicais hidroxilo, nos processos Fenton, esta relação manteve-se como a melhor. No caso do SPS a melhor relação conseguiu-se com o sulfato de cobre onde se atingiu 60% da remoção de CQO.Com a influência da radiação ultravioleta (UV) o SPS permite atingir 96% de remoção da CQO, o que revela um resultado muito bom em comparação aos resultados do processo foto-Fenton. Como conclusão, é possível afirmar que os resultados obtidos neste trabalho revelam que aplicação de tratamentos biológicos e químicos, são úteis no desenvolvimento de novos tratamentos de águas residuais destas agroindústrias.
The agro-food industries are characterized by the generation of large amounts of wastewater in their processes of transformation. In this work we were evaluated two agro-food industries: one mushroom processing industry and a center of winemaking. In the case of mushroom processing industry, it is important to assess the most appropriate treatment of wastewater before discharge in public sanitation. This work sought a solution can be studied for the treatment of these effluents. The physico-chemical characterization showed a good biodegradability index (BOD5/COD = 0.42), which suggested the implementation of an aerobic biological process. This process yielded a reduction of the COD greater than 90% after 48 hours of aerobic treatment. In parallel we evaluated the use of chemical coagulation-flocculation processes. Among the five coagulants-flocculants studied the best results obtained corresponded to ferric chloride (2.5 g/L, pH = 8.0), allowing to reach COD reduction of 91% and a haze of 92%. In the case of center of winemaking, the effluent has been prepared for various organic fillers. In this study we sought to study different processing solutions which are based on advanced oxidation process (AOP), in this case based on the generation of sulfate radicals. In this context, we analyzed the best operating conditions of the effluent using potassium persulfate (KPS) and sodium persulfate (SPS). The results obtained, we highlight those reflecting the best compromise in the removal of COD. Thus, for the relationship between KPS and the transition metal iron sulphate yielded 82% of COD removal, and also compared with the hydroxyl radicals in the Fenton process, this ratio is kept as the best. In the case of the SPS the best ratio has been achieved with copper sulphate where they reached 60% CQO.Com removing the influence of ultraviolet (UV) SPS allows to achieve 96% removal of COD, which indicates the result very good compared to the results of photo-Fenton process. In conclusion, we can say that the results of this study show that application of biological and chemical treatments are useful in the development of new wastewater treatment these agro-food industries.

O presente trabalho tem por objetivo extrair e caracterizar a mucilagem dos cladódios Opuntia ficus-indica (OFI) e estudar a sua eficiência na remoção da turvação da água. Foram usados 5 métodos diferentes para extrair a mucilagem dos cladódios, obtendo 11 tipos de polímeros distintos (P1, P1-E, P2, P3, P3-E, P3-IPA, P4, P4-E, P4-IPA, P5 e P5-E) com rendimentos de extração entre 0,38-8,05 % (p/p). Caracterizaram-se os polímeros extraídos quanto à composição de proteína (87,2-237,3 μg/mg), açúcares neutros (205,6-478,9 μg/mg), ácidos urónicos (10,9-57,4 μg/mg), e cinzas (13,8-25,8%). Analisou-se o P1 por HPLC, tendo detetado a presença de arabinose (0,77%), galactose (1,17%), xilose (0,44%), ramnose (0,21%) e glucose (21,54%). Realizaram-se testes preliminares de remoção da turvação numa água turva sintética de argila de 5 g/L, aplicando os polímeros numa concentração de 150 mg/L. Os polímeros P3 e P3-E foram os que melhor removeram a turvação da água, assemelhando-se à performance do cloreto férrico (III) (CF), pela divisão clara da interface após o 1º minuto, apresentando uma remoção quase total da turvação inicial após 10 minutos. Realizaram-se 8 ensaios jar test usando um efluente industrial (64-187 NTU) na ETAR de Alcântara, aplicando os polímeros (10-110 mg/L) e CF (10-30 mg/L). Foram usadas diferentes velocidades de mistura (50, 100, 150 e 200 rpm) e tempos de contacto (2, 5 e 10 minutos). Os melhores rendimentos obtidos foram 89,7%, 88,2% e 85,2% quando aplicados 40 mg/L de P3-E (183 NTU), 25 mg/L de P2 (78 NTU) e 45 mg/L de P2 (84 NTU) em combinação com 15 mg/L de CF, respetivamente. Neste trabalho, a mucilagem extraída mostrou ser capaz remover a turvação da água, sendo que esta eficiência é melhorada quando aplicada em combinação com o CF, podendo no futuro ser uma alternativa mais sustentável para o tratamento de águas no processo de coagulação-floculação.
The present work aims to extract and characterize the mucilage of the Opuntia ficus-indica (OFI) cladodes and study its efficiency in removing turbidity from the water. Five different methods were used to extract mucilage from cladodes, obtaining 11 different types of polymers (P1, P1-E, P2, P3, P3-E, P3-IPA, P4, P4-E, P4-IPA, P5 and P5 -E) with an extraction yields between 0.38-8.05% (p / p). The extracted polymers were characterized for protein composition (87.2-237.3 μg/mg), neutral sugars (205.6-478.9 μg/mg), uronic acids (10.9-57.4 μg/mg), and ash (13.8-25.8%). P1 was analyzed by HPLC and detected the presence of arabinose (0.77%), galactose (1.17%), xylose (0.44%), rhamnose (0.21%) and glucose (21.54 %). Preliminary tests were carried out to remove turbidity in a synthetic turbid clay water of 5 g/L, applying the polymers at a concentration of 150 mg/L. Polymers P3 and P3-E were the ones that best removed turbidity from the water, similarly to the performance of ferric chloride (III) (FC), by the clear division of the interface after the 1st minute, showing an almost complete removal of the initial turbidity after 10 minutes. Eight jar tests were carried out using an industrial effluent (64-187 NTU) at the Alcântara WWTP, applying polymers (10-110 mg/L) and CF (10-30 mg/L). Different mixing speeds (50, 100, 150 and 200 rpm) and contact times (2, 5 and 10 minutes) were used. The best results were 89.7%, 88.2% and 85.2% when applied 40 mg/L of P3-E (183 NTU), 25 mg/L of P2 (78 NTU) and 45 mg/L of P2 (84 NTU) in combination with 15 mg/L CF, respectively. In this work, the extracted mucilage showed to be able to remove turbidity from water, and this efficiency is improved when applied in combination with FC and may in the future be a more sustainable alternative for water treatment in the coagulation-flocculation process.

Tese de Doutoramento em Engenharia Química, apresentada ao Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
Renewable resources are presently under intense investigation for a variety of different uses. Nature offers a vast diversity of molecules which could function as the starting blocks for the production of bio-products. The trend in application of natural materials is aligned with the search for sustainable alternatives to petroleum-based compounds. The focus of this work is on the development of new wastewater treatment agents, either flocculants or coagulants. These were based on renewable materials, specifically lignocellulosic wastes and tannins. Their usage in the removal of dyes, inks or pigments (typically very difficult to treat), from coloured wastewaters, mainly from the textile industry, has been studied. The production of such polyelectrolytes enables the valorisation of lignocellulosic wastes while obtaining new added value products, which due to their partial biodegradability generate less sludge, since it can be biodegraded by the bacteria in wastewater treatment plants, reducing in this way the overall costs of the process. The first preliminary step to synthesize the targeted eco-flocculants was applying a conventional alkaline extraction, starting from Eucalyptus bleached pulp, to obtain cellulose with higher purity, or performing a conventional kraft pulping starting from Eucalyptus wood chips wastes, using mild chemical conditions, leading to pulps with diverse chemical composition (contents of cellulose, lignin and hemicelluloses). The second step was the synthesis of cationic and anionic polyelectrolytes using two-stages modification procedures. The first stage was the oxidation of the cellulosic and lignocellulosic pulps obtained in the preliminary treatment (from Eucalyptus bleached pulp or wood wastes) using sodium periodate and lithium chloride. This led to an intermediate product, dialdehyde cellulose (DAC). Thereafter, the quaternary ammonium modification of DAC with Girard’s reagent T provided the cationization of the cellulose (second reactional stage). Following the aforementioned procedure, a set of cationic wood-based polyelectrolytes (CDAC) with different cationicity indices (low, medium, high), starting from different pulps, was obtained. The anionization of DACs was performed by conducting a sulfonation reaction. The modification of dialdehyde cellulose with sodium metabisulfite led to highly charged anionic cellulose-based polyelectrolytes (ADAC). The reaction variables were tuned in order to synthesize flocculants with different characteristics. The obtained CDACs and ADACs were extensively characterised, by iv studying their chemical composition, structure and morphology. It was shown that composition complexity of the used pulps influences the final properties of the obtained polyelectrolytes. Moreover, the degree of the charge introduction into the cellulosic backbone depended on the periodate oxidation procedure. Materials from the optimised two-stages modification procedures were tested and shown to be suitable for the final application (effluent treatment). The evaluation of the developed anionic and cationic cellulose-based polyelectrolytes, as flocculants, was carried out using several model coloured effluents, as well as two different real coloured wastewaters from a textile industry. The base performance indicators used for model systems were the reduction of turbidity and absorbance, while for real wastewaters the reduction of turbidity and chemical oxygen demand were considered. Moreover, dual systems using an inorganic complexing agent (bentonite or aluminium sulphate), were evaluated in all model and real waters, allowing to increase colour removal and turbidity reduction. Typically, polyelectrolytes with high substitution degree/molecular weight showed better performance in the decolouration compared to the lower charged ones. Flocculants obtained from pulp with high kappa number (high lignin content) presented good results, quite similar to the ones obtained from raw materials with higher homogeneity and cellulose purity. Additionally, for the effluents tested, cationic polyelectrolytes presented, in general, higher efficiency on colour removal than the anionic ones. Typically, the results obtained while using the natural-based flocculants were equal or superior compared to the use of commercial polyacrylamide possessing a similar charge density. The second part of this work was the synthesis of eco-coagulants from tannins using the Mannich modification reaction. The optimization of reaction conditions, including the reagents concentrations, heating rate, activation and cooking times, and pH was carried out. Different tannin sources: Mimosa ME (Acacia mearnsii) from South Africa (from two different suppliers) and Quebracho (Schinopsis balansae) from Argentina, were tested at laboratory scale using 2-L reactor. The production of Mimosa-based coagulants was up scaled using an intermediate 5-L reactor and ultimately by a 75-L reactor (pilot plant). The progress of the modification reactions was monitored based on shear viscosity measurement, which was then further used for the determination of the shelf life time of produced bio-coagulants. Remarkably, the shelf life of the optimised products could extend over one year. The colour removal ability of the obtained tannin-based coagulants was tested in several model coloured effluents. In addition, the relation between the shear viscosity and the final performance in wastewater treatment was studied. Due to relatively low molecular weight of the obtained tannin-based coagulants, dual and multiple systems using traditional clay (bentonite) and synthetic v flocculant (in minor amount) were required to reach high colour removal. Furthermore, development of the best water treatment procedure also included tests at different pH values, optimizing the pH leading to significantly increase colour removal. An evaluation of the flocculation process on two model effluents and one industrial wastewater, with the dual system of bentonite and cellulose-based polyelectrolytes, was performed by laser diffraction spectroscopy (LDS). It was proved that this technique is suitable for the flocculation monitoring in coloured effluents treatment. This technique provides complementary information to the jar-tests about the flocculation kinetics and evolution of the flocs structure with time. LDS showed to be appropriate as a pre-screening methodology to select the most appropriate flocculants for a specific application, before moving to pilot trials. As results of the studies conducted, a wide range of natural-based flocculants and bio-coagulants was prepared, with suitable characteristics for application in the treatment of coloured wastewaters, as demonstrated in various model systems as well as in real industrial effluents. The developed cellulose-based flocculants and tannin-based coagulants, tested in wastewater treatment, showed to be very promising alternatives to the traditional, petroleum-based agents with the view of a possible future application at an industrial scale. This work was part of a European Project under typology of European Industrial Doctorates (FP7 Marie Curie-ITN/EID, ECOFLOC FP7-PEOPLE-2013-ITN-604825). It involved the collaboration of a company with large experience in wastewaters recycling and treatment, which is also partner of the Project, where part of the experimental work was developed. The project also involved the collaboration of the University of Leeds, UK.
O interesse na utilização de recursos renováveis para as mais diversas aplicações é atualmente bastante grande. A natureza oferece uma gama alargada de moléculas, que podem funcionar como blocos de partida para a síntese de produtos de base biológica. Esta tendência de valorização e aplicação de materiais naturais encontra-se alinhada com a procura de soluções alternativas sustentáveis para a substituição de recursos fósseis. O foco do trabalho apresentado nesta tese é o desenvolvimento de novos agentes de tratamento de águas residuais, como floculantes ou coagulantes. Estes foram produzidos a partir de materiais renováveis, nomeadamente resíduos lenhocelulósicos e taninos. Foi estudado o seu uso na remoção de corantes e pigmentos (componentes estes que são tipicamente muito difíceis de tratar) de águas residuais coradas, provenientes essencialmente da indústria têxtil. A produção dos novos polielectrólitos permite a valorização de resíduos lenhocelulósicos com a obtenção de produtos de valor acrescentado. Por outro lado, estes, devido à sua parcial biodegradabilidade são suscetíveis de originar um teor de lamas menor quando utilizados em unidades de tratamento de águas residuais, uma vez que podem ser biodegradados por bactérias, reduzindo desta forma os custos globais do processo. O primeiro passo com vista à síntese de “eco-floculantes” de base celulósica consistiu na realização de uma extração alcalina de pasta branqueada de eucalipto, de forma a obter celulose com maior grau de pureza, ou então na realização de cozimentos kraft de resíduos de aparas de madeira de eucalipto, com condições suaves de cozimento, o que conduziu à produção de pastas com composições químicas diversas em teor de celulose, lenhina e hemiceluloses. O segundo passo foi o da síntese dos polielectrólitos catiónicos e aniónicos propiamente ditos, usando uma combinação de duas reações sucessivas. A primeira reação consistiu na oxidação das pastas celulósicas e lenhocelulósicas obtidas no decurso dos tratamentos preliminares, com periodato de sódio (usando ainda cloreto de lítio). Este processo conduziu à obtenção de um produto intermediário designado por dialdeído de celulose (DAC). De seguida, foi feita a reação do DAC com o reagente de Girard T, que permitiu a introdução de grupos de amónio quaternário na cadeia de celulose. Por este processo global foi obtido um conjunto de novos polielectrólitos de base celulósica, com diferente cationicidade (baixa, média e alta), a partir de pastas de diferente viii composição química. Por outro lado, a modificação do DAC com metabisulfito de sódio permitiu, através de uma reação de sulfonação, obter polielectrólitos de base celulósica carregados negativamente. Em ambos os casos, cationização e anionização de celulose, as variáveis da reação foram ajustadas de forma a sintetizar floculantes com caraterísticas diferenciadas. Os produtos resultantes (CDACs e ADCAs) foram extensivamente caracterizados quanto à sua composição química, estrutura e morfologia. Foi demonstrado que a composição inicial das pastas usadas tem influência nas propriedades finais dos polielectrólitos obtidos. Além disso, o grau de introdução de carga (modificação) no esqueleto da celulose foi dependente do procedimento de oxidação com periodato. Os materiais obtidos usando os referidos procedimentos de modificação foram testados e considerados adequados para a aplicação final pretendida (tratamento do efluente corado). Foi feita uma avaliação do desempenho dos novos polielectrólitos catiónicos e aniónicos baseados em celulose, como floculantes no tratamento de efluentes modelo diversos e ainda de dois efluentes reais corados, fornecidos por uma fábrica de têxteis. Os indicadores base usados para os sistemas modelo foram a redução de turbidez e da absorbância, enquanto que para os efluentes reais considerou-se a redução de turbidez e a carência química de oxigénio como parâmetros mais importantes. De notar que foram usados sistemas duais em que o floculante foi combinado com um agente complexante (bentonite ou sulfato de alumínio) para o tratamento de todas as águas modelo ou reais, os quais permitiram aumentar a remoção de cor e a redução de turbidez como pretendido. Tipicamente, polielectrólitos com elevado grau de substituição/peso molecular mostraram melhor desempenho na remoção de cor comparados com aqueles menos carregados. Os floculantes obtidos a partir de pasta com elevado número kappa (maior teor de lenhina) apresentaram bons resultados, semelhantes aqueles obtidos com base em pastas de partida possuindo maior homogeneidade e pureza em celulose. Além disso, para os diversos efluentes testados, os polielectrólitos catiónicos apresentaram, em geral, maior eficiência na remoção de cor do que os correspondentes aniónicos. Tipicamente, os resultados obtidos usando os floculantes de base natural foram semelhantes ou de qualidade superior aos obtidos com o uso de poliacrilamidas comerciais, para uma densidade de carga equivalente. Numa segunda parte do trabalho sintetizaram-se “eco-coagulantes” a partir de taninos, usando a reação de modificação de Mannich. Foi feita a otimização das condições reacionais, nomeadamente das concentrações dos reagentes, velocidade de aquecimento no reator, tempos de ativação e de cozimento, e do pH. Foram consideradas fontes de tanino distintas: tanino de Acacia mearnsii (Mimosa) proveniente da África do Sul (de dois fornecedores diferentes) e tanino de Schinopsis balansae (Quebracho) da Argentina, os quais foram testados numa escala laboratorial num reator de 2-L. A reação de produção de coagulantes baseados no tanino de Mimosa foi depois ix levada a uma escala semi-piloto, num reator de 5-L, e finalmente para ensaio piloto num reator de 75-L. O progresso das reações de modificação foi monitorizado com base na medição da viscosidade, a qual foi posteriormente usada também para a determinação do tempo de vida dos coagulantes obtidos. De uma forma notável, a validade dos produtos otimizados estendeu-se por mais de um ano. A capacidade de remoção de cor dos coagulantes baseados em taninos foi testada para diferentes efluentes modelo baseados em corantes diversos. Além disso, foi estudada a relação entre a viscosidade do coagulante e o seu desempenho no tratamento de efluente modelo. Devido ao peso molecular relativamente baixo dos coagulantes baseados em tanino, foi necessário recorrer a sistemas duais e múltiplos, usando bentonite e floculante sintético (em quantidade menor) para alcançar uma remoção de cor elevada. Adicionalmente, o desenvolvimento do melhor procedimento de tratamento do efluente também incluiu testes para diferentes valores de pH, tendo a otimização do pH conduzido a um aumento significativo da remoção de cor. Complementarmente, foi feito um estudo por espectroscopia de difração de laser (LDS) do processo de floculação no tratamento de dois efluentes modelo (dois corantes diferentes) e de uma água residual industrial, num sistema dual com bentonite e polielectrólitos baseados em celulose. Provou-se que esta técnica é adequada para a monitorização da floculação no tratamento de efluentes corados, proporcionando informação complementar aos testes de Jar, sobre a cinética da floculação e evolução da estrutura dos flocos com o tempo. A técnica de LDS mostrou ser uma ferramenta de diagnóstico apropriada para selecionar os floculantes mais indicados para uma aplicação especifica, previamente à realização de ensaios à escala piloto. Como resultado dos estudos conduzidos, foi possível obter uma gama alargada de floculantes e coagulantes de base natural, com características apropriadas para aplicação no tratamento de águas residuais coradas, conforme comprovado em vários sistemas modelo assim como em efluentes industriais reais. Os novos floculantes baseados em celulose e coagulantes baseados em taninos, mostraram ser alternativas muito promissoras aos tradicionais agentes de base petrolífera (fóssil), usados no tratamento de águas residuais, com vista a possíveis futuras aplicações numa escala industrial. Este trabalho fez parte de um projeto europeu dentro da tipologia de doutoramento em ambiente empresarial europeu (FP7 Marie Curie-ITN/EID, ECOFLOC FP7-PEOPLE-2013-ITN-604825). Envolveu a colaboração de uma companhia com larga experiência em reciclagem e tratamento de águas residuais, a qual se constituiu também parceira do projeto e onde parte do trabalho experimental foi desenvolvido. O projeto envolveu ainda a colaboração da Universidade de Leeds (Reino Unido).
FP7 Marie Curie-ITN/EID, ECOFLOC FP7-PEOPLE-2013-ITN-604825