A atividade suinícola tem sido considerada pelos órgãos de controle ambiental como "atividade potencialmente causadora de degradação ambiental", representando importante fonte de degradação do ar, dos recursos hídricos e do solo. Neste contexto, a atividade suinícola carece de soluções capazes de introduzir procedimentos operacionais para tratar a água residuária gerada, que sejam tecnicamente exeqüíveis e ecologicamente sustentáveis. O presente trabalho foi conduzido na Área Experimental de Hidráulica/Irrigação e Drenagem do Departamento de Engenharia Agrícola da UFV, sendo instaladas, operadas e monitoradas colunas filtrantes segmentadas e não segmentadas, para filtração da ARS. O sistema de filtração segmentado foi constituído por 10 filtros, com 13 cm de altura cada, utilizando tubo de PVC de 200 mm. O sistema de filtração não segmentado foi montado em tonéis com 0,58 m de diâmetro e 1,30 m altura. Bagaço de cana-de-açúcar triturado, serragem de madeira e pergaminho de grãos de café, subprodutos de atividades agropecuárias e agroindustriais, foram utilizados no preenchimento das colunas filtrantes. Foram coletados dados de retenção e de concentração sólidos em suspensão e totais nos filtros segmentados e de perda de carga com o tempo de operação dos filtros não segmentados para ajuste, respectivamente, da equação geral de filtração e equação de evolução da perda de carga. De acordo com os resultados obtidos, concluiu-se que serragem de madeira foi, dentre os materiais orgânicos avaliados, o mais eficiente quanto à capacidade de reter sólidos da ARS, alcançando o máximo de 0,19g de sólidos para cada cm -3 de camada filtrante, seguido do bagaço de cana-de-açúcar com 0,16g e o pergaminho dos grãos de café com de 0,11g. Os filtros orgânicos proporcionaram razoavelmente alta remoção de óleos e graxas da ARS, tendo sido obtidos valores de 96%, 89% e 75%, respectivamente para serragem de madeira, bagaço de cana-de-açúcar triturado e pergaminho de grãos de café. O modelo matemático semi-empírico utilizado para a simulação do processo de filtração da ARS em filtros segmentados apresentou resultados satisfatórios, podendo ser usada na estimativa da concentração de sólidos totais (ST) e sólidos em suspensão (SS) na água residuária em percolação e efluente de filtros orgânicos. Para cada filtro orgânico não segmentado avaliado, foi ajustada uma equação de regressão relacionando os valores de ST e SS com o tempo de operação do filtro e a profundidade de camada dos filtros, escolhida com base nos critérios de significância dos estimadores dos coeficientes de regressão até o nível de 1% e nos valores de R 2 . Porém, quando as equações obtidas para descrever a filtração em filtros segmentados foram validadas para as condições de operação de filtros não segmentados, os ajustes não foram bons, notadamente para a concentração efluente de SS. Dessa forma, ajustes de outros parâmetros tiveram que ser implementados de forma a se tentar adequar as equações semi-empíricas de forma que pudessem ser utilizadas na predição da remoção de ST e SS de águas residuárias da suinocultura com diferentes concentrações de sólidos. Equações de perda de carga como função da profundidade e do tempo de operação dos filtros explicaram, com adequada eficiência, o comportamento dos filtros constituídos por serragem de madeira, bagaço de cana-de-açúcar e pergaminho de grãos de café. Concentração efluente de SS, obtidos experimentalmente nos filtros não segmentados e os estimados utilizando a equação empírica ajustada para dados obtidos em filtros segmentados subestimou remoção de SS. Filtros não segmentados possibilitaram maior retenção de SS no material poroso do que foi obtida em filtros segmentados, em função da menor velocidade de escoamento da ARS. | The swine industry has been considered by the agencies of environmental control as a potential cause of environmental degradation , representing important source of air, water and soil degradation. In this context, the swine industry lacks solutions capable of establishing technically feasible and ecologically sustainable operational procedures for treating the waste water produced. The present work was conducted at the Experimental Area of Hydraulics/Irrigation and Drainage, DEA/UFV. Segmented and non-segmented filter columns were installed, operated and monitored for SWW filtration. The segmented filtration system consisted of ten 13-cm-height filters, using 200 mm PVC pipes. The non-segmented filtration system was set up in 0.58 m diameter x 1.30 m height barrels. Sugarcane bagasse, sawdust and coffee husk, by-products of agricultural and agro-industrial activities, were used to fill the filter columns. Data on retention, suspended solids concentration, total suspended solids in the segmented filters, and head loss with time of operation of the non-segmented filters were collected for adjustment of the general filtration equation and head loss evolution equation. According to the results, the sawdust was the most efficient organic material to retain SWW solids, reaching the maximum of 0.19g of solids per cm -3 of filter layer, followed by sugarcane bagasse with 0.16g and coffee husk with 0.11g. The organic filters provided quite high efficiency of SWW oil and grease removal, obtaining values of 96%, 89% and 75%, for sawdust, sugarcane bagasse and coffee husk, respectively. The semi-empiric mathematical model used for simulating the process of SWW filtration through segmented filters gave satisfactory results, and could be used to estimate the total suspended solids (TS) and suspended solids (SS) of percolating waste water and effluents of organic filters. For each non-segmented organic filter tested, a regression equation was adjusted to relate the TS and SS values with the time of operation and the layer depth of the filters, based on the criteria for significance of regression coefficient estimators at 1% probability level and on R 2 values. However, when the equations obtained to describe the filtration through segmented filters were validated for the operational conditions of the non-segmented filters, the adjustments were not good, especially for the SS concentration of effluent. Therefore, the adjustments of the other parameters had to be applied to try fitting the semi-empiric equations so they could be used for the prediction of TS and SS removal from swine waste waters with different solid concentrations. Head loss equations as function of depth and time of filter operation adequately explained the behavior of the filters consisted of sawdust, sugarcane bagasse and coffee husk. Effluent concentration of SS, experimentally obtained from the non-segmented filters and the estimates of the adjusted empiric equation for the data obtained with the segmented filters underestimated SS removal. SS retention by the porous material was greater in non- segmented filters than in segmented filters, as a function of the lower SWW drainage velocity. | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2016. | A presente pesquisa investiga a aplicação das madeiras Pinus elliottii (pinus) e Drepanostachyum falcatum (bambu) como elementos filtrantes no tratamento de água para abastecimento descentralizado. Essa linha de pesquisa é inovadora, visto que existem poucas publicações sobre esse assunto a nível mundial. Esse trabalho busca dar continuidade a outros estudos sobre filtração em madeira, realizados no Laboratório de Potabilização das Águas (LAPOA), da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Os experimentos foram realizados envolvendo as seguintes etapas: 1) Caracterização das espécies por imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV); 2) Ensaios de adsorção do azul de metileno em serragem; 3) Ensaios de filtração frontal, aplicando as espécies pinus e bambu como elementos filtrantes. Os resultados demonstraram que as dimensões das estruturas que permitem a passagem de água na madeira pinus são menores que no bambu. O valor estimado do pH de carga superficial da serragem de pinus foi de 4,9 e do bambu de 5,9, o que indica que para adsorção de substâncias catiônicas o pH da solução deve ser maior que o pH de carga superficial do adsorvente a ser utilizado. A máxima capacidade adsortiva estimada para adsorção do azul de metileno em serragem do pinus foi de 47 mg L-1 e do bambu de 38 mg L-1 a 35 °C e pH 6,5. Ambos os adsorventes testados seguem o modelo cinético de pseudosegunda ordem e o modelo da isoterma de Langmuir. Sendo o processo de adsorção favorável segundo o fator de separação (0 < RL < 1) obtido pelos parâmetros de Langmuir. Segundo o modelo de Arrhenius, a energia de ativação (88 kJ mol-1) obtida para o adsorvente pinus representa um processo químico. Os elementos filtrantes de pinus promoveram maior remoção de turbidez (de 88 % a 98 %) quando comparado aos de bambu (máxima de 98 %), com turbidez máxima de 2,2 uT para o pinus. Isso possivelmente ocorreu devido ao menor diâmetro das estruturas anatômicas do pinus quando comparado ao bambu. Observou-se passagem de substâncias orgânicas para a água produzida pelos elementos filtrantes, por meio das análises de absorbância (? = 254 nm) (aumento de até 428 %) e COT (aumento de até 3280 %). O comprimento dos elementos filtrantes influenciou na qualidade da água produzida pelo bambu, o que não ocorreu na madeira pinus, fato que pode ser explicado pela diferença entre as estruturasanatômicas que promovem a retenção de turbidez, no pinus (margos, pontoações e traqueídeos), e no bambu (vasos metaxilema). Por fim, o pinus foi o elemento filtrante que apresentou melhor eficiência na remoção de turbidez, e também nos ensaios de adsorção do azul de metileno nesta pesquisa.<br> | Abstract : This research investigates the use of wood Pinus elliottii (pine) and Drepanostachyum falcatum (bamboo) as filter elements in decentralized water supply treatment. This line of research is innovative, since there are few publications on this subject worldwide. This work aims to continue further studies of filtration in wood, carried out in the Laboratório de Potabilização das Águas (LAPOA), in Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). The experiments were performed in the following steps: 1) Characterization of species by images obtained by scanning electron microscopy (SEM); 2) Methylene blue adsorption tests on sawdust; 3) Front flow filtration tests, applying the pine and the bamboo as filter elements. The results showed that the dimensions of the structures that allow the passage of water in the pine are smaller than in the bamboo. The estimated value of the zero charge pH of pine sawdust was 4.9 and of bamboo 5.9, indicating that for adsorption of cationic substances the pH of the solution must be greater than the zero charge pH of the adsorbent to be used. The maximum adsorption capacity estimated for methylene blue adsorption in pine sawdust was 47 mg L-1 and 38 mg L-1 in bamboo at 35 °C and pH 6.5. Both absorbent tested follow the kinetic model of pseudo second order and the Langmuir isotherm model. The adsorption process is favorable according to the separation factor (0 <RL <1) obtained by the Langmuir parameters. According to the Arrhenius model, the activation energy (88 kJ mol-1) obtained for the adsorbent pine represents a chemical process. The pine filter elements promote higher turbidity removal (88 % to 98 %) when compared to the bamboo?s (maximum 98 %), with a maximum turbidity of 2.2 NTU for pine. This possibly occurred due to the smaller diameter of the anatomical structures of pine compared to bamboo. It was observed the passage of organic substances to the water produced by the filter elements through analysis of absorbance (? = 254 nm) (increase of up to 428 %) and TOC (increase of up to 3280 %). The length of the filter elements influenced the quality of water produced by the bamboo, which did not occur in the pine wood. This can be explained by the difference between the anatomical structures that promote the retention of turbidity in pine (Margos, pits and tracheids) and in the bamboo (metaxylem vessels). Finally, the pine filter element showed the best efficiency in the removal of turbidity, and also in the methylene blue adsorption experiments in this study.

A irrigação por gotejamento apresenta várias vantagens sobre outros métodos, inclusive a possibilidade de alcançar elevados valores de coeficiente de uniformidade de distribuição de água (CUD). No entanto, essa eficiência pode ser comprometida pelo uso de água que contenha elevada concentração de partículas em suspensão, que podem causar um dos mais sérios problemas na operação de sistemas de irrigação: o entupimento de emissores. As obstruções causadas pelas precipitações químicas de materiais como carbonato, sulfato de cálcio e óxidos de ferro é outro grande problema relacionado com a qualidade da água de irrigação. Água com teores de ferro de 0,1 a 1,5 mg.L-1 possui moderada restrição, quanto ao risco de entupimento, para uso em sistemas de irrigação por gotejamento, e acima deste valor existe severa restrição. O ferro dissolvido na água, quando em contato com o oxigênio atmosférico, oxida-se à forma insolúvel, formando um precipitado de cor castanho-avermelhada. Em ambientes anaeróbicos, a oxidação também pode ocorrer pela ação de vários gêneros de bactérias, que oxidam o ferro dissolvido, produzindo mucilagem, que contribui para agravar os problemas de entupimento. Como medidas preventivas recomenda-se o uso de filtros, tratamento químico, abertura periódica de final de linha e inspeção de campo. Outra forma é provocar a precipitação de ferro antes que entre no sistema de irrigação. Para isso, o ferro é oxidado à forma insolúvel, por cloração, arejando a água por meio de saltos, bandejas, sistemas mecânicos em tanques abertos ou injetando ar na água para induzir à oxidação e precipitação do ferro. Uma vez precipitado, o ferro pode ser separado por meio de filtros, ou, antes de ser filtrada, passar por um tanque de decantação, o que seria um pré-tratamento. O objetivo deste trabalho foi verificar a eficiência das medidas preventivas citadas e a uniformidade de distribuição de água em sistemas de irrigação por gotejamento, abastecidos com água, que apresentam teor de ferro total maior que o recomendado. Foram avaliados sete sistemas de irrigação por gotejamento na região norte do Estado do Espírito Santo, constatando-se que melhores resultados, tanto de uniformidade de distribuição quanto de redução do teor de ferro na água, podem ser alcançados quando se utiliza, não uma, mas um conjunto de medidas, prolongando assim a vida útil do sistema.

A gestão dos resíduos gerados nas unidades produtoras de leite no país é escassa e têm-se, como agravante, o grande volume de efluentes produzido de forma cada vez mais concentrada em menores áreas. Os efluentes possuem alta concentração de matéria orgânica, nutrientes, metais pesados, microrganismos patogênicos. Este trabalho avalia a eficiência de se utilizar técnicas de baixo custo no tratamento a nível primário dos efluentes produzidos em duas unidades produtoras de leite no estado do Rio de Janeiro. O objetivo do estudo é avaliar a eficiência das tecnologias de baixo custo de separação da fração sólida-líquida, utilizando coagulante natural, e de filtração, com uso de partículas de madeira e carvão vegetal, no tratamento da água residuária da bovinocultura de leite. Primeiramente, foi investigada a eficiência da separação da fração sólida-líquida através da aplicação de um coagulante natural à base de tanino extraído da casca da Acácia negra (Acacia Mearnsii) no tratamento do efluente da bovinocultura de leite do Sistema de Produção Agroecológica (SIPA). Também foi avaliado o processo de filtração com o uso de partículas de madeira de Corymbia citriodora e carvão vegetal de eucalipto (Eucalyptus spp.) no tratamento da água residuária da bovinocultura de leite gerada no Campo Experimental Santa Mônica (CESM). Para isso, os efluentes coletados em ambas unidades foram caracterizados química e fisicamente. No primeiro experimento, os tratamentos avaliados foram: T1) aplicação de 4,0 mL L-1 de tanino e; T2) 9,0 mL L-1 de tanino. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com dois tratamentos e quatro repetições. Foram avaliados o potencial hidrogeniônico (pH), Condutividade Elétrica (CE), cor verdadeira, Demanda Química de Oxigênio (DQO) e fósforo dissolvido (P dissolvido) na fração líquida após a realização de cada tratamento. No experimento avaliando o processo de filtração foram construídas colunas com garrafas de Poli Tereftalato de Etileno (PET) que foram preenchidas com 750 g dos materiais orgânicos com granulometria entre 1,0 e 2,0 mm, nas proporções de acordo com o tratamento proposto: 70% de partículas de madeira (525g) e 30% de carvão vegetal (225g). Durante a operação foram filtrados 30 L de ARB e desse efluente avaliou-se, a cada cinco litros, o pH, CE, ST, SF, SV, DQO, P dissolvido, NO3-, Na+, K+, Mg, Mn, Zn, Cu, Pb, Cd e Cr. A cada dez litros, a Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO5) e Nitrogênio total. Como resultado principal da técnica de separação sólido-líquido observou-se que o efluente tratado com a menor dose de tanino apresentou boa clarificação, pequena redução nos valores de pH, um pequeno acréscimo na CE e remoções de DQO (88%) e fósforo dissolvido (24%). Dentre os principais resultados do processo de filtração destaca-se a remoção máxima de DQO (93%), P dissolvido (23%), sólidos totais (31%), sólidos voláteis (48%), nitrato (50%), sódio (18%), potássio (24%) e magnésio (16%). A passagem da ARB nas condições avaliadas promoveu reduções de cobre (6%) e acréscimo nos teores de cádmio (2%), zinco (45%), chumbo (6%) e manganês (88%). Entende-se que as técnicas avaliadas de separação da fração sólido-líquida e filtração foram eficientes na melhoria da qualidade do efluente da bovinocultura de leite. Deve-se ressaltar que as duas técnicas apresentam potencial por utilizar compostos de natureza orgânica no tratamento de efluente que se for utilizado na agricultura não causa a degradação do solo. No entanto, por se tratar de um tratamento a nível primário, nenhuma das tecnologias avaliadas permite o lançamento dos efluentes da bovinocultura de leite em corpos hídricos. | Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola e Ambiental) - Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica. Orientadora: Érika Flávia Machado Pinheiro, UFRRJ. Coorientador: David Vilas Boas de Campos, CNPS.

Objetivou-se, com a realização deste trabalho, avaliar a eficiência de filtros orgânicos na remoção de óleos e graxas presentes em água residuária de suinocultura (ARS). Como materiais filtrantes, foram utilizados o bagaço de cana-de-açúcar triturado, a serragem de madeira e o pergaminho de grãos de café. Tonéis metálicos de 1,30 m de altura e 0,58 m de diâmetro foram preenchidos com os respectivos resíduos orgânicos e, em seguida, submetidos à aplicação de ARS em escoamento descendente até que a taxa de filtração passasse a ser menor que 0,2 L m-2 s-1. Amostras de ARS, antes e após a filtração, foram coletadas afim de se avaliar a concentração de óleos e graxas presentes na água residuária. De acordo com os resultados obtidos, os filtros orgânicos mostraram-se promissores na remoção de óleos e graxas presentes na água residuária de suinocultura, alcançando valores de 97,2; 88,9 e 82,3% utilizando-se o bagaço de cana-de-açúcar triturado, serragem de madeira e pergaminho de grãos de café, respectivamente.Os filtros não foram eficientes o suficiente para atender a Resolução CONAMA nº 430/2011, referentes ao atendimento quanto ao padrão de lançamento dos efluentes para óleos e graxas, no entanto, permitiram melhoria considerável na qualidade do efluente. | The aim of this study was to evaluate the efficiency of organic filters for removing oils and fats present in swine wastewater (SW). Crushed sugar cane, sawdust and parchment of coffee beans were used as filter materials. Metallic barrels measuring 1.30 m tall and 0.58 m in diameter were filled with the respective organic residues and then submitted to application of SW until the filtration rate became less than 0.2 L m -2 s -1 . SW samples were collected before and after filtration in order to evaluate the concentration of oil and fats present in the wastewater. According to the results, the organic filters showed promise for removing oils and fats present in swine wastewater, reaching values of 97.2, 88.9 and 82.3% for crushed sugarcane bagasse, sawdust and parchment of coffee beans, respectively. The filters were not sufficiently efficient to meet the CONAMA Resolution n o 430/2011 referring to the standards for release oil and fat effluents, however they permitted for a considerable improvement in effluent quality.

Este trabalho foi realizado no Setor de Beneficiamento de Frutos do Cafeeiro da Fazenda Braúna, situada no Município de Araponga, MG. O objetivo foi analisar o desempenho de uma peneira pressurizada de malha na remoção de sólidos e de material orgânico, quando adicionada ao processo tradicional de processamento dos frutos do cafeeiro, por via úmida. O sistema de recirculação da água foi operado de duas formas: em circuito curto, em que o efluente das máquinas de processamento foi direcionado a uma caixa d água de 1.000 litros, de onde, então, foi bombeada até a caixa d água de 3.000 litros que alimentava o sistema, reiniciando-se o processo; ou em circuito longo, em que o efluente das máquinas de processamento foi direcionado a um tanque de decantação, com capacidade para 12.000 litros, de onde foi bombeado até a caixa de 3.000 litros, reiniciando-se o processo. A peneira de malha pressurizada, objeto de avaliação deste trabalho, foi instalada após as máquinas de processamento, visando-se o tratamento do efluente o qual foi direcionado, ora à caixa de 1.000 litros, ora ao tanque de decantação. Em ambos os casos, o efluente foi bombeado para a caixa d água de 3.000 litros situada no início do processo para recirculação. Nas amostras coletadas foi medida a condutividade elétrica (CE) e o potencial hidrogeniônico (pH) e foram quantificadas as concentrações de sólidos suspensos (SS), demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e demanda química de oxigênio (DQO). Com base nos resultados obtidos pode-se concluir que: a) Quando o sistema foi operado em circuito curto, houve diferença estatística (em nível de 10%) na concentração afluente e efluente de ST, DBO e DQO na peneira pressurizada. No entanto, a peneira apresentou uma baixa eficiência de remoção de CE (8%), ST (15%), SS (15%), DBO (26%) e DQO (27%), não proporcionando qualidade de água suficiente para permanecer por uma jornada diária de 8 horas de trabalho; b) Quando o sistema foi operado em circuito longo, houve diferença estatística (em nível de 10%) na concentração afluente e efluente de SS, DBO e DQO na peneira pressurizada. Porém, a peneira apresentou baixa eficiência na remoção de CE (8%), ST (14%), SS (18%), DBO (12%) e DQO (23%). Assim, como foi observado no circuito curto, a peneira não apresentou efeitos significativos na qualidade da água em recirculação; c) O tanque de decantação foi mais eficiente na remoção de CE (88%), ST (75%), SS (77%), DBO (66%) e DQO (74%) da água em recirculação do que a peneira pressurizada de malha. | This work was carried out at the Coffee Bean Processing Sector of the Brauna Farm located in the municipality of Araponga, MG, to analyze the performance of a pressurized mesh screen for removal of solids and organic material combined with the traditional coffee bean processing via the wet method. The recirculation of water was operated in two ways: under short circuit, with the effluent from the processing machine being delivered to a 1.000 liter water tower, and then pumped up to a 3.000 liter water tower that fed the system, reinitiating the process; or, under long circuit , with the effluent from the processing machine being delivered to a 12.000 liter decantation tank, from where it was pumped up to a 3.000 liter water tower reinitiating the process. The pressurized mesh screen evaluated was installed after the processing machines used to treat the effluent which was alternately delivered to the 1.000 liter water tower and to the decantation tank. In both cases, the effluent was pumped to the 3.000 liter water tower used at the start of the water recirculation process. Electric conductivity (EC) and hydrogenionic potential (pH) were measured and the concentration of total solids (TS), suspended solids (SS), oxygen biochemical demand (BOD) and oxygen chemical demand (COD) were quantified in the samples collected. Based on the results obtained , it could be concluded that: a) When the system was operated under short circuit, a statistical difference (at a level of 10%) was observed in the affluent effluent concentration of TS, OBD and OCD in the pressurized screen. However, the screen showed low efficiency in removing EC (8%), TS (15%), SS (15%), BOD (26%) and COD (27%), with insufficient water qualitybeing provided for a 8-hour working day shift; b) when the system was operated under long circuit a statistical difference ( at a level of 10%) was observed in the affluent effluent concentration of SS, BOD and COD in the pressurized screen .However, the screen showed low efficiency in the removal of EC (8%), TS (14%), SS (18%), BOD (12%) and COD (23%). Thus, as observed in the short circuit, the screen did not present significant effects on recirculating water quality; c) The decantation tank was more efficient in the removal of EC (88%), TS (75%), SS (77%), BOD (66%) and COD (74%) from the recirculating water than the pressurized mesh screen.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2017. | Um dos principais problemas enfrentado pela indústria petrolífera está relacionado à quantidade de água de produção gerada durante o processo de extração de petróleo e, consequentemente, a destinação final deste efluente, o qual deve passar por processos de tratamento visando atender as especificações para descarte nos oceanos ou injeção em poços de petróleo. Dessa forma, a presente pesquisa teve como objetivo avaliar a eficiência da integração dos processos de eletroflotação e filtração granular descendente no tratamento de água de produção de petróleo, utilizando para isso um efluente simulado preparado pela mistura de água de torneira, óleo lubrificante e NaCl. Para este fim, primeiramente foram estudados em sistema piloto, os efeitos das variáveis operacionais: taxa de escoamento do efluente, densidade de corrente elétrica e concentração de NaCl para a otimização do processo de eletroflotação e, posteriormente, foi estudada a integração dos processos. O desempenho do sistema piloto foi determinado por meio da redução do teor de óleos e graxas (TOG) do efluente tratado. De acordo com os resultados obtidos, o processo de eletroflotação teve o seu melhor desempenho com uma taxa de escoamento do efluente de 62,0 m3m-2d-1, densidade de corrente elétrica de 80,0 A m-2 e concentração de NaCl de 7900 mg L-1. Nessas condições, o processo de eletroflotação apresentou uma redução do TOG inicial (361,88 mg L-1) de mais de 94 % (20,15 mg L-1) após 180 min de eletrólise. Com a integração dos processos estudados, obteve-se uma redução média do TOG do efluente de mais de 98 % (6,42 mg L-1) ao longo de 12 h de tratamento, com um consumo energético do reator eletroquímico de 1,47 kWh m-3. Os processos integrados demonstraram ser também eficientes na redução de outros poluentes do efluente, além do TOG. Foram reduzidos 99,88 % de turbidez, 99,12 % de cor aparente, 90 % da absorbância no UV a 254 nm e 40 % de carbono orgânico dissolvido. Esses resultados demonstram a eficiência da integração dos processos de eletroflotação e filtração granular descendente na redução do TOG do efluente estudado a níveis aceitáveis pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) (< 29 mg L-1) e encorajam a aplicabilidade dessa tecnologia como um processo de tratamento para a indústria petroquímica.<br> | Abstract : One of the main problems faced by the oil industry is related to the amount of produced water generated during the oil extraction process and, consequently, the final destination of this effluent, which must undergo treatment processes in order to meet the specifications for disposal in the oceans or injection into oil wells. Thus, the present research had as objective to evaluate the efficiency of the integration of the processes of electroflotation and down-flow granular filtration in the treatment of water of petroleum production, using a simulated effluent prepared by the mixture of tap water, lubricating oil and NaCl. For this purpose, the effects of the operational variables: effluent flow rate, electric current density and NaCl concentration for the optimization of the electroflotation process were first studied in a pilot system, and the integration of the processes was studied later. The performance of the pilot system was determined by reducing the oils and grease content (OG) of the treated effluent. According to the results obtained, the electroflotation process had its best performance with an effluent flow rate of 62.0 m3m-2d-1, electric current density of 80.0 A m-2 and NaCl concentration of 7900 mg L-1. Under these conditions, the electroflotation process showed a reduction of the initial OG (361.88 mg L-1) of more than 94 % (20.15 mg L-1) after 180 min of electrolysis. With the integration of the studied processes, a mean reduction of the OG of the effluent of more than 98 % (6.42 mg L-1) was achieved over a 12 hour treatment, with an energy consumption of the electrochemical reactor of 1.47 kwh m-3. The integrated processes have also been shown to be efficient in reducing other effluent pollutants besides OG. 99.88 % turbidity, 99.12 % apparent color, 90 % UV absorbance at 254 nm and 40 % dissolved organic carbon was reduced. These results demonstrate the efficiency of the integration of the processes of electroflotation and descending granular filtration in reducing the OG of the studied effluent to levels acceptable to the national council of the environment (CONAMA) (< 29 mg L-1) and encourage the applicability of this technology as a process for the petrochemical industry.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2015. | Esta dissertação aborda o tratamento de água por meio de filtração lenta ascendente com a retrolavagem e descarga de fundo com entrada de água na interface entre o meio filtrante e a camada suporte como alternativa à limpeza dos filtros. Em outras pesquisas a retrolavagem foi utilizada com sucesso como forma alternativa de limpeza em filtros lentos descendentes e com área superficial reduzida. Tais filtros são considerados uma excelente alternativa ao fornecimento de água potável em comunidades rurais e/ou isoladas. Os objetivos específicos propostos nessa dissertação foram: Avaliar a limpeza por retrolavagem associada às descargas de fundo, a qualidade da água produzida e a eficiência da camada suporte como pré-tratamento. Para a pesquisa foi construído e operado um sistema piloto com dois filtros lentos ascendentes iguais, com a possibilidade do uso dos três sistemas de limpeza citados. A água que abasteceu o sistema era proveniente de um manancial com densidade em torno de 106 cél./mL da cianobactéria Cylindrospermopsis raciborskii que normalmente prejudica a filtração em termos de duração das carreiras. Foi monitorada a qualidade da água bruta e filtrada, assim como as perdas de carga no meio filtrante e camada suporte dos filtros. Paralelamente foi construído um sistema piloto com três colunas de pré-filtração ascendente, preenchidas com o mesmo material da camada suporte dos filtros e que filtravam a mesma água na mesma taxa de filtração (4 m³/m².d). Em termos de qualidade de água os filtros foram eficientes na remoção de turbidez com médias inferiores a 1,0 uT. Houve também remoção em torno de 2,0 Log de células de Cylindrospermopsis raciborskii e carreiras de mais de 70 dias. Contudo, densidades em torno de 104 cél./mL foram encontradas no efluente, o que relacionado aos resultados de COD e absorbância a 254 nm fazem crer que o efluente dos filtros pode apresentar riscos na formação subprodutos da cloração. Nesses processos de remoção constatou-se que a camada suporte foi influente. Por fim, a associação entre descarga com entrada de água na interface e a retrolavagem demonstrou-se como a melhor alternativa para a limpeza dos filtros lentos ascendentes usados nesse estudo.<br> | Abstract : This work aimed to study alternative filter cleaning to upflow slow sand filters (backwash, bottom discharge and bottom discharge with water entering in the interface between support and filter media). Slow sand filters are considered an excellent alternative for the supply of drinking water in rural areas and/or isolated communities. In some research backwash was successful used as an alternative to the cleaning of slow sand filters with reduced surface area. Such filters have an easier application in small communities or as a home-scale system. The specific objectives proposed were: Assess the backwash associated with bottom discharge for the filter cleaning; evaluate the quality of produced water. It was built two pilot scale upflow slow sand filters that could be cleaned with each cleaning system separately or associated. The water used on the system was from the lake named ?Lagoa do Peri? in Florianópolis, Bazil. This water is known for its cyanobacteria high density (106 cells/mL of Cylindrospermopsis racibosrkii). The headloss on the filter bed and support bed were monitored, as well as the water quality of the rough and filtered water. It was also built three columns of rough filtration systems. These columns were filled with similar gravel that was used on the filter, each one representing each layer of supporting bed. They also operate in the same flow rate as the filters (4 m³/m².day). The upflow slow sand filters were efficient removing turbidity, with average results were below 1.0 NTU, maximum value permitted by the Brazilian law. Water with a 0,9x105 cells/mL density was used with an average of 2.0 log of cells removed. It is supposed that the support bed had an influence on that removal. Nevertheless densities of 104 cells/mL have still being found and though and that may still be a problem to the water treatment. The major advantage of the upflow slow sand filter was the high removal of Cylindrospermopsis raciborskii without filter's running time injuring with filters operating longer than 70 days without the use of rough filters. Although another process of treatment must be used as complement for a higher water quality results.

A utilização de membranas poliméricas para tratar água para fins potáveis é uma tecnologia que tem se tornado mais acessível economicamente ao longo do tempo. Seu emprego sem a necessidade de gastos com energia elétrica, usando apenas a gravidade, tem contribuído para as membranas serem atrativas para a aplicação em pequenas escalas, como tratamentos no ponto de uso, em áreas onde o acesso a água potável é limitado. O sistema de filtração por gravidade deste estudo tem como diferencial o estabelecimento e manutenção de uma camada de incrustação/biofilme na superfície da membrana. Assim, buscou-se avaliar o desempenho técnico do uso de membranas de microfiltração (MF) e ultrafiltração (UF), empregando diferentes condições de contorno, no tratamento de água subterrânea contaminada por microrganismos para consumo humano e validar os conceitos de operação e manutenção prescritos pela literatura. Para isto foram desenvolvidas duas fases experimentais. Na primeira (Sistema A) foi testado o efeito de diferentes pressões (0,5 m.c.a.; 0,7 m.c.a.; 1,0 m.c.a.) utilizando membrana de UF de 100 kDa por um período de 129 dias; enquanto na segunda (Sistema M) estudou-se diferentes tipos de membranas (UF de 30 kDa; UF de 100 kDa; MF de 0,2 µm) a uma carga hidráulica de 0,7 m.c.a. durante 73 dias. A água de alimentação foi composta por água de poço contaminada a 25% com efluente de decantador secundário. Nas últimas duas semanas de operação o Sistema M recebeu uma contaminação por carbendazim (CBZ), o qual é um defensivo agrícola. Os filtrados e água de alimentação foram analisados quanto aos parâmetros: carbono orgânico total (COT), UV254, pH, turbidez, oxigênio dissolvido, sólidos dissolvidos totais, coliformes totais, Escherichia coli, cor aparente, temperatura da água, alcalinidade, condutividade elétrica, ânions, cátions e concentração de CBZ. Também foram medidos o fluxo permeado e a resistência total da membrana gerados nos filtros. Os resultados foram comparados com normativas para a água potável. Os dois Sistemas (A e M) apresentaram estabilização do fluxo permeado após 7 a 9 dias do início da operação. O Sistema A registrou fluxo permeado médio, após sua estabilização, de 4,4 ± 0,2 L/m²h, 4,7 ± 0,3 L/m²h e 6,5 ± 0,4 L/m²h, e resistência total da membrana de 4,2x1012 1/m; 5,4x1012 1/m e 5,5x1012 1/m, para as alturas 0,5 m.c.a., 0,7 m.c.a. e 1,0 m.c.a., respectivamente. O Sistema M apresentou fluxo permeado médio, após sua estabilização, de 2,2 ± 0,1 L/m²h, 6,9 ± 0,2 L/m²h e 21,0 ± 1,5 L/m²h, sem a adição de CBZ, e 2,0 ± 0,02 L/m²h, 7,7 ± 0,3 L/m²h e 14,9 ± 1,5 L/m²h, após a inserção do CBZ, para as membranas de UF de 30 kDa, UF de 100 kDa e MF de 0,2 µm, respectivamente. As resistências totais das membranas antes do CBZ foram de 1,1x1013 1/m, 3,6x1012 1/m e 1,2x1012 1/m, e após o CBZ, de 1,2x1013 1/m, 3,2x1012 1/m e 1,7x1012 1/m para as membranas de UF de 30 kDa, UF de 100 kDa e MF de 0,2 µm, respectivamente. Durante toda a operação o pH manteve-se dentro de uma faixa média de 7,2 a 7,9. Os Sistemas apresentaram eficiência de remoção significativas e atendimento aos padrões de potabilidade para o parâmetro turbidez na maioria dos filtros, sendo as eficiências médias de 71,5%, 74,1% e 49,9% para as cargas hidráulicas de 0,5 m.c.a., 0,7 m.c.a. e 1,0 m.c.a., respectivamente e 71,2%, 88,0% e 88,8% para as membranas de UF de 30 kDa, UF de 100 kDa e MF de 0,2 µm, respectivamente. De forma geral, os Sistemas apresentaram elevadas eficiências médias de remoção de microrganismos, porém foi registrada com frequência presença de coliformes totais nas amostras filtradas. Na primeira fase, a cor aparente apresentou remoção significativa apenas para os filtros com alturas de 0,5 m.c.a. (67,8%) e 0,7 m.c.a. (71,0%), entretanto as concentrações sempre se mantiveram acima do estabelecido pela norma de potabilidade da água. Já na segunda fase, apenas em alguns momentos a concentração de cor aparente superou o estabelecido para o padrão de potabilidade e todos os filtros registraram eficiências de remoção relevantes, sendo 68,5% (UF de 30 kDa), 79,5% (UF de 100 kDa) e 80,2% (MF de 0,2 µm). A remoção de matéria orgânica dissolvida (UV254) foi considerável apenas para as membranas UF de 100 kDa (31,2%) e MF de 0,2 µm (34,5%) do Sistema M. O COT e os íons (cátions e ânions) não apresentaram boas remoção pelos Sistemas. Houve considerável eficiência de remoção de CBZ pelas membranas UF de 30 kDa (38,7%) e UF de 100 kDa (26,5%). Os melhores desempenhos no Sistema A foram das pressões 0,5 m.c.a. e 0,7 m.c.a., enquanto no Sistema M foi a membrana de MF de 0,2 µm. Ambos os Sistemas não receberam manutenção na membrana durante o período experimental e o desenvolvimento do biofilme contribuiu para a estabilidade da operação, permitindo a filtração a um valor constante sem degradação da qualidade da água. | The use of polymeric membranes to treat water for drinking purposes is a technology that has become more economically accessible over time. Its use without the need to spend on electricity, using only gravity, has contributed to the membranes being attractive for application on small scales, such as point-of-use treatments, in areas where access to drinking water is limited. The gravity-driven filtration system in this study has as its differential the establishment and maintenance of a fouling layer/biofilm on the membrane surface. Thus, it was sought to evaluate the technical performance of using microfiltration (MF) and ultrafiltration (UF) membranes, applying different boundary conditions, in the treatment of groundwater contaminated by microorganisms for human consumption and to validate the operating and maintenance concepts prescribed by the literature. For this, two experimental phases were developed. In the first (System A) the effect of different pressures (0.5 mWC; 0.7 mWC; 1.0 mWC) was tested using a 100 kDa UF membrane for a period of 129 days. While in the second (System M) different types of membranes were studied (30 kDa UF; 100 kDa UF; 0.2 µm MF) at a hydraulic load of 0.7 mWC during 73 days. The feed water consisted of well water contaminated with effluent from the secondary clarifier at a concentration of 25%. In the last two operating weeks, System M received contamination by carbendazim (CBZ), which is an agricultural defensive. The filtrates and feed water were analyzed for parameters: total organic carbon (TOC), UV254, pH, turbidity, dissolved oxygen, total dissolved solids, total coliforms, Escherichia coli, apparent color, water temperature, alkalinity, electrical conductivity, anions, cations and CBZ concentration. The permeate flux and total membrane resistance generated in the filters were also measured. The results were compared with regulations for drinking water. The two Systems (A and M) presented stabilization of the permeate flux after 7 to 9 days after the beginning of the operation. System A recorded average permeate flux, after stabilization, of 4.4 ± 0.2 L/m²h, 4.7 ± 0.3 L/m²h and 6.5 ± 0.4 L/m²h, and total membrane resistance of 4.2x1012 1/m; 5.4x1012 1/m and 5.5x1012 1/m, for hydraulic load 0.5 mWC, 0.7 mWC and 1.0 mWC, respectively. System M presented average permeate flux, after stabilization, of 2.2 ± 0.1 L/m²h, 6.9 ± 0.2 L/m²h and 21.0 ± 1.5 L/m²h, without the addition of CBZ, and 2.0 ± 0.02 L/m²h, 7.7 ± 0.3 L/m²h and 14.9 ± 1.5 L/m²h, after CBZ insertion, for 30 kDa UF, 100 kDa UF and 0.2 µm MF membranes, respectively. The total membrane resistances before the CBZ were 1.1x1013 1/m, 3.6x1012 1/m and 1.2x1012 1/m, and after the CBZ, 1.2x1013 1/m, 3.2x1012 1/m and 1.7x1012 1/m for the 30 kDa UF, 100 kDa UF and 0.2 µm MF membranes, respectively. During the entire operation, the pH was within an average range of 7.2 to 7.9. The Systems showed significant removal efficiency and compliance with potability standards for the turbidity parameter in most filters, with average efficiencies of 71.5%, 74.1% and 49.9% for hydraulic loads of 0.5 mca , 0.7 mca and 1.0 m.c.a., respectively, and 71.2%, 88.0% and 88.8% for the 30 kDa UF, 100 kDa UF and 0.2 µm MF membranes, respectively. In general, the Systems achieved high average efficiencies for removing microorganisms, but the presence of total coliforms was frequently recorded in the filtered samples. In the first phase, the apparent color showed significant removal only for filters with hydraulic loads of 0.5 mWC (67.8%) and 0.7 mWC (71.0%), however the concentrations always remained above the established by the drinking water standard. In the second phase, only in a few moments the apparent color concentration exceeded that established for the potability standard and all filters registered relevant removal efficiencies, being 68.5% (30 kDa UF), 79.5% (100 kDa UF) and 80.2% (0.2 µm MF). The removal of dissolved organic matter (UV254) was considerable only for the 100 kDa UF (31.2%) and the 0.2 µm MF (34.5%) membranes of System M. COT and ions (cations and anions) did not show good removal by the Systems. There was considerable CBZ removal efficiency by the 30 kDa UF (38.7%) and 100 kDa UF (26.5%) membranes. The best performances in System A were from 0.5 mWC and 0.7 mWC, whereas in System M it was the 0.2 µm MF membrane. Both Systems did not receive maintenance on the membrane during the experimental period and the development of the biofilm contributed to the stability of the operation, allowing the filtration at a constant value without degradation of water quality.