Tratamento anaeróbio de resíduos orgânicos com baixa concentração de sólidos

Este trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar o desempenho de reator anaeróbio compartimentado no tratamento de resíduos sólidos orgânicos com baixa concentração de sólidos. O reator anaeróbio compartimentado possuía capacidade unitária de 2.200 litros, era dividido em seis câmaras de iguais dimensões e foi operado com tempo de retenção de sólidos de 90 dias. Os resíduos sólidos orgânicos utilizados para alimentação do reator eram constituídos de resíduos sólidos vegetais e de lodo de esgoto sanitário na proporção de 80% e 20%, respectivamente. A mistura desses dois tipos de resíduos originava o substrato, o qual, após a correção da umidade para 95% (percentagem em massa), era alimentado ao reator. A eficiência de redução de material carbonáceo situou-se em torno de 80%, com carga orgânica aplicada de 9,3 kg R SO m-3 dia-1. A taxa de produção de biogás obtida foi de 5,6 L kg-1substrato (base úmida), com percentagem em volume de 50% de gás metano.

Reatores anaeróbios operados em batelada sequencial, seguidos de lagoas de polimento, para o tratamento de águas residuárias de suinocultura. Parte I: produção de metano e remoção de DQO e de sólidos suspensos

Neste trabalho, avaliou-se o desempenho de dois reatores anaeróbios operados em batelada sequencial (ASBR), instalados em série, em escala-piloto (R1 e R2 com volumes de 280 L e 140 L, respectivamente), no tratamento de águas residuárias de suinocultura com concentrações de sólidos suspensos totais (SST) em torno de 10.000 mg L-1. Para o pós-tratamento do efluente do sistema de tratamento com os reatores anaeróbios, utilizaram-se duas lagoas de polimento (L1 e L2 com volume de 1.000 L, cada) em série. As cargas orgânicas volumétricas (COV) aplicadas no primeiro ASBR variaram de 4,43 a 12,75 g DQOtotal (L d)-1. As eficiências médias de remoção da demanda química de oxigênio total (DQOtotal) e de SST variaram de 52 a 86% e de 54 a 87%, respectivamente, no sistema de tratamento anaeróbio composto pelos ASBR. As produções volumétricas médias de metano no sistema de tratamento anaeróbio variaram de 0,628 a 0,786 m³ (m³ reator d)-1. A utilização das lagoas de polimento em série permitiu manter eficiências médias de remoção no sistema de tratamento (R1 + R2 + L1 + L2) acima de 89% e 91% para a DQOtotal e SST, respectivamente.

Influência de nitrogênio amoniacal e vazão de ar no processo de nitrificação, etapa de tratamento de efluente de abatedouro de peixe

O efluente proveniente de abatedouro de peixes possui alto teor de nitrogênio, um dos principais causadores de eutrofização nos corpos d'água. Sua remoção pode ser feita em duas etapas separadas: nitrificação e desnitrificação. Este experimento teve como objetivo testar a influência da vazão de ar (valores de 1 a 3 L min-1) e a concentração de nitrogênio amoniacal (de 40 a 100 mg L-1) no processo de nitrificação. Foi utilizado um reator em batelada sequencial com biomassa imobilizada, com volume útil de 2,5 L, operado conforme delineamento composto central rotacional, em que as variáveis-resposta analisadas foram percentagem de conversão de nitrogênio amoniacal a nitrato e percentagem de acúmulo de nitrito. Os resultados mostraram, com intervalo de confiança de 95%, que o aumento dos dois fatores diminuiu significativamente a percentagem de conversão de nitrogênio amoniacal a nitrato. Já a percentagem de acúmulo de nitrito aumentou significativamente quando houve aumento da concentração de nitrogênio amoniacal, não sendo influenciada significativamente pela vazão de ar. Durante o experimento, a melhor condição de operação encontrada para o equilíbrio das reações foi com concentração de nitrogênio amoniacal de 70 mg L-1 e com vazão de ar de 2 L min-1.

Tratamento de efluente de abatedouro de tilápia com adição de manipueira na fase anóxica

O objetivo deste trabalho foi avaliar a desnitrificação de efluente de abatedouro de tilápia, em reator em batelada. Para isto, foi avaliado o efluente gerado por uma indústria processadora de mandioca (manipueira) como fonte de carbono. Também foram avaliadas as condições de agitação do sistema. Os experimentos foram conduzidos em escala de laboratório, em que foram testados cinco níveis de agitação (20; 32; 60; 88 e 100 rpm) e cinco níveis de relação DQO/N (0,1; 1,0; 3,2; 5,4 e 6,3), configurando-se um planejamento do tipo Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR), com quatro ensaios nos níveis +1 e - 1; quatro ensaios nos níveis dos pontos axiais (-1,414 e +1,414) e mais uma triplicata no ponto central (0), totalizando 11 ensaios. Avaliaram-se o desempenho da desnitrificação através da remoção de nitrato (%) e a remoção de nitrito (%). Durante o processo, também foram monitorados temperatura (ºC), pH e alcalinidade (mgCaCO3.L-1). Os resultados mostraram que a relação DQO/N teve influência significativa, com intervalo de confiança de 95%, sobre o processo de remoção de nitrato e nitrito, com faixa ótima de operação entre 3,2 e 5,4, cujas eficiências de remoção de nitrogênio foram de 100%.

Unidades combinadas RAFA-SAC para tratamento de água residuária de suinocultura – parte II nutrientes

RESUMO Neste trabalho, avaliou-se o efeito combinado de duas unidades de tratamento na remoção de nitrogênio total Kjeldahl (NTK) e fósforo total (PT). As unidades avaliadas receberam alimentação contínua, sendo um reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente tipo RAFA, com volume útil de 96 L, seguido de um sistema alagado construído (SAC) com capacidade para 237 L. O experimento foi conduzido em três fases, variando o tempo de detenção hidráulica (TDH) no reator anaeróbio de: 59 h, 19,5 h e 5 h, e no SAC 146 h, 48 h e 13 h, respectivamente, nas fases I, II e III. A carga orgânica volumétrica (COV) aplicada foi de 1,2; 1,3 e 13,0 kg m-3 d-1 de DQO no RAFA, e as taxas de aplicação superficial (TAS) no SAC foram de 120, 130 e 464 kg ha-1d-1 de NTK e 13; 51 e 240 kg ha-1 d-1de PT e de 850; 656 e 6.335 kg ha-1 d-1 de DQO. As eficiências de remoção de NTK e PT no sistema como um todo foram de, aproximadamente, 35%, não havendo diferença significativa entre as fases. Porém, em termos de COV removida, houve maior remoção com o aumento da carga aplicada. As características apresentadas pelo efluente do sistema nas diferentes fases não alcançaram os padrões ambientais para lançamento em cursos de água no Estado de Minas Gerais, dentre as variáveis avaliadas, mas seu potencial nutricional deve ser utilizado para produção agrícola.

Unidades combinadas RAFA-SAC para tratamento de água residuária de suinocultura – parte I carga orgânica removida

RESUMO Na pecuária brasileira, tem-se destacado a suinocultura, cuja produção de carne foi apontada como a terceira maior do mundo, e como contrapartida os sistemas produtivos são, potencialmente, poluidores do ambiente. Os sistemas anaeróbios têm sido utilizados para tratamento de água residuária suinícola, necessitando de complementação para diminuir as cargas de nutrientes e reúso agrícola. Neste trabalho, avaliou-se o efeito combinado de duas unidades de tratamento na remoção de matéria orgânica, na forma de demanda química de oxigênio (DQO), sendo um reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente tipo RAFA com volume útil de 96 L, seguido de um sistema alagado construído (SAC) com capacidade para 237 L. O experimento foi conduzido em três fases, variando-se o tempo de detenção hidráulica (TDH) no reator anaeróbio, de 59 h, 19,5 h e 5 h, e no SAC, 146 h, 48 h e 13 h, respectivamente, nas fases 1, 2 e 3. A carga orgânica volumétrica (COV) aplicada foi de 1,2; 1,3 e 13,0 kg m-3d-1 de DQO, e as taxas de aplicação superficial (TAS) no SAC foram de 850; 656 e 6335 kg ha-1 d-1 de DQO. As unidades combinadas removeram 0,07; 0,07 e 0,96 kg d-1 de DQO total e 0,03; 0,07 e 0,14 kg d-1 de DQO solúvel. As características apresentadas pelo efluente do sistema, nas diferentes fases, não alcançaram os padrões ambientais para lançamento em cursos de água, dentre as variáveis avaliadas.

Encapsulação de suco de maracujá por co-cristalização com sacarose: cinética de cristalização e propriedades físicas

O processo de co-cristalização consiste na concentração de um xarope de sacarose até a supersaturação, quando então é adicionado o material a ser encapsulado. A partir daí, a mistura é submetida a uma intensa agitação que induz à nucleação e à aglomeração do produto. Neste trabalho, a encapsulação de suco concentrado de maracujá em sacarose por co-cristalização foi avaliada, determinandose o efeito da fração de suco adicionada e do pH do suco sobre a umidade, solubilidade, densidade aparente e ângulo de repouso do produto final e acompanhando-se a cinética de cristalização em um reo-reator, constituído de um cristalizador acoplado a um reômetro rotacional de cilindros concêntricos, cujo cilindro interno foi substituído por um agitador. A cinética de co-cristalização foi representada por um modelo empírico ajustado aos dados obtidos. A co-cristalização foi acelerada em função do aumento do pH e da redução da porcentagem de suco. Os produtos co-cristalizados apresentaram menor umidade e maior solubilidade em baixas concentrações de suco. A densidade aparente e o ângulo de repouso foram similares aos da matriz encapsulante e situaram-se na faixa em que se encontram a maioria dos pós alimentícios.

Comparação do crescimento de Saccharomyces boulardii em fermentador por batelada tipo air lift e shaker

Os fermentadores tipo air lift oferecem vantagens tais como: eficiente homogeneização dos componentes, baixo cisalhamento e economia de energia, pois o meio é agitado pelo processo de aeração, sem necessidade de agitação mecânica. O objetivo deste trabalho foi analisar a cinética de crescimento de Saccharomyces boulardii neste fermentador, com aeração de 1 e 1,5 vvm (volume de ar por volume de meio, por minuto), comparada com o crescimento em frascos agitados em shaker, visando a futura aplicação deste fermentador, em escala industrial. Os resultados indicaram que houve uma diminuição do pH com o consumo da glicose do meio, a qual foi totalmente consumida até o final da fase exponencial, de 5 e 6 horas para o shaker e o air lift, respectivamente. Após este período houve uma alteração na velocidade de crescimento de S. boulardii, em ambos os equipamentos, indicando uma possível mudança na fonte de carbono utilizada, uma vez que toda a glicose foi consumida após estes períodos. Os valores de velocidades específicas de crescimento foram semelhantes para o shaker e air-lift com 1,0 vvm, porém inferiores ao air-lift com 1,5 vvm, indicando que neste último reator há possibilidades de se conseguir uma velocidade de produção celular maior, dependendo apenas da eficiência de oxigenação oferecida.

Utilização de mostos concentrados na produção de cervejas pelo processo contínuo: novas tendências para o aumento da produtividade

O presente trabalho avaliou a produtividade volumétrica em etanol durante a fermentação de mostos com elevadas concentrações de extrato original, para a produção de cerveja pelo processo contínuo, utilizando as leveduras imobilizadas em bagaço de malte. Os mostos com diferentes concentrações de extrato original (14,3 ºP, 15,2 ºP e 19,6 ºP) foram preparados a partir de um mosto de 22 ºP elaborado com malte e adjunto de alta maltose em uma relação adjunto: malte de 1:2,8. As fermentações foram conduzidas em um reator de coluna de bolhas, a 15 ºC, empregando uma taxa de diluição de 0,04 h-1 e um fluxo constante de gases de 250 mL/min (200 mL/min de CO2 e 50 mL/min de ar). De acordo com os resultados, a produtividade volumétrica em etanol aumentou quando a concentração de extrato original do mosto foi aumentada, sendo o valor máximo (2,09 g.L-1.h-1) obtido para o mosto de 19,6 ºP. Esse valor representa um aumento de 345% quando comparado com a produtividade (0,47 g.L-1.h-1) da fermentação descontínua de um mosto de 20 ºP. Conclui-se, então, que o processo contínuo de fermentação de mostos com elevadas concentrações de extrato para a produção de cerveja permite obter expressivos ganhos na produtividade em etanol quando comparado ao processo descontínuo.

Química y medioambiente : el doble papel del ozono O3.

Se describe la doble incidencia del ozono en el medioambiente así como los procesos químicos que lo producen o alteran y los agentes que intervienen en estos. Esta sustancia química se manifiesta de dos formas: ozono estratosférico (capa de ozono) y ozono urbano ('smog' fotoquímico). El primero, esencial para la vida en la tierra, filtra un 90 por ciento de las radiaciones UV. La segunda manifestación de este elemento se da en zonas bajas de la atmósfera como resultado de diversas reacciones fotoquímicas en las que actúan sustancias contaminantes. Se recomienda reducir la emisión de sustancias contaminantes para mantener el equilibrio de la capa de ozono estratosférico y evitar el aumento de ozono en zonas bajas de la atmósfera donde resulta nocivo.

Metodologia de análise de dioxinas em cinzas obtidas da incineração de couro Wet-Blue

O presente trabalho trata da validação de uma metodologia de análise para a determinação de dibenzo-p-dioxinas policloradas (PCDDs) em cinzas obtidas através de um processo de incineração de aparas de couro wet-blue. As dioxinas, compostos de extrema toxicidade, podem ser formadas na superfície das partículas de cinzas em reações de combustão. O mecanismo de formação de PCDDs requer uma atmosfera rica em oxigênio, uma fonte de cloro e a presença na cinza de um metal capaz de catalizar uma reação Deacon. O couro wet-blue apresenta em sua composição os precursores para a formação de dioxinas tais como o cloro e o metal catalisador sódio, cuja presença destes elementos foi comprovada por análises de superfície realizadas no couro e nas cinzas usando as técnicas de Rutherford Back-scattering Spectrometry (RBS) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Desta forma, torna-se necessária a análise de dioxinas em cinzas de couro para especificar seu tratamento e destino final. As cinzas de couro foram obtidas numa unidade de bancada de incineração com reator de leito fixo, processo conhecido como GCC (Gaseificação e Combustão Combinadas). A metodologia utilizada para analisar dioxinas nas cinzas de couro foi baseada no Método 8280B da Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos da América (EPA-USA). Este método descreve os procedimentos de extração de matrizes específicas, o clean-up para os analitos específicos e a determinação de dioxinas através das técnicas de cromatografia gasosa de alta resolução e espectrometria de massa de baixa resolução. O sucesso da análise depende da preparação dos extratos das amostras, etapa conhecida como clean-up, a qual é descrita minuciosamente neste trabalho, incluindo a montagem das colunas cromatográficas. A eficiência de extração das dioxinas foi obtida com os resultados comparativos das análises entre matrizes contaminadas com solução padrão de dioxinas e o padrão analítico. A validação deste método para análise de dioxinas policloradas em cinzas de couro wet-blue foi considerada satisfatória para os objetivos do trabalho, uma vez que a eficiência de extração de dioxinas obtida ficou dentro dos critérios estabelecidos pelo método.

Oxidação de propeno em catalisadores de CuO suportados em CeO2/y-alumina/cordierita

No presente trabalho, procedeu-se a preparação e caracterização de catalisadores ambientais à base de óxido de cobre suportado em -alumina (suporte)/cordierita (substrato) e que tinham como promotor o óxido de cério. A argila foi conformada via eletroforese na forma de monolitos. Após queima à 1100°C, estes foram triturados, selecionado-se partículas com diâmetro entre 0,297 < Dp < 0,590 mm. Para a obtenção de -alumina e óxidos de cério e cobre sobre as partículas, utilizou-se a técnica de impregnação a seco (umidade incipiente), usando soluções de Al(OH)3, Ce(NO)3.6H2O e Cu(NO)3.3H2O, respectivamente . Após cada impregnação, os catalisadores foram secos e calcinados. A caracterização dos catalisadores foi feita através de experimentos de TPR (Redução à Temperatura Programada), microscopia eletrônica de varredura e espectrofotometria de absorção atômica, tendo como reação teste a oxidação de propeno com excesso de oxigênio. A caracterização da argila precursora da cordierita foi realizada através da difratometria de raios X . Procurou-se determinar neste trabalho os tipos de sítios de óxido de cobre (através do ensaio de TPR) e valores de ordens de reação e energia de ativação para a reação de oxidação de propeno através de estudos de cinética aplicada, relacionando-se os resultados com valores da literatura. Os valores de energia de ativação obtidos neste trabalho, para a oxidação de propeno, variaram de 82 kJ/mol à 100 kJ/mol e as ordens parciais de reação do propeno de 0,73 à 1,11. Todos os resultados acima foram obtidos em reator diferencial . O efeito da adição de óxido de cério nestes catalisadores também foi abordado neste trabalho.

Modificação estrutural de bentonitas nacionais : caracterização e estudos de adsorção

São apresentados os aspectos teóricos, práticos e bibliográficos envolvidos no desenvolvimento da tese de doutorado intitulada Modificação estrutural de bentonitas nacionais: caracterização e estudos de adsorção. O trabalho consistiu no desenvolvimento de um material adsorvente a partir de bentonitas, do tipo montmorilonitas, modificadas estruturalmente com o objetivo de aumentar sua capacidade de adsorção de poluentes, orgânicos e inorgânicos. O estudo visa incrementar o valor agregado deste recurso mineral e insere-se na área de tratamento de efluentes líquidos usando adsorventes não tradicionais, eficientes e de baixo custo em substituição ao carvão ativado ou às resinas de troca iônica. Foram estudadas as propriedades físicas e químicas; distribuição de tamanho de partículas, área superficial, potenciais eletrocinéticos, capacidade de troca catiônica, composição mineralógica, morfologia superficial e espaçamento basal, bem como as propriedades adsorptivas dos argilominerais não tratados e modificados, não modificadas e pilarizadas respectivamente. Também são discutidos os mecanismos de adsorção envolvidos e o desenvolvimento de um reator contínuo (adsorção em flocos) e de separação sólido/líquido. As modificações estruturais dos argilominerais foram realizadas via homoionização com cloreto de cálcio e posterior intercalação com compostos orgânicos com ação quelante de metais. A FENAN, bentonita obtida pela intercalação com Orto Fenantrolina (OF), foi a que apresentou melhor viabilidade técnica em termos de adsorção, adsorção/dessorção, floculação e de acumulação de poluentes na forma floculada e não floculada. Adicionalmente os estudos de reversibilidade da intercalação revelaram a alta estabilidade da OF na FENAN, em soluções fortemente ácidas, onde aproximadamente 90% da OF permanece ligada à superfície da argila. A quantidade de OF adsorvida na forma de unidades micelares foi de 112 mg por grama de bentonita a pH 8,5 ± 0,5. A caracterização das bentonitas, via difração de Raios X, análise térmica, microscopia eletrônica de varredura e por microscopia de força atômica, revelou que as FENAN possuem um comportamento estrutural muito estável ao longo da seqüência de adsorção/dessorção e que após a adsorção de poluentes inorgânicos, o quelato metálico formado apresenta alta estabilidade dentro da estrutura da organobentonita. A capacidade de acumulação alcançada nas FENAN foi de 110 mg de Cu/g de bentonita, valor superior à de diversos materiais adsorventes alternativos propostos em outros trabalhos similares. Os estudos de acumulação das FENAN floculadas – FENANFLOC, indicaram que a presença de floculante, na quantidade utilizada, não afeta significativamente a capacidade de remoção das bentonitas modificadas. Este comportamento apresentado, permitiu o desenvolvimento do Reator Expandido de Flocos Adsorventes (REFA), cujas características e parâmetros operacionais são discutidos em detalhe. Finalmente, os resultados são discutidos em termos dos fenômenos interfaciais envolvidos e dos potenciais práticos deste novo adsorvente e da nova técnica de adsorção em flocos no REFA.

Determinação das espécies de cromo nas cinzas da incineração de couro wet-blue em reatores de leito fixo e leito fluidizado

Este trabalho tem como objetivo a determinação quantitativa da concentração de cromo (III, VI e total) nas cinzas de serragem de couro wet-blue, incineradas em reatores de leito fixo nas temperaturas de 450, 550 e 650 C e reator de leito fluidizado nas temperaturas de 730, 780, 830 e 850 C, verificando se estes resultados estão dentro dos limites permitidos pelas normas ambientais brasileiras e, consequentemente, se em relação à concentração de cromo, os processos de incineração utilizados são uma maneira adequada de promover a eliminação ambientalmente aceitável da serragem de couro wet-blue. Realizou-se, neste trabalho, o estudo dos procedimentos para digestão da amostra, dos métodos analíticos quantitativos para a determinação da concentração de cromo que constatou-se depender da valência a ser analisada. As determinações de cromo total e cromo hexavalente contido nas cinzas foram realizadas após digestão ácida e digestão alcalina da amostra, respectivamente. Após o processo de digestão o cromo total (na forma de Cr (VI)) e o cromo hexavalente foram determinados por dois métodos espectrofotométricos na forma de Cr (VI) em meio ácido com difenilcarbazida (DPC) e após redução na forma de Cr (III), complexado com EDTA. O cromo total também foi determinado por volumetria empregando o método titulométrico. Este método não foi empregado na determinação de cromo hexavalente devido aos baixos teores deste nas cinzas. O teor de Cr (III) foi obtido pela diferença entre o cromo total e cromo hexavalente Procedendo-se a análise estatística dos resultados de cromo hexavalente e total nas cinzas pelos diferentes técnicas analíticas, independente do tipo de incinerador, verificou-se que não há diferenças significativas entre os mesmos. Podendo, portanto, utilizar quaisquer uma das técnicas para avaliá-los. Comparando-se os resultados das análises obtidos na incineração da serragem de couro wet-blue em reator de leito fixo e reator de leito fluidizado em diferentes temperaturas, verificou-se que no reator de leito fixo o teor de Cr (VI) nas cinzas geradas foi muito baixa, praticamente inexistente; enquanto que no reator de leito fluidizado se a temperatura de combustão não for muito alta o teor de Cr (VI) ficará dentro dos limites aceitáveis. As cinzas provenientes de qualquer um dos processos de incineração analisadas, neste trabalho, tanto do reator de leito fixo como de leito fluidizado não é conveniente que seja descartada diretamente no solo. As mesmas devem ser aproveitadas na indústria de cerâmicos, ou mesmo em algum processo que visa recuperar o cromo.