Contribuição para o estudo da presença e remoção de compostos emergentes de filtros de UV em ETAR

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente – Perfil Engenharia Sanitária

Pré-filtração em pedregulho e filtração lenta com areia, manta não tecida e carvão ativado para polimento de efluentes domésticos tratados em leitos cultivados

O presente trabalho teve como objetivo comparar sistemas de filtragem, composto de pré-filtro de pedregulho seguido de filtro lento com o meio filtrante areia e no topo manta sintética não tecida e pré-filtro de pedregulho seguido de filtro lento com meio filtrante areia e carvão ativado granular e no topo manta sintética não tecida, para polimento de efluentes domésticos tratados em leitos cultivados, visando à aplicação na fertirrigação. Na comparação dos sistemas de filtragem, avaliou-se a eficiência de remoção dos parâmetros: sólidos em suspensão, turbidez, cor aparente, demanda química de oxigênio, oxigênio dissolvido, ferro, manganês, coliformes totais e E. coli. Os dois sistemas operavam 24 horas por dia, com a mesma taxa de aplicação, tratando uma vazão total final de 1,5 m³ dia-1, sendo que a taxa de aplicação para a unidade de pré-filtração era, em média, de 8,4 m³ m-2 dia-1 e para cada uma das unidades de filtração lenta era, em media, de 2,7 m³ m-2 dia-1. As unidades de pré-filtração e filtração lenta mostraram-se eficientes na redução das concentrações de sólidos suspensos, turbidez, cor aparente e DQO, como polimento de esgotos domésticos previamente tratados. O uso de carvão ativado granular, em combinação com areia, proporcionou ao filtro lento maior eficiência na remoção de sólidos suspensos, cor, turbidez, coliformes totais e E. Coli., sem com isso aumentar a perda de carga inicial. Existe a possibilidade de utilização dos efluentes para a prática da fertirrigação, sendo necessário o processo de desinfecção ou não, dependendo da cultura e o sistema de irrigação utilizado.

Adsorção de tolueno de solução aquosa em leito de carvão ativado em planta piloto

A adsorção em leito fixo de carvão ativado granular é uma das mais importantes alternativas para a remoção de compostos orgânicos voláteis em efluentes aquosos, em concentrações baixas. O objetivo deste trabalho é colocar em funcionamento uma unidade piloto de adsorção e desenvolver uma metodologia para avaliar o comportamento de adsorventes nesta planta como a usada no projeto de unidades de adsorção de leito fixo. Esta planta piloto possui uma coluna de 20 mm de diâmetro interno, encamisada. Ela é equipada com espectrofotômetro UV on-line, que permite a medida da concentração de componentes orgânicos voláteis na corrente de efluente. Também, possui módulos para a aquisição de dados de temperatura, vazão e pressão diferencial. Nessa planta, foram realizados experimentos, à temperatura ambiente, para aquisição de curvas de ruptura experimentais da adsorção de tolueno de uma corrente aquosa, em um leito fixo de carvão ativado. O leito era composto por um carvão ativado granular (8 x 12 mesh). Diferentes alturas de leito (5 e 10 cm) e vazões ( 0,8 e 1,6 L.h-1) foram testados, mantendo a concentração de tolueno na alimentação em aproximadamente 50 ppm. Concomitantemente, foram realizados testes para a caracterização do adsorvente, obtendo-se 15,4 % de conteúdo de umidade e 8,7 % de cinzas, massa específica bulk de 0,5 g.mL-1, massa específica real de 1,72 g.mL-1 e 681 m2.g-1 de área superficial A estimação da difusividade mássica e do coeficiente de transferência de massa referente à fase sólida foram obtidos através de dados de testes cinéticos, obtendo-se, respectivamente, os valores médios de 6,1 cm2.h-1 e 0,0162 cm.h-1. As alturas das zonas de transferência de massa obtidas para a vazão de 0,8 L.h-1 aumentaram com o aumento da altura do leito, indicando comportamento de padrões proporcionais. Além disso, analisaram-se dados preliminares de pressão diferencial no leito, que indicam que ela aumentou enquanto havia adsorção. A metodologia desenvolvida poderá ser aplicada para estudar a adsorção com outros pares adsorvente/adsorvato.

Remoção de substâncias húmicas por meio da oxidação com ozônio e peróxido de hidrogênio e FiME

A filtração em múltiplas etapas (FiME) se apresenta como uma alternativa para realizar o tratamento de água de comunidades de pequeno porte, entretanto, a eficiência quanto à remoção de cor verdadeira associada ao carbono orgânico dissolvido (COD) ou às substâncias húmicas, tem sido questionada ou relatada como baixa. A presente pesquisa avaliou a remoção de substâncias húmicas na FiME com pré-oxidação, com ozônio e peróxido de hidrogênio, utilizando para essa avaliação parâmetros indiretos como cor verdadeira, absorvância UV (254 nm) e COD. Foram realizados cinco ensaios, utilizando quatro filtros lentos, sendo dois com camada de carvão ativado granular (CAG). Foram ensaiadas várias alternativas de pré-oxidação com ozônio e peróxido de hidrogênio. Foram obtidos bons resultados, tendo como principal conclusão que os filtros lentos com CAG, precedidos de oxidação com ozônio e depois peróxido de hidrogênio, apresentaram remoção média de cor verdadeira de 64%, mas que o peróxido de hidrogênio afeta o desenvolvimento da camada biológica, interferindo no desenvolvimento da perda de carga, na remoção de turbidez, na remoção de coliformes e na remoção de substâncias húmicas.

Nova proposta de critério de retenção para dimensionamento de filtros têxteis

The designs of filters made by granular material or textile are mainly based on empirical or semi empirical retention criteria according to Terzaghi proposal, which compares particle diameter of the soil base with the filter porous spaces. Silveira in 1965, proposed one rational design retention criteria based on the probability of a particle from the soil base, carried by one dimensional flow, be restrained by the porous of the filter while trying to pass through its thickness. This new innovating theory, besides of being very simple, it is not frequently used for granular filters since the necessary parameters for the design has to be determine for each natural material. However, for textile this problem no longer exists because it has quality control during manufacturing and the necessary characteristics properties of the product are specify in the product catalog. This work presents one adaptation of the Silveira theory for textile filters and the step-by-step procedure for the determination of the characteristics properties of the textile products necessary for the design. This new procedure permits the determination of the confiability level of retention that one specific particle diameter form the soil base has for one specified textile. One complete example is presented to demonstrate the simplicity of the method proposed and how the textile characteristics are obtained.

Remoção de micropoluentes na filtração lenta com pré-oxidação com radiação solar

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Uso do poli (tereftalato de etileno) no pós-tratamento de água para a remoção de fármacos residuais

Pós-graduação em Engenharia Civil - FEIS

Adsorção de cromo hexavalente por carvão ativado granulado comercial na presença de surfactante aniônico (LAS)

A remoção de cromo hexavalente de soluções de surfactante aniônico (LAS) por carvão ativado granulado (CAG) comercial foi estudada. Na caracterização do CAG foram empregados métodos padronizados ASTM (diâmetro médio de Sauter, dDMS e pH) e método BET (S, área superficial específica). Os grupos de superfície e PCZ do adsorvente foram determinados, pelo método de Boehm e titulação potenciométrica, respectivamente. Os resultados da caracterização do adsorvente: dDMS=2,4 mm; pH=9,0; S=677,4 m² g-1; grupos básicos (70%) comparados com os grupos ácidos e o PCZ no intervalo de (4,8-8,6). Os ensaios de adsorção do surfactante LAS foram realizados em mesa agitadora (140 rpm/24 h./27 oC); 2,0 g CAG/50 mL de solução, as concentrações do LAS foram determinadas, pelo método padrão do azul de metileno. Os resultados obtidos da remoção percentual em função da concentração inicial e da remoção percentual em função da variação do tempo em todas as concentrações de LAS estudadas foram superiores a 99 %. Os ensaios de adsorção do metal Cr(VI) (5 – 20 mg/L) foram realizados em banho termostático (140 rpm/27 oC); 2,0 g CAG/50 mL de solução; 1 e 24 horas de processo e sem e com adição de surfactante (70; 140; 210; 280; 350; 533 e 700 mg/L). As concentrações iniciais e residuais de metal foram determinadas pelo método colorimétrico da 1,5 difenilcarbazida. A adsorção do metal, sem a adição de LAS não foi satisfatória, a remoção foi em torno de 15%. O percentual de remoção do metal com adição surfactante atingiu valores, em torno de 70% para a menor concentração do metal (5 mg/L) e entre (58 – 65%) paras as demais concentrações.

Desenvolvimento, implantação e avaliação do desempenho de biorreator anaeróbico de leito fluidizado e leito fixo com filtros biológicos em materiais diversos

This study aimed to develop, implement and evaluate the performance of a new type of bioreactor for anaerobic treatment of wastewater using different filling materials like trickling filters post-reactor. This bioreactor has mixed characteristics of the UASB reactors and horizontal flow from the point of view of removal of BOD (Biochemical Oxygen Demand) ssed (settled solids), TS (Total Solids), SS (Suspended Solid), SD (Dissolved Solids) and turbidity. The experimental model consists of a bioreactor with a volume of 12 m³, 2/3 filled by fluidized bed and 1/3 for fixed. The fluidized bed is made of polystyrene plates used as a system percolation and compartmentalized trickling filters, where each compartment was filled with a support medium with different characteristics (gravel number 4, plastic rings of polystyrene, PET and HDPE) . In addition, the output of a filter system was installed three entries filled with activated carbon. The bioreactor was installed in private residence in the city of Igarapava-SP (20° 02'40.18"S and 47° 45'01.36" W). The system was highly efficient as the removal of organic contaminant load 92% on average reducing the BOD, a significant result when compared to other anaerobic systems. For the other parameters, the mean reduction was 96% for turbidity, 99% ssed, 67.5% ST, 57% SD and 88% of SS. As for its operation the system was capable of operating in continuous flow without the need for maintenance during the entire period of evaluation and without energy, as it operates taking advantage of the natural slope of the terrain where it is installed. The environmental impacts were minimized due to the preservation of local vegetation allowing the ecosystem to remain unchanged beyond the prototype was completely sealed preventing exhalation of odors and therefore not causing inconvenience to neighboring populations. Given these facts it was concluded that the prototype is shown to be highly feasible deployed as a new alternative for treatment of sewage in rural and urban settings (individual homes, condos, farms, ranches, etc.) Due to ease of design and operability, and sustainability at all stages of execution.

Evaluaci?n de la aplicaci?n de carb?n activado granular en la filtraci?n del agua clarificada del r?o Cauca

El constante deterioro de las fuentes h?dricas y su uso como recurso en el abastecimiento de agua para consumo humano han conllevado a la b?squeda de la optimizaci?n de los procesos de tratamiento de forma tal que se alcancen condiciones de agua segura con el menor riesgo posible de afectaciones a la salud de la poblaci?n. Es por esto que los sistemas de abastecimiento de agua potable han adoptado estrategias enmarcadas dentro de los planes de seguridad del agua mediante la reducci?n de la contaminaci?n en la fuente de abastecimiento, la remoci?n o reducci?n de diferentes contaminantes mediante los procesos de tratamiento y la prevenci?n de la contaminaci?n del agua en el sistema de almacenamiento y distribuci?n al usuario final. Al observar que la filtraci?n es una de las etapas m?s cr?ticas dentro del tratamiento por ser la ?ltima barrera f?sica para la remoci?n de part?culas presentes en el agua; se plante? este proyecto de grado para estudiar a escala de laboratorio el uso de carb?n activado granular en el proceso de filtraci?n de agua clarificada del Rio Cauca, con el fin de analizar la eficiencia de remoci?n de turbiedad y materia org?nica medida como UV254 y as? establecer el alcance de los valores l?mite recomendados por las entidades internacionales para la disminuci?n del riesgo microbiol?gico y el riesgo cr?nico que pueda estar asociado a la presencia de materia org?nica en el agua para consumo humano. Se emple? carb?n activado granular de origen bituminoso y arena en seis diferentes configuraciones como medio filtrante principal en la etapa de filtraci?n (50%CAG ? 50% Arena, 65% CAG ? 35% Arena, 75% CAG ? 25% Arena, 85% CAG ? 15% Arena, 90% CAG ? 10% Arena y 100% CAG). Se consider? adem?s una configuraci?n con antracita y arena (70% Antracita ? 30% Arena) para comparar el comportamiento de ambos materiales filtrantes en el tratamiento de agua resultante del proceso de clarificaci?n efectuado por la Planta de Tratamiento de Agua Potable Puerto Mallarino en la ciudad de Cali. Se emple? un sistema de filtraci?n en columnas con distribuci?n de agua mediante conducciones reguladas a un caudal constante de 12 mL/min. El efluente de cada unidad de filtros fue evaluado y comparado con el afluente mediante la medici?n de Color Aparente, Turbiedad, UV254, pH y Conductividad. Se obtuvo como resultado que la configuraci?n C5 con 90% de CAG y 10% Arena logr? una mayor estabilidad de la turbiedad obteniendo valores m?nimos por debajo de 2 UNT (MAVDT), 0.5 UNT (WHO) y 0.15 UNT (EPA) y aunque no tuvo diferencias significativas comparado con el filtro de Antracita y Arena, si present? un mejor desempe?o en la remoci?n de turbiedad debido al alcance de un mayor n?mero de datos por debajo de 0.3 UNT. En cuanto a la eficiencia de remoci?n de materia org?nica en el agua medida como UV254 se observaron mejores resultados para la configuraci?n C4 con 85% de CAG y 15% Arena y aunque las eficiencias de remoci?n de materia org?nica no fueron significativamente altas se observa claramente la ventaja que presenta el uso de CAG como medio filtrante adsorbente comparado con el medio convencional de Antracita y Arena. La obtenci?n de bajas eficiencias de remoci?n fue debido al contenido de material en suspensi?n ya que los filtros de CAG trabajaron en la retenci?n de dicho material afectando considerablemente la capacidad de adsorci?n. Mediante esta investigaci?n se comprob? que la selecci?n adecuada de las condiciones operacionales de los filtros de CAG puede generar agua comparativamente similar o superior a los filtros conformados con materiales convencionales como Antracita y arena. De igual forma, el uso de CAG como medio filtrante para el tratamiento de agua del Rio Cauca es un insumo que puede aportar a una posible estrategia para disminuir el riesgo microbiol?gico y el riesgo cr?nico asociado con el contenido de materia org?nica en el agua distribuida a la poblaci?n cale?a

Filtros de areia aplicados à irrigação localizada: teoria e prática

The application of sand filters in localized irrigation systems is recommended in the presence of organic and algae contamination. The proper design and maintenance of these equipments are essential to assure an effective water quality control, in order to reduce the emitters clogging, to keep its water application uniformity, and to prevent increasing in the system operation costs. Despite the existence of some references about design, operation and maintenance of these filters, they are dispersed, with not enough details to guarantee the optimization of its hydraulics structure design and the proper selection of porous media to be used. Therefore, the objective of this work was to report a current literature review, relating practical information with scientific knowledge. The content of this review would help to induce and intensify the research on this subject and to contribute so the operational functions for the equipment are reached. It is also expected to assist the improvement of the filtration and flushing processes in the agricultural irrigation and the development of original design procedures and the rational use of these devices.

Estudo de filtros RC para baixas e altas freqüências por meio de um circuito para superposição de sinais

Apresentamos nesse trabalho, um experimento realizado nos Laboratórios didáticos do Instituto de Física da USP, relacionado ao estudo do funcionamento de filtros RC para baixas e altas freqüências. Para tal, foi especialmente projetado um circuito que efetua a superposição de um sinal gerado internamente, a uma onda senoidal externa. Várias situações experimentais podem ser geradas, por meio da variação da freqüência, tanto do sinal interno quanto da onda senoidal externa. Um estudo das componentes de freqüência de Fourier é também realizado para se estabelecer os parâmetros de funcionamento dos filtros. O funcionamento dos circuitos como integradores e diferenciadores também é explorado. Os estudantes são, portanto, levados a compreender a eficácia desses filtros mais simples, dependendo das freqüências dos sinais de entrada e correspondentes componentes de Fourier, e das freqüências de corte estabelecidas.

Importance of granular structure in the initial conditions for the elliptic flow

We show the effects of the granular structure of the initial conditions of a hydrodynamic description of high-energy nucleus-nucleus collisions on some observables, especially on the elliptic-flow parameter upsilon(2). Such a structure enhances production of isotropically distributed high-p(T) particles, making upsilon(2) smaller there. Also, it reduces upsilon(2) in the forward and backward regions where the global matter density is smaller and, therefore, where such effects become more efficacious.

Degradation of detergent (linear alkylbenzene sulfonate) in an anaerobic stirred sequencing-batch reactor containing granular biomass

This study aimed to determine the efficiency of an anaerobic stirred sequencing-batch reactor containing granular biomass for the degradation of linear alkylbenzene sulfonate (LAS), a surfactant present in household detergent. The bioreactor was monitored for LAS concentrations in the influent, effluent and sludge, pH, chemical oxygen demand, bicarbonate alkalinity, total solids, and volatile solids. The degradation of LAS was found to be higher in the absence of co-substrates (53%) than in their presence (24-37%). Using the polymerase chain reaction and denaturing gradient gel electrophoresis (PCR/DGGE), we identified populations of microorganisms from the Bacteria and Archaea domains. Among the bacteria, we identified uncultivated populations of Arcanobacterium spp. (94%) and Opitutus spp. (96%). Among the Archaea, we identified Methanospirillum spp. (90%), Methanosaeta spp. (98%), and Methanobacterium spp. (96%). The presence of methanogenic microorganisms shows that LAS did not inhibit anaerobic digestion. Sampling at the last stage of reactor operation recovered 61 clones belonging to the domain bacteria. These represented a variety of phyla: 34% shared significant homology with Bacteroidetes, 18% with Proteobacteria, 11% with Verrucomicrobia, 8% with Fibrobacteres, 2% with Acidobacteria, 3% with Chlorobi and Firmicutes, and 1% with Acidobacteres and Chloroflexi. A small fraction of the clones (13%) were not related to any phylum. Published by Elsevier Ltd.

Adsorption of flavour esters on granular activated carbon

This article reports on the liquid phase adsorption of flavour esters onto granular activated carbon. Ethyl propionate, ethyl butyrate, and ethyl isovalerate were used as adsorbates, and Filtrasorb 400 activated carbon was chosen as the adsorbent. Sips, Toth, Unilan, and Dubinin-Radushkevich isotherm equations which are generally used for heterogeneous adsorbents were used to fit the data. Although satisfactory in fitting the data, inconsistency in parameter values indicated these models to be inadequate. On the other hand the Dubinin-Radushkevich model gave more consistent and meaningful parameter values and adsorption capacities. By employing the Dubinin-Radushkevich equation, the limiting volume of the adsorbed space, which equals the accessible micropore volume, was determined, and found to correlate with the value from carbon dioxide adsorption.