Partial nitritation of landfill leachate in a SBR prior to an anammox reactor : operation and modelling

Els lixiviats d'abocadors urbans són aigües residuals altament contaminades, que es caracteritzen per les elevades concentracions d'amoni i el baix contingut de matèria orgànica biodegradable. El tractament dels lixiviats a través dels processos de nitrificació-desnitrificació convencionals és costós a causa de la seva elevada demanda d'oxigen i la necessitat d'addició d'una font de carboni externa. En els darrers anys, la viabilitat del tractament d'aquest tipus d'afluents per un procés combinat de nitritació parcial-anammox ha estat demostrada. Aquesta tesi es centra en el tractament de lixiviats d'abocador a través d'un procés de nitritació parcial en SBR, com un pas preparatori per a un reactor anammox. Els resultats de l'estudi han demostrat la viabilitat d'aquesta tecnologia per al tractament de lixiviats d'abocador. El treball va evolucionar des d'una escala inicial de laboratori, on el procés va ser testat inicialment, a uns exitosos experiments d'operació a llarg termini a escala pilot. Finalment, la tesi també inclou el desenvolupament, calibració i validació d'un model matemàtic del procés, que té com a objectiu augmentar el coneixement del procés.

Control and optimization of an SBR for nitrogen removal: from model calibration to plant operation

En aquesta tesis s'ha desenvolupat un sistema de control capaç d'optimitzar el funcionament dels Reactors Discontinus Seqüencials dins el camp de l'eliminació de matèria orgànica i nitrogen de les aigües residuals. El sistema de control permet ajustar en línia la durada de les etapes de reacció a partir de mesures directes o indirectes de sondes. En una primera etapa de la tesis s'ha estudiat la calibració de models matemàtics que permeten realitzar fàcilment provatures de diferents estratègies de control. A partir de l'anàlisis de dades històriques s'han plantejat diferents opcions per controlar l'SBR i les més convenients s'han provat mitjançant simulació. Després d'assegurar l'èxit de l'estratègia de control mitjançant simulacions s'ha implementat en una planta semi-industrial. Finalment es planteja l'estructura d'uns sistema supervisor encarregat de controlar el funcionament de l'SBR no només a nivell de fases sinó també a nivell cicle.

SBR technology for wastewater treatment: suitable operational conditions for a nutrient removal

Actualment, la legislació ambiental ha esdevingut més restrictiva pel que fa a la descàrrega d'aigües residuals amb nutrients, especialment en les anomenades àrees sensibles o zones vulnerables. Arran d'aquest fet, s'ha estimulat el coneixement, desenvolupament i millora dels processos d'eliminació de nutrients. El Reactor Discontinu Seqüencial (RDS) o Sequencing Batch Reactor (SBR) en anglès, és un sistema de tractament de fangs actius que opera mitjançant un procediment d'omplerta-buidat. En aquest tipus de reactors, l'aigua residual és addicionada en un sol reactor que treballa per càrregues repetint un cicle (seqüència) al llarg del temps. Una de les característiques dels SBR és que totes les diferents operacions (omplerta, reacció, sedimentació i buidat) es donen en un mateix reactor. La tecnologia SBR no és nova d'ara. El fet, és que va aparèixer abans que els sistema de tractament continu de fangs actius. El precursor dels SBR va ser un sistema d'omplerta-buidat que operava en discontinu. Entre els anys 1914 i 1920, varen sorgir certes dificultats moltes d'elles a nivell d'operació (vàlvules, canvis el cabal d'un reactor a un altre, elevat temps d'atenció per l'operari...) per aquests reactors. Però no va ser fins a finals de la dècada dels '50 principis del '60, amb el desenvolupament de nous equipaments i noves tecnologies, quan va tornar a ressorgir l'interès pels SBRs. Importants millores en el camp del subministrament d'aire (vàlvules motoritzades o d'acció pneumàtica) i en el de control (sondes de nivell, mesuradors de cabal, temporitzadors automàtics, microprocessadors) han permès que avui en dia els SBRs competeixin amb els sistemes convencional de fangs actius. L'objectiu de la present tesi és la identificació de les condicions d'operació adequades per un cicle segons el tipus d'aigua residual a l'entrada, les necessitats del tractament i la qualitat desitjada de la sortida utilitzant la tecnologia SBR. Aquestes tres característiques, l'aigua a tractar, les necessitats del tractament i la qualitat final desitjada determinen en gran mesura el tractament a realitzar. Així doncs, per tal d'adequar el tractament a cada tipus d'aigua residual i les seves necessitats, han estat estudiats diferents estratègies d'alimentació. El seguiment del procés es realitza mitjançant mesures on-line de pH, OD i RedOx, els canvis de les quals donen informació sobre l'estat del procés. Alhora un altre paràmetre que es pot calcular a partir de l'oxigen dissolt és la OUR que és una dada complementària als paràmetres esmentats. S'han avaluat les condicions d'operació per eliminar nitrogen d'una aigua residual sintètica utilitzant una estratègia d'alimentació esglaonada, a través de l'estudi de l'efecte del nombre d'alimentacions, la definició de la llargada i el número de fases per cicle, i la identificació dels punts crítics seguint les sondes de pH, OD i RedOx. S'ha aplicat l'estratègia d'alimentació esglaonada a dues aigües residuals diferents: una procedent d'una indústria tèxtil i l'altra, dels lixiviats d'un abocador. En ambdues aigües residuals es va estudiar l'eficiència del procés a partir de les condicions d'operació i de la velocitat del consum d'oxigen. Mentre que en l'aigua residual tèxtil el principal objectiu era eliminar matèria orgànica, en l'aigua procedent dels lixiviats d'abocador era eliminar matèria orgànica i nitrogen. S'han avaluat les condicions d'operació per eliminar nitrogen i fòsfor d'una aigua residual urbana utilitzant una estratègia d'alimentació esglaonada, a través de la definició del número i la llargada de les fases per cicle, i la identificació dels punts crítics seguint les sondes de pH, OD i RedOx. S'ha analitzat la influència del pH i la font de carboni per tal d'eliminar fòsfor d'una aigua sintètica a partir de l'estudi de l'increment de pH a dos reactors amb diferents fonts de carboni i l'estudi de l'efecte de canviar la font de carboni. Tal i com es pot veure al llarg de la tesi, on s'han tractat diferents aigües residuals per a diferents necessitats, un dels avantatges més importants d'un SBR és la seva flexibilitat.

Interfacial interactions in concretes with silica fume and SBR latex

This paper deals with the effect of silica fume and styrene-butadiene latex (SBR) on the microstructure of the interfacial transition zone (ITZ) between Portland cement paste and aggregates (basalt). Scanning electron microscope (SEM) equipped with energy dispersive X-ray analysis system (EDX) was used to determine the ITZ thickness. In the plain concrete a marked ITZ around the aggregate particles (55 mu m) was observed, while in concretes with silica fume or latex SBR the ITZ was less pronounced (35-40 mu m). However, better results were observed in concretes with silica fume and latex SBR (20-25 mu m). (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Desenvolvimento de elastômeros termoplásticos a partir de SBR epoxidada e polipropileno

Os elastômeros termoplásticos vulcanizados (TPVs) na sua maioria constituídos por borrachas apolares (EPDM, NR) e poliolefinas (PP, PE), apresentam a vantagem de serem processáveis como termoplásticos e serem facilmente reciclados. No entanto, apresentam desvantagens no que se refere à sua baixa resistência a óleos, combustíveis e graxas em relação à borracha termofixa. Este trabalho, teve como objetivo estudar a obtenção de TPVs com propriedades mecânicas adequadas e resistência a óleos e solventes orgânicos, a partir da borracha comercial SBR 1502 parcialmente epoxidada. Esta, por ter a estrutura química de sua cadeia principal modificada pela introdução de grupos epóxidos, deve apresentar melhor resistência a óleos e solventes. Os TPVs foram obtidos em misturador fechado acoplado a um reômetro Haake, na temperatura de 1800C e velocidade de rotor de 75 rpm, vulcanizados dinamicamente com o sistema Bismaleimida/peróxido de dicumila. Foram caracterizados quanto às suas propriedades mecânicas por medidas tensão-deformação, medidas mecânicas dinâmicas, inchamento em ciclohexano, THF e óleo IRM 903, dureza. A morfologia foi determinada por microscopia eletrônica de varredura, MEV. Foram analisados os fatores que influenciam as propriedades dos TPVs, tais como composição (relação PP/SBR), teor de BMI, grau de epoxidação da borracha, uso de agente compatibilizante. O TPV na composição PP/SBR 40/60, esta epoxidada em 40 mol % e contendo o agente compatibilizante Vestenamer adicionado na forma de blenda (borracha/agente compatibilizante) apresentou a melhor resposta em termos de tensão-deformação na ruptura. Os TPVs com a SBR epoxidada em 70% apresentaram melhor resistência a óleo e solventes. Os fatores, potencialmente, capazes de influenciar a dureza dos TPVs também foram avaliados. Neste particular, verificou-se que o tipo de poliolefina, bem como o uso de plastificante são os fatores que mais influenciam a dureza dos TPVs.

Aditivação de pastas geopoliméricas com tetraborato de sódio e látex não iônico para cimentação de Poços de Petróleo

The development of activities in the oil and gas sector has been promoting the search for materials more adequate to oilwell cementing operation. In the state of Rio Grande do Norte, the cement sheath integrity tend to fail during steam injection operation which is necessary to increase oil recovery in reservoir with heavy oil. Geopolymer is a material that can be used as alternative cement. It has been used in manufacturing of fireproof compounds, construction of structures and for controlling of toxic or radioactive waste. Latex is widely used in Portland cement slurries and its characteristic is the increase of compressive strength of cement slurries. Sodium Tetraborate is used in dental cement as a retarder. The addition of this additive aim to improve the geopolymeric slurries properties for oilwell cementing operation. The slurries studied are constituted of metakaolinite, potassium silicate, potassium hydroxide, non-ionic latex and sodium tetraborate. The properties evaluated were: viscosity, compressive strength, thickening time, density, fluid loss control, at ambient temperature (27 ºC) and at cement specification temperature. The tests were carried out in accordance to the practical recommendations of the norm API RP 10B. The slurries with sodium tetraborate did not change either their rheological properties or their mechanical properties or their density in relation the slurry with no additive. The increase of the concentration of sodium tetraborate increased the water loss at both temperatures studied. The best result obtained with the addition of sodium tetraborate was thickening time, which was tripled. The addition of latex in the slurries studied diminished their rheological properties and their density, however, at ambient temperature, it increased their compressive strength and it functioned as an accelerator. The increase of latex concentration increased the presence of water and then diminished the density of the slurries and increased the water loss. From the results obtained, it was concluded that sodium tetraborate and non-ionic latex are promising additives for geopolymer slurries to be used in oilwell cementing operation

Desenvolvimento de material compósito a base de raspa de pneu e látex para isolamento térmico

The process of recycling has been stimulated by the markets for several reasons, mainly on economical and environmental. Several products have been developed from recycled materials that already exist as well as several residues have been studied in different forms of applications. The greater majority of the applications for thermal insulation in the domestic, commercial and industrial systems have been elaborated in the temperature ranges between low to medium reaching up to 180oC. Many materials such as glass wool, rock wool, polystyrene are being used which are aggressive to the environment. Such materials in spite of the effectiveness in the retention of heat flow, they cost more and when discarded take several years to be absorbed by the nature. This way, in order to adapt to a world politics concerning the preservation of the environment, the present study was intended to develop a material composed of natural/biodegradable materials and industrial residues. The development of such a product in the form of a composite material based on tyre scrapes and latex for thermal insulation is presented in this research work. Thermal and physical properties of the tire scrapes as well as latex were studied in order to use them as raw materials for the manufacture of the intended composite to be applied as a thermal insulator in hot and cold systems varying between 0ºC and 200oC, respectively. Composite blankets were manufactured manually, in weight proportions of 1:1 (50:50%); 1:2 (33:67%) and 2:1 (67:33%) (tire scrapes: latex) respectively. Physical, mechanical and thermal properties of the composites were analyzed to obtain data about the viability of using the composite as a thermal insulator. The analyses carried out were based on standards ABNT, ASTM and UL. The maximum temperature obtained for the composite as a thermal insulator was 200ºC, which meets the range of applications that could be used as a thermal insulator in domestic as well as industrial purposes. The experimental results prove that the composite can be used as a thermal insulator on heated or cooled surface

NMR study of styrene-butadiene rubber (SBR) and TiO2 nanocomposites

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Síntese e caracterização de esferas monodispersas de látex e sua utilização no preparo de filmes de cristais coloidais tridimensionais

Esferas de poliestireno foram obtidas através da polimerização do estireno sem a presença de emulsificante. A suspensão foi caracterizada por Espalhamento de Luz e Microscopia Eletrônica de Transmissão apresentando monodispersidade com tamanho em torno de 463 nm. O método de deposição vertical foi utilizado para preparar filmes em substratos de vidro a partir da suspensão de esferas. Filmes de opalas de alta qualidade foram obtidos e caracterizados por Espectroscopia de Reflectância, Microscopia Eletrônica de Varredura e Microscopia Óptica.

Predição de parâmetros e valores genéticos para caracteres de crescimento e produção de látex em progênies de seringueira

O trabalho objetivou estimar parâmetros e valores genéticos para os caracteres altura, diâmetro, produção de látex e produtividade de progênies de seringueira. As progênies meio-irmãos foram estabelecidas sob delineamento de blocos ao acaso, com 28 tratamentos (progênies), cinco repetições e dez plantas por parcela. Aos três anos de idade, as progênies foram avaliadas quanto aos caracteres: a) altura total (cm); b) diâmetro (mm); c) Produção de borracha seca (g) e produtividade (g cm-2). As estimativas dos coeficientes de herdabilidades individuais (0,33; 0,24 e 0,51) para os caracteres altura, diâmetro e produtividade, respectivamente, foram consideradas expressivas. Para o caráter produção de borracha seca, a estimativa do coeficiente de herdabilidade individual, no sentido restrito (9%), embora de baixa magnitude, revela excelente possibilidade de seleção, pois conduziram a estimativa da herdabilidade, em nível de médias de família, a um valor equivalente a 68%. A acurácia entre os valores genéticos preditos e os verdadeiros foram de 0,80 para altura, 0,76 para diâmetro, 0,62 para produção de borracha seca e 0,86 para produtividade. As estimativas de herdabilidades individuais associadas às de médias de progênies podem maximizar os ganhos genéticos com a seleção na população. A inclusão do caráter produtividade foi promissora e deve ser utilizada na seqüência das avaliações, subsidiando o programa de melhoramento genético da espécie no Estado de Mato Grosso do Sul.

Redução na produção de látex da seringueira provocada pela infestação de ácaros

O ataque dos ácaros Calacarus heveae Feres e Tenuipalpus heveae Baker em seringueira pode causar intenso desfolhamento precoce das plantas. É provável que a queda de folhas antes do período de senescência normal resulte em diminuição da capacidade fotossintética e como conseqüência, da produção. Este trabalho teve por objetivo avaliar o efeito do desfolhamento provocado por ácaros sobre a produção de látex da seringueira. O experimento foi desenvolvido no município de Reginópolis, SP, com o clone PB 235, no período de setembro de 2002 a agosto de 2003, com dois tratamentos: área tratada com defensivos agrícolas para evitar o desfolhamento e área sem pulverização. As plantas foram submetidas ao sistema de sangria 1/2 S d/5 6d/7. 10m/y. ET 3.3% 4/y e a produção foi pesada mensalmente. As amostragens dos ácaros foram realizadas com intervalo de 7 a 10 dias. O desfolhamento foi avaliado pela medição, com auxílio de um luxímetro, da intensidade de luz sob a copa das plantas. Houve diferença significativa na ocorrência dos ácaros. Para C. heveae, a média geral, de todas as avaliações, foi de 0,34 ácaros/cm² na área tratada e de 0,93 ácaros/cm², na área sem tratamento. Para T. heveae esses valores foram de 0,06 e 1,09 ácaros/cm², respectivamente. Como consequência, houve diferença significativa com relação ao desfolhamento e à produção nos meses de maio, junho, julho e agosto.

Alergia látex-fruta

O látex está sendo considerado o alergênico do ano 2000, tendo em vista que inúmeros indivíduos, principalmente profissionais da área de saúde e pacientes submetidos a várias intervenções diagnósticas e terapêuticas, estão freqüentemente expostos aos alérgenos do látex, presentes em produtos de borracha natural. As manifestações clínicas conseqüentes às reações alérgicas de hipersensibilidade imediata vão desde rinite, urticária, conjuntivite, angioedema, asma, até anafilaxia. Estudos recentes estão demonstrando que pacientes alérgicos ao látex desenvolvem concomitantemente sensibilização a certos alimentos de origem vegetal, especialmente frutas como papaia, figo, banana, abacate, kiwi, pêssego, abacaxi, melão e castanha, acreditando-se numa provável ocorrência de reações cruzadas entre os alérgenos do látex e destas frutas. Faz-se, então, uma revisão sobre a alergia ao látex, em particular sobre os grupos de risco, incluindo a presença de reatividade cruzada entre o látex e as frutas.