Nitrification of high strength ammonia wastewtaer treatment - process selection is the major factor.

Biological nitrogen removal via the nitrite pathway in wastewater treatment is very important in Saving the cost of aeration and as an electron donor for denitrification. Wastewater nitrification and nitrite accumulation were carried out in a biofilm airlift reactor with autotrophic nitrifying biofilm. The biofilm reactor showed almost complete nitrification and most of the oxidized ammonium was present as nitrite at the ammonium load of 1.5 to 3.5 kg N/m3.d. Nitrite accumulation was stably achieved by the selective inhibition of nitrite oxidizers with free ammonia and dissolved oxygen limitation. Stable 100% conversion to nitrite could also be achieved even under the absence of free ammonia inhibition on nitrite oxidizers. Batch ammonium oxidation and nitrite oxidation with nitrite accumulating nitrifying biofilm showed that nitrite Oxidation was completely inhibited when free ammonia is higher than 0.2 mg N/L. However, nitrite oxidation activity was recovered as soon as the free ammonia concentration was below the threshold level when dissolved oxygen concentration was not the limiting factor. Fluorescence in situ hybridization analysis of cryosectioned nitrite accumulating nitrifying biofilm showed that the β-subclass of Proteobacteria, where ammonia oxidizers belong, was distributed outside the biofilm whereas the α-subclass of Proteobacteria, where nitrite oxidizers belong, was found mainly in the inner part of the biofilm. It is likely that dissolved oxygen deficiency or limitation in the inner part of the nitrifying biofilm, where nitrite oxidizers exist, is responsible for the complete shut down of the nitrite oxidizers activity under the absence of free ammonia inhibition.

Activation energy distribution of thermal annealing of a bituminous coal

A bituminous coal was pyrolyzed in a nitrogen stream in an entrained flow reactor at various temperatures from 700 to 1475 degreesC. Char samples were collected at different positions along the reactor. Each collected sample was oxidized nonisothermally in a TGA for reactivity determination. The reactivity of the coal char was found to decrease rapidly with residence time until 0.5 s, after which it decreased only slightly. On the bases of the reactivity data at various temperatures, a new approach was utilized to obtaining the true activation energy distribution function for thermal annealing without the assumption of any distribution function form or a constant preexponential factor. It appears that the true activation energy distribution function consists of two separate parts corresponding to different temperature ranges, suggesting different mechanisms in different temperature ranges. Partially burnt coal chars were also collected along the reactor when the coal was oxidized in air at various temperatures from 700 to 1475 degreesC. The collected samples were analyzed for the residual carbon content and the specific reaction rate was estimated. The characteristic time of thermal deactivation was compared with that of oxidation under realistic conditions. The characteristic times were found to be close to each other, indicating the importance of thermal deactivation during combustion of the coal studied.

Caracterização da remoção de metais pesados na ETAR da Charneca (Óbidos), Águas do Oeste

Este trabalho teve como objectivos a quantificação analítica de quatro metais pesados (chumbo, níquel, crómio e cádmio) nas diferentes etapas da ETAR da Charneca (Óbidos) identificando, através dos coeficientes de partição, os principais mecanismos de remoção dos metais em cada etapa de tratamento. Foram também determinados os parâmetros mais importantes na caracterização de águas residuais (pH, CQO, ST, STV, SS e SSV). Foram realizadas duas campanhas de amostragem, uma primeira com o objectivo de aperfeiçoamento dos planos de amostragem e selecção dos métodos analíticos a adoptar e uma segunda para o cumprimento dos objectivos do trabalho. A determinação de metais pesados foi efectuada por Espectrometria de Absorção Atómica de Chama (FAAS) e Espectrometria de Absorção Atómica de Câmara de Grafite (GFAAS). Os restantes parâmetros analíticos foram determinados pelos métodos de referência (APHA, 1998). No período de amostragem, o afluente à ETAR apresentou concentrações reduzidas dos metais em estudo com valores médios de 11,78 µg/L. De entre os metais destacavam-se, no entanto, o crómio e de níquel, com concentrações respectivamente 27,83 µg/L e 17,50 µg/L. As amostras de areias, extraídas na obra de entrada, apresentaram concentrações mais significativas de chumbo e crómio, enquanto as amostras de gorduras, recolhidas no mesmo ponto, apresentaram concentrações mais elevadas de níquel e crómio. As amostras do efluente final revelaram concentrações muito reduzidas dos quatro metais estudados com a concentração média a situar-se nos 7,34 µg/L. Verificou-se uma remoção na fase líquida do efluente de cerca de 85% para o chumbo, 39% para o níquel e 34% para o crómio. No cádmio não se verificou remoção na fase líquida. Concluiu-se que a remoção dos metais é determinada por uma transferência destes para a fase sólida e que ocorre fundamentalmente no reactor biológico onde uma parte significativa dos metais pesados é absorvida pela biomassa presente. Nas lamas desidratadas, os metais encontrados em maior concentração foram o chumbo e o crómio com concentrações de respectivamente 130,64 mg/Kgmat.seca e 87,99 mg/Kg mat.seca, embora todos os metais pesados estudados apresentem uma situação de conformidade com os requisitos de lamas para valorização agrícola, estabelecidos na legislação nacional.

Estudo de digestão anaeróbia de resíduos sólidos agro-alimentares em instalação piloto

Hoje em dia são várias as energias “verdes” que beneficiam de forma inequívoca o meio ambiente, de modo a aproveitar recursos naturais disponíveis na natureza. Entre todos os tipos de energias limpas, surge a produção de biogás. É de notar que apesar de ser uma forma de energia já utilizada há muitos anos, esta pode ser melhorada através de uma gestão adequada de todos os recursos envolvidos na sua produção. Consegue-se desta forma, optimizar a produção de biogás, contribuindo para uma rentabilização do funcionamento de uma instalação. Para esta optimização é necessária uma análise e caracterização detalhada dos resíduos utilizados na geração desta energia. O presente trabalho foca-se no estudo da produção de biogás através de digestão anaeróbica. Este trabalho baseia-se num estudo real de produção de biogás, num reactor à escala semi-industrial, e com uma temperatura de trabalho em regime mesofílico (37°C). O substrato utilizado para a alimentação deste reactor foi cedido por uma conhecida indústria do ramo alimentar e consistia numa mistura de “casca” de batatas e lamas, numa proporção de 30% e 30% respectivamente. Em termos de resultados Óbidos neste projecto, verificou-se uma redução de cerca de 40% dos sólidos totais, o que indicia, aparentemente, a existência de dificuldades na hidrólise dos compostos em suspensão. A remoção orgânica na sua globalidade oscilou numa ampla gama de valores, com um valor médio de cerca 50%. A larga variedade de resultados pode estar relacionada com a heterogeneidade da amostra da alimentação. Apesar da existência de algumas dificuldades inerentes à realização do trabalho prático, concluiu-se que o substrato utilizado neste estudo revela grande potencial de produção de biogás.

Estudo da lixiviação de um concentrado de zinco

Neste trabalho estudou-se a lixiviação em meio sulfúrico do zinco e outros metais de valor de um concentrado zinco, tendo-se realizado ensaios de lixiviação à pressão atmosférica e em autoclave. Nos estudos de lixiviação utilizou-se o ião férrico (sulfato férrico) como agente oxidante e avaliaram-se os efeitos de diversas variáveis como a razão sólido/líquido, concentração do ião Fe (III), temperatura, a pressão de oxigénio e a presença de enxofre elementar na eficiência da lixiviação. Os ensaios de lixiviação em autoclave sob pressão de oxigénio foram realizados para verificar o efeito da manutenção da quantidade de Fe (III) na lixívia, por oxidação do Fe(II) com oxigénio. Os resultados obtidos mostraram que à pressão atmosférica para uma razão sólido/líquido de 5% foi possível lixiviar no máximo 59% de zinco e 22% de cobre com solução de 0,25 M de Fe2(SO4)3 e 0,50 M de H2SO4 em 2 horas a 60ºC e com uma razão sólido/líquido de 5% foi possível lixiviar no máximo 65% de zinco e 23% de cobre com uma solução de 0,5 M de Fe2(SO4)3 e 0,25 M de H2SO4 em 2 horas a 80ºC. Efectuar a lixiviação do concentrado de zinco sobre pressão de oxigénio permitiu aumentar a cinética da reacção de lixiviação, tendo sido possível lixiviar 97% de zinco e 48% do cobre em 2 horas de lixiviação com uma solução de 0,25 M Fe2(SO4)3 e 0,5 M H2SO4 a 95 ºC e a 6 bar de pressão de oxigénio (à entrada do reactor) com uma razão sólido/líquido de 5%. Utilizando razão sólido/líquido de 10 % foi possível lixiviar 93% de zinco e 54% do cobre com uma solução de 0,50 M Fe2(SO4)3 e 1,25 M H2SO4 a 95 ºC e a 6 bar de pressão de oxigénio, e para uma razão sólido/líquido de 20 % foi possível lixiviar 84% de zinco e 39% do cobre com uma solução de 0,11 M Fe2(SO4)3 e 2,00 M H2SO4 a 95 ºC e a 10 bar de pressão. As análises de difracção de Raios X efectuados aos resíduos de lixiviação revelaram que o enxofre era maioritariamente oxidado a enxofre elementar. Assim, para um dos ensaios de lixiviação em autoclave, verificou-se que a remoção com tetracloreto de carbono do enxofre elementar formado num primeiro andar de lixiviação (s/l=20%, 0,11 M Fe2(SO4)3 e 2,00 M H2SO4 a 95 ºC e a 10 bar de pressão) permitia aumentar a percentagem de zinco no segundo andar de 42 para 68%. Por último, o estudo do efeito da temperatura permitiu calcular como base nas velocidades iniciais do zinco a energia de activação para a lixiviação do zinco que foi de 39 ± 1.40 kJ/mol para a lixiviação em autoclave e de 38 ± 1.40 kJ/mol para a lixiviação à pressão atmosférica, o que é indicativo do controlo reaccional.

Estudo estatístico de produção: redução do tempo de fabrico das resinas alquídicas produzidas na resiquímica

Este trabalho tem por objectivo a detecção de padrões de comportamento anormais presentes no processo de fabricação das resinas alquídicas da Resiquimíca. Para o efeito foram efectuadas cartas de controlo do tipo X,MR para cada resina, nas quais foram representados os lotes produzidos para cada resina, bem como, o tempo total de fabrico de cada lote. De forma a aumentar a sensibilização das cartas de controlo foram utilizadas as oito regras de sensibilização de modo a determinar se as cartas se encontram em controlo estatístico ou não. As discrepâncias dos tempos de produção devem-se a factores e circunstâncias de produção que justificam que grande número das curvas analisadas não esteja em controlo estatístico. Os principais factores e circunstâncias de produção identificados foram os seguintes: reactor no qual é produzida a resina, falta de cuvas para descarregar as resinas, indisponibilidade dos operários e as matérias-primas utilizadas.

Leptonic CP violation

Several topics on CP violation in the lepton sector are reviewed. A few theoretical aspects concerning neutrino masses, leptonic mixing, and CP violation will be covered, with special emphasis on seesaw models. A discussion is provided on observable effects which are manifest in the presence of CP violation, particularly, in neutrino oscillations and neutrinoless double beta decay processes, and their possible implications in collider experiments such as the LHC. The role that leptonic CP violation may have played in the generation of the baryon asymmetry of the Universe through the mechanism of leptogenesis is also discussed.

Spontaneous leptonic CP violation and nonzero theta(13)

We consider a simple extension of the Standard Model by adding two Higgs triplets and a complex scalar singlet to its particle content. In this framework, the CP symmetry is spontaneously broken at high energies by the complex vacuum expectation value of the scalar singlet. Such a breaking leads to leptonic CP violation at low energies. The model also exhibits an A(4) X Z(4) flavor symmetry which, after being spontaneously broken at a high-energy scale, yields a tribimaximal pattern in the lepton sector. We consider small perturbations around the tribimaximal vacuum alignment condition in order to generate nonzero values of theta(13), as required by the latest neutrino oscillation data. It is shown that the value of theta(13) recently measured by the Daya Bay Reactor Neutrino Experiment can be accommodated in our framework together with large Dirac-type CP violation. We also address the viability of leptogenesis in our model through the out-of-equilibrium decays of the Higgs triplets. In particular, the CP asymmetries in the triplet decays into two leptons are computed and it is shown that the effective leptogenesis and low-energy CP-violating phases are directly linked.

Bioconversion of D-glucose into D-glucosone by Glucose 2-oxidase from Coriolus versicolor at Moderate Pressures

Glucose 2-oxidase (pyranose oxidase, pyranose: oxygen-2-oxidoreductase, EC 1.1.3.10) from Coriolus versicolor catalyses the oxidation of D-glucose at carbon 2 in the presence of molecular O(2) producing D-glucosone (2-keto-glucose and D-arabino-2-hexosulose) and H(2)O(2). It was used to convert D-glucose into D-glucosone at moderate pressures (i.e. up to 150 bar) with compressed air in a modified commercial batch reactor. Several parameters affecting biocatalysis at moderate pressures were investigated as follows: pressure, [enzyme], [glucose], pH, temperature, nature of fluid and the presence of catalase. Glucose 2-oxidase was purified by immobilized metal affinity chromatography on epoxy-activated Sepharose 6B-IDA-Cu(II) column at pH 6.0. The rate of bioconversion of D-glucose increased with the pressure since an increase in the pressure with compressed air resulted in higher rates of conversion. On the other hand, the presence of catalase increased the rate of reaction which strongly suggests that H(2)O(2) acted as inhibitor for this reaction. The rate of bioconversion of D-glucose by glucose 2-oxidase in the presence of either nitrogen or supercritical CO(2) at 110 bar was very low compared with the use of compressed air at the same pressure. The optimum temperature (55 degrees C) and pH (5.0) of D-glucose bioconversion as well as kinetic parameters for this enzyme were determined under moderate pressure. The activation energy (E(a)) was 32.08 kJmol(-1) and kinetic parameters (V(max), K(m), K(cat) and K(cat)/K(m)) for this bioconversion were 8.8 Umg(-1) protein, 2.95 mM, 30.81 s(-1) and 10,444.06 s(-1)M(-1), respectively. The biomass of C. versicolor as well as the cell-free extract containing glucose 2-oxidase activity were also useful for bioconversion of D-glucose at moderate pressures. The enzyme was apparently stable at moderate pressures since such pressures did not affect significantly the enzyme activity.

Bioconversion of D-glucose into D-glucosone by immobilized glucose 2-oxidase from Coriolus versicolorat moderate pressures

The immobilized glucose 2-oxidase (pyranose oxidase, pyranose:oxygen-2-oxidoreductase, EC 1.1.3.10) from Coriolus versicolor was used to convert D-glucose into D-glucosone at moderate pressures, up to 150 bar, with compressed air in a modified commercial batch reactor. Several parameters affecting biocatalysis at moderate pressures were investigated as follows: pressure, different forms of immobilized biocatalysts, glucose concentration, pH, temperature and the presence of catalase. Glucose 2-oxidase (GOX2) was purified by immobilized metal affinity chromatography on epoxy-activated Sepharose 6B-IDA-Cu(II) column at pH 6.0. Purified enzyme and catalase were immobilized into a polyethersulfone (PES) membrane in the presence of glutaraldehyde and gelatin. Enhancement of the bioconversion of D-glucose was done by the pressure since an increase in the pressure with compressed air increases the conversion rates. The optimum temperature and pH for bioconversion of D-glucose were found to be 62 degrees C and pH 6.0, respectively and the activation energy (E(a)) was 28.01 kJ mol(-1). The apparent kinetic constants (V(max)' K(m)', K(cat)' and K(cat)/K(m)') for this bioconversion were 2.27 U mg(-1) protein, 11.15 mM, 8.33 s(-1) and 747.38 s(-1) M(-1), respectively. The immobilized biomass of C. versicolor as well as crude extract containing GOX2 activity were also useful for bioconversion of D-glucose at 65 bar with a yield of 69.9 +/- 3.8% and 91.3 +/- 1.2%, respectively. The immobilized enzyme was apparently stable for several months without any significant loss of enzyme activity. On the other hand, this immobilized enzyme was also stable at moderate pressures, since such pressures did not affect significantly the enzyme activity. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Análise de performance da família de motores de avião CFM56

Uma das fases que constitui um programa de desenvolvimento de um motor aeronáutico é a concepção de um modelo de simulação da sua performance, com recurso a informação recolhida em ensaios experimentais de grande escala. Estes ensaios são desenvolvidos em instalações de elevado nível tecnológico, criadas exclusivamente para esta finalidade e às quais apenas os grandes fabricantes têm acesso. O mesmo acontece com todos os resultados obtidos, os detalhes das simulações e os parâmetros de projecto, que são mantidos sigilosamente. Por outro lado, o local onde se inseriu o desenvolvimento desta dissertação, designadamente o banco de ensaio da TAP, não está previsto para projectar este tipo de equipamentos, o que impossibilita assim o acesso a informação fundamental ao estudo aprofundado dos reactores. Além disso, devido ao risco de provocar danos irreversíveis aos motores, existe ainda a impossibilidade de os instrumentar com sondas improvisadas pela equipa de engenharia. Neste sentido, e de forma a ir ao encontro dos parâmetros termodinâmicos pretendidos, o objectivo deste trabalho culminou no desenvolvimento de metodologias de cálculo analíticas que permitissem extrapolar diversas variáveis imensuráveis no ensaio do reactor, especificamente do CFM56-3. Com todo o percurso de caracterização do ciclo termodinâmico do referido motor, a TAP pretende que, a longo prazo, seja possível desenvolver uma ferramenta que simule a sua performance para auxiliar a equipa de engenharia do centro de reparação e ensaio de motores de avião. Assim, será igualmente abordado o desenvolvimento do modelo termodinâmico do CFM56-3, recorrendo ao software GasTurb.

Impact of Sahara dust transport on Cape Verde atmospheric element particles

The objectives of this study were to (1) conduct an elemental characterization of airborne particles sampled in Cape Verde and (2) assess the influence of Sahara desert on local suspended particles. Particulate matter (PM10) was collected in Praia city (14°94'N; 23°49'W) with a low-volume sampler in order to characterize its chemical composition by k0-INAA. The filter samples were first weighed and subsequently irradiated at the Portuguese Research Reactor. Results showed that PM10 concentrations in Cape Verde markedly exceeded the health-based air quality standards defined by the European Union (EU), World Health Organization (WHO), and U.S. Environmental Protection Agency (EPA), in part due to the influence of Sahara dust transport. The PM10 composition was characterized essentially by high concentrations of elements originating from the soil (K, Sm, Co, Fe, Sc, Rb, Cr, Ce, and Ba) and sea (Na), and low concentrations of anthropogenic elements (As, Zn, and Sb). In addition, the high concentrations of PM measured in Cape Verde suggest that health of the population may be less affected compared with other sites where PM10 concentrations are lower but more enriched with toxic elements.

Remoção de metais usando casca de amendoim

Mestrado em Engenharia Química

Optimização do tratamento de um efluente aquoso resultante da utilização de cola nas máquinas de produção de placas de madeira

O presente trabalho teve como principais objectivos, estudar e optimizar o processo de tratamento do efluente proveniente das máquinas da unidade Cold-press da linha de produção da Empresa Swedwood, caracterizar a solução límpida obtida no tratamento e estudar a sua integração no processo, e por fim caracterizar o resíduo de pasta de cola obtido no tratamento e estudar a possível valorização energética deste resíduo. Após caracterização inicial do efluente e de acordo com os resultados de um estudo prévio solicitado pela Empresa Swedwood a uma empresa externa, decidiu-se iniciar o estudo de tratabilidade do efluente pelo processo físico-químico a coagulação/floculação. No processo de coagulação/floculação estudou-se a aplicabilidade, através de ensaios Jar-test, dos diferentes agentes de coagulação/floculação: a soda cáustica, a cal, o cloreto férrico e o sulfato de alumínio. Os melhores resultados neste processo foram obtidos com a adição de uma dose de cal de 500 mg/Lefluente, seguida da adição de 400 mg/Lefluente de sulfato de alumínio. Contudo, após este tratamento o clarificado obtido não possuía as características necessárias para a sua reintrodução no processo fabril nem para a sua descarga em meio hídrico. Deste modo procedeu-se ao estudo de tratamentos complementares. Nesta segunda fases de estudo testaram-se os seguintes os tratamentos: a oxidação química por Reagente de Fenton, o tratamento biológico por SBR (sequencing batch reactor) e o leito percolador. Da análise dos resultados obtidos nos diferentes tratamentos conclui-se que o tratamento mais eficaz foi o tratamento biológico por SBR com adição de carvão activado. Prevê-se que no final do processo de tratamento o clarificado obtido possa ser descarregado em meio hídrico ou reintroduzido no processo. Como o estudo apenas foi desenvolvido à escala laboratorial, seria útil poder validar os resultados numa escala piloto antes da sua implementação industrial. A partir dos resultados do estudo experimental, procedeu-se ao dimensionamento de uma unidade de tratamento físico-químico e biológico à escala industrial para o tratamento de 20 m3 de efluente produzido na fábrica, numa semana. Dimensionou-se ainda a unidade (leito de secagem) para tratamento das lamas produzidas. Na unidade de tratamento físico-químico (coagulação/floculação) os decantadores estáticos devem possuir o volume útil de 4,8 m3. Sendo necessários semanalmente 36 L da suspensão de cal (Neutrolac 300) e 12,3 L da solução de sulfato de alumínio a 8,3%. Os tanques de armazenamento destes compostos devem possuir 43,2 litros e 96 litros, respectivamente. Nesta unidade estimou-se que são produzidos diariamente 1,4 m3 de lamas. Na unidade de tratamento biológico o reactor biológico deve possuir um volume útil de 6 m3. Para que este processo seja eficaz é necessário fornecer diariamente 2,1 kg de oxigénio. Estima-se que neste processo será necessário efectuar a purga de 325 litros de lamas semanalmente. No final da purga repõe-se o carvão activado, que poderá ser arrastado juntamente com as lamas, adicionando-se 100 mg de carvão por litro de licor misto. De acordo com o volume de lamas produzidos em ambos os tratamentos a área mínima necessária para o leito de secagem é de cerca de 27 m2. A análise económica efectuada mostra que a aquisição do equipamento tem o custo de 22.079,50 euros, o custo dos reagentes necessários neste processo para um ano de funcionamento tem um custo total de 508,50 euros e as necessidades energéticas de 2.008,45 euros.

PPO Reaction Scale-up

O óxido de polifenileno com a marca comercial PPO® é uma das resinas principais produzidas na SABIC IP e o ingrediente principal do plástico de engenharia com a marca registada, Noryl®. A equipa de tecnologia de processo de PPO® desenvolve uma série de novos produtos em reactores de pequena escala, tanto em Selkirk como em Bergen op Zoom. Para se efectuar uma transição rápida da escala laboratorial para a fábrica, é necessário um conhecimento completo do reactor. O objectivo deste projecto consiste em esboçar linhas gerais para o scale-up de novos produtos de PPO1, do laboratório para a escala industrial, baseado no estudo de um tipo de PPO, PPO 803. Este estudo pode ser dividido em duas fases. Numa primeira fase, as receitas e os perfis da reacção são comparados, de onde se retiram as primeiras conclusões. Posteriormente, com base nestas conclusões, é realizado um planeamento experimental. O estudo inicial sugeriu que a receita, a temperatura inicial do reactor e a velocidade do agitador poderiam influenciar o tempo da reacção bem como a queda da velocidade intrínseca do polímero (IV drop). As reacções experimentais mostraram que a receita é o principal factor que influencia, tanto o tempo de reacção, como a queda de viscosidade intrínseca. O tempo de reacção será tanto maior quanto menor a agitação devido à má dispersão do oxigénio na mistura. O uso de temperaturas iniciais elevadas conduz a uma queda maior da viscosidade intrínseca devido à desactivação do catalisador. O método experimental utilizado no laboratório de Bergen op Zoom é um bom exemplo, simulador, do procedimento utilizado na fábrica.