RESUMO O tipo de material utilizado como recheio em filtros anaeróbios pode ser determinante na eficiência do tratamento, então a avaliação de novos materiais se torna importante. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar o comportamento de três filtros anaeróbios de fluxo ascendente, operados de modo contínuo, preenchidos com carvão ativado, cerâmica de argila e borracha de pneu, no tratamento de água residuária sintética com glicose como substrato. Os filtros, em escala de bancada (1,3 L), foram operados com tempo de detenção hidráulica (TDH) de oito e quatro horas, em duas etapas. Seu desempenho, avaliado com o emprego dos parâmetros pH, alcalinidade total e bicarbonato e ácidos voláteis, foi estável nas duas etapas de operação. O filtro que obteve maior eficiência em termos de remoção de demanda química de oxigênio (DQO) foi o com carvão ativado, 94 e 81% nas etapas I e II, respectivamente, seguido do com borracha de pneu, 88 e 63%, e do com cerâmica de argila, 81 e 61%, ambos nas etapas I e II, respectivamente. As principais morfologias encontradas nos meios suportes foram bacilos, cocos, filamentos, Methanosaeta sp. e Methanosarcina sp. As diferenças obtidas entre os filtros podem ser relacionadas com as características distintas de cada material utilizado como meio suporte, e as diferenças entre as etapas ocorrem pelo aumento da carga hidráulica, que diminui o tempo de retenção celular, assim como eventuais diferenças de temperatura.

ABSTRACT The type of material used as packing in anaerobic filters may be a determinant factor in the treatment efficiency, so the evaluation of new materials is important. Thus, the objective of this study was to study the behavior of three upflow anaerobic filters, filled with charcoal, clay pottery and tire rubber, in the treatment of synthetic wastewater with glucose as substrate. The filter, in bench scale (1.3 L), was operated at a HRT of 8 and 4 hours, in two phases. The performance of the filters, in terms of pH, total alkalinity and bicarbonate and volatile acids was stable during the two operational phases. The best filter in terms of COD removal efficiency was the one with activated carbon, 94 and 81%, in Phases I and II, respectively, followed by tire rubber filter, 88 and 63%. The lowest efficiency obtained was the ceramic clay filter, with 81 and 61%, in Phases I and II, respectively. The main morphologies found were bacilli, cocci, filaments, Methanosaeta sp. and Methanosarcina sp. The differences obtained between filters are related to the different characteristics of each material, and the differences between phases are due to the hydraulic load increase and subsequent cellular retention time decrease, as well as an eventual temperature difference.

RESUMO A adsorção tem sido estudada como alternativa para tratamento de efluentes têxteis contendo corantes tóxicos, carcinogênicos, mutagênicos e que interferem no equilíbrio dos ecossistemas aquáticos ao serem lançados no ambiente sem adequado tratamento prévio. Este problema é agravado pois até 50% da quantidade de corante aplicado nas etapas de tingimento e de lavagem não se fixa às fibras dos tecidos. O objetivo deste estudo foi avaliar a remoção de cor de uma solução aquosa contendo o corante direct blue, na concentração inicial de 5 g/L, através da adsorção em cerâmica vermelha. Para isto, foram selecionadas as faixas de diâmetro de 1,21 mm a 2,4 mm e de 2,41 mm a 4,8 mm e as massas de 200, 250 e 300 g do adsorvente para cada faixa. Os ensaios foram conduzidos sob agitação constante de 120 rpm a temperatura ambiente, com duração total de 5 horas, para avaliar o desempenho da adsorção a partir dos valores obtidos para remoção de cor. Além disto, os resultados foram ajustados aos modelos cinéticos de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem de Lagergren. Em todas as configurações experimentais avaliadas, o equilíbrio se deu após a primeira hora de ensaio e as remoções de cor variaram de 98,2% a 99,5%. Do ponto de vista da capacidade de adsorção por massa de adsorvente, os melhores resultados foram verificados com massa de 200 g do adsorvente. Constatou-se ainda que os resultados foram moderadamente mais efetivos na faixa de menor de diâmetro com desempenho 0,5% superior à faixa de maiores diâmetros. O modelo cinético de pseudo-segunda ordem se ajustou melhor aos resultados experimentais quando comparado ao de pseudo-primeira ordem. Foi possível concluir através da pesquisa que a cerâmica de argila adquirida na Região Metropolitana de Curitiba foi um material efetivo na remoção do corante Direct Blue de uma solução aquosa.

ABSTRACT Adsorption has been studied as an alternative to the treatment of textile effluents containing toxic, carcinogenic, mutagenic dyes that also interfere in the equilibrium of aquatic ecosystems when discharged in the environment without proper previous treatment. This problem is as 50% of the amount of dye applied in the steps of dyeing and laundering does not attach to the fabric fibers. The aim of this study was to evaluate color removal from an aqueous solution containing blue direct dye at an initial concentration of 5 g/L, by the adsorption on ceramic clay. For this purpose, the ranges of diameter of 1.21 mm to 2.4 mm and 2.41 mm to 4.8 mm and the quantities mass of 200, 250 and 300 g of the adsorbent were selected for each range. Assays were carried out under constant agitation of 120 rpm at room temperature, with a total duration of 5 hours, to evaluate the performance of the adsorption from the values obtained for color removal. Furthermore, the results were adjusted to the kinetic pseudo-first order and pseudo-second order models of Lagergren. In all the experimental settings evaluated, the equilibrium was reached after the first hour of the assay and the color removals varied from 98.2% to 99.5%. Regarding the adsorption capacity by the mass of the adsorbent, the best results were verified with mass of 200 g of the adsorbent. It was also found that results were moderately effective at the lowest range of diameter (0.5% higher than the performance of larger diameters). The pseudo-second order kinetics model fits better to the experimental data when compared to the pseudo-first order. It was possible to conclude from the research that the red clay acquired in the Metropolitan Region of Curitiba was an effective material in the removal of the Direct Blue dye from an aqueous solution

RESUMO Compreender o comportamento hidrodinâmico de reatores biológicos pode auxiliar na detecção de problemas associados a falhas operacionais e de projeto, situações que prejudicam a eficiência do tratamento. Neste artigo, realizaram-se simulações da fluidodinâmica computacional (CFD) de escoamento de duas fases sólida-líquida de um reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente (UASB), em escala piloto (160 L), com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 10 h e vazão de 16 L.h-1. Um modelo Euler-Euler simplificado foi formulado para simular o comportamento hidrodinâmico da zona de reação, influenciada pela configuração do sistema de distribuição do afluente. Foram avaliadas quatro configurações do sistema de distribuição do afluente no reator: uma entrada na parte central (1) e duas entradas centrais (2), de fluxo ascendente; duas entradas nas laterais (3), de fluxo radial; e três entradas de fluxo descendente (4), utilizando geometrias bidimensionais e tridimensionais para verificar a formação de zonas mortas, curtos-circuitos hidráulicos e caminhos preferenciais. As melhores características hidrodinâmicas e a melhor distribuição do afluente foram verificadas na configuração 4, com melhor perfil de mistura do lodo com a fase líquida, na comparação com as demais configurações. Foi notada formação de vórtices na parte inferior do reator com maior concentração do lodo anaeróbio nessa configuração e de caminhos preferenciais nas laterais do reator na configuração 3, indicando mistura ineficiente do afluente com o lodo anaeróbio. O modelo demonstrou que a configuração do sistema de distribuição do afluente influencia significativamente o comportamento hidrodinâmico do reator UASB.

ABSTRACT Understanding the hydrodynamics behavior of biological reactors can help in the detection of problems related to operational failures and design that adversely affect the efficiency of the treatment. In this paper, computational fluid dynamics (CFD) simulations of two-phase liquid-solid flow were carried out in an upflow anaerobic sludge blanket reactor in pilot scale (160 L), with hydraulic retention time (HRT) of 10 h and flowrate 16 L.h-1. The Euler-Euler approach was formulated to simulate the reaction zone hydrodynamics. Four configurations of the influent distribution system in the reactor were evaluated: one central inlet (1) and two central inlets (2), upflow; two lateral inlets (3), radial flow; and three inlets, downflow (4), using two and three-dimensional geometries to verify the formation of dead zones, hydraulic short-circuiting and preferential pathways. Better influent distribution and greater mixture profile of the sludge with the liquid phase were found in the configuration 4, compared to the others by the formation of vortices in the bottom part of the reactor with higher concentration of anaerobic sludge. Formation of preferential pathways was noted in the lateral inlets of the reactor in the configuration 3, indicating an inefficient mixture of the influent with the sludge. The model demonstrates that the configuration of the influent distribution system significantly influences the hydrodynamics behavior of the UASB reactor.

RESUMO O objetivo deste artigo foi avaliar as propriedades do concreto com adição de diferentes teores de lodo de Estação de Tratamento de Água (ETA), de modo a diminuir este passivo ambiental gerado pelas empresas de saneamento. No presente estudo, foram confeccionados corpos de prova de concreto com teores de 5% e 10% de lodo de ETA em substituição à areia. O lodo utilizado na fabricação do concreto foi proveniente de uma ETA, responsável pelo tratamento de água de parte de Curitiba, na qual é utilizado sulfato de alumínio como coagulante. Primeiramente foi feita caracterização físico-química do lodo coletado com determinação de pH, temperatura, turbidez, DQO, ST, teor de umidade e massa específica. Em seguida, foram moldados corpos de prova com dimensões de (10x20) cm e com os respectivos teores de lodo a serem incorporados e avaliadas as propriedades no estado endurecido do concreto: resistência à compressão, resistência à tração por compressão axial e absorção de água. Considerando os resultados obtidos, apenas as amostras com 5% de lodo de ETA apresentaram condições satisfatórias de resistência à compressão axial quando comparadas ao concreto referência, com 15,5 MPa aos 28 dias e perda de resistência próxima a 11%. Portanto, o concreto confeccionado com substituição de 5% de agregado miúdo por lodo de ETA pode ser utilizado com finalidade não estrutural, se consideradas apenas as propriedades mecânicas do material. Estudos como este são fundamentais para criar soluções para os resíduos gerados nas Estações de Tratamento de Água.

ABSTRACT The objective of this paper was to evaluate concrete properties after adding different proportions of sludge from a Water Treatment Plant (WTP), thus decreasing the generation of this environmental pollutant, which is originated by sanitation companies. In the present study, test specimens of concrete containing 5% and 10% of sludge from a WTP in substitution of sand, with the reference trace were made. The sludge used for concrete production was from a WTP partially responsible for the water treatment of Curitiba, where aluminum sulphate is used as coagulant. Firstly, a physical-chemical characterization of the collected sludge was performed determining the pH, analyzing the temperature, turbidity, COD, TS, humidity proportions and specific mass. Posteriorly, test specimens were made with dimensions of (10x20) cm and with the respective content of sludge to be incorporated. It was also evaluated the concrete hardened properties: compressive strength, tension strength of cylindrical specimens submit to diametrical compression and absorption. Considering the results, only sample with 5% of WTP sludge showed satisfactory conditions of resistance and axial compression when compared with the reference, with 15.5 MPa at 28 days and resistance loss around 11%. Therefore, the concrete made with the substitution of 5% of small aggregate may be used for non-structural finality, considering only the mechanical properties of the material because it is not possible to state about its durability. Studies like this are crucial in order to create solutions for the sludge generated in Water Treatment Plants.

Resumo Microcistina-LR é um tipo de toxina liberada pela cianobactéria Microcystis aeruginosa encontrada em mananciais de água usados para abastecimento humano que pode causar doenças e até mesmo a mortandade do homem se não for totalmente removida no tratamento convencional da água. A retenção desta toxina é muitas vezes realizada através do processo de adsorção em carvão ativado nas estações de tratamento de água. Neste estudo foi avaliada a utilização do bagaço de cana-de-açúcar in natura como bioadsorvente em comparação ao carvão ativado na retenção da microcistina-LR. Primeiramente foi caracterizado o bioadsorvente e o carvão ativado em função de suas características físicas e químicas, e posteriormente foram realizados ensaios de adsorção. O desempenho da adsorção foi avaliado pela eficiência da retenção da toxina e pela capacidade máxima adsortiva. As eficiências médias de retenção da toxina no carvão ativado resultaram em 65,25; 41,74 e 11,75%; e de 24,15; 18,92 e 12,27% no bagaço de cana-de-açúcar para as concentrações de 2,36, 3,33 e 3,83 µg L-1, respectivamente. O bioadsorvente apresentou eficiência de remoção da toxina similar àquela observada no carvão ativado para a concentração de 3,83 µg L-1. A capacidade máxima adsortiva obtida com o melhor ajuste linear para isoterma de Freundlich, foi de 6047,84 µg g-1 (concentração de toxina de 3,83 µg L-1) para o bagaço de cana-de-açúcar e de 338,61 µg g-1 (concentração de toxina de 2,36 µg L-1) para o carvão ativado.

Abstract Microcystin-LR is a type of toxin released by the Microcystis aeruginosa cyanobacteria found in water sources used for human consumption. It can cause illness and even death if not completely removed in conventional water treatment. The retention of this toxin is often accomplished by the adsorption process in activated carbon in water treatment plants. In this study, a comparison was made between the retention of microcystin-LR by activated carbon and by sugarcane bagasse in natura applied as a bio-adsorbent. Adsorption experiments were performed after the physical and chemical properties of the bio adsorbent and the activated carbon were characterized. The adsorption performance was evaluated by the toxin removal efficiency and the maximum adsorption capacity. Average removal efficiencies of the toxin resulted in 65.25; 41.74 and 11.75% for the activated carbon and 24.15; 18.92 and 12.27% for the sugarcane bagasse for concentrations of 2.36, 3.33 and 3.83 µg L-1, respectively. The bio adsorbent presented removal efficiency for the toxin similar to that observed in the activated carbon for the concentration of 3.83 µg L-1. Maximum adsorption capacity obtained with better linear adjustment to the Freundlich isotherm was 6,047.84 µg g-1 (toxin concentration of 3.83 µg L-1) for sugarcane bagasse and 338.61 µg g-1 (toxin concentration of 2.36 µg L-1) for activated carbon.

Um reator UASB em escala piloto (160 l) foi usado com o objetivo de estudar seu comportamento hidrodinâmico quando submetido a variações cíclicas senoidais da vazão afluente. Os ensaios foram realizados com traçador eosina Y para as condições operacionais: vazão média afluente constante e igual a 16 l.h-1 e tempo de detenção hidráulica de 10 h (ensaios 1 e 2), e para vazão afluente submetida à variação senoidal de 40% (ensaios 3 e 4) e de 60% (ensaio 5). A variação da concentração do traçador no efluente foi ajustada pelos modelos teóricos de dispersão de fluxo e de reatores em série. O reator UASB apresentou comportamento similar ao de reator de mistura completa para vazão média afluente constante e similar ao reator de fluxo pistonado com a aplicação das variações senoidais cíclicas, sendo que o modelo de pequena dispersão apresentou melhor ajuste matemático.

A bench scale UASB reactor (160 l) was used in stimulus-response assays in order to evaluate its behaviour when submitted to cyclical sinusoidal variations of the influent flow rate. Assays were carried out with eosin Y as the tracer in different operational conditions: constant mean influent flow rate of 16 l.h-1 and hydraulic residence time of 10 h (assays 1 and 2), and influent flow rate submitted to sinusoidal variation of 40% (assays 3 and 4) and 60% (assay 5). The variation of tracer concentration in the effluent was adjusted by the theoretical models of dispersion (low and high) and N-continuous stirred tank reactors in series. Complete mixture behaviour was noted to the application of the constant influent flow rate and a plug flow one to the application of the cyclical sinusoidal variations of the influent flow rate. The low dispersion model demonstrated the best mathematical adjustment in the RTD.