Resumo A demanda por produção alimentícia traz consigo o aumento da geração de efluentes líquidos, que representa um grande problema para os frigoríficos, uma vez que tais efluentes contém alta carga orgânica, necessitando tratamento adequado para minimizar os impactos ambientais. Uma alternativa para resolver este problema é a aplicação da eletrocoagulação no tratamento de efluente anaeróbio de abatedouro e frigorífico de suínos, por ser uma técnica compacta e robusta. Foram analisadas as remoções de cor, DQO e turbidez, além do custo para o tratamento, sendo que para otimizar o processo utilizou-se a metodologia DCCR (delineamento composto central rotacional) com duas variáveis independentes: densidade de corrente elétrica e tempo, obtendo um fatorial completo 2² com 4 pontos axiais e 4 repetições no ponto central. As remoções mais expressivas foram de: 87%, 80% e 76%, para cor, DQO e turbidez, respectivamente, o menor custo obtido foi 0.12 US$.m-3. A análise estatística permitiu obter modelos matemáticos válidos para a remoção da cor e para o custo e, por meio da análise de desejabilidade, encontrou-se que para densidade de corrente de 8 mA.cm-2 e tempo de 20 minutos é possível maximizar a remoção da cor (84%) e minimizar o custo (0,21 US$.m-3).

Abstract The demand for food production brings with it the increase of effluent generation, which represents a great problem for slaughterhouses, since effluents contain higher organic load, requiring adequate treatment to decrease environmental impacts. This study examines an alternative to solve this problem: the application of electrocoagulation in the treatment of anaerobic slaughterhouse and packing plant effluents, as this promising technique is both compact and robust. The removal of color, COD and turbidity was analyzed, and the operational cost was calculated. To optimize the process, the CCRD (central composite rotatable design) methodology was used with two independent variables: electric current density and electrolysis time, obtaining a complete factorial of 2² with 4 axial points and 4 repetitions at the central point. The most expressive removals were: 87%, 80% and 76% for color, COD and turbidity, respectively, the lower operational cost obtained was 0.12 US$.m-3. The statistical analysis allowed obtaining valid mathematical models for color removal and cost and, through the analysis of desirability, it was found that for current density of 8 mA.cm-2 and time of 20 minutes it is possible to maximize color removal (84%) and minimize the cost (0.21 US$.m-3).

Resumo Os efluentes das indústrias têxteis são conhecidos pela dificuldade de tratamento, constituindo um campo de aplicação de tecnologias alternativas para o tratamento. Neste contexto, um sistema de tratamento híbrido, composto por eletrocoagulação associada à adição de coagulante natural (extrato de sementes de Moringa oleífera lam), visa utilizar condições de operação mais suaves, que proporcionem eficiência de tratamento, com menor demanda de energia elétrica e coagulante. Assim, a remoção do corante reativo Azul 5G de soluções aquosas foi estudada. Foram avaliados os efeitos dos fatores: intensidade da corrente elétrica, concentração de coagulantes naturais e tempo de retenção hidráulica. Um modelo quadrático foi ajustado e validado no nível de significância de 5%. A otimização global resultou em condições de 0,28 A para intensidade de corrente elétrica, 1000,00 mg L-1 de extrato aquoso de Moringa oleífera lam e 5 min para tempo de retenção hidráulica. Operando em condições ótimas, observou-se 71,38% de remoção de cor e 5,22 mg L-1 de concentração residual de ferro.

Abstract Wastewaters from textile industries are known for their difficulty to treat, several alternative technologies are applied for their treatment. In this context, the study examined a hybrid treatment system, composed of electrocoagulation combined with a natural coagulant (extract of Moringa oleífera lam seeds) to remove reactive dye Blue 5G aqueous solutions. The work evaluated the use of milder operating conditions to improve the efficiency of treatment, with reduced demands for electrical power and coagulant. The following factors were evaluated: electric current intensity, natural coagulant concentration and hydraulic retention time. A quadratic model was adjusted and validated at a 5% significance level. The overall optimization resulted in conditions of 0.28 A for electrical current intensity, 1000.00 mg L-1 of aqueous extract of Moringa oleífera lam and 5 min for hydraulic retention time. While operating under optimal conditions, the removal of 71.38% of color and 5.22 mg L-1 of iron residual concentration was achieved.

Resumo O objetivo desse trabalho foi avaliar a remoção de nitrogênio total kjeldahl (NTK) e fósforo total (P) através da eletrofloculação e otimizar as variáveis diferencial de potencial (ddp) e tempo de detenção hidráulica (TDH) em um reator batelada utilizando eletrodos de alumínio. O delineamento experimental utilizado foi o DCCR. A aplicação da técnica da eletrofloculação no tratamento de efluentes de matadouros e frigoríficos de suínos demonstrou ser eficiente no que tange a remoção de NTK e fósforo total obtendo-se eficiência máxima igual a 67,15% e 99%, respectivamente. O valor máximo de remoção de NTK foi encontrado no ensaio 12, onde as condições de tratamento foram de 30 minutos para o TDH e 20 volts para a ddp o que corresponde a 0,86 A de corrente elétrica e uma densidade de corrente igual a 17,2 mA cm-2. Para o P, o único ensaio que removeu abaixo de 99% foi o primeiro. Através das análises estatísticas, foi possível obter modelo matemático apenas para a remoção de NTK, entretanto o gráfico da superfície de resposta não apresentou uma faixa definida das melhores condições para as variáveis independentes, mas foi possível observar a tendência para melhor remoção, uma ampla faixa de ddp e valores acima de 30 minutos para o tempo de detenção.

Abstract This work evaluated the removal of total Kjeldahl nitrogen (TKN) and total phosphorus (P) through electrocoagulation and used aluminum electrodes to optimize the potential differential (pd) and hydraulic retention time (HRT) variables in a batch reactor. The experimental design used was Rotatable Central Composite Design (RCCD). The application of the electrocoagulation in the treatment of effluents from pig slaughterhouses and packing plants proved to be efficient in relation to the removal of TKN and total phosphorus, obtaining maximum efficiency equal to 67.15% and 99%, respectively. The maximum TKN removal value was found in Test 12, where treatment conditions were 30 minutes for HRT and 20 volts for pd, which corresponds to 0.86 A of electric current and a current density of 17.2 mA cm-2. For P, the only test that removed below 99% was the first. Through statistical analyses, it was only possible to obtain a mathematical model for TKN removal. While the response surface graph did not present a defined range of the best conditions for the independent variables, it was possible to observe the tendency for better removal, a wide range of pd and values over 30 minutes for retention time.

ABSTRACT The main contribution of this research is to optimize the operating conditions of an anaerobic reactor applied to the treatment of wastewater from cassava starch production. A 20-L anaerobic reactor was used, operating in a batch system, with temperature control. Temperature and inoculum total volatile solids (TVSi) were controlled for evaluation of effects on the removals of chemical oxygen demand (COD) and reactor total volatile solids (TVSr) by means of a Central Composite Rotational Design (CCRD). Twelve trials were analyzed simultaneously by the desirable function approach. The higher COD removal (96.82%) was obtained at 42 °C and 12.0% TVSi. The largest TVSr removal (69.31%) was registered at 45 °C and 10.0% TVSi. Equations representative of the process were obtained from the responses of variables, being statistically significant at a 90% confidence level. Based on the desirability function approach, we can conclude that an optimal operational condition for the anaerobic reactor is at 39.7 °C and 10.8% TVSi. The estimated COD and TVSr removal efficiencies under these operating conditions were 90.45% and 63.12%, respectively.

RESUMO Este trabalho teve por objetivo avaliar o desempenho de uma estação de tratamento de esgoto através de cartas de controle de qualidade estatística da média móvel exponencialmente ponderada (MMEP). A estação de tratamento de esgoto estudada localiza-se no Município de Cascavel, Paraná, Os parâmetros avaliados foram o potencial hidrogeniônico (pH), sólidos sedimentáveis (SSed), sólidos suspensos totais (SST), demanda química de oxigênio (DQO) e a demanda bioquímica de oxigênio (DBO). As cartas MMEP acusaram que estação de tratamento de esgoto apresentou bom desempenho estatístico para o pH, sólidos suspensos totais, DQO e DBO e falhas para os sólidos sedimentáveis. As cartas de controle MMEP se apresentam como uma boa alternativa no monitoramento de estações de tratamento de esgoto.

ABSTRACT This work was intended to assess the performance of a sewage treatment plant through letters of statistical quality control of exponentially weighted moving average. The sewage treatment plant is located in the municipality studied of Cascavel, Paraná, the parameters measured were the hydrogenionic potential (pH), settleable solids (SetS), total suspended solids (TSS), chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD). The EWMA letters accused that sewage treatment station has good statistical performance for the pH, total suspended solids, COD and BOD and failures for settleable solids. The EWMA control letters are presented as a good alternative in monitoring of sewage treatment plants.

RESUMOA determinação dos coeficientes de uniformidade de distribuição da água dos sistemas de irrigação por aspersão depende, em geral, de ensaios em campo que envolvem tempo e recursos financeiros. Uma alternativa para reduzir custo e tempo é a utilização de simulações. Objetivou-se, com este trabalho, o desenvolvimento de um modelo em redes neurais artificiais (RNA) para simular a precipitação de um aspersor cujos parâmetros de entrada são os valores de pressão de operação, velocidade do vento, direção do vento e diâmetro do bocal do aspersor. Ensaios foram feitos em campo com um aspersor operando em uma malha de 16 x 16 coletores com espaçamento de 1,5 m e diferentes combinações de bocais, pressões e condições de vento. O modelo RNA apresentou bons resultados na simulação da precipitação com correlação de Spearman (rs) entre os dados obtidos em ensaio de campo e os dados simulados, apresentando valores entre 0,92 e 0,97 e índice de concordância de Willmott (d) entre 0,950 e 0,991 para dez ensaios analisados. O modelo RNA mostrou-se promissor na simulação da precipitação em sistemas de irrigação por aspersão.

ABSTRACTDetermining uniformity coefficients of sprinkle irrigation systems, in general, depends on field trials, which require time and financial resources. One alternative to reduce time and expense is the use of simulations. The objective of this study was to develop an artificial neural network (ANN) to simulate sprinkler precipitation, using the values of operating pressure, wind speed, wind direction and sprinkler nozzle diameter as the input parameters. Field trials were performed with one sprinkler operating in a grid of 16 x 16, collectors with spacing of 1.5 m and different combinations of nozzles, pressures, and wind conditions. The ANN model showed good results in the simulation of precipitation, with Spearman's correlation coefficient (rs) ranging from 0.92 to 0.97 and Willmott agreement index (d) from 0.950 to 0.991, between the observed and simulated values for ten analysed trials. The ANN model shows promise in the simulation of precipitation in sprinkle irrigation systems.

Deseja-se recuperar o etanol perdido por evaporação durante o processo de fermentação da cana-de-açúcar. Para tanto, faz-se uso de uma coluna de absorção. O controle da concentração de etanol no efluente gasoso da coluna é realizado pela manipulação da vazão de solvente, sendo esta determinada pelo controlador não linear proposto, baseado em um modelo inverso de redes neurais (controlador ANN). Foram feitas simulações adicionando-se um sinal de ruído a medida de concentração de etanol na fase gasosa. Quando perturbações degrau foram inseridas na mistura gasosa afluente, o controlador ANN demonstrou desempenho superior ao controle por matriz dinâmica (DMC). Um dispositivo de segurança, baseado em um controlador feedback convencional, e um filtro digital foram implementados à estratégia de controle proposta para agregar robustez no tratamento de distúrbios ocorridos no ambiente operacional. Os resultados demonstraram que o controlador ANN é uma ferramenta robusta e confiável no controle de uma coluna de absorção.

Gaseous ethanol may be recovered from the effluent gas mixture of the sugar cane fermentation process using a staged absorption column. In the present work, the development of a nonlinear controller, based on a neural network inverse model (ANN controller), was proposed and tested to manipulate the absorbent flow rate in order to control the residual ethanol concentration in the effluent gas phase. Simulation studies were carried out, in which a noise was applied to the ethanol concentration signals from the rigorous model. The ANN controller outperformed the dynamic matrix control (DMC) when step disturbances were imposed to the gas mixture composition. A security device, based on a conventional feedback algorithm, and a digital filter were added to the proposed strategy to improve the system robustness when unforeseen operating and environmental conditions occured. The results demonstrated that ANN controller was a robust and reliable tool to control the absorption column.