Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-08-23T13:46:48Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2146646 bytes, checksum: 0f052ad0ef348091034191170f4bad5f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-23T13:46:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2146646 bytes, checksum: 0f052ad0ef348091034191170f4bad5f (MD5) Previous issue date: 2017-03-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho, avaliou-se a remoção de arsênio (As) no tratamento convencional de água para consumo humano com o objetivo de se saber se, com este tratamento, é possível conseguir concentrações de arsênio remanescentes menores ou iguais ao valor máximo permitido (VMP) estabelecido pela legislação brasileira para a água potável (10 μg/L). Em conjunto, analisou-se o mecanismo de coagulação que impera na(s) região(ões) de maior eficiência de remoção de arsênio. Para desenvolvimento do estudo, trabalhou-se com os coagulantes sulfato de alumínio, policloreto de alumínio (PAC), cloreto férrico e uma mistura de dois destes coagulantes (50% de sulfato de alumínio e 50% de cloreto férrico) em ensaios de bancada para representar as etapas de coagulação/floculação/sedimentação com o Jar Test. Com o intuito de se obter amostras com turbidez alta (≥ 100 uT) e baixa (< 30 uT), coletou-se as águas que foram objeto do estudo em datas diferentes. Foram testadas duas concentrações iniciais de arsênio, 50 e 500 μg/L, seis doses de coagulantes e sete pH iniciais da água bruta, para cada um dos coagulantes usados. O estudo mostrou que, em amostras de água com concentração de arsênio igual ou inferior a 50 μg/L, tanto para turbidez inicial alta quanto baixa, foi possível diminuir a concentração dessa substância para valores inferiores ao VMP. O sulfato de alumínio foi o coagulante com melhor desempenho para águas com turbidez inicial baixa, tendo sido possível identificar três regiões no diagrama de coagulação referentes a diferentes mecanismos de coagulação: região de combinação dos mecanismos de varredura e adsorção, de corona e de varredura. As águas de turbidez alta reagiram melhor à mistura de coagulantes e os mecanismos de coagulação atuantes foram a reestabilização, adsorção-neutralização de cargas e varredura, sendo o arsênio removido por adsorção-coprecipitação nos hidróxidos formados. Em águas com concentração inicial de arsênio de 500 μg/L, apenas o sulfato de alumínio conseguiu atingir o VMP, nas condições de pH igual a 8 e dose de coagulante na faixa de 20 a 25 mg/L. Para águas com turbidez baixa, o mecanismo de coagulação foi a varredura, que possibilita maior formação de hidróxido de alumínio precipitado capaz de remover o ânion arsenato dissolvido por coprecipitação-adsorção. Para águas com turbidez alta, a remoção de As foi elevada (˃98%) quando foram utilizados como coagulantes o cloreto férrico e a mistura, obtendo-se melhores resultados com este último. Os mecanismos de coagulação identificados foram adsorção e varredura. / In this work, arsenic (As) removal in conventional drinking water treatment was evaluated, in order to know if this treatment, it able to achieve residual arsenic concentrations below the maximum contaminant level (MCL) established in the Brazilian drinking water standard (10 μg/L), and analyze the coagulation mechanism that prevails in the regions with the highest efficiency of arsenic removal. To develop the study, the following coagulants were used: aluminum sulphate, polyaluminium chloride, ferric chloride and a 1:1 mixture of aluminum sulphate and ferric chloride in jar tests to represent coagulation/flocculation/sedimentation steps of conventional water treatment. The waters used in this study were collected on different dates, with monthly frequency between August and December of the year 2015 in order to obtain samples with low (less than 30 NTU) and high (higher than or equal to 100 NTU) turbidity. Two initial concentrations of arsenic (50 and 500 μg/L), six coagulant dose (5 to 30 mg/L) and seven initial raw water pH (4 to 8) values were tested for each of the coagulants used. The study showed that it was possible to reduce As concentration below the maximum contaminant level in water samples containing up to 50 μg/L for the coagulants tested regardless of the turbidity. Aluminum sulphate was the best performing coagulant for waters with low turbidity and it was possible to identify three regions in the coagulation diagram obtained, referring to different coagulation mechanisms: combination of adsorption and sweep coagulation region, the corona region and, sweep coagulation. For water with high turbidity, the coagulant mixture was better than the other coagulants and the coagulation mechanisms were: restabilization, adsorption-destabilization and sweep coagulation, with arsenic removed through adsorption and coprecipitation with hydroxide flocs formed. In waters with initial arsenic concentration of 500 μg/L, only aluminum sulphate was able to reach the maximum contaminant level at pH 8 and doses of 20 - 25 mg/L. For low turbidity waters, the coagulation mechanism was the sweep, where there was grater formation of aluminum hydroxide able to remove the dissolved arsenate anion by coprecipitation- adsorption. For water with high turbidity, the removal of arsenic was high (˃ 98 %) when ferric chloride and the mixture were used as coagulants, obtaining better results with the latter. In this case, the coagulation mechanisms identified were adsorption and sweep coagulation.

CAPES / A utilização de coagulantes naturais no tratamento de água vem sendo uma alternativa cada vez mais empregada a fim de evitar possíveis danos à saúde e ao meio ambiente causados por determinados coagulantes químicos. A Moringa oleifera é uma árvore de múltiplos usos, cujas sementes possuem uma eficiente atividade como coagulante natural. Entretanto, estudos apontam para uma possível toxicidade deste extrato. Baseando-se nisto, o objetivo do presente trabalho foi o de avaliar a toxicidade de três diferentes extratos de M. oleifera (extrato aquoso, extrato salino da semente integral e extrato salino da semente sem óleo) e da água tratada com os mesmos extratos, frente a duas espécies de microcrustáceos utilizadas como bioindicadoras de toxicidade (Daphnia magna e Artemia salina). Nos ensaios de toxicidade aguda dos extratos utilizando D. magna, verificou-se uma CE50 de 314,05 mg.L-1 para o extrato salino da semente integral e 346,76 mg.L-1 para o extrato salino da semente sem óleo. O extrato aquoso não apresentou toxicidade nem mesmo nas maiores concentrações (400 a 600 mg.L-1). Para o organismo A. salina, nenhum dos extratos mostrou-se tóxico. Nos ensaios realizados com a água tratada com os extratos de M. oleifera, foi encontrada toxicidade para D. magna nas frações sobrenadante (CE50=296,02 mg.L-1) e sedimentada (CE50=291,04 mg.L-1) da água tratada com o extrato salino da semente integral. Para a água tratada com o extrato salino da semente sem óleo, da mesma forma encontrou-se toxicidade nas frações sobrenadante (CE50=351,17 mg.L-1) e sedimentada (CE50=342,32 mg.L-1), o que indica que a toxicidade do extrato não é reduzida após a coagulação/floculação/sedimentação. No teste crônico realizado utilizando organismos de D. magna expostos durante 21 dias ao extrato salino da semente integral de M. oleifera, foram observadas alterações nos parâmetros avaliados (mortalidade, fecundidade e crescimento), sendo que quanto maior a concentração testada, maiores os efeitos tóxicos. Ao término dos 21 dias experimentais, havia ocorrido a mortalidade de 100% dos indivíduos expostos às maiores concentrações (10 e 15 mg.L-1). Além disso, houve grande variação na fecundidade entre os grupos. Com base nestes resultados, é possível afirmar que a utilização de elevadas concentrações do extrato de M. oleifera (acima de 300 mg.L-1) pode causar danos agudos ao organismo D. magna. Entretanto, na prática, as concentrações utilizadas deste coagulante são consideravelmente menores, variando principalmente entre 50 e 150 mg.L-1, de acordo com dados da literatura. Da mesma forma, a diluição que ocorreria no meio hídrico dificilmente proporcionaria que a concentração permanecesse elevada, mesmo que grande quantidade do extrato chegasse ao meio ambiente. Com base nisso, é possível afirmar que o uso do extrato da M. oleifera pode ser incentivado, mas desde que utilizado com cautela, evitando-se concentrações elevadas. / The use of natural coagulants for water treatment has been an alternative increasingly employed in order to avoid possible damage to health and the environment caused by certain chemical coagulants. Moringa oleifera is a multipurpose tree whose seeds have an efficient activity as natural coagulant. However, studies point to a possible toxicity of this extract. Based on this, the objective of this study was to evaluate the toxicity of three different extracts of M. oleifera (aqueous extract, saline extract of the whole seed and saline extract of the seed without oil) and water treated with the same extracts, against two species of microcrustaceans used as bioindicators of toxicity (Artemia salina and Daphnia magna). In acute toxicity tests of the extracts using D. magna, there was an EC50 of 314.05 mg.L-1 for the saline extract of the whole seed and 346.76 mg.L-1 for the saline extract of the seed without oil. The aqueous extract showed no toxicity even at the highest concentrations (400 to 600 mg.L-1). For the organism A. saline, none of the extracts proved toxic. In the tests performed with water treated with the extracts of M. oleifera, toxicity was found for D. magna in the supernatant fractions (EC50=296.02 mg.L-1) and sedimented (EC50=291.04 mg.L-1) of treated water with the saline extract of the whole seed. For the treated water with the saline extract of the seed without oil, was found toxicity in the supernatant fraction (EC50=351.17 mg.L-1) and the sedimented fraction (EC50=342.32 mg.L-1), which indicates that the toxicity of the extract is not reduced after coagulation/flocculation. In the chronic test performed using D. magna exposed during 21 days to the saline extract of the whole seed of M. oleifera, changes in the evaluated parameters (mortality, fertility and growth) were observed, and as higher the concentration tested, bigger was the toxicity. At the end of the 21 experimental days, there had been a 100% mortality of individuals exposed to higher concentrations (10 and 15 mg.L-1). Furthermore, there was wide variation in fertility between the groups. Based on these results, we can say that the use of high concentrations of the extract of M. oleifera (above 300 mg.L-1) can cause acute damage for D. magna. However in practice, the concentrations used of this coagulant are considerably smaller, ranging mainly between 50 and 150 mg.L-1, according to literature data. Likewise, the dilution that occur in the aquatic environment, hardly provide high concentration of the extract in the water bodies. Based on this, we can say that the use of the extract of M. oleifera can be encouraged, but if used with caution, avoiding high concentrations.

Um dos grandes desafios para a Ciência é buscar processos metodológicos que reflitam direta ou indiretamente no ambiente, diminuindo o impacto ao meio e ao mesmo tempo, proporcionando o desenvolvimento desses processos. A água é, atualmente, um desses desafios, principalmente quanto à disponibilidade e ao padrão de qualidade microbiológico e físico-químico para consumo. Por causa desta problemática, é que o trabalho teve como objetivo utilizar sementes de moringa para redução da turbidez, por apresentar um biocoagulante que apresenta vantagens, quando se compara com os coagulantes químicos. A água foi coletada no rio Capibaribe, no município de Recife, Pernambuco, Brasil. Os parâmetros físico-químicos como pH, condutividade elétrica e turbidez foram determinados antes (pH=8,11; CE=8,35 mS/cm; turbidez=16,62 NTU) e após o tratamento. As concentrações do pó da Moringa oleífera foram 0, 50, 100, 200, 250 e 300 mg/200mL de água, relacionados com tempo de contato correspondente a 0,1, 2, 4 e 6 horas, sendo estes ajustados pelo planejamento experimental DCCR. Após os ensaios, o resultado obtido na remoção de até 100 % da turbidez foi com a concentração de 200 mg, com o tempo de sedimentação de 2 horas, comprovando a eficiência do biocoagulante presente na semente da Moringa oleífera para a clarificação da água. Antes e após os tratamentos foram determinadas turbidez, pH e condutividade elétrica. Os resultados foram analisados pela tabela ANOVA e o gráfico de Pearson que representavam respectivamente um nível de significância de 5 % e correlação entre as variáveis. Verificou-se que o tempo de sedimentação e o pH apresentou correlação de 0,63; e de turbidez com pH foi de 0,49. Os resultados observados nas fotomicrografias eletrônicas de varredura indicam melhoria da biossorvência de partículas dissolvidas. / One of the greatest challenges for science is searching for methodological processes which reflect directly or indirectly in the environment, decreasing the environmental impact and at the same time, providing the development of these processes. Water is currently one of those challenges, especially with regard to the availability and the pattern of physical-chemical and microbiological quality for consumption. Because of this problem, is that the work aims using moringa seeds to reduce turbidity, by presenting a biological coagulant that has advantages, when compared with the chemical coagulants. The water was collected in the Capibaribe River, in the municipality of Recife, Pernambuco, Brazil. The physical and chemical parameters such as pH, electrical conductivity and turbidity were determined before (pH=8 .11; CE=8.35 mS/cm; turbidez= 16.62 NTU) and after treatment. The Moringa powder oleifera were 0, 50, 100, 200, 250 and 300 mg/200mL of water, related to contact time corresponding to 0.1, 2, 4, and 6:0, which are adjusted for planning experimental CCRD. After the tests, the result obtained in the removal of up to 100 of the turbidity was with the concentration of 200 mg, with the time of sedimentation 2:0, proving the efficiency of biological coagulant present in Moringa seed oleifera for clarifying the water. Before and after the treatments were determined turbidity, pH and electrical conductivity. The results were analyzed by ANOVA table and the chart of Pearson representing respectively a significance level of 5 and correlation between variables. It was found that the time of sedimentation and pH showed correlation of 0.63; turbidity and pH was 0.49. The results observed in the electronic scanning photomicrographs indicate improvement in the particle biological sorvente dissolved.

CNPq / No meio da ampla biodiversidade da flora brasileira, a ora-pro-nobis (Pereskia aculeata Miller) desperta especial interesse, pela alta quantidade de mucilagem em suas folhas. Plantas mucilaginosas são estudadas há algum tempo no processo de floculação/coagulação em tratamentos de água, com a intenção de, reduzir ou até mesmo suceder a utilização do sulfato de alumínio. A mucilagem é um biopolímero com grande capacidade de formar gel, soluções viscosas e estabilizar sistemas de emulsão. O presente trabalho teve como finalidade, avaliar o rendimento da mucilagem em processos de extração, caracterizar a mucilagem não clarificada, e clarificada e aplicar o biopolímero clarificado da P. aculeata, no processo de coagulação/floculação. Para tal as folhas foram secas em estufa até peso constante, foi feita a extração da mucilagem em solução aquosa por duas metodologias diferentes avaliando assim o rendimento, caracterização da morfologia por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difratometria de raio X (DRX), composição estrutural por infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), determinação do pH potencial de carga zero e do comportamento térmico por análise termogravimétrica (TG/DSC). Para a avaliação de coagulação e floculação, o biopolímero foi avaliado em água do Rio Pato Branco por ensaios em Jar Test avaliando a eficiência da remoção de turbidez, remoção de substâncias húmicas, e aromáticas. A extração da mucilagem foi avaliada no rendimento da produção, em que a extração a 95 ºC (30 min) apresentou rendimento três vezes maior que a extração a 60 ºC (6 horas). A caracterização morfológica exibiu uma estrutura amorfa, esponjosa e com adesão de partículas menores à superfície das partículas maiores, indicando um material higroscópico que pode ser usado como coagulante, sendo semelhante a outras mucilagens pesquisadas, em aspectos de grupos funcionais e de comportamento térmico. A P. aculeata se confirmou como auxiliar no processo de coagulação/floculação em relação aos parâmetros e faixas estudadas, sendo mais eficaz em conjunto com o sulfato de alumínio. Como é uma planta de fácil cultivo, atóxica e com custo relativamente baixo para a extração do seu biopolímero é uma alternativa promissora no tratamento de água e efluentes diminuindo a utilização do sulfato de alumínio no processo de floculação/coagulação. / In the midst of the wide biodiversity of Brazilian flora, the ora-pro-nobis (Pereskia aculeata Miller) arouses special interest because of the high amount of mucilage in its leaves. Mucilage plants have been studied for some time in the flocculation / coagulation process in water treatments, with the intention of reducing or even succeeding the use of aluminum sulphate. Mucilage is a biopolymer with great gelforming, viscous solutions and stabilizing emulsion systems. The purpose of this study was to evaluate the yield of the mucilage in extraction processes, to characterize the clarified and clarified mucilage and to apply the clarified biopolymer of P. aculeata in the coagulation / flocculation process. For this, the leaves were oven dried to constant weight, the mucilage was extracted in aqueous solution by two different methodologies, evaluating the yield, characterization of the morphology by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffractometry (XRD) (FT-IR), determination of potential zero charge pH and thermal behavior by thermogravimetric analysis (TG / DSC). For the evaluation of coagulation and flocculation, the biopolymer was evaluated in water of the Pato Branco River by tests in Jar Test evaluating the efficiency of the removal of turbidity, removal of humic and aromatic substances. The extraction of the mucilage was evaluated in the yield of the production, in which the extraction at 95 ºC (30 min) yielded a three times higher yield than the extraction at 60 ºC (6 hours). The morphological characterization showed an amorphous structure, spongy and with adhesion of smaller particles to the surface of larger particles, indicating a hygroscopic material that can be used as a coagulant, being similar to other mucilages studied, in aspects of functional groups and thermal behavior. P. aculeata was confirmed as an aid in the coagulation / flocculation process in relation to the parameters and ranges studied, being more effective in conjunction with aluminum sulphate. As it is an easy-to-grow, non-toxic plant with relatively low cost for the extraction of its biopolymer, it is a promising alternative in the treatment of water and effluents by reducing the use of aluminum sulphate in the flocculation / coagulation process.

Com o aumento da população mundial a produção de alimentos também tem aumentado para suprir essas necessidades. Como consequência desses fatores temos o aumento da utilização dos recursos naturais, entre eles pode-se destacar o hídrico que após ser utilizado durante todo o processo acaba gerando efluentes com alta carga poluente que se não forem devidamente tratados podem acarretar em grandes problemas ambientais. Para minimizar esse problema faz-se o tratamento destes efluentes e um dos mecanismos utilizados é a coagulação. Os agentes coagulantes podem ser de origem química como alumínio ou ferro, ou de origem natural, também chamados de polieletrólitos, como moringa, quitosana e tanino. As vantagens da utilização dos polieletrólitos são inúmeras, pois podem ser utilizadas em tratamento de efluentes de vários segmentos da indústria, tratamento de esgotos domésticos e até mesmo para tratamento de água potável, além de apresentarem menor custo, maior eficiência e, menor volume de logo gerado comparado com os coagulantes de origem química, além de menor toxicidade podendo ser descartado mais facilmente e, até mesmo,ser utilizado na agricultura como fertilizante. / With increasing of world population food production has also increased to supply these needs. As a result of these factors have increased the use of natural resources, among them can be highlight that water after being used throughout the process eventually generates effluents with high pollutant load which if not properly treated can result in major environmental problems . To minimize this problem is used the treatment of these effluents and one of the mechanisms used is coagulation. The coagulants agents can be of chemical origin such as aluminum or iron , or natural origin , also called polyelectrolytes , such as moringa, chitosan and 12 tannin. The advantages of using polyelectrolytes are numerous, they can be used in the effluents treatment from various industries, wastewater treatment and even drinking water treatment , in addition to their lower cost, higher efficiency, the lower volume of the sludge generated compared with the chemical coagulant , also its lower toxicity enables easier discharge and may even be used in agriculture as fertilizer.

CNPq / No meio da ampla biodiversidade da flora brasileira, a ora-pro-nobis (Pereskia aculeata Miller) desperta especial interesse, pela alta quantidade de mucilagem em suas folhas. Plantas mucilaginosas são estudadas há algum tempo no processo de floculação/coagulação em tratamentos de água, com a intenção de, reduzir ou até mesmo suceder a utilização do sulfato de alumínio. A mucilagem é um biopolímero com grande capacidade de formar gel, soluções viscosas e estabilizar sistemas de emulsão. O presente trabalho teve como finalidade, avaliar o rendimento da mucilagem em processos de extração, caracterizar a mucilagem não clarificada, e clarificada e aplicar o biopolímero clarificado da P. aculeata, no processo de coagulação/floculação. Para tal as folhas foram secas em estufa até peso constante, foi feita a extração da mucilagem em solução aquosa por duas metodologias diferentes avaliando assim o rendimento, caracterização da morfologia por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difratometria de raio X (DRX), composição estrutural por infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), determinação do pH potencial de carga zero e do comportamento térmico por análise termogravimétrica (TG/DSC). Para a avaliação de coagulação e floculação, o biopolímero foi avaliado em água do Rio Pato Branco por ensaios em Jar Test avaliando a eficiência da remoção de turbidez, remoção de substâncias húmicas, e aromáticas. A extração da mucilagem foi avaliada no rendimento da produção, em que a extração a 95 ºC (30 min) apresentou rendimento três vezes maior que a extração a 60 ºC (6 horas). A caracterização morfológica exibiu uma estrutura amorfa, esponjosa e com adesão de partículas menores à superfície das partículas maiores, indicando um material higroscópico que pode ser usado como coagulante, sendo semelhante a outras mucilagens pesquisadas, em aspectos de grupos funcionais e de comportamento térmico. A P. aculeata se confirmou como auxiliar no processo de coagulação/floculação em relação aos parâmetros e faixas estudadas, sendo mais eficaz em conjunto com o sulfato de alumínio. Como é uma planta de fácil cultivo, atóxica e com custo relativamente baixo para a extração do seu biopolímero é uma alternativa promissora no tratamento de água e efluentes diminuindo a utilização do sulfato de alumínio no processo de floculação/coagulação. / In the midst of the wide biodiversity of Brazilian flora, the ora-pro-nobis (Pereskia aculeata Miller) arouses special interest because of the high amount of mucilage in its leaves. Mucilage plants have been studied for some time in the flocculation / coagulation process in water treatments, with the intention of reducing or even succeeding the use of aluminum sulphate. Mucilage is a biopolymer with great gelforming, viscous solutions and stabilizing emulsion systems. The purpose of this study was to evaluate the yield of the mucilage in extraction processes, to characterize the clarified and clarified mucilage and to apply the clarified biopolymer of P. aculeata in the coagulation / flocculation process. For this, the leaves were oven dried to constant weight, the mucilage was extracted in aqueous solution by two different methodologies, evaluating the yield, characterization of the morphology by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffractometry (XRD) (FT-IR), determination of potential zero charge pH and thermal behavior by thermogravimetric analysis (TG / DSC). For the evaluation of coagulation and flocculation, the biopolymer was evaluated in water of the Pato Branco River by tests in Jar Test evaluating the efficiency of the removal of turbidity, removal of humic and aromatic substances. The extraction of the mucilage was evaluated in the yield of the production, in which the extraction at 95 ºC (30 min) yielded a three times higher yield than the extraction at 60 ºC (6 hours). The morphological characterization showed an amorphous structure, spongy and with adhesion of smaller particles to the surface of larger particles, indicating a hygroscopic material that can be used as a coagulant, being similar to other mucilages studied, in aspects of functional groups and thermal behavior. P. aculeata was confirmed as an aid in the coagulation / flocculation process in relation to the parameters and ranges studied, being more effective in conjunction with aluminum sulphate. As it is an easy-to-grow, non-toxic plant with relatively low cost for the extraction of its biopolymer, it is a promising alternative in the treatment of water and effluents by reducing the use of aluminum sulphate in the flocculation / coagulation process.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A mandioca (Manihot esculenta) é a terceira cultura mais importante do país na alimentação básica da população. A produção de farinha de mandioca gera um efluente denominado manipueira que contem elevada quantidade de matéria orgânica e cianeto. O objetivo deste trabalho foi investigar a remoção da demanda química de oxigênio (DQO), turbidez e cianeto da manipueira por tratamentos físico-químico e biológico. No tratamento físico-químico por coagulação-floculação, três planejamentos fatoriais completos foram realizados para investigar os fatores: pH, tanino e o polímero sintético auxiliar da floculação (Polipan) sobre as variáveis respostas: DQO, turbidez e cianeto. A eficiência máxima de remoção de DQO foi 91 % a pH 8,0, na presença de tanino 1,0 mL/L e Polipan 0,030 ppm. A maior remoção de turbidez (75 %) foi determinada a pH 8 e tanino 0,8 mL/L, na ausência do Polipan para diminuir os custos do tratamento. Nessas condições, a redução máxima de cianeto foi de 12 %. Nos tratamentos biológicos aeróbios durante 48 h, as eficiências máximas de redução de DQO 88 % e de turbidez 69 % foram determinadas na presença de consórcio microbiano 20 % v/v, cloreto de amônio 5 - 6 % e a pH 8,0. Para os tratamentos físico-químico e biológico, os resultados obtidos mostram que o pH 8 foi fator chave para remoção de compostos orgânicos e do cianeto da manipueira. Os tratamentos da manipueira por coagulação-floculação e por consórcio microbiano diminuem a carga orgânica desse efluente antes de ser lançado nos recursos hídricos / Cassava (Manihot esculenta) is the third most important crop in the basic food of the Brazilian population. The production of cassava flour generates an effluent, called manipueira, containing high organic matter and cyanide. The objective of this study was to investigate the removal of chemical oxygen demand (COD), turbidity and cyanide from cassava wastewater by physical-chemical and biological treatments. In the physicalchemical treatment by coagulation-flocculation, three full factorial designs were carried out to investigate the factors: pH, tannin concentration and the flocculation polymer (Polipan) concentration on the response variables: COD, turbidity and cyanide. The maximum efficiency for COD removal was 91 % at pH 8.0 in the presence of tannin 1.0 mL/L and Polipan 0.030 ppm. The highest removal of turbidity (75 %) was determined at pH 8 and tannin 0.8 mL/L in the absence of Polipan to reduce the costs of treatment. Under these conditions, the maximum removal of cyanide was 12 %. In the aerobic biological treatment for 48 h, the maximum efficiencies for COD reduction of 88 % and for turbidity reduction of 69 % were determined in the presence of the microbial consortium 20 % v/v, ammonium chloride 5 6 % and at pH 8.0. For the treatments, physical-chemical and biological, the results show that pH 8 is a key factor for removal of organic compounds and cyanide from cassava wastewater. The treatments of the manipueira by coagulation-flocculation and by microbial consortium decrease the pollution of this effluent before being launched in the water resources

CNPq / Florações de cianobactérias em reservatórios de abastecimento de água têm ocorrido com uma frequência cada vez maior, causando diversos problemas de ordem operacional nos sistemas de tratamento de água em decorrência da elevada densidade de células, além de preocupações quanto à eficiência do tratamento na remoção de metabólitos como cianotoxinas e compostos odoríferos. Este trabalho teve por objetivo avaliar a aplicabilidade da Moringa oleifera Lam pura e associada ao policloreto de alumínio (PACl) na remoção de células de Microcystis aeruginosa, microcistinas, 2-MIB e geosmina por meio de flotação por ar dissolvido e filtração rápida, utilizando carvão ativado granular. Primeiramente, os sais NaCl e CaCl2 foram avaliados para a extração do coagulante de M. oleifera. As amostras consistiram em água sintética adicionada de ácido húmico e células de M. aeruginosa para valores iniciais de 25 uT. O coagulante obtido com 1M CaCl2 de M. oleifera apresentou maior eficiência de remoção de cor, turbidez e número de células, sendo, para ele, indicada como ideal a dose de 50 mg L-1. É indicado que o CaCl2 não permite uma maior eficiência de extração do coagulante, mas sim que participe na formação dos flocos. A partir desses resultados, considerou-se a substituição de 10 a 50% do coagulante salino por PACl. O conjunto de coagulantes em proporções de 70:30 e 60:40 de M. oleifera e PACl permitiram uma melhoria na eficiência de remoção de células e redução do carbono orgânico residual. Finalmente, para essas proporções, foi avaliada a contribuição do uso de carvão ativado granular (CAG) como camada intermediária de filtro de areia visando à remoção de microcistinas, 2-MIB e geosmina. As amostras foram adicionadas de 50 ng L-1 de 2-MIB e geosmina, e 25 μg L-1 de microcistina-LR equivalente, antes dos ensaios. O uso do filtro com camada intermediária de CAG para o conjunto de coagulantes na proporção 70:30 (M.oleifera:PACl) resultou em eficiências globais acima de 95% para a remoção de cor, turbidez, células de M. aeruginosa, microcistinas e geosmina, e de 51 a 75% de remoção de 2-MIB e carbono orgânico dissolvido. Deste modo, o uso de M. oleifera como clarificante de águas com a substituição de 30% por PACl pode reduzir gastos com reagentes por parte de alguns países que hoje importam seu material para clarificação da água, e a adição de CAG no filtro de areia poderia reduzir custos e espaço com a instalação de mais de uma etapa para a remoção de metabólitos. Assim, este conjunto é indicado como uma alternativa de tratamento convencional de água, devido à sua capacidade de remoção de células e metabólitos, além da manutenção de cor, turbidez e microcistinas abaixo dos níveis estipulados para água de consumo. / Nutrient inputs leads to more frequent algal blooms in water supply reservoir which causes operational problems in water treatment plants due to high density of cells, aside from complications induced by its capacity of production of cyanotoxins and taste and odour compounds. The present study had as purpose an evaluation of the applicability of Moringa oleifera Lam as a coagulant with and without polyaluminium chloride (PACl) in the removal of Microcystis aeruginosa cells, microcystins, 2-MIB and geosmin using dissolved air flotation and filtration, using granulated activated carbon (GAC). First, NaCl and CaCl2 salts were studied for extraction of the coagulant. Samples were obtained by the addition of humic acid and M. aeruginosa cells in synthetic water in order to obtain 25 NTU. Coagulant obtained with 1M CaCl2 showed a better performance for color, turbidity and cells removal, being indicated 50 mg L-1 dosage. CaCl2 would not extract better the active component of M. oleifera seeds, but participate on flocs formation. Based on this, PACl addition was evaluated and added in the ranges of 10 to 50% substitution of the saline coagulant. 70:30 and 60:40 proportions of M.oleifera:PACl were indicated in order to to remove turbidity, color and cells. Finally, the use of GAC as an intermediate layer in rapid sand filtration bed was evaluated as a function of microcystins, 2-mib and geosmine retention capacity. Cited proportions were followed by filtration, added of 2-MIB and geosmin 50 ng L-1 as well as 25 μg L-1 of microcystin-LR equivalent before tests. A 70:30 (M.oleifera:PACl) proportion followed by rapid sand filtration combined with GAC led to removal efficiencies above 95% for color, turbidity, M. aeruginosa cells, geosmin and microcystins, and 51 to 75% efficiencies for 2-MIB and dissolved organic carbon. Hence, M. oleifera usage as water coagulant with 30% of PACl can reduce costs for some countries, and the addition of a GAC layer on a sand filter can reduce cost and space in water treatment plants. This process is indicated as an alternative conventional treatment for the removal of cyanobacteria cells and metabolites, besides its capacity to maintain turbidity, color and microcystins below the stipulated levels for water consumption.

CNPq / Florações de cianobactérias em reservatórios de abastecimento de água têm ocorrido com uma frequência cada vez maior, causando diversos problemas de ordem operacional nos sistemas de tratamento de água em decorrência da elevada densidade de células, além de preocupações quanto à eficiência do tratamento na remoção de metabólitos como cianotoxinas e compostos odoríferos. Este trabalho teve por objetivo avaliar a aplicabilidade da Moringa oleifera Lam pura e associada ao policloreto de alumínio (PACl) na remoção de células de Microcystis aeruginosa, microcistinas, 2-MIB e geosmina por meio de flotação por ar dissolvido e filtração rápida, utilizando carvão ativado granular. Primeiramente, os sais NaCl e CaCl2 foram avaliados para a extração do coagulante de M. oleifera. As amostras consistiram em água sintética adicionada de ácido húmico e células de M. aeruginosa para valores iniciais de 25 uT. O coagulante obtido com 1M CaCl2 de M. oleifera apresentou maior eficiência de remoção de cor, turbidez e número de células, sendo, para ele, indicada como ideal a dose de 50 mg L-1. É indicado que o CaCl2 não permite uma maior eficiência de extração do coagulante, mas sim que participe na formação dos flocos. A partir desses resultados, considerou-se a substituição de 10 a 50% do coagulante salino por PACl. O conjunto de coagulantes em proporções de 70:30 e 60:40 de M. oleifera e PACl permitiram uma melhoria na eficiência de remoção de células e redução do carbono orgânico residual. Finalmente, para essas proporções, foi avaliada a contribuição do uso de carvão ativado granular (CAG) como camada intermediária de filtro de areia visando à remoção de microcistinas, 2-MIB e geosmina. As amostras foram adicionadas de 50 ng L-1 de 2-MIB e geosmina, e 25 μg L-1 de microcistina-LR equivalente, antes dos ensaios. O uso do filtro com camada intermediária de CAG para o conjunto de coagulantes na proporção 70:30 (M.oleifera:PACl) resultou em eficiências globais acima de 95% para a remoção de cor, turbidez, células de M. aeruginosa, microcistinas e geosmina, e de 51 a 75% de remoção de 2-MIB e carbono orgânico dissolvido. Deste modo, o uso de M. oleifera como clarificante de águas com a substituição de 30% por PACl pode reduzir gastos com reagentes por parte de alguns países que hoje importam seu material para clarificação da água, e a adição de CAG no filtro de areia poderia reduzir custos e espaço com a instalação de mais de uma etapa para a remoção de metabólitos. Assim, este conjunto é indicado como uma alternativa de tratamento convencional de água, devido à sua capacidade de remoção de células e metabólitos, além da manutenção de cor, turbidez e microcistinas abaixo dos níveis estipulados para água de consumo. / Nutrient inputs leads to more frequent algal blooms in water supply reservoir which causes operational problems in water treatment plants due to high density of cells, aside from complications induced by its capacity of production of cyanotoxins and taste and odour compounds. The present study had as purpose an evaluation of the applicability of Moringa oleifera Lam as a coagulant with and without polyaluminium chloride (PACl) in the removal of Microcystis aeruginosa cells, microcystins, 2-MIB and geosmin using dissolved air flotation and filtration, using granulated activated carbon (GAC). First, NaCl and CaCl2 salts were studied for extraction of the coagulant. Samples were obtained by the addition of humic acid and M. aeruginosa cells in synthetic water in order to obtain 25 NTU. Coagulant obtained with 1M CaCl2 showed a better performance for color, turbidity and cells removal, being indicated 50 mg L-1 dosage. CaCl2 would not extract better the active component of M. oleifera seeds, but participate on flocs formation. Based on this, PACl addition was evaluated and added in the ranges of 10 to 50% substitution of the saline coagulant. 70:30 and 60:40 proportions of M.oleifera:PACl were indicated in order to to remove turbidity, color and cells. Finally, the use of GAC as an intermediate layer in rapid sand filtration bed was evaluated as a function of microcystins, 2-mib and geosmine retention capacity. Cited proportions were followed by filtration, added of 2-MIB and geosmin 50 ng L-1 as well as 25 μg L-1 of microcystin-LR equivalent before tests. A 70:30 (M.oleifera:PACl) proportion followed by rapid sand filtration combined with GAC led to removal efficiencies above 95% for color, turbidity, M. aeruginosa cells, geosmin and microcystins, and 51 to 75% efficiencies for 2-MIB and dissolved organic carbon. Hence, M. oleifera usage as water coagulant with 30% of PACl can reduce costs for some countries, and the addition of a GAC layer on a sand filter can reduce cost and space in water treatment plants. This process is indicated as an alternative conventional treatment for the removal of cyanobacteria cells and metabolites, besides its capacity to maintain turbidity, color and microcystins below the stipulated levels for water consumption.

Made available in DSpace on 2017-06-01T18:20:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_roberto.pdf: 771972 bytes, checksum: 84b4fdd96e095e36234f411eb7d531d5 (MD5) Previous issue date: 2010-02-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Cassava (Manihot esculenta) is the third most important crop in the basic food of the Brazilian population. The production of cassava flour generates an effluent, called manipueira , containing high organic matter and cyanide. The objective of this study was to investigate the removal of chemical oxygen demand (COD), turbidity and cyanide from cassava wastewater by physical-chemical and biological treatments. In the physicalchemical treatment by coagulation-flocculation, three full factorial designs were carried out to investigate the factors: pH, tannin concentration and the flocculation polymer (Polipan) concentration on the response variables: COD, turbidity and cyanide. The maximum efficiency for COD removal was 91 % at pH 8.0 in the presence of tannin 1.0 mL/L and Polipan 0.030 ppm. The highest removal of turbidity (75 %) was determined at pH 8 and tannin 0.8 mL/L in the absence of Polipan to reduce the costs of treatment. Under these conditions, the maximum removal of cyanide was 12 %. In the aerobic biological treatment for 48 h, the maximum efficiencies for COD reduction of 88 % and for turbidity reduction of 69 % were determined in the presence of the microbial consortium 20 % v/v, ammonium chloride 5 6 % and at pH 8.0. For the treatments, physical-chemical and biological, the results show that pH 8 is a key factor for removal of organic compounds and cyanide from cassava wastewater. The treatments of the manipueira by coagulation-flocculation and by microbial consortium decrease the pollution of this effluent before being launched in the water resources / A mandioca (Manihot esculenta) é a terceira cultura mais importante do país na alimentação básica da população. A produção de farinha de mandioca gera um efluente denominado manipueira que contem elevada quantidade de matéria orgânica e cianeto. O objetivo deste trabalho foi investigar a remoção da demanda química de oxigênio (DQO), turbidez e cianeto da manipueira por tratamentos físico-químico e biológico. No tratamento físico-químico por coagulação-floculação, três planejamentos fatoriais completos foram realizados para investigar os fatores: pH, tanino e o polímero sintético auxiliar da floculação (Polipan) sobre as variáveis respostas: DQO, turbidez e cianeto. A eficiência máxima de remoção de DQO foi 91 % a pH 8,0, na presença de tanino 1,0 mL/L e Polipan 0,030 ppm. A maior remoção de turbidez (75 %) foi determinada a pH 8 e tanino 0,8 mL/L, na ausência do Polipan para diminuir os custos do tratamento. Nessas condições, a redução máxima de cianeto foi de 12 %. Nos tratamentos biológicos aeróbios durante 48 h, as eficiências máximas de redução de DQO 88 % e de turbidez 69 % foram determinadas na presença de consórcio microbiano 20 % v/v, cloreto de amônio 5 - 6 % e a pH 8,0. Para os tratamentos físico-químico e biológico, os resultados obtidos mostram que o pH 8 foi fator chave para remoção de compostos orgânicos e do cianeto da manipueira. Os tratamentos da manipueira por coagulação-floculação e por consórcio microbiano diminuem a carga orgânica desse efluente antes de ser lançado nos recursos hídricos