CAPES; CNPq; Sanepar; Fundação Araucária / O aumento da população agrava a qualidade dos corpos receptores existentes, devido a concentração dos despejos de esgotos sanitários com elevadas cargas carbonáceas e nitrogenadas. Existem inúmeras operações de tratamento, porém, a aplicação dos processos biológicos, na maioria dos casos é a alternativa mais econômica. Logo, este trabalho tem por objetivo, otimizar a remoção da matéria carbonácea e nitrogenada de esgotos sanitário por sistema combinado composto de reator anaeróbio e aeróbio de leito fixo. O sistema foi composto de reatores anaeróbio e aeróbio de leito fixo, com escoamento ascendente e fluxo continuo, base retangular e volume útil de 19,8 L e 19,3 L respectivamente, mais um dispositivo de separação de sólidos líquidos com volume útil de 7,3 L (TDH de 8h em cada reator) e 9,8 L (TDH de 6h em cada reator). O meio suporte para imobilização da biomassa era constituído de anéis corrugados de Policloreto de Polivinila (PVC). O Sistema foi operado em 6 etapas distintas em que foi variado a taxa de recirculação (etapa 1 50%, etapa 2 100% e etapa 3 150%) e vazão de aeração (etapa 4 10 L.min-1, etapa 5 5 L.min-1 e etapa 6 2,5 L.min-1). Para a avaliação do sistema, determinou-se os seguintes parâmetros físico-químicos: temperatura do líquido (TL), pH, alcalinidade total (AT), alcalinidade a bicarbonato (AB), ácidos voláteis (AV), oxigênio dissolvido (OD), demanda química de oxigênio (DQO) nitrogênio total kjeldahl (N-NTK), nitrogênio amoniacal (N-amoniacal), nitrito (N-NO2-), nitrato (N-NO3-) e fósforo total (P). A avaliação do comportamento hidrodinâmico foi realizada pela técnica de estímulo-resposta tipo pulso com injeção do corante Eosina Y. Os resultados obtidos nas três primeiras etapas com influência da variação da taxa de recirculação (50%, 100 % e 150 %), apresentaram remoções da concentração de matéria orgânica em termos de DQO(amostras brutas) superiores a 97 %, em relação a concentração de nitrogênio, a remoção de N-NTK ficou superior a 95 %; foi possível concluir que quanto maior a taxa de recirculação maior é a eficiência de remoção de nitrogênio e menores são os valores de nitrito e nitrato, entretanto cabe ressaltar que o aumento da taxa de recirculação provoca o aumento da concentração de OD no reator anaeróbio o que pode provocar o desequilíbrio do processo. Ao observar a influência da variação da vazão de aeração com taxa de recirculação constante de 100 %, as remoções de matéria orgânica apresentaram remoção de DQO (amostras brutas) superiores 98 a % enquanto a remoção de nitrogênio caiu conforme a diminuição da vazão de aeração (Qa) com eficiências de remoção de N-NTK superiores a 96% (Qa = 10 L.min-1), 90 % (Qa = 5 L.min-1) e 45 % (Qa = 2,5 L.min-1). E em relação a variação do TDH, na remoção de matéria orgânica, obteve valores de remoção superiores de DQOamostras brutas a 98 % (TDH de 8h em cada reator) e 99 % (TDH de 6h em cada reator) enquanto que para remoção de nitrogênio as eficiências foram superiores a 96% para ambos os TDH testados o que evidência que o sistema combinado apresentou boa capacidade de amortecer a variação de cargas hidráulicas como orgânicas. / The increase in population worsens the quality of existing receiving bodies, because the concentration of sewage dumps with high organic and nitrogen loads. There are numerous processing operations, however, the application of biological processes, in most cases is the most economical alternative. Thus, this study aims to optimize the removal of carbonaceous and nitrogenous matter sanitary sewer system consists of a combined anaerobic and aerobic fixed bed reactor. The system was composed of anaerobic and aerobic fixed-bed reactors, with upward flow and continuous flow, rectangular base and useful volume of 19.8 L and 19.3 L, respectively, plus a solid liquid separation device with a volume of 7 3 L (HDT 8 h in each reactor) and 9.8 L (HDT 6 h in each reactor). The medium support for biomass immobilization consisted of corrugated rings Polyvinyl Polyvinyl (PVC). The system was operated in six different stages in which was varied the recirculation rate (50% step 1, 100% step 2 and step 3 150%) and flow aeration (step 4 10 L.min-1, Step 5 5 L .min-1 and step 6 2.5 L.min-1). For the evaluation system, it was determined the following physicochemical parameters: liquid temperature (TL), pH, total alkalinity (AT), bicarbonate alkalinity (AB), volatile acids (AV), dissolved oxygen (DO), chemical oxygen demand (COD) Total kjeldahl nitrogen (N-TKN), ammonia (N-ammonia), nitrite (N-NO2-), nitrate (N-NO3-) and phosphorus (P). The hydrodynamic behavior evaluation was performed by pulse type stimulus-response technique of injection of the dye Eosin Y. The results obtained in the first three steps with recirculation rate influence of variation (50%, 100% and 150%) showed removal concentration of organic matter in terms of COD (raw samples) greater than 97%, for nitrogen concentrations, the removal of N-TKN was greater than 95%; it was concluded that the higher the recirculation rate is nitrogen removal efficiency and lower the nitrite values and nitrate, however it is worth noting that increasing the recirculation rate causes an increase of OD concentration in the anaerobic reactor which may cause the imbalance of the process. To observe the influence of variation in the flow aeration with constant recirculation rate of 100%, the removal of organic matter showed a COD(raw samples) removal higher than 98% while the nitrogen removal fell as the reduction of aeration flow ( Qa) with N-TKN removal efficiencies exceeding 96% (Qa = 10 L.min-1), 90% (Qa = 5 L.min-1) and 45% (Qa = 2.5 L.min-1). And regarding the variation of TDH, in the removal of organic matter, obtained higher removal values DQO(raw samples) 98% (HDT of 8 hours in each reactor) and 99% (HDT of 6 hours in each reactor) while for nitrogen removal efficiencies were higher than 96% for both tested HDT which shows that the combined system showed a good ability to cushion the variation of hydraulic and organic fillers.

Orientador: Edésio Luiz Simionatto. / Dissertação (Mestrado em Química) - Programa de Pós-Graduação em Química, Centro de Ciências Exatas e Naturais, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Diani Fernanda da Silva.pdf: 4308607 bytes, checksum: 15e7dca78e64eb979242f6e5eb152b6a (MD5) Previous issue date: 2014-02-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The use absence of domestic systems for wastewater treatment promotes the frequent cases of soil and water resources contamination, and contributes to the spread of diseases in the population. Within this context, the work aimed the development/proposition a methodology and alternative technology for treatment domestic sewage of residences located in rural area, specifically for the treatment of effluents generated in the kitchen sink and the toilet bowl. For this, was performed the domestic effluents source characterization through the management diagnostic of domestic wastewater in Paraná state and the city of Toledo; domestic effluents qualitative (physical, chemical and biological parameters) and quantitative (daily and monthly volume) characterization; performance evaluation of the conventional methods, processes and technologies for treatment of rural areas domestic sewage; the method and the technology design/developing for the rural domestic sewage treatment from the toilet bowl and kitchen sink; the construction, operation and monitoring of alternative technology; and the agreement analysis. From the results obtained in the first step, it was found that in Paraná state rural areas are generated over 261 thousand m³ day-1 of domestic sewage, in the city of Toledo rural area are produced 37,410.8 m3 of domestic effluent monthly. In the evaluation step of treatment methods and technologies it was verified the existence of technical limitations and bottlenecks in the equipment, prevailing the low treatment efficiency. Based on detailed studies of the physical, chemical and biological fundamentals and testing bench, was developed the project of alternative technology containing a feces and urine separator; a helical anaerobic bioreactor with tubular shape for the feces. The technology alternative prototype operation showed satisfactory results with respect the feces and urine separation and the feces stabilization in the reactor was completed in just 30 days of treatment forming a residual without the E. coli presence (<1 NMP g-1). / A ausência no uso de sistemas de tratamento de efluentes domésticos na área rural promove frequentes casos de contaminação do solo e dos recursos hídricos, bem como contribui com a disseminação de doenças entre a população. Nesse contexto, o objetivo do trabalho foi o desenvolvimento/proposição de uma tecnologia alternativa para o tratamento dos efluentes gerados no vaso sanitário e na pia da cozinha de residências da área rural. Para isso, realizou-se a caracterização da fonte geradora de efluentes domésticos por meio do diagnóstico da gestão dos efluentes doméstico no estado do Paraná e no município de Toledo; a caracterização quantitativa (volume diário e mensal) e qualitativa (parâmetros físicos, químicos e biológicos) dos efluentes domésticos; a avaliação do desempenho dos métodos, processos e tecnologias convencionais para o tratamento de efluentes domésticos das áreas rurais; o projeto/desenvolvimento do método e da tecnologia alternativa para o tratamento dos efluentes domésticos rurais provenientes do vaso sanitário e da pia da cozinha; a construção, operação e monitoramento da tecnologia alternativa; e a análise de concordância. A partir dos resultados obtidos na primeira etapa, constatou-se que nas áreas rurais do estado do Paraná são gerados mais de 261 mil m³. dia-1 de efluentes domésticos, na área rural da cidade de Toledo são produzidos 37410,8 m3 de esgoto domestico mensalmente. Na etapa de avaliação dos métodos e tecnologias de tratamento, constatou-se a existência de limitações e gargalos técnicos nos equipamentos, prevalecendo à baixa eficiência no tratamento. Com base em estudos detalhados dos fundamentos físicos, químicos e biológicos e dos testes de bancada, foi desenvolvido o projeto da tecnologia alternativa contendo um separador de fezes e urina, um biorreator anaeróbico helicoidal de formato tubular para o tratamento das fezes. A operação do protótipo da tecnologia alternativa apresentou resultados satisfatórios quanto a segregação das fezes e da urina e a estabilização dos dejetos no reator foi completa em apenas 30 dias de tratamento originando um composto sem a presença de E. coli (<1 NMP g-1).

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ariadine R C de Souza.pdf: 3448582 bytes, checksum: c9a134accab4a823b60c11ba4b8a1727 (MD5) Previous issue date: 2016-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This research project aimed the evaluation of the antibiotic ciprofloxacin hydrochloride (CIP (HCl)) removal in solution, by applying an electrocoagulation (EC) process. The CIP (HCl) solution was prepared with an initial concentration of 25 mg L-1 CIP (HCl) in distilled water. The experiments were conducted in an EC reactor in laboratory scale, consisting of aluminum electrodes. In order to get the best reactor operating parameters, regarding its variables (initial pH, current intensity and time of electrolysis), a response surface methodology was applied based on a complete experimental design (CED) 3³. The CIP (HCl) concentration was monitored by high-performance liquid chromatography (HPLC), and the mineralization was accompanied based on the reduction of total organic carbon (TOC). To obtain the operating conditions considered ideal for the operation of the EC reactor, a predicted second-order model was adjusted to the experimental responses and then validated by ANOVA. The influence of each reactor operating parameter was individually investigated, in a wider range than the one studied in the CED. Thus, the optimal values for each operating parameters were initial pH at 9.0 and current intensity of 0.8 A. From these responses, a kinetic analysis of the EC process was performed, reaching a rapid reduction of CIP (HCl) in the first minutes of electrolysis, stabilizing at 99% in times greater than 40 minutes. The toxicity of the treated solution was measured by applying ecotoxicity and phytotoxicity bioassays, taking as bioindicators Artemia salina and Lactuca sativa, respectively. The toxicity test using Artemia salina was susceptible to the type of remaining toxic compounds formed after the CIP (HCl) solution treatment of short duration. Furthermore, the remaining toxicity after 75 min of EC became nearly harmless to this bioindicator. On the other hand, the bioindicator Lactuca sativa was not susceptible to the action of these compounds at any treatment time. Due to the possible presence of the organic compound CIP (HCl) at a low concentration in the solutions treated by high electrolysis time, an antimicrobial activity analysis using the microorganisms S. aureus and E. coli was applied. The antimicrobial activity of the solution over 40 min electrolysis treatments was almost null or absent. In order to identify the CIP (HCl) in the sludge generated during the process, an X-ray diffraction (XRD) analysis was applied. CIP (HCl) was not identified in the residual sludge or the treated solution, indicating degradation of the compound during the treatment, possibly by electro-oxidation reactions. Therefore, the electrocoagulation provided the degradation of CIP (HCl) pollutant maintaining the treated solution free of toxicity and adverse biological effects to aquatic biota enabling their disposal in the environment, if the ideal operational conditions are maintained (initial pH 9.0, current density 0.8 A and electrolysis time of 75 min). / Este projeto de investigação visa avaliar a remoção do antibiótico cloridrato de ciprofloxacina (CIP(HCl)) em solução, por meio de um processo de eletrocoagulação (EC). A solução de CIP(HCl) foi preparada com concentração inicial de 25 mg L-1 de CIP(HCl) em água destilada. Os experimentos foram realizados em um reator de EC, em escala laboratorial, constituído por eletrodos de alumínio. A fim de obter os melhores parâmetros de operação do reator em relação as suas variáveis (pH inicial, intensidade de corrente e tempo de eletrólise), uma metodologia de superfície de resposta foi aplicada baseada em um planejamento experimental completo (PEC) 3³. A concentração de CIP(HCl) foi monitorada por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e sua mineralização foi baseada na redução do carbono orgânico total (COT). Para obtenção das condições operacionais consideradas ideais para o funcionamento do reator de EC, um modelo previsto de segunda ordem foi ajustado às respostas experimentais e em seguida validado pela ANOVA. A influência de cada parâmetro de funcionamento do reator foi investigada individualmente em uma faixa de estudo mais ampla do que a avaliada PEC. Desta maneira, os valores considerados ideais para cada parâmetro operacional foram: pH inicial 9,0 e intensidade de corrente 0,8 A. A partir destas respostas, foi realizada uma análise cinética do processo de EC, onde se atingiu uma rápida redução de CIP(HCl) nos primeiros minutos de eletrólise, se estabilizando em 99% em tempos superiores a 40 min. A toxicidade da solução tratada foi avaliada aplicando bioensaios de ecotoxicidade e de fitotoxicidade, tomando como bioindicadores a Artemia salina e a Lactuca sativa, respectivamente. O teste de toxicidade utilizando a Artemia salina foi susceptível aos compostos tóxicos remanescentes formados após o tratamento da solução de CIP(HCl) de curta duração. Além disso, a toxicidade após 75 min de EC se tornou quase inócua a este bioindicador. Por outro lado, o bioindicador Lactuca sativa não foi susceptível à ação dos compostos tóxicos remanescentes a qualquer tempo de tratamento. Devido a possível presença do composto orgânico CIP(HCl) em baixas concentrações, nas soluções tratadas por elevados tempos de eletrólise, aplicou-se a análise de atividade antimicrobiana utilizando os micro-organismos S. aureus e E. coli. A atividade antimicrobiana da solução com tratamentos acima de 40 min de eletrólise foi ausente. Visando a identificação da CIP(HCl) no lodo gerado durante o processo, análises de difração de raio-X (DRX) foram realizadas. Não se identificou CIP(HCl) no lodo residual nem na solução tratada, indicando a degradação do composto durante o tratamento, possivelmente por reações de eletroxidação. Portanto, o processo de EC proporcionou a degradação do poluente CIP(HCl), mantendo a solução tratada isenta de toxicidade e de efeitos biológicos adversos à biota aquática possibilitando seu descarte no meio ambiente, se mantidas as condições operacionais ideais para o funcionamento do reator (pH inicial 9,0, intensidade de corrente 0,8 A e tempo de eletrólise de 75 min).

CAPES / O acelerado crescimento da população e da industrialização, nos centros urbanos, ocasionam impactos negativos sobre os recursos hídricos, comprometendo, principalmente, a capacidade de proteção ambiental, no que tange a qualidade das bacias hidrográficas nas cidades. A bacia hidrográfica é um sistema ambiental complexo, resultante das inter-relações entre a sociedade e a natureza, e a atual situação dessas áreas são exemplos das pressões a que o meio ambiente está submetido. O uso das águas, no Estado do Paraná, é orientado pelos Planos de Bacias, enquanto que os Planos Diretores, procuram ordenar o uso do solo nos municípios. Esses dois planos se sobrepõem no trato da gestão de recursos hídricos. Dessa forma, este estudo se propõe a aplicar uma metodologia de Qualidade Ambiental Urbana – QAU, realizando adaptações, que foram aplicadas na Bacia do rio Barigui – Curitiba/PR, para analisar as inter-relações socioambientais e de infraestrutura. Os dados levantados para formar o banco de dados do QAU foram obtidos em diferentes instituições oficiais, que orientaram a adaptação dos indicadores da metodologia. A aplicação do QAU na Bacia Hidrográfica do rio Barigui, se deu por meio da divisão da bacia em cinco Unidades de Análise – UA, e na aplicação de indicadores de QAU em cada UA. Após a análise dos indicadores e agregação dos dados foi produzido o Índice de Qualidade Ambiental Urbana final – IQAU final. Todas as UA’s avaliadas apresentaram IQAU finais com qualidade satisfatória, porém os índices parciais refletem melhor a condição local. Os resultados obtidos por meio da metodologia da QAU, nesta pesquisa, foi comparada com os Planos da Bacia do Alto Iguaçu e Afluentes do Alto Ribeira e Diretor de Curitiba. O método QAU foi considerado adequado para servir de base na análise comparativa para o Plano de Bacia e o Plano Diretor. Desta forma, foi identificado que o primeiro considera a qualidade da água e a densidade demográfica, e o segundo, população, habitação, fatores econômicos, sociais, de segurança e mobilidade urbana. A comparação entre os dois Planos identificou a convergência na utilização e ocupação do solo e recursos hídricos, mas divergências no formato de agregação, o primeiro utiliza bacias e sub-bacias, e o segundo a unidade de agregação é a cidade. Os resultados da aplicação do QAU com as suas categorias de análise, variáveis e indicadores, na Bacia do rio Barigui, demonstrou o potencial desta metodologia para fazer as inter-relações necessárias visando uma orientação voltada a gestão de bacias hidrográficas urbanas. / The rapid population growth and industrialization in urban centers, has negative impacts on water resources, mainly compromising the ability of environmental protection, with respect to quality of river basins in the cities. The basin is a complex environmental system resulting from the interrelations between society and nature, and the current situation of these areas are examples of the pressures that the environment is submitted. The use of water in the state of Paraná, is guided by the Basin Plans, while the Master Plans, seeking to order the use of land in the municipalities. These two planes overlap in dealing with water resources management. Thus, this study aims to implement an methodology Urban Environmental Quality - UEQ, making adjustments that were applied in the Bacia do rio Barigui - Curitiba / PR, to analyze the social, environmental and infrastructure interrelations. The data collected to form the UEQ database were obtained in different official institutions, which guided the adaptation of the methodology indicators. The application UEQ of the Bacia do rio Barigui, was through the basin of the division into five Environmental Units - EU, and applying UEQ indicators in each environmental unit. After the analysis of indicators and data aggregation Urban Environmental Quality Index – UEQI end was produced. All EU's assessed presented final UEQI with satisfactory quality, but the partial indexes better reflect local conditions. The results obtained by the UEQ methodology in this research was compared with the plans of the Alto Iguaçu Basin and Tributaries of the Upper Ribeira and Director of Curitiba. The UEQ method was considered appropriate to base the comparative analysis to the Basin Plan and the Master Plan. Thus, it was identified that the first consider the water quality and population density, and the second, population, housing, economic, social, security and urban mobility. The comparison between the two plans identified convergence in the use and occupation of land and water resources, but differences in aggregate format, the first use basins and sub-basins, and the second aggregation unit is the city. The results of the application of UEQ with their categories of analysis, variables and indicators in the Bacia do rio Barigui, demonstrated the potential of this methodology to make the necessary interrelations seeking an orientation managing urban watersheds.