Made available in DSpace on 2014-12-17T15:03:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JulianaNB_DISSERT.pdf: 2108811 bytes, checksum: 64901769c8cad295e07db6f5d00d5314 (MD5) Previous issue date: 2011-09-22 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Wetlands systems are considered nowadays as a treatment method that uses simple, easy operation and low cost technology, which has been used in various parts of the world and also in Brazil. Used alone or as a complement to other types of treatment systems, once it effectively removes nutrients, pathogens and other pollutants in the water. Due to the high complexity found in wetlands, making it difficult to predict the response of the system to treat wastewater, one should consider as ideal to base the sizing of the wetland system over the necessary removal of this parameter instead of scaling it from empiricism. The study was conducted to determine the coefficient of bacterial decrease in the Wetland unit located at Ponta Negra Station Sewage Treatment, located in Natal, the coastal region of Rio Grande do Norte. The most representative model to determine the bacterial decrease in this system was the one from Chick for hydraulic piston system. Kb of 0.37 d-1 were found for the flow rate of 15m?/d, while for the system operating at maximum design flow, 30m?/d, the Kb of 0.98 d-1 was found / Os sistemas Wetlands -alagados constru?dos- s?o considerados atualmente como um m?todo de tratamento que utiliza tecnologia simples, de f?cil opera??o e custo baixo, que tem sido utilizado em v?rias partes do mundo, bem como no Brasil. Utilizado isoladamente ou como complemento de outros tipos de sistemas de tratamento, uma vez que remove eficientemente nutrientes, outros poluentes e pat?genos presentes na ?gua. Devido ? alta complexidade encontrada nos alagados constru?dos, dificultando a previs?o da resposta do sistema ao tratar efluentes, deve-se considerar como ideal basear o dimensionamento do sistema wetland em rela??o a necess?ria remo??o deste par?metro ao inv?s de dimension?-lo a partir de empirismo. Foi realizado o estudo para a determina??o do coeficiente de decaimento bacteriano na unidade Wetland localizada na Esta??o de Tratamento de Esgotos Ponta Negra, situado na cidade de Natal, regi?o litor?nea do Estado do Rio Grande do Norte. O modelo mais representativo para determinar o decaimento bacteriano neste sistema foi o de Chick para regime hidr?ulico em pist?o. Foram encontrados Kb de 0,37 d-1 para vaz?o 15m?/d. J? para o sistema funcionando a vaz?o m?xima de projeto, 30m?/d, obteve-se o Kb de 0,98 d-1

O uso do cloro como desinfetante em sistemas de água para abastecimento é prática comum nas estações de tratamento de água. Introduzido durante o processo de tratamento, o cloro participa de diversas reações com compostos de naturezas orgânicos e inorgânicos no interior das tubulações. Tais reações ocorrem na massa líquida e junto às paredes das tubulações e são responsáveis pelo decaimento do cloro ao longo das redes. Visualizando a modelagem como uma ferramenta eficiente para gerenciar o cloro residual em sistemas de distribuição de água, muitos estudos foram realizados e reportados pela literatura, assumindo que os efeitos de decaimento de cloro podem ser bem representados pelos coeficientes kb e kw. Entretanto, a determinação de valores para parâmetros em questão não é uma tarefa fácil, devido à complexidade dos sistemas enfocados em termos da diversidade de materiais das tubulações e mananciais (superficiais e subterrâneos). No Brasil, apesar de legislação recente estabelecer limites restritivos para o cloro na água potável (após desinfecção, a concentração de cloro deve observar a concentração mínima de 0,5 mg/L, sendo o mínimo nível aceito em sistemas de distribuição de 0,2 mg/L e o máximo de 2,0 mg/L), poucos estudos enfocam a avaliação dos parâmetros de decaimento. Esta pesquisa apresenta a aplicação de um modelo inverso elaborado para determinar a ordem para o modelo de decaimento do cloro e os valores globais e/ou locais para o kb e o kw. Sendo programado com o suporte do simulador de EPANET 2 (toolkit) e os algoritmos genéticos como ferramenta de otimização, implementado através da biblioteca de GAlib C++. Os estudos foram realizados em dois sistemas reais da distribuição da água em que foram considerados parâmetros globais e parâmetros específicos da qualidade. Para a investigação da determinação de parâmetros de decaimento de cloro em sistemas de distribuição com vazamento em função da pressão, foi adotada uma rede hipotética com três fontes de cloro. Esse sistema permitiu a calibração e a validação do modelo, assim como a avaliação da influência hidráulica na determinação dos resultados de qualidade de água. / The use of chlorine as disinfectant in water supply systems has been a common practice adopted by the water industry. Introduced during the treatment process, chlorine participates in several reactions with compounds of organic and inorganic nature inside the pipes. Such reactions that occur in the bulk and the wall of the pipes are responsible for chlorine decay along the networks. Visualizing the modeling as an efficient tool to manage the chlorine residual in water distribution systems, many studies have been conducted and reported by the literature, assuming that the chlorine decay effects can be well represented by the decay coefficients kb and kw. However, the determination of values for theses parameters is not an easy task, due to the complexity of the focused systems in terms of pipe materials and water supply sources diversity (surface water and groundwater). In Brazil, instead of recent legislation stating more strict limits for chlorine in drinking water (after disinfection, chlorine concentration has to observe the minimum concentration of 0.5 mg/L, being the minimum accepted level in the distribution system of 0.2 mg/L and the maximum of 2.0 mg/L), few studies focus on the evaluation of the decay parameters. This research reports the application of an inverse model built to determine the order for chlorine decay model and the global and/or local values for kb and kw. It is codified with the support of EPANET 2 (Toolkit) simulator and technology of genetic algorithms as optimization tool, which is implemented by using the GAlib C++ library. The studies were conducted on two real water distribution systems considering both global and specific quality parameters. A hypothetical network with three sources of chlorine was studied too, admitting leakage as pressure function. This system permitted both calibration and validation of the model as well as the evaluation of hydraulic calibration influence on the water quality results.

O uso do cloro como desinfetante em sistemas de água para abastecimento é prática comum nas estações de tratamento de água. Introduzido durante o processo de tratamento, o cloro participa de diversas reações com compostos de naturezas orgânicos e inorgânicos no interior das tubulações. Tais reações ocorrem na massa líquida e junto às paredes das tubulações e são responsáveis pelo decaimento do cloro ao longo das redes. Visualizando a modelagem como uma ferramenta eficiente para gerenciar o cloro residual em sistemas de distribuição de água, muitos estudos foram realizados e reportados pela literatura, assumindo que os efeitos de decaimento de cloro podem ser bem representados pelos coeficientes kb e kw. Entretanto, a determinação de valores para parâmetros em questão não é uma tarefa fácil, devido à complexidade dos sistemas enfocados em termos da diversidade de materiais das tubulações e mananciais (superficiais e subterrâneos). No Brasil, apesar de legislação recente estabelecer limites restritivos para o cloro na água potável (após desinfecção, a concentração de cloro deve observar a concentração mínima de 0,5 mg/L, sendo o mínimo nível aceito em sistemas de distribuição de 0,2 mg/L e o máximo de 2,0 mg/L), poucos estudos enfocam a avaliação dos parâmetros de decaimento. Esta pesquisa apresenta a aplicação de um modelo inverso elaborado para determinar a ordem para o modelo de decaimento do cloro e os valores globais e/ou locais para o kb e o kw. Sendo programado com o suporte do simulador de EPANET 2 (toolkit) e os algoritmos genéticos como ferramenta de otimização, implementado através da biblioteca de GAlib C++. Os estudos foram realizados em dois sistemas reais da distribuição da água em que foram considerados parâmetros globais e parâmetros específicos da qualidade. Para a investigação da determinação de parâmetros de decaimento de cloro em sistemas de distribuição com vazamento em função da pressão, foi adotada uma rede hipotética com três fontes de cloro. Esse sistema permitiu a calibração e a validação do modelo, assim como a avaliação da influência hidráulica na determinação dos resultados de qualidade de água. / The use of chlorine as disinfectant in water supply systems has been a common practice adopted by the water industry. Introduced during the treatment process, chlorine participates in several reactions with compounds of organic and inorganic nature inside the pipes. Such reactions that occur in the bulk and the wall of the pipes are responsible for chlorine decay along the networks. Visualizing the modeling as an efficient tool to manage the chlorine residual in water distribution systems, many studies have been conducted and reported by the literature, assuming that the chlorine decay effects can be well represented by the decay coefficients kb and kw. However, the determination of values for theses parameters is not an easy task, due to the complexity of the focused systems in terms of pipe materials and water supply sources diversity (surface water and groundwater). In Brazil, instead of recent legislation stating more strict limits for chlorine in drinking water (after disinfection, chlorine concentration has to observe the minimum concentration of 0.5 mg/L, being the minimum accepted level in the distribution system of 0.2 mg/L and the maximum of 2.0 mg/L), few studies focus on the evaluation of the decay parameters. This research reports the application of an inverse model built to determine the order for chlorine decay model and the global and/or local values for kb and kw. It is codified with the support of EPANET 2 (Toolkit) simulator and technology of genetic algorithms as optimization tool, which is implemented by using the GAlib C++ library. The studies were conducted on two real water distribution systems considering both global and specific quality parameters. A hypothetical network with three sources of chlorine was studied too, admitting leakage as pressure function. This system permitted both calibration and validation of the model as well as the evaluation of hydraulic calibration influence on the water quality results.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3335039 bytes, checksum: 432a8a4734747e35f11922a30da30b08 (MD5) Previous issue date: 2012-02-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This study aimed at evaluating the disinfection process of sewage sludge from a UASB reactor by greenhouse solar drying. Seven lots of sewage sludge were monitored between February 2010 and May 2011, each lot referring to an event of sludge discharge from the UASB reactor. The monitoring period of time of the different sludge lots varied from 50 to 130 days, with sampling every week. The following variables were monitored: pH, moisture, total solids, total coliforms, Escherichia coli, total and viable helminth eggs. In addition, somatic coliphages spiking experiments were conducted in sludge samples dried in the same field greenhouse, as well as in samples dried in a laboratory incubator kept under controlled temperature. A high sludge dewatering during the drying treatment in the greenhouse was observed, with moisture and total solids contents reaching levels, respectively, below 10% and above 90% when the sludge was subjected to periods of treatment longer than 75 days. Microbial decay during sludge drying was variable, but effective. Exponential decay was quite clear for total coliforms and Escherichia coli, but not so much for total and viable helminth eggs. Regarding the bacterial removal, an influence of the temperature was noticed, with higher decreasing of total coliforms and E.coli in the warmer periods. E.coli concentrations below 10³ MPN/gTS (the CONAMA Resolution 375/2006 standard for Class A biosolids) were obtained with more than 60 days of treatment in the greenhouse. Calculated values of Kb 20 for E.coli varied widely, between 0.004 and 0.142 d-1. Wide variations in the decay of helminth eggs were also observed, with calculated values of Koh 20 for total eggs ranging between 0.008 and 0.035 d-1. Concentrations of viable helminth eggs were always low, requiring only 15 days to reach counts below 0.25 eggs/gTS (the CONAMA Resolution 375/2006 standard for Class A biosolids). The results of the spiking experiments conducted in the greenhouse also showed intense exponential decay of somatic coliphages, with high Kcs 20 values ranging between 0.187 and 0.248 d-1. In contrast, in the spiking experiments performed in laboratory under conditions of controlled temperature (30ºC) the decay was much less intense, with Kcs 20 values between 0.028 and 0.078 d-1. Finally, this work presents a model for estimating the microbiological quality of biosolids treated by greenhouse drying based on the microbiological quality of raw sewage. Using stochastic modeling (taking into account variations on the input variables) it was estimated that, with 60 days of sludge drying in the greenhouse, the probability of reaching the bacteriological quality established in COMANA Resolution 375/2006 for biosolids classes A and B (103 and 106 E.coli/gST, respectively) was 66.2% and 97% respectively. In the case of helminth eggs these chances were respectively 64.3% and 99.8%. That is, the results suggest high stability and reliability of the greenhouse drying treatment process of the UASB sewage sludge. / O presente trabalho teve como objetivo o acompanhamento da higienização de lodo de esgoto proveniente de reator UASB por secagem em estufa. Foram monitorados sete lotes de lodo, entre fevereiro de 2010 e maio de 2011, sendo cada lote referente a um evento de descarte de lodo do reator UASB. O tempo de acompanhamento dos vários lotes de lodo variou de 50 a 130 dias, com realização de coletas semanais. Foram monitoradas as seguintes variáveis: pH, umidade, sólidos totais, coliformes totais, Escherichia coli e ovos totais e viáveis de helmintos. Foram ainda realizados experimentos de inoculação de colifagos somáticos em lodos submetidos à secagem na mesma estufa de campo e também sob condições de temperatura controlada (estufa laboratorial). Foi observada elevada desidratação do lodo durante a secagem em estufa, sendo obtidos teores de umidade menores que 10% e de sólidos totais acima de 90% quando os lotes foram submetidos a períodos de tratamento superiores a 75 dias. O decaimento microbiano durante a secagem do lodo se mostrou variável, mas eficiente. Decaimento exponencial foi bastante nítido para coliformes totais e Escherichia coli, porém essa tendência não foi tão clara para os dados de ovos viáveis e totais de helmintos. Para a remoção das bactérias, foi possível perceber influência da temperatura (sazonalidade), com quedas das concentrações de coliformes totais e E.coli mais acentuada nos períodos mais quentes. Valores de E.coli abaixo de 10³ NMP/gST, limite estabelecido pela Resolução CONAMA 375/2006 para biossólido Classe A, foram obtidos com tempos de secagem acima de 60 dias. Os valores de Kb 20 calculados para E.coli foram bastante variáveis, entre 0,004 e 0,142 d-1. Variações amplas também foram observadas no decaimento de ovos de helmintos, com valores de Koh 20 calculados para ovos totais entre 0,008 e 0,035 d-1. As concentrações de ovos viáveis de helmintos foram sempre baixas, sendo necessários apenas 15 dias para se obter contagens abaixo de 0,25 ovos/gST (biossólido Classe A de acordo com a Resolução CONAMA 375/2006). Os resultados dos experimentos de campo de inoculação de colifagos somáticos também mostraram intenso decaimento exponencial para esse bacteriófago em estufa, com valores de Kcs 20 elevados e variando entre 0,187 e 0,248 d-1. Em contrapartida, nos experimentos de inoculação realizados em laboratório sob condições temperatura controlada (30ºC) o decaimento foi bem menos intenso, com valores de Kcs 20 entre 0,028 e 0,078 d-1. Por fim, o trabalho apresenta um modelo de estimativa da qualidade microbiológica de biossólidos tratados por secagem em estufa a partir da qualidade microbiológica do esgoto bruto. Por meio de modelagem estocástica (que leva em consideração variações em torno das variáveis de entrada) estimou-se que, com 60 dias de secagem em estufa, a probabilidade de alcançar a qualidade bacteriológica preconizada para as Classes A e B na Resolução CONAMA 375/2006 (103 e 106 E.coli/gST, respectivamente) seria de 66,2% e 97%, respectivamente. No caso dos ovos de helmintos essas chances seriam, respectivamente, de 64,3% e 99,8%. Ou seja, os resultados sugerem estabilidade e confiabilidade consideráveis do processo de tratamento por secagem em estufa do lodo de reator.