Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2001-04Bitstream added on 2014-06-13T19:03:16Z : No. of bitstreams: 1 riveroyujra_pr_dr_botfca.pdf: 738422 bytes, checksum: f92b1abb7bf5006895b29bb14ccad5a3 (MD5) / Este trabalho teve como objetivo avaliar a variação temporal de água, no perfil do solo quando aplicado diferentes tipos de manejos do lençol freático. A relação entre o método analítico do balanço de água no perfil do solo com o teor de água no solo, medido pelo método de campo TDR, feito com o objetivo de verificar se o modelo de simulação adotado prevê corretamente a umidade do solo. As mensurações da umidade do solo pelo método de campo (TDR) e o método analítico do balanço de água (simuladas pelo DRAINMOD) foram feitos para cada operação do manejo do lençol freático (drenagem convencional, drenagem controlada e subirrigação), nos diferentes períodos agrícolas, da costa Leste do Estado da Carolina do Norte, (USA) mais propriamente na Estação de Pesquisa Tidewater, em Plymouth, NC. Em cada período agrícola foram cultivados, milho, trigo e soja. Isto permitiu a relação entre métodos de determinação do conteúdo de umidade no solo, nos diferentes tratamentos ou manejo do lençol freático e a produção das culturas específicas de cada período. O método de campo (TDR) foi realizado para uma profundidade de 0,75 m, e o método do balanço de água no perfil do solo (BAS), determinou o teor de água no perfil do solo, desde a superfície até o dreno, o mesmo que se encontrava a 1,20 m de profundidade. Ambos os métodos influenciados pelo manejo do lençol freático. (drenagem convencional, drenagem controlada e subirrigação), com suas respectivas profundidades. Os resultados obtidos mostram o conteúdo de água no solo variando de acordo com os parâmetros climáticos, entre eles precipitação e evapotranspiração potencial. Os tratamentos de manejo adotados para cada período agrícola, responderam adequadamente à variação de água no perfil do solo. Não houve diferença significativa entre a... . / The aim of this research was to access the temporal change on water of the soil profile when used different management of the water table. The relationship between analytical method for water content measurement and the water balance was done to verify the calibration of the DRAINMOD simulation model. The measurements of water content on the soil profile both to water balancer or TDR was done to free drainage (Dr), controlled drainage (DC) and sub irrigation (SI) for different times and crop season at the Tidewater Research Station, Plymouth, East Cost of North Carolina (USA). Corn, wheat and soybean were cultivated in different period under SI, Dr or DC management propertied for each season. Each period was measurement the water content in the profile of soil agreement with water balance analytical method and TDR field method. The results from water content for all season indicate a good correspondence with potential evapotranspiration and precipitation and for each management did not have any difference between the retained water on the soil profile, or to humidity determined for field method (TDR). The association seemed to results from the TDR and retained water on the soil profile indicates that the DRAINMOD had a good prevision for water management during the season studied.

A crescente urbanização observada nas últimas décadas tem sido acompanhada por problemas relacionados a quase todos aspectos da infra-estrutura urbana. No que se refere à drenagem pluvial, a situação não é diferente. A impermeabilização gerada pelo processo de urbanização faz com que os hidrogramas se tornem progressivamente mais críticos, com maiores volumes escoados, maiores vazões de pico e menores tempos de escoamento. Agravando esta situação, o sistema tradicional de drenagem, baseado na máxima “pegar e largar depressa”, busca a eliminação da água, o mais rápido possível, através de galerias, condutos enterrados e canalizações, significando, muitas vezes, a simples transferência da cheia para as seções de jusante. A solução clássica para o problema das cheias baseiase na ampliação do sistema e/ou aumento da eficiência das redes, com custos geralmente elevados. Este trabalho apresenta um estudo experimental efetuado em trincheiras de infiltração, dentro de uma filosofia compensatória dos efeitos da urbanização. Esses dispositivos se inserem dentro de um conceito ambiental da drenagem urbana, onde se busca não mais a eliminação da água o mais rapidamente possível, mas sua valorização dentro do espaço urbano, através de dispositivos bem integrados e, preferencialmente, multifuncionais. Duas trincheiras de infiltração foram instaladas e monitoradas em uma área do IPH-UFRGS. A implantação das trincheiras baseou-se na adaptação, para as condições brasileiras, de técnicas descritas na literatura, principalmente no que se refere aos métodos construtivos e materiais utilizados, assim como aos métodos e critérios de utilização e dimensionamento. Durante o período de monitoramento e análise de dados, foram avaliados e discutidos aspectos relacionados a: condições de funcionamento, tais como magnitude do evento pluviométrico e condições antecedentes de umidade do solo; eficiência dos dispositivos; ocorrência de escoamento preferencial; custos; limitações de aplicação. Aspectos relacionados ao funcionamento do dispositivo ao longo do período de monitoramento são também discutidos, buscando avaliar seu desempenho a longo prazo, apesar do curto período de observação. Adicionalmente, um modelo numérico de simulação do funcionamento quantitativo de dispositivos de infiltração foi testado (modelo de Bouwer), sendo sugeridas modificações para torná-lo mais abrangente. As duas trincheiras mostraram-se eficientes, controlando 100% do volume escoado, mesmo para eventos de período de retorno superiores aos de projeto. Verificou-se que a metodologia de projeto gera super-dimensionamento das estruturas e que as condições iniciais de umidade do solo e as características dos eventos são fatores determinantes para seu funcionamento. Durante os 33 meses de observação da trincheira I e os 6 meses da trincheira II, não houve alterações significativas do funcionamento. Os eventos monitorados na trincheira I indicam a ocorrência de escoamento preferencial. Um ensaio destrutivo reforçou esta hipótese, além de mostrar acentuado grau de colmatação da primeira camada, em função do excessivo aporte de material em suspensão. Recomendações para utilização deste tipo de solução são apresentadas, visando estimular seu uso.

A drenagem acida de minas (DAM) gerada durante a mineração do carvão decorre em dano ambiental significativo nos ecossistemas associados à mesma. Atualmente, para resolver esta situação, sistemas ativos de tratamento, valendo-se de processos de neutralização/precipitação/sedimentação, têm sido implementados. Esses sistemas proporcionam bons resultados no tratamento da água, principalmente na correção do pH e na remoção de ferro e alumínio. No entanto, por vezes são parcialmente eficientes na remoção de manganês e sulfato. Métodos passivos de tratamento têm sido empregados como alternativa aos ativos. Destes destacam-se os banhados construídos (ou "constructed wetlands") os quais podem operar isoladamente ou associados a sistemas ativos e/ou demais sistemas passivos. Os banhados construídos, mediante mecanismos físicos e químicos controlados por meio de critérios construtivos, têm sido capazes de remover ferro, alumínio e o íon sulfato e mesmo manganês ou outros metais. Tendo-se que a DAM é um grave problema ambiental que afeta a região carbonífera do sul de Santa Catarina objetivou-se, através do presente estudo, verificar o potencial de tratamento da DAM por meio de banhados construídos enquanto etapa complementar ao processo ativo de tratamento instalado na Mina Verdinho de propriedade da empresa Carbonífera Criciúma SA. Avaliou-se o desempenho de lagoa de polimento (tratamento secundário) instalada após o tratamento ativo. Em escala piloto, observou-se o efeito do sistema construtivo (aeróbico ou anaeróbico seguido de aeróbico - misto) e do tempo de detenção (1, 10 e 20 dias) sobre parâmetros de qualidade do efluente durante o período inicial (start up) do sistema para analise da viabilidade da implantação de banhados construídos. Os parâmetros analisados foram: pH, potencial redox, oxigênio dissolvido, teor de ferro, manganês e sulfatos e demanda química de oxigênio. Os resultados demonstraram que, nas condições do experimento, o sistema mais conveniente mostrou ser a lagoa de polimento ora empregada, pois acrescentou oxigênio dissolvido e equalizou o efluente final. Em termos dos banhados construídos o sistema misto com tempo de detenção de 10 dias mostrou ser o mais adequado ao remover 21% do sulfato. / Acid mine drainage (AMD), generated during coal mining, causes a significant environmental damage over ecosystems associated. Nowadays, in order to solve this issue, active treatment systems based on neutralization/ precipitation/ sedimentation have been implemented. These systems provide favorable results on water treatment, especially over pH adjustment and iron and aluminium removal. However, are partially effective on manganese and sulfates removal. Passive treatment systems have been used as an alternative to active treatment systems. Among them, constructed wetlands stand out operating independently or associated to active and/or other passive treatment systems. Constructed wetlands, through physical and chemical mechanisms controlled by constructive criteria, have been able to remove iron, aluminium as well as sulphate ion and sometimes manganese and even other metals. According that AMD is a serious environmental hazard that affects the south coal production region of Santa Catarina it has been the objective of the present study verify the potential treatment of AMD by constructed wetlands as a complementary step of an active treatment system installed at Verdinho Mine witch belongs to Carbonifera Criciúma SA. It has been evaluated the performance of the polishing pond (secondary treatment) installed right after an active treatment plant. At pilot scale, it has been observed the effect of the constructive system (aerobic or anaerobic followed by aerobic - composed) and the detention time (1, 10 and 20 days) over some effluent parameters during the start up period of the implemented experiment in order to analyze the viability of installing constructed wetlands. The analyzed parameters were: pH, redox potential, dissolved oxygen, concentrations of iron, manganese and sulphate and chemical oxygen demand. Results demonstrated that, under experiment conditions, the most convenient system has proven to be the polishing pond in use since it increased the dissolved oxygen concentration and equalized the effluent. In terms of constructed wetlands the composed treatment system with 10 days of detention time has shown being the most convenient since it has removed 21% of sulphate concentration. Key-words: constructed wetland, acid mine drainage (AMD), mining, coal.

Este trabalho analisa a situação tecnológica do tratamento ativo de Drenagens Ácidas de Minas (DAM´s) de carvão de SC, e apresenta estudos de tratamento ativo de DAM´s na região de Criciúma-SC pelo processo NFSL-Neutralização-Floculação e Sedimentação Lamelar. Os estudos piloto (1 m³.h-¹) de neutralização com cal, floculação dos precipitados coloidais e sedimentação lamelar, com tubos inclinados em 55°, foram realizados com as DAM´s provenientes de uma boca de mina de carvão extinta (São Simão, SS-16 - 20-200 m³.h-¹) e de uma bacia de descarte de efluentes (~12.000 m³) do lavador de carvão da carbonífera COMIN e Cia Ltda (região nordeste de Criciúma). O tratamento ativo inclui etapas de neutralização da acidez das DAM´s, precipitação dos íons metálicos e conseqüente remoção dos principais íons alvo: Fe+³, Al+³ e Mn+². Na floculação foram aplicados dois reatores hidráulicos em série; o primeiro para a dispersão do polímero e geração dos flocos (Floculador Serpentinado-FS), operando com uma gradiente de velocidade (G) maior que 1.800 s-¹ (tempo de residência inferior a 6 s) e o segundo para aumentar o tamanho dos flocos, o Reator Gerador de Flocos-RGF, G ~ 1.000 s-¹. Foram realizados estudos de laboratório de parâmetros químicos e de design do sedimentador lamelar (SL) visando avaliar o efeito do ângulo de inclinação das lamelas (40, 50 e 60°) na separação sólido-líquido de flocos de hidróxidos de ferro gerados a partir da neutralização de uma solução sintética de FeC3.6H2O. Ainda, esses estudos de bancada permitiram avaliar a capacidade de neutralização (das duas DAM´s) de dois tipos de cal calcíticas comerciais e também medir a eficiência de floculação usando diferentes polímeros comerciais. Os resultados mostraram que o consumo de cal (similar com os dois agentes alcalinizantes) para neutralizar (pH 9) a DAM-SS-16 foi da ordem de 250 mg.L-¹ e de 9.300 mg.L-¹ no caso da DAM-COMIN. Foi estudada a relação entre o consumo de cal e a acidez da DAM-COMIN e foi possível determinar uma relação linear (R² = 0,999) que serve de parâmetro importante para comparação de custos operacionais no tratamento de DAM´s, já que é o insumo de maior valor. A remoção dos flocos de precipitados coloidais (Fe(OH)3) não foi eficiente para o ângulo de inclinação das lamelas em 40° devido ao arraste dos flocos para a corrente de água tratada (overflow). Entretanto, a remoção dos flocos em lamelas de inclinação 50 e 60° foi eficiente devido à melhor formação e deposição dos flocos na superfície das lamelas e, portanto promove uma maior fluidez na componente horizontal. Os estudos piloto (DAM-SS-16) foram realizados em um período de 6 meses para avaliar, entre outros o efeito do pH na remoção dos íons principalmente o íon manganês (quatro meses na DAM-COMIN). A remoção desse íon, nas condições operacionais ótimas foi da ordem de 85% em pH 7 (ficando sempre próximo dos limites de emissão do CONAMA no efluente tratado) mas foi quase completa (> 99%), para valores do pH do meio > 9. Esses resultados eram esperados pela não precipitação do hidróxido de manganês a valores de pH < 9. Por outro lado, os íons sulfato são precipitados na forma de CaSO4 (entre outras espécies hidratadas) que são sais semi-solúveis e, portanto, a remoção deste ânion fica limitada pelo equilibro em concentrações da ordem de 1800-2000 mg.L-¹, não atingindo os valores de 250 mg.L-¹ estabelecidos por alguns órgãos nacionais (CONAMA 357/05). A poliacrilamida catiônica (Flonex 9045, 5 mg.L-¹) foi o floculante mais eficiente na floculação dos precipitados coloidais em ambos efluentes e o polímero aniônico Flonex 905 SH (5 mg.L-¹) apresentou similar eficiência na DAM-COMIN provavelmente devido às elevadas concentrações de cátions metálicos contidos no efluente (> 3.000 mg.L-¹). Os estudos piloto mostraram ainda que o tempo de sedimentação não foi um parâmetro influente no arraste dos flocos na saída de água clarificada do SL e a qualidade da água tratada manteve-se elevada durante os 80 minutos de operação (4 vezes o tempo de residência do tanque). Foi realizado um estudo da influência da razão entre a velocidade de sedimentação dos flocos (Vs), gerados pelos reatores hidráulicos em série, e a taxa de aplicação superficial (ou velocidade de escoamento superficial, Ve) do tanque de sedimentação, no arraste de flocos no interior dos tubos inclinados Os resultados mostraram que uma razão mínima crítica de 4,5 Vs/Ve foi necessária para obter uma eficiente clarificação; ou seja, valor equivalente a uma taxa de aplicação superficial crítica do tanque igual a 5,5 m³.m-².h-¹. Para valores maiores dessa razão a remoção dos íons foi ineficiente (< 25% para Mn+²). Em função da qualidade dos dados e a estabilidade da planta piloto foram estimados os custos operacionais para o tratamento de ambas as DAM´s: 0,5 R$.m-³ no caso da DAM-SS-16 e 3,45 R$.m-³ no tratamento da DAM-COMIN. Este último valor pode ser reduzido após introduzir uma diluição da DAM-COMIN, com a própria água tratada, porém operando a menores taxas de aplicação. É estimada uma redução dos gastos diários de operação em aproximadamente 3,5 vezes (1,00 R$.m-³). Os resultados desse trabalho revelam que o processo NFSL apresenta-se como uma alternativa eficiente e economicamente viável ao tratamento de DAM de minas de carvão e confirma as expectativas desta alternativa na região sul do Brasil. As principais vantagens do processo NFSL são as reduzidas áreas ocupadas pelos reatores de floculação, junto com uma rápida separação sólido-líquido. A qualidade das águas tratadas pelo processo apresenta-se adequada aos limites de emissão determinados pelas resoluções nacionais (CONAMA 357/05) e estaduais (CONSEMA 128/06), podendo ainda ser aplicada em atividades urbanas e industriais de uso não nobre (lavagem de pátios e ruas, irrigação de canteiros, combate a incêndios etc.) como ser reciclada na usina de beneficiamento de carvão ou rejeito de carvão. / This work examines the technological situation of the active treatment of Coal Acid Mine drainage (DAM's) from SC and RS, and also presents studies of DAM´s active treatment in the region of the Criciúma-SC by the NFSL process: Neutralization-Flocculation and Lamella Settling. The pilot studies (1 m³.h-¹) with stages of neutralization with lime, flocculation of the colloidal precipitates and lamellar settling, with tubes inclined at 55 °, were performed (6 months) in the DAM's from a extinct coal mine (São Simão , SS-16 - 20-200 m³.h-¹) and from a disposal basin of wasted coal washing effluents (four months at COMIN Cia Ltda - Northeast Criciúma). This active staged treatment includes the neutralization of the acidity, precipitation of metal ions and subsequent removal of the main target ions Fe+³, Al+³ and Mn+². Two reactors in series were applied at the flocculation stage: the first for a rapid dispersion of the polymer and generation of flocs (Serpentina Floculator-SF, operating with a velocity gradient (G) > 1800 s-¹) and a second to increase the size of flocs formed, the Flocs Generator Reactor-FGR, (G) ~ 1000 s-¹. Studies were conducted in laboratory to evaluate chemical parameters and the effect inclination angle (40, 50 and 60 °) of the lamellae on the separation efficiency of the iron hydroxides flocs generated from the neutralization of a synthetic solution (FeCl3.6H2O). The laboratory studies comprised the neutralization capacity (in both DAM's) of two commercial hydrated limes and the measurements of the efficiency of flocculation using various commercial polymers. The results showed that the consumption of lime (similar with the two alkalizing agents) to neutralize (pH 9) the acid effluent SS-16, was the order of 250 mg.L-¹ and 9300 mg.L-¹ in the case of DAM -COMIN. More, the relationship between the lime and the acidity in DAM-COMIN was determined and a linear relationship (R² = 0.999) was obtained. This served as an important parameter for calculating the operating costs between the two different DAM's. The removal of colloidal precipitates flocs (Fe(OH)3) was not efficient for the 40 ° inclination angle of the lamella due to the drag of the flocs toward the treated water (overflow). However, an efficient removal of flocs was observed for the 50 and 60° inclination angles, this because of the rapid formation of flocs onto the plates surface and a better flocs drainage in the horizontal axis. The pilot studies were conducted in a period of 10 months to assess, among others, the effect of pH on removal of ions, mainly manganese. The removal of this ion was the order of 85% at pH 7 (always exceeding the emission standards limits in the treated effluent - CONAMA) but was almost complete (> 99%) at pH values > 9. These results were expected because of the incipient formation of manganese hydroxide at pH values < 9. The sulfate ions removal it is limited by the solubility of de CaSO4 and hydrates species, at 1800-2000 mg.L-¹ sulfate ions, this explains low removal values down to about 250 mg.L-¹. The cationic polyacrylamide (Flonex 9045, 5 mg.L-¹) was the most effective flocculant for the colloidal precipitates flocculation in both effluents and the anionic polymer Flonex 905 SH (5 mg.L-¹) showed similar efficiency in the DAMCOMIN, due to high concentrations of metal ions in the effluent (> 3000 mg.L-¹). The pilot studies showed that the settling time was not an important parameter in the drag of flocs towards the treated water outlet. Thus, the quality of the treated water by NFSL remained high during the 80 min of operation (four residence time of the tank). Also, the drag of the flocs inside the inclined tubes was found to be dependent on the ratio between the flocs settling rate (Vs) and the superficial load rate (or flow loading capacity, Ve) of the settling tank. The results showed that a minimum critical ratio of 4.5 Vs/Ve was necessary for efficient water clarity, this being equivalent to a critical superficial loading rate equals to 5.5 m³.m-².h-¹. Higher values than this ratio were deleterious for the ions removal (<25% for Mn+²). Following the quality of data obtained and stability of the pilot plant the operating costs for the treatment of both DAM's were calculated, yielding R$ 0.5 m-³ in the case of DAM-SS-16 and R$ 3.45 m-³ for the treatment of DAM-COMIN. However, if dilution of the feed acid rate is practiced, by employing the same treated water, and working at lower loading capacities, a reduction of the order of 3.5 times (R$ 1.00 by m³) can be reached. Results obtained in this study proved that the NFSL process is as an efficient and economically viable alternative for the treatment of DAM-coal mining and confirms the expectations for the application of this process in Southern Brazil. Main advantages of NFLS process are the small foot print areas required (equipments) and the rapid solid-liquid separation observed in the LS. The quality of treated water appears to be suitable and within the emission standards limits determined by National (CONAMA 357/05) and State (CONSEMA 128/06) regulations. Because of this, the treated water may be reused in urban and industrial activities such as washing of courtyards and streets, irrigation and a dust depressant or can be recycled to the same coal beneficiation plants (including tailings).

Dada a escassez de informação (principalmente de vazão) nas sub-bacias urbanas, os parâmetros das metodologias usadas no dimensionamento de uma rede de macrodrenagem são estimados a partir de características físicas, introduzindo incertezas sobre os valores corretos do parâmetro. Neste trabalho são apresentados resultados que indicam o impacto que as incertezas nos parâmetros têm sobre os valores da vazão e custo da rede, e custo estimado para redução das mesmas. Foram analisados os parâmetros das metodologias dos blocos alternados utilizada na determinação da chuva de projeto; da “Curva Número” do SCS utilizada para determinação da precipitação efetiva; e de Clark e Hidrograma Unitário Triangular (SCS) empregadas para a propagação de vazão. Também foi analisado o efeito da variabilidade espacial da chuva. Da análise de sensibilidade dos parâmetros determinou-se que para simulação distribuída da bacia, o CN resultou o parâmetro mais sensível. Por exemplo, para um incremento de uma unidade no CN foram encontradas variações de entre 8 e 10% na vazão, o que representa um incremento de 5% no custo. Também foram significativas as diferenças na chuva de projeto obtidas a partir de diferentes IDFs de postos pluviométricos próximos (diferenças de até 80% na vazão ou seja 40% no custo. Mudanças no valor do tempo de concentração somente tiveram efeito significativo na simulação concentrada da bacia; já variações do parâmetro de forma no HTA do método de Clark não tiveram efeitos sobre a vazão ou custo. Por outro lado, os custos de medição de chuva e vazão, necessários para geração da informação que permitiria reduzir a incerteza resultam menores ao impacto produzido por um erro 1% no CN, ressaltando a importância de efetuar coleta contínua de dados de vazão.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2012. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2012-09-05T12:27:02Z No. of bitstreams: 1 2012_MateoArenasRios.pdf: 5288690 bytes, checksum: f46a7170c73576a183deb60d274313b8 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2012-09-05T13:10:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_MateoArenasRios.pdf: 5288690 bytes, checksum: f46a7170c73576a183deb60d274313b8 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-09-05T13:10:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_MateoArenasRios.pdf: 5288690 bytes, checksum: f46a7170c73576a183deb60d274313b8 (MD5) / Em regiões como o Distrito Federal do Brasil (DF) a configuração geométrica do relevo esta relacionada com o conteúdo do substrato litológico superficial, isto e evidente em duas feições: A textura da superfície e o arranjo dos padrões de drenagem. Existem tentativas para estimar parâmetros quantitativos que descrevam estas duas feições, tais como a rugosidade e a densidade de drenagem; porem, ainda não ha consenso na comunidade cientifica sobre a formulação mais satisfatória para abordar esta noção. Esta e uma proposta alternativa que explora os fractais como possibilidade de abordagem das relações quantitativas entre a geometria do terreno e a compartimentação superficial do substrato litológico subjacente ao terreno. Trabalhou-se com base cartografica do DF, numa escala 1:10.000 e produziram-se cartas de densidade de drenagem e rugosidade topográfica baseados na dimensão fractal dos conjuntos hidrográficos e contornos topográficos, respectivamente. Os produtos foram comparados com as cartas de solos e hidrogeologia da região, obtendo relações satisfatórias. Os parâmetros propostos também foram comparados com outros índices usados tradicionalmente para abordar estas mesmas feições do terreno, encontrando na geometria fractal uma ferramenta de muita utilidade pratica para a analise geomorfométrica. Adicionalmente explorou-se o uso de interpoladores fractais para melhorar a resolução de imagens digitais de superfícies topográficas, encontrando resultados realistas e de grande utilidade para fins cartográficos. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In zones like Distrito Federal do Brazil (DF) geometric configuration of relief is related to the content of superficial lithological substrate, this is evident through two features: Surface texture e drainage pattern arrange. There exist attempts to estimate quantitative parameters to describe those features, as roughness and drainage density, but there is no consensus between scientific communities about most satisfactory formulation to approach that notion. Here is an alternative purpose which explores fractals as a possibility to approach quantitative relations between relief geometry and superficial segmentation of the lithological substrate underlying terrain. It was worked on DF with a scale of 1:10.000 and there were produced charts of drainage density and topographical roughness, both based on fractal dimension of hydrographic sets and topographical contours respectively. Results were compared with the soil and hydrogeology charts of the zone, having satisfactory results in both cases. The proposed parameters were also compared with other index traditionally used to approach those features of terrain, concluding that fractal geometry is an useful tool in geomorphometric applications. Additionally, it was explored the use of fractal interpolators to improve the resolution in digital images of topographical surfaces, founding realistic results and utility for cartographic purposes.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, 2008. / Submitted by Marcos Felipe Gonçalves Maia (felipehowards@gmail.com) on 2010-07-13T17:50:33Z No. of bitstreams: 1 2008_MariaHelenaCCosta_original.pdf: 17212718 bytes, checksum: c39639bc8456612851a4b1539eb94ef5 (MD5) / Approved for entry into archive by Lucila Saraiva(lucilasaraiva1@gmail.com) on 2010-07-19T16:27:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_MariaHelenaCCosta_original.pdf: 17212718 bytes, checksum: c39639bc8456612851a4b1539eb94ef5 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-07-19T16:27:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_MariaHelenaCCosta_original.pdf: 17212718 bytes, checksum: c39639bc8456612851a4b1539eb94ef5 (MD5) Previous issue date: 2008-04 / O processo acelerado de expansão urbana brasileiro tem ocorrido predominantemente por meio da incorporação de novas áreas, carentes de infra-estrutura urbana, que muitas vezes alcançam Áreas de Proteção Ambiental – APAs . Assim, as APAs que se caracterizam pela necessidade de proteção de seus atributos físicos bióticos e, portanto se constituem em áreas preferenciais para o desenvolvimento de novas tecnologias de infra-estrutura mais adequadas ao meio, acabam por ser alvo de impactos ambientais negativos contribuindo para acirrar os conflitos entre a visão urbana e ambiental no uso e ocupação do território. Esta pesquisa enfoca a infra-estrutura urbana sob a ótica do urbanismo sustentável. A área urbana situada na APA Gama Cabeça de Veado no Distrito Federal foi o objeto de estudo, onde a partir do entendimento do processo de ocupação e das características físicas do território, em especial a topografia, foi avaliado o desenho urbano original e o potencial para implantação de uma drenagem que contribua para proteção da APA. Por fim, a título de contribuição são indicadas soluções de drenagem sustentável. No Brasil onde se encontra presente o anseio pela construção do desenvolvimento sustentável, este trabalho busca contribuir com soluções para alcance da cidade sustentável, no que se refere a consideração das potencialidades do meio físico ao adequado planejamento urbano, compreendido como, o que valoriza os recursos naturais e a gestão do espaço urbano por meio de bacias hidrográficas. Estes aspectos são primordiais para a ocupação de Áreas de Proteção Ambiental no meio urbano. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The accelerated process of Brazilian urban expansion has predominantly occurred through the incorporation of new urban areas in need of urban infrastructure, often reaching environmentally protected areas. Thus, the environmentally protected areas, which are characterized by the need to protect their biotic physical attributes and therefore consist of areas preferred for the development of new infrastructure technologies more suitable to the environment, end up becoming targets of negative environmental impacts contributing to the escalation of conflicts between urban and environmental use and territorial occupation. This study focuses on urban infrastructure through sustainable urbanism. The urban area within the environmentally protected area called Gama Cabeça de Veado within the Federal District, was the area studied where the understanding of the occupational process and the territory’s physical characteristics, more specifically topography, was evaluated the original urban design and the potential for implanting a drainage system that would contribute to protecting the environmentally protected area. Thus, recommendations for sustainable drainage solutions are made. In Brazil, there is considerable desire for sustainable development constructions. This study aims to propose solutions to reach a sustainable city where reference to environmental potential are taken into consideration, in most adequate urban planning, which values natural resources and the management of urban spaces through hydrographic basins. These aspects are primordial for the environmentally protected urban areas.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2009. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2011-02-21T15:42:36Z No. of bitstreams: 1 2009_JaquelineCarmoFerreira.pdf: 21294301 bytes, checksum: a64fd056055e1e5ca296af20667d2268 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2011-02-23T12:58:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_JaquelineCarmoFerreira.pdf: 21294301 bytes, checksum: a64fd056055e1e5ca296af20667d2268 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-02-23T12:58:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_JaquelineCarmoFerreira.pdf: 21294301 bytes, checksum: a64fd056055e1e5ca296af20667d2268 (MD5) / A Companhia Vale extrai grande quantidade do minério de ferro que produz no Brasil, na mina de Carajás, Pará. No fim do processo de extração e deposição do minério nos pátios de armazenamento, o minério de ferro apresenta elevados valores de umidade o que aumenta os custos do transporte. No pátio de armazenamento, antes do transporte, o minério é depositado em pilhas com precárias condições de drenagem da base. Assim, a redução da umidade do minério nesta fase, ou durante o transporte para o porto de exportação pode gerar economias significativas, com importantes implicações econômicas. Este trabalho apresenta resultados de estudos laboratoriais para avaliar a utilização de geossintéticos como sistemas drenantes para reduzir o teor de umidade do minério. Geotêxteis não tecidos e geocompostos para drenagem foram testados em combinação com o minério de ferro. Parte do programa de ensaios de laboratório consistiu em ensaios de razão entre gradientes sob pressão, para investigar a compatibilidade entre os materiais geossintéticos filtrantes e o minério. Foram realizados testes especiais utilizando o equipamento de razão entre gradientes, onde diferentes valores de sucção foram aplicados com o auxílio de uma bomba de vácuo, com a intenção de se analisar a redução do teor de umidade do minério. Foram aplicadas tensões normais de até 2000 kPa, alguns ensaios com aplicação direta da carga total e alguns com estágios de 500 kPa. Os resultados obtidos demonstraram o potencial para a utilização de geossintéticos em sistemas de drenagem para reduzir a umidade contida. O uso combinado de geossintéticos e sucção foi capaz de reduzir a umidade do minério em até 50%. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Vale Mining Company extracts a large amount of the iron production in Brazil from its mining plant at Carajás, in the state of Pará, Brazil. At the end of the extraction process and deposition inside the plant facilities, the mass of ore presents large values of moisture content that increases transportation costs. In the mining plant, prior to transportation, the ore is deposited in piles with poor drainage conditions at the base. Thus, reductions of ore moisture content at this stage or during transportation to the harbour for exportation can yield to significant savings, with substantial economical implications. This paper presents results of laboratory studies to assess the use of geosynthetics drainage systems to reduce ore moisture content. Nonwoven geotextiles and geocomposites for drainage were tested in combination with ore products with varying particle sizes. Part of the laboratory testing programme consisted of gradient ratio tests under pressure to investigate the compatibility between geotextile filter and ore. Special tests using the gradient ratio apparatus where varying values of suction were applied to the drainage layer were also carried out to investigate reductions on ore moisture content. Normal stresses up to 2000 kPa were applied to the ore-geotextile systems tested. The results obtained showed the potential for the use of geosynthetics drainage systems to reduce ore moisture content. The combined use of geotextile and suction was able to reduce ore moisture content by over 50%.

A drenagem acida de minas (DAM) gerada durante a mineração do carvão decorre em dano ambiental significativo nos ecossistemas associados à mesma. Atualmente, para resolver esta situação, sistemas ativos de tratamento, valendo-se de processos de neutralização/precipitação/sedimentação, têm sido implementados. Esses sistemas proporcionam bons resultados no tratamento da água, principalmente na correção do pH e na remoção de ferro e alumínio. No entanto, por vezes são parcialmente eficientes na remoção de manganês e sulfato. Métodos passivos de tratamento têm sido empregados como alternativa aos ativos. Destes destacam-se os banhados construídos (ou "constructed wetlands") os quais podem operar isoladamente ou associados a sistemas ativos e/ou demais sistemas passivos. Os banhados construídos, mediante mecanismos físicos e químicos controlados por meio de critérios construtivos, têm sido capazes de remover ferro, alumínio e o íon sulfato e mesmo manganês ou outros metais. Tendo-se que a DAM é um grave problema ambiental que afeta a região carbonífera do sul de Santa Catarina objetivou-se, através do presente estudo, verificar o potencial de tratamento da DAM por meio de banhados construídos enquanto etapa complementar ao processo ativo de tratamento instalado na Mina Verdinho de propriedade da empresa Carbonífera Criciúma SA. Avaliou-se o desempenho de lagoa de polimento (tratamento secundário) instalada após o tratamento ativo. Em escala piloto, observou-se o efeito do sistema construtivo (aeróbico ou anaeróbico seguido de aeróbico - misto) e do tempo de detenção (1, 10 e 20 dias) sobre parâmetros de qualidade do efluente durante o período inicial (start up) do sistema para analise da viabilidade da implantação de banhados construídos. Os parâmetros analisados foram: pH, potencial redox, oxigênio dissolvido, teor de ferro, manganês e sulfatos e demanda química de oxigênio. Os resultados demonstraram que, nas condições do experimento, o sistema mais conveniente mostrou ser a lagoa de polimento ora empregada, pois acrescentou oxigênio dissolvido e equalizou o efluente final. Em termos dos banhados construídos o sistema misto com tempo de detenção de 10 dias mostrou ser o mais adequado ao remover 21% do sulfato. / Acid mine drainage (AMD), generated during coal mining, causes a significant environmental damage over ecosystems associated. Nowadays, in order to solve this issue, active treatment systems based on neutralization/ precipitation/ sedimentation have been implemented. These systems provide favorable results on water treatment, especially over pH adjustment and iron and aluminium removal. However, are partially effective on manganese and sulfates removal. Passive treatment systems have been used as an alternative to active treatment systems. Among them, constructed wetlands stand out operating independently or associated to active and/or other passive treatment systems. Constructed wetlands, through physical and chemical mechanisms controlled by constructive criteria, have been able to remove iron, aluminium as well as sulphate ion and sometimes manganese and even other metals. According that AMD is a serious environmental hazard that affects the south coal production region of Santa Catarina it has been the objective of the present study verify the potential treatment of AMD by constructed wetlands as a complementary step of an active treatment system installed at Verdinho Mine witch belongs to Carbonifera Criciúma SA. It has been evaluated the performance of the polishing pond (secondary treatment) installed right after an active treatment plant. At pilot scale, it has been observed the effect of the constructive system (aerobic or anaerobic followed by aerobic - composed) and the detention time (1, 10 and 20 days) over some effluent parameters during the start up period of the implemented experiment in order to analyze the viability of installing constructed wetlands. The analyzed parameters were: pH, redox potential, dissolved oxygen, concentrations of iron, manganese and sulphate and chemical oxygen demand. Results demonstrated that, under experiment conditions, the most convenient system has proven to be the polishing pond in use since it increased the dissolved oxygen concentration and equalized the effluent. In terms of constructed wetlands the composed treatment system with 10 days of detention time has shown being the most convenient since it has removed 21% of sulphate concentration. Key-words: constructed wetland, acid mine drainage (AMD), mining, coal.

Este trabalho analisa a situação tecnológica do tratamento ativo de Drenagens Ácidas de Minas (DAM´s) de carvão de SC, e apresenta estudos de tratamento ativo de DAM´s na região de Criciúma-SC pelo processo NFSL-Neutralização-Floculação e Sedimentação Lamelar. Os estudos piloto (1 m³.h-¹) de neutralização com cal, floculação dos precipitados coloidais e sedimentação lamelar, com tubos inclinados em 55°, foram realizados com as DAM´s provenientes de uma boca de mina de carvão extinta (São Simão, SS-16 - 20-200 m³.h-¹) e de uma bacia de descarte de efluentes (~12.000 m³) do lavador de carvão da carbonífera COMIN e Cia Ltda (região nordeste de Criciúma). O tratamento ativo inclui etapas de neutralização da acidez das DAM´s, precipitação dos íons metálicos e conseqüente remoção dos principais íons alvo: Fe+³, Al+³ e Mn+². Na floculação foram aplicados dois reatores hidráulicos em série; o primeiro para a dispersão do polímero e geração dos flocos (Floculador Serpentinado-FS), operando com uma gradiente de velocidade (G) maior que 1.800 s-¹ (tempo de residência inferior a 6 s) e o segundo para aumentar o tamanho dos flocos, o Reator Gerador de Flocos-RGF, G ~ 1.000 s-¹. Foram realizados estudos de laboratório de parâmetros químicos e de design do sedimentador lamelar (SL) visando avaliar o efeito do ângulo de inclinação das lamelas (40, 50 e 60°) na separação sólido-líquido de flocos de hidróxidos de ferro gerados a partir da neutralização de uma solução sintética de FeC3.6H2O. Ainda, esses estudos de bancada permitiram avaliar a capacidade de neutralização (das duas DAM´s) de dois tipos de cal calcíticas comerciais e também medir a eficiência de floculação usando diferentes polímeros comerciais. Os resultados mostraram que o consumo de cal (similar com os dois agentes alcalinizantes) para neutralizar (pH 9) a DAM-SS-16 foi da ordem de 250 mg.L-¹ e de 9.300 mg.L-¹ no caso da DAM-COMIN. Foi estudada a relação entre o consumo de cal e a acidez da DAM-COMIN e foi possível determinar uma relação linear (R² = 0,999) que serve de parâmetro importante para comparação de custos operacionais no tratamento de DAM´s, já que é o insumo de maior valor. A remoção dos flocos de precipitados coloidais (Fe(OH)3) não foi eficiente para o ângulo de inclinação das lamelas em 40° devido ao arraste dos flocos para a corrente de água tratada (overflow). Entretanto, a remoção dos flocos em lamelas de inclinação 50 e 60° foi eficiente devido à melhor formação e deposição dos flocos na superfície das lamelas e, portanto promove uma maior fluidez na componente horizontal. Os estudos piloto (DAM-SS-16) foram realizados em um período de 6 meses para avaliar, entre outros o efeito do pH na remoção dos íons principalmente o íon manganês (quatro meses na DAM-COMIN). A remoção desse íon, nas condições operacionais ótimas foi da ordem de 85% em pH 7 (ficando sempre próximo dos limites de emissão do CONAMA no efluente tratado) mas foi quase completa (> 99%), para valores do pH do meio > 9. Esses resultados eram esperados pela não precipitação do hidróxido de manganês a valores de pH < 9. Por outro lado, os íons sulfato são precipitados na forma de CaSO4 (entre outras espécies hidratadas) que são sais semi-solúveis e, portanto, a remoção deste ânion fica limitada pelo equilibro em concentrações da ordem de 1800-2000 mg.L-¹, não atingindo os valores de 250 mg.L-¹ estabelecidos por alguns órgãos nacionais (CONAMA 357/05). A poliacrilamida catiônica (Flonex 9045, 5 mg.L-¹) foi o floculante mais eficiente na floculação dos precipitados coloidais em ambos efluentes e o polímero aniônico Flonex 905 SH (5 mg.L-¹) apresentou similar eficiência na DAM-COMIN provavelmente devido às elevadas concentrações de cátions metálicos contidos no efluente (> 3.000 mg.L-¹). Os estudos piloto mostraram ainda que o tempo de sedimentação não foi um parâmetro influente no arraste dos flocos na saída de água clarificada do SL e a qualidade da água tratada manteve-se elevada durante os 80 minutos de operação (4 vezes o tempo de residência do tanque). Foi realizado um estudo da influência da razão entre a velocidade de sedimentação dos flocos (Vs), gerados pelos reatores hidráulicos em série, e a taxa de aplicação superficial (ou velocidade de escoamento superficial, Ve) do tanque de sedimentação, no arraste de flocos no interior dos tubos inclinados Os resultados mostraram que uma razão mínima crítica de 4,5 Vs/Ve foi necessária para obter uma eficiente clarificação; ou seja, valor equivalente a uma taxa de aplicação superficial crítica do tanque igual a 5,5 m³.m-².h-¹. Para valores maiores dessa razão a remoção dos íons foi ineficiente (< 25% para Mn+²). Em função da qualidade dos dados e a estabilidade da planta piloto foram estimados os custos operacionais para o tratamento de ambas as DAM´s: 0,5 R$.m-³ no caso da DAM-SS-16 e 3,45 R$.m-³ no tratamento da DAM-COMIN. Este último valor pode ser reduzido após introduzir uma diluição da DAM-COMIN, com a própria água tratada, porém operando a menores taxas de aplicação. É estimada uma redução dos gastos diários de operação em aproximadamente 3,5 vezes (1,00 R$.m-³). Os resultados desse trabalho revelam que o processo NFSL apresenta-se como uma alternativa eficiente e economicamente viável ao tratamento de DAM de minas de carvão e confirma as expectativas desta alternativa na região sul do Brasil. As principais vantagens do processo NFSL são as reduzidas áreas ocupadas pelos reatores de floculação, junto com uma rápida separação sólido-líquido. A qualidade das águas tratadas pelo processo apresenta-se adequada aos limites de emissão determinados pelas resoluções nacionais (CONAMA 357/05) e estaduais (CONSEMA 128/06), podendo ainda ser aplicada em atividades urbanas e industriais de uso não nobre (lavagem de pátios e ruas, irrigação de canteiros, combate a incêndios etc.) como ser reciclada na usina de beneficiamento de carvão ou rejeito de carvão. / This work examines the technological situation of the active treatment of Coal Acid Mine drainage (DAM's) from SC and RS, and also presents studies of DAM´s active treatment in the region of the Criciúma-SC by the NFSL process: Neutralization-Flocculation and Lamella Settling. The pilot studies (1 m³.h-¹) with stages of neutralization with lime, flocculation of the colloidal precipitates and lamellar settling, with tubes inclined at 55 °, were performed (6 months) in the DAM's from a extinct coal mine (São Simão , SS-16 - 20-200 m³.h-¹) and from a disposal basin of wasted coal washing effluents (four months at COMIN Cia Ltda - Northeast Criciúma). This active staged treatment includes the neutralization of the acidity, precipitation of metal ions and subsequent removal of the main target ions Fe+³, Al+³ and Mn+². Two reactors in series were applied at the flocculation stage: the first for a rapid dispersion of the polymer and generation of flocs (Serpentina Floculator-SF, operating with a velocity gradient (G) > 1800 s-¹) and a second to increase the size of flocs formed, the Flocs Generator Reactor-FGR, (G) ~ 1000 s-¹. Studies were conducted in laboratory to evaluate chemical parameters and the effect inclination angle (40, 50 and 60 °) of the lamellae on the separation efficiency of the iron hydroxides flocs generated from the neutralization of a synthetic solution (FeCl3.6H2O). The laboratory studies comprised the neutralization capacity (in both DAM's) of two commercial hydrated limes and the measurements of the efficiency of flocculation using various commercial polymers. The results showed that the consumption of lime (similar with the two alkalizing agents) to neutralize (pH 9) the acid effluent SS-16, was the order of 250 mg.L-¹ and 9300 mg.L-¹ in the case of DAM -COMIN. More, the relationship between the lime and the acidity in DAM-COMIN was determined and a linear relationship (R² = 0.999) was obtained. This served as an important parameter for calculating the operating costs between the two different DAM's. The removal of colloidal precipitates flocs (Fe(OH)3) was not efficient for the 40 ° inclination angle of the lamella due to the drag of the flocs toward the treated water (overflow). However, an efficient removal of flocs was observed for the 50 and 60° inclination angles, this because of the rapid formation of flocs onto the plates surface and a better flocs drainage in the horizontal axis. The pilot studies were conducted in a period of 10 months to assess, among others, the effect of pH on removal of ions, mainly manganese. The removal of this ion was the order of 85% at pH 7 (always exceeding the emission standards limits in the treated effluent - CONAMA) but was almost complete (> 99%) at pH values > 9. These results were expected because of the incipient formation of manganese hydroxide at pH values < 9. The sulfate ions removal it is limited by the solubility of de CaSO4 and hydrates species, at 1800-2000 mg.L-¹ sulfate ions, this explains low removal values down to about 250 mg.L-¹. The cationic polyacrylamide (Flonex 9045, 5 mg.L-¹) was the most effective flocculant for the colloidal precipitates flocculation in both effluents and the anionic polymer Flonex 905 SH (5 mg.L-¹) showed similar efficiency in the DAMCOMIN, due to high concentrations of metal ions in the effluent (> 3000 mg.L-¹). The pilot studies showed that the settling time was not an important parameter in the drag of flocs towards the treated water outlet. Thus, the quality of the treated water by NFSL remained high during the 80 min of operation (four residence time of the tank). Also, the drag of the flocs inside the inclined tubes was found to be dependent on the ratio between the flocs settling rate (Vs) and the superficial load rate (or flow loading capacity, Ve) of the settling tank. The results showed that a minimum critical ratio of 4.5 Vs/Ve was necessary for efficient water clarity, this being equivalent to a critical superficial loading rate equals to 5.5 m³.m-².h-¹. Higher values than this ratio were deleterious for the ions removal (<25% for Mn+²). Following the quality of data obtained and stability of the pilot plant the operating costs for the treatment of both DAM's were calculated, yielding R$ 0.5 m-³ in the case of DAM-SS-16 and R$ 3.45 m-³ for the treatment of DAM-COMIN. However, if dilution of the feed acid rate is practiced, by employing the same treated water, and working at lower loading capacities, a reduction of the order of 3.5 times (R$ 1.00 by m³) can be reached. Results obtained in this study proved that the NFSL process is as an efficient and economically viable alternative for the treatment of DAM-coal mining and confirms the expectations for the application of this process in Southern Brazil. Main advantages of NFLS process are the small foot print areas required (equipments) and the rapid solid-liquid separation observed in the LS. The quality of treated water appears to be suitable and within the emission standards limits determined by National (CONAMA 357/05) and State (CONSEMA 128/06) regulations. Because of this, the treated water may be reused in urban and industrial activities such as washing of courtyards and streets, irrigation and a dust depressant or can be recycled to the same coal beneficiation plants (including tailings).